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第17章 联轴器、离合器和制动器
17-1 由交流电动机直接带动直流发电机供应直流电。已知所需最大功率为18～20 kW，转速3000 r／min，外伸轴轴径d＝45 mm。（1）试为电动机与发电机之间选择一只恰当类型的联轴器，并陈述理由。（2）根据已知条件，定出型号。
解：（1）选择型号：由于此类机组一般为中小型，所需传递的功率中等，直流发电机载荷平稳，轴的弯曲变形较小，联接之后不再拆动，因此，选用传递转矩大、结构简单的固定式刚性联轴器，如凸缘联轴器。
（2）计算其传递的最大转矩：
由于载荷平稳，选取载荷系数
，因此计算转矩：
根据计算转矩、轴的转速及外伸轴直径d＝45 mm，查机械设计手册选取铰制孔型凸缘联轴器YL9。其许用转矩为?T??400N?m，许用最大转速nmax?4100r/min。
17-2 在发电厂中，由高温高压蒸汽驱动汽轮机旋转，并带动发电机供电。在汽轮机与发电机之间用什么类型的联轴器为宜？理由何在？试为3000 kW的汽轮发电机机组选择联轴器的具体型号，设轴颈d＝120 mm，转速为3000 r／min。
解：（1）选择型号：由于汽轮发电机组的转子较重，传递的转矩较大，因此轴有一定的弯曲变形；由于工作环境为高温高压蒸汽，轴有伸长，因此选用耐温的齿式联轴器。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 （2）该联轴器传递的转矩：
因载荷较平稳，取载荷系数
，计算转矩：
根据计算转矩、轴的转速及轴径d＝120 mm，查手册，选用鼓型齿式联轴器GCLD7。其许用转矩为
?T??14000N?m，许用最大转速nmax?3000r/min。
17-3 如图17-1所示，有两只转速相同的电动机，电动机1连接在蜗杆轴上，电动机2直接连接在O2轴上（垂直于图纸平面，图中未标出），O2轴的另一端连接工作机。这样，当开动电动机1（停止电动机2）时，电动机1经蜗杆蜗轮减速后驱动O2轴，是慢速挡。若开动电动机2（停止电动机1）直接驱动O2轴，是快速挡。要求电动机1、电动机2可以同时开动，或电动机2开动后再停止电动机1（反之亦然）时，不会产生卡死现象。试选一种离合器，使之实现上述要求（要求用示意图配合文字说明其动作）。
图17-1
解：如图17-2所示，选用定向离合器。
高速挡电机（电动机2）开动时，低速离合器O1轴离合器分离低速挡电机（电动机1）开动时，O2轴离合器分离。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 当两电机同时开动时，离合器松开，O2轴由电机2带动。若电动机1开动后，再停止电动机2，那么当电动机2停止转动时，离合器被滚珠楔紧带动O2轴旋转。所以任何时间都不会卡死。
图17-2
17-4 如图17-3所示的多片式摩擦离合器。用于车床，传递的功率为1.7 kW，转速为500 r／min，若D1＝80 mm，D2＝120 mm，摩擦片材料用淬火钢，油浴润滑，摩擦片间的压紧力Fa＝2000 N，问需多少片摩擦片才能实现上述要求（注意区分摩擦面数目和摩擦片片数）？
图17-3
解：（1）求计算转矩
当工作机为车床时的工作情况系数KA?1.5 计算转矩：Tc?KAT?1.5?32.47?48.7N?mm。
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www.100xuexi.com 其中，取平均摩擦系数整理并代入数据得：
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（2）多片式摩擦离合器所传递的最大转矩
。
故应取摩擦面数为10，可选用主动摩擦片为6片，从动摩擦片为5片。 （3）验算压强P
满足压强要求。
17-5 自行车飞轮是一种单向离合器，试画出它的简图并说明为何要采用单向离合器。 解：自行车飞轮的简图如图17-4所示。
自行车飞轮做成单向离合器是由于在向前蹬自行车时，飞轮使链轮和车轮接合，使动力传递到车轮，驱动车轮转动；当向后蹬时，飞轮使链轮和车轮分离，使向后蹬的动力不传给车轮，自行车依靠惯性仍向前行进。
图17-4
17-6 图17-5所示为自动离合的离心离合器的工作原理图。已知弹簧刚度k＝3 N／mm，活动瓦块质量中心与轴中心线的距离r＝50 mm，活动瓦块与鼓轮的间隙?＝12 mm，
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 活动瓦块集中总质量m＝1.5 kg，接合面间摩擦系数f＝0.4，试求传递转矩T＝13.5 N·m时输入轴的角速度?T（活动瓦块厚度较小，其尺寸可略去不计）。
图17-5
解：分析瓦块到达最高点时的受力，根据平衡条件可得：
其中，FN为瓦块和鼓轮之间的正压力，离心力
，弹簧拉力，瓦块重力
。
考虑到传递转矩T时需要的摩擦力：
，且
联立式①②，解得输入轴的角速度。
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①②
杨可桢《机械设计基础》课后习题及详解(联轴器、离合器和制动器)【圣才出品】
