滑块摩擦离合器设计论文解析

工程机械设计作业

姓名：黄龙

班级：072143

学号：20141001679

滑块离心式摩擦离合器设计

1、设计任务书

1.1设计背景

离心离合器由于有固定的结合转数和过载保护功能而被广泛应用于油锯、割灌机、风力灭火机、无变速器等机具的传动中，它对保护操作者和机具过载时的安全是十分重要的。滑块离心式离合器结构简单、紧凑、它是由主动盘、摩擦块、压缩弹簧和被动盘组成的。

1.2设计目的

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，从而提高机械产品的设计

能力。

1.3设计参数

⑴汽油发动机的外特性参数

⑵其它参数

滑块离心式摩擦离合器设计原始参数

发动机型号1E52F 1E50F 1E40F XY1P64F B&S-10.5

怠速(rpm) 2100 2100 2100 1500 1650 最高转速(rpm) 8000 8000 8000 3400 3200 额定功率/转速(kw/rpm) 5HP/7500 4HP/6000 2.97/5250 2.4/3000 6/2800

最大输出扭矩/转速(N.m/rpm) 5.52

/6000

5.15/5750 5.93/4400 8.8 /2500 12.5/2500

输出轴直径(mm) Ф16 Ф17（大端）Ф14 Ф25 Ф25

输出轴连接形式6花键1:10锥面半月

键4花键6mm宽单键

连接

6mm宽单键

连接

设计选择发动机型号为B&S-10.5 ，滑块：3 ，石棉对石棉2、具体设计步骤

1)确定离合器需要传递的扭矩：M f=Nm，

2)初定结合转速：n2 n1=1650（r/min）；取n2=2200r/min。

3)确定离合器的结构形式：

●设计为三块离心块，Z=3；

●R—被动盘内表面半径R=50mm

●选择离合器壁厚为3mm

●离心块与被动盘间隙1mm

●初步设计离心块结构和形状，据此初定离心块的质心半径：

r=25mm；

●材料选择，离心块和被动盘均为钢；摩擦为石棉对石棉，磨擦

系数f=0.4。

4）确定离合器的质量m：

要满足两个条件：

（1）传递最大扭矩M f时：

2

2224122

24

12224122124124

144)(900

)()()()(πωωωωωωω

⋅⋅⋅⋅-⋅⋅=

⋅⋅⋅-=

⋅⋅⋅-⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅-⋅⋅=⋅⋅==⋅⋅⋅-z R f n n r T z R f r T m z R f r m z R f r m r m T r m F T z R f F F f f

f f n

由此算得m=142.6g 。

式中，n 4为发动机最大扭矩M f 时的转速； f 为离心快与被动 盘内表面的摩擦系数 （本设计取石棉对石棉的摩擦系数为f=0.4）

（2）结合转速时：

m

5.32622

12N r m P P n =••==ω

式中：F 2——结合转速n 2时离心块产生的离心力 Fn ——弹簧对离心块张紧力的径向分力 ω2——结合转速n 2时的角速度

5）弹簧的设计计算：

● 现取绕线比C=5，选择65Mn 弹簧钢丝，查得弹簧钢丝的拉伸强度极限，弹簧材料的许用应力1170MPa ，取d=2mm 。查得弹簧钢丝的拉伸强度极限弹簧材料的许用应力1170MPa 符合要求。

● 弹簧的中径D=CXd=5*2=10

弹簧的外径=D+d=12.符合条件。 ● 预紧力的计算： 计算弹簧的最小预紧力

F=m=0.142 10-3（2 *3.14*2200/ 60）2=275.5Nm ,对弹簧施加275.5N,则弹簧的劲度系数可得：Fmax-F=Kx ， x=1mm ，则K=51N/mm 。则弹簧预紧压缩长度为：275.5/51=5.2mm 。 ● 取C=5，D=10mm ，曲度系数k ≈1.15+0.615/C=1.3035 ；C 为旋绕比，D 弹簧中径，d 为弹簧簧丝直径。 ● 试算d=2×1.02=2.04mm ，故选择d=2.0。 ● k=1.267；则d ≥1.75,则d=2.0。

● 外径 D2=D+d=12.0mm ，内径D1=10-2.0=8.0mm 。 ● 求弹簧工作圈数：n1==4.41，故取n=4.5圈。死圈1.5 ● 则弹簧的总圈数为n=n1+1.5=6圈 ● 弹簧的节距：P=0.3D=3mm 。。

︒=⨯==45.510

3ππαarctg D p arctg

● 弹簧自由长度：H0 ≈pn+1.5d=3×4.5+2×1.5=16.5mm ，取弹簧的自由长度为16.5mm 。压缩后最小长度为：16.5-5.2=11.3mm

●

弹簧展开长度： mm n D L 8.17745.5cos 6

10cos 1=︒

⨯⨯==παπ 6）键的选择及强度校核

轴与主动盘用双圆头普通平键联接,选键6×6 GB/T1096-2003A

型，主动盘都是石棉，查表得许用挤压应力MPa P 120100][-=σ，取其平均值MPa P 110][=σ 键的工作长度

mm mm mm b L l 12618=-=-=，

键与主动轮键槽的接触高度

mm mm h k 365.05.0=⨯==

[]

p

f p MPa MPa

kld

M σσ<=⨯⨯⨯⨯=⨯=

35.225

1231015.84210

23

3

—

所以所选用的键合适

3、离合器特性曲线：

图中：

n 为发动机转速，r/min;