機械設(shè)計基礎(chǔ)第17章聯(lián)軸離合制動器.ppt

東莞理工學(xué)院田君 17 1聯(lián)軸器 離合器的類型和應(yīng)用 17 2固定式剛性聯(lián)軸器 17 3可移動剛性聯(lián)軸器 17 4彈性聯(lián)軸器 17 5牙嵌式離合器 17 6摩擦離合器 第17章聯(lián)軸器 離合器和制動器 17 7磁粉離合器 17 8定向離合器 17 9制動器 東莞理工學(xué)院田君 17 1聯(lián)軸器 離合器的類型和應(yīng)用 工作特點 聯(lián)軸器用于剛性靜態(tài)聯(lián)接 而離合器則用于兩軸之間的動態(tài)聯(lián)接 分類 彈性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 固定式聯(lián)軸器 移動式聯(lián)軸器 作用 主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起 使它們一起旋轉(zhuǎn) 并傳遞扭矩 聯(lián)軸器 牙嵌式離合器 離合器 摩擦式離合器 電磁離合器 自動離合器 應(yīng)用實例 手腕驅(qū)動機構(gòu) 汽車后橋驅(qū)動 車輛啟停等 東莞理工學(xué)院田君 聯(lián)軸器 離合器大都已經(jīng)標準化了 可直接選用 工作條件 選類型 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸徑 確定型號與規(guī)格 計算轉(zhuǎn)矩 Tc KAT KA為工作情況系數(shù) T為名義轉(zhuǎn)矩 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 17 2固定式剛性聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu) 半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián) 用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起 普通凸緣聯(lián)軸器 絞制孔螺栓 型式 有對中榫的凸緣聯(lián)軸器 普通凸緣聯(lián)軸器 靠鉸制孔螺栓對中 靠榫頭對中 對中榫 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 制造與安裝要求 半聯(lián)軸器的凸緣端面應(yīng)與軸線垂直 安裝時應(yīng)使兩軸精確對中 材料 一般用鑄鐵 當重載或V 30m s時 用鑄鋼或鍛鋼 特點 結(jié)構(gòu)簡單 使用方便 傳遞扭矩較大 但不能緩沖減振 應(yīng)用 用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 兩軸線的相對位移 軸向 徑向 角度 綜合 17 3可移動剛性聯(lián)軸器 由于制造 安裝或工作時零件的變形等原因 被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中 因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移 徑向位移和角位移 或其組合 聯(lián)接特點 構(gòu)成動聯(lián)接 具有一個或幾個方向的活動度 能補償兩軸的相對位移 如果聯(lián)軸器沒有適應(yīng)這種相對位移的能力就會在聯(lián)軸器 軸和軸承中引起附加載荷 甚至引起強烈振動 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 一 齒式聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu) 兩個有內(nèi)齒的外殼 兩個有外齒的套筒 兩者齒數(shù)相同 外齒做成球形齒頂?shù)难凝X 套筒與軸用鍵聯(lián)接 兩外殼用螺栓聯(lián)接 兩端密封 空腔內(nèi)儲存潤滑油 功用 能補償軸不對中和偏斜 工作范圍 正常齒 30 腰鼓齒 3 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 優(yōu)點 傳遞扭矩大 能補償綜合位移 缺點 結(jié)構(gòu)笨重 造價高 應(yīng)用 用于重型傳動 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 二 滑塊聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu) 兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器 兩端各具有凸榫的中間滑塊 且兩端榫頭互相垂直 嵌入凹槽中 構(gòu)成移動副 工作原理 當兩軸存在不對中和偏斜時 滑塊將在凹槽內(nèi)滑動 優(yōu)缺點 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 滑塊因偏心產(chǎn)生離心力和磨損 并給軸和軸承帶來附加動載荷 適用范圍 30 y 0 04d v 300r min 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 三 萬向聯(lián)軸器 作用 用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動 而且在傳動過程中 兩軸之間的夾角還可以改變 共軸 有夾角 應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于汽車 機床等機械傳動系統(tǒng)中 單萬向聯(lián)軸器 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 vA1 r 1 結(jié)構(gòu)特點 兩傳動軸末端各有一個叉形支架 用鉸鏈與中間的 十字形 構(gòu)件相聯(lián) 十字形 構(gòu)件的中心位于兩軸交點處 運動分析 兩軸平均傳動比為1 但瞬時傳動比是動態(tài)變化的 在圖示位置I 以軸1為參考系 對A點有 以軸2為參考系 對A點有 vA2 r 2 rcos 2 顯然有 vA1 vA2 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 其它位置 代入得 在圖示位置II 以軸2為參考系 對B點有 vB2 r 2 以軸1為參考系 對B點有 vB1 r 1 1rcos 同樣有 vB1 vB2 代入得 2 1cos 2 1 2 1 1 cos 2 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 2 雙萬向鉸鏈機構(gòu) 將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)使用 構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu) 安裝要求 主動 從動 中間三軸共面 主動軸 從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等 中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi) 為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點 常 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 3 小型雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖所示 通常采用合金鋼制造 模型演示 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 一 彈性套柱銷聯(lián)軸器 17 4彈性聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)特點 外觀與凸緣聯(lián)軸器相似 用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器 圓柱孔 圓錐孔 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 二 彈性柱銷聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu) 用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中 結(jié)構(gòu)簡單 更換柱銷方便 特點 上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞 緩和沖擊 吸收振動 應(yīng)用 適用于正反向變化多 啟動頻繁的高速軸 適用范圍 12 t 60 v 8000r min 能補償較大的軸向位移 并允許微量的徑向位移和角位移 兩種柱銷 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 三 輪胎式彈性聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu) 中間為橡膠制成的輪胎環(huán) 用止退墊板與半聯(lián)軸器聯(lián)接 特點 結(jié)構(gòu)簡單 易于變形 允許較大的綜合hdvx位移 應(yīng)用 適用于啟動頻繁 正反向運轉(zhuǎn) 有沖擊振動 有較大軸向位移 潮濕多塵的場合 適用范圍 5 12 x 0 02Dy 0 01D n 5000r min 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 17 5牙嵌式離合器 結(jié)構(gòu) 由端面帶牙的固定套筒 活動套筒 對中環(huán)組成 固定套筒 活動套筒 滑環(huán) 對中環(huán) 工作原理 利用操縱桿移動滑環(huán) 實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離 東莞理工學(xué)院田君 牙型 三角形 梯形 鋸齒形 傳遞中小轉(zhuǎn)矩 牙數(shù)為16 60 梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙 鋸齒形只能單向工作 反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力 會迫使離合器自行分離 制造要求 各牙應(yīng)精確等分 以使載荷均勻分布 東莞理工學(xué)院田君 特點 結(jié)構(gòu)簡單 外廓尺寸小 能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩 材料 低碳合金鋼 20Cr 20MnB 滲碳淬火后牙面硬度 56 62HRC 中碳合金鋼 40Cr 45MnB 表面淬火后牙面硬度 48 58HRC 承載能力 取決于齒根的彎曲強度 W 齒根彎曲截面系數(shù) D0 牙平均直徑 a 牙的寬度 式中 h為牙齒高度 z為牙齒數(shù) 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 17 6摩擦離合器 一 單片式圓盤摩擦離合器 摩擦扭矩 Tmax FafRf 結(jié)構(gòu) 由固定圓盤1 活動圓盤2 滑環(huán)組成 工作原理 移動滑環(huán) 可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離 靠摩擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動 缺點 結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑 引起磨損和發(fā)熱 2 過載時打滑 起保護作用 3 結(jié)合平穩(wěn) 沖擊和振動小 優(yōu)點 1 在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進行結(jié)合 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 工作原理 移動滑環(huán) 通過杠桿作用 壓緊或放松磨擦片 來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離 二 多片式圓盤摩擦離合器 結(jié)構(gòu)特點 多個摩擦片疊加在一起 東莞理工學(xué)院田君 摩擦片材料 淬火鋼片 壓制石棉片 摩擦片數(shù)量z 傳遞扭矩T 但z過大將使各層間壓力不均勻 一般取 z 12 15 摩擦扭矩 Tmax zFafRf KAT 表面壓強 p 東莞理工學(xué)院田君 對于頻繁啟動的離合器 可將表中 p 降低15 30 類型 反應(yīng)敏捷 但摩擦片易磨損 油式磨擦離合器 干式磨擦離合器 磨損輕微 壽命長 并能在繁重的條件下運轉(zhuǎn) 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 離合器的操縱方式 機械力 電磁力 氣動力 液壓力 三 圓錐式摩擦離合器 結(jié)構(gòu) 錐臺表面為摩擦接觸面 優(yōu)點 由于采用了槽面摩擦原理 因此只需要很小的操縱力即能使離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩 缺點 徑向尺寸較大 不如多盤式緊湊 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 17 7磁粉離合器 結(jié)構(gòu) 由轉(zhuǎn)子軸 左右輪輻 勵磁線圈 磁粉等組成 工作原理 通電后磁粉被磁化 彼此相互吸引聚集 依靠磁粉的結(jié)合力以及磁粉與兩工作面之間的摩擦力拉傳遞轉(zhuǎn)矩 磁粉性能要求 導(dǎo)磁率高 剩磁小 流動性好 耐磨 耐熱 不燒結(jié)性 輸入 東莞理工學(xué)院田君 磁粉材料 鐵鈷鎳 鐵鈷釩等合金粉 加入少量二硫化鉬 形狀為球形或橢球形 顆粒直徑為 20 70 m 優(yōu)點 1 勵磁電流I與轉(zhuǎn)矩T呈線性關(guān)系 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而且精確 調(diào)節(jié)范圍寬 2 可用作恒張力控制 是造紙機 紡織機 印刷機 繞線機等的理想裝置 3 若將主動件固定 則可作制動器使用 缺點 相對而言比較笨重 4 操縱方便 離合平穩(wěn) 工作可靠 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 當外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時 則帶動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置 離合器處于分離狀態(tài) 結(jié)構(gòu) 由星輪 外環(huán) 滾柱 彈簧推桿等零件組成 工作原理 當外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時 以摩擦力帶動滾柱向前滾動 進一步楔緊內(nèi)外接觸面 從而驅(qū)動星輪一起旋轉(zhuǎn) 一 滾柱式定向離合器 17 8定向離合器 滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài) 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 結(jié)構(gòu) 由內(nèi)環(huán) 外環(huán) 楔塊 支撐環(huán) 拉簧等零件組成 二 楔塊式定向離合器 優(yōu)點 楔塊曲率半徑大 裝入數(shù)量多 相同尺寸時傳遞的轉(zhuǎn)矩更大 缺點 高速運轉(zhuǎn)時有較大磨損 壽命較短 工作原理 內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形 整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)環(huán)接觸 并力圖使楔塊繞自身作逆時鐘方向偏擺 當外環(huán)順時鐘方向旋轉(zhuǎn)時 楔塊克服彈簧力而作順時鐘方向擺動 從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊 離合器處于結(jié)合狀態(tài) 反向時斜塊松開而成分離狀態(tài) 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 17 9制動器 結(jié)構(gòu) 由瓦塊 制動輪等零件組成 工作原理 通電松開 斷電后靠彈簧拉力實現(xiàn)制動 借助于瓦塊與制動輪之間的摩擦力來實現(xiàn)制動 斷電制動是為了保證設(shè)備安全 作用 降低機械運轉(zhuǎn)速度或停止運轉(zhuǎn)的裝置 應(yīng)用 車輛 起重機械等 一 塊式制動器 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 設(shè)計 潘存云 制動力矩的計算 FN 0 95FH h 0 95 摩擦損耗的系數(shù)杠桿連接處 制動力矩 T FNfD 瓦塊材料 鑄鐵 或鑄鐵表面復(fù)以皮革或石棉帶 特點 結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 二 帶式制動器 瓦塊制動器已經(jīng)規(guī)范化 可根據(jù)所需的制動力矩選型 工作原理 在外力的作用下 閘帶收緊抱住制動輪實現(xiàn)制動 東莞理工學(xué)院田君 設(shè)計 潘存云 計算 Ft F1 F2 F1 F2ef 圓周力 拉力 由歐拉公式得 制動力 為了增加摩擦 鋼帶復(fù)以石棉或夾鐵紗帆布 閘帶的包角