机械设计基础第14章 联轴器、离合器和制动器
机械设计基础(机工版)教案：联轴器和离合器
【教学安排】2学时（90分钟）
教学进程
【教学过程】
一．检查螺纹联接内容的学习情况，讲评作业及存在共同问题，有些内容可以提问解答。
二．导入新课汽车，火车起动之后，内燃机不停的转动，但在行驶的过程中速度要不断地变化，有时候还要停下来，而又要求不要熄火，这就要求内燃机与变速器之间有一种离与合的装置来控制汽车或火车的运动，这种在运动中可以随时离与合的装置称之为离合器，它在交通机械中尤其重要。而有些轴的长度比较长，需要用二段或三段轴联接起来，这个联接装置称之为联轴器。联轴器、离合器以及制动器即是本次课的讲授内容。
2．在结构上各有不同，但功能是一样的，要根据工作场合选择最简单经济而寿命又长的装置。
3．制动器一定要安全可靠，切实达到使用要联轴器时，应考虑哪些主要因素，选择的原则。以教材相关内容为例，鼓励他们试叙述比较固定式联轴器和无弹性元件联轴器的特点，这个环节很有意义。
2．能看懂联轴器、离合器和制动器的内部结构，找出它们之间的区别。
【难点分析】
1．联轴器与离合器之间的区别。
2．如何根据工作条件选用合适的联轴器、离合器或制动器。
【教学方法】
结合立体图或课件讲授内部结构，或请同学分析立体结构图，教师与学生互动。最后归纳。
【学生分析】
1．立体图形的视觉效果比较好，容易看得懂，学生可能兴趣好些，如果能让学生自己来分析，效果可能更好。
1．了解联轴器，离合器和制动器在机器中的功用及各自工作特点。
2．了解常用的联轴器、离合器和制动器的结构特征。
四．教学要求
1．能够认识联轴器、离合器和制动器的功用与工作特点。
2．熟悉常用的几种联轴器、离合器和制动器的结构。能够区分联轴器和离合器。
联轴器、离合器和制动器机械设计基础老师讲课课件
无弹性元件挠性联轴器— 用于有相对位移场合。
弹性联轴器—用于载荷和速度变化较大处，同轴度 不易保证的场合
。
第三节 离合器
一、离合器的要求
离合器应该操纵方便省力、离合迅速 平稳、动作准确、结构简单。
嵌合式离合器
二、离合器的分类
摩擦式离合器
1:10
圆锥形孔
圆柱形孔
特点：结构简单，装配方便，能缓冲、吸振。但弹性圈易 损坏，寿命低。用于启动频繁的高中速轴的中、小载荷的 传动。
d
2、弹性柱销联轴器
特点：结构简单，制造容易，传递转矩能力较大，能缓冲、吸 振，补偿位移较小。适用于正反转、启动频繁的转矩较大的中 低速轴。
二、联轴器的选择
1、选联轴器类型；
1、带式制动器
制动器
F2
Q F1
c
a
b
2、块式制动器
块式制动器工作原理图
3、内张蹄式制动器
1.制动踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5. 油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.摩擦 片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动 蹄回位弹簧
本章小结
1.联轴器、离合器型号已标准化，它们的设计主 要是从标准化的类型中选择。选择时应根据设 计要求对主要参数进行计算，再按设计准则选 择满足设计要求的联轴器、离合器； 2.联轴器是用于联接两轴。刚性联轴器结构简单、 成本低，可传递较大的转矩，但它补偿能力差， 故对两轴对中性要求很高，一般用于速度低、 无冲击、轴的刚性大、对中性较好的场合；相 反，应考虑选择弹性联轴器。
一、联轴器的类型
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。
CH14联轴器、离合器和制动器幻灯片PPT
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。
1、齿式联轴器
构造： ●两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数一样，外齿做 成球形齿顶的腰鼓齿。 ●套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。 ●两端密封，空腔内储存润滑油。
功用：能补偿轴不对中和偏斜。
工作范围：正常齿：α≤30′ 腰鼓齿：α≤3˚
ω2′ 〉ω1
r′ A
αr B α 设计：潘存云
A
ω2′
在图示位置II, 以轴2为参考系，
对B点有 ：
ω1
vB2 = rω2″
r Bα A α 设计：潘存云
以轴1为参考系，对B点有 ：
B
vB1 = r″ω1 = ω1 r cosα
同样有 ： vB1 = vB2
代入得： ω2″=ω1 cosα
ω2″ <ω1
r″
ω"2
其它位置：
ω1cos α ≤ ω2 ≤
ω1 cosα
2〕双万向铰链机构
为了消除从动轴变速转动的缺点
将两个单万向铰链机构通过串联使用，可构成双万向铰链机构，实现等速回转。
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。
如果联轴器没有适应这种相对 α 位移的能力就会引起附加载荷，
甚至引起强烈振动。
应用实例：手腕驱动机构、汽车后桥驱动停等。
联轴器类型
●按构造特性分： 1、刚性联轴器：适用于两轴能严格对 中，并在工作中不发生相对位移的地方， 如凸缘联轴器。
2、挠性联轴器：适用于两轴有偏斜或 工作中有相对位移的地方。
14 联轴器、离合器、制动器及弹簧
14.4
弹簧
14.4.1 弹簧的功用和类型 14.4.2 弹簧的制造、材料
14.4.3 其他弹簧简介
14.4.1 弹簧的功用和类型
弹簧的主要功用有：1)控制机构的运动或零件的
位置；2)缓冲及吸振；3)储存能量；4)测量力的
大小。
弹簧的种类有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、
平面涡卷弹簧和板弹簧等。 螺旋弹簧是用金属丝(条)按螺旋线卷绕而成，由 于制造简便，所以应用最广。按其形状可分为： 圆柱形(图1a 、 b、d）、截锥形(图1c)等。按受
1、对于低速、刚性大的短轴，或当两轴对中准确、工作时两轴线不会发生相对位移时， 可选择刚性固定式联轴器； 2、对于低速、刚性小的长轴，或当两轴的轴线有相对偏移，或基础与机架的刚性较差， 工作式不能保证两轴线精确对中式，可选择刚性可移式联轴器； 3、对于有一定轴向位移和角偏移时，可选择弹性套柱联销联轴器。 4、对于有较大轴向位移和角偏移时，可选择弹性柱销连轴器； 5、对于有一定轴向位移和较大角偏移时，可选择轮胎式联轴器。
选择弹簧材料时应充分考虑弹簧的工作条件（载 荷的大小及性质、工作温度和周围介质的情况）、 功用及经济性等因素。一般应优先采用碳素弹簧 钢丝。
机械设计基础联轴器
联轴器、离合器和制动器 13
径向位移，小的角位移 1、无缓冲及吸振能力
该类联轴器共同特点： 2、有一定补偿位移能力
联轴器、离合器和制动器 14
3、弹性联轴器 特点：装有弹性元件，可以补偿两轴偏斜和位移，且具有缓和冲击 和吸收振动的能力。 蛇形弹簧联轴器：用于重载、高温。
联轴器、离合器和制动器 15
较大的齿侧间隙 齿顶做成球面
允许综合位移
有较多齿传递转矩 —→ 承载高，用于重型机械。 齿式联轴器工作情况：
角位移
径向位移
4）万向联轴器
联轴器、离合器和制动器 10
单万向联轴器
双万向联轴器
允许较大的角位移。
联轴器、离合器和制动器 11
ω1cosα ≤ω2≤ ω1/cosα
5）滚子链联轴器
联轴器、离合器和制动器 12
3）夹壳联轴器
联轴器、离合器和制动器 7
A
A-A
用于低速。 A
2、刚性可移式联轴器（无弹性元件挠性联轴器） 1）牙嵌式联轴器
a h
D1
允许轴向位移
e
d b
D0 D
联轴器、离合器和制动ຫໍສະໝຸດ 82）滑块联轴器（十字滑块） 允许径向位移
3）齿式联轴器
直齿
Ra
R R1
齿式联轴器
鼓形齿
联轴器、离合器和制动器 9
联轴器、离合器和制动器 18
§3 离合器
（自学）
§4 制动器
（自学）
作业：12-1、12-2
三、选用原则
刚性联轴器 —— 用于载荷平稳，转速稳定，同轴度好，无相对位移 的场合。
转矩
主动
从动
转矩
a — 刚性联轴器，
江苏大学机械设计课件14联轴器和离合器.pptx
单剪的
双剪的
这种联轴器有单剪的和双剪的两种。这类联轴器由 于销钉材料机械性能的不稳定，以及制造尺寸的误 差等原因，致使工作精度不高；而且销钉剪断后， 不能自动恢复工作能力，因而必须停车更换销钉。 但由于构造简单，所以对很少过载的机器还常采用。
机械工程学院机械设计系
§14-3 联轴器的选择
机械工程学院机械设计系
●弹性柱销联轴器
工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而 传给从动轴。为了防止柱销脱落，在半联轴器的 外侧，用螺钉固定了挡板。
机械工程学院机械设计系
●梅花形弹性联轴器
其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似，但 半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并 以梅花形弹性件取代星形弹性件。弹性件可根据使 用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材 料制造。工作温度范围为-35～+80°C，短时工作温 度可达100°C，传递的公称转矩为16～25000N.m。
பைடு நூலகம்
机械工程学院机械设计系
●轮胎联轴器
轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮 胎状的弹性元件，两端用压板及螺钉 分别压在两个半联轴器上。这种联轴 器富有弹性，具有良好的消振能力， 能有效地降低动载荷和补偿较大的轴 向位移，而且绝缘性能好，运转时无 噪声。缺点是径向尺寸较大；当转矩 较大时，会因过大扭转变形而产生附 加轴向载荷。为了便于装配，有时将 轮胎开出径向切口，但这时承载能力 要显著降低。
联轴器和离合器是机械装置中常用的部件，它 们主要用于联接轴与轴，以传递运动与转矩，也可 用作安全装置。大致有以下类型：
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 合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动的 断续，以便进行变速或换向
机械设计14连轴器和离合器
联轴器和离合器主要有以下类型：❆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的一种装置；❆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；❆特殊功用的联轴器与离合器用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等。
联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑：传递转矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。
联轴器所联两轴的相对位移联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。
这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。
xy aa xy 轴向位移x 角位移a 综合位移x 、y 、a径向位移y根据对各种相对位移有无补偿能力，联轴器器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。
挠性联轴器按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两类。
一、刚性联轴器被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。
当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。
这类联轴器的结构比较简单。
这类联轴器主要有套筒式、夹壳式和凸缘式。
刚性联轴器特点：结构简单、成本低、可传递较大转矩，适用于低速、无冲击、对中性好的情况。
二、挠性联轴器1．无弹性元件的挠性联轴器这类联轴器本身具有挠性，可补偿两轴的相对位移，但不能缓冲减振。
这类联轴器主要有:十字滑块联轴器滑块联轴器万向联轴器齿式联轴器滚子链联轴器2．有弹性元件的挠性联轴器弹性柱销联轴器弹性套柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎式联轴器膜片联轴器其它型式的联轴器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，选用的基本步骤为：选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩确定联轴器的型号校核最大转矩协调轴孔直径规定部件相应的安装精度进行必要的承载能力校核１．选择联轴器的类型应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。
机械设计联轴器离合器与制动器知识点
机械设计联轴器离合器与制动器知识点1. 简介联轴器、离合器和制动器是机械设计中常见的三个重要部件，它们在各种机械系统中起到连接、控制和调节的作用。
本文将深入探讨这些部件的设计原理、分类、工作原理以及常见应用。
2. 联轴器2.1 联轴器的定义和分类联轴器是用于连接两个轴的装置，它可以传递动力和扭矩，并且能够允许轴的相对位移。
联轴器按照传递方式可以分为刚性联轴器和弹性联轴器，按照结构形式可以分为套筒联轴器、齿式联轴器、弹性球销联轴器等等。
2.2 联轴器的工作原理联轴器主要通过轴承面、键槽等结构进行传递动力和扭矩。
不同类型的联轴器有不同的工作原理，例如齿式联轴器通过齿轮之间的啮合来传递力矩，弹性联轴器则通过弹性元件的变形来传递力矩和吸收振动。
2.3 联轴器的应用联轴器广泛应用于各种机械设备中，例如汽车、飞机、机床等。
在这些应用中，联轴器通过连接和传递动力来保证机械系统的正常工作。
3. 离合器3.1 离合器的定义和分类离合器是一种用于连接和断开动力传递的装置。
根据离合器的工作原理和结构形式，可以将其分为摩擦离合器、液力离合器、磁粉离合器等。
3.2 离合器的工作原理离合器通过摩擦、液力传递、电磁力等方式将动力传递给轴。
离合器的工作原理主要通过离合器盘之间的接触和分离实现，从而实现动力的传递和断开。
3.3 离合器的应用离合器广泛应用于车辆和机械设备中，例如汽车、摩托车、起重机等。
离合器在这些应用中起到了连接和断开动力的作用，保证了机械系统的正常运转。
4. 制动器4.1 制动器的定义和分类制动器是一种用于制动和停止运动的装置。
根据制动器的工作原理和结构形式，可以将其分为摩擦制动器、液压制动器、电磁制动器等。
4.2 制动器的工作原理制动器通过摩擦、液压、电磁等方式将动力转化为热能或其他形式的能量，以实现机械系统的制动和停止。
4.3 制动器的应用制动器广泛应用于车辆、机械设备等需要制动的场合。
制动器通过控制动力的断开和转化，实现对机械系统的制动和停止。