化工机械设计基础16-18

特点：结构简单，拆装方便，易于制造，适应安装误 差能力强，吸振性好。但易磨损，维修量大，怕 高温。 应用：转向常变，载荷不平稳，常温，中小功率的场合。
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16.3 离合器
啮合式——利用牙齿啮合传递转矩 摩擦式——利用工作面摩擦力传递转矩 性能要求：接合平稳，分离迅速，变换彻底，操 作方便，工作可靠，调整容易，耐磨散热. 1.牙嵌式离合器
16.4.2 型号与尺寸选择
考虑因素：轴径，转速，转矩 选择计算： Tc K T 工作转矩 载荷系数，见表16-1 计算转矩
让所选联轴器的转矩（列于样本之中）大于计算 转矩Tc
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16.5 制动器
16.5.1 抱块式制动器
特点：简单，可靠，调整方便，散热好；接触面小，制动 矩小，外型尺寸大 应用：工作频繁，空间较大的场合，常闭式用于铰车，常 开式用于车辆.
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2.动平衡 轴向尺寸较大（ L/D> 1/5 ）的转子，不能认为质 量分布在同一平面内，若其质心在回转轴线上而达到 静平衡，但是不同平面内的质量分布并不关于回转轴 对称，当转子转动时，各平面内产生的离心惯性力对 整个转子来说是惯性力偶，这种现象称为动不平衡. 调整转子的质量分布，使各平面内的合惯性力为零， 使合惯性力偶为零，称为动平衡.
在图中做出
Md=200N· 直线 M
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②
Amax : 在图中盈功标“+”号，亏功标“-”号Aoa 100
2
N M
Aab 300

4
N M
Abc 100

Acd 300
2
N M
N M
4
Ado 100

2
N M
4
2.凸缘联轴器 特点：简单、承力大，对中好；不能缓冲吸振，适应 安装误差能力小 应用：广泛
5
16.2.2 可移式刚性联轴器
1.滑块联轴器 特点：坚固耐用，出力大，补偿安装误差能力强； 使用中需润滑，有噪音，传动效率低 应用：低速，重载
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2.齿轮联轴器 特点：适应安装误差能力强，强度高，能传递大 转矩，结构复杂、笨重、价高，使用中需 润滑 应用：重型机器
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表18-2 弹簧的许用应力（单位：MPa）
60SiMn 50CrVA 740 590 60CrMNA 55CrMnA 710 570
钢丝类型或材料 Ⅲ类 压缩弹簧许用 剪应力[τ] Ⅱ类
碳素钢丝 0.5σB
不锈钢丝 0.45σB
青铜丝 0.4σB
65Mn 570 455
(0.38~0.45) σB (0.34~0.38) σB (0.30~0.35) σB
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2.调节机械速度波动的目的
机械速度波动会引起振动，降低机械强度、寿命 和精度.因此应对其进行调节，将速度波动限制在允许 的范围内。 3.周期性速度波动的调节 在机械的高速轴上安装飞轮、飞轮的转动惯量很 大，能储存功能，也能释放功能，从而使机械速度波 动的范围变小，见图17-6中的虚线.
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②飞轮的转动惯量J：
Amax Emax Emin
则
1 2 2 2 J max min J m 2
900 Amax J 2 2 2 m nm
Amax
式中：E——飞轮的动能 A——在一个转速波动周期内，飞轮动能的变化 量，它等于飞轮储存的盈功或者释放的亏 功，称为盈亏功
第16章 连轴器、离合器和制动器
1
16.1 概 述
联轴器——联接轴与轴，使其一起转动的装置 离合器——机器运转过程中，使两轴结合或分 离的装置 制动器——使机器迅速停止运转的装置
2
16.2 联轴器
联轴器的工作条件
3
16.2.1 固定式刚性联轴器
1.套筒联轴器 特点：简单、径向尺寸小；装拆时两轴必须相对移开 应用：小转矩场合
' 1 ' 1
' '' 1 1 1
1
图（a）中 T „、 T “为选定的两个平面，将各惯性 力按以上方法分别分解到 T ‟ 、 T ”两平面内，然后在 两面内分别适当地加（减）一个平衡质量，使两平面 内的合力为零,回转件便得以动平衡.
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T '面： mb rb m1r1 m2 r2 m3 r3 0 T "面：mb'' rb'' m1'' r1 m2'' r2 m3'' r3 0 使中：m'br'b —— 面应加的质径积 m"br"b —— 面应加的质径积 转子达到动平衡时也必然静平衡 转子达到静平衡时不一定动平衡 4.平衡试验 ①静平衡试验 (见图17-4) ②动平衡试验 在动平衡试验机上进行，较复杂，可参阅文献[16].
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17.1 回转件的平衡
17.1.1 回转件平衡的目的和分类
回转件——机械中挠轴回转的构件 回转件平衡——由于回转件结构不对称，材料不 均匀，制造、安装不准确等原因，使其质 心不在回转轴线上，运转时将产生离心惯 性力，加剧摩擦、磨损、振动、噪音，甚 至共振。调整其质量分布，式离心力达到 平衡，称为回转件平衡。

2
最小转速
nmin
nm 1 2
式中：nm——平均转速，见机器铭牌上的额定转速 δ ——不均匀系数
表17-1 常见机械运转速度不均匀系数δ的许用值
机械名称 破碎机 冲床、剪床 轧钢机 汽车、拖拉机 δ 1/5~1/20 1/7~1/10 1/10~1/25 1/20~1/60 机械名称 水泵、鼓风机 造纸机、织布机 纺纱机 直流发电机 δ 1/30~1/50 1/40~1/50 1/60~1/100 1/100~1/200
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飞轮转动时轮缘受离心应力，可能会破裂，因此 应限制其外圆的圆周速度： 36m/s——铸铁
vmax
50m/s——钢
大尺寸的带轮或齿轮，兼有飞轮作用.
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作业： 17-1，2，3，4，5，7
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第18章 弹簧
51
18.1 概 述
18.1.1 弹簧的功用
基本特征：随外载大小产生相应的弹性变形，卸载后立 即恢复原状. 主要功用：①减振缓冲，如车辆支簧 ②控制运动，如气门复位簧 ③存输能量，如钟表簧 ④测力，如弹簧称簧
金属切削机床
1/30~1/40
交流发电机
1/200~1/300
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17.2.3 飞轮的近似设计方法
1.飞轮转动惯量J的近似计算 已知：轴的驱动力矩的变化规律，轴的阻抗力矩的变 化规律，轴的转速不均匀系数δ 求：装在轴上的飞轮的转动惯量J 解：①近似处理：机器的动能由全部运动件的动能组 成，如果运动件中包括飞轮，那么 飞轮的动能一般比其它所有运动件 的动能和还要大很多，因此认为飞 轮的动能就是机器的动能.
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3.动平衡方法：
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图（b）中F1可分解为与之平衡的 F'1及 F"1 ： l l1' l l1' ' l l F1 F1 m m m1' r1' m1r1 l l l l1' l1' '' 取r r r '' l1' '' '' F1 F1 m1 r1 m1r1 m1 m1 l l l
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17.1.2 刚性回转件的平衡
低速回转件当变形量很小时称为刚性回转件或刚 性转子. 1.静平衡 轴向尺寸较小（L/D≤ 1/5）的转子，其质量可近似 认为是分布在垂直于回转轴线的统一平面内.若其质心 不在回转轴线上，静态时质心会自然位于轴线下方.这 种现象称为静不平衡.调整转子的质量分布，使其质心 回到转轴上去称为静平衡.
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例17-1：阻抗力矩曲线Mr—Φ见下图.已知驱动力矩 Md为常数，平均角速度ωm =25rad/s，转速 不均匀系数δ =0.02，试求：
①驱动力矩Md ； ②最大盈亏功Amax ； ③主轴飞轮的转动惯量J.
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解：①求Md： ∵ Md =C ∴ Md -Φ为一水平直线 在一个运动循环中驱动力矩所做得功等于阻抗力 矩所做的功： 2πMd=100×2π+400×(π/4) ×2 Md=200(N· M)
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3.万向联轴器 特点：适应安装角误差的能力最强，两轴夹角 α< 35°~45°，α越大效率越低 当主动轴匀速转动时，从动轴的角速度周期性变化， 产生附加动载荷。 应用：成对使用，可使从动轴转速等于主动轴转 速，但必须α1= α2.广泛应用于两轴角误 差较大的场合。
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16.2.3 弹性联轴器
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③转动惯量式的分析
J
2 m
Amax
1）Amax和ωm一定时，若δ很小，则J很大，飞轮 笨重，因此不能一味追求小的δ ，即允许机器 转速具有一定的波动。
2） Amax 与δ 一定时， J
1
m 轮装在机器的高速轴上，以防飞轮笨重.
，因此常把飞
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④确定最大盈亏功Amax
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图（a）中：ΦOM ——轴的转角、转矩坐标系 M d， M r——轴的驱动力矩与阻抗力矩 （+）——驱动力矩大于阻抗力矩，出现 盈功 （—）——驱动力矩小于阻抗力矩，出现 亏功 图（b）：能量指示图 Amax——最大盈亏功 0——0线以下为亏功； 0——0线以上为盈功
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18.1.2 弹簧的类型
拉簧 按载荷 压簧 扭簧 弯簧 （见下表18-1） 螺旋弹簧 按结构 碟形弹簧 环形弹簧 盘簧 板簧
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表18-1 弹 簧 的 基 本 类 型 、 特 点 和 应 用