离合器设计数据速查实例

例5 选择汽车变速器中连接主、从动轴的离合器，轴径.=25mm，传递转矩.=30N·m。选择牙嵌离合器，并校核其强度。

解

1.选择牙嵌离合器

（1）类型选择 由于Ⅰ、Ⅱ轴在同一变速器中，两轴对中性好，选用牙嵌离合器。

（2）型号选择

1）确定计算转矩._c=KT，查表4-53，.=1.5，._c=1.5×30N·m=45N·m。

2）确定离合器为梯形牙。查表4-63，许用转矩为120N·m，轴径为25mm，长度为38mm的牙嵌离合器符合要求。

2.强度校核计算

（1）齿根弯曲应力及抗弯强度计算

式中，._m是牙齿分布圆平均直径（mm），._m=（.+.₁）.2；._m是齿根的平均厚度（中径处齿根厚度）（mm），对梯形牙，._m=._msin（.₂.2）+2（.-.₂）tan.，.是牙面倾斜角，对梯形牙.=2.～8.，取.=5.，.₂是牙的中心角，对梯形牙.₂=360°/2.，.₂是中径处的牙高（mm），.₂=2.5.；.是牙宽（mm），.=（.-.₁）.2，D、D₁是牙齿的外端和内端处直径（mm）；.是牙的高度（mm），.=（0.5～1）.，此处取.=0.5.；._c是计算齿数，._c=（0.33～0.5）.，此处取._c=0.4.，.是一个牙嵌盘的实际齿数；[._b]是许用弯曲应力（MPa），静止接合时，[._b]=._s.1.5，相对圆周速度.=0.7～1.5m/s时接合，[._b]=._s.（3～4），._s是材料的屈服点。

查表4-63，.=50mm，.₁=35mm，.=5。

本题选用的是梯形牙，计算公式中的各个参数分别为

. _m=（.+.₁）.2=（50+35）.2mm=42.5mm

.=（.-.₁）.2=（50-35）.2mm=7.5mm

.=0.5.=0.5×7.5mm=3.75mm，.₂=2.5.=2.5×3.75mm=1.5mm

. ₂=360°/2.=360°/2×5=36.

. _m=._msin（.₂.2）+2（.-.₂）tan.=[34sin18.+2×（3.75-1.5）×tan5.]mm

=10.9mm

. _c=0.4.=0.4×5=2

[._b]=._s.1.5，按嵌合元件的材料为45钢，查表1-12，45钢调质的._s=360MPa，则[._b]=._s.1.5=（360.15）MPa=240MPa。

所以牙的弯曲强度足够。

（2）牙齿工作面压应力及其强度条件

式中，.是每个齿的承压面积，对于梯形牙（表4-63），A=bh；[._p]是许用压应力（MPa），静止接合时，[._p]=90～120MPa，当.=0.7～0.8m/s时，[._p]=50～70MPa，当.=0.8～1.5m/s时，[._p]=35～45MPa。

因为本题选用的是梯形牙，静止接合，则许用压应力为90～120MPa。

所以，齿的抗压强度也足够。

从以上两项强度计算可以看出，此离合器合适。

例6 设计卧式车床主轴箱中用机械操纵的油式多片离合器。已知电动机额定功率._电=6kW，额定转速._电=960r/min，电动机经V带减速传动到摩擦离合器主动轴，其轴径.=40mm，减速比.=1.43，每小时接合120次。

解

（1）选定离合器的有关尺寸 对油式摩擦离合器，摩擦盘内径

. ₁=（1.5～2）.=（1.5～2）×40mm=60～80mm，取.₁=60mm摩擦盘外径

. ₂=（1.5～2）.₁=（1.5～2）×60mm=90～120mm，取.₂=110mm摩擦盘厚度.=1.8mm（在油中工作，淬火钢.=1.2～2mm）

（2）计算相对滑动速度

（3）计算主动轴转速及转矩

1）离合器主动轴传递的功率：取V带传动效率.=0.96，则

P=P_电.=6×0.96kW=5.76kW

2）离合器主动轴转速

n=n_电/i=960.1.43=672r/min

3）离合器主动轴传递的名义转矩

4）离合器主动轴计算转矩(www.xing528.com)

. _c=KK_z._v.

查表4-53，工作机为金属切削机床，取.=1.5；查表4-54，每小时接合次数为120，取._z=1.04；查表4-55，在相对滑动速度2.5m/s和3m/s之间用线性插值法，求得._v=1.0686，则

. _c=KK_z._v.=1.5×1.04×1.0686×81.86N·m=136.5N·m

（4）计算允许的轴向压紧力

式中，.是摩擦副的摩擦因数，查表4-58，由表4-58第一行摩擦副为湿式，取.=0.06；.是摩擦副数，m=z-1，.是摩擦片数，查表4-57，摩擦片数为5～16，取16，则.=16-1=15；选定摩擦盘材料为淬火钢—淬火钢（在油中工作）；._e是摩擦副当量摩擦半径（mm），._e=（.₁+.₂）.2，.₁、.₂是摩擦面的内、外半径。

（5）计算平均压强

式中，.是圆盘摩擦片工作表面平均压强（MPa），[.]是圆盘摩擦片工作表面许用平均压强（MPa），见表4-58。

查表4-58第一行摩擦副为湿式，则[.]=0.6～1.0MPa。

（6）计算摩擦片数目

式中，._m是摩擦副数系数，它是考虑每小时接合次数和摩擦副数目多少对离合器传递转矩能力影响的系数。每小时接合次数少于50次的干式和湿式摩擦片离合器，取._m=1，每小时接合次数多于50次的湿式摩擦片离合器，按表4-68选取，将表格按线性护张，可得.=15时，._m=0.64。

取.=21，与初设值不同，需重新计算。

（7）查取._m改变摩擦副材料为铜基粉末冶金和钢，则查表4-58，.=0.08，[.]=1.5～2.5MPa，并先设摩擦片数目.=6，则摩擦副数.=5，查表4-68，得._m=0.94。

（8）重新计算摩擦片数目

取.=6，与初设相同。

（9）验算平均压强

1）首先计算摩擦面的压紧力。

2）再计算平均压强。

因此该离合器安全。

该离合器的主动摩擦片数为，从动摩擦片数为。

例7 试选用图4-12所示齿轮传动中液压安全离合器，已知轴径为80mm，齿轮的分度圆直径为300mm，转速为104r/min，功率为10kW。

解

（1）选联轴器型号 计算滑动转矩._c

图4-12 液压安全离合器应用

查表4-91，ALY50DZ型液压安全离合器的滑动转矩为1.25～2.5kN·m，大于计算滑动转矩._c=1.1kN·m。

（2）校核径向力 因离合器用于与齿轮连接时存在径向力，此时理论转矩（kN·m）应该满足如下条件：

式中，.是轴的直径（mm）；.₀是传动件的分度圆或基准直径（mm）。

根据题目已知，.=80mm，.₀=300mm，则

2.9×10^-5.².₀=2.9×10^-5×80²×300kN·m=55.68kN·m即满足条件，因此合适。

（3）验算滑动速度 滑动速度应满足.=5.2×10^-5dn≤1.5m/s，即

.=5.2×10^-5dn=5.2×10^-5×80×104m/s=0.43﹤1.5m/s因此合适。