14第十四章-联轴器和离合器解析PPT课件
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14联轴器离合器与制动器10-20精品PPT课件
x2轴上的单位矢量r2的位置为
y2
ω1
z1
O θ
α
ω2 z2
x2 y1 x1
(a) 坐标关系图
2 z1 3α
z2
1
x1
y1
4
(b) 三维结构图 图14-5(a) 单万向联轴器
14-1
2. 挠性联轴器 (2) 单万向联轴器
联轴器的种类和特征
r 2 [R ,y1 ][R ,z2 ][R ,y1 ][0 1 0]T
14 联轴器、离合器与制动器
14-1 联轴器的种类和特征 14-2 联轴器的选择 14-3 离合器 14-4 安全联轴器与安全离合器 14-5 特殊功用的联轴器与离合器 14-6 制动器
制动器
联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
联轴器－静态下实现两轴结合与分离、动态下传递转矩的部件。 从机构到具有承载能力的空间三维尺寸的结构－十字滑块联轴器。
2
1A
φ1
4 a
L2
1
23
B3 φ3
L3
L4
d1 d2 D1 D
2
4
L1
十字滑块联轴器
十字滑块联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
联轴器允许两轴的相对位移，x、y、 α 方向的位移。
x
y
轴向位移
径向位移
x
y
角向位移
综合位移
图14-1 联轴器允许两轴的相对位移
1. 刚性联轴器 凸缘联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
14-1 联轴器的种类和特征
2. 挠性联轴器
(2) 单万向联轴器
r 2 [R ,y1 ][R ,z2 ][R ,y1 ][1 0 0]T
y2
ω1
z1
O θ
α
ω2 z2
x2 y1 x1
(a) 坐标关系图
2 z1 3α
z2
1
x1
y1
4
(b) 三维结构图 图14-5(a) 单万向联轴器
14-1
2. 挠性联轴器 (2) 单万向联轴器
联轴器的种类和特征
r 2 [R ,y1 ][R ,z2 ][R ,y1 ][0 1 0]T
14 联轴器、离合器与制动器
14-1 联轴器的种类和特征 14-2 联轴器的选择 14-3 离合器 14-4 安全联轴器与安全离合器 14-5 特殊功用的联轴器与离合器 14-6 制动器
制动器
联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
联轴器－静态下实现两轴结合与分离、动态下传递转矩的部件。 从机构到具有承载能力的空间三维尺寸的结构－十字滑块联轴器。
2
1A
φ1
4 a
L2
1
23
B3 φ3
L3
L4
d1 d2 D1 D
2
4
L1
十字滑块联轴器
十字滑块联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
联轴器允许两轴的相对位移，x、y、 α 方向的位移。
x
y
轴向位移
径向位移
x
y
角向位移
综合位移
图14-1 联轴器允许两轴的相对位移
1. 刚性联轴器 凸缘联轴器
14-1 联轴器的种类和特征
14-1 联轴器的种类和特征
2. 挠性联轴器
(2) 单万向联轴器
r 2 [R ,y1 ][R ,z2 ][R ,y1 ][1 0 0]T
《联轴器和离合器》课件
智能化：通过传感 器和智能算法实现 自动调节和故障诊 断
轻量化：采用新型 材料和结构设计， 降低重量，提高效 率
环保化：采用环保 材料和节能设计， 降低能耗和排放
集成化：将多个功 能集成到一个部件 中，提高系统集成 度和可靠性
联轴器和离合器的发展趋势和展望
智能化：联轴器和 离合器将更加智能 化，实现自动控制 和调节
联轴器和离合器的比较
功能：联轴器用于连接两个轴，传递扭矩；离合器用于控制动力的传递和切断
结构：联轴器通常由两个半联轴器组成，通过螺栓或键连接；离合器通常由压盘、摩擦 片、弹簧等组成
工作原理：联轴器通过弹性元件或刚性元件传递扭矩；离合器通过摩擦片与压盘的摩擦 力传递扭矩
应用：联轴器广泛应用于各种机械设备中；离合器广泛应用于汽车、摩托车等交通工具 中
常见类型：十字滑块联轴器、凸缘 联轴器、套筒联轴器等
弹性联轴器
工作原理：利 用弹性元件的 弹性变形来传
递扭矩
优点：结构简 单，制造方便， 成本低，易于
维护
缺点：传递扭 矩有限，不能 承受冲击载荷
应用领域：广 泛应用于各种 机械设备中， 如减速器、泵、
风机等
挠性联轴器
挠性联轴器是一种可以补偿两轴相对位移的联轴器 挠性联轴器通常由弹性元件、连接件和保护装置组成 挠性联轴器的优点包括：可以补偿两轴的相对位移、可以吸收振动和冲击、可以降低噪声和振动 挠性联轴器的缺点包括：需要定期维护和更换弹性元件、可能会产生较大的扭矩损失和磨损
定期更换离合器油 ，保持离合器油的 清洁和润滑效果
离合器的常见故障及排除方法
离合器打滑：检查离合器片磨损情况，必要时更换 离合器异响：检查离合器片是否磨损过度，必要时更换 离合器分离不彻底：检查离合器踏板自由行程是否过大，必要时调整 离合器抖动：检查离合器压盘是否磨损过度，必要时更换 离合器发热：检查离合器片是否过热，必要时更换 离合器漏油：检查离合器油封是否损坏，必要时更换
14-04 安全联轴器及安全离合器
（二）滚珠安全离合器
这种离合器由于滚珠表面会受到较严重的冲击与磨损，
故一般只用于传递较小转矩的场合。
14-4 安全联轴器和安全离合器
安全联轴器和安全离合器的作用是：当工作转矩超过
机器允许的极限转矩时，连接件将发生折断、脱开或打滑，
从而使联轴器或离合器自动停止传动，以保护机器中的重 要零件不致损坏。 主要类型有： （1）剪切销安全联轴器
（2）滚珠安全离合器
பைடு நூலகம்一）剪切销安全联轴器
销钉材料可采用45钢碎火，准备剪断处应预先切槽。 由于材料的力学性能和加工制造等不稳定，致使工作精度 不高，且销剪断后不能自动恢复工作。但由于机构简单， 所以在很少过载的机器上还会常用。
机械设计基础 第十四章 联轴器与离合器制动器
键对的轴向位移、径向位移、角位移或综合位移。
②万向联轴器1——主、从动轴的叉状接头；2——十字形连接件；3——轴销；4——中间轴，左右单万向联轴器。
=45°。
允许两轴线夹角αmax单万向联轴器：ω1恒定时，ω4变速，引起惯性力。
双万向联轴器：可使从动轴ω恒定。
条件——中间轴两叉头在同一平面内；两万向联轴器的夹角需相等。
应用：汽车、拖拉机、金属切削机床中。
组成：两个外表面带齿的套连）；两个内表面有（螺栓联工作时：转矩有齿轮传递。
14—4 非金属弹性元件挠性联轴器L sd1:10圆锥形孔圆柱形孔短圆柱形孔A12345A A§14—5 牙嵌离合器组成：左摩擦盘（联接主动轴）右摩擦盘（从动轴，可工作原理：依靠接触面上产生的摩擦力矩来传递特点：可平稳的接合、脱开；、多片式摩擦离合器外套筒内套筒内摩擦片主动轴从动轴特点：结构紧凑、轴向压力小，传递转矩大。
应用：机床变速箱、飞机、汽车及起重设备中。
自动离合器自动离合器是能根据机器运转参数（T,n ）的变化而自动完成接合和分离动作的离合器。
当传递的转矩达到一定值时，便能自动分离，具有防止摩擦式安全离合器二、离心式离合器套筒1与主动轴连，套筒2与从动轴连，外表面覆着石棉的闸块3，当转速大时，闸块3产生的离心力使闸块压向套筒2，产生摩擦力从而带动从动轴一起转。
相连，1内均有径向叶片，14—8 制动器。
机械设计基础 第十四章
图14-5 弹性套柱销联轴器
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。浮动盘的 两凸榫互相垂直并分别嵌在两半联轴器的凹槽中，凸榫可在 半联轴器的凹槽中滑动。利用其相对滑动来补偿两轴之间的 偏移。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。浮动盘的 两凸榫互相垂直并分别嵌在两半联轴器的凹槽中，凸榫可在 半联轴器的凹槽中滑动。利用其相对滑动来补偿两轴之间的 偏移。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
第十四章-联轴器和离合器解析PPT教学课件
材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
面硬度达269——341HBS，内齿圈齿面硬度241-302HBS；对于圆周速度较高的，外
齿轴套、内齿圈可用合金钢35CrMoA、35CrMOVA等。
2020/10/16
14
5、滚子链联轴器（GB/T 6069-2002）
9
二、无弹性元件挠性联轴器 (flexible coupling without elastic elements)
1、十字滑块联轴器(cross-sliding coupling)JB/ZQ4384-1997
3
2
4 1
特点：结构简单、制造容易，可适应两轴间的综合偏移等优点。但由于
十字滑块作偏心转动,工作时会产生较大的离心力,故适用于低速（一般规
GICL型鼓形齿式联轴器
为能补偿两轴的相对位移，将外齿的齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿侧 做成鼓形齿，且齿顶和齿侧留有较大的间隙，以使两轴发生综合位移 。
特点：与十字滑块联轴器相比，齿轮联轴器的转速较高，且因为是多齿同 时啮合，故齿轮联轴器工作可靠，承载能力大，但制造困难，需要良好的 润滑和密封，反转时有冲击，故一般重载下工作或高速运转的水平传动轴 的连接。
6
对于受中等载荷，圆周速度v小于35m/s时，凸缘联轴
器的材料可以使用HT200等中等强度的m/s可以采用35、45铸钢或锻
钢。 （v为联轴器外缘的圆周速度）
凸缘式联轴器结构简单、价格低廉，使用方便，能传递 较大的转矩，但要求被联接的两轴必须安装准确，严格对 中。它适用于工作平稳、刚性好和速度较低的场合。凸缘 联轴器的尺寸可以按照标准GB5843-86选用。
所以在传动时将引起附加动载荷。为克服这一缺点，可采用双万向联轴器。
《联轴器和离合器》PPT课件
选择3
２．计算联轴器的计算转矩
Tca KAT
T为联轴器所传递的公称转矩(名义转矩），即根据载荷（或传递的功 率）计算的转矩。
KA为工作情况系数（P531，表14-1）。
３．确定联轴器的型号
按计算扭矩 Tca≤[T] 联轴器的许用转矩，由联轴器标准确定联轴器型号。
４．校核最大转速
被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：
低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；
传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；
对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；
轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器； 有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。
一般情况和场合常用： 凸缘联轴器 滑块联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器
§14-2 联轴器的选择
联轴器 用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机 器停车时才可将两轴分离；
离合器 在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离。可用来操纵 机器传动的接通和断开，以便进行变速、换向或停止；
安全联轴器与离合器 机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开 或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；
第十四章 联轴器和离合器
§14-0 概述 §14-1 联轴器的种类和特性 §14-2 联轴器的选择 §14-3 离合器 §14-4 安全联轴器及安全离合器 §14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器
§14-0 概 述
联轴器、离合器是机械装置中常用的部件，它们主要用于轴与轴之 概述1 间的联接，以传递运动与转矩。
离合器的种类很多，按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式两类； 一、牙嵌离台器 二、圆盘摩擦离合器 1、单圆盘摩擦离合器
２．计算联轴器的计算转矩
Tca KAT
T为联轴器所传递的公称转矩(名义转矩），即根据载荷（或传递的功 率）计算的转矩。
KA为工作情况系数（P531，表14-1）。
３．确定联轴器的型号
按计算扭矩 Tca≤[T] 联轴器的许用转矩，由联轴器标准确定联轴器型号。
４．校核最大转速
被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：
低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；
传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；
对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；
轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器； 有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。
一般情况和场合常用： 凸缘联轴器 滑块联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器
§14-2 联轴器的选择
联轴器 用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机 器停车时才可将两轴分离；
离合器 在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离。可用来操纵 机器传动的接通和断开，以便进行变速、换向或停止；
安全联轴器与离合器 机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开 或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；
第十四章 联轴器和离合器
§14-0 概述 §14-1 联轴器的种类和特性 §14-2 联轴器的选择 §14-3 离合器 §14-4 安全联轴器及安全离合器 §14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器
§14-0 概 述
联轴器、离合器是机械装置中常用的部件，它们主要用于轴与轴之 概述1 间的联接，以传递运动与转矩。
离合器的种类很多，按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式两类； 一、牙嵌离台器 二、圆盘摩擦离合器 1、单圆盘摩擦离合器
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材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
面硬度达269——341HBS，内齿圈齿面硬度241-302HBS；对于圆周速度较高的，外
齿轴套、内齿圈可用合金钢35CrMoA、35CrMOVA等。
2020年9月28日
14
5、滚子链联轴器（GB/T 6069-2002）
铁。圆锥销常用35、45钢
2020年9月28日
8
3、夹壳式联轴器
它由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接它们的螺拴组成。这种联轴器在装 卸时不需要移动轴，但只能连接两轴直径相同的圆柱形轴伸。高速运转时 离心力会降低摩擦力，故只能用于低速场合。 夹壳一般为HT200，半环用碳素结构钢Q275钢。
2020年9月28日
二. 重点和难点
重点内容： 1、联轴器离的主要类型、结构特点、工作原理； 2、刚性联轴器和弹性联轴器有何区别； 3、联轴器和离合器在功能上的同异。
2020年9月28日
2
第一节 概述
联轴器 用来联接不同部件之间的两根轴或轴与其它回转零 (couples)： 件，使之一起回转而不脱开的一种装置。
联接的两轴在工作时不能分开，必须停车通过拆卸才能分离
所以在传动时将引起附加动载荷。为克服这一缺点，可采用双万向联轴器。
2020年9月28日
12
安装要求：
①主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等； ③中间轴两端的叉面应在同一平面内。
α1 α1
2020年9月28日
2α
C
C2αBiblioteka 134、齿式联轴器(gear coupling) JB/T 8854-2001
2020年9月28日
7
2、套筒联轴器
可传递较大的转矩，但必须用 紧定螺钉作轴向固定
传递较小的转矩
特点：结构简单紧凑，易于制造，但装拆不方便，两轴对中 性要求较高。
应用：适应于低速（最大不超过250r/min）、轻载无冲击， 安装精度高的场合。在机床中应用广泛。
材料：共用套筒常用45钢，对于不重要或低速传动轴可用铸
定2020n年≤92月5280日r/min）、无冲击的场合。需定期进行润滑。
10
2、滑块联轴器(JB/ZQ4384-1997)
滑块式联轴器与十字块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽， 并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。
这种联轴器结构简单、尺寸紧凑，适用于小功率、高转速且无剧烈冲击 的场合。
2020年9月28日
11
3、万向联轴器(universal joints)
万向联轴器又称万向铰链机构，是由两个叉形零件和呈一个十字轴形的中 间连接件所组成。允许两轴间有较大的角位移，其夹角α可达35º～45º。
主要缺点：主动轴作等角速转动时，其从动轴作变角速转动。其变化范围 ω1 cosα≤ω2≤ω1/cosα
I 型联轴器用 普通螺栓联 接，靠接合 面间的摩擦 力(friction) 来传递转矩， 装拆时需要 作轴向移动；
II 型联轴器用铰 制孔螺栓联接， 螺栓与孔为略有 过盈的紧配合， 靠螺栓杆承受挤 压与剪切(shear) 来传递转矩，装 拆时不需要作轴 向移动，但要配 铰螺栓孔。
2020年9月28日
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二、无弹性元件挠性联轴器 (flexible coupling without elastic elements)
1、十字滑块联轴器(cross-sliding coupling)JB/ZQ4384-1997
3
2
4 1
特点：结构简单、制造容易，可适应两轴间的综合偏移等优点。但由于
十字滑块作偏心转动,工作时会产生较大的离心力,故适用于低速（一般规
离合器 与联轴器的区别在于 －机器工作时，联接的两轴能 (clutches)： 随时接合或分离
制动器
用来使机器迅速停止运转，也可以用来降低或调整
（braks）： 机器的速度
这些部件大多已标准化，只需根据使 用要求合理选用
2020年9月28日
3
第二节 联轴器
x
y
轴向位移
α
角度位移
径向位移
x
y α
综合位移
GICL型鼓形齿式联轴器
为能补偿两轴的相对位移，将外齿的齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿侧 做成鼓形齿，且齿顶和齿侧留有较大的间隙，以使两轴发生综合位移 。
特点：与十字滑块联轴器相比，齿轮联轴器的转速较高，且因为是多齿同 时啮合，故齿轮联轴器工作可靠，承载能力大，但制造困难，需要良好的 润滑和密封，反转时有冲击，故一般重载下工作或高速运转的水平传动轴 的连接。
6
对于受中等载荷，圆周速度v小于35m/s时，凸缘联轴
器的材料可以使用HT200等中等强度的灰铸铁。重载或圆
周速度v大于30m/s时小于75m/s可以采用35、45铸钢或锻
钢。 （v为联轴器外缘的圆周速度）
凸缘式联轴器结构简单、价格低廉，使用方便，能传递 较大的转矩，但要求被联接的两轴必须安装准确，严格对 中。它适用于工作平稳、刚性好和速度较低的场合。凸缘 联轴器的尺寸可以按照标准GB5843-86选用。
利用联轴器工作零件间的间隙和 连接的活动度来补偿位移
利用联轴器中弹性元件的变形来 补偿位移
5
一、刚性联轴器(rigid coupling)
1、凸缘联轴器(flange coupling)GB/T5843-2003
刚性联轴器中使用最多的就是凸缘式联轴器。它由两个带凸缘的半联轴 器组成，两个半联轴器通过键(key)分别与两轴相联接，并用螺栓(bolt)将两 个半联轴器联成一体。两轴直径可以不相同，也可以连接圆锥形轴伸。
要求联轴器在结构上应具有补偿一定范围偏移量的能力。
2020年9月28日
4
联轴器分类
联轴器
刚性 联轴器
用在两轴能严格对中的场合
(凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等)
挠性 联轴器
用在两轴有偏斜或工作中有相对位移的 场合
(滑块联轴器、齿轮联轴器、万向联轴器等)
挠性 联轴器
2020年9月28日
无弹性元件 有弹性元件
第十四章 联轴器离合器和制动器
(Couples、Clutches and Brakes)
2020年9月28日
1
一. 教学目标
1、了解常用联轴器的主要类型和用途； 2、掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点以及选择和计 算方法； 3、了解常用离合器的类型和特点； 4、掌握常用离合器的工作原理及应用。 5、了解制动器的工作原理。