机械设计基础(第六版)第17章 高教版

17-5 牙嵌离合器
结构组成：端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环 工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。
固定套筒 活动套筒 滑环
对中环
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17-5 牙嵌离合器
牙型
三角形 梯 形
锯齿形
----传递中小转矩、牙数为15~60
----传递较大转矩、牙数为3~15
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17-1 联轴器、离合器的类型和应用
作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩。 工作特点：联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用 于两轴之间的动态联接。 分类： 固定式联轴器 刚性联轴器 移动式联轴器 联轴器 弹性联轴器 牙嵌式离合器 摩擦式离合器 离合器 电磁离合器 自动离合器 应用实例：手腕驱动机构、汽车后桥驱动、车辆启停等。
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D2
17-6 圆盘摩擦离合器
表17-2 常用摩擦片材料的 f 和 [p] 摩擦片材料
铸铁—铸铁或钢
f
有润滑剂 0.05~0.06 无润滑剂 0.15~ 0.2
圆盘摩擦离合器 [p]/ MPa 0.25~0.30
淬火钢—淬火钢
青铜—钢或铸铁 压制石棉—钢或铸铁
0.05~0.06
梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。 制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。
60˚~90˚ 2˚~8˚ 2˚~8˚
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60˚
17-5 牙嵌离合器
承载能力：取决于齿根的弯曲强度。 hkAT σ b= ≤ [σb] zWD0 D0 2 k AT p = ≤ [ p] zD0ah 式中6 圆盘摩擦离合器
一、单片式圆盘摩擦离合器
结 构：由固定圆盘1、活动圆盘2、滑环组成。 工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩擦力带 动从动轴转动。 摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf 优 点： Rf 1. 在任何转速条件下两轴都可以进 行结合； 2. 过载时打滑，起保护作用； 3. 结合平稳、冲击和振动小。 缺 点： 结合过程中不可避免出现打滑，引 起磨损和发热；
联接特点：构成动联接，具有一个或几个方向的活动度 能补偿两轴的相对位移。 x
y
轴向
α
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x
y α
17-3 可移式刚性联轴器
一、齿式联轴器
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17-3 可移式刚性联轴器
优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。 缺点：结构笨重、造价高。 应用：用于重型传动。
17-3 可移式刚性联轴器
三、万向联轴器
作用：用于传递两相交轴之间
的动力和运动，而且在传动过
程中，两轴之间的夹角还可以 改变。共轴、
有夹角
应用：广泛应用于汽车、机床 等机械传动系统中。
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17-3 可移式刚性联轴器
1. 单万向铰链机构 结构特点：两传动轴末端各有 一个叉形支架，用铰链与中间 的“十字形”构件相联，“十 字形”构件的中心位于两轴交 点处， 轴间角为 ： α= 0 ~ 45˚。 运动分析：两轴平均传动比为1， 但瞬时传动比是动态变化的。 在图示位置I, 以轴1为参考 ω1 系，对A点有 ： vA1 = rω1 以轴2为参考系，对A点有 ： vA2 = r’ω’2 = r cosαω’ 2 显然有 ： vA1 = vA2 zpofrp 2013-10-23
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当外环反向转动时，则带动滚 柱克服弹簧力而滚到楔形空间 的宽敞位置，离合器处于分离 状态。
17-8 定向离合器
二、楔块式定向离合器
结构：由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。 工作原理：
内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终与内环接触，并 力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。当外环顺时钟方向旋转时 ，楔块克服弹簧力而作顺时钟方 向摆动，从而在内外环间越楔越 紧，离合器处于结合状态。反向 时斜块松开而成分离状态。
r’
A
α r
B
A
α
ω'2
17-3 可移式刚性联轴器
代入得： ω1 =cosαω’2
在图示位置II, 以轴2为参考 系，对B点有 ： vB2 = rω”2 以轴1为参考系，对B点有 ： vB1 = r”ω1 = ω1 r cosα 同样有 ： vB1 = vB2 代入得： ω’’2=ω1 cosα 其它位置：
a
W-齿根弯曲截面系数；D0-牙平均直径；a-牙的宽度。 特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。 材料：低碳合金钢：20Cr 、 20MnB。 渗碳淬火后牙面硬度：56~62 HRC; 中碳合金钢：40Cr 、 45MnB。 表面淬火后牙面硬度：48~58 HRC; zpofrp 2013-10-23
二、弹性柱销联轴器
结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。 结构简单、更换柱销方便。 尼龙销 特点：上述两种联轴器的动力通过弹 两种柱销 性元件传递，缓和冲击、吸 挡板 收振动。 应用：适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。 适用范围：-12˚≤t≤60˚， v ≤8000 r/min 能补偿较大的轴向位移，并允许 微量的径向位移和角位移。 销与挡板之间 留有间隙 zpofrp 2013-10-23 c c
0.08 0.12
0.18
0.17~ 0.18 0.3~ 0.5
0.6~0.8
0.4~0.5 0.20~0.30
对于频繁启动的离合器，可将表中[p]降低15~30%。 干式磨擦离合器 →反应敏捷，但摩擦片易磨损。 类型 油式磨擦离合器 →磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。 zpofrp 2013-10-23
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ω’2 >ω1
r
B A B
ω1
α
r”
α
ω"2
=>ω”2 <ω1 ω1 cosα
ω1cos α ≤ ω2 ≤
17-3 可移式刚性联轴器
2. 双万向铰链机构 安装要求： ①主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴、从动轴与中间件轴线间的夹角必须相等； ③ 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 α
17-6 圆盘摩擦离合器
三、操纵方式 机械力 电磁力 气动力 液压力
离合器的操纵方式
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17-7 磁粉离合器
磁粉材料： 铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。 形状为球形或椭球形，颗粒直径为：20~70 μm。
优点： 1）励磁电流 I 与转矩T呈线性关系、转矩调节简单而 且精确，调节范围宽。 2) 可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、 绕线机等的理想装置。
高等教育出版社
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第17章 联轴器、离合器
§17-1 §17-2 §17-3 §17-4 §17-5 §17-6 §17-7 §17-8 联轴器、离合器的类型和应用 固定式刚性联轴器 可移动刚性联轴器 弹性联轴器 牙嵌式离合器 圆盘摩擦离合器 磁粉离合器 定向离合器
17-1 联轴器、离合器的类型和应用
17-4 弹性联轴器
三、梅花型弹性联轴器
特点：两半联轴器间放置梅花型非金属弹性元件。
四、弹性活块联轴器
特点：两半联轴器间放置非金属弹性元件，各元件间不相连。 具有较大径向和角向补偿量，公称转矩和许用转速也较大。
五、轮胎式联轴器
1、允许相对位移较大，角位移可达5˚~12˚， 轴向位移可达0.02D，径向位可达0.01D， D为联轴器外径。 2、适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振 动、两轴间有较大的相对位移量以及潮湿 多尘之处。 3、径向尺寸庞大，轴向尺寸较窄，利于缩短 串接机组的总长度。 zpofrp 2013-10-23
1 2
α
C
1 C 2 α
α
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17-4 弹性联轴器
一、弹性套柱销联轴器
结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套 的柱销联接两个半联轴器。
圆柱孔
圆锥孔
预留间隙以补偿 轴向位移。 zpofrp 2013-10-23
c
A
预留安装空间以便与更换橡胶套
17-4 弹性联轴器
挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 zpofrp 2013-10-23
2.3
17-2 固定式刚性联轴器
①套筒联轴器
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17-2 固定式刚性联轴器
②凸缘联轴器
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17-3 可移式刚性联轴器
两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。
由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因 此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。 如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。
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17-3 可移式刚性联轴器
二、滑块联轴器
结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具 有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽 中，构成移动副。 工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹 槽内滑动。
y α
优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心 力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。 适用范围： zpofrp 2013-10-23 α≤30’, y≤0.04d，v≤300 r/min
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3 3
Fa
1