锥面式摩擦离合器设计说明书

设计题目锥面式摩擦离合器的设计

学院

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.目的

通过本课程设计，掌握锥面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B&S-10.5

轴端定位方式内螺纹M10×60

怠速(rpm) 1650 离合器与轴安装形式同轴

最高转速(rpm) 3200 离合器主动面与被动

面间隙

1～1.5mm

额定功率/转速(kw/rpm) 6/2800 圆盘与圆锥摩擦离合

器安装轴直径

Ф25mm

最大输出扭矩/转速(N.m/rpm) 12.5/2500 输出功率要求 1.5kW 动力输出轴直径(mm) Ф25

动力输出轴连接形式6mm宽单键连接

轴伸出长度（mm）75

离心式离合器允许外经(mm) Φ125 mm

4.2 其他参数要求表

离合器设计类型配用的发动机型号摩擦表面摩擦系数

锥面式摩擦离合器B&S-10.5 铸铁-铸铁f＝0.15

5.设计参考步骤

5.1 确定离合器需要传递的扭矩

M f ＝β·M

emax

（N·m）

式中：

β≥1─扭矩储备系数，一般β＝1.2～2

5.2 圆锥式摩擦离合器设计

参照《机械设计手册》第4卷第29篇第7章“圆锥摩擦离合器”设计。

设计说明书

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

3.初定摩擦面尺寸参数具体设计内容：

1. 确定总体设计方案

根据要求离合器为锥面式摩擦离合器，离合器输入端与电机之间有传动比

为14的涡轮蜗杆减速器，离心块与被动盘间隙取为1mm。

2.确定离合器需要传递的扭矩

2.1离合器的理论转矩T

由于离合器的设计需满足输出功率为1.5kW，

根据公式：9550P

T

n

=，

其中rpm

n

kW

P200

14

2800

,

5.1=

=

=

故cm

N

m

N

T⋅

=

⋅

=

⨯

=5.

7162

625

.

71

200

5.1

9550

2.2计算离合器需要传递的转矩

c

T

根据公式

c

T=

v

m

K

K

KT

，查《机械设计手册》知:

工况系数3.1

=

K，离合器结合频率系数00

.1

=

m

K，滑动速度系数

35

.1

=

v

K（s

m

v

m

/

1

=）

故cm

N

T

c

⋅

=

⨯

⨯

=6897

35

.1

00

.1

5.

7162

3.1

3.初定摩擦面尺寸

结论或结果

3.1摩擦面平均直径p D

()()cm

mm mm d D D D p 101002546~42/21==⨯==+=

3.2摩擦锥的半锥角α

︒

==>53.815.0arctan arctan μα

取摩擦角半锥角 20=α 3.3摩擦面宽度b

()cm

cm D D b p p )7~4(107.0~4.0)7.0~4.0(=⨯===ψ

由图中摩擦面的几何关系可知：()

b

D D 220sin 21-=

则cm b D D )79.4~74.2(20sin )7~4(220sin 221=⨯⨯=⨯=- 因为所选的锥角稍大，所以D1-D2稍微取大一点

取cm D D 621=-，又cm D D 2021=+，所以cm D cm D 7,1321== 故cm

cm b 8.820

sin 26=⨯=

3.4离合器脱开间隙δ mm 5.1~1=δ，取mm 1=δ

3.5摩擦锥行程x

mm

x 0.320sin /1sin /===

αδ

4.转矩校核

5.摩擦面压强校核

6.轴向力的计算

7.平键的选择3.6摩擦面上的平均圆周速度v

s

m

n

D

v p/

1

6000

200

10

6000

=

⨯

⨯

=

=

π

π

4.转矩校核

计算许用传递转矩

cp

T：

C

p

P

cp

T

m

N

p

b

D

T>

⋅

=

⨯

⨯

⨯

⨯

⨯

=

=8.

8293

40

15

.0

8.8

10

2

1

2

1

2

2π

μ

π

离合器许用传递转矩大于计算转矩，符合要求。

5.摩擦面压强校核

计算摩擦面压强p：

p

p

c p

cm

N

b

D

T

p<

=

⨯

⨯

⨯

⨯

=

=2

2

2

/

26

.

33

8.8

15

.0

10

6897

2

2

π

μ

π

摩擦面压强小于许用压强，符合要求。

6.计算所需的轴向力与脱开力：

6.1接合时轴向压力

()()

N D

T

Q

p

c4441

15

.0

10

20

sin

20

cos

15

.0

6897

2

sin

cos

2

=

⨯

+

⨯

⨯

⨯

=

+

=

μ

α

α

μ

6.2脱开力

()()

N D

T

Q

p

c1849

15

.0

10

20

sin

20

cos

15

.0

6897

2

sin

cos

2

'-

=

⨯

-

⨯

⨯

⨯

=

-

=

μ

α

α

μ

7.平键的选择

根据GB/T1093-2003已知轴的直径是25mm，所以平键的宽度选择b=8mm，h=7.3，L=90mm