路寶汽車離合器設計【哈飛路寶 單片拉式膜片彈簧】-微型車

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離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步?，F(xiàn)代車用活塞式發(fā)動機不能帶負荷啟動，它必須先在空負荷下啟動，然后再逐漸加載。發(fā)動機啟動后，得以穩(wěn)定運轉的最低轉速約為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，一個運轉著的發(fā)動機，要帶一個靜止的傳動系，是不能突然剛性接合的。因為如果是突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發(fā)動機熄火。所以離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動機加給傳動系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔，也可以實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系的分離。但變速器在空檔位置時，變速器內的主動齒輪和發(fā)動機還是連接的，要轉動發(fā)動機，就必須和變速器內的主動齒輪一起拖轉，而變速器內的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動機和傳動系，發(fā)動機起動是很困難的。所以離合器的第二個功用，就是暫時分開發(fā)動機和傳動系的聯(lián)系，以便于發(fā)動機起動。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進入嚙合。如在脫檔時，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時分離傳動系，即能便利脫檔。同時在掛檔時，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時又需要離合器暫時分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯(lián)結的質量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動時，傳動系受到很大的慣性負荷，此時由于離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護作用。 傳統(tǒng)離合器分有拉線和液壓式兩種，自動離合器也分為兩種：機械電機式自動離合器和液壓式自動離合器。機械電機式自動離合器的ECU匯集油門踏板、發(fā)動機轉速傳感器、車速傳感器等信號，經(jīng)處理后發(fā)送指令驅動伺服馬達，通過拉桿等機械形式驅使離合器動作；液壓式自動離合器則是由ECU發(fā)送信號驅動電動液壓系統(tǒng)，通過液壓操縱離合器動作。 液壓式自動離合器在目前通用的膜片離合器的基礎上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執(zhí)行系統(tǒng)，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關裝置控制電動油泵去操縱離合器油缸活塞。變速器控制單元（ECU）與發(fā)動機控制單元（ECU）是集成在一起的，根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉速、發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度等傳感器反饋信息，計算出離合器最佳的接合時間與速度。 自動離合器的執(zhí)行機構由電動油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當ECU發(fā)出指令驅動電動油泵，電動油泵產(chǎn)生的高壓油液通過電磁閥輸送到離合器油缸。通過ECU控制電磁閥的電流量來控制油液流量和油液的通道變換，實現(xiàn)離合器油缸活塞的移動，從而完成汽車起動、換檔時的離合器動作。 離合器分類 國家標準GBT10043-2003 汽車離合器有摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。 液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉矩，外殼與泵輪連為一體，是主動件；渦輪與泵輪相對，是從動件。當泵輪轉速較低時，渦輪不能被帶動，主動件與從動件之間處于分離狀態(tài)；隨著泵輪轉速的提高，渦輪被帶動，主動件與從動件之間處于接合狀態(tài)。 電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動與從動件之間放置磁粉，則可以加強兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。 目前，與手動變速器相配合的絕大多數(shù)離合器為干式摩擦式離合器，按其從動盤的數(shù)目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。 濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。采用若干個螺旋彈簧作為壓緊彈簧，并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。 在采用離合器的傳動系統(tǒng)中，早期離合器的形式是錐形摩擦離合器。錐形摩擦離合器傳遞扭矩的能力，比相同直徑的其他結構形式的摩擦離合器要大。但是，其最大的缺點是從動部分的轉動慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在接合時也不夠柔和，容易卡住。在油中工作的所謂濕式的多片離合器逐漸取代了錐形摩擦離合器。但是多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘?。ㄓ绕涫窃诶涮煊鸵鹤儩鈺r更容易發(fā)生），導致分離不徹底，造成換擋困難。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦離合器的主要優(yōu)點是由于接觸面數(shù)多，故接合平順柔和，保證了汽車的平穩(wěn)起步。但因片數(shù)較多，從動部分的轉動慣量較大，還是感到換擋不夠容易。另外，中間壓盤的通風散熱不良，易引起過熱，加快了摩擦片的磨損甚至燒傷和破裂。如果調整不當還可能引起離合器分離不徹底。 隨著汽車運輸?shù)陌l(fā)展，離合器還要在原有的基礎上不斷改進和提高，以適應新的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來汽車的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動機的功率和轉速不斷提高，載重汽車趨向大型化，國內也有類似的情況。此外，對離合器的使用要求也越來越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢。 多年的實踐經(jīng)驗和技術和上的改進使人們逐漸趨向首選膜片彈簧離合器。首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使得零件數(shù)目減少，重量減輕；其次，離合器結構大大簡化并顯著地縮短了離合器的軸間尺寸；再者，膜片彈簧具有良好的非線性特性，設計合適可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很少改變，且減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便。因此廣泛應用于大,中，小各類車型中。 膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，質量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機的轉矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強度。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉矩能力下降。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設計研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來安裝定位。當離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平。同時在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結合狀態(tài)。當離合器分離時，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點發(fā)生反錐形的轉變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動壓盤后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此設計摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的，因此其壓緊力實際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結構大為簡化，零件數(shù)目減少，質量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實現(xiàn)良好的通風散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運用，而且正大力擴展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經(jīng)設計出了傳遞轉矩為80~~2000N.m、最大摩擦片外徑達420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質量達28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱采用壓式機構，即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內端的分離指處是承受壓力。 離合器是汽車傳動系中的重要部件，主要功用是是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車平穩(wěn)起步，保證傳動系統(tǒng)換擋時工作平順以及限制傳動系統(tǒng)所承受的最大轉矩，防止傳動系統(tǒng)過載。它的構造特性與發(fā)展和傳動系緊密相關。在以內燃機為動力的機械傳動汽車中，雖然發(fā)展自動傳動系統(tǒng)是汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，但手動擋汽車款式仍然占多數(shù)，且考慮商用車中更多數(shù)采用手動變速器，則手動擋汽車目前仍然是世界汽車的主流?？梢哉f，從目前到將來，離合器這一部件將會隨著內燃機一起存在，不可能在汽車上消失。因此，研究離合器結構有實際的意義，設計更優(yōu)質的離合器也就成為力推動汽車技術進步的課題之一。 本次設計的課題是根據(jù)哈飛路寶汽車的各項參數(shù)，設計膜片彈簧離合器。在該款輕型車上膜片彈簧離合器有著零件數(shù)量少，重量輕操縱輕便等優(yōu)點。但是有制造難度大，分離指剛度低，分離效率低等缺點。本次設計將著重解決此類問題 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1掌握汽車離合器結構及工作原理 2離合器總成設計,從動盤設計，彈簧的參數(shù)，尺寸，材料以及結構設計 3使用CAD完成圖紙 4編寫設計說明書 5擬解決的問題:摩擦片外徑D的確定，離合器后備系數(shù)β的確定，單位壓力P的確定：分離裝置的設計，以及從動盤設計（從動盤轂的設計）和膜片彈簧設計等。 三、技術路線（研究方法） 離合器設計的發(fā)展現(xiàn)狀 掌握離合器結構及其工作原理 傳動方案的選取 基本參數(shù)的確定 從動盤壓盤設計 分離裝置設計 彈簧部分設計 離合器殼體設計 圖紙的繪制 完成說明書 四、進度安排 （1）調研、資料收集，完成開題報告 第4周（3月24日~3月30日） （2）參數(shù)選擇方案確定，列文稿大綱 第5-6周（3月31日~4月10日） （3）設計計算 第7周（4月11日~4月17日） （4）完成設計說明書，完成圖紙繪制 第8~13周（4月18日~5月29日） （5）交稿，預答辯 第14周（5月30日~6月9日） （6）設計審核、修改 第15、16周（6月9日~6月22日） （7）畢業(yè)設計答辯 第17周（6月23日~6月29日） 五、參考文獻 [1] 臧杰，汽車構造（下冊）。機械工業(yè)出版社，2008 [2] 陳家瑞.汽車構造(上，下冊) [M].北京：人民交通出版社，1994 [3] 高維山.變速器[M].北京：人民交通出版社，1990 [4] 劉海江，于信匯，沈斌.汽車齒輪[M].上海：同濟大學出版社，1997 [5] 孫恒，傅則紹.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1990 [6] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [7] 蔡炳炎，徐勇，林寧.機械式汽車變速器的速比配置分析[J].機械研究與應用 2005-04 [8] 王望予.汽車設計（第四版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 [9] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華人學出版社，2001 [10] 徐 灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991 [11]羅頌榮主編。汽車拉式膜片彈簧片的優(yōu)化設計[J].常德師范學院學報，2001.01 [12]孫文鎧主編。汽車離合器起步結合過程的仿真研究[J]。武漢科技大學學報，2006.04 [13]孫衛(wèi)波主編。汽車膜片彈簧離合器智能優(yōu)化設計研究[J]。中國工程機械學報，2007.01 [14]汽車標準匯編。天津：中國汽車技術研究中心標準研究所，2005 [15]林世裕主編。膜片彈簧與蝶形彈簧離合器的設計與制造。東南大學出版社，1995 [16]孫蘇榕。計算機輔助產(chǎn)品造型設計。上海：中國紡織大學出版社，2000 [17]楊曉輝主編，膜片彈簧分離特性分析與計算[J]。2009.02 [18]姜彥龍主編，捷達轎車離合器常見故障檢測與檢修[J]。黑龍江科技，2009.09 [19]司傳勝主編。汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設計[J]。林業(yè)機械與木工設備，2004，12 [20]J.Sveda,Z.Sika,M.Valasek:Active Mounting of Machine Tool Feed Drives,In:Proc.of WAM 2007,Prague 2007.pp.1-6 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日