第15章 联轴器、离合器和制动器

第15章 联轴器、离合器和制动器 15.1 概 述 15.2 联轴器 15.3 离合器 15.4 制动器

15.1 概 述 联轴器和离合器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。 　　联轴器和离合器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。 制动器主要用来使机器迅速停止运转，也可以用来降低或调整机器的速度。 概述1 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；

15.2 联轴器 一、联轴器所联两轴的相对位移 联轴器的种类和特性1 　　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。

二、联轴器的分类：对相对位移的补偿能力 1）刚性联轴器 2）挠性联轴器 对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。 1）刚性联轴器　 对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。 2）挠性联轴器　 对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为： 无弹性元件挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。 有弹性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。

1）刚性联轴器 套筒联轴器 凸缘联轴器 夹壳联轴器

刚性联轴器之一：套筒联轴器 特点： 结构简单，制造方便，成本较低，径向尺寸小，但装拆不方便，需使轴作轴向移动。 套筒联轴器 弹性联轴器

刚性联轴器之二：凸缘联轴器 特点： 使用和维护方便，可传递大的转矩，但它对两轴的对中性要求较高。 铰制孔用螺栓联接 凸缘联轴器 普通螺栓联接 凸缘联轴器由两个半联轴器和联接螺栓组成。YL型借助配合螺栓来实现对中。靠螺栓和孔壁的直接接触来传递转矩。YLD型是有对中榫的凸缘联轴器。一个有凸肩，另一个有凹槽。采用普通的螺栓联接通过凸肩与凹槽的配合来实现两轴的对中。 特点： 使用和维护方便，可传递大的转矩，但它对两轴的对中性要求较高。

刚性联轴器之三：夹壳联轴器 刚性联轴器 具体型号：GJ1、 GJ2……GJ13 特点： 装拆方便,结构简单。形状较复杂、工艺性差。

2）无弹性元件挠性联轴器 无弹性件挠性联轴器 十字滑块联轴器 滑块联轴器 齿式联轴器 万向联轴器 滚子链联轴器

无弹性元件挠性联轴器之一：十字滑块联轴器 1、3—半联轴器 2—中间圆盘 工作时,十字滑块随两轴转动,同时滑块上的两榫可在两半联轴器的凹槽中滑动，以补偿两轴的径向位移。其允许有较大的径向位移及不大的角位移和轴向位移。 特点： 适用于低速的场合。一般不超过300r/min。

无弹性元件挠性联轴器之二：滑块联轴器 特点： 相对比十字滑块联轴器，中间圆盘用夹布胶木支撑，质量小，有弹性，具有较高的极限转速，适用于高速无剧烈冲击的场合。

无弹性元件挠性联轴器之三：万向联轴器

无弹性元件挠性联轴器之四：齿式联轴器 特点： 工作可靠，承载能力大，但制造成本高。

无弹性元件挠性联轴器之五:滚子链联轴器 特点： 尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易，价格低廉，不宜用于逆向传动、启动频繁或立轴传动。

3）有弹性元件挠性联轴器 有弹性件挠性联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎联轴器 梅花形弹性联轴器 膜片联轴器 蛇形弹簧联轴器

有弹性元件挠性联轴器之一：弹性套柱销联轴器

有弹性元件挠性联轴器之二：弹性柱销联轴器

有弹性元件挠性联轴器之三：梅花形弹性联轴器

有弹性元件挠性联轴器之四：星形弹性联轴器

有弹性元件挠性联轴器之五：轮胎联轴器

有弹性元件挠性联轴器之六：膜片联轴器

安全联轴器 当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。 剪切销安全联轴器 单剪式 双剪式 销钉装在经过淬火的钢套内，过载时即被剪断。

三、联轴器的选择 1)根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型； 2)按轴的直径、工作转矩（和制动力矩）和转速选定具体型号； 　　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1 1)根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型； 2)按轴的直径、工作转矩（和制动力矩）和转速选定具体型号； 3)必要时对其易损零件进行强度校核。

≤[T] T——联轴器所传递的名义转矩，T=9550P/n KA——工作情况系数，查附表15-4 原动机 工作机 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 电动机、汽轮机 1.3 1.5 1.7 1.9 2.3 3.1 单缸内燃机 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 4.0 双缸内燃机 1.8 2.0 3.6 四缸以上内燃机 2.1 2.5 3.3

1）下列联轴器中，_______具有良好的补偿综合位移的能力。 A. 凸缘联轴器 B. 十字滑块联轴器 C. 齿轮联轴器 D 1）下列联轴器中，_______具有良好的补偿综合位移的能力。 A.凸缘联轴器　　B.十字滑块联轴器　　C.齿轮联轴器 D.尼龙柱销联轴器 2）凸缘联轴器是一种__________联轴器。 A.刚性　B.无弹性元件挠性　C.金属弹性元件挠性　D.非金属弹性元件挠性 3）齿轮联轴器是属于__________联轴器。 　　　A.刚性 　　B.无弹性元件挠性　　C.金属弹性元件挠性 　　D.非金属弹性元件挠性 4）在载荷不平稳且有较大冲击和振动的情况下，一般宜选用_________联轴器。 　A.刚性　　B.无弹性元件挠性 　　C.有弹性元件挠性 　　D.安全 5）十字滑块联轴器主要用于补偿两轴的_________________。 A.综合误差　　B.角度误差 　　C.轴向误差　　D.径向误差 6）_______________联轴器必须成对使用才能保证主动轴与从动轴角速度随时相等。 A. 凸缘联轴器 B. 齿轮联轴器　C.万向联轴器 　D.十字滑块联轴器 C A B C D C

7）用联轴器联接的两轴，若主动轴直径为d1，从动轴直径为d2，则__________。 A. d1>d2 B. d1<d2 C 7）用联轴器联接的两轴，若主动轴直径为d1，从动轴直径为d2，则__________。 　　　A. d1>d2 　　B. d1<d2 　　C. d1=d2　　D. d1、d2可以不相等 8）两轴对中性不好，会使轴__________。 　　A.使用寿命增加 　 　 B.产生附加载荷 　　 C.受载均匀　 　D.没有影响 9）用铰制孔螺栓来联接的凸缘联轴器，在传递扭矩时__________。 　　　A.螺栓的横截面受剪切 　　　B.螺栓与螺栓孔接触面受挤压 　　　C.螺栓同时受剪切与挤压　 　D.螺栓受拉伸与扭转 10）在载荷平稳且对中准确的情况下，若希望寿命较长，则宜选用___________联轴器。 A.刚性 　 B.无弹性元件挠性 　 C.金属弹性元件挠性 　D.非金属弹性元件挠性 D B C A

11）一般情况下，为了联接电动机轴和减速器轴，如果要求有弹性而且尺寸较小，下列联轴器中最适宜采用_____________。 A 11）一般情况下，为了联接电动机轴和减速器轴，如果要求有弹性而且尺寸较小，下列联轴器中最适宜采用_____________。 A.凸缘联轴器 　 　B.夹壳式联轴器　　 C.轮胎联轴器 　 　D.弹性柱销联轴器 12）在以下四点中，_______________是不属于轮胎联轴器的特点。 　　A.富有弹性 　　B.结构紧凑 　　C.扭转刚度小 　　D.缓冲性能好 13）在载荷比较平稳、冲击不大、希望联轴器尺寸较小，但两轴线具有一定程度的相对偏移量的情况下，通常宜采用__________联轴器。 A.刚性　　 B.无弹性元件挠性　 C.非金属性元件挠性　 　 D.金属弹性元件挠性 D B B

15.3 离合器 作用：联接、传递转矩、可随时分离或接合。 离合器的类型 按工作原理分为：嵌入式、摩擦式； 按控制方法分为：操纵式、自动式； 按操纵方式分为：机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器； 自动离合器有： 超越离合器、离心离合器和安全离合器等。

离合器之一：牙嵌离台器 1、3——半离合器 2——对中环用来使两轴对中 4——滑环， 可操纵离合器的分离或接合 由两个半离合器组成.工作时,利用操纵杆移动滑环4,使半离合器2作轴向移动.从而实现离合器的接合或分离.牙嵌离合器是依靠牙的相互嵌合来传递转矩的.为便于两轴对中,在主动轴端的半联轴器上固定一个对中环5,从动轴端则可在对中环内自由移动. 特点： 用于转速很小或相对静止的场合。

牙嵌式离合器

牙嵌离台器的牙形:哪种离合容易？哪种传递转矩较大？ 只能在转速差很小或者相对静止的时候啮合，否则牙的啮合引起很大的冲击。

离合器之二：单圆盘摩擦离合器 牙嵌离合器传递转矩的能力 主要取决于 工作时，轴向力使两半离合器相互压紧，靠接合面间产生的摩擦力来传递转矩。

单片离合器动作过程

离合器之三：多圆盘摩擦离合器

多片离合器结构组成

多片离合器动作过程

离合器之：特殊功用离合器 一、定向离合器 工作原理： 爪轮顺时针回转时，套筒随爪轮一同回转，进入接合状态。爪轮反向回转时，套筒停止转动，处于分离状态。 注：只能传递单方向的转矩， 常用来防止逆转，完成单向传动。

一、定向离合器

二、离心离合器 工作原理： 注：靠接合面上产生的摩擦力传递转矩。 在弹簧的拉力作用下，闸块与鼓轮脱开，处于分离状态； 当转速达到一定值后，在离心力作用下闸块与鼓轮压紧接合； 注：靠接合面上产生的摩擦力传递转矩。

三、电磁粉末离合器 工作原理： 主动件：嵌有环形励磁线圈的电磁铁 从动件：金属外筒 励磁线圈中无电流时，离合器处于分离状态； 当通入电流时，离合器即接合。 注：离合器在过载滑动时，会产生高温。 当温度超过电磁粉末的居里点时，则 磁性消失，离合器即分离，可以起到 保护的作用。 当通入电流时，电磁粉末即在磁场作用下被吸引而聚集，从而将主、从动件联系起来，离合器即接合。

1）牙嵌式离合器中，不采用的牙形是_______。 A. 矩形 B. 梯形 C. 三角形 D 1）牙嵌式离合器中，不采用的牙形是_______。 　　　A.矩形　　B.梯形　　C.三角形　　D.圆弧形 2）在牙嵌式离合器中，常用基本牙型有下列几种，其中________牙型使用较少， 　　　A、三角形　　B、梯形　　C、矩形　　D、锯齿形 主要原因是___________。 　　　A.传递转矩小 　　 B.牙强度不高　　 C.不便接合与分离 　　D.只能传递单向转矩 3）使用________时，只能在低速或停车后离合，否则会产生严重冲击，甚至损坏离合器。 　　　A.摩擦离合器 　　 B.牙嵌离合器 　　 C.安全离合器 　　 D.超越(定向)离合器 D C C B

C B C A 4）牙嵌式离合器的下列优点中，_____是错误的。 A.传递转矩较大 B.结构紧凑 　C.接合时平稳，冲击较小　　D.接合比较可靠 5）下列三种安全离合器中，在过载引起离合器分离以后，_______必须更换零件才能恢复联接。 A.摩擦式安全离合器 　　B.销钉式安全离合器 　　C.牙嵌式安全离合器 6）在不增大径向尺寸的情况下，提高圆盘摩擦离合器承载能力的最有效措施是______。 　　　A.更换摩擦盘材料　 　B.增大轴的转速　　 C.增加摩擦盘数目 　　D.使离合器在油中工作 7）离心离合器，当主轴达到一定，_____时，能自动与从动轴接合或者能自动与从动轴分开。 　　　A.转速 　　B.扭矩 　　C.功率 　　D.径向力 B C A

15.4 制动器 一、带式制动器 利用摩擦副中产生的摩擦力矩来实现减速或终止运动。通常将制动器配置在机器的高速轴上。 15.4 制动器 利用摩擦副中产生的摩擦力矩来实现减速或终止运动。通常将制动器配置在机器的高速轴上。 一、带式制动器 在重锤的作用下，制动带与制动轮之间产生摩擦力，从而实现合闸制动。 松闸时，则由电磁铁或人力提升重锤来实现。 绞车 winch 又称为卷扬机，是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备 特点： 结构简单，包角大（200º～250º），制动力矩大；但制动轮磨损不均匀，容易断裂，而且对轴的作用力大。一般用于集中驱动的起重设备及绞车中。

带式制动器

绞车 绞车 winch 又称为卷扬机，是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备。

二、块式制动器 一般多为常闭式，利用弹簧和闸，利用电磁铁或人力操纵松闸。 特点： 由于制动块对制动轮的包角小，2β＝140º，所以它的制动力矩比带式制动器小，但它调整间隙容易，维修方便，而且已标准化。广泛用于各种起重输送机械与提升设备中。

三、内张蹄式制动器 当压力油进入油缸后，推动左右活塞，两制动蹄在活塞的推动力作用下，压紧制动轮内圆柱面，从而制动。 松闸时，将油路泄压，弹簧收缩，制动蹄离开制动轮。 常用于汽车制动。

B 1）汽车的主制动器常采用_________， 　　　A.常闭式 　　B.常开式 　　起重机械中的提升机构常采用_________。 　　　A.常闭式 　　B.常开式 2）主要考虑减小制动力矩，制动器一般安在________上。 　　　A.高速　　B.低速　　C.中速 　　D.任何 3）主要考虑保证安全，制动器一般安在________上。 　　　A.高速　　B.低速　　C.中速 　　D.任何 A A B

N Y N Y Y N 1）联轴器和离合器主要用来联接两轴。用离合器时要经拆卸才能把两轴分开，用联轴器时则无需拆卸就能使两轴分离或接合。 　　　　　　　　　　　 2）齿轮联轴器、蛇形弹簧联轴器、弹性柱销联轴器，都属于挠性联轴器。 3）凸缘联轴器、链式联轴器、夹壳轴器，都属于刚性联轴器。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 4）挠性联轴器可以分为无弹性元件、金属弹性元件、非金属弹性元件挠性联轴器三种。 5）刚性联轴器在安装时要求两轴严格对中，而挠性联轴器在安装时则不必考虑对中问题。　 6）联轴器联接的两轴直径必须相等，否则无法工作。 N Y N Y Y N

7）多片式摩擦离合器的摩擦片数越多，接合越不牢靠，因而传递的扭矩也越小。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 8）摩擦离合器对两轴之间的分离或接合，都是在停止转动的条件下进行。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 9） 离心离合器的工作原理是利用离心力的作用，当主轴达到一定转速时，能自动与从动轴接合或者能自动与从动轴分开。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 10）制动器除可起制动作用外，还可起减速作用。 　　　　 11）起重机提升机构中的制动器常选常开式制动器。　　 N N Y Y N

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