【正文】 er在圖 的系統(tǒng)模型中，真正傳遞到工作執(zhí)行機構(gòu)的力矩是摩擦偶合器的摩擦驅(qū)動力矩 M ,實際傳動中，只有當(dāng) M ≥M 時，工作執(zhí)行機構(gòu)才開始fq fqer起動。 摩擦偶合器帶載起動力學(xué)模型的建立傳動系統(tǒng)簡圖的構(gòu)建山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文41機械傳動的傳動系統(tǒng)簡圖如圖 所示。確定協(xié)調(diào)環(huán)公差 23456789102圖 裝配尺寸鏈按照等公差法分配各組成環(huán)公差= = mm= mm 式（）?T10n26.參照《公差與配合》國家標(biāo)準(zhǔn)，并考慮各零件加工的難易程度，在各組成環(huán)平均極值公差的基礎(chǔ)上，對各組成環(huán)的公差進(jìn)行合理的調(diào)整。mm= mm。螺栓的中經(jīng) d = P= mm。2右端蓋連接螺栓的設(shè)計計算通過分析，右端蓋的螺栓同樣受到拉扭組合載荷，其拉伸軸向載荷同前，由總載荷為 F =。那么螺栓的總1 0拉力F = F +λF 式（）20代入數(shù)據(jù)得：F ≥ N。經(jīng)過分析可知，螺栓連接的摩擦力所傳遞的轉(zhuǎn)矩為T = T T =（1161600151700）=1009900 式（）式中：T ——左端蓋螺栓所傳遞的轉(zhuǎn)矩；ZGT ——偶合器所傳遞的總轉(zhuǎn)矩；HT ——一側(cè)主動級離心塊所傳遞的轉(zhuǎn)矩。所以按照式（）的強度條件可得S P = N= N＜＜C =102 KN 式（）0 0很明顯滿足強度要求。 軸承的壽命校核為了使該裝置的整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，本次設(shè)計所使用的滾動軸承為滾針軸承，但經(jīng)過多方面的考慮后又將滾針軸承的內(nèi)外圈也去掉而只使用了向心滾針和保持架組件。q（2）與外摩擦片的配合面所傳遞的轉(zhuǎn)矩的計算由式T = F f r 式（）h2f式中：F ——摩擦片的軸向正壓力，F(xiàn) =4210 N；2f ——摩擦片之間的摩擦系數(shù)，f =。將以上各數(shù)據(jù)代入式（）計算得：σ = Mpa＜[σ]=54 Mpa。將數(shù)據(jù)代入式casS?（）計算得：τ= Mpa＜[τ]=120 Mpa，符合強度要求。將花鍵軸s ca大端的參數(shù)初步定為：大經(jīng) D=88 mm，小徑 d=78 mm，花鍵槽的深度為 5 mm。代入數(shù)據(jù)可得：Z = mm。由于兩側(cè)是對稱的所以只計算單側(cè)的體積即可，計算單側(cè)楔塊的體積（采用近似計算的方法）V =X? ?????540 222 )]154()154(.3)(.3[ dxxx式（）經(jīng)過計算得：V == mm 。圖 主動級離心塊的截面尺寸圖（2）尋找離心塊的質(zhì)心由力學(xué)中計算質(zhì)心的方法知，可以用疊加的方法將一個復(fù)雜截面形狀的物體分成幾個部分后，分別計算其質(zhì)心后疊加即可得到整體的質(zhì)心。主動級離心塊參數(shù)的設(shè)計計算為了使得主動級離心塊能夠傳遞轉(zhuǎn)矩，本設(shè)計選擇主動級離心塊的形狀為長方體，由于選出的原材料要去掉一部分質(zhì)量，所以其質(zhì)量要比計算的離心塊的質(zhì)量稍微大一些。2（4）計算節(jié)距 p ,由式2p = d + 式（）22nFj得：p = mm。由前面的計算知，彈簧的最大載荷為：2F = N，圓整為 F =980 N。0?（5）計算彈簧的極限載荷和極限變形量極限載荷為：N = F =400 N。1根據(jù)使用條件，查彈簧手冊選擇彈簧的材料為 50CrVA（Ⅲ類壓縮彈簧） ，許用切應(yīng)力：[τ]=750Mpa，其彈性模量 E=202200 Mpa，切變模量 G=80000 Mpa，其熱處理工藝為：用油淬火并回火，具有較高的疲勞強度。通過反復(fù)計算可以確定：取 m = Kg, r =95mm(考慮到避免使摩擦片受到11多余附加彎曲載荷而取了此值),則 Q = N，F(xiàn) = N。 起動過程中各傳動件的受力分析為了保證偶合器在剛啟動時為空載起動，本設(shè)計采用了圓柱螺旋彈簧進(jìn)行離心塊的復(fù)位，從而使電機在啟動負(fù)載時有一個初速度 n =750～800rpm，z在此取 n =750 rpm。在此選擇銅基粉末冶金，其性能為：具有相當(dāng)高的摩擦系數(shù)，且摩擦系數(shù)穩(wěn)定少變，接合平穩(wěn)，并有良好的導(dǎo)熱性和耐熱性（其許用工作溫度可達(dá) 560℃），工作可靠。c c則該偶合器所能傳遞的總轉(zhuǎn)矩為：T = K T =484 = 式（）ZHzhN式中：K ——傳動機構(gòu)的綜合過載系數(shù)，一般取 ～，由于 K = K + zh zhzK =+=。 反饋控制軸向摩擦偶合器的設(shè)計計算山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文10從動軸 螺釘 軸承蓋 滾針和保持架組件 右端蓋 主動級離心塊 主動級殼體 1帶錐面摩擦盤 1外摩擦片 1反饋級離心塊 1復(fù)位彈簧 1內(nèi)摩擦片 1端蓋螺釘圖 反饋控制軸向摩擦偶合器的組成示意圖設(shè)計一臺反饋控制新型軸向摩擦偶合器，要求所傳遞的功率為 75KW，額定轉(zhuǎn)速為 1480rpm，并帶有彈簧復(fù)位功能，其綜合過載系數(shù)為K =～（一般不超過電機的過載系數(shù)） ，主動級過載系數(shù)為zhK =～ ，反饋級過載系數(shù)為 K =～，其原理示意圖如圖 所示。該裝置在設(shè)計時，從動機構(gòu)相對主動機構(gòu)可實現(xiàn)極小范圍的游動，通過從動軸上的兩個向心滾針和保持架組件實現(xiàn)在低速啟動時主、從動機的相對轉(zhuǎn)動，同時為了保證能夠準(zhǔn)確可靠的接合，又要限制其軸向的相對游動。離心塊與機體的配合面為圓柱形配合面，這樣就具有了良好的工藝性和較好的運動性能。本次設(shè)計合理布置主動級的結(jié)構(gòu)（主動級結(jié)構(gòu)相對于從動級結(jié)構(gòu)對稱布置） ，連同反饋級的結(jié)構(gòu)共同而組成的完整而合理的結(jié)構(gòu)。這對原動機和工作機都具有較好的保護作用。 該 裝 置 具 有 緩 沖 和 隔 離 扭 振 的 性 能 ： 使 電 機 起 動 有 一 個 延 遲 時 間 ，緩 慢 加 速 ， 減 少 驟 然 起 動 而 引 起 的 零 件 間 的 相 互 沖 擊 。它具有足夠的強度，合適而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，工作平穩(wěn)可靠，耐磨及污染少等優(yōu)點，是現(xiàn)代摩擦材料家族中應(yīng)用面最大、量最大的材料。其性能和特點是：具有良好的耐磨性、導(dǎo)熱性和表面貼合性、強度高，但高溫時的耐磨性差，并易擦傷對偶表面，一般用于制造在潤滑油中工作的濕式摩擦片。 就我國摩擦材料行業(yè)而言, 盡管已從過去依靠進(jìn)口發(fā)展到引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和自行設(shè)計、研制、生產(chǎn)無石棉摩擦材料, 過去主要使用石棉摩擦材料的狀況也大為改觀, 但目前與國外相比仍存在較大的差距。相信我們能夠在摩擦偶合器行業(yè)一定能夠處于世界先進(jìn)行列。而國外的技術(shù)尤其是美、日、德，俄羅斯等發(fā)達(dá)國家的制造水平在世界上一直是處于先進(jìn)行列。同時與其實力相當(dāng)?shù)倪€有深圳市友盛精密機械有限公司， 該公司也生產(chǎn)偶合器，以及蘇州安固科技等。這是因為在剛剛啟動時，由于原動機要逐漸加速，慢慢達(dá)到其工作機要求的額定轉(zhuǎn)速，而啟動時間往往都比較短，瞬時加速度是很大的。為了便于實現(xiàn)反饋控制，本方案采用主動級相對于反饋級對稱布置的結(jié)構(gòu)，主動級在兩側(cè)，中間是反饋級。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文I摘要本設(shè)計的題目——反饋控制軸向摩擦偶合器，是一個全新的課題，在國內(nèi)外算得上是一種比較先進(jìn)的產(chǎn)品，本設(shè)計是在無反饋軸向摩擦偶合器的基礎(chǔ)上，為了獲得更好的軟啟動效果而設(shè)計的一種新產(chǎn)品。在啟動時采用離心式壓緊，在徑向均勻布置的帶有錐面的離心塊（與錐面摩擦盤配合）在主、從動機達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時將主動級和反饋級離心塊甩出，產(chǎn)生徑向位移的離心塊同時在錐面間產(chǎn)生軸向位移，這樣就將主動級機摩擦片和從動機摩擦片擠緊，主、從動機結(jié)合并傳動。而工作機（負(fù)載）的反應(yīng)又比較慢。但是在國內(nèi)對于反饋控制軸向摩擦偶合器的生產(chǎn)廠家還沒有，幾乎是不存在的。軸向摩擦偶合器的制造廠家是相當(dāng)多的，其技術(shù)也是很成熟的，但是真正制造反饋控制摩擦偶合器的生產(chǎn)廠家還是很少的。摩擦材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀與前景山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文320 世紀(jì) 70 年代中期以前，摩擦材料多采用石棉摩擦材料。目前, 國內(nèi)外已開發(fā)研制了多種無石棉汽車摩擦材料以及許多先進(jìn)的制造技術(shù)和設(shè)備, 但摩擦材料的綜合性能仍有待進(jìn)一步全面提高。與淬火鋼、青銅等材料等配對工作，用于制造摩擦盤、超越離合器的滾柱和楔塊等。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文5 發(fā)展方向：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的迅速發(fā)展對摩擦材料提出了越來越高的要求，為了適應(yīng)這種需要，機理研究和基礎(chǔ)試驗工作一直沒有停頓過，對新型摩擦材料的研究也將是今后摩擦材料發(fā)展的重點，主要是發(fā)展性能優(yōu)異、造價低廉的新型材料。該裝置具 有 使 電 機 輕 載 起 動 性 能 ： 為 了 保 證 電 機 在 剛 起 動 時 為 空山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文6載 起 動 ， 偶 合 器 一 般 采 用 圓 柱 螺 旋 壓 縮 彈 簧 進(jìn) 行 離 心 塊 的 復(fù) 位 ， 從 而 使 電機 在 起 動 負(fù) 載 時 有 一 個 初 始 速 度 。反饋控制軸向摩擦偶合器在國內(nèi)外可以稱得上是一種全新的課題，所以說這一課題的提出具有較高的研究價值和廣闊的市場發(fā)展前景，在國內(nèi)外都具有相當(dāng)?shù)挠绊懥?，無論對機械行業(yè)還是對各行各業(yè)都必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，對人類社會的進(jìn)步也會產(chǎn)生一定的推動作用。本文根據(jù)使用要求選擇摩擦材料及離心塊的材料，選擇合理的摩擦半徑來使得結(jié)構(gòu)緊湊進(jìn)而具有了較為合理的外形尺寸。特別是近幾年來，隨著機械等各行業(yè)的較快發(fā)展，各個領(lǐng)域都對柔和啟動提出了較高的要求，對各種柔和啟動產(chǎn)品的研究也越來越受到人們的廣泛關(guān)注。因此，向心滾針和保持架組件要通過其兩端的軸承蓋來限制主、從機構(gòu)的相對位移。z c其特定使用條件為礦井下使用，設(shè)計時要考慮電機的防爆問題。c 初選摩擦半徑考慮到主動級和反饋級離心塊的擠壓力的作用中心在一條直線上可以使得摩擦偶合器具有的更好的性能和使用壽命，因為這樣可以使得摩擦片只受到正壓力的作用而不受其他的彎曲附加載荷的影響，同時要達(dá)到與硬啟動相同的承載能力。此外還具有相當(dāng)高的強度和良好的耐磨性，其許用強度高于其他的摩擦材料，可用作摩擦片襯片或摩擦塊。而反饋級的起始工作轉(zhuǎn)速 n =650rpm。zZE當(dāng)主動級和反饋級的轉(zhuǎn)速都達(dá)到了額定轉(zhuǎn)速時 這時從動級離心塊也開始工作，對從動級離心塊的受力分析如下圖 所示。取其旋繞比 C = =5，其中：D 是彈簧的中經(jīng)，d 是簧絲的直徑。則極限變形量為j1F = = mm= mm 式（）jijP640取支撐處的圈數(shù)為 2，則總?cè)?shù) n = n +2=+2=。則同樣由式 d ≥ 可以估CECE2???2KCFE算彈簧的簧絲直徑為：d ≥ mm，取標(biāo)準(zhǔn)值 d = mm。2（5）計算自由高度 H ，由式2 H = n p + d =（+）mm= mm 2式（）取標(biāo)準(zhǔn)值 H =30 mm。（1）主動級離心塊的截面尺寸的計算經(jīng)過反復(fù)計算選的原料的尺寸為 454550（單位為毫米） 。在圖中將其分成三部分，并建立如圖所示的坐標(biāo)系。那么楔塊的質(zhì)量X 3m =ρV，得到 m = Kg，則兩側(cè)共需去掉的楔塊的質(zhì)量為xx2m =2 Kg = Kg 式（）x而圓柱體的總質(zhì)量為m =ρV=8500π Kg= Kgz 2式（）則需要從圓柱體上去掉的質(zhì)量為山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文24△m= m m =（）Kg = Kg 式（）z2那么中間需去掉的圓柱體的質(zhì)量為m =△m2m =() Kg= Kg 式（）qx由于中間要安裝彈簧，經(jīng)過計算確定要在中間挖出半徑為 mm，深度為 45 mm 圓柱孔作為復(fù)位彈簧的座孔，再在下面挖出半徑為 9mm，深度為 9 mm 的圓柱孔作為螺栓孔。3再由式Z= 式（）321VZ?代入數(shù)據(jù)得：質(zhì)心坐標(biāo)為 Z= mm，式中 Z 、 V 的值應(yīng)取負(fù)值。而將小端的參數(shù)定為：大經(jīng) D=75 mm，小徑 d=69 mm，花鍵槽的深度為 3 mm。 摩擦片的強度驗算摩擦面上的壓強計算查表知摩擦片上的許用比壓為[p]=39 N/cm ,則由公式2P= 式（）)(421DF??式中：F ——摩擦片的軸向正壓力，F(xiàn) =4210 N；2 2 D ——摩擦副的外徑，即內(nèi)片的外徑，D =250 mm；1 1 D ——摩擦副的內(nèi)徑，即外片的內(nèi)徑，D =154 mm。滿足1強度條件。2經(jīng)過計算得：T =92600 。軸承的規(guī)格即軸承的代號為 K758120。 端蓋處的連接螺栓的設(shè)計計算通過分析可知，偶合器的左端蓋和右端蓋處采用螺栓連接的話，其螺栓所收到的載荷是不同的。其計算如下lxT = F cosβf r z 式（）lxC1f式中：F ——一個離心塊與錐面摩擦盤的總作用力，由前面的計算知cfF = N；cfβ——當(dāng)量摩擦角，β=176。2估算螺栓的直徑，考慮到螺栓在總拉力 F 作用下需要補充擰緊，故將總2拉力增加 30%以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，于是螺栓危險截面的拉伸強度條件山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文36為d ≥ 式（）1?????其中：[σ]——螺栓的許用應(yīng)力，螺栓的材料為 40Cr。初選螺栓的個數(shù)為 z =6，每個螺栓所受的軸向載NH 2荷 F= F / z = N。2除此之外，還有兩端的軸承蓋的螺栓，又由于軸承幾乎不受到軸向載荷，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文37所以軸承蓋用螺栓可以選用一般的螺釘即可滿足要求。又因為反饋級離心塊為對稱式結(jié)構(gòu)，所以它可以消除的軸向間隙為 2 mm = mm。由于外摩擦片山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文39是標(biāo)準(zhǔn)件，其尺寸為 A