设计：潘存云
8~10˚
设计：潘存云
离合器的操纵方式
§17-7
磁粉离合器
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。
设计：潘存云
33
Fa Fa
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，构特点： 多个摩擦片叠加在一起；
主动摩擦片 被动摩擦片 调整螺母 杠杆 滑环
设计：潘存云
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。
铸铁—铸铁或钢 淬火钢—淬火钢 青铜—钢或铸铁
f
有润滑剂
0.05~0.06 0.05~0.06 0.08
圆盘摩擦离合器
无润滑剂
0.15~ 0.2 0.18 0.17~ 0.18
[p]/ MPa
0.25~0.30 0.6~0.8 0.4~0.5
压制石棉—钢或铸铁
0.12
0.3~ 0.5
0.20~0.30
设计：潘存云
能补偿较大的轴向位移，并允 许微量的径向位移和角位移。 销与挡板之 间留有间隙
c
c
三、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。 特点：结构简单、易于变形。允 许较大的综合hdv x位移。 适用范围： 5˚≤α≤12˚， x≤0.02D y≤0.01D， n≤5000 r/min
1 C
设计：潘存云
2
α
α
1 C
设计：潘存云
2 α
3. 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
设计：潘存云 设计：潘存云
α
A
α
A--A
模型演示
§17-4
弹性联轴器
一、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
设计：潘存云
设计：潘存云
原动机为电动机时
1.3 1.5 1.7 1.9 2.3
§17-2
固定式刚性联轴器
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
设计：潘存云
普通螺栓
对中榫
设计：潘存云
普通凸缘联轴器
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。
设计：潘存云
制动力矩的计算： FN =0.95FH/h 制动力矩： T= FN f D
F
弹簧力
F D
设计：潘存云
制动反力
0.95---摩擦损耗的系数 杠杆连接处
FN
FN h
H
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。 二、带式制动器 工作原理： 在外力的作用下，闸带收紧抱住制动 F F 轮实现制动。 特点：结构简单、紧凑。
a
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;
§17-6
摩擦离合器
一、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 优点： 1.在任何转速条件下两轴都 可以进行结合； 2.过载时打滑，起保护作用； Rf
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。
设计：潘存云
§17-9
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。
设计：潘存云
r’
A
以轴2为参考系，对A点有 ： vA2 = r’ω’2 = r cosαω’ 2 显然有 ： vA1 = vA2
ω1
B
α r
设计：潘存云
α
ω'2
A
代入得： ω1 =cosαω’2
r
ω’2 〉ω1
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
α
设计：潘存云
设计：潘存云
单万向联轴器
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， 轴间角为 ： α=0~45˚ 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 ： vA1 = rω1
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) 摩擦扭矩: Tmax= z Fa f Rf = ≥ KA T 4 4 Fa ≤[p] 表面压强: p = π(D1 +D2) D2
D1
表17-2 常用摩擦片材料的 f 和 [p] 摩擦片材料
§17-8
一、滚柱式定向离合器
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。
b
a
ω
设计：潘存云
a
计算： 2T D 拉力： Ft = F1 – F2 圆周力： Ft = F2
F ω
α
设计：潘存云
由欧拉公式得：
F1 =F2e fα
b
a a
F1
α ----闸带的包角； Ft 2T 1 = F2 = fα fα-1 D e e -1 fα+1 a 2T a e 制动力： F= (F2 +F1) = D a+b e fα-1 a+b 为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。
设计：潘存云
输出 输入
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。
设计：潘存云
二、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针方向偏摆。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。
y α
设计：潘存云
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
三、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。
ω1
B A
α
r”
设计：潘存云
α
ω"2
B
=>ω”2 <ω1
ω1 cosα
其它位置： ω1cos α ≤ ω2 ≤
2.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。 α
联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。 工作条件=>选类型 转矩 =>确定型号与规格 转速 轴径 T为名义转矩； 计算转矩： Tc=KAT K 为工作情况系数；
A
表17-1 工作情况系数KA
工 作 机
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
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。 工作特点：联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用 于两轴之间的动态联接。 分类： 固定式联轴器 刚性联轴器 移动式联轴器 联轴器 弹性联轴器 牙嵌式离合器 摩擦式离合器 离合器 电磁离合器 自动离合器
应用实例：手腕驱动机构、汽车后桥驱动、车辆启停等。
设计：潘存云
y
设计：潘存云
轴向
设计：潘存云
x
设计：潘存云
y
α
α
一、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˚