联轴器、离合器和制动器
联轴器离合器制动器
通过纳米技术改善材料的力学、热学 和电学性能，提高联轴器、离合器和 制动器的性能稳定性和可靠性。
陶瓷材料
具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损 性能，用于制造高速、高温和腐蚀性 环境下的联轴器、离合器和制动器。
先进制造技术对三者性能的提升
精密加工技术
采用高精度数控机床和加工中心， 实现联轴器、离合器和制动器关 键部件的精密加工，提高产品的 精度和稳定性。
分类
根据工作原理和结构特点，离合器可分为摩擦离 合器、牙嵌离合器和电磁离合器等几种类型。
工作原理及结构特点
工作原理
离合器的工作原理是通过主、从动部分之间的摩擦或啮合来实现传动系统的分离和接合。当离合器处于接合状态 时，主、从动部分通过摩擦力或啮合力传递扭矩；当离合器处于分离状态时，主、从动部分之间不存在扭矩传递。
表面处理技术
通过喷丸、渗碳淬火、激光熔覆等 表面处理技术，提高联轴器、离合 器和制动器表面的硬度、耐磨性和 耐腐蚀性。
3D打印技术
利用3D打印技术制造复杂结构的联 轴器、离合器和制动器，缩短产品 开发周期，降低成本。
智能化技术在三者中的应用前景
传感器技术
集成传感器于联轴器、离合器和 制动器中，实时监测产品的运行 状态和性能参数，为故障诊断和
联轴器离合器制动器
目录
• 联轴器概述 • 离合器简介 • 制动器概述 • 联轴器、离合器与制动器的关系 • 联轴器、离合器与制动器的市场分
析 • 联轴器、离合器与制动器的技术进
展
01
ห้องสมุดไป่ตู้
联轴器概述
定义与工作原理
定义
联轴器是一种用于连接两个轴并传递扭矩的机械传动元 件，通常用于将驱动轴的动力传递给从动轴。
联轴器离合器和制动器
表15-1 工作情况系数KA
原动机 (KA)
工作机
电动机 多缸 双缸 单缸 汽轮机 内燃机 内燃机 内燃机
发电机、小型通风机、小型离心机
1.3
1.5
1.8
2.2
透平压缩机、木工机械、输送机
1.5
1.7
2.0
2.4
搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机
1.7
1.9
2.2
2.6
织布机、水泥搅拌机、拖拉机
1.9
2.1 2.4
制造误差
移，或其组合。
安装误差 被联接的两轴不能精确对中
受力变形
两轴线的相对位移: x
轴向、径向、角度、综合。
y
轴向 角度
径向 x
y
α
综合
α
二、 联轴器的分类
套筒联轴器
刚性联轴器 凸缘联轴器
夹壳联轴器 齿式联轴器
联
十字滑块联轴器
轴 器
无弹性元 滑块联轴器 件联轴器 万向联轴器
挠性联轴器
有弹性元 件联轴器
潘存云教授研制
潘存云教授研制
三、联轴器的选择 大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计
者的任务是选用联轴器，不需要设计。 1. 链轴器类型的选择 原则
转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等
确定型号与规格 具体应考虑如下要求
选用原则：
1) 考虑传递转矩的大小、性质以及对缓冲减振要求 ▲对大功率重载传动，宜选用齿轮联轴器； ▲严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，宜 选用轮胎联轴器；
r’ A
αr
Bα
ω'2
A
代入得： ω1 =cosαω’2
ω’2 〉ω1
《机械基础》第十三章联轴器、离合器和制动器课件
02 新知学习
外摩擦片
内摩擦片
（3）制冷系统的工作原理
压缩机运转时，将蒸发器内产生的低压低温蒸气吸入气缸，经过压缩，使蒸气的压力和温度分别增高到（70～ 80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。
在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃， 1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
吸收车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节 流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。
80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。 在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃，
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
02 新知学习
三、多片摩擦式离合器 1—主动轴 2—毂轮 3—压板 4—外摩擦片 （3）5—制冷内系统摩的擦工作片原理 6—外壳 7—调节螺母 8压—缩机滑运环转时，9将—蒸发曲器臂内产压生杆的低压1低0温—蒸内气吸套入气筒缸，经11过—压缩从，动使蒸轴气的压力和温度分别增高到（70～
80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。 在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃，
经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化， 吸收车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节 流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。
第十七章联轴器、离合器和制动器
- 369 -第21章 联轴器和离合器 (369)21.1 联轴器 (369)21.2 离合器 (374)第21章 联轴器和离合器本章主要介绍联轴器、离合器。
联轴器和离合器是机械传动中的重要部件。
联轴器和离合器可联接主、从动轴，使其一同回转并传递扭矩，有时也可用作安全装置。
联轴器联接的分与合只能在停机时进行，而离合器联接的分与合可随时进行。
如图21-1、图21-2所示为联轴器和离合器应用实例。
1-电动机 2、5-联轴器 3-制动器4-减速器 6-卷筒 7-轴承 8-机架 图21-2图21-1图21-1所示为电动绞车，电动机输出轴与减速器输入轴之间用联轴器联接，减速器输出轴与卷筒之间同样用联轴器联接来传递运动和扭矩。
图21-2所示为自动车床转塔刀架上用于控制转位的离合器。
联轴器和离合器的类型很多，其中多数已标准化，设计选择时可根据工作要求，查阅有关手册、样本，选择合适的类型，必要时对其中主要零件进行强度校核。
21.1 联轴器21.1.1 联轴器的性能要求- 370 -联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因，不能保证严格对中，使两轴线之间出现相对位移，如图21-3所示，如果联轴器对各种位移没有补偿能力，工作中将会产生附加动载荷，使工作情况恶化。
因此，要求联轴器具有补偿一定范围内两轴线相对位移量的能力。
对于经常负载启动或工作载荷变化的场合，要求联轴器中具有起缓冲、减振作用的弹性元件，以保护原动机和工作机不受或少受损伤。
同时还要求联轴器安全、可靠，有足够的强度和使用寿命。
a ）b ）c ）d ）a ）轴向位移b ）径向位移c ）角度位移d ）综合位移图21-321.1.2 联轴器的分类联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。
刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相对位移的能力，要求两轴严格对中，但此类联轴器结构简单，制造成本较低，装拆、维护方便，能保证两轴有较高的对中性，传递转矩较大，应用广泛。
联轴器离合器和制动器
§17-5 牙嵌离合器
– 牙嵌离合器是由两个端面带牙的套筒所组成(图17-13)，其中套筒1紧配在轴上，而 套筒2可以沿导向平键3在另一根轴上移动。利用操纵杆移动滑环4可使两个套筒接 合或分离。为避免滑环的过量磨损，可动的套筒应装在从动轴上。为便于两轴对中， 在套筒1中装有对中环5，从动轴端则可在对中环中自由转动。
– 离合器主要分牙嵌式和摩擦式两类。另外，还有电磁离合器和自动离合器。电磁离 合器在自动化机械中作为控制转动的元件而被广泛应用。自动离合器能够在特定的 工作条件下自动接合或分离。
– 联轴器和离合器大都已标准化了。一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型， 然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所豁的型号和尺寸。必要时 还应对其中某些零件进行验算。
– 可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接，具有某一方向或几个方向的活动 度，因此能补偿两轴的相对位移。常用的可移式刚性联轴器有以下几种：
一、齿式联轴器
– 齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的套筒4所组成(图17-3a)。套筒 与轴用键相联，两个外壳用螺栓2联成一体，外壳与套筒之间设有密封圈1。内齿 轮齿数和外齿轮齿数相等。工作时靠啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大 的间隙和外齿轮的齿顶制成球形(图17-3b)，所以能补偿两轴的不对中和偏斜(图 17-4)。为了减小轮齿的磨损和相对移动时的摩擦阻力，在外壳内贮有润滑油。
二、弹性柱销联轴器
– 如图17-11所示，弹性柱销联轴器是利用若干非 金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的 孔中，以实现两轴的联接。柱梢通常用尼龙制 成，而尼龙具有一定的弹性。弹性柱销联轴器 的结构简单，更换柱销方便。为了防止柱销滑 出，在柱销两端配置挡板。装配挡板时应注意 留出间隙。
联轴器离合器及制动器
离合器
离合器是用来控制两个轴之间的连接 或断开，以实现动力的接合或分离的 装置。它通常安装在两个轴之间，通 过摩擦力将主动轴的动力传递到从动 轴。当离合器处于接合状态时，从动 轴随主动轴转动；当离合器处于分离 状态时，主动轴和从动轴之间没有动 力传递。
制动器
制动器是用来停止或限制轴的转动的 装置。它通常由制动盘、制动蹄、制 动鼓等组成，通过摩擦力将轴的转动 转化为热能，从而实现轴的停止转动 。
或停止。
工业机械制动器
在工业生产中，许多机械设备需要用到制动器来控制运动速度和进行安全保护。例如， 在传送带、包装机械、印刷机械等设备中，制动器可以防止设备过载或突然断电时发生
意外事故。
04
三者之间的关系与比较
工作原理比较
联轴器
联轴器是用来连接两个轴，并传递扭 矩的装置。它通过将主动轴的动力传 递到从动轴，使两个轴同步转动。联 轴器通常由金属或弹性材料制成，能 够吸收轴向、径向和角向的位移，以 适应不同轴之间的不对中。
电磁离合器
利用电磁力来传递动力， 具有快速响应、无噪音、 寿命长等优点，但需要电 源支持。
离合器的应用场景与案例
应用场景
汽车发动机、机床、包装机械、印刷机械等需要频繁启动、停止或调整动力的场 合。
应用案例
汽车发动机中的摩擦离合器，用于控制动力的传递，实现车辆的起步和换挡；机 床中的液力离合器，用于控制主轴的启动和停止，保证加工精度和稳定性。
01
02
03
刚性联轴器
刚性联轴器没有缓冲和减 震作用，主要用于两轴的 对中精度高、转速低、扭 矩小的场合。
弹性联轴器
弹性联轴器具有缓冲和减 震作用，能够吸收和减小 冲击和振动，适用于对减 振有一定要求的场合。
联轴器、离合器和制动器
为使ω3=ω1 ，安装注意： ①必须保证主从动轴与中间联接轴之间的夹角相等， ②中间轴两端的叉形接头应在同一平面内。 α1＝α2 α1＝α2’
特点：结构简单，径向尺寸小，成本低。 应用：载荷不大，工作平稳，两轴严格对中处，
在机床工业中广泛应用。
（二）凸缘联轴器 （图19.3）
（动画）
组成：两个带凸缘的半联轴器，分装在两轴端，靠螺栓联接—传递T
铰制孔螺栓对中(a)—拆下螺栓即可分开两轴，装拆方便
凸肩与凹槽嵌合对中(b)—拆开时要做轴向移动。(普通螺栓联接)
特点： 结构简单，成本低，允许综合偏移，且缓冲、吸振。
允许最大偏移量： △y＝0.2~0.7mm, △x=2~7.5mm, △α=30′～1°30′ 注：为补偿较大的△x，安装时要留出间隙C,设计时要留出距离A， 以便更换橡胶圈时不必拆开两轴。（见图19.18）
材料： 半联轴器——HT200,ZG270-500,或35钢 柱销——35钢，正火处理 弹性套——天然橡胶或合成橡胶
应用： 启动频繁,变载下工作的轴联接；工 作温度t=-20~50℃；圆周速度Vmax＜30m/s； 确保无油和其它有害于橡胶的介质。
（二）弹性柱销联轴器 （图19.19） 组成：两半联轴器 ＋ MC尼龙柱销 + 两侧挡板（以防柱销滑出） 特点：结构简单,制造容易,维护方便,传递T大,允许较大的△y,缓冲、吸振, 但对温度敏感,不宜用于高温。 允许偏移量： △y＝0.15~0.25mm, △α=30′ 工作 温度： t= -20~60℃
联轴器与离合器、制动器
联轴器与离合器、制动器联轴器与离合器都是用来联接两轴、传递运动和转矩区别：联轴器联接的两种只有停车后经拆卸才能分离，而离合器联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合。
制动器则是用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件。
§14—1 联轴器一、联轴器的类型、结构和特性 机械式联轴器联轴器液力联轴器——液压~、液力~、液力偶合器电磁式联轴器其中以机械式联轴器最为常用机械式联轴器：1、刚性联轴器1） 刚性固定式联轴器（无法补偿两轴线相对位移偏差）①套筒联轴器，图14-1②凸缘联轴器：图14-2a ，用普通螺栓联接；图13-2b ，用铰制孔螺栓联接 ③夹壳式联轴器，图14-32） 刚性可移式联轴器（可补偿两种轴线的X 、Y 和综合误差的影响）图14-4①十字滑块联轴器（图14-5）——可补偿轴线高度Y 方向和角度03'<'α的误差，适于低速。
变形——图14-6NZ 爪形~，中间块非金属。
图14-7②万向联轴器（可补偿轴线角度偏差︒︒=45~35α）a)单方向联轴器：αconsW =1时，ααcos /cos 121W W W ≤≤ b)双方向联轴器：cons W W ==21条件：中间轴两交处于同一平面内，21αα=。
③齿轮联轴器，如图14-8，允许Y 和α位移，适合于重载传动2、弹性联轴器（并可补偿轴线偏差，有弹性元件、缓冲吸振）1）弹性套柱销联轴器（图14-9），补偿y=0.14~0.2mm ，角位移04'=α2）弹性柱销联轴器（图14-10）——采用柱销、夹布胶和[y]=0.1~0.15mm ，[03'=α]3）轮胎联轴器（图14-11）——允许x 、y 、α轴线偏移，适于重载弹性大，不需润滑，允许偏角α较大（5~12°）4）星形弹性件联轴器（如图14-12）——十字形星形弹性件卡在两半联轴器的凸块之间，只受压力的作用。
二、联轴器的选择1、选联轴器类型——按载荷大小，转速高低，而轴对中性和工作特性（振动、冲击等）2、定计算扭矩T K T A ca =（要求][T T ca ≤）K A ——工作情况系数，表14-1；T ——名义扭矩； [T]——许用扭矩3、定型号：要求][T T ca ≤ [T]——许用扭矩4、校核转速：max n n ——允许最高转速（r/min ）5、协调轴孔直径6、规定部件安装精度（根据联轴器允许的轴的相对偏移量）7、必要校核。
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1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
多片式摩擦离合器器
1—主动轴；2—外轮毂；3—压板；4—外摩擦片；5—内摩擦片；6—调节螺母； 7—曲柄压杆；8—滑环；9—弹簧片；10—从动轮；11—套用
1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
2）嵌合式离合器的结构和特点
嵌合式离合器包括牙嵌式离合器和齿轮式离合器两种。 牙嵌式离合器。通过拨叉的移动使离合器左、右移动从 而实现两轴的接合和分离。
齿轮式离合器。齿轮式离合器是由具有直齿圆柱齿轮形 状的两个零件组成的，其中一个为外齿轮，另一个为内齿轮，
两者齿数、模数相同。
1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
牙嵌式离合器
1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
牙嵌式离合器常用的牙型
1.3 制动器
联轴器、离合器和制动器
1—制动轮； 2—制动块； 3—弹簧； 4—制动臂； 5—推杆； 6—松闸器
1.3 制动器
联轴器、离合器和制动器
1—制动轮； 2—制动带； 3—杠杆；
静力学分析基础
1、3—半联轴器；2—尼龙柱销；4—挡板 弹性柱销联轴器
1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
（1） 使发动机与传 动系统逐渐接 合，保证汽车 平稳起步。
（2） 暂时切断发动 机与传动系统 的联系，便于 发动机的起动 和变速器传 动系统过载。
1.2 离合器
静力学分析基础
联轴器、离合器和制动器
• 掌握联轴器的类型、特点及应用。 • 掌握离合器的类型、特点及应用。 • 熟悉制动器的特点及应用。
联轴器、离合器和制动器
链条联轴器
联轴器、离合器和制动器
摩擦式离合器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
联轴器
联轴器所联接的两轴，由于制造和安 装误差、受载变形、温度变化和工作中的 磨损、机座下沉等原因，可能产生轴线的 径向、轴向、角度或综合位移。
联轴器、离合器和制动器
1） 按工作 原理分
2） 按离合控制
方法分
（1）摩擦式离合器 （2）嵌合式离合器
（1）操纵式离合器 （2）自动式离合器
1.2 离合器
联轴器、离合器和制动器
1）摩擦式离合器的结构和特点
摩擦式离合器是利用摩擦片在相互压紧时接触面 间所产生的摩擦力来传递运动和转矩的。
常用的摩擦式离合器主要为多片摩擦式离合器， 该摩擦式离合器也属于操纵式离合器。
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1、2—叉形接头；3—十字头 十字滑块联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
十字滑块联轴器
1、2—叉形接头； 3—十字头
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1—圆锥形孔；2—短圆柱行孔；3—弹性套；4—柱销；5—圆柱形孔 十字滑块联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1）无弹性元件挠性联轴器 （1）十字滑块联轴器 （2）齿式联轴器 （3）万向联轴器
2）有弹性元件挠性联轴器
（1）弹性套柱销 联轴器
（2）弹性柱销 联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1、3—半联轴器；2—中间盘 十字滑块联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1、4—半联轴器；2、3—外壳；5—螺栓 十字滑块联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
3） 夹壳 联轴器
2） 套筒联轴器
1） 凸缘联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
凸缘联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
套筒联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器
夹壳联轴器
1.1 联轴器
联轴器、离合器和制动器