【正文】 根據(jù)這些條件可建立 M 的計算表達式h fqM =［ －F ］181。則必須滿足：M i M ，否則電機ner不能正常起動且系統(tǒng)無法正常運行。一般機械系統(tǒng)可轉化為這一形式的簡化系統(tǒng)。因此，不斷提高傳動裝置的設計和制造水平就具有機器重大的意義。802.??山東科技大學學士學位論文404 摩擦偶合器帶載起動過程的動力學分析由機械傳動的原理可知，每設計一種傳動原理方案，都要研究該方案的可行性，即對其傳動能力進行分析，如果不滿足動力學的基本要求的傳動原理方案是不可行的。式（）由計算可知，各組成環(huán)基本尺寸的已定數(shù)值是正確的。經(jīng)過分析之后可以在反饋級離心塊的下底面線上，一次為水平線貫穿各零件建立尺寸鏈。mm=,此間隙時有多個摩擦面之間的間隙之和，為了解尺寸鏈的方便，將此值折合到尺寸鏈中的其中一個組成環(huán)中。在此選擇螺釘?shù)囊?guī)格為 M4。則選擇螺栓的規(guī)格1為 M6。2計算螺栓所受的扭矩，由前面的計算知：T =151700 ，則由式 z lxF f r≥K T 可求得螺栓的殘余預緊力：F ≥ N。選擇螺栓的規(guī)格為sca 1M10，則螺栓的參數(shù)為：小徑 d = P= mm＞ mm，符合強度要求。代入得：d ≥ mm。解式（）得：F ≥ N。；f ——離心塊與錐面摩擦盤之間的接觸面的摩擦系數(shù)，f =；1 1 z——離心塊的個數(shù)，z=3； r ——摩擦片的摩擦半徑，r =110 mm。而螺栓連接的形式為普通螺栓連接。因此下面分別討論左、右端蓋處的螺栓的設計。對滾針軸山東科技大學學士學位論文33圖 滾針軸承的受力圖承進行受力分析知，兩滾針主要受到離心塊和摩擦盤以及摩擦片的靜載荷作用，計算得知：其所受到的總載荷 G=m g=10 N= N。又由于從動軸為花鍵軸且只傳遞轉矩，該軸承在工作時幾乎不受動載荷的作用，相對于其所受的靜載荷來說是微乎其微的，并且該軸承只在低速時工作。同理當取外摩擦盤的厚度與內(nèi)摩擦盤的厚度相同時，由于外摩擦盤的作山東科技大學學士學位論文32用力的半徑比內(nèi)摩擦盤的作用力的半徑大，并且在傳遞相同的轉矩時，作用在花鍵齒上的力要小一些，現(xiàn)在既然內(nèi)摩擦盤的擠壓強度可以滿足要求。h故總的轉矩 T = T +T =154900 + 92600 =247520 。（1）與主動級離心塊的配合面所傳遞的轉矩的計算T = F cosβf r z 式（）qcf1f式中：F ——一個離心塊與錐面的總作用力，由前面的計算知 F = cf cfN；f ——離心塊與錐面摩擦盤之間的接觸面的摩擦系數(shù)，f =；1 1 z——離心塊的個數(shù)，z=3；山東科技大學學士學位論文31 r ——摩擦片的摩擦半徑，r =110 mm。計算內(nèi)摩擦片與輸出軸結合處的擠壓應力 σ 2 由式山東科技大學學士學位論文30σ = 式（）2hldzTmN?式中：T ——一個內(nèi)摩擦片所傳遞的轉矩，通過分析可知，T = T =185240 N Nw； z ——內(nèi)摩擦片的齒數(shù)，z =6；2 2d ——摩擦片花鍵齒接觸處的平均直徑，易知外徑 D=88 mm，內(nèi)徑md=78 mm，所以 d = = mm=83 mm；2D?78h——花鍵齒的接觸高度，由于花鍵齒上有倒角，可由式 h= 2dD?2C=( 21) mm=3 mm；278?l——花鍵的接觸長度，其值等于摩擦片的厚度，即 l=5 mm。f f因此，代入數(shù)據(jù)得：T =185240 。2 2代入數(shù)據(jù)得：P=10 N/m ＜10 N/m 。所以由最大剪應T3山東科技大學學士學位論文28力的計算公式τ = 式（）maxTW其許用剪切應力[τ]可由以下方法來確定因為該材料的屈服極限 σ =500 Mpa，由使用條件可得其安全系數(shù)為 Ss=，并且 τ =（～）σ ，取 τ = 即 τ =500 cas ssssMpa=300 Mpa。校核花鍵軸的強度。主動級離心塊的螺栓選擇與反饋級的相同，由前面的計算知，主動級螺栓的載荷使 F= N＜ N，即小于反饋級的螺栓的載荷，又采用相同規(guī)格的螺栓，并且螺栓的材料也相同，因此不用校核該螺栓的強度也滿足要求。即質(zhì)心3位于在 Z 軸方向上距原點 mm 處。由前面的計算結果知 V =2 mm = mm ，則由3 3 3質(zhì)心的計算公式 Z =2 式（）332zdv?和邊界條件：Z=tan78176。經(jīng)過計算其質(zhì)量正好為 Kg，所以經(jīng)過處理后的反饋級離心塊的質(zhì)量正好為 Kg。即質(zhì)心位于在 Z 軸方向上距原點 mm 處反饋級離心塊參數(shù)的設計計算為了獲得較好的配合，選擇反饋級離心塊的形狀為圓柱體，從其上面切去一部分從而得到錐面。①長方體的中間去掉一圓柱體其質(zhì)心坐標為 X =0,Y =0,Z =45/2= mm，其體積為 mm 。的斜面所截得的體積非常接近，所以采用近似計算的方法求得截去的楔塊的質(zhì)量為山東科技大學學士學位論文22m =△m m Kg=() Kg= Kgqy式（）而如果從底邊的端點處開始截得話，所截去的質(zhì)量為ρV=[8500（）] Kg = Kg式（） 因此還需要再截去一部分質(zhì)量，其質(zhì)量為（） Kg = Kg經(jīng)過計算解得需要再在原來的斜面處以相同的傾角再往里切去 mm 質(zhì)量。主動級離心塊的材料為銅基粉末冶金，查表得其密度為 ρ=8500 Kg/ m 。這種布置方式大大地減少了工作過程中離心塊與機芯的相對震動，提高了偶合器的使用壽命。則節(jié)距2p = =（ ）mm= mm 式（）???經(jīng)過以上的計算可以總結得到彈簧的參數(shù)：主動級彈簧：d =4 1mm，D =20 mm，H =32 mm，主動級的初始壓縮量 S = mm，即剛剛裝上時11 0彈簧的壓縮量。j2極限變形量：F = = mm = mm。則中經(jīng) D = d2 22C =5 mm= mm。2選擇與主動級材料相同的彈簧，且材料的個參數(shù)與主動級彈簧的相同，即彈簧的材料為 50CrVA（Ⅲ類壓縮彈簧） ，許用切應力[τ]=750Mpa，其彈性模量 E=202200 Mpa，切變模量 G=80000 Mpa，并取其旋繞比 C =5。z1（6）計算節(jié)距 p1p = d + =4+ = mm 式（）（7）計算自由高度 H1H = n p + =(+4) mm = mm1式（）取標準值：H =32 mm。1 F ——彈簧的工作載荷，顯然 F = Q = N，將 F 圓整為 F =400 1 111N。則1d11山東科技大學學士學位論文17彈（1）簧的曲度系數(shù)K = + 式（）14?代入數(shù)據(jù)得：K =。CE 復位彈簧的設計計算主動級復位彈簧的設計計算 已知主動級的起始工作轉速為 n =750 rpm，則由離心力的計算公式z Q = 式（）z9021　rm?式中：n=n =750 rpm，m = Kg, r =95mm。山東科技大學學士學位論文15QcFeββ αα fcef2(α +β )圖 從動級離心塊的受力分析同理，由正弦定理可得：= 式（）)sin(????CEcFQ]90si[）（ ????cf且 F cos(α+β)= F 式（）cf 312以及 =z F f r + 2F cosβf r z 式（）2NZHTK2fcf1f式中：Q ——反饋級離心塊在額定轉速下的所受到的離心力；c F ——反饋級離心塊的工作錐面上受到的正壓力和摩擦力的合力；f F ——主動級單獨工作時摩擦片上受到的正壓力；2 F ——額定轉速下反饋級復位彈簧的彈力。則由正弦定理得，= 式（）)2sin(????ZEzFQ)90sin(?zfF cosβ=F 式（）zfNzF cos(α+β)= F 式（）zf 31并且由于本結構是對稱式的，所以一側所能傳遞的轉矩等于全部轉矩的一半， βFzefα β fβ βα ze圖 主動級離心塊的受力分析有=z F f r + F cosβf r z+F f r 式（）21T2fzf1f2N1f以上各式中：Q ——主動級離心塊在額定轉速下的所受到的離心力；z F ——主動級離心塊的工作錐面上受到的正壓力和摩擦力的合zf山東科技大學學士學位論文14力； F ——主動級離心塊左端面上受到的正壓力和摩擦力的合力；Nz F ——主動級單獨工作時摩擦片上受到的正壓力；1 F ——額定轉速下主動級復位彈簧的彈力。其受力分析主要z c是下面的兩個臨界狀態(tài)。知，摩擦塊的楔角應小于摩擦2面的當量摩擦角，因此選擇摩擦塊和錐面摩擦盤的楔角為：α=12176。因此，經(jīng)過多方面的考慮后選擇以上兩種摩擦材料。山東科技大學學士學位論文12因此主、從動機的摩擦片選擇淬火鋼在此選擇 65Mn，其性能為：具有良好的耐磨性、導熱性和表面貼合性、強度高，且淬火后其硬度可達35～45HRC。在此取主動離心塊和反饋級離心塊相同的摩擦半徑。那么主動級所需傳遞的轉矩為：T = K T =484 = 式（）1zN式中：K ——主動級的過載系數(shù)，一般取 ～，經(jīng)過綜合考慮在此取 Kz=。 電機的確定根據(jù)偶合器傳遞的功率及使用條件為礦井下使用可以確定需要選用防爆電動機，功率 P=75 KW，額定轉速 n =1480rpm。這時主動機在電機帶動下繼續(xù)加速，當從動機轉速達到某一轉速時，反饋級離心塊開始克服彈簧的彈力外移（反饋級離心塊裝在從動機軸的徑向槽中） ，這樣就推動摩擦盤將摩擦片壓得更緊，達到硬啟動時的承載能力。該裝置由主動機殼體、從動機花鍵軸、主動級離心塊、反饋級離心塊（本設計采用軸向均勻布置的三個離心塊） 、離合器摩擦片、與離心塊的圓錐面相配合的錐面摩擦盤、安裝反饋級離心塊的帶有徑向圓柱面槽的錐面圓盤以及復位彈簧等組成。以期對我國機械制造的發(fā)展做出一定的貢獻。同時，這也關系到我們國家的工業(yè)綜合實力的提高。機構中的連接件等功能元件盡量選擇的標準件，這樣也可以大大降低機加工成本，同時，根據(jù)機械設計的質(zhì)量小的要求又使得各零件的結構尺寸盡量小，這樣也縮小了整體外形尺寸使其更加緊湊。因此總的來說，這一課題的提出一方面是為了配合我國機械行業(yè)的發(fā)展而提出的，縮短我國機械行業(yè)同發(fā)達國家的差距，帶動我國民族行業(yè)的發(fā)展；另一方面也是為了使得企業(yè)獲得更高的利潤，為企業(yè)創(chuàng)造效益。因此這一設計思想是具有獨創(chuàng)性的對偶合器的設計具有指導作用，同時對偶合器行業(yè)的發(fā)展也具有一定的貢獻。為此本論文提出了這一課題。 反饋控制軸向摩擦偶合器的發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展，而這種沖擊載荷一般在啟動時才會產(chǎn)生，因此，這就需要整個工作機構在啟動時能夠?qū)崿F(xiàn)柔和起動，即本文中所說的軟啟動。 尤 其 是 偶 合 器 一 般 設 置 反 饋 機 構 ， 從而 實 現(xiàn) 軟 起 動 ， 所 以 起 動 時 間 短 ， 起 動 電 流 小 ， 起 動 平 穩(wěn) 。 反饋控制軸向摩擦偶合器的優(yōu)點與無反饋式軸向摩擦偶合器相比，反饋控制軸向摩擦偶合器具有以下諸多優(yōu)點：該裝置將啟動過程分成兩級，大大提高了軟啟動性能。新型摩擦材料的研究；一個值得注意的趨勢是為了適應不同的工況，已研制和發(fā)展了一些新型摩擦材料，如紙基、半金屬、碳基等摩擦材料。此外還具有相當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，在濕式或干式條件下與鋼或鑄鐵配對使用，用于重載或高速工況。②青銅摩擦片；如 ZCUSn5Pb5Zn5 等。目前國內(nèi)的摩擦片主要有以下幾種：總體可分為金屬型、非金屬性和半金屬性三種。為了適應我國機械工業(yè)發(fā)展的要求和環(huán)保要求, 我國的摩擦材料行業(yè)應加快改革, 改善管理, 改進工藝, 調(diào)整產(chǎn)品結構, 提高產(chǎn)品質(zhì)量,大力開發(fā)新型無石棉摩擦材料, 積極參與國際競爭。鐵基材料一般用于干式條件和重載條件下, 而銅基材料則多用于濕式條件, 承受較低或中等載荷。70 年代以后，摩擦材料從傳統(tǒng)的石棉型材料過渡到半金屬型、少金屬型、無金屬型。雖然目前國內(nèi)的軸向摩擦偶合器與國外的相比還是存在很大的差距的。他們也是生產(chǎn)無反饋的摩擦偶合器，如日本的安森三木產(chǎn)品專賣，美國NEXEN 公司，中美合資四機賽瓦公司全球供應工業(yè) ATD 等。目前我國的很多機械都是靠進口，這其中的一個關鍵問題就是我們國家的制造工藝還相當落后，尤其對材料的處理工藝還不夠成熟。不過很多有志之士，機械工業(yè)協(xié)會等研究所的很多研究人員都在致力于這種產(chǎn)品的研究，同時進行相應的試驗。目前國內(nèi)真正生產(chǎn)反饋控制軸向摩擦偶合器的廠家是幾乎沒有的。就會對工作機產(chǎn)生較大的沖擊，難免會對其造成一定程度的損害，降低了工作機的壽命，進而降低了企業(yè)的上產(chǎn)利潤，這對企業(yè)生產(chǎn)是不利的。但是，隨著現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展，各種工作機構的零部件的制造精度越來越高，這就使得其對載荷不穩(wěn)定比較敏感