圆盘摩擦式离合器设计说明书

1、设计题目 学 院 专业名称班 级 学 号 姓 名指导教师林业与园林机械课程设计圆盘摩擦式离合器的设计工学院机械设计制造及其自动化机械08-2081014201陈晓东俞国胜老师、小型摩擦离合器设计任务书林业与园林机械课程设计1、目的通过本课程设计，掌握滑块离心式摩擦离合器的设计方法、步骤，进一步了解离合器的工作状 况和性能，提高机械产品的设计能力。2、时间两周（截止于11月11日下午六时）3、应完成的设计文件3.1设计计算说明书（包括离合器性能曲线）3.2完整的工程设计图（包括总装配图、部件图和零件图）要求：1.图纸幅面和标题栏采用国标，总装配图为A3幅面复印纸，其余为 A4幅面复印纸;2总装配

2、图为手工绘图，其余图纸可以是计算机绘制。4设计原始参数4.1发动机参数表发动机型号1E52F轴端定位方式内螺纹M8 X40怠速（rpm）2100离合器与轴安装形式同轴最高转速仲m）8000离合器主动面与被动面间隙1 1.5mm额定功率/转速（kw/rpm）5HP/7500圆盘与圆锥摩擦离合器安装轴直径 25mm最大输出扭矩/转速（N.m/rpm）5.52 /6000输出功率要求1.5KW动力输出轴直径（mm）16动力输出轴连接形式6花键轴伸出长度（mm ）35离心式离合器允许外经（mm） 85 mm4.2、其他参数要求表机械08-2081014201陈晓东圆盘式摩擦离合器1E52F钢一钢设计说

3、明书具体设计步 骤1. 确定总体 设计方案2. 确定离合器 需要传递的扭 矩具体设计步骤：1.确定总体设计方案根据要求离合器为单片干式圆盘摩擦离合器，离合器输入端与电机之间有传动比14的涡轮蜗杆减速器，离心块与被动盘间隙取为0.1mm。2. 确定离合器需要传递的扭矩：首先确定离合器安装轴转速。由于离合器输入端与电机之间有传动比14的涡轮蜗杆减速器，离合器安装轴转速n离n发i，其中i为蜗轮蜗杆减速器传动比i=14,根据已知条件可知n发=7500rpm，计算得n离=7500 14=535.71rpm。已知离合器的设计需满足输出功率为1.5KW。P根据公式T 9550 -n1 5可得 T 工 955

4、0:22.74(N?m)535.71由已给公式Mf= M emax( N m )式中：1扭矩储备系数， 般一1.22 ,此处取 一 1.2故错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。3. 圆盘摩擦离合器摩擦片参数与尺寸计算1 )参数初定初摩擦盘工作面平均直径计算公式为Dp (2.5 4)d3.圆盘摩擦离合器参数与尺寸计算摩擦盘工作面外直径 Di 1.25D p，摩擦盘工作面内直径 D2 0.75Dp 但经验算与校核，所取值不能满足条件或尺寸和力过大，不能采用。因此改取摩擦盘工作面外直径Di 180mm，摩擦盘工作面内直径D2140mm11由公式得 Dp -(D1 D2) -

5、 (180 140) 160mm22麻绘內处侖uD1D2180140摩擦盘宽度b 20mm2 2摩擦面对数：m=1 (题目要求)摩擦片脱开时所需的间隙：由题目条件给出，间隙取为1mm2 )参数计算计算转矩确定：KT根据公式Tc 确定计算转矩。KmKv其中T为离合器理论转矩，可取最大工作转矩，即T工K为离合器工况系数，根据机械设计手册6-222页表6-3-3查表，此处K取1.2Km为离合器接合频率系数，根据机械设计手册6-222页表6-3-4查表，此处离合器接合频率低于100次每小时，因此 Km取1DpnKv为离合器滑动速度系数，根据公式Vm 60000(m/s)廿出11其中 Dp -(D1 D

6、2) 一 (180 140)160mm2 2n为离合器转速，n=428.571 rpm160428 571得Vm3.59根据机械设计手册6-222页表600006-3-5 查表，可得 Kv =0.924KT将K、Km、Kv代入Tc百矿可得KmKv1.2 4011 Tc 5209(N?cm)1 0.924压紧力：Q 一2 Dp m其中 Tc=5209( N m )D p =16cm为摩擦面的摩擦系数，本实验米用黄铜一黄铜，取0.17m为摩擦面对数，通常干式m=16 ，本实验取1。2 5209代入后Q 3830( N)16 0.17 13 )参数校核1 2 2 许用传递转矩：应满足 Tcp (D1

7、D2)Dpm ppK1 Tc8其中Pp为许用压强，根据机械设计手册6-232页表6-3-16查表，2本实验取2040N cmK1为摩擦片数修正系数，根据机械设计手册6-238页表6-3-20 查表，取 K1=1将参数代入公式得1 2 2Tcp (1814 ) 16 1 0.17 40 15468( N ? cm)因此可知Tcp Tc，满足校核条件。4Q 摩擦面压强：应满足 p 2厂 Pp(D12 D；)P4 38302将已知量代入公式可得p2238.09 N cm 2(182142)根据机械设计手册6-232页表6-3-16查表，知黄铜一黄铜的许2用压强为2040N cm ，因此满足校核条件。

8、4.圆盘摩擦离合器圆柱螺旋压缩弹簧参数与尺寸计算1)原始条件最小工作载荷R = 0 N最大工作载荷Pn3830 N工作行程h = 8mm端部结构：端部并紧，磨平，两端支撑圈各一圈弹簧材料：碳素弹簧钢丝 C级2 )参数计算初算弹簧刚度P : P * P 3830 0 478.75(N/mm)h8工作极限载荷Pj :为1类载荷，PjPn，故P =3830 N弹簧材料直径d及弹簧中径D与有关参数dDPjfjPd104046152.9911543根据Pj与D条件从机械设计手册11-24页表11-2-19查表得有效圈数nPd 1543n p 478.753.22 圈按照机械设计手册11-17 页表11-

9、2-10 取标准值为 n=3.25总圈数：m n 23.25 25.25 圈弹簧刚度P : PPd15433.25474.77 N / mm工作极限载荷下的变形量Fj nfj 3.25 2.9919.72mm 9.7mm9.73.251012.98mm自由高度 Hont 1.5d3.25 12.981.5 1057.2mm根据机械设计手册11-17页表11-2-12取标准值为H。 58mm弹簧外径D2 D d40 10 50mm弹簧内径D1 D d40 10 30mm螺旋角展开长度arctanDmcos丄 12.98 arcta n4040 5.25cos5.8975.8970663.24mm

10、3)验算最小载荷时的高度：HiHoP58058mmP263.3最大载何时的咼度：HnHoPn58383050mmP478.75Pj3830极限载荷时的高度：H jHo5850mmP478.75实际工作行程：hHiHn58508mmH咼径比：bo581.452.6D40符合条件，不必进行稳定性验算。4.圆盘摩擦离 合器圆柱螺旋 压缩弹簧参数 与尺寸计算5.圆盘摩擦离合器轴用平键参数与尺寸计算1）摩擦盘用平键参数选择根据要求，离合器轴与摩擦片间连接采用平键连接。其中，；离合器主动摩擦盘安装轴直径为20mm，按照机械设计手册5-228页表5-3-18查表选用如下尺寸的平键 ：轴的公称直径d键尺寸b*

11、h键槽深度半径轴t1毂t2最小最大17226*63.52.80.160.25长度L282）键连接的强度计算根据题目要求，此处为平键的静联接，应用的计算公式为2T p Dklpp其中 T:为转矩 T=52090N mmD：轴的直径 D=20 mmk:键与轮毂的接触高度k=2.8mm ，即t2,I:键的工作长度 mm，选用B型平键，l=L =28mmpp :许用挤压应力 MPa，按照机械设计手册5-227页表5-3-17 查表得 pp取100120MPa代入公式得p2 5209066.441MPa ppp 20 2.8 28 pp满足校核条件。2）蜗轮蜗杆减速器用平键参数选择根据要求，离合器轴与蜗

12、轮蜗杆减速器间连接采用平键连接。其中，；离合器安装轴直径为25mm，按照机械设计手册5-228页表5-3-18查表选用如下尺寸的平键：轴的公称直径d键尺寸b*h键槽深度半径轴t1毂t2最小最大22308*74.03.30.160.25长度L282）键连接的强度计算根据题目要求，此处为平键的静联接，应用的计算公式为2Tp Dklpp其中 T:为转矩 T=52090N mmD：轴的直径D=25 mmk:键与轮毂的接触高度k=3.3mm ，即t2,l:键的工作长度 mm，选用B型平键，l=L =28mmpp :许用挤压应力 MPa，按照机械设计手册5-227页表5-3-17 查表得 pp取10012

13、0MPa2 52090代入公式得p 45.1MPapp25 3.3 28满足校核条件。5.圆盘摩擦离 合器轴用平键 参数与尺寸计 算6.圆盘摩擦离合器轴承参数与尺寸选用此处轴承的作用是传递轴向力，因此选用推力球轴承。轴直径d=25mm ，按照机械设计手册7-418页表7-2-94查表，选用以下单向推力球轴承：基本尺寸/mmd25D42T11基本额疋载何/kNCa15.2C0a30.2最小载荷常数A0.005极限转速r/min脂4300油6000质里 /kgW0.055轴承代号51000型51105其他尺寸/mmdi26D142r0.6安装尺寸/mmda35Da32ra0.6此型号推力球轴承满足

14、离合器使用要求。7.圆盘摩擦离合器驱动部分参数与尺寸确定本次设计采用人力驱动提供压紧力，但由于压紧力过大，人力无法提 供，因此采用一杠杆一凸轮机构减小驱动力。机构简图如下所示：摩擦离合器所需的压紧力由人拉拉杆所提供的圆周方向拉力提供，人 拉动手柄形成力矩，此力矩与凸轮凸面与凹面间的正压力乘以摩擦表面的摩擦 系数所得的摩擦力所形成的力矩相平衡，而压紧力凸轮凸面与凹面间的正压力 在轴向方向上的分力，从而可通过一个较小的人拉力形成一较大的压紧力，从 而达到压紧离合器的目的。设压紧力与正压力间的夹角为45。，压紧力Q=3830N ，因此正压力q3830F。5416.43N。摩擦面采用铜基粉末冶金一钢、

15、湿式，cos30 cos45摩擦系数取f=0.05，因此摩擦力Ff F5416.43 0.05270.82 N。凸轮盘直径取150mm，可知摩擦力臂长为 43.75mm。手柄长度（手柄端部至270 8243 75轴心距离）取100mm，通过公式算得 F拉 =:=118.48N100丄、丄口、5416.432校核强度：p383.4（ N / cm ）pp（60100）p 12.5 1.13pp因此，人所需拉力为 118.48N，手柄长为100mm，凸轮盘直径为150mm，凸轮盘上共有六个凸轮，沿圆周均匀分布。凸轮截面为顶角90。的等腰三角形。8.圆盘摩擦离合器其他参数与尺寸确定1）轴端面螺栓、垫片尺寸确定垫片：根据离合器安装轴尺寸， 查机械设计手册5-150页表5-1-157 ， 选取平垫圈 C级（GB/T95 2002 ）公称直径d=12mm ，外径d2=24mm，内径d仁13.5mm ，厚度h=2.5mm螺栓：根据离合器安装轴尺寸，查机械设计手册5-86页表5-1-83 ，选取M12的螺栓。6.圆盘摩擦离 合器轴承参数 与尺寸选用六.设计小结七参考资料：机械设计咼等教育