第十三章 联轴器、离合器和制动器
13.1 概述
联轴器
作用,主要用作轴与轴之
间的联接，以传递运动和
转矩。
特点,停机时才能联接或
分离。
离合器
作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。
特点：随时控制启动和停车，
控制变速和换档，
过载安全保护。
制动器
迫使机器迅速停止运转或减低机器运转速度。
联轴器、离合器 的计算转矩
校核强度时的计算转矩为,
cT KT?
N mm?式中,T-联轴器、离合器传递的名义转矩，单位：
K-工作情况系数
13.2 联轴器
轴的相对位移,轴向位移、径向位移、角位移、
综合位移，联轴器应具有补偿这些
位移的能力
联轴器的类型,
刚性联轴器
弹性联轴器,
固定式刚性联轴器, 要求被联接两轴轴线严格
对中
可移式刚性联轴器, 可以通过两半联轴器间的
相对运动来补偿被联接两
轴的相对位移。
弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振
动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件
的变形来补偿两轴的相对位移。
一、固定式刚性联轴器
1.套筒联轴器
结构简单,径向尺寸小。常用于要求径向尺寸紧凑或空间受
限制的场合。缺点是装拆时需轴向移动。
特点是径向尺寸小且装拆方便,克服了套筒联轴器装
拆需轴向移动的不足
转动平衡性较差,故常用于低速。
2.夹壳联轴器
3.凸缘联轴器
对两轴对中性的要求很高,结构简单、成本低、传递转矩大
应用最广。
对轴的位移补偿能力差
普通螺栓联接、铰制孔螺栓联接
二、可移式刚性联轴器
1.十字滑块联轴器
十字滑块联轴器允许的径向位移
? ? ? ?0, 0 4y d d? ——轴的直径
允许的角位移 ? ? 30 '? ? 。
十字滑块联轴器径向尺寸小,结构
简单,用于低速,
需要润滑
2.齿轮联轴器
允许的径向位移 ? ? 0,3 ~ 0,4y m m?
允许角位移 ? ? 1 15 '? ?
*传递转矩大,外形尺寸紧凑,工作可
靠,但结构复杂,成本高,常用于低速的
重型机械中。
*需要润滑和密封
*齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。
3.万向联轴器
当一轴固定时,另一轴可以在任意方向偏斜 角,角位移最大可
达 45o。
当主动轴以等角速度
1?
回转时,从动轴的角速度
2?
将在一定范围
? ?1 2 1c o s / c o s? ? ? ? ??? 内作周期性的变化,从而引起动载荷。
?
为消除从动轴的速度波动,通常将万向联轴器成对使用,
并使中间轴的两个叉子位于同一平面上,还应使主、从动轴的
轴线与中间轴的轴线间的偏斜角 相等,转速不宜太
高。
? 12???
小型万向联轴节的结构
1.弹性套柱销联轴器
*靠弹性补偿径向位移、
角位移，预留 C补偿
轴向位移
*设计时预留距离 A
*结构简单,制造容易,
装拆方便,成本较低。
适用于转矩小、转速
高、频繁正反转、需
要缓和冲击的地方。
三、弹性联轴器
2.弹性柱销联轴器
*尼龙柱销，端部设有挡圈
*靠弹性补偿径向位移、角位移，
预留 C补偿轴向位移
*结构简单,制造方便,成本低。适
用于转矩小、转速高、正反向变
化多、起动频繁的高速轴。
3.轮胎式联轴器
由于橡胶轮胎易于变形,因
此,允许的相对位移较大,
角位移可达 5o~12o,
轴向位移可达 0.02D,
径向位移可达 0.01D,
其中 D为联轴器的外径。
结构简单,使用可靠,弹性
大,寿命长,不需润滑,但径
向尺寸大。
可用于潮湿多尘,起动频
繁之处。
4、弹性杆联轴器
5,波纹管联轴器
13.3 离合器
离合器的分类
对离合器的要求
? 便于接合与分离，接合与分离迅速、可靠，
? 接合时振动小，耐磨性好、散热性好，
? 调节维修方便，
? 尺寸小、重量轻。
一、操纵式离合器
1.牙嵌离合器
1,2 半离合器
3 导向平键
4 操纵滑环
5 对中环
离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等
? 三角形齿：接合容易、强度低，用于小载荷。
? 梯形齿：强度高、可补偿间隙，用于较大载荷。
? 锯齿形齿：单向工作、强度最高。
? 离合器的牙齿数一般取 3~60
? 要求牙齿有较大的硬度（表面淬火或渗碳淬火）
牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用
广泛。
但只宜在两轴不回转或转速差很小时进行离合，否则
会因撞击而断齿。
牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度 。对于频
繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压强
p来控制磨损。即
b?
? ?
0
bb
K T h
Z D W????
MPa
? ?
0
2 KTpp
Z D A??
MPa
强度计算
2.摩擦离合器
单盘摩擦离合器
1 主动轴
2 从动轴
3,4 摩擦盘
5 操纵滑环
FQ 轴向压力
多盘摩擦离合器
1,3 主、从动轴
2,4 半离合器
5,6 外、内摩擦片
7 操纵滑环
8 杠杆
9 弹簧
10 螺母
? 摩擦离合器传递的最大转矩
? 摩擦面上的最大压强
12
m a x 4Q
DDT Z fF KT???
? ?22
21
4
()
QFpp
DD?
??
?
MPa
? ? ? ?0v z np K K K p?
? 基本许用压强
N·mm
离合器的摩擦片
摩擦系数及基本许用压强
圆锥式摩擦离合器
正压力变大
sin
QFN
??
传递转矩的能力变大
二、自动离合器
自动离合器是一种能根据机器运动或动力参数的变化而自动
完成结合和分离的离合器。
摩擦式安全离合器
1.安全离合器
作用是当转矩超过允许数值时能自动分离
2.离心离合器
当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离
瓦
块
式
离
心
离
合
器
开式离合器 主要用于起动装置
闭式离合器 主要用作安全装置,当机器转速过高时起安
全保护作用。
3.定向离合器
是只能按一个转向传递转矩,反向
时自动分离。
这种离合器工作时没有噪声,宜于
高速转动,但制造精度要求高。
1、星轮,2、外圈，
3、滚柱,4、顶杆
13.4 制动器
利用摩擦力来减低运动物体的速度或迫使其停止运动的装置。
按着制动零件的结构特征分,有带式、块式、盘式制动器。
一、带式制动器
带式制动器制动轮
轴和轴承受力大，
带与轮间压力不均
匀,从而磨损也不均
匀,且易断裂,但结
构简单,尺寸紧凑,
可以产生较大的制
动力矩,常应用。
1、制动轮,2、闸带,3、杠杆
二、块式制动器（安全式）
电磁块式制动器起动和开启迅速，尺寸小，重量轻，易于调
整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便，但制动时冲击大，
电能消耗也大，不宜用于制动力矩大和需要频繁制动的场合。
1电磁线圈,2衔铁,3套杆,4拉簧,5瓦块,6制动轮
三、内涨式制动器
这种制动器结构紧凑广泛应用于各种车辆以及结构尺寸受
到限制的机械中。
1,8销轴
2,7蹄片
3,6摩擦片
4油缸
5拉簧
其它联轴器、离合器
其它联轴器、离合器
13.1 概述
联轴器
作用,主要用作轴与轴之
间的联接，以传递运动和
转矩。
特点,停机时才能联接或
分离。
离合器
作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。
特点：随时控制启动和停车，
控制变速和换档，
过载安全保护。
制动器
迫使机器迅速停止运转或减低机器运转速度。
联轴器、离合器 的计算转矩
校核强度时的计算转矩为,
cT KT?
N mm?式中,T-联轴器、离合器传递的名义转矩，单位：
K-工作情况系数
13.2 联轴器
轴的相对位移,轴向位移、径向位移、角位移、
综合位移，联轴器应具有补偿这些
位移的能力
联轴器的类型,
刚性联轴器
弹性联轴器,
固定式刚性联轴器, 要求被联接两轴轴线严格
对中
可移式刚性联轴器, 可以通过两半联轴器间的
相对运动来补偿被联接两
轴的相对位移。
弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振
动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件
的变形来补偿两轴的相对位移。
一、固定式刚性联轴器
1.套筒联轴器
结构简单,径向尺寸小。常用于要求径向尺寸紧凑或空间受
限制的场合。缺点是装拆时需轴向移动。
特点是径向尺寸小且装拆方便,克服了套筒联轴器装
拆需轴向移动的不足
转动平衡性较差,故常用于低速。
2.夹壳联轴器
3.凸缘联轴器
对两轴对中性的要求很高,结构简单、成本低、传递转矩大
应用最广。
对轴的位移补偿能力差
普通螺栓联接、铰制孔螺栓联接
二、可移式刚性联轴器
1.十字滑块联轴器
十字滑块联轴器允许的径向位移
? ? ? ?0, 0 4y d d? ——轴的直径
允许的角位移 ? ? 30 '? ? 。
十字滑块联轴器径向尺寸小,结构
简单,用于低速,
需要润滑
2.齿轮联轴器
允许的径向位移 ? ? 0,3 ~ 0,4y m m?
允许角位移 ? ? 1 15 '? ?
*传递转矩大,外形尺寸紧凑,工作可
靠,但结构复杂,成本高,常用于低速的
重型机械中。
*需要润滑和密封
*齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。
3.万向联轴器
当一轴固定时,另一轴可以在任意方向偏斜 角,角位移最大可
达 45o。
当主动轴以等角速度
1?
回转时,从动轴的角速度
2?
将在一定范围
? ?1 2 1c o s / c o s? ? ? ? ??? 内作周期性的变化,从而引起动载荷。
?
为消除从动轴的速度波动,通常将万向联轴器成对使用,
并使中间轴的两个叉子位于同一平面上,还应使主、从动轴的
轴线与中间轴的轴线间的偏斜角 相等,转速不宜太
高。
? 12???
小型万向联轴节的结构
1.弹性套柱销联轴器
*靠弹性补偿径向位移、
角位移，预留 C补偿
轴向位移
*设计时预留距离 A
*结构简单,制造容易,
装拆方便,成本较低。
适用于转矩小、转速
高、频繁正反转、需
要缓和冲击的地方。
三、弹性联轴器
2.弹性柱销联轴器
*尼龙柱销，端部设有挡圈
*靠弹性补偿径向位移、角位移，
预留 C补偿轴向位移
*结构简单,制造方便,成本低。适
用于转矩小、转速高、正反向变
化多、起动频繁的高速轴。
3.轮胎式联轴器
由于橡胶轮胎易于变形,因
此,允许的相对位移较大,
角位移可达 5o~12o,
轴向位移可达 0.02D,
径向位移可达 0.01D,
其中 D为联轴器的外径。
结构简单,使用可靠,弹性
大,寿命长,不需润滑,但径
向尺寸大。
可用于潮湿多尘,起动频
繁之处。
4、弹性杆联轴器
5,波纹管联轴器
13.3 离合器
离合器的分类
对离合器的要求
? 便于接合与分离，接合与分离迅速、可靠，
? 接合时振动小，耐磨性好、散热性好，
? 调节维修方便，
? 尺寸小、重量轻。
一、操纵式离合器
1.牙嵌离合器
1,2 半离合器
3 导向平键
4 操纵滑环
5 对中环
离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等
? 三角形齿：接合容易、强度低，用于小载荷。
? 梯形齿：强度高、可补偿间隙，用于较大载荷。
? 锯齿形齿：单向工作、强度最高。
? 离合器的牙齿数一般取 3~60
? 要求牙齿有较大的硬度（表面淬火或渗碳淬火）
牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用
广泛。
但只宜在两轴不回转或转速差很小时进行离合，否则
会因撞击而断齿。
牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度 。对于频
繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压强
p来控制磨损。即
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? ?
0
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MPa
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2 KTpp
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强度计算
2.摩擦离合器
单盘摩擦离合器
1 主动轴
2 从动轴
3,4 摩擦盘
5 操纵滑环
FQ 轴向压力
多盘摩擦离合器
1,3 主、从动轴
2,4 半离合器
5,6 外、内摩擦片
7 操纵滑环
8 杠杆
9 弹簧
10 螺母
? 摩擦离合器传递的最大转矩
? 摩擦面上的最大压强
12
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? 基本许用压强
N·mm
离合器的摩擦片
摩擦系数及基本许用压强
圆锥式摩擦离合器
正压力变大
sin
QFN
??
传递转矩的能力变大
二、自动离合器
自动离合器是一种能根据机器运动或动力参数的变化而自动
完成结合和分离的离合器。
摩擦式安全离合器
1.安全离合器
作用是当转矩超过允许数值时能自动分离
2.离心离合器
当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离
瓦
块
式
离
心
离
合
器
开式离合器 主要用于起动装置
闭式离合器 主要用作安全装置,当机器转速过高时起安
全保护作用。
3.定向离合器
是只能按一个转向传递转矩,反向
时自动分离。
这种离合器工作时没有噪声,宜于
高速转动,但制造精度要求高。
1、星轮,2、外圈，
3、滚柱,4、顶杆
13.4 制动器
利用摩擦力来减低运动物体的速度或迫使其停止运动的装置。
按着制动零件的结构特征分,有带式、块式、盘式制动器。
一、带式制动器
带式制动器制动轮
轴和轴承受力大，
带与轮间压力不均
匀,从而磨损也不均
匀,且易断裂,但结
构简单,尺寸紧凑,
可以产生较大的制
动力矩,常应用。
1、制动轮,2、闸带,3、杠杆
二、块式制动器（安全式）
电磁块式制动器起动和开启迅速，尺寸小，重量轻，易于调
整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便，但制动时冲击大，
电能消耗也大，不宜用于制动力矩大和需要频繁制动的场合。
1电磁线圈,2衔铁,3套杆,4拉簧,5瓦块,6制动轮
三、内涨式制动器
这种制动器结构紧凑广泛应用于各种车辆以及结构尺寸受
到限制的机械中。
1,8销轴
2,7蹄片
3,6摩擦片
4油缸
5拉簧
其它联轴器、离合器
其它联轴器、离合器
