聯軸器、離合器和制動器14.1聯軸器14.1.1聯軸器的功用和分類聯軸器和離合器主要用于軸與軸之間的聯接，使它們一起回轉并傳遞轉矩。用聯軸器聯接的兩根軸，只有在機器停車后，經過拆卸才能把它們分離。用離合器聯接的兩根軸，在機器工作中就能方便地使它們分離或接合。聯軸器分剛性和彈性兩大類。剛性聯軸器由剛性傳力件組成，又可分為固定式和可移式兩類。固定式剛性聯軸器不能補償兩軸的相對位移；可移式剛性聯軸器能補償兩軸的相對位移。彈性聯軸器包含有彈性元件，能補償兩軸的相對位移，并具有吸收振動和緩和沖擊的能力。聯軸器和離合器大都已標準化了。一般可先依據機器的工作條件選定合適的類型，然后按照計算轉矩、軸的轉速和軸端直徑從標準中選擇所需的型號和尺寸。必要時還應對其中某些件零進行驗算。計算轉矩T已將機器啟動時的慣性力和工作中的過載等因素考慮的計算轉矩可按下式確定T=KT（17－1）式中：T為名義轉矩；K為工作情況系數，K值列于下表中。c在內。聯軸器和離合器cAcAA一、固定式剛性聯軸器的種類很多，本章僅介紹幾種有代表性的結構。固定式剛性聯軸器中應用最廣的是凸緣聯軸器。如下圖所示，它是聯軸器、離合器用螺栓聯接兩個半聯軸器的凸緣，以實現兩軸聯接的。螺栓可以用普通螺栓，也可以用鉸制孔用螺栓。這種聯軸器有兩種主要的結構型式：圖a是普通的凸緣聯軸器，通常靠鉸制孔用螺栓來實現兩軸對中；圖b是有對中榫的凸緣聯軸器，靠凸肩和凹槽（即對中榫）來實現兩軸對中。制造凸緣聯軸器時，應準確保持半聯軸器的凸緣端面與孔的軸線垂直，安裝時應使兩軸精確對中。半聯軸器的材料通常為鑄鐵，當受重載或圓周速度v＞30m／s時，可采用鑄鋼或鍛鋼。凸緣聯軸器的結構簡單、使用方便、可傳遞的轉矩較大，但不能緩沖減振。常用于載荷較平穩的兩軸聯接。二、可移式剛性聯軸器由于制造、安裝誤差或工作時零件的變形等原因，被聯接的兩軸不一定都能精確對中，因此就會出現兩軸間的軸向位移x（下圖a）、徑向位移y（圖b）、角位移a（圖c），以及由這些位移組合的能，力就會在聯軸器和軸承中產甚至引起強烈振動。綜合位移。如果聯軸器沒有適應這種相對位移的、軸生附加載荷，可移式剛性聯軸器的組成零件間構成的動聯接，具有某一方向或幾個方向的活動度，因此能補償兩軸的相對位移。常用的可移式剛性聯軸器有以下幾種：（一）、齒式聯輪器齒式聯軸器是由兩個有內齒的外殼3和兩個有外齒的會簡4所組成（上圖a）。套筒與軸用鍵相聯，兩個外殼用螺栓2聯成一體，外殼與套簡之間設有密封圈1。內齒輪齒數和外齒輪齒數相等。輪齒通常采用壓力角為20°的漸開線齒廓。工作時靠嚙合的輪齒傳遞轉矩。由于輪齒間留有較大的間隙和外齒輪的齒項制成球形（上圖b），所以能補償兩軸的不對中和偏斜（下圖）。為了減小輪齒的磨損和相對移動時的摩擦阻力，在外殼內貯有潤滑油。齒式聯軸器允許角位移在30′以下，若將外齒輪做成鼓形齒（上圖b），則允許角位移可達3°。齒式聯軸器的優點是能傳遞很大的轉矩和補償適量的綜合位移，因此常用于重型機械中。但是，當傳遞巨大轉矩時，齒間的壓力也隨著增靈活性降低，而且其結構笨重、造價較高。（二）、滑塊聯軸器滑塊聯軸器是由兩個端面開有徑向凹槽的半聯軸器具凸榫的中間滑塊2所組成（滑塊兩端面上的凸榫相互垂直，分別嵌裝在兩個半聯軸器的凹槽中，構成移動副。如果兩軸線不對中或偏斜、運轉時滑塊將在凹槽內滑動，所以凹槽和滑塊的工作面間要加潤滑劑。若兩軸不對中，當轉速較高時，由于滑塊的偏心將會產生較大的離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷，因此它只適用于低速，轉速一般不超過300r／min。大，使聯軸器的1、3和兩端各下圖）。中間軸的滑塊聯軸器允許的徑向位移（即偏心距）y≤0．04d（d為軸的直徑），角位移α≤30°。（三）、萬向聯軸器下圖所示為以十字軸為分別與軸1、軸2上的叉形接頭相聯。一軸可以在任意方向偏斜α角，角位移α可達40°～45°。為了增加其中間件的萬向聯軸器。十字軸的四端用鉸鏈因此，當一軸的位置固定后，另靈活性，可在鉸鏈處配置滾針軸承（圖中未標出）。但是，單個萬向聯軸器兩軸的瞬時角速度并不是時時相等的，即當主動軸1以等角速度回轉時，從動軸2作變角速度轉動，從而引起動載荷，對使用不利。為了克服單個萬向聯軸器的上述缺點，機器中常將萬向聯軸器成對使用，如下圖所示。這種由兩個萬向聯軸器組成的裝置稱為雙萬向聯軸器。對于聯接相交或平行二軸的雙萬向聯軸器，欲使主、從動軸的角速度相等，必須滿足兩個條件：1）主動軸、從動軸與中間件C的夾角必須相等，即α＝α中間件兩端的叉面必須位于同一平面內。顯然，中間件本身的轉速是不均勻的。但因它的慣性小，由它產生的動載荷、振動等一般不致引起顯著危害。小型雙萬向聯軸器的實際結構如下圖所示，通常用合金鋼制造。三、彈性聯軸器（一）、彈性套柱銷聯軸器彈性套柱銷聯軸器結構上和凸緣聯軸器很近似，但是兩個的聯接不用螺栓，而是用帶橡膠彈性套的柱銷，如下左圖所示。為了換橡膠套時簡便而不必拆移機器，設計中應注意留出距離A；為了補償位移，安裝時應注意留出相應大小的間隙c彈性套柱銷聯軸器在應用得十分廣泛。半聯軸器更軸向高速軸上（二）、彈性柱銷聯軸器如上右圖所示，彈性柱銷聯軸器是利用若干非金屬材料制成的柱銷置于兩個半聯軸器凸緣的孔中，以實現兩軸的聯接。柱銷通常用尼龍制成，而尼龍具有一定的彈性。彈性柱銷聯軸器的結構簡單，更換柱銷方便。為了防止柱銷滑出，在柱銷兩端配置擋板。裝配擋板時應注意留出間隙。上述兩種聯軸器中，動力從主動軸通過彈性件傳遞到從動軸。因此，它能緩和沖擊、吸收振動。適用于正反向變化多、啟動頻繁的高速軸。最大轉速可達8000r／min，使用溫度范圍為一°兩這種聯軸器能補償較大的軸向位移。依靠彈性柱銷的變有微量的徑向位移和角位移。但若徑向位移或角位移較大，則會引起彈性住銷的迅速磨損，因此采用兩這種聯軸器時仍須較仔細地安裝。（三）、輪胎式聯軸器輪胎式聯軸器的結構如下圖所示，中間為橡膠制成的輪胎環，用止退墊板與半聯軸器聯接。它的結構簡單可靠，易于變形，因此它允許的相對位移較大，角位移可達5°～12°，軸向位移可達0．02D，徑向位移可達0．01D，D為聯軸器外徑。20～60C。形，允許輪胎式聯軸器適用于啟動頻繁、正反向有較大的相對位移量、以及潮濕多塵之處。它的徑向尺寸龐大，尺寸較窄，有利于縮短串接機組的總長度。它的最大轉速可達5000r／min。14．2離合器用離合器聯接的兩根軸，在運轉、有沖擊振動、兩軸間但軸向機器工作中就能方便地使它們分離或接合。離合器主要分牙嵌式和摩擦式兩類。另外，還有電磁離合器和自動離合器。電磁離合器在自動化機械中作為控制轉動的元件而被廣泛應用。自動離合器能夠在特定的工作條件下（如一定的轉矩、一定的轉速或一定的回轉方向）自動接合或分離。一、牙嵌離合器牙嵌離合器是由兩個端面帶牙的套筒所組成（下圖），其中套筒1緊配在軸上，而套簡2可以沿導向平鍵3在另一根軸上移動。利用操縱桿移動滑環4可使兩個套筒接合或分離。為避免滑環的過量磨損，可動的套筒應裝在從動軸上。為便于兩軸對中，在套筒1中裝有對中環5從動軸端則可在對中環中自由轉動。離合器牙的形狀有三角形、梯形和鋸齒形（下圖）。三角形牙傳遞中、小轉矩，牙數為15～60．梯形、鋸齒形牙可傳遞較大的轉矩，牙數為3～15。梯形牙可以補償磨損后的牙側間隙。鋸齒形牙能只單向工作，反轉時由于有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。各牙應精確等分，以使載荷均布。牙嵌離合器的承載能力主要取決于牙根處的彎曲強度。對于操作頻繁的離合器，尚需驗算牙面的壓強，由此控制磨損。即式中：h為牙的高度；面系數；z為牙的數目；W為牙根的彎曲截D0為牙的平均直徑；a為牙的寬度；［σ］為許用彎曲應力；〔p〕許用壓強。牙嵌離合器結構簡單，外廓尺寸小，能傳遞較大的轉矩，故應用較多。但牙嵌離合器只宜在兩軸不回轉或轉速差很小時進行接合，否則牙齒可能會因受撞擊而折斷。牙嵌離合器的常用材料為低碳合金鋼（如20Cr、20MnB），經滲碳淬火等處理后使牙面硬度達到56～62HRC。有時也采用中碳含金鋼（如40Cr、45MnB），經表面淬火等處理后硬度達48～58HRC。牙嵌離合器可以借助電磁線圈的吸力來操縱，稱為電磁牙嵌離合器。電磁牙嵌離合器通常采用嵌入方便的三角形細牙。它依據信息而動作，所以便于遙控和程序控制。二、圓盤摩擦離合器圓盤摩擦所示為單片式摩擦圓盤2可以沿導鍵在從動軸上移動。移動滑環工作時軸向壓力F使兩圓的盤工作表面產生摩擦力。設摩擦離合器有單片式和多片式離合器的簡圖，其中圓盤1緊配3可使兩圓接盤合或分離。兩種。下圖在主動軸上，力的合力作a用在摩擦半徑R的圓周上，則可傳遞的最大轉矩為fT=FfRfmaxa式中f為摩擦系數。與牙嵌離合器比較，摩擦離合器具有下列優點：條件下兩軸都可以進行接合；2）過載時摩擦面間將發生打滑，可以防止3）接合較平穩，沖擊和振動較小。摩擦離合器在正常的接合過程中，從動軸轉速從零逐漸加速到主動軸的轉速，因而兩摩擦面間不可避免地會發生相對滑動。這種相對滑能量，并引起摩擦片的磨損和發熱單片式摩擦離合器多用于轉矩在2000N·m以下的輕型機械（如包裝機械、紡織機械）。a所示為多片式摩擦離合器，圖中主動軸1與外殼2相聯接，從動軸3與套筒4相聯接。外殼內裝有一組摩擦片5如圖b所示，它的外緣凸齒插入外殼2的縱向凹槽內，因而隨外殼2一起．回轉，它的內孔不與任何零件接觸。套筒4上裝有另一6如圖c所示，它的l）在任何不同轉速損壞其他零件；動要消耗一部分。下圖組摩擦片外線不與任何零件接觸，而內孔凸齒與套筒4上的縱向凹槽相聯接，因而帶動套筒4一起回轉、這樣，就有兩組形狀不同的摩擦片相間疊合，如下圖a所示。圖中位置表示杠桿8經壓板9將摩擦片壓緊，離合器處合狀態。若將滑環7向右移動，杠桿8逆時針方向擺動，壓板9松離合器即分離。若把圖c中的摩擦片改用圖d的形狀，于接開，則分離時摩擦片能自行彈開。另外，調節螺母10用來調整摩擦片間的壓力。摩擦片材料常用淬火鋼片或壓制石棉片。摩擦片數目多，可以增大所傳遞的轉矩。但片數過多，將使各層間壓力分布不均，勻所以一般不超過12～15片。摩擦離合器也可用電磁力來操縱。如下圖所示，在電磁操縱的摩擦離合器中，當直流電經接觸環1導人電磁線圈2后，產生磁力線吸引銜鐵入于是銜鐵5將兩組摩擦片3和4壓緊，會狀態。當電流切斷時，磁力消失，依靠復位彈簧6將銜鐵推開，離合器處于接使兩組摩擦片松開。離合器處于分離狀態。在電磁離合器中，電磁摩擦離合器是應用最廣14．3制動器制動器是用來降低機械運轉速度或迫使機械停止運轉的裝置。在車輛、起重機等機械中，廣泛采用各種型式的制動器。以下介紹