1、一 . 设计任务书1.设计背景2.设计目的3.设计时间二设计要求三.设计参数四具体设计步骤1）. 确定总体设计方案2）.确定离合器需要传递的扭矩3）.初定结合转速4）.确定离合器结构形式5）.初定离心块质量6）.计算弹簧在各个工况下受力7）验证离合器高度8）滑块的质心验算9）弹簧的设计计算10）带轮结构的确定11）花键的选择和校核12）轴承的选取与校核13）螺钉与垫片14）胶粘剂的选择五离合器性能曲线六设计小结七参考资料一 . 课程设计任务书课程设计题目： 滑块离心式摩擦离合器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
2、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。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，提高机械产品的设计能力。3.设计时间 两个月二设计要求设计计算说明书（包括离合器性能曲线）；总装配图；弹簧零件图；滑块和主动盘零件图。三.设计参数 原始数据： 离合器配用的发动机型号 1E40F 离心块数量： 2 摩擦表面： 石棉石棉1E40F汽油发动机的外特性曲线参数发动机型号1E40F怠速(rpm)2100最高转速(rpm)8000额定功率/转速(kw/rpm)
3、2.97/5250最大输出扭矩/转速(N.m/rpm)5.93/4400输出轴直径(mm)14输出轴连接形式4花键允许离合器外经(mm)80 mm允许离合器高度(mm)24mm离合器离心块与被动盘间隙1mm四具体设计步骤： 1）. 确定总体设计方案 由于滑块为两块，而离合器允许外径偏小，考虑到便于布置零件，故采用压缩弹簧的形式，离心块与被动盘间隙取为1mm，满足要求且便于计算。滑块离心式摩擦离合器主要用于草坪机械，假定以皮带轮作为输出结构。 2）.确定离合器需要传递的扭矩：由 Memax=5.93N.m，b1扭矩储备系数这里取1.2 。Memax发动机最大输出扭矩（Nm）故Mf=Meamx=1
4、25.93=7.116N.m。3）.初定结合转速： 因结合转速 这里系数取1.25，由发动机怠速计算得4）.确定离合器结构形式由初始给定数据条件，离心块数量为2，即Z=2；确定被动盘直径D=80mm,壁厚取2mm，离合器离心块与被动盘间隙=1mm，因摩擦配合为石棉石棉，石棉厚度取为3mm，则被动盘半径R=40-2-6-1=31mm；由离心块质心半径选取范围，再结合初步确定的离心块结构和形状，初步选r=20mm；离心块与被动盘材料均选45号钢，由于摩擦配合为石棉石棉，故离心块与被动盘结合面均贴一层石棉，摩擦系数f选为0.5.5）.初定离心块质量 离心块质量须满足两个条件： 结合转速n2时P2P
5、nmr22式中：P2结合转速n2时离心块产生的离心力；Pn弹簧对离心块张紧力的径向分力；2结合转速n2时的角速度。 传递最大扭矩Mf时（P4Pn）fRZMfP4mr42Mf（mr42mr22）fRZmr（4222）fRZ式中：n4发动机最大扭矩Mf时的转速；4发动机最大扭矩Mf时的角速度；f离心块与被动盘内表面的摩擦系数（钢对钢：f0.15；钢对石棉：f0.30；石棉对石棉：f0.360.50，这里取0.5） 由发动机外特性参数：，代入其他数据：R=31mm，Z=2，f=0.5，=7.116N.M，r=20mm，计算得m=0.084kg。6）.计算弹簧在各个工况下受力 结合转速时： 。 怠速时
6、弹簧压缩力： 7）验证离合器高度 因离合器允许高度为20mm，而h取值范围为（12）d； 选定滑块结构为扇形，包角，中间挖空一定尺寸放置弹簧与螺栓，则由，列方程得 材料为45钢，故这里 解得， h24mm。故离合器高度满足要求。8）滑块的质心验算 由扇形形心计算公式：，设计滑块； 再由组合图形的形心计算公式： ，计算得滑块质心约为19mm；验算结合转速，与理论计算值相差不大，故初选质心符合要求。 9）弹簧的设计计算 计算弹簧刚度 由： 怠速时弹簧所受压力： 结合时弹簧最大工作压力： 由胡克定律：， 计算得 故弹簧初始压缩量为 选择与验算弹簧具体参数弹簧材料选碳素钢丝，初选弹簧指数C=5，中径，
7、查表得K=1.31估算簧丝直径d=D/C=1.6mm，查表得， 簧丝直径： 计算得d=1.72mm 根据标准圆整为d=1.8mm 工作圈数： 由，而=1+1.78=2.78mm 计算得，圆整为3.5. 总圈数n：弹簧选择冷卷，则总圈数n=2+3.5=5.5 工作极限载荷： 工作极限载荷下的变形： 余隙： =0.1d=0.18mm 节距： t=（0.30.5）取为3.6mm 中径：=Cd=9mm 外径：=10.8mm 内径：=7.2mm 自由高度：=16.3mm，根据标准圆整为18mm 螺纹升角：，在之间，符合使用条件 展开长度：=155mm 验算稳定性：=3.7，故C值符合要求 疲劳强度校核：
8、653 弹簧满足条件，可用。 10）带轮结构的确定 1.确定计算功率 由式中计算功率，KW; 工作情况系数，查表取为1.1； 所需传递的额定功率，即电动机的额定功率，KW。 计算得=3.267KW。 2.确定V带的带型 由计算功率和带轮转速，查表选取V带带型为Y型；设V带根数为4根,Z=4.故确定带轮觳各部分尺寸： 查表得b=5.3mm，=4.7mm，mm，=1.6mm，=11）花键的选择和校核已知发动机的额定功率P=2.97KW，额定转速n=5250r/min；由初始数据，选取矩形花键，轻系列键的输入端为发动机输出轴，输出端为离合器，花键结合长度取l=86mm工作齿高：=（D-d）/2-2
9、C=1mm。材料取低碳合金钢，表面渗碳淬火，表面硬度为5864HRC。此矩形花键如下图：花键联接的挤压强度和耐磨性校核公式： T输入转矩，N.M 各齿间载荷分布不均匀系数，通常取0.70.8； Z齿数； h齿的工作高度； l花键的工作长度； 平均直径。由T=9550P/n=5.40N.M，取0.7，Z=4，h=1mm，l=86mm，=16mm 计算得 =2.80MPa。 查表得此花键联接的许用比压=3060MPa，即p。故此花键联接安全。12）轴承的选取与校核 由输出轴直径与轴所受的载荷，初选轴承为GB/T2921994 7004AC角接触球轴承，主要尺寸为d=22mm，D=44mm，B=12
10、mm 由于轴承所受的最大径向力=126.8N，轴向力主要为轴的轴向窜动，可认为，故=126.8N。 由机械的工作情况查表可得 轴承在此离合器中寿命为40008000h 而由： n取最高转速8000r/min，=3，P=126.8N，此轴承的基本额定载荷=10.5KN。极限动载荷=寿命系数，由轴承要求寿命查表取得2.52转速系数，由输出轴最高转速查表取得0.16动载荷系数，由轴承工作环境情况查表取得1.4温度系数，由轴承估计工作温度查表取得1计算得=2.796kN，得，故轴承满足工作条件。13）螺钉与垫片根据实际使用情况，选择GB/T652000 M4开槽圆柱头螺钉6个，M6开槽圆柱头螺钉一个，
11、GB/T29.11988 M4六角头头部带槽螺栓两个；GB/T894.11986 A型轴用弹性挡圈一个；GB/T952002 C级平垫圈七个；GB/T8551988 双耳止动垫圈两个。14）胶粘剂的选择： 石棉与滑块，石棉与被动盘的连接均使用胶粘剂，根据离合器各项性能参数，为保证稳定持久和高强度粘接，选用热固性树脂：环氧聚硫橡胶类胶粘剂。五离合器性能曲线：由怠速为2100r/min时，离合器传递转矩为0结合转速2625r/min时，=126.8N，而（PPn）fRZMe，可得离合器性能曲线如下：图中当转速为4400r/min时，发动机最大输出转矩=5.83N.m，小于此时离合器能传递的扭矩7.
12、116N.m，故此离合器性能符合使用要求。六设计小结这次关于草坪修剪机上的滑块离心式摩擦离合器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过近三个月的设计实践，使我对机械设计的过程有了更多的了解和认识. 大大提高了独立设计的能力，为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础.1这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。2在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能
13、结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。3本次设计得到了老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.4设计中还存在不少错误和缺点，还望老师多批评指正，我还需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。七参考资料：机械设计 高等教育出版社 主编 濮良贵 纪名刚机械原理 高等教育出版社 主编 孙桓 陈作模 葛文杰工程制图 中国林业出版社 主编 霍光青 刘洁材料力学 高等教育出版社 主编 刘鸿
14、文互换性与技术测量基础 高等教育出版社 主编 胡凤兰金属工艺学 高等教育出版社 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Mf=7.116N.m=2625r/minm=0.084kg=81.2N=126.8Nh=15.5mm24mmr=19mmk=45.6N/mmmmd=1.8mm=3.5n=5.5=205.6N=4.2mm=0.18mmt=3.6mmmmmmmmmmmmb=23.7Mpa=3.267KWZ=4b=5.3mm=4.7mmmm=1.6mm=花键为矩形花键轻系列=1mm=2.80MPa7004AC角接触球轴承，d=22mmD=44mmB=12mm=126.8N=2.796kN
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