ABSTRACT: Go deep into the structure and principle of the friction electromagnetic clutch，carry on the theories analysis and study of it's working characteristic, then to make a small，intelligent，practicality simulating tester based on the mechanism structure design, which can do all the tests the national standard requests．

Key words：electromagnetic clutch，simulating tester, testing system.

第一章绪论1

1.1电磁离合器概述1

1.2电磁离合器试验台研究的目的和现实意义1

1.3 电磁离合器的结构和工作原理1

1.3.1结构认识（摩擦片式电磁离合器）1

1.3.2动作原理分析2

1.4电磁离合器的作用2

1.4.1 保证机床起步平稳2

1.4.2 方便换档3

1.4.3 防止传动系统过载3

1.5 电磁离合器试验台的研究概况3

1.6 本课题研究的内容4

1.7预计达到的目标4

第二章电磁离合器性能测试台的总体设计4

2.1 离合器要求4

2.2 一个供研究和考核离合器试验台要求5

2.3 关键理论和技术5

2.4 技术指标5

2.5电磁离合器性能测试台总体方案设计5

2.6 电磁离合器测试台结构特点5

2.7 试验台的工作周期分析6

第三章电磁离合器性能测试的具体方案7

3.1 温度特性7

3.1.1 电磁离合器温升测量的实现方案7

3.1.2 实验的软件实现方法7

3.1.3系统对环境温度的考虑7

3.2 电磁离合器的转矩特性8

3.2.1静力矩的测定8

3.2.2 测试动力矩8

3.2.3测定空转力矩9

3.3 动作特性9

3.4寿命的测试9

第四章关键零部件的设计和选取10

4.1 电机的选择10

4.1.1 电机类型选择10

4.1.2 确定电动机的功率和转速10

4.2 轴的设计12

4.2.1轴的材料12

4.2.2 最小轴径的确定13

4.2.3轴的结构设计14

4.3 飞轮的设计15

4.3.1 1飞轮的动力学计算15

4.3.2 飞轮的尺寸设计17

4.4 联轴器17

4.4.1 联轴器类型的选择17

4.4.2 确定联轴器的型号18

4.5 轴承的选择19

4.5.1 滚动轴承的作用19

4.5.2滚动轴承的分类20

4.5.3 滚动轴承类型的选择20

4.6 电磁离合器和制动器的选择20

4.6.1电磁离合器分类20

4.6.2 电磁离合器结构和工作原理21

4.6.3 选择电磁离合器的类型21

4.6.4 电磁离合器的型号及尺寸21

4.6.5 电磁制动器的选择23

4.7 传感器的选择23

4.8 键的选择和校核23

4.8.1 键的类型选择24

4.8.2 键的尺寸选择24

4.8.3 键的校核24

第五章总结和致谢25

5.1 总结25

5.2 致谢26

　　　一、主要内容及基本要求

研究内容：设计电磁离合器性能测试台，要求能完成电磁离合器大性能、小性能、空载、温升、寿命性能的测试。具体内容如下：　　　　　　　　　

　　　1．电磁离合器性能测试台的总体方案设计　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　2．动力元件的选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　3．传动机构的设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　4．传感器的选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　5．其他零部件的设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　基本要求：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．技术指标要求符合设计要求。

2．绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于2.5张A0图纸。

　3．翻译一篇不少于3000字的外文文献。

　 4．撰写毕业设计说明书，要求不少于1万字。

　　　二、重点研究的问题

1．电磁离合器性能测试台的总体设计中测试项目测试原理。　　　　　　　　　　　　　

2．关键零部件的计算与设计。

3．技术指标：转矩100Nm　　　转速：0-1000rpm　　　　　　　　　　　　　　　　

　　工作电压：24V　　　外形尺寸：200*φ300(长度*外径)

第一章绪论

1.1电磁离合器概述

　　　电磁离合器目前大多是运用于机械的传动系统中，离合器能够实现在机器运转过程中，使主动部分与从动部分随时结合和分离，电磁离合器顾名思义就是通过电磁线圈的驱动实现离合盘的分离与吸和，他有着响应高速，耐久性强，组装维护简单，动作确实，使用操作容易等优点，按工作原理和是否吧离合器浸入润滑油中工作来分，电磁离合器按结构特点来分，可分为磁粉离合器，干式多片电磁离合器，，转差式电磁离合器，湿式多片电磁离合器，转差式电磁离合器。电磁离合器的按工作方式来分又分为通电结合和断电时才结合。

1.2电磁离合器试验台研究的目的和现实意义

　　　电磁离合器是现代办公机械，机床，印刷设备不可缺少的部件，作为传动系统的主打部件，具体工作状况多变，怎样去评估一个电磁离合器的性能特性是研究人员和生产厂家所必须解决的重要问题，而各种性能的分析，只能通过在特定的测试台上去实验，模拟，分析。通过离合器测试台的分析和实验，可以尽早了解到离合器在运行过程的可能存在的各种隐患，减少维修费用，防止出现事故，从而增加了电磁离合器使用的可靠性，安全性，和经济效益，故而电磁离合器测试台的设计过程变得非常重要，他的性能优劣直接联系到被测的电磁离合器的各种性能指标的测试结果，如何进一步优化测试台的设计，是我们当前研究所需要解决的重要问题，为了实时检测电磁离合器的操纵性能和安全性能，完成对转矩转速，温升等方面的测定，现代企业和研发部门都在研究离合器试验台，通过测试台对离合器进行探讨，以掌握离合器的各种性能。

1.3 电磁离合器的结构和工作原理

　　电磁离合器的是借由其从动部分和主动部分接触面的摩擦作用，利用磁力传动来传递转矩，让主动部分与从动部分既可以分离，又可以慢慢结合。

1.3.1结构认识（摩擦片式电磁离合器）

　　　电磁离合器的结构图如图1-1所示。主要由衔铁8、铁芯7、摩擦片2和3以及激磁线圈6还有连接件等组成。一般采用直流24V作为供电电源。1.3.2动作原理分析

　　　主轴1的花键的轴端，装有主动摩擦片2，因为是花键连接的关系，摩擦片可以随着主轴的转动而转动。又因为从动摩擦片和主动摩擦片的装叠是交替的，它的外缘凸起部分卡在套筒5内，套筒与从动轮又是固定在一起的，所以，从动摩擦片是跟着从动齿轮，实现主轴运转时，从动摩擦片保持不转。当线圈6通电后，铁芯7将摩擦片通过磁力吸住，衔铁8也被铁芯紧紧吸住，从而压住各摩擦片。依靠主、从动摩擦片之间产生的的摩擦力，使主轴带动从动齿轮。线圈断电时，由于内外摩擦片中弹簧的恢复作用，让摩擦片和衔铁都恢复到了原来的位置，电磁离合器的力矩作用消失。直流电流从线圈其中一端的滑环和电刷输入，而另一端接地即可。

1.4电磁离合器的作用

　　磁离合器是一种自动化执行元件，它通过电磁力的作用在传动系统中实现扭矩的传递。

1.4.1 保证机床起步平稳

　　机床由静止到行驶的过程，机床的速度由零慢慢变大，有了离合器后，在机床起步时离合器会逐渐参与接合，如此一来，离合器所能传递的扭矩也就是一个逐渐增大的过程，于是发动机的转矩就可以从小到大的传给传动系统，当驱动力足以克服生产阻力的时候，机床就有静止状态开始缓缓加速，从而实现平稳起步。

1.4.2 方便换档

　　在机床运行过程中，为了适应工作条件的不同，变速器需要经常更换不一样的档位工作，而普通齿式变速器换挡时通过拨动换挡机构来实现，即在用档位的一对齿轮副退出啮合，待用档位的一对齿轮副进入啮合，换挡时，在用档位的齿轮副之间的压力往往很大，难以脱离，而又因为与待用档位的齿轮副的转动速度不一致，使得啮合过程难以实现，就算侥幸达到啮合，也是以出现巨大的冲击和噪声为代价，对机件造成损坏。装备了离合器后，换挡之前先使离合器分离，暂时切断传动系统的动力传动之后再换挡，这样就保证换挡操作的过程顺利进行，并减轻或消除换挡所带来的冲击。　　　递类转矩测量法。

　　　转矩测量技术主要包括两方面：一方面是传感器技术，另一方面是测量系统。现阶段应用最为广泛的传递类转矩测量手段是采用传感器测量。国外转矩、转速测量系统在很早的时候就发展起来了，技术水平也大大超前国内。但是随着国内技术人员在近几年中的不懈努力，也取得了令人瞩目的发展。

1.6 本课题研究的内容

　　　　　设计电磁离合器性能测试台，要求能完成电磁离合器大性能、小性能、空载、牙嵌、温升、寿命性能的测试。具体内容如下：

　　　　　1．电磁离合器性能测试台的总体方案设计

　　　　　2．动力元件的选择

　　　　　3. 传动机构的设计

　　　　　4．传感器的选择

　　　　　5．其他零部件的设计

1.7预计达到的目标

　　 1 ) 能模拟产品的典型使用工况;

　　　　　　2 ) 满足一定的试验对象的规格范围;

　　　　　　3 ) 能对被要求考核的各项性能进行考核和评估;

　　　　　　4 )能满足各类电磁离合器的考核

　　　　　　5 ) 性能稳定, 工作可靠;

　　　　　　6 ) 好修, 好造。　　　本科毕业设计历时两个半月，在这两个半月中，我尽量能按照预期进度安排，按时按量的完成设计任务。设计初期，我复习了《机械设计》、《材料力学》等知识，查阅了《机械设计手册》、《机械制图手册》等规范。在设计中期，利用所学专业知识进行方案确定、结构设计。设计后期，主要进行装配图和零件图的绘制。设计期间得到了机械工程学院诸多老师的指导和帮助，在此深表谢意。

　　　毕业设计是对大学四年所学知识的综合应用，是理论联系实际的训练。通过毕业设计，我复习了以前在课堂上学习的专业知识，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。我深刻的认识到：作为工程师，应该具备严谨的科学态度，本着建筑以人为本的思想，力求做到安全、经济、实用、耐久、美观；设计过程中，应该严格按照建筑规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是结构和建筑的交流，结构设计和施工的协调。这就要求工程设计人员具备较高的综合素质，不仅要抓住建筑结构设计的主要矛盾，同时也要考虑一些细节问题。在毕业设计的过程中，我深刻认识到规范是设计的航标，必须多思考、多体会。在以后的学习和工作中，要不断加强对规范的学习和理解，只有这样，才不会出现错误。

在设计过程中，我们遇到了很多问题，必须勤学好问，努力发挥集体的积极性和创造力，充分挖掘团队的潜力，这样才能提高工作效率。在工程实践上，必须集体的智慧和力量，因此我们应该注重团队精神的培养。

　　　“养兵千日，用兵一时。”在毕业设计中，我为能用上四年所学而欣慰，同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。专业课学习时，老是感觉所学知识与实际相差太远。这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松，在毕业设计的过程中，我深深的体会到了“书到用时方恨少”的含义。在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了夯实基础。“万丈高楼从地起”，切实做到理论联系实际，学以致用。

毕业设计是本科教育非常重要的阶段，我初步掌握了建筑结构设计的基础理论、方法、步骤。在以后的学习生活中，我将加强专业知识的学习，争取早日成为一名优秀的工程师。

5.3参考文献

　[ 1 ]阮忠唐. 联轴器、离合器设计与选用[M ] . 北京: 化学工业出版社, 2005.

　[ 2 ]田金铭. 电磁离合器设计与应用[M ] . 南京: 江苏科学技术出版社, 1991.

　[ 3 ]段广汉, 舒森茂, 等. 离合器结构图册[ Z] . 北京: 国防工业出版社, 1985.

［ 4 ］濮良贵,纪名刚. 机械设计[M]. 北京:高等教育出版社,2002.

[ 5 ]徐灏.机械设计手册-第三卷[M]. 北京：机械工业出版社,1993.

[ 6 ]孙垣,陈做模.机械原理[M].高等教育出版社，2006.5.

　[ 7 ]钟日铭.Pro/engineer Wildfire 4.0从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2002

[ 8 ] 陈小元，方凯，杨银贤.汽车制动器惯性试验台的系统设计与实现[J].电子技术，2004，[ 9 ]：55-57.

　[ 10 ] 张鸣，张青.转速的双闭环PID控制[J].湖北工学院学报， 2004，19（3）: 180-182.

　[ 11 ] 李之中，杨洪刚.起重机械制动器试验系统[J].山西科技， 2004，（1）：57-58.

　[ 12 ] 郝玉峰，华小洋.制动器试验方法[J].起重运输机械，2002，（7）：37-38.

　[ 13 ] 朱晓锦，吴宁生.基于计算机测控的汽车同步器试验系统研制[J].测控技术，2000，（11）：45-48.

　[ 14 ] 王章忠，乔斌.机械工程材料[M].北京：机械工业出版社， 2001.

电机支座桌面.gif

飞轮.gif

离合器试验台装配.gif

离合器支座.gif

设计图纸8张.gif

套筒.gif

轴.gif

轴承支座.gif

内容简介：: 湘潭大学毕业设计任务书论文设计题目：电磁离合器性能测试台设计学号： XXXXX 姓名： XXXXX 专业： 10机械设计制造及其自动化3 指导教师： XXXXX 系主任： XXXXX 一、主要内容及基本要求研究内容：设计电磁离合器性能测试台，要求能完成电磁离合器大性能、小性能、空载、温升、寿命性能的测试。具体内容如下： 1电磁离合器性能测试台的总体方案设计2动力元件的选择3传动机构的设计4传感器的选择5其他零部件的设计基本要求： 1技术指标要求符合设计要求。 2绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于2.5张A0图纸。 3翻译一篇不少于3000字的外文文献。 4撰写毕业设计说明书，要求不少于1万字。二、重点研究的问题 1电磁离合器性能测试台的总体设计中测试项目测试原理。 2关键零部件的计算与设计。 3技术指标：转矩100Nm转速：0-1000rpm 工作电压：24V外形尺寸：200*300(长度*外径) 湘潭大学毕业设计说明书题目：电磁离合器性能测试台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：XXXXX 姓名：XXXXX 指导教师：XXXXX 完成日期：湘潭大学毕业设计任务书论文设计题目：电磁离合器性能测试台设计学号： XXXXX 姓名： XXXXX 专业： 10机械设计制造及其自动化3 指导教师： XXXXX 系主任： XXXXX 一、主要内容及基本要求研究内容：设计电磁离合器性能测试台，要求能完成电磁离合器大性能、小性能、空载、温升、寿命性能的测试。具体内容如下： 1电磁离合器性能测试台的总体方案设计2动力元件的选择3传动机构的设计4传感器的选择5其他零部件的设计基本要求： 1技术指标要求符合设计要求。 2绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于2.5张A0图纸。 3翻译一篇不少于3000字的外文文献。 4撰写毕业设计说明书，要求不少于1万字。二、重点研究的问题 1电磁离合器性能测试台的总体设计中测试项目测试原理。 2关键零部件的计算与设计。 3技术指标：转矩100Nm转速：0-1000rpm 工作电压：24V外形尺寸：200*300(长度*外径) 电磁离合器性能测试台设计摘要：研究了电磁离合器的组成和工作原理，对它各方面的工作特性进行了理论上的研究，从小型化、智能化和实用化的角度进行了机械结构的设计，以完成对电磁离合器所有性能的的模拟检验与测试。关键词：电磁离合器，测试系统，测试台 Electromagnetic Clutch Performance Test BedABSTRACT: Go deep into the structure and principle of the friction electromagnetic clutch，carry on the theories analysis and study of its working characteristic, then to make a small，intelligent，practicality simulating tester based on the mechanism structure design, which can do all the tests the national standard requestsKey words：electromagnetic clutch，simulating tester, testing system.目录第一章绪论11.1电磁离合器概述11.2电磁离合器试验台研究的目的和现实意义11.3 电磁离合器的结构和工作原理11.3.1结构认识（摩擦片式电磁离合器）11.3.2动作原理分析21.4电磁离合器的作用21.4.1 保证机床起步平稳21.4.2 方便换档31.4.3 防止传动系统过载31.5 电磁离合器试验台的研究概况31.6 本课题研究的内容41.7预计达到的目标4第二章电磁离合器性能测试台的总体设计42.1 离合器要求42.2 一个供研究和考核离合器试验台要求52.3 关键理论和技术52.4 技术指标52.5电磁离合器性能测试台总体方案设计52.6 电磁离合器测试台结构特点52.7 试验台的工作周期分析6第三章电磁离合器性能测试的具体方案73.1 温度特性73.1.1 电磁离合器温升测量的实现方案73.1.2 实验的软件实现方法73.1.3系统对环境温度的考虑73.2 电磁离合器的转矩特性83.2.1静力矩的测定83.2.2 测试动力矩83.2.3测定空转力矩93.3 动作特性93.4寿命的测试9第四章关键零部件的设计和选取104.1 电机的选择104.1.1 电机类型选择104.1.2 确定电动机的功率和转速104.2 轴的设计124.2.1轴的材料124.2.2 最小轴径的确定134.2.3轴的结构设计144.3 飞轮的设计154.3.1 1飞轮的动力学计算154.3.2 飞轮的尺寸设计174.4 联轴器174.4.1 联轴器类型的选择174.4.2 确定联轴器的型号184.5 轴承的选择194.5.1 滚动轴承的作用194.5.2滚动轴承的分类204.5.3 滚动轴承类型的选择204.6 电磁离合器和制动器的选择204.6.1电磁离合器分类204.6.2 电磁离合器结构和工作原理214.6.3 选择电磁离合器的类型214.6.4 电磁离合器的型号及尺寸214.6.5 电磁制动器的选择234.7 传感器的选择234.8 键的选择和校核234.8.1 键的类型选择244.8.2 键的尺寸选择244.8.3 键的校核24第五章总结和致谢255.1 总结255.2 致谢26第一章绪论1.1电磁离合器概述电磁离合器目前大多是运用于机械的传动系统中，离合器能够实现在机器运转过程中，使主动部分与从动部分随时结合和分离，电磁离合器顾名思义就是通过电磁线圈的驱动实现离合盘的分离与吸和，他有着响应高速，耐久性强，组装维护简单，动作确实，使用操作容易等优点，按工作原理和是否吧离合器浸入润滑油中工作来分，电磁离合器按结构特点来分，可分为磁粉离合器，干式多片电磁离合器，转差式电磁离合器，湿式多片电磁离合器，转差式电磁离合器。电磁离合器的按工作方式来分又分为通电结合和断电时才结合。1.2电磁离合器试验台研究的目的和现实意义电磁离合器是现代办公机械，机床，印刷设备不可缺少的部件，作为传动系统的主打部件，具体工作状况多变，怎样去评估一个电磁离合器的性能特性是研究人员和生产厂家所必须解决的重要问题，而各种性能的分析，只能通过在特定的测试台上去实验，模拟，分析。通过离合器测试台的分析和实验，可以尽早了解到离合器在运行过程的可能存在的各种隐患，减少维修费用，防止出现事故，从而增加了电磁离合器使用的可靠性，安全性，和经济效益，故而电磁离合器测试台的设计过程变得非常重要，他的性能优劣直接联系到被测的电磁离合器的各种性能指标的测试结果，如何进一步优化测试台的设计，是我们当前研究所需要解决的重要问题，为了实时检测电磁离合器的操纵性能和安全性能，完成对转矩转速，温升等方面的测定，现代企业和研发部门都在研究离合器试验台，通过测试台对离合器进行探讨，以掌握离合器的各种性能。1.3 电磁离合器的结构和工作原理电磁离合器的是借由其从动部分和主动部分接触面的摩擦作用，利用磁力传动来传递转矩，让主动部分与从动部分既可以分离，又可以慢慢结合。1.3.1结构认识（摩擦片式电磁离合器）电磁离合器的结构图如图1-1所示。主要由衔铁8、铁芯7、摩擦片2和3以及激磁线圈6还有连接件等组成。一般采用直流24V作为供电电源。图111.3.2动作原理分析主轴1的花键的轴端，装有主动摩擦片2，因为是花键连接的关系，摩擦片可以随着主轴的转动而转动。又因为从动摩擦片和主动摩擦片的装叠是交替的，它的外缘凸起部分卡在套筒5内，套筒与从动轮又是固定在一起的，所以，从动摩擦片是跟着从动齿轮，实现主轴运转时，从动摩擦片保持不转。当线圈6通电后，铁芯7将摩擦片通过磁力吸住，衔铁8也被铁芯紧紧吸住，从而压住各摩擦片。依靠主、从动摩擦片之间产生的的摩擦力，使主轴带动从动齿轮。线圈断电时，由于内外摩擦片中弹簧的恢复作用，让摩擦片和衔铁都恢复到了原来的位置，电磁离合器的力矩作用消失。直流电流从线圈其中一端的滑环和电刷输入，而另一端接地即可。1.4电磁离合器的作用磁离合器是一种自动化执行元件，它通过电磁力的作用在传动系统中实现扭矩的传递。1.4.1 保证机床起步平稳机床由静止到行驶的过程，机床的速度由零慢慢变大，有了离合器后，在机床起步时离合器会逐渐参与接合，如此一来，离合器所能传递的扭矩也就是一个逐渐增大的过程，于是发动机的转矩就可以从小到大的传给传动系统，当驱动力足以克服生产阻力的时候，机床就有静止状态开始缓缓加速，从而实现平稳起步。 1.4.2 方便换档在机床运行过程中，为了适应工作条件的不同，变速器需要经常更换不一样的档位工作，而普通齿式变速器换挡时通过拨动换挡机构来实现，即在用档位的一对齿轮副退出啮合，待用档位的一对齿轮副进入啮合，换挡时，在用档位的齿轮副之间的压力往往很大，难以脱离，而又因为与待用档位的齿轮副的转动速度不一致，使得啮合过程难以实现，就算侥幸达到啮合，也是以出现巨大的冲击和噪声为代价，对机件造成损坏。装备了离合器后，换挡之前先使离合器分离，暂时切断传动系统的动力传动之后再换挡，这样就保证换挡操作的过程顺利进行，并减轻或消除换挡所带来的冲击。1.4.3 防止传动系统过载当机床紧急制动是，转速紧急下降，若发动机与传动系统是刚性连接，将迫使发动机也随着急剧下降，其所有运动件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系统，会造成传动系统的过载而使机件损坏，有了离合器，当传动系统承受载荷超过离合器所能传递的最大扭矩时，离合器会会出现打滑现象，从而起到过载保护的作用。1.5 电磁离合器试验台的研究概况目前电磁离合器试验台的设计法主要是通过制动来实习转矩转速等各方面的测量。转矩、转速，空载、温升、寿命性能的测试是各种机械产品的开发研究、测试分析、中必须要经历的一个环节。随着社会生产力的向前发展，转矩、转速测量技术已在电机、汽车、船舶运输、交通、柴油机、化工机械、石油、冶金等多方面获得了广泛的应用。在市场经济激烈的竞争下，机械新产品既要有更大功率，更加高的速度，更加高的效率，又要向更小的设计裕度方向加速发展，转矩、转速测量技术可以为旋转有关的机械设计提供可靠的数据资料；在自适应控制系统中使用中，可为自适应控制系统提供控制信号；转矩、转速测量是检验各类动力机械功率输出是否达到设计标准的必要手段；尤其在一些大型的，无储备的动力机械中，一旦发生意外停车，将会产生不可估量的损失。随着转矩、转速测量的广泛应用，市场对转矩、转速测量系统也提出了越来越高的要求：从静态测试到动态在线检测；从间接测量到要求直接测量；从原来的单功能转向现在的多功能，同时也包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和记忆要求；要求系统微型化、数字化、智能化、虚拟化和网络化；转矩、转速的检测与动力装置的控制要互相渗透，达到转速、转矩、输出功率的优化配置。转矩的测量，按原理可分为：传递类(扭轴类或转矩计类)，平衡力类(支反力类或测功机类)，能量转换类(间接测量法)等三类。据统计，现代实验工作中，大多数都采用传递类转矩测量法。转矩测量技术主要包括两方面：一方面是传感器技术，另一方面是测量系统。现阶段应用最为广泛的传递类转矩测量手段是采用传感器测量。国外转矩、转速测量系统在很早的时候就发展起来了，技术水平也大大超前国内。但是随着国内技术人员在近几年中的不懈努力，也取得了令人瞩目的发展。1.6 本课题研究的内容设计电磁离合器性能测试台，要求能完成电磁离合器大性能、小性能、空载、牙嵌、温升、寿命性能的测试。具体内容如下：1电磁离合器性能测试台的总体方案设计2动力元件的选择3. 传动机构的设计4传感器的选择5其他零部件的设计1.7预计达到的目标 1 ) 能模拟产品的典型使用工况;2 ) 满足一定的试验对象的规格范围;3 ) 能对被要求考核的各项性能进行考核和评估;4 )能满足各类电磁离合器的考核5 ) 性能稳定, 工作可靠;6 ) 好修, 好造。第二章电磁离合器性能测试台的总体设计2.1 离合器要求1)在任何工况下都能够有效的传递来自发动机的转矩，传递转矩的能力有一定的储备；2)离合器分离时要彻底、迅速；接合时要平顺、柔和，是机床平稳起步；3)离合器从动部分转动惯量尽可能的小，以便于换挡；4)应使传动系统避免危险的扭转共振，且有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力；5)有足够的吸热能力，并保证有良好的散热条件；6)作用在摩擦片上的正压力和摩擦系数尽可能在运行中保持稳定；7)操纵舒适；工作安全可靠，具有较长的使用期；8)结构简单、紧凑，质轻，具有良好的工艺性，拆装方便。2.2 一个供研究和考核离合器试验台要求1 ) 能模拟产品的典型使用工况;2 ) 满足一定的试验对象的规格范围;3 ) 对被考核的参数能进行测试及记录;4 ) 不同形式的离合器在试验台上装拆方便, 调整容易,5 ) 性能稳定, 工作可靠;6 ) 好修, 好造。2.3 关键理论和技术制动法，转速转矩测量技术，传感器的选择，惯性负载模拟2.4 技术指标转矩100Nm，转速：01000rpm，工作电压：24V，外形尺寸：200*2.5电磁离合器性能测试台总体方案设计从能量转化关系来看，电磁离合器的工作过程可以归结为：原动机机械动能在离合器滑动摩擦的过程中，克服第一根轴上转动惯量为J的飞轮加速时，所需的惯性扭矩所做的功；克服转化到第一根轴上的生产阻力所做的功，此时，原动机的部分能量会由于摩擦的作用转化为热能，让电磁离合器的温度升高，这部分能量也成为滑磨功，由上述可得，惯性式电磁离合器试验台仅仅从能量的观点来看，就是可以满足上述能量转化关系的一个装置，而从机械的观点来看，它的基本构成是由代表了发动机的原动机，代表了机床床身质量的惯性飞轮，代表道路阻力的制动装置，和为了下一个循环做准备的惯性飞轮制动器，以及安装这些总成的支架，床身所组成，为了使上述装置有机的联系在一起，按规定的程序动作，并对试样测量的结果进行记录，测量，和分析，也需要一套控制系统，而本文只对其中的机械部分加以说明。 2.6 电磁离合器测试台结构特点a）本测试台拟采用离合器起步惯性飞轮，采用电磁制动器制动惯性飞轮，同时在惯性各种性能实验时，可以对第一个离合器施加生产阻力矩。b）这种测量数据，如温升，扭矩，转速等讯号均由所布置的传感器所获得，采用转矩转速传感器测量从动部分的转速和传递的扭矩，采用温度传感器测量温度，通过制动离合器制动并模拟汽车起步工况时的载荷。图21 电磁离合器性能测试台简图2.7 试验台的工作周期分析此处分析离合器试验过程中的一个工作周期，以便了解试验台测试的具体过程。工作周期步骤如下：在第03 s时，电机带动被试离合器主动部分部件升速至要求的试验转速n。在第37 s时，被试离合器结合，电机同时带动主动部分、从动部分运转，转速首先下降至n1点，该点为主动部分和从动部分的转速达到同步时的转速。试验要求，同步转速n1不得超过试验转速的20%，这里按照试验转1000r/min）。然后，主动部分和从动部分的同步转速再上升至试验转速n。在第79 s时，整个试验台在转速n稳定运行。在第910 s时，被试离合器脱开，电机继续带动主动部分运行，而制动离合器对从动部分实施制动，使其停止。第三章电磁离合器性能测试的具体方案3.1 温度特性3.1.1 电磁离合器温升测量的实现方案我们为了做出电磁离合器的温升曲线而对他进行温升的实验，通过温升曲线来知道被测的电磁离合器是否可以投入使用，绘制温升曲线需要从电磁离合器通电开始到达到稳定的温升标准这一段时间内的温度采样值。每一采样时刻的温升值是根据填埋在离合器摩擦盘内的热电偶传感器获得的。那么，如何判断试品是否达到稳定的温升标准呢？普遍认为，当被测离合器达到温升标准时，即使连续通电一小时，线圈温度也不会上升1摄氏度，达到温升标准后，我们就可以画温升曲线。并对被测离合器的温升性能做出评估。在控制系统中，可以对离合器每隔十五分钟采样一次温度，而温升差值则是每小时采样一次，所以，温升差值必须从第五个采样点开始进行计算3.1.2 实验的软件实现方法本试验的软件编程用Visual Basic实现。其试验进程分为以下几个步骤：a）试品通电，测试出试品初始时候的温度，及环境温度，b）间隔15分钟后，测出时刻1试品的温度和环境温度c）判断相邻环境温度的差值，若其差值大于1，说明不满足实验条件，则停止实验；d）重复实验的第2步和第三步，依次计算出温升值；e）当周围环境温度允许进行试验时，就依次算出的结果，直到差值其小于1为止（也就是达到了稳定温升）f）绘制温升曲线。3.1.3系统对环境温度的考虑在试验过程中如果环境温度变化过大，会影响试验结果的可靠性，所以，要把环境温度因素考虑到测试系统中。其具体实现方法即为在每次进行温升比较之前先对此采样时刻与最近的一次采样时刻的环境温度做差。若相邻采样点的环境温度变化超过1，则认为此条件下不适宜做温升试验，系统将自动终止试验。3.2 电磁离合器的转矩特性电磁离合器的摩擦转矩是选择离合器的基本参数，可分为静转距和动转距。电磁离合器出于通电励磁状态是，离合器的两摩擦盘之间不发生相对滑动时，从主动部分传递到从动部分的最大转矩就叫静转距。同样是励磁状态，但内外摩擦片之间发生了相对滑动，从主动部分传递到从动部分的最大转矩就是动转距。选择离合器时应使公称静转距大于机器运转的最大负载转矩乘以安全系数; 连接时的负载转矩加上加速转矩乘以安全系数小于公称动转矩。湿式的静摩擦转矩约为动摩擦转矩的2倍, 而干式的大致相同。所谓空转矩即离合器出于非励磁状态时从主动侧能够传递到从动侧的最大转矩。对于干式离合器而言，空转转矩很小，甚至可以忽略不计。断电后，离合器存在空转转矩的一段时间里, 离合器所传递的转矩称为残留转矩。残留转矩主要是切断电流后，由于存在磁滞现象磁力矩没有立马消失所造成的。润滑油的黏度和表面张力是另一因素。但对干式的影响可以忽略。空转转矩和残留转矩都将使离合器的负载不能脱开而引起发热, 应当愈小愈好。3.2.1静力矩的测定首先把离合器被动侧固定, 通入额定励磁电流,使主动侧与被动侧在静止状态下完全连接。然后在主动侧缓慢施加扭矩载荷,测量并记录开始打滑是的扭矩，即静摩擦力矩。测量次数不少于5次，其中任意两次的差值不应大于3，并以其算术平均值为最终测量结果。3.2.2 测试动力矩在电机输出轴上装上测定装置的离合器, 该离合器被动侧的输出轴后边装上惯性飞轮, 在该轴的端部装被测离合器的联结或磁轭, 被测离合器的被动侧与机架固定。并将转速、力矩和被测离合器的电压飞电流等讯号接到示波器上。测定步骤如下: 首先使实验装置用的离合器得电, 然后起动原动机, 此时飞轮和被测离合器的主动侧上升到规定转速, 待稳定后测出转速。这时将试验装置用的离合器电源切断, 被测离合器得电,制动力矩产生, 并将试验装置用的离合器被动侧、飞轮、被测离合器的主动侧均制动停止。通过转矩转速传感器测取被测电磁离合器从动部分转速为零、主动摩擦片瞬时转速为1000r/min，以及其以下各转速点的摩擦力矩，即为被试离合器从动部分固定，主动部分以不同转速强制滑摩时的动摩擦力矩，测量次数不小于10次，取其算术平均值。3.2.3测定空转力矩在试验台上安装好被测离合器, 使其处于非励磁状态, 对离合器的从东侧制动使其保持静止, 其方法与测定动力矩的方法相同3.3 动作特性线圈得电后, 因为线圈中电阻和电感的特性,电流大小与时间的关系为指数上升式,电流增大，吸合力增强，达到某特定值时, 衔铁被吸动。磁路中的间隙瞬间变小, 阻抗随之降低, 使得回路中的电感快速增加, 电流相应的产生一波动。当衔铁吸紧摩擦片的力度达到某一特定值是，开始传递扭矩，且扭矩大小与电流大小呈正相关关系，当内外摩擦片之间没有出现相对滑动时，此时所传递的扭矩达到最大值。探讨电磁离合器的动作特性行为中，需要研究的主要参数为: 1、衔铁吸引时间, 也就是从离合器线圈开始得电直至开始产生转矩所需的时间; 2、接通时间, 即从离合器线圈开始得电到转矩上升至80%公称动转矩所需的时间;3、断开时间, 即从离合器线圈断电开始到转矩下降至10%公称动转矩所需的时间。首先，使被测离合器与机架保持固定，然后使电磁离合器得电，让其的主动侧与从动侧在静止状态下保持连接。然后，在主动侧施加某一扭矩，使这扭矩传递到从动侧，并在示波器上示出。之后, 切断离合器电源, 离合器被动侧的力矩衰减过程由力矩变换器送到示波器上记录。测定力矩消灭时间: 先在离合器主动侧施加一额定力矩，然后切断电源，使力矩慢慢衰减至原来的10%，这个过程所要经历的时间,即为力矩消灭时间。3.4寿命的测试电磁离合器的使用寿命是一个十分关键的性能指标。寿命测试通常是通过抽样检测，对试品进行反复的通断电，使之吸合，启动负载，断电，抛开负载，知道离合器失效为止。记录离合器的有效使用次数，并检查是否符合标准，以判断器件的寿命。有转矩转速传感器从寿命试验台上读出主电机和离合器的转速变化情况，后台控制系统通过对这些数据的分析，对离合器是否失效做出判定。离合器的可靠寿命与多种因素有关, 它不仅与离合器本身的性能有关, 而且还与现场使用条件有关离合器的本身性能包括摩擦片的结构、配对材料的选用加工工艺和摩擦片表面的处理工艺等等现场使用条件包括惯性负载的大小、转速的高低操作频率的多少、润滑条件的好坏(对湿式离合器)等等根据人们的公认看法, 离合器的可靠寿命是由它工作时的连接次数来确定, 而这种连接次数是在保证离合器所传递的扭矩能在规定的时间内起动(或制动)规定的负载, 即离合器的可靠寿命次数, 是主动侧以某一转速n1, 旋转,在规定的时间内起动规定的负载, 使从动侧的转速n2从由零升速到n2=n1,或使从动侧的转速由n2=n1减速到零。设加速时间为T，键入控制系统，再由系统测出n2由零加速到n1所需的时间为t，将测出的t与T相比，若tT，则认为离合器非可靠的工作了一次,，则故障计数器自动加1，当故障计数器的次数啊等于3时，则自动停止实验，可靠寿命计数器所记下的次数即为离合器的可靠寿命次数。第四章关键零部件的设计和选取4.1 电机的选择4.1.1 电机类型选择目前国内的制造单位普遍使用三相交流电源对其设备供电，在没有特殊的情况下（如在较大范围内平稳的调速，经常启动或反转等），通常都采用三相交流异步电动机。我国已定制统一标准的Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠型三相异步电动机，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气味的气体的机械。同时，Y系列封闭式三相异步电动机还具有具有高效率，低耗能，低噪声，小振动，占用空间小，运行安全可靠等优点，适用于一般用途的电动机，本次试验台设计也采用Y系列封闭式三相异步电动机4.1.2 确定电动机的功率和转速电机的功率选择是否恰当，对电机的工作性能和经济性能都有着十分重要的影响。功率选得过小，电动机不能保证机器的正常工作，或电动机因为长期超载运行而早早损坏；容量过大则电动机价格过高，能量不能充分利用，造成能源的浪费。对于长期连续运转，载荷变化不大或很少辩护的，在常温下工作的电动机来说，选择容量时，只需使电动机的负载不超过其额定值，电机就不会因为过载而导致发热严重，此时就可以参考电机的额定功率等于或略大于电动机所需的功率，即，选择相应的电动机型号，而不必在做发热计算。技术指标中转矩1 =100Nm，转速： =01000rpm，则电动机所需的功率为（1）查表JB/T 10391_2008,Y系列三相异步电动机的技术数据，将最终圆整为11kw；最终选择电机为同步转速为1000r/min，6极的Y160L6，其他技术参数如下表所示：表41 Y160L6三相异步电动机技术参数电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)同步转速1 000r/min，6极Y160L-6119702.02.0注：电动机型号意义：以Y132S2-2-B3为例，Y表示系列代号，132表示机座中心高，S2表示短机座和第二种铁心长度（M表示中机座，L表示长机座），2表示电动机的极数，B3表示安装形式。表42 机座带底脚、端盖无凸缘Y系列电动机的安装及外形尺寸 mm机座号极数ABCDEFGHKABACADHDBBL132S2,4,6,82168938+0.018+0.002801033132280270210315200475132M178238515160M25421010842110123716015330325255385270600160L2543146454.2 轴的设计4.2.1轴的材料轴的材料种类很多，主要是根据轴的使用条件、刚度和其他的机械性能等的要求，采用的热处理方式和经济性，并尽量使之有良好的工艺性。通过设计和计算确定轴的材料。轴的常用的材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常见。不太重要及受载荷交小的轴可用Q235、Q275等普通碳素钢结构钢；对于受力较大，轴的尺寸又不允许太大，或者在某些特殊的场合是可以选择合金钢作为轴的材料；此时应当尽量考虑用符合国家资源结构的硼钢和硅锰刚等等。当轴的结构比较复杂时，为了维护原有的尺寸，和防止热处理过程中的变形，可以选用铬钢；对于非常重要，而轴截面尺寸又非常大的情况可以选用铬镍钢作为轴的材料，对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。选择曲轴和轮轴的材料时，球墨铸铁和一些高强度铸铁因为具备良好的铸造性能，良好的吸震性能，应力集中敏感度低，支点位移小等优点，通常作为其备选材料。而该电磁离合器实验台是直径较小，载荷不大的直轴，所以选择普通碳素钢Q235即可。表4-3 常用材料的力学机械性能4.2.2 最小轴径的确定进行轴的强度计算时，所采取的计算方式以轴的具体载荷和应力情况为依据，并恰当的选取其许用应力，对于只需要或主要承受扭矩的轴，应按扭转强度条件计算，对于只承受弯矩的轴，应按弯矩强度计算，对于即承受弯矩又承受扭矩的轴，应按弯扭合成强度计算，该电磁离合器主要承受来自摩擦盘的扭矩，所以应按扭转强度条件计算，考虑到还有来自飞轮的重力，和轴承的支座反力，则应降低许用扭转切应力的办法予以解决，在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径，也可作为最后的计算结果，轴的扭转强度条件为（2）式中：-扭转切应力，MPa -轴所受到的扭矩，N.mm-轴受到的抗扭截面系数，-轴的转速，r/mmP-轴传动的功率，kw-许用扭转切应力，Mpa，见表44表44 轴常用材料的及A0值轴的材料Q235-A，20Q275、35451Cr18Ni9Ti40cr、40MnB、3Crl315-2520-3525-4515-2535-55A149-126135-112126-103148-125112-97注：1、表中给出的值是考虑了弯曲影响而降低的许用扭转切应力。2、在下列情况下，取较大值，A取较小值：弯矩较小或只受扭矩的作用，载荷平稳、无轴向载荷或只用较小轴向载荷，减速器的低速轴、轴单向旋转。反之，取较大值。由上式可得轴的直径（3）式中，（4）本次设计中，轴的材料采用普通碳钢Q235，由上表查得=15Mpa，代入（4）式，得=147，取P=11kw，n=1000r/min，代入（2）式，得出33。应当指出，当轴截面开有键槽时，可以增大轴的直径以弥补键槽对轴的强度的削弱。当轴的的直径大于100mm时，有一个键槽，轴径相比原理增大3%，有两个键槽时，轴径应增大7%；而对于轴径小于100mm时，有一个键槽时，轴径增大5%7%，有两个键槽时，应增大7%15%。然后将轴径圆整为标准直径。而该电磁离合器性能测试台的轴上将会有三个键槽，得出（5）查表GB282281，将最小轴径最终确定为mm4.2.3轴的结构设计轴的结构设计，包括轴的外形和全部结构尺寸轴的机构由以下几个方面来决定：轴在整个机器中的功能和位置；轴上零件的大小，种类，数量还有与轴的配合形式；轴的载荷的分布状况，载荷的类型，方向和大小；轴的工艺性能等等；因为轴的结构形式往往要根据具体的实际来确定，具体结构往往受到多方面因素的制约，所以至今没有标准轴结构形式。不管有多少因素要考虑进去，轴的结构至少要满足以下三点：首先，轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；其次，轴上的零件应便于拆装和调整；最后，轴应具有良好的制造工艺。在进行轴的结构设计之前，必须先要拟定轴上零件的装配方案，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案在本次轴的设计中就是指：轴承，飞轮，轴承端盖，联轴器在轴上的安装，这样就对各轴段的相对粗细顺序有了初步的安排。轴上零件的定位：此次设计的轴的轴向定位主要是飞轮和轴承在轴上位置的定位，轴向定位方法有:轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。考虑到轴肩定位方便可靠，套筒定位结构简单，且需要在轴上开槽，钻孔和切制螺纹，不影响轴的疲劳强度，所以分别采用轴肩、套筒和轴承端盖分别对飞轮和滚动进行轴向定位。周向定位均采用普通平键的方式以传递扭矩和防止周向滑动。由电磁离合器性能测试台总体方案的设计可以确定在，轴的结构设计结果大致如下图所示：图41 轴结构示意图4.3 飞轮的设计4.3.1 1飞轮的动力学计算(1) 飞轮具有储能的功能，在速度下降时能够释放出能量，在速度上升时可以吸收能量，因而能够模拟起步和制动时的工况。在制动过程中，制动器吸收的能量如公式（46）所示（4-6）为制动力矩，为制动开始时刻；w为制动轴的角速度；t2为制动结束时刻，制动力矩（4-7）将（7）式代入（6）式得（4-8）式中为换算到制动轴上的等效转动惯量；为制动开始时制动轴的角速度；为制动结束时制动轴的角速度。根据(4-7)式，模拟大小为的转动惯量时，惯性飞轮应有的力矩为 ( 4-9)增设惯性飞轮后G矿(增设惯性飞轮的转动惯量)的增加将会使电动机的启动时间延长，严重时会造成启动困难为此。必须对厂家配套的电动机启动力矩进行复核计算，当启动困难或启动时间太长时，考虑更换启动力矩大的电动机。电动机带动的离合器，在启动过程中的力矩平衡方程式可用下式表示（4-10）式中，为电动机启动过程中的转矩，单位为kgm，为机床启动过程中的阻转矩，单位为kgm；为机组转动时的机械阻转矩，包括轴承摩擦力矩等，单位kgm, 为机组的加速惯性力矩当电动机启动转矩地大于启动阻转矩和机械阻转矩眦时，就能把剩余转矩传给转子，使它加速。把(4-10)式写为（4-11）从电机样本中查得启动转矩与额定转速之比，利用下式计算出电机的额定力矩后，则可求得启动力矩（4-12）式中，为额定功率，kw，为额定转速，r/min。（2）惯性飞轮尺寸计算确定在电动机上增加值，其成本会增加，是不经济的。为提高机组的值，特意增设惯性飞轮。计算确定的惯性飞轮尺寸，必须与机床的结构尺寸相匹配，并由其安装条件确定，应尽可能减少飞轮所需的材料和投资。惯性飞轮的转动惯量可由下式计算（4-13）式中，为增设飞轮的转动惯量，为飞轮外径，为飞轮内径，B为飞轮宽度，为飞轮材料铸钢比重，4.3.2 飞轮的尺寸设计选择电机型号为Y160-6，它的额定功率为11kw，额定转速为1000r/min，设动转矩与额定转矩的转矩比为1.2，最大转矩与额定转矩的比为2.2 则根据（4-12）式，计算额定转矩启动转矩是设机床运转过程中的工作矩和机械阻转矩之和为5w,则起始阻力矩为：启动转矩与阻力矩的差值是0.002856kg.m，所以可取飞轮的为0.0028kg.m，设飞轮宽度B为0.035m，代入（4-13）中，有即可得，取=50mm，可得出=250mm4.4 联轴器4.4.1 联轴器类型的选择联轴器和离合器都是机械传动中常用的部件，他们主要连接轴与轴，以传递扭矩和运动，联轴器所连接的两轴，由于制造安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在某种程度的相对位移，根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移时仍保持连接的功能)，联轴器又可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类，挠性联轴器又按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性轴器两个。膜片联轴器的典型结构如图4-2所示，其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形或圆环形金属膜片叠合而成的膜片组膜片上有沿着圆周均布的若干个螺栓孔，用绞制孔用螺栓交错间隔与两边的半联轴器相连接，这样将弹性元件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸的两部分，拉伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱折。当所连接的两轴存在轴向、径向、和角位移时，金属膜片便产生波状变形。这种弹性联轴器结构比较简单，弹性元件的连接没有间隙，不需要润滑，维护方便，平衡容易，质量小，对环境的适应性强，发展前途广阔，但扭转弹性较低，缓冲减振性能稍差，主要用于载荷比较平稳的高速传动。图4-2 膜片联轴器基于膜片联轴器的这些优点，本次电磁离合器试验台的联轴器就选用了膜片联轴器。4.4.2 确定联轴器的型号根据联轴器的计算转矩选择联轴器的类型；联轴器的计算转矩：（4-14）式中理论转矩，N.m 驱动功率，kW 工作转速，r/min 动力机系数；电动机取1.0 工况系数，查表可得取1.25 启动频率，查表可得启动频率120时，可取1.0 温度系数，查表可得，取1.0 公称转矩，N.m，见各联轴器参数表。代入各数据可得：考虑到Y-160L电动机输出轴的直径是42mm，主轴端部轴径为40mm，两端的轴径不同，且必须满足，最终确定联轴器型号为型无沉孔基本型联轴器，表4-5 型无沉孔基本型联轴器的基本参数型号公称转矩最大转矩最大转速轴孔直径轴孔长度DD1t扭转刚度质量转动惯量J1型Y型L（推荐）L250400670030,32,35,3860825512877110.814.20.00640,42,45,48,50,55841124.5 轴承的选择4.5.1 滚动轴承的作用支承转动的轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度，滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。4.5.2滚动轴承的分类如果轴承用于承受的外载荷的不同来分类，滚动轴承可以概括分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类向心轴承。主要承受径向力的轴承叫做向心轴承。主要承受轴向力的轴承叫推力轴承，能同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承叫做向心推力轴承4.5.3 滚动轴承类型的选择轴承所受载荷大大小、方向、和性质，是选择轴承类型的主要依据；根据轴承的大小选择轴承类型是，由于滚子轴承中的主要元件是线接触，宜用于承受的载荷，承载后的变形也较小，而球轴承中则主要为点接触，宜用于承受较轻的或中等的载荷，根据载荷选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力球轴承，较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承，较大的纯轴向载荷，可选用推力滚子轴承，对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承，圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承在承受径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。本次电磁离合器性能测试台设计中，载荷不大，且球轴承与滚子相比，具有较高的极限转速，可优先选用球轴承。又因为主要承受由重力产生的径向力为主，且其结构简单，使用方便，对主机的制造安装精度较低，所以初选深沟球轴承，作为主轴的支撑部件。考虑到轴的转速较高，在内径相同时，外径越小，滚动体就越小，运转时，滚动体加在外圈滚道上的离心力也就越小，所以，外径不宜过大，又因为dIIIII=45mm, 由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承61809,其尺寸为 dDB=45mm58mm7mm,轴承左端采用套筒定位，右端采用轴承支座定位。4.6 电磁离合器和制动器的选择4.6.1电磁离合器分类干式单片电磁离合器、干式多片电磁离合器、湿式多片电磁离合器、磁粉电磁离合器、转差式电磁离合器4.6.2 电磁离合器结构和工作原理干式单片电磁离合器：线圈通电时产生磁力吸合“衔铁”片，离合器处于接合状态；线圈断电时“衔铁”弹回，离合器处于分离状态。干式多片/湿式多片电磁离合器：原理同上，另外增加几个摩擦付，同等体积转矩比干式单片电磁离合器大，湿式多片电磁离合器工作时必须有油液冷却和润滑。磁粉离合器：在主动与从动件之间放置磁粉，不通电时磁粉处于松散状态，通电时磁粉结合，主动件与从动件同时转动。转差式电磁离合器：离合器工作时，主、从部分必须存在某一转速差才有转矩传递。转矩大小取决于磁场强度和转速差。励磁电流保持不变，转速随转矩增加而剧烈下降；转矩保持不变，励磁电流减少，转速减少得更加严重。 4.6.3 选择电磁离合器的类型本次电磁离合器性能测试台的设计背景为用于造纸机的电磁离合器，而磁粉离合器可以通过调节激磁电流控制传递转矩，具有恒转矩特性，能改变传递恒转矩的大小，允许较大滑差，调节范围宽，反应迅速等优点，故作为此次离合器的的选择类型4.6.4 电磁离合器的型号及尺寸通过选定离合器的类型后，可以通过查机械设计手册获得计算方法和尺寸，这位设计离合器性能测试台提供了依据。FL型电磁离合器外形尺寸的基本参数见表46和图43图43 FL型电磁离合器表46 FL型电磁离合器的外形参数通过上表，我们可以比较一下，在实际测试过程中，我们的主要目的是检测试验台的性能指标，在实验台上的力矩大小由电动机控制，只要电磁离合器所能承受的扭矩加载的扭矩即可，所以我们更多的考虑了设计上的方便，所以输入输出轴径更有参考价值，考虑到主轴的大小和联轴器的型号，选择FL400为本次设计所测用的电磁离合器。具体性能参数见表4-7表47 FL型电磁离合器性能基本参数型号公称转矩75是线圈许用同步转速飞轮转矩自冷式风冷式液冷式最大电压最大电流时间常数许用滑差功率许用滑差功率风量许用滑差功率流量FL4004005.04.010006.690021002.05200154.6.5 电磁制动器的选择磁粉制动器是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的。其具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系的特点。在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。是一种多用途、性能优越的自动控制元件。现已被广泛应用于造纸、印刷、塑料、橡胶、纺织、印染、电线电缆、冶金、压片机以及其他有关卷取加工行业中的放卷和收卷张力控制。磁粉制动器还经常被用于传动机械的测功加载和制动等。磁粉制动器和磁粉离合器经常配对使用，所以电磁制动器选为与FL400离合器相配套的FZ400型。4.7 传感器的选择转矩转速传感器的选择：采用转矩转速传感器测量传递的摩擦力矩和从动部分的转速，目前都是比较固定的型号，主要根据转矩转速或功率来选择，不需要很复杂的选型，我们选用型号为LDN-08D传感器。LDN-08D数字转矩转速传感器是国内新开发的测量精度和可靠性高的新产品，它不需要调零即可连续传递正负转扭矩信号，检测精度高，稳定性好，抗干扰性强，没有集流环等磨损件，可以长期高速运行，体积小，重量轻，可以任意位置位置、任意方向安装。温度传感器的选择：温度传感器按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。热电偶是温度测量中最常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是最便宜的。测量精度和温度测量范围的选择使用温度在13001800，要求精度又比较高时，一般选用B型热电偶;要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800一般选用钨铼热电偶;使用温度在10001300要求精度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶;在1000以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400一般用E型热电偶;250下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。本次离合器温升测试的范围大概为室温450，所以选用K型热电偶。4.8 键的选择和校核键的选择包括类型的选择和尺寸选择两个方面，键的类型选择应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择，键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b*键高h表示）与长度L。键的截面尺寸b*h按轴的尺寸d由标准中选定，键的长度L一般可按轮毂长度而定，即键的长度等于或略短于轮毂长度。4.8.1 键的类型选择半圆键：靠键的侧面传递扭矩，键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动，装配方便。但它槽较深，对轴的削弱较大。一般用于锥形轴端，故不选。楔键：键的上下两面是工作面。键的上表面和毂槽的底面各有1:100的斜度，装配时需打入靠楔紧作用传递扭矩，能轴向固定零件盒传递单向轴向力，但会对轴上零件的配合产生偏心和偏斜的作用，不宜用于高速场合，因主轴最高转速达1000rpm，故也不宜使用楔键平键：靠侧面传递扭矩，对中良好，结构简单，拆装方便。应用最广，可用于高速度高精度，承受变载的场合。最适合本次设计对键的要求，故最终选定键的类型为普通平键。其中，用于轴端的普通平键选C型，用于轴中部键选用B型。 4.8.2 键的尺寸选择用于轴端的键所配合的轴径为40mm，根据此查表可得=，所配合的联轴器毂长为55mm，查键的长度系列，去=45mm，用于飞轮配合的键所配合的轴径为50，根据此查表可得=149，由于飞轮宽度为15mm，查键的长度系列，去=12mm。4.8.3 键的校核平键连接的主要失效形式是工作面被压溃，因此只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为式中：T传递的转矩K键与轮毂的接触高度，键的工作长度，=-=45-6=39mm, =12mmd轴的直径，mm键、轴、轮毂三者中最弱材料的需用挤压应

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