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1、-林业与园林机械课程设计林业与园林机械课程设计设计题目设计题目学学院院专业名称专业名称班班级级学学号号姓姓名名指导教师指导教师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陈晓东俞国胜教师一、小型摩擦离合器设计任务书一、小型摩擦离合器设计任务书林业与园林机械课程设计1 1、目的、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 2、时间、时间两周截止于 11 月 11 日下午六时3 3、应完成的设计文件、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
2、括总装配图、部件图和零件图要求要求：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 M840.z.-怠速(rpm)最高转速(rpm)额定功率/转速(kw/rpm)最大输出扭矩/转速(N.m/rpm)动力输出轴直径(mm)动力输出轴连接形式轴伸出长度mm离心式离合器允许外经(mm)4.2、其他参数要求表210080005HP/75005.52 /6000离合器与轴安装形式离合器主动面与被动面间隙圆盘与圆锥摩擦离合器安装轴直
3、径输出功率要求同轴11.5mm25mm1.5KW166 花键3585 mm机械 08-2081014201陈晓东圆盘式摩擦离合器1E52F钢钢设计说明书设计说明书具具体体设设计计步步具体设计步骤具体设计步骤：骤骤1. 1. 确定总体设确定总体设计方案计方案2. 2.确确定定离离合合器器需要传递的扭需要传递的扭矩矩1. 1. 确定总体设计方案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. 2.确定离合器需要传递的扭矩：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
4、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,根据条件可知n发=7500rpm，计算得n离=7500 14=535.71rpm。离合器的设计需满足输出功率为 1.5KW。根据公式T 9550可得T工 95501.5 22.74(N m)535.71NmPn由已给公式 MfMema*.z.-3. 3.圆圆盘盘摩摩擦擦离离合器参数与尺合器参数与尺寸计算寸计算4. 4.圆圆盘盘摩摩擦擦离离合器圆柱螺旋合器圆柱螺旋压缩弹簧参数压缩弹簧参数与尺寸计算与尺寸计算式中：1扭矩储藏系数，一般1.22，此处取1.2故= Me max T工=1.2
5、33.425=40.11（ N m）3. 3.圆盘摩擦离合器摩擦片参数与尺寸计算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摩擦盘工作面外直径D11.25Dp， 摩擦盘工作面内直径D2 0.75Dp但经历算与校核，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D1180mm，摩擦盘工作面内直径D2140mm11(D1 D2) (180140) 160mm22D D2180140摩擦盘宽度b 1 20mm22由公式得Dp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
6、定：根据公式TcKT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 1Kv为离合器滑动速度系数，根据公式vmDpn60000(m/ s).z.-5. 5.圆圆盘盘摩摩擦擦离离合器轴用平键合器轴用平键参数与尺寸计参数与尺寸计算算其中Dp11(D1 D2) (180140) 160mm22 3.59根据机械设计手册6-222 页表 6-3-5n
7、为离合器转速，n=428.571 rpm得vm160428.57160000查表，可得Kv=0.924将 K、Km、Kv代入TcKT可得KmKvTc1.24011 5209(N cm)10.924压紧力：Q 2TcDpm其中Tc=5209NcmDp=16cm为摩擦面的摩擦系数，本实验采用黄铜黄铜，取 0.17m 为摩擦面对数，通常干式m=16，本实验取 1。代入后Q 25209 3830(N)160.1713参数校核许用传递转矩：应满足Tcp(D1 D2)DpmppK1Tc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，本实验取 2040Ncm21822K1为摩擦片数
8、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1Tcp(182142)1610.17401 5468(N cm)8因此可知TcpTc，满足校核条件。.z.-6. 6.圆圆盘盘摩摩擦擦离离合器轴承参数合器轴承参数与尺寸选用与尺寸选用摩擦面压强：应满足p 4Q pp22(D1 D2)将量代入公式可得p 43830 38.09Ncm222(18 14 )根据机械设计手册6-232 页表 6-3-16 查表，知黄铜黄铜的许用压强为 2040Ncm，因此满足校核条件。24. 4.圆盘摩擦离合器圆柱螺旋压缩弹簧参数与尺寸计算圆盘摩擦离合器圆柱螺旋压缩弹簧参数与尺
9、寸计算1) 原始条件最小工作载荷P1= 0N最大工作载荷Pn3830N工作行程 h = 8mm端部构造：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工作极限载荷Pj：Pn P383001 478.75(N / mm)h8为 1 类载荷，Pj Pn，故Pj=3830 N弹簧材料直径 d 及弹簧中径 D 与有关参数根据Pj与 D 条件从机械设计手册11-24 页表 11-2-19 查表得d10有效圈数 n ：n D40Pj4615fj2.991Pd1543Pd1543 3.22圈p478.75按照机械设计手册11-17 页表 11-2-10 取标准值为
10、 n=3.25总圈数：n1 n 2 3.25 2 5.25圈.z.-7. 7.圆圆盘盘摩摩擦擦离离合器驱动局部合器驱动局部参数与尺寸确参数与尺寸确定定弹簧刚度 P ：PPd1543 474.77N / mmn3.25工作极限载荷下的变形量Fj nfj3.252.9919.72mm 9.7mm节距 t ：t Fjnd 9.710 12.98mm3.25自由高度H0 nt 1.5d 3.2512.981.510 57.2mm根据机械设计手册11-17 页表 11-2-12 取标准值为H0 58mm弹簧外径D2 D d 4010 50mm弹簧内径D1 Dd 4010 30mmt12.98 arcta
11、n5.897D40Dn1405.25展开长度 L：L 663.24mmcoscos5.897螺旋角 arctan3验算P01 58 58mmP263.3P3830最大载荷时的高度：Hn H0n 58 50mmP478.75最小载荷时的高度：H1 H0极限载荷时的高度：Hj H0PjP 583830 50mm478.75实际工作行程：h H1 Hn 5850 8mm高径比：b H0581.45 2.6D40符合条件，不必进展稳定性验算。5. 5.圆盘摩擦离合器轴用平键参数与尺寸计算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
12、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:.z.-六六 设计小结设计小结轴的公称直径 d1722长度 L键尺寸b*h6*6键槽深度轴 t13.5毂 t22.828最小0.16半径最大0.25七七 参考资料参考资料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p2TppDkl其中T：为转矩T=52090NmmD：轴的直径D=20 mmk：键与轮毂的接触高度 k=2.8mm，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
13、-17查表得pp取 100120MPa代入公式得p252090 66.441MPa pp202.828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 d2230长度 L键尺寸b*h8*7键槽深度轴 t14.0毂 t23.328最小0.16半径最大0.252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p2TppDkl其中T：为转矩T=52090NmmD：轴的直径D=25 mmk：键与轮毂的接触高度 k=3
14、.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 100120MPa代入公式得p252090 45.1MPa pp253.328满足校核条件。.z.-6. 6.圆盘摩擦离合器轴承参数与尺寸选用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：根本尺寸/mm根本额定载荷/kN最小载荷常数极限转速r/min质量/kg轴承代号其他尺寸/mm安装尺寸/mmdD
15、TCaC0aA脂油W51000 型d1D1rdaDara25421115.230.20.005430060000.0555110526420.635320.6此型号推力球轴承满足离合器使用要求。.z.-7. 7.圆盘摩擦离合器驱动局部参数与尺寸确定圆盘摩擦离合器驱动局部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外表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
16、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，从而到达压紧离合器的目的。设压紧力与正压力间的夹角为45，压紧力 Q=3830N，因此正压力F Q3830 5416.43N。摩擦面采用铜基粉末冶金钢、湿式，cos30cos45摩擦系数取 f=0.05，因此摩擦力Ff F 5416.430.05270.82N。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轴心距离取 100mm，通过公式算得F拉=校核强度：p270.8243.75=118.48N1005416.43 383.4(N /cm2) pp6010012.51.13因此， 人所需拉力为 11
17、8.48N， 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. 8.圆盘摩擦离合器其他参数与尺寸确定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/T952002公称直径 d=12mm，外径 d2=24mm，内径d1=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。.z.-六设计小结六设计小结七参考资料七参考资料：机械设计高等教育主编 濮良贵 纪名刚机械原理高等教育主编 孙桓 陈作模 葛文杰工程制图中国林业主编 霍光青 *洁材料力学高等教育主编 *鸿文互换性与技术测量根底 高等教育主编 胡凤兰金属工艺学高等教育主编 邓文英机械设计手册机械工业主编 王文斌机械零件设计手册国防工业主编 杨黎机械零件设计计算实例 中国铁道主编 梁正强离合器构造图册国防工业主编 段广汉离合器人民交通主编 任石安.z.-.z.
