第14章 联轴器、离合器和制动器 §14-0 联轴器和离合器概述 §14-1 联轴器的种类和特性 §14-2 联轴器的选择

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1 第14章 联轴器、离合器和制动器 §14-0 联轴器和离合器概述 §14-1 联轴器的种类和特性 §14-2 联轴器的选择
第14章 联轴器、离合器和制动器 §14-0 联轴器和离合器概述 §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 §14-6 制动器 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

2 §14-0 联轴器和离合器概述 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，也可用作安全装置。
§14-0 联轴器和离合器概述 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，也可用作安全装置。 ▲ 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； ▲ 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； 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

3 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如下因素：
　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如下因素： 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 。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

4 §14-1 联轴器的种类和特性 一、联轴器所联两轴的相对位移 制造误差 被联接的两轴不能精确对中 安装误差 受力变形
§14-1 联轴器的种类和特性 一、联轴器所联两轴的相对位移 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。 制造误差 被联接的两轴不能精确对中 安装误差 受力变形 两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。 x y 径向 轴向 x y α 综合 α 角度 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

5 二、 联轴器与离合器的分类 套筒联轴器 凸缘联轴器 刚性联轴器 齿式联轴器 夹壳联轴器 十字滑块联轴器 联轴器 无弹性元件联轴器 滑块联轴器
万向联轴器 滚子链联轴器 挠性联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器 有弹性元件联轴器 梅花形弹性联轴器 轮胎联轴器 膜片联轴器 星形弹性联轴器 下面将对各种联轴器作详细介绍 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

6 结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。
（一）刚性联轴器 1、套筒联轴器 结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。 半圆键 型式： 普通平键 特点：结构简单、使用方便、 传递扭矩较大，但不 能缓冲减振 。 套筒联轴器 应用：用于载荷较平稳的 两轴联接 。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

7 结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。
2、凸缘刚性联轴器 结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。 普通凸缘联轴器 ---靠铰制孔螺栓对中。 型式： 有对中榫的凸缘联轴器 ---靠榫头对中。 绞制孔螺栓 普通螺栓 对中榫 普通凸缘联轴器 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

8 制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直， 安装时应使两轴精确对中。
材料：一般用铸铁、当重载或 V≥30 m/s时，用铸 钢或锻钢 。 特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓冲减振 。 应用：用于载荷较平稳的两轴联接 。 90˚ 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

9 结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。
3、夹壳联轴器 结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。 特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力 。 应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

10 (二) 无弹性元件联轴器 1、齿式联轴器 结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，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˚ α 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

11 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。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

12 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。
2、十字滑块联轴器 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：α≤30’, y≤0.04d，v≤300 r/min 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

13 结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。
3、滑块联轴器 结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。 工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。 优点：结构简单、尺寸紧凑。 应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

14 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
4、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。 α 单万向联轴器 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

15 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，
α=0~45˚ 轴间角为 ： α 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为参考系，对A点有 ： A ω'2 α ω1 B r’ vA1 = rω1 α r 以轴2为参考系，对A点有 ： vA2 = r’ω’2 = r cosαω’ 2 显然有 ： vA1 = vA2 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

16 代入得： ω1 =cosαω’2 ω’2 〉ω1 在图示位置II, 以轴2为参考系，对B点有 ： vB2 = rω”2
A ω"2 ω’2 〉ω1 α r” 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 =>ω”2 <ω1 ω1 cosα ω1cos α ≤ ω2 ≤ 其它位置： 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

17 将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。 安装要求： ①主动、从动、中间三轴共面；
5、双万向铰链机构 为了消除从动轴变速转动的缺点，常 将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。 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。 2 1 C α C 2 α 1 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

18 小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。 A α A α A A--A 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

19 结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。
6、滚子联轴器 结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接。 特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。 优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。 缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

20 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。
(三) 有弹性元件联轴器 1、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 预留安装空间以便与更换橡胶套 A 圆锥孔 预留间隙以补偿轴向位移。 c 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

21 结构简单、更换柱销方便。 尼龙销 挡板 销与挡板之间留有间隙
2、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。 两种柱销 特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。 尼龙销 挡板 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。 c 销与挡板之间留有间隙 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

22 结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。
3、轮胎式弹性联轴器 结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。 轮胎环 D 特点：结构简单、易于变形。允 许较大的综合hdv x位移。 止退垫板 适用范围： 5˚≤α≤12˚， x≤0.02D y≤0.01D， n≤5000 r/min 应用：适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

23 结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形， 中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不 同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。
4、梅花形弹性联轴器 结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形， 中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不 同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。 A-A A 工作温度：-35~+80℃ ,传递扭矩：T=16~25000 N.M 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

24 结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。
5、膜片联轴器 结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。 特点：结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转减振性能差。 应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

25 结构：两个半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等材料制成星形弹性元件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性元件受压冰传递扭矩。
6、星形弹性联轴器 结构：两个半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等材料制成星形弹性元件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性元件受压冰传递扭矩。 应用范围：允许两轴的相对径向位移约为：0.2 mm， 偏角位移约为：1˚ 30’ 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

26 转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等
§14-2 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。 一、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； 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

27 对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴器，不能选用存在偏心的滑块联轴器；
2) 考虑工作转速的高低和引起离心力的大小 对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴器，不能选用存在偏心的滑块联轴器； 3) 两轴相对位移的大小和方向 安装调整两轴难以精确对中、或者工作中产生较大位移时，应选用挠性联轴器： ▲径向位移较大时：=> 滑块联轴器 ； ▲角位移较大，或两轴相交时： => 滑块联轴器 4) 考虑可靠性和工作环境 ▲由金属制成的不需要润滑的联轴器工作比较可靠； ▲需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影 响，且可能污染环境； 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

28 ▲含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、 强光等比较敏感，而且容易老化。
5) 联轴器的制造、安装、维护和经济性 在满足使用要求的前提下，压选择装拆方便、维护简单、成本低廉的联轴器。 ▲刚性联轴器不仅结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动 ； ▲弹性联轴器具有较好的综合性能，广泛应用于一般的中、小传动。 6) 安全性要求 有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

29 二、 计算联轴器的扭矩 计算转矩： Tca=KAT T为公称扭矩； KA为工作情况系数；见下页 表14-1 工作情况系数KA
发电机、小型通风机、小型离心机 透平压缩机、木工机械、输送机 搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 织布机、水泥搅拌机、拖拉机 挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 电动机 多缸 双缸 单缸 汽轮机 内燃机 内燃机 内燃机 工 作 机 压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

30 选型依据： Tca≤ [T] ， 由相关标准确定型号；
三、 确定联轴器的型号 选型依据： Tca≤ [T] ， 由相关标准确定型号； 四、 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： n ≤ nmax 五、协调轴孔直径 　　被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。 六、规定部件相应的安装精度 　　联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

31 联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。 选择联轴器的类型
７．进行必要的校核 　　联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。 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 联轴器的选择流程 ： 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 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

32 §14-3 离合器 作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离； 用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向； 一、离合器的分类 嵌入式
§ 离合器 作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离； 用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向； 一、离合器的分类 嵌入式 按其工作原理分 摩擦式 操纵式 超越离合器 离心离合器 安全离合器 按离合控制方法分 分类 自动式 机械离合器 电磁离合器 液压离合器 气压离合器 按操纵方式分 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

33 ▲ 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作 准确可靠；
二、对离合器的基本要求 ▲ 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作 准确可靠； ▲ 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作 安全，效率高； ▲ 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好； ▲ 操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

34 结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。
三、常用离合器简介 1) 牙嵌式离合器 结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 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 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

35 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。
三角形 ----传递中小转矩、牙数为16~60 梯 形 牙型 ----传递较大转矩、牙数为3~15 锯齿形 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。 30˚~40˚ 60˚ 2˚~8˚ 2˚~8˚ 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

36 zWD0 D0 zD0ah a 式中：h为牙齿高度；z为牙齿数； h
承载能力：取决于齿根的弯曲强度: hKAT zWD0 σb= ≤ [σb] D0 2KAT zD0ah p = ≤ [p ] a 式中：h为牙齿高度；z为牙齿数； h 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; 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

37 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。
2)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 2 1 3 Fa 1 2 Rf 优点： 1.在任何转速条件下两轴都可以进行结合； Fa 3 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； 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

38 工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。
3) 多片式圆盘摩擦离合器 ←三维动画 主动摩擦片 被动摩擦片 调整螺母 结构特点： 多个摩擦片叠加在一起； 杠杆 滑环 工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

39 但z过大将使各层间压力不均匀，一般取: z=12~15 z Fa f (D1 +D2) = 4 Tmax= z Fa f Rf 摩擦扭矩:
摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数量z↑ →传递扭矩T ↑ 但z过大将使各层间压力不均匀，一般取: z=12~15 z Fa f (D1 +D2) = 4 Tmax= z Fa f Rf 摩擦扭矩: ≥ KA T 4 Fa p = π(D1 +D2) 表面压强: ≤[p] D2 D1 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

40 摩擦片材料 干式磨擦离合器 →反应敏捷，但摩擦片易磨损。 油式磨擦离合器
有润滑剂 无润滑剂 [p]/ MPa 表 常用摩擦片材料的 f 和 [p] 摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器 铸铁—铸铁或钢 ~ ~ ~0.30 淬火钢—淬火钢 ~ ~0.8 青铜—钢或铸铁 ~ ~0.5 压制石棉—钢或铸铁 ~ ~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。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

41 优点：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的 操纵力即能使离合器传递较大的转矩。
4) 圆锥式摩擦离合器 结构：锥台表面为摩擦接触面。 优点：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的 操纵力即能使离合器传递较大的转矩。 缺点：径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。 8~10˚ 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

42 结构：其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。 优点：由于采用了电磁力进行控制，因此控制灵活， 容易实现自动化。
5) 电磁摩擦离合器 结构：其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。 优点：由于采用了电磁力进行控制，因此控制灵活， 容易实现自动化。 机械力 电磁力 离合器的操纵方式 气动力 液压力 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

43 ▲嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；
四、离合器的选用 ▲嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合； ▲摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损也较大。 ▲电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，没有不平衡的轴向力，因而在数控机床等机械中获得了广泛的应用。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

44 §14-4 安全联轴器及安全离合器 作用：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。 安全联轴器-----断开联接后不能自动恢复工作能力，用于很少过载处； 安全离合器─断开联接后能够自动恢复工作能力，用于经常过载处； 单剪式 一、剪切销安全联轴器 分单剪和双剪两种类型。 结构：类似于凸缘联轴器，但不用螺钉，而用钢制销钉联接。销钉装入经过淬火的两个套管中，过载时被剪断。 双剪式 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

45 销钉直径可按如下公式计算： Dm 其中： T----公称扭矩； Dm----销钉分布圆直径； z----销钉数目；
[τ]----许用剪切应力； K----为过载限制系数； 表 过载限制系数K 载 荷 发电机、小型通风机、离心机械等 倍静载荷 接近静载荷 轻型传动装置、车床、铣床、输送机 倍静载荷 有微小变化 刨床、插床、有飞轮的压缩机等 倍静载荷 有较大变化 工程机械、破碎机、螺旋压力机 倍静载荷 冲击载荷 启动 工作 机器名称 K 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

46 销钉材料： 45号钢淬火，或高碳钢。在剪端处应预 先切槽。
销钉材料： 45号钢淬火，或高碳钢。在剪端处应预 先切槽。 特点： ▲由于材料机械性能不稳定，以及制造尺寸误差等原 因，使得销钉剪断载荷不精确； ▲销钉被剪断后，不能自动恢复工作能力，需要停车 更换； ▲结构简单，常用于很少过载的机器中； 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

47 当载荷恢复正常时，重新传递转矩。 弹簧压力的大小可用螺母来调节。
二、滚珠安全离合器 转动方向 转动方向 转动方向 转动方向 主动齿轮 从动盘 外套筒 弹簧 调节螺母 转动方向 工作原理：扭矩 主动齿轮 滚珠 从动盘 外套筒 键 从动轴。 过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主动齿轮空转，从动轴即停止转动。 当载荷恢复正常时，重新传递转矩。 弹簧压力的大小可用螺母来调节。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

48 §14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器 一、定向离合器 1) 滚柱式定向离合器 结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。
§14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器 一、定向离合器 1) 滚柱式定向离合器 结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。 滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。 工作原理： 当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。 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。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

49 结构：由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。 工作原理：
2) 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。 优点：楔块曲率半径大，装入数量多，相同尺寸时传递的转矩更大。 缺点：高速运转时有较大磨损，寿命较短。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

50 输出 输入 二、 电磁粉末离合器 结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。
工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。 磁粉性能要求： 导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、不烧结性。 输出 输入 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

51 铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。
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。 3) 若将主动件固定，则可作制动器使用。 4) 操纵方便、离合平稳、工作可靠。 缺点：相对而言比较笨重。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

52 §14-6 制 动 器 作用：降低机械运转速度或停止运转的装置。 应用：车辆、起重机械等。 一、块式制动器 结构：由瓦块、制动轮等零件组成。
§ 制 动 器 作用：降低机械运转速度或停止运转的装置。 应用：车辆、起重机械等。 一、块式制动器 结构：由瓦块、制动轮等零件组成。 工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。 借助于瓦块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。断电制动是为了保证设备安全。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

53 瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。
F 弹簧力 制动力矩的计算： D H FN =0.95FH/h FN 制动反力 摩擦损耗的系数 杠杆连接处 h 制动力矩： T= FN f D 瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。 瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。 F F 二、带式制动器 ω 工作原理： 在外力的作用下，闸带收紧抱住制动轮实现制动。 F 特点：结构简单、紧凑。 a b a 青岛科技大学专用 潘存云教授研制

54 为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。
计算： F2 Ft = D 2T α 圆周力： ω 拉力： Ft = F1 – F2 F F1 由欧拉公式得： a a b F1 =F2e fα α----闸带的包角； F2 = e fα-1 Ft = D 2T e fα-1 F= (F2 +F1) a+b a = D a+b e fα-1 2T a e fα+1 制动力： 为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。 青岛科技大学专用 潘存云教授研制