聯(lián)軸器和離合器的基礎(chǔ)知識

聯(lián)軸器

一、聯(lián)軸器

1.功用

聯(lián)軸器通常用來聯(lián)接兩軸并在其間傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；具有吸收振動和緩和沖擊的能力；可以作為一種安全裝置用來防止被聯(lián)接件承受過大的載荷，起到過載保護(hù)的作用；用聯(lián)軸器聯(lián)接軸時只有在機(jī)器停止運轉(zhuǎn)，經(jīng)過拆卸后才能使兩軸分離。

2.位移補償

聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形、軸承磨損、回轉(zhuǎn)零件不平衡以及溫度變化的影響，兩軸的軸線往往存在著某種程度的相對位移與偏斜；

聯(lián)軸器要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使聯(lián)軸器具有補償各種偏移量的性能，否則就會在軸、聯(lián)軸器、軸承設(shè)計中引起附加載荷，導(dǎo)致工作情況惡化。

兩軸間的位移種類有：軸向位移、徑向位移、偏角位移和綜合位移。

二、固定式剛性聯(lián)軸器

1.結(jié)構(gòu)特點

A.結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便，能傳遞較大的扭矩；

B.但對被聯(lián)接的兩軸間的相對位移缺乏補償能力；

C.對兩軸的對中性要求很高,若兩軸線發(fā)生相對位移,就會在軸、聯(lián)軸器和軸承上引起附加載荷和嚴(yán)重磨損，嚴(yán)重影響軸與軸承的正常工作；此外，在傳遞載荷時不能緩和沖擊和吸收振動。

2.應(yīng)用場合

低速、大轉(zhuǎn)矩、載荷平穩(wěn)、短而剛性好的軸的連接

3.種類

凸緣聯(lián)軸器和套筒聯(lián)軸器兩種。

4.凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點

A.組成：兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和一組螺栓；

B.工作原理：兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別于兩軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器連接成一體，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。

C.對中方式：1、通過分別具有凸肩和凹槽的兩個半聯(lián)軸器的相互嵌合來對中，半聯(lián)軸器采用普通螺栓聯(lián)接；(靠預(yù)緊普通螺栓在凸緣邊接觸表面產(chǎn)生的摩擦力傳遞力矩；用鉸制孔螺栓對中，靠螺桿承受擠壓與剪切傳遞力矩。)2、兩個半聯(lián)軸器都制出凸肩，共同與一個剖分環(huán)配合而實現(xiàn)對中。

D.適用：低速、大轉(zhuǎn)矩、載荷平穩(wěn)、短而剛性好的軸的連接。

E.結(jié)構(gòu)簡單，傳遞扭矩大；傳力可靠、對中性好；拆裝簡便、應(yīng)用廣泛；但不具有位移補償功能；按標(biāo)準(zhǔn)選用。

5.套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點

A.組成：通過公用套筒與兩軸采用鍵連接或銷連接。

B.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，徑向尺寸小。

C.缺點：裝拆時需軸向移動。

D.用場合：兩軸直徑較小、兩軸對中性精度高、工作平穩(wěn)的場合，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的場合。

三、撓性聯(lián)軸器

（一）剛性可移式聯(lián)軸器（無彈性元件聯(lián)軸器）的種類：十字滑塊聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器和鼓形齒聯(lián)軸器。

1.齒式聯(lián)軸器

A.組成：兩個帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒、 兩個帶外齒的內(nèi)套筒；

B.工作原理：兩內(nèi)套筒分別用鍵與兩軸連接，兩外套筒用螺栓連接，通過內(nèi)外齒的嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。

C.特點：為能補償兩軸的相對位移，將外齒環(huán)的輪齒做成鼓形齒，齒頂做成中心線在軸線上的球面，齒頂和齒側(cè)留有較大的間隙。

通過嚙合齒間的頂隙、側(cè)隙，具備有允許兩軸間有徑向、軸向、角綜合位移補償?shù)墓δ?；轉(zhuǎn)速高（可達(dá)3500r/min），能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩（可達(dá)106N·m），并能補償較大的綜合位移，工作很高、對安裝精度要求不高，要潤滑；

D.缺點：質(zhì)量大，制造較困難，成本高。

E.應(yīng)用：廣泛用于汽車等大重型機(jī)械設(shè)備中。

2.十字滑塊聯(lián)軸器

A.結(jié)構(gòu)特點：由半連軸器1、3（左、右套筒）和浮動盤2（十字滑塊）聯(lián)接在一起,兩軸一起轉(zhuǎn)動；浮動盤的凸榫可在半連軸器的凹槽中滑動；摩擦較大，要加以潤滑。

B.優(yōu)點：徑向尺寸小,結(jié)構(gòu)簡單

C.缺點：但耐沖擊性差，滑塊與凹槽間易摩損，需潤滑；十字滑塊因徑向位移會產(chǎn)生較大離心慣性力，而給軸和軸承帶來附加載荷。

D.應(yīng)用場合：常用于剛性大、轉(zhuǎn)速低，沖擊小的場合。

3.萬向聯(lián)軸器

A.結(jié)構(gòu)：由一個十字軸、兩個萬向節(jié)叉、四個滾針軸承組成；所有轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)中心（軸線）交于一點O，兩軸間的夾角為α；是一種用以傳遞變夾角的相交兩軸之間的運動的裝置（聯(lián)軸器）。

B.工作原理：當(dāng)軸Ⅰ旋轉(zhuǎn)一周時，軸Ⅱ也將隨之轉(zhuǎn)一周，即兩軸的平均傳動比為1；但是，兩軸的瞬時傳動比卻不恒為1，而是作周期性變化的；萬向節(jié)的這種特性稱作瞬時傳動比的不均勻性；就單個萬向節(jié)而言，在輸入軸與輸出軸之間有夾角時，兩軸的角速度不相等，即萬向節(jié)有不等速性；兩軸間的夾角α越大，從動軸速度波動越明顯；故α應(yīng)在35°~45°之間。為了防止主、從動軸角速度不相等；為了完全消除上述萬向節(jié)中從動軸變速傳動的缺點，常成對使用。

C.優(yōu)點：具有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高；

D.缺點：在傳動中將產(chǎn)生附加動載荷，轉(zhuǎn)速不宜過高；

E.應(yīng)用場合：主要用于兩軸相交的傳動，重載、中載、輕載等中低速的場合，如機(jī)床、汽車。

F.雙萬向節(jié)應(yīng)滿足條件：

為了使該機(jī)構(gòu)能獲得恒定的傳動比，機(jī)構(gòu)要滿足如下三個條件：（1）主動軸、從動軸、中間軸的三根軸線應(yīng)位于同一平面內(nèi)。

（2）主動軸、從動軸與中間軸的軸間夾角應(yīng)相等：

（3）中間軸兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。

（二）常用彈性聯(lián)軸器有彈性套柱銷聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器兩種。

1.彈性套柱銷聯(lián)軸器（標(biāo)準(zhǔn)號GB4323-2002)

A.結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)上與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有橡膠彈性套的注銷代替了聯(lián)接螺栓；

B.原理：利用彈性套的彈性變形來補償兩軸的相對位移；

C.特點：彈性套柱銷連軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。

D.適用于：載荷平穩(wěn)，正反轉(zhuǎn)或啟動頻繁、轉(zhuǎn)速高的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的兩軸聯(lián)接。

2.彈性柱銷聯(lián)軸器

A.結(jié)構(gòu)：將若干非金屬材料制成的柱銷，置于兩半聯(lián)軸器凸緣孔中，而實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接；柱銷材料常用尼龍，其它具有彈性的非金屬材料也可。

B.原理：利用彈性柱銷的彈性變形來補償兩軸軸向位移；

C.特點：彈性柱銷連軸器可允許較大的軸向竄動，但徑向位移和偏角位移的補償量不大。其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易和維護(hù)方便。

D.適用于：輕載的場合

離合器是主、從動部分在同軸線上傳遞動力和運動時，具有接合或分離功能的裝置。

離合器

一、離合器的功用

1.功能: 離合器同聯(lián)軸器一樣，主要用于軸和軸之間的聯(lián)接，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞力矩.

2.區(qū)別:在機(jī)器的運轉(zhuǎn)或停車過程中可隨時接合或分離，而且迅速可靠，達(dá)到操縱傳動系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速及換向等 ；離合器也可用于過載保護(hù)等。而聯(lián)軸器須在機(jī)器停止運轉(zhuǎn)后，經(jīng)拆卸才能分離聯(lián)接的兩軸。

3.應(yīng)用:機(jī)械傳動系統(tǒng)的啟動、停止、換向及變速等操作。

4.特點：工作可靠，結(jié)合和分離迅速平穩(wěn)，動作準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)和維修方便，操縱方便而且省力，結(jié)構(gòu)簡單等。

二、離合器的分類

1.離合器按控制方法不同

可分為操縱離合器（必須通過操縱元件才具有接合或分離功能的離合器）和自控離合器（在主動部分或從動部分某些性能參數(shù)變化時，接合元件具有自行接合和分離功能的離合器。）

2.按操縱方式不同操縱離合器可分為機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等四種。

3.自控離合器分為超越離合器、離心離合器和安全離合器等三種。

4.機(jī)械離合器（在機(jī)械機(jī)構(gòu)的直接作用下具有離合功能的離合器）可分為牙嵌式（離合式）和摩擦式離合器兩種。

三、牙嵌式離合器（用爪牙狀零件組成的嵌合副的離合器）

1.組成：由兩個端面帶牙的半離合器所組成；

2.工作原理：兩個半離合器Ⅰ固聯(lián)在主動軸上，半離合器Ⅱ用導(dǎo)鍵（或花鍵）與從動軸聯(lián)接；通過操縱機(jī)構(gòu)使離合器Ⅱ沿導(dǎo)鍵作軸向運動，兩軸靠兩個半離合器端面的牙嵌合來聯(lián)接。

3.特點：優(yōu)點：牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，接合后所聯(lián)接的兩軸不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；操作方便，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺點：結(jié)合時有沖擊。

4.應(yīng)用：宜用于低速、停車時接合。

四、齒形離合器（用內(nèi)齒和外齒組成嵌合副的離合器）

1.組成：軸、聯(lián)接套、內(nèi)齒輪、外齒輪、轉(zhuǎn)套、小孔、插銷、擋板、螺旋槽和螺孔。

2.工作原理：軸上安裝有聯(lián)接套，聯(lián)接套左端套裝有內(nèi)齒輪，聯(lián)接套中部與外齒輪連接，聯(lián)接套右端套裝有轉(zhuǎn)套，聯(lián)接套與轉(zhuǎn)套連接處有小孔，插銷頭部插入小孔中，聯(lián)接套右端面安裝有擋板。外齒輪的無齒部分有兩條對稱螺旋槽，轉(zhuǎn)套上有兩對稱螺孔，插銷穿過外齒輪的螺旋槽以螺紋方式與轉(zhuǎn)套連接。聯(lián)接套與外齒輪的連接方式為花鍵連接或內(nèi)外齒輪連接。

3.特點：本裝置采用螺旋槽導(dǎo)向使齒輪離合，結(jié)構(gòu)簡單，安裝和維修方便，易于操作。

4.應(yīng)用：機(jī)床變速箱中

五、摩擦式離合器

1.工作原理：摩擦離合器是靠工作面上的摩擦力矩來傳遞力矩的。

2.特點：在接合過程中由于接合面的壓力是逐漸增加的，故能在主、從動軸有較大的轉(zhuǎn)速差的情況下平穩(wěn)地進(jìn)行接合；過載時，摩擦面間將發(fā)生打滑，從而避免其它零件的損壞。

機(jī)械操縱摩擦離合器

3.種類：按操縱方式分有、機(jī)械操縱的摩擦式離合器、電磁操縱的摩擦式離合器、液壓操縱的摩擦式離合器和氣壓操縱的摩擦式離合器等四種。機(jī)械操縱的摩擦式離合器還分為單片式離合器和多片離合器兩種。

電磁摩擦離合器

4.單片摩擦離合器

單片摩擦離合器

1）工作原理：圓盤2固定在主動軸上，圓盤3用導(dǎo)向平鍵（或花鍵）與從動軸連接，并可以在軸上作軸向移動。利用彈簧5可將兩圓盤壓緊。工作時，依靠兩盤間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。杠桿4用來控制離合器的接合與分離。

2）特點：片式離合器需要較大的軸向力，傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，但在任何轉(zhuǎn)速條件下，兩軸均可以分離或接合，且接合平穩(wěn)，沖擊和振動小，過載時兩摩擦面之間打滑，起保護(hù)作用。為了提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，通常采用多片離合器。

5.多片摩擦離合器

多片摩擦離合器

1）原理：外殼通過花鍵與一組外摩擦片，聯(lián)接在一起；套筒也通過花鍵與另一組內(nèi)摩擦片聯(lián)接在一起。

2）特點：工作時，向左移動滑環(huán)，通過杠桿、壓板使兩組摩擦片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)。若向右移動滑環(huán)時，摩擦片被松開，離合器實現(xiàn)分離。

3）外摩擦片特點：外緣上有3個凸齒，與外套筒內(nèi)孔的3條軸向凹槽相配，其內(nèi)孔則不與任何零件接觸。

4） 內(nèi)摩擦片特點：內(nèi)孔壁上有3個凹糟（或凸齒），與內(nèi)套筒外緣上3 個軸線凸齒（或凹槽）相配，而起外緣孔則不與任何零件接觸。內(nèi)摩擦片有時也支承碟形，其目的是：在承壓時被壓平而與外摩擦片貼合，松開時由碟形摩擦片彈性變形的作用，可迅速與外摩擦片分離。

5） 應(yīng)用：可傳遞大的扭矩，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；適用于中、重型汽車等機(jī)械。

六、超越離合器

1.工作原理：星輪用平鍵與軸連接，當(dāng)空套的外圈順時針方向慢速回轉(zhuǎn)時，摩擦力使?jié)L柱鍥緊在外圈與星輪之間，外圈通過滾柱帶動星輪，使軸以同樣的轉(zhuǎn)速順時針方向回轉(zhuǎn)。此時，內(nèi)圈隨著一起回轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)圈在可逆電動機(jī)驅(qū)動下快速回轉(zhuǎn)。

無論內(nèi)圈在朝哪個方向快速回轉(zhuǎn)，都能通過星輪使軸快速回轉(zhuǎn)，從而滿足了正、反兩方面均能超越的要求。此時滾柱從鍥縫中退出，外圈仍維持原來的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。

2.種類：棘輪單向超越離合器和滾珠式定向（雙向）離合器

3.特點：優(yōu)點是工作時沒有噪聲,宜于高速轉(zhuǎn)動,但制造精度要求高。