圆盘摩擦式离合器设计说明书.docx
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圆盘摩擦式离合器设计说明书
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08-2
081014201
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M8X40
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
①25mm
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）
①16
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）
①85mm
4.2、其他参数要求表
机械08-2
081014201
陈晓东
―圆盘式摩擦离合器
1E52F
钢一钢
设计说明书
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=750014=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T9550-
n
15
可得T工9550—:
—22.74（N?
m）
535.71
由已给公式Mf=Memax（Nm）
式中：
＞1扭矩储备系数，般一1.2〜2,
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）d
3.圆盘摩擦离
合器参数与尺
寸计算
摩擦盘工作面外直径Di1.25Dp，摩擦盘工作面内直径D20.75Dp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Di180mm，摩擦盘工作面内直径
D2140mm
11
由公式得Dp-（D1D2）-（180140）160mm
22
麻绘內处侖uD1D2180140
摩擦盘宽度b20mm
22
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1mm
2）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1.2
Km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1
Dpn
Kv为离合器滑动速度系数，根据公式Vm60000（m/s）
廿出11
其中Dp-（D1D2）一（180140）160mm
22
n为离合器转速，n=428.571rpm
160428571
得Vm3.59根据《机械设计手册》6-222页表
60000
6-3-5查表，可得Kv=0.924
KT
将K、Km、Kv代入Tc百矿可得
KmKv
1.24011Tc5209（N?
cm）
10.924
压紧力：
Q一2Dpm
其中Tc=5209（N•m）Dp=16cm
为摩擦面的摩擦系数，本实验米用黄铜一黄铜，取0.17
m为摩擦面对数，通常干式m=1~6，本实验取1。
25209
代入后Q3830（N）
160.171
3）参数校核
122
⑴许用传递转矩：
应满足Tcp—（D1D2）DpmppK1Tc
8
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20~40Ncm
K1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
122
Tcp§（1814）1610.174015468（N?
cm）
因此可知TcpTc，满足校核条件。
4Q
⑵摩擦面压强：
应满足p2厂Pp
（D12D；）P
438302
将已知量代入公式可得p2238.09Ncm2
（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20~40Ncm，因此满足校核条件。
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=0N
最大工作载荷Pn3830N
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'*P38300478.75（N/mm）
h8
工作极限载荷Pj:
为1类载荷，PjPn，故P\=3830N
弹簧材料直径d及弹簧中径D与有关参数
d
D
Pj
fj
Pd'
10
40
4615
2.991
1543
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n
P'd1543
n——
p'478.75
3.22圈
按照《机械设计手册》
11-17页表11-2-10取标准值为n=3.25
总圈数：
mn23.2525.25圈
弹簧刚度P':
P'
P'd
1543
3.25
474.77N/mm
工作极限载荷下的变形量
Fjnfj3.252.9919.72mm9.7mm
9.7
3.25
10
12.98mm
自由高度Ho
nt1.5d
3.2512.981.51057.2mm
根据《机械设计手册》11-17页表11-2-12取标准值为H。
58mm
3）验算
最小载荷时的高度：
Hi
Ho
P
58
0
58mm
P'
263.3
最大载何时的咼度：
Hn
Ho
Pn
58
3830
50mm
P'
478.75
Pj
3830
极限载荷时的高度：
Hj
Ho
58
50mm
P'
478.75
实际工作行程：
h
Hi
Hn
58
50
8mm
H
咼径比：
bo
58
1.45
2.6
D
40
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*h
键槽
深度
半径
轴t1
毂t2
最小
最大
17~22
6*6
3.5
2.8
0.16
0.25
长度L
28
2）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
2TpDkl
pp
其中T:
为转矩T=52090Nmm
D：
轴的直径D=20mm
k:
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=28mm
pp:
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100~120MPa
代入公式得p25209066.441MPapp
p202.828pp
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
22~30
8*7
4.0
3.3
0.16
0.25
长度L
28
2）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
pDklpp
其中T:
为转矩T=52090Nmm
D：
轴的直径D=25mm
k:
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=28mm
pp:
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100~120MPa
252090
代入公式得p45.1MPapp
253.328
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
/mm
d
25
D
42
T
11
基本额疋载何
/kN
Ca
15.2
C0a
30.2
最小载荷常数
A
0.005
极限转速
r/min
脂
4300
油
6000
质里/kg
W
0.055
轴承代号
51000
型
51105
其他尺寸
/mm
di
26
D1
42
r
0.6
安装尺寸
/mm
da
35
Da
32
ra
0.6
此型号推力球轴承满足离合器使用要求。
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
q3830
F。
。
5416.43N。
摩擦面采用铜基粉末冶金一钢、湿式，
cos30cos45
摩擦系数取f=0.05，因此摩擦力FfF5416.430.05270.82N。
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
270824375
轴心距离）取100mm，通过公式算得F拉=:
:
—=118.48N
100
丄、丄‘口、5416.432
校核强度：
p383.4（N/cm）pp（60~100）
p12.51.13pp
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》咼等教育出版社主编濮良贵纪名刚
《机械原理》咼等教育出版社主编孙桓陈作模曷文杰
《工程制图》中国林业出版社主编霍光青刘洁
《材料力学》咼等教育出版社主编刘鸿文
《互换性与技术测量基础》咼等教冃出版社主编胡凤二
《金属工艺学》咼等教育出版社主编邓文英
《机械设计手册》机械工业出版社主编王文斌
《机械零件设计手册》国防工业出版社主编杨黎
《机械零件设计计算实例》中国铁道出版社主编梁正强
《离合器结构图册》国防工业出版社主编段广汉
《离合器》人民交通出版社主编任石安
7.圆盘摩擦离合器驱动部分参数与尺寸确疋
六.设计小结
七.参考资料
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