摩擦耦合器设计正文解析

摘要

本设计的题目——反馈控制轴向摩擦偶合器，是一个全新的课题，在国内外算得上是一种比较先进的产品，本设计是在无反馈轴向摩擦偶合器的基础上，为了获得更好的软启动效果而设计的一种新产品。同时，它具有与传统的硬启动相同的承载能力。因此本方案具有很好的发展前景。

本文的主要任务是整体结构的合理设计，包括摩擦元件的设计计算，各个传动部件的设计等。另外选择摩擦性能较好的摩擦材料对本次设计来说显得尤为重要，是关系到成败的关键因素。还要对各个传动和链接元件进行强度校核。从而使得该方案具有较好的可行性和实用性。

为了便于实现反馈控制，本方案采用主动级相对于反馈级对称布置的结构，主动级在两侧，中间是反馈级。在启动时采用离心式压紧，在径向均匀布置的带有锥面的离心块（与锥面摩擦盘配合）在主、从动机达到一定转速时将主动级和反馈级离心块甩出，产生径向位移的离心块同时在锥面间产生轴向位移，这样就将主动级机摩擦片和从动机摩擦片挤紧，主、从动机结合并传动。离心块采用圆柱螺旋压缩弹簧复位。个摩擦片和摩擦盘上带有花键槽。从动轴为花键轴，固定反馈级离心块的锥面圆盘可以在花键轴上滑动，使得其两侧的摩擦片分担相等的负载，杜绝了两边承载不均匀的现象。

关键词：摩擦偶合器；离心块；摩擦片；锥面摩擦盘；复位弹簧

Abstract

This design topic, feedback control axial frictional couplers, is a brand-new topic at home and abroad, is one of the more advanced product, the design is in no feedback axial frictional couplers, on the basis of the soft start to get better effect and design of a kind of new products. At the same time, it is the same with the tradition of hard start bearing capacity. Therefore, this scheme has the very good prospects for development.

This is the main task of the whole structure reasonable design, including friction components design calculation of various components of transmission, etc. Another choice friction properties of the friction material with good design, it is particularly important to the success of the relationship is the key factor. For each drive and links to check intensity components. So that this scheme has good feasibility and practicality.

In order to facilitate this scheme, realize the feedback control using active level relative level structure of feedback symmetrically arranged on both sides, active levels, feedback. CHKNTFS using centrifugal tightly in radial layout, the surface with centrifugal block (and cone friction disc in the Lord, with) from the motivation to certain speed will actively and feedback level and produce centrifugal blocks of radial displacement between cone simultaneously in centrifugal block axial displacement, this machine will be active and friction level from the motivation, friction slices crowded, motivation and transmission from. The centrifugal cylindrical helical compression spring return. A friction slices and friction plate with flowers keyways. The driven shaft for spline, fixed feedback level of centrifugal disk blocks in the surface, make the spline sliding friction slices

on both sides share equal load bearing, eliminate the uneven phenomenon on both sides.

Keywords：Friction couplers；Centrifugal；Friction slices；Surface friction disc；Reposition spring

目录

摘要 ......................................................................................................... I Abstract................................................................................................... I I 1绪论 .. (1)

1.1国内外轴向摩擦偶合器的研究现状 (1)

1.2国内外反馈控制轴向摩擦偶合器的发展趋势 (5)

1.2.1 反馈控制轴向摩擦偶合器的优点 (5)

1.2.2 反馈控制轴向摩擦偶合器的发展趋势 (6)

1.3本课题研究目的及意义 (6)

2反馈控制轴向摩擦偶合器的总体方案设计 (8)

2.1反馈控制轴向摩擦偶合器的传动原理方案的分析设计 (8)

2.2反馈控制轴向摩擦偶合器的设计计算 (9)

2.2.1 电机的确定 (10)

2.2.2 初选摩擦半径 (11)

2.2.3 摩擦材料及摩擦片的选择 (11)

2.2.4 起动过程中各传动件的受力分析 (12)

2.2.5 复位弹簧的设计计算 (15)

2.2.6 离心块的设计计算 (20)

3各传动件的强度校核 (26)

3.1输出花键轴的参数计算及强度校核 (26)

3.2摩擦片的强度验算 (27)

3.3轴承的寿命校核 (31)

3.4端盖处的连接螺栓的设计计算 (32)

3.5装配尺寸链的求解 (35)

4摩擦偶合器带载起动过程的动力学分析 (39)

4.1摩擦偶合器带载起动力学模型的建立 (39)

4.2摩擦偶合器带载起动过程分析 (42)

4.3摩擦偶合器软起动精确动力微分方程的建立 (44)

4.4技术经济性分析 (46)

总结 (48)

参考文献 (50)

致谢 (51)

附录1 (52)

附录2 (58)

1绪论

机械原动机（电动机或内燃机等）和工作机之间都需要连接装置，如联轴器等，这一装置一般是将原动机和工作机刚性连接在一起的，这样就能够实现原动机和工作机一起转动，其作用是连接和传动。

但是，随着现代机械制造技术的发展，各种工作机构的零部件的制造精度越来越高，这就使得其对载荷不稳定比较敏感，甚至载荷的轻微波动都会使得机械的整体工作性能受到较大的影响，这就对主动机的运转稳定性要求也越来越高。但是，当原动机在启动时，这两个要求是相互矛盾的，甚至是对立的。这是因为在刚刚启动时，由于原动机要逐渐加速，慢慢达到其工作机要求的额定转速，而启动时间往往都比较短，瞬时加速度是很大的。而工作机（负载）的反应又比较慢。就会对工作机产生较大的冲击，难免会对其造成一定程度的损害，降低了工作机的寿命，进而降低了企业的上产利润，这对企业生产是不利的。机械软启动装置渐渐在各行各业得到比较广泛的应用，因此近几年来机械的软启动性能也越来越受到人们的广泛关注。

1.1国内外轴向摩擦偶合器的研究现状

1、国内外轴向摩擦偶合器的研究现状概述

近年来，随着机械类偶合器行业的发展，各种偶合方式的频频出现，摩擦作为一种传动方式也利用到了偶合器的发展行业，慢慢出现了径向摩擦偶合器，轴向摩擦偶合器，这两种摩擦偶合器相比较而言，前者相对来说是发展较快的一种偶合器。轴向摩擦偶合器的发展称得上是刚刚起步。

目前国内真正生产反馈控制轴向摩擦偶合器的厂家是几乎没有的。只有很少的厂家生产无反馈式的轴向摩擦偶合器，如，上海祥树欧茂机电设备有限公

司生产的摩擦偶合器，该厂家是生产离合器的，但现在为了扩大市场，也开始生产摩擦偶合器的产品。同时与其实力相当的还有深圳市友盛精密机械有限公司，该公司也生产偶合器，以及苏州安固科技等。但是在国内对于反馈控制轴向摩擦偶合器的生产厂家还没有，几乎是不存在的。不过很多有志之士，机械工业协会等研究所的很多研究人员都在致力于这种产品的研究，同时进行相应的试验。都在争取进行深入的研究。就目前来说，有多处研究所都在研究这种偶合器产品。

但是由于目前国内的材料技术、机械制造技术等各种技术还不够成熟，与发达国家相比还有相当大的差距。目前我国的很多机械都是靠进口，这其中的一个关键问题就是我们国家的制造工艺还相当落后，尤其对材料的处理工艺还不够成熟。这就造成了我们国家的机械产品绝大部分要靠进口，包括电控行业也是如此。

而国外的技术尤其是美、日、德，俄罗斯等发达国家的制造水平在世界上一直是处于先进行列。轴向摩擦偶合器的制造厂家是相当多的，其技术也是很成熟的，但是真正制造反馈控制摩擦偶合器的生产厂家还是很少的。他们也是生产无反馈的摩擦偶合器，如日本的安森-三木产品专卖，美国NEXEN公司，中美合资四机赛瓦公司全球供应工业ATD等。

这就是说我们和外国的起步是相同的，所以说如果我们国家如果率先研制出了这种产品，这必将会增强我国的世界影响力，我国的综合国力也会有很大的提高。这或许会给我们国家带来很大的经济利益。可以说这种利益是很大的。虽然目前国内的轴向摩擦偶合器与国外的相比还是存在很大的差距的。我们坚信，只要我们经过努力就一定能够实现这一超越，外国人能够做到的我们国人也一定能够做到。相信我们能够在摩擦偶合器行业一定能够处于世界先进行列。

2、摩擦材料的研究发展现状与前景

20世纪70 年代中期以前，摩擦材料多采用石棉摩擦材料。70年代以后，摩擦材料从传统的石棉型材料过渡到半金属型、少金属型、无金属型。

摩擦材料成分：无石棉摩擦材料按使用条件可分为干式和湿式两种。干式摩擦材料主要采用无石棉有机摩擦材料和烧结摩擦材料，湿式摩擦材料主要采用纸基摩擦材料、石墨基摩擦材料和烧结摩擦材料。金属基体可分为铁基和铜基两种, 实际上, 铁基材料中又含有铜或铜合金。铁基材料一般用于干式条件和重载条件下, 而铜基材料则多用于湿式条件, 承受较低或中等载荷。

发展趋势和前景展望：目前, 国外摩擦材料的研究、应用工作仍是从材料成分、制取方法、工艺路线和结构设计等方面出发进行全面改革, 各国采用的方法虽然多种多样, 但其目的仍是为了全面提高新型无石棉摩擦材料的性能, 以满足汽车工业高速度发展的需求和社会对环境保护的要求。

就我国摩擦材料行业而言, 尽管已从过去依靠进口发展到引进国外先进

技术和自行设计、研制、生产无石棉摩擦材料, 过去主要使用石棉摩擦材料的状况也大为改观, 但目前与国外相比仍存在较大的差距。

目前, 国内外已开发研制了多种无石棉汽车摩擦材料以及许多先进的制

造技术和设备, 但摩擦材料的综合性能仍有待进一步全面提高。为了适应我国机械工业发展的要求和环保要求, 我国的摩擦材料行业应加快改革, 改善管理, 改进工艺, 调整产品结构, 提高产品质量,大力开发新型无石棉摩擦材料, 积极参与国际竞争。

3、我国摩擦偶合器的发展现状

为了降低成本，轴向摩擦偶合器所使用的摩擦片往往是标准的摩擦片，因为这样可以大大缩短产品的研发周期并降低产品的制造成本。摩擦片大多根据使用场合的不同而被设计成各种不同式样，但由于工作条件恶劣，磨损严重，因此需要量大。目前，有许多小型企业瞄准了这个市场，但由于设备条件的限