【小型除草機(jī)離合器的設(shè)計(jì)案例3400字】

小型除草機(jī)離合器的設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20355小型除草機(jī)離合器的設(shè)計(jì)案例 1211001.1研究背景 147731.2研究目的 1108321.3研究參數(shù) 21851.4研究步驟 21.1研究背景離心式離合器通常是通過固定結(jié)合轉(zhuǎn)數(shù)的多種優(yōu)勢(shì)讓我們更加多次的利用，以及特殊傳動(dòng)保護(hù)在其中的特殊功能更廣泛地應(yīng)用在油型齒輪鋸、切割灌輸機(jī)、風(fēng)力滅火機(jī)、無級(jí)變速器等設(shè)備當(dāng)中的驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，離心式離合器本身就有助于使用人員在過載中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在安全上這幾點(diǎn)非常重要?；瑝K式離合器設(shè)計(jì)為一種普通的、靈活小型的，其主要部件有:滑塊、摩擦片、壓縮式彈簧以及一個(gè)被動(dòng)盤。1.2研究目的進(jìn)行本次專業(yè)畢業(yè)的設(shè)計(jì)，會(huì)更加理解甚至了解滑塊式離合器整體的設(shè)計(jì)以及滑塊式離合器其根本的工作本質(zhì)都有一定的認(rèn)知、同樣的本文可以再一次全部理解滑塊式離合器的全部屬性，我可以增加機(jī)械的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)認(rèn)知。1.3研究參數(shù)原始數(shù)據(jù)：離合器使用為1E40F的滑塊式離合器離心塊數(shù)量：4 摩擦表面：石棉——45鋼1E40F汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)1E40F怠速(rpm)2100最高轉(zhuǎn)速（rpm）8000額定功率/轉(zhuǎn)速(kw/rpm)1.97/5250最大輸出扭矩/轉(zhuǎn)速(N.m/rpm)5.93/4400輸出軸直徑(mm)Ф14輸出軸連接形式4花鍵允許離合器外徑(mm)Φ80允許離合器高度(mm)24mm離合器離心塊與被動(dòng)盤間隙（mm）1mm1.4研究步驟確定整個(gè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案;我們所選擇的滑塊數(shù)量分別為四，并且我們所選擇的一體模具尺寸較緊湊，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)就需要認(rèn)真思考全部設(shè)計(jì)原理來應(yīng)該如何使用于安裝零件，因此我這里在設(shè)計(jì)時(shí)使用了一種壓縮彈簧形式，離心塊和一體模具被動(dòng)盤之前的間隙分別為1mm，這次設(shè)計(jì)需要能夠滿足我們的要求且方便計(jì)算，適合最終的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。(1)通過計(jì)算可以確定離合器傳遞的足夠扭矩：由Memax=5.93N·M，b·β≥1扭矩儲(chǔ)備系數(shù)β=1.2發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩（N·m）故Mf=β×Memax=1.2×5.93=7.116N·M(2)初定結(jié)合轉(zhuǎn)速：因結(jié)合轉(zhuǎn)速n2≥（1.25~1.45）n1這里系數(shù)取n2=1.25n1，由發(fā)動(dòng)機(jī)怠速n1=2100r/min得n2=2625r/min(3)確定離合器的結(jié)構(gòu)形式可以確定開始已給數(shù)據(jù)條件，離心塊數(shù)量為4，即Z=4；確定從動(dòng)輪的外徑，壁厚為2mm，要注意保證離合器與從動(dòng)盤之間的距離，所以我們可以選擇確定摩擦材料分別是石棉和石棉，石棉厚為3mm，因此可確定被動(dòng)輪的半徑可以取值為R=50-2-3-1=44mm；因此在這個(gè)原理下我們可以首先確定兩個(gè)離心塊的結(jié)構(gòu)和其形式，再依據(jù)兩個(gè)離心塊之間可以設(shè)置的質(zhì)心半徑大小來進(jìn)行鎖定的范圍，得出初步的優(yōu)化擇;我們均設(shè)置為45號(hào)鋼的離心塊和主要被動(dòng)盤材料，強(qiáng)度和硬度都能夠完全符合我們?cè)O(shè)計(jì)需要的保護(hù)性要求，根據(jù)我們所要求的摩擦之間應(yīng)該配合成石棉和45鋼，因此我們需在主要離心塊和結(jié)合面的一側(cè)再鋪上一層足夠厚度的石棉作為保護(hù)材料，這樣保證石棉-石棉的接觸配合。摩擦系數(shù)f選為0.08～0.12。(4)需計(jì)算在不同工況下受力結(jié)合轉(zhuǎn)速時(shí)的壓縮彈簧：P=0.03256×25×10-3×2100=1.7N怠速時(shí)彈簧壓縮力：P=0.03256×25×10-3×2100×2π2=1.7N(5)離合器高度根據(jù)我們計(jì)算的結(jié)果需要是在離合器高度范圍可以計(jì)算是20mm，但是在h-h之間可以的高度范圍應(yīng)該是(1~2)d;因此我們所說的需要進(jìn)行選擇的這種滑塊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型只能計(jì)算是采用扇形或者網(wǎng)狀包角的一種滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型，放置離合彈簧與滑動(dòng)螺栓的一種方式應(yīng)該是為中間加入填充物盡量挖出一定的滑塊尺寸，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)所得的M=ρv材料計(jì)算的45鋼，多次計(jì)算可以整理出，h<24mm，因此離合器的高度符合這次研究目的。(6)對(duì)離合器的滑塊進(jìn)行驗(yàn)算離合器的扇形形心計(jì)算公式：S=a/360×pi×r2，因此我們整理了這個(gè)組合后得出圖形的一個(gè)扇型質(zhì)心多次函數(shù)計(jì)算公式，經(jīng)過多次運(yùn)用公式計(jì)算后可以得出扇形滑塊的質(zhì)心為19mm；經(jīng)過驗(yàn)算并于轉(zhuǎn)速結(jié)合的方式，驗(yàn)算得出的尺寸跟理論值相同，所以在首次選擇的質(zhì)心完全符合本次的研究要求。(7)對(duì)總體的彈簧研究計(jì)算① 可以計(jì)算彈簧剛度由：離合器在空轉(zhuǎn)速度下的壓縮彈簧的壓力：在140N下的計(jì)算組合時(shí)，可以計(jì)算出本次研究的彈簧裝置可以承受的最大的設(shè)計(jì)擠壓壓力為2252N根據(jù)胡克定律計(jì)算：F=8295N根據(jù)壓縮彈簧在開始的壓縮量可以把數(shù)據(jù)數(shù)值控制在1.68mm②本次研究進(jìn)行選擇和運(yùn)用公式計(jì)算來控制的壓縮彈簧的參數(shù)經(jīng)過數(shù)據(jù)的查詢后，碳素鋼絲為本次彈簧材料，本次研究可以在初期時(shí)壓縮彈簧的指數(shù)控制為C=5，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)可以得到K=1.31，根據(jù)公式d=D/C可以得到本次研究的數(shù)據(jù)簧絲直徑可以為d=D/C=1.6mm，簧絲直徑：d=1.72mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為d=1.8mm工作圈數(shù)：n1=1+1.78=1.78mm計(jì)算得，圓整為5總?cè)?shù)n：彈簧選取為冷卷，因此可以控制總?cè)?shù)為n=2+5=5.5在工作極限載荷下的變形余隙為：0.1d=0.18mm節(jié)距：t=（0.3~0.5)取為6mm中徑：9mm外徑：10.8mm內(nèi)徑：7.2mm自由高度：H=16.3mm的標(biāo)準(zhǔn)圓，可以因此判斷為18mm的螺紋升角；也因此與使用條件相同，可以全部打開的長(zhǎng)度為：L=155mm驗(yàn)算后可以判斷其穩(wěn)定性為：C1=7，根據(jù)C值可以與本次研究所需要的數(shù)值符合，再進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核：彈簧Ф=163符合本次研究條件的所有的數(shù)值。(8)受橫向載荷鉸制的孔螺栓連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本形式如圖2所示：圖2受橫向載荷鉸制孔螺栓連接如圖2中d0=螺栓直徑，F(xiàn)/A=橫向載荷，δmin=最小擠壓高度，1、2=板材件受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本計(jì)算公式：按擠壓強(qiáng)度校核計(jì)算：按抗剪強(qiáng)度校核計(jì)算：按擠壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：按抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：式中：F/A-受橫向載荷100N；d0-受剪切直徑，螺紋小徑-6.6mm，查機(jī)械手冊(cè)可以得到；δ-受擠壓高度，取δ1、δ2中的較小值8mm。δs為本次研究所選擇的材質(zhì)安全可以達(dá)到的屈服極限，是為了保證材質(zhì)安全而設(shè)置的屈服強(qiáng)度極限，其等級(jí)是通過螺栓的機(jī)械特性來確定。(9)受橫向載荷緊螺栓連接強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)受橫向載荷的緊螺栓連接的基本形式如所示：圖3受橫向載荷緊螺栓連接圖3中FA為橫向載荷根據(jù)緊固螺栓的橫向載荷和在運(yùn)動(dòng)時(shí)的螺栓連接強(qiáng)度基于次來進(jìn)行如下的基本設(shè)計(jì)和零件校核:（1）預(yù)緊力計(jì)算公式：（2）校核計(jì)算公式：

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算公式：（4）許用應(yīng)力計(jì)算公式：式中：FA-橫向載荷1000N；Fp-螺栓預(yù)緊力50N；Kf-可靠性系數(shù)，取1.1~1.3；m-接合面數(shù)；f-接合面摩擦因數(shù)，可以根據(jù)此數(shù)據(jù)來確定不同材料。鋼與鋼，為0.15左右；d1-螺紋小徑，可以根據(jù)機(jī)械手冊(cè)可發(fā)現(xiàn)；-螺栓屈服強(qiáng)度400Mpa，因此我們可以用這種方法判斷螺栓所用材料基本的機(jī)械特性和等級(jí)來確定;按照要求選擇的安全系數(shù)。SS安全系數(shù)，按機(jī)械手冊(cè)選用。最終選取連接螺栓的為四個(gè)8.8級(jí)的M8螺栓進(jìn)行連接，可以有效的整體裝置的強(qiáng)度及穩(wěn)定性和可靠性。(10)花鍵的選擇與校核在此次研究可以選取為的額定功率發(fā)動(dòng)機(jī)，確定其轉(zhuǎn)速為；也根據(jù)此來選擇矩形花鍵的設(shè)計(jì)與研究，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸為輕型鍵的輸入端，輸出端為其離合器另一端，由此可以確定其花鍵結(jié)合長(zhǎng)度為工作齒高：?？梢源_定花鍵可判斷材料為低碳合金鋼，花鍵表面均進(jìn)行滲碳淬火,使材料表面硬度可以達(dá)到?；ㄦI聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和耐磨性校核公式：式中：M—傳遞的轉(zhuǎn)矩N·MM1=M2=587.43N·Md—軸的直徑28mml—鍵的工作長(zhǎng)度60mmk—鍵與輪彀的接觸高度1.5mmb—鍵的寬度7mm—花鍵聯(lián)接可以達(dá)到的擠壓應(yīng)力Mpa可以根據(jù)機(jī)械手冊(cè)中可得輕微沖擊載荷時(shí)，取=tP—鍵的許用靜壓力查表可知：tP=100=79Mpa由公式可得：=132Mpa，ζ1=79Mpa所以，ζ1≤ζp根據(jù)上面所有的的計(jì)算可以成功判斷，平鍵兩側(cè)的強(qiáng)度極限完全滿足本次研究所需要的數(shù)據(jù)數(shù)值。(11)軸承的選取與校核本次對(duì)軸承的校核僅以滾珠絲杠副上端的連接軸承為例，軸直徑d=15mm，選用的軸承位GB/T276-94申購(gòu)球軸承61902。其主要參數(shù)為:式中：—以小時(shí)數(shù)（h）表達(dá)軸承的基本額定壽命（可靠度為）—軸承工作轉(zhuǎn)速，C—基本額定動(dòng)載荷，NP—當(dāng)量動(dòng)載荷，N—壽命指數(shù)，對(duì)滾子軸承，=跟計(jì)算后所得到的數(shù)值可判斷本次研究中的軸承軸向力可以視為0，因此在計(jì)算時(shí)研究數(shù)據(jù)只需要考慮軸承徑向的載荷，也因?yàn)檫@個(gè)原因P==2=3048.78N=551.25r/min=72由公式可得==1.21×hL10h＞Lh、=55000hGB/T855-1988A(12)螺釘與墊片根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際使用情況，選擇M4開槽圓柱頭螺釘六個(gè)，M6開槽圓柱頭螺釘一個(gè)，M4開槽圓柱頭螺釘兩個(gè)。GB/T894.1-1986A型軸帶一個(gè)彈性擋圈；GB/T95-2002AC類平墊圈七個(gè)；GB/T855-1988A雙耳止動(dòng)墊圈兩個(gè)。膠粘劑的選擇膠黏劑的主要作用是通過石棉和滑塊，石棉與被動(dòng)盤之間互相聯(lián)系并保證正常的使用。在采用熱固性樹脂計(jì)算出該離合器的各種性能參數(shù)后，為了保證該零件正常運(yùn)行，跟多次數(shù)據(jù)排查及對(duì)數(shù)據(jù)收集后使用耐用和抗氧化的高強(qiáng)度粘結(jié)劑，因此采用了熱固性樹脂:環(huán)氧-聚硫橡膠粘合劑圖4離合器主視圖圖5離合器側(cè)視圖1.主動(dòng)輪轂1.閥塊襯面4.螺釘5.彈簧6.(14)離合器性能曲線：如下圖所示：當(dāng)?shù)∷?/p>