1、機 械 設 計 基 礎Fundamentals of Machine Design高等院校現代機械設計系列教材（第十三章）.機 械 設 計 基 礎Fundamentals of Mac一、基本內容及學習要求二、學習指導三、典型實例分析四、復習題五 、復習題參考答案第十三章聯軸器、離合器和制動器回目錄.一、基本內容及學習要求第十三章聯軸器、離合器和制動器回目錄 1基本內容 （1）聯軸器的組成與分類；幾種常用聯軸器的結構、工作原理、特點以及選擇和計算方法。 （2）離合器的組成與分類；幾種常用離合器的結構、工作原理、特點及其選擇。 （3）制動器的組成與分類；幾種常用制動器的工作原理。一、基本內容及學

2、習要求. 1基本內容一、基本內容及學習要求. 2學習要求 （1）了解聯軸器、離合器和制動器的功用。 （2）掌握聯軸器連接兩軸間位置的補償原理，聯軸器 與離合器在功能上的異同點。 （3）掌握常用聯軸器、離合器和制動器的主要類型、結構特點、工作原理、性能和選擇及計算方法。一、基本內容及學習要求. 2學習要求一、基本內容及學習要求. 3.重點幾種常用聯軸器、離合器和制動器的種類、工作原理、結構、特點。 4.難點各種聯軸器、離合器的選用。一、基本內容及學習要求. 3.重點一、基本內容及學習要求.二、學習指導 聯軸器、離合器和制動器的功用 聯軸器和離合器是用來聯接兩軸（或軸與轉動件），并傳遞運動和轉矩的

3、部件。兩者的區別是：用聯軸器聯接的兩軸只有在機器停車后，通過拆卸才能彼此分離；而用離合器聯接的兩軸則可在機器轉動過程中隨時使兩軸分離和接合。制動器是對機械的運動件施加阻力或阻力矩，使其減速、停止或保持靜止狀態的部件。.二、學習指導 聯軸器、離合器和制動器的功用.二、學習指導 聯軸器 聯軸器的類型 聯軸器分為剛性聯軸器 ( 圖13-1)和彈性聯軸器 ( 圖13-2) 。剛性聯軸器又分為固定式和可移式兩種型式。固定式聯軸器要求兩軸嚴格對中；而可移式聯軸器允許兩軸有一定的安裝誤差，能補償兩軸的對中偏差。彈性聯軸器內包含有彈性元件，具有緩沖吸振作用，同時可補償兩軸間的偏移。.二、學習指導 聯軸器.二、

4、學習指導圖13-1圖13-2.二、學習指導圖13-1圖13-2.二、學習指導 聯軸器的選擇 通常對于載荷平穩、轉速低且穩定、剛性大的短軸可選用剛性固定式聯軸器；對于載荷平穩、轉速低且穩定、剛性小的長軸，為了補償安裝誤差和軸或其他相連接件的變形，可選用無彈性元件撓性聯軸器；對傳遞轉矩較大的重型機械，選用齒輪聯軸器；對于高速且有沖擊振動的軸應選用有彈性元件撓性聯軸器。.二、學習指導 聯軸器的選擇.二、學習指導 選擇步驟： a ) 大部分聯軸器已標準化，設計時主要是根據機器的工作要求和特點，結合聯軸器的性能選擇合適的類型。 b) 按照連接的主從動軸徑、計算轉矩和轉速在標準中選出相應的型號。在選用時，

5、應使標準中相應型號聯軸器的許用最大轉矩大于或等于計算轉矩，同時被連接的主從動軸徑的尺寸要在相應型號聯軸器允許的直徑范圍之內。.二、學習指導 選擇步驟：.二、學習指導 離合器 離合器的類型 離合器分為操縱離合器和自動離合器兩大類。每一類根據工作原理不同，又可分為嵌合式和摩擦式兩種，它們分別是利用牙的嵌合和工作表面的摩擦來傳遞轉矩的。 離合器的選擇 當要求主、從動軸同步轉動且傳遞轉矩較大時，可選用牙嵌式離合器，但應在停機或低速下進行接合；當要求在高速下平穩接合，而主、從動軸同步性要求低時，宜選用單片或多片圓盤摩擦式離合器；當要求在一定轉矩、轉速及轉向條件下能自動接合或分離時，應選用超越離合器。安全

6、離合器能夠起到安全保障作用。.二、學習指導 離合器.二、學習指導 3. 制動器 制動器的工作原理、組成和類型 制動器的工作原理。制動器多為摩擦制動器，即利用摩擦元件之間產生摩擦阻力矩來消耗機械運動部件的動能，以達到制動的目的。制動器通常安裝在機械中轉速較高的軸上，這樣所需制動力矩和制動器尺寸均可較小。.二、學習指導 3.二、學習指導 制動器的組成。制動器主要由制動架、摩擦元件和驅動裝置三部分組成 。制動架是制動器其他部分安裝和支承的基礎。摩擦元件與制動輪以面相接觸，以產生制動摩擦力矩。驅動裝置則將作用于制動器的驅動力放大并傳遞給摩擦元件以實現制動（緊閘），或使摩擦元件與制動輪脫離接觸而松閘。另

7、外，許多制動器摩擦元件的間隙還裝有自動調整裝置。 制動器的類型。摩擦制動器按摩擦元件的結構型式分為帶式制動器、閘瓦式制動器和盤式制動器三類。 .二、學習指導 制動器的組成。制動器主要由制三、典型實例分析 例13-1一碎石機軸與齒輪減速器輸出軸相連接。已知工作轉矩T=2.5kNm，減速器輸出軸軸徑d1=90mm；碎石機軸徑d2=100mm，轉速n=800rmin，試確定聯軸器的型號，并寫出其標記。.三、典型實例分析 例13-1一碎石機軸與齒三、典型實例分析 解： 類型選擇 因用于低速軸，傳遞轉矩較大，為使結構緊湊，選用齒式聯軸器。 求計算轉矩Tc 根據原動機為電動機，工作機為碎石機查得：工作情況

8、系數K=2.3，求得計算轉矩為Tc=KT=（2.32.5）kNm =5.75kNm.三、典型實例分析 解： 類型選擇.三、典型實例分析 型號選擇 從機械設計手冊（ZB/T190131989）查得： GCL7型鼓形齒式聯軸器的許用轉矩為6300Nm，許用最大轉速為3750r/min，軸徑范圍為50105mm，故合用。 減速器軸端半聯軸器用Y型軸孔，軸孔直徑 d1=90mm，軸孔長度L1=172mm；碎石機軸端半聯軸器用J1型軸孔，軸孔直徑d2=100mm，軸孔長度L2=167mm。所以聯軸器的標記為 .三、典型實例分析 型號選擇.三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使用條件類別型式特點使用條件聯

9、軸器剛性固定式套筒聯軸器結構較簡單，徑向尺寸小，但裝拆不方便用于兩軸直徑較小，同心度高、工作平穩的連接凸緣聯軸器結構簡單，成本低，能傳遞較大的轉矩對中精度較高，載荷平穩的連接.三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使用條件類別型式特點使用條件聯軸器剛性可移式十字滑塊聯軸器徑向尺寸小，壽命較長，但制造復雜，需要潤滑用于低速傳動，兩軸同軸度誤差較大的情況齒式聯軸器承載能力大，工作可靠，但制造成本高可在高溫重載條件下工作，常用在起動頻繁，正反轉變化較多的場合萬向聯軸器徑向尺寸小，結構緊湊，維護方便，單個使用有附加動載荷，所以常成對使用用于兩軸夾角大、或兩軸平行但連

10、接距離大的場合.三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使用條件類別型式特點三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使用條件類別型式特點使用條件彈性聯軸器彈性套柱銷聯軸器 彈性較好，裝拆方便，成本低，但彈性套易損壞，壽命短，要限制使用溫度 用于連接載荷平穩，需正反轉，起動頻繁，高速輕載的場合彈性柱銷聯軸器 結構簡單，制造容易，維護方便，壽命長，但要限制使用溫度 用于正反轉變化較多，起動頻繁的高、低速傳動.三、典型實例分析 常用聯軸器的特點和使用條件類別型式特點 1. 問答題 聯軸器和離合器的功用是什么？兩者的功用有何異同？ 剛性固定式聯軸器和剛性可移式聯軸器有何區別？各適合于什么工作條件？ 剛性可移式

11、聯軸器和彈性聯軸器有何區別？各適合于什么工作條件？ 剛性凸緣式聯軸器有哪幾種對中方法？各有什么特點？ 單萬向聯軸器的主要缺點是什么？雙萬向聯軸器正確安裝的條件是什么？ 怎樣計算聯軸器的計算轉矩？工作情況系數K與哪些因素有關？ 四、復習題. 1. 問答題四、復習題. 在下列工況下，選擇哪類聯軸器較好？試舉出一種聯軸器的名稱。 載荷平穩、沖擊輕微，兩軸易于準確對中，同時希望壽命較長； 載荷比較平穩、沖擊不大，但兩軸軸線具有一定程度的相對偏移； 載荷不平穩，且具有較大沖擊和振動。 牙嵌離合器常用的牙形有幾種？各有什么特點？ 為什么要限制圓盤摩擦離合器接合面的數目？ 制動器常用在哪些場合？它們的工作原

12、理是什么？ 制動器通常是安裝在機器的高速軸上還是低速軸上？為什么？四、復習題. 在下列工況下，選擇哪類聯軸 2. 選擇題（1）聯軸器與離合器的主要作用是_。(A) 緩和沖擊和振動； (B) 補償兩軸間的偏移；(C) 聯接兩軸并傳遞運動和轉矩； (D) 防止機器發生過載。（2）剛性聯軸器和彈性聯軸器的主要區別是_。(A) 彈性聯軸器內裝有彈性件，而剛性聯軸器沒有；(B) 彈性聯軸器能補償兩軸間的偏移，而剛性聯軸器不能；(C) 剛性聯軸器要求兩軸嚴格對中，而彈性聯軸器不要求對中；(D) 彈性聯軸器過載時能打滑，而剛性聯軸器不能。（3）彈性聯軸器不適用于_工作場合。(A) 兩軸線有相對偏移； (B)

13、 傳遞較大轉矩；(C) 兩軸線傾斜一角度； (D) 工作中有沖擊、振動及起動頻繁 四、復習題. 2. 選擇題四、復習題.（4）安裝凸緣聯軸器時，對兩軸的要求是_。 (A) 兩軸嚴格對中； (B) 兩軸可有徑向偏移； (C) 兩軸可相對傾斜一角度； (D) 兩軸可有綜合位移。（5）齒式聯軸器的特點是_。 (A) 可補償兩軸的綜合位移； (B)可補償兩軸的徑向偏移； (C) 可補償兩軸的角偏移； (D) 有齒頂間隙，能吸收振動（6）下列_不是彈性套柱銷聯軸器的特點。 (A) 結構簡單，裝拆方便； (B) 價格低廉； (C) 能吸收振動和補償兩軸的綜合位移。 (D) 彈性套不易損壞，使用壽命長。（7

14、）用于聯接兩相交軸的單萬向聯軸器，其主要缺點是_。 (A) 結構龐大，維護困難；(B) 零件易損壞，使用壽命短； (C) 只能傳遞小轉矩； (D) 主動軸作等速運動，但從動軸作周期性的變速運動。四、復習題.（4）安裝凸緣聯軸器時，對兩軸的要求是_。四、復習題 （8）橋式起重機兩傳動軸用齒式聯軸器CL2相聯，兩軸直徑相等，軸的轉速n = 70r/min，如該聯軸器許用最大轉矩為1400Nm，取工作情況系數K=1.5，試求聯軸器能傳遞的最大功率Pmax 。 (A) Pmax=10.26kW； （B）Pmax=6.84kW； (C) Pmax=10kW； （D） Pmax=15.39kW。（9）牙嵌

15、離合器只能在_接合。 (A) 單向轉動時； （B）高速轉動時； (C) 正反轉工作時； （D）兩軸轉速差很小或停車時。（10）某機器的兩軸，要求在任何轉速下都能接合，應選擇_離合器。 (A) 摩擦； （B）牙嵌； (C) 安全； （D）超越。四、復習題. （8）橋式起重機兩傳動軸用齒式聯軸器CL2相聯，兩軸直徑相四、復習題 （11）牙嵌離合器的常用牙型有矩形、梯形、鋸齒形三種，在傳遞較大轉矩時常用的牙型為梯形，這是因為_。 (A) 梯形牙強度較高，離合較容易且磨損能補償； (B) 梯形牙與齒接觸面間有軸向分力； (C) 接合后沒有相對滑動； (D) 梯形牙便于接合，強度最高，能傳遞的轉矩最大。（12）設計多片圓盤摩擦離合器時，摩擦片的數目不宜取得過多，這主要是為了避免_。 (A) 離合器分離動作不靈活； （B）各片受力不均勻； (C) 軸向尺寸過大； （D）不易散熱。.四、復習題 （11）牙嵌離合器的常用牙型有矩形、 3. 計算題 一直流發電機的轉速n=3000r/min，最大功率P=20kW，外伸軸直徑 d=45mm，試選擇聯軸器型號(只要求與發電機軸聯接的半聯軸器滿足直徑要求)。 電動機與離心泵之間用聯軸器相聯。已知電動機功率P=22kW,