小型汽車離合器設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費 領(lǐng)取圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 小型汽車離合器的設(shè)計 學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 提交日期 2016年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費 領(lǐng)取圖紙 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨 立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 2016 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄 檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 2016 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 2016 年 月 日 作者聯(lián)系電話： 電子郵箱： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 I 摘 要 伴隨著社會的高速發(fā)展，在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個行業(yè)在受到其他國家先進技術(shù)沖擊的同時，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機會也變的越來越多 。汽車離合器行業(yè)通過行業(yè)展會、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實力和核心競爭力，縮小與發(fā)達國家之間的差距。 離合器的主要功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系平順的接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系個零部件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪音。在新的市場需求的驅(qū)動下，汽車離合器的更新和優(yōu)化升級更加迫切。國內(nèi)汽車離合器生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展離合效果好，精度高的汽車離合 器，在機動車輛向高精度化的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮積極作用。一般生產(chǎn)汽車離合器的企業(yè)對離合器的離合指數(shù)上都有嚴格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時，都充分考慮到離合器在汽車運行中可能會出現(xiàn)的種種問題，從而減少離合器由于故障而導(dǎo)致出現(xiàn)剎車失控、引發(fā)交通事故等現(xiàn)象。 本文介紹了小型汽車離合器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算，通過對傳統(tǒng)的汽車離合器 結(jié)構(gòu) 進行優(yōu)化，使得此種類型的汽車離合器的使用范圍更廣泛，更加靈活，并且對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。 關(guān)鍵詞： 汽車離合器；結(jié)構(gòu)；工作原理；參考 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 of of s in by of at to a of of is to a in be of in by to in to of to of In of of a to of a of of to on in to in to in of to a to of a is of so on to of of of a in 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 錄 摘 要 ........................................................ ....................................................... 一章 緒論 ...................................................... 1 1. 課題的來源與研究的目的和意義 ............................... 1 車離合器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................... 1 課題研究的內(nèi)容 ........................................... 2 車離合器的作用 ........................................... 4 合器的工作原理 ........................................... 5 第二章 小型汽車離合器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .................................. 7 合器結(jié)構(gòu)的選擇 ............................................ 8 擦片的選擇 ........................................... 9 緊彈簧布置形式的選擇 ................................ 11 盤的驅(qū)動方式 ........................................ 13 離杠桿、分離軸承 .................................... 13 合器的散熱通風 ...................................... 14 動盤總成 ............................................ 14 合器主要零件的設(shè)計 ...................................... 14 動盤 ................................................ 15 擦片 ................................................ 16 片彈簧 .............................................. 16 盤 .................................................. 17 合器蓋 .............................................. 18 第三章 離合器的設(shè)計計算 ......................................... 19 擦片主要參數(shù)的選擇 ...................................... 20 擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 ...................................... 21 片彈簧主要參數(shù) 的選擇 .................................... 21 片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 ........................................ 22 片彈簧的載荷與變形關(guān)系 .................................. 22 片彈簧的應(yīng)力計算 ........................................ 22 轉(zhuǎn)減振器設(shè)計 ............................................ 23 振彈簧的設(shè)計 ............................................ 24 縱機構(gòu) ................................................ 25 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 離合器踏板行程計算 .................................... 26 板力的計算 .......................................... 27 動軸的計算 ............................................. 29 動盤轂 ................................................. 30 離軸承的壽命計算 ....................................... 31 結(jié)論 ............................................................ 32 致 謝 ........................................................ 33 參考文獻 ........................................................ 34 第一章 緒論 1 第一章 緒 論 題的來源與研究的目的和意義 目前市面上的小型汽車離合器大多都是采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在某些特定的區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)形式的小型汽車離合器非常不受歡迎。由于以往的小型汽車離合器采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，這樣就造成傳動精度不好控，保養(yǎng)維護費用較高 ;同時存在一定的安全隱患。因此，對整機的安全性要求較高，操作時也；會給 工作人員帶來強烈的震動，使得操作很不舒服。雖然傳統(tǒng)的小型汽車離合器的傳動效率較高，離合效果較好，但是價格也較昂貴，對于一般的用戶難以接受。所以研究一種新式的小型汽車離合器勢在必行！ 車離合器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國通常將體積較小，功率較小的汽車稱為小型汽車，主要包括載貨型小汽車與載客型小汽車。這 2 類產(chǎn)品屬于低技術(shù)水平、量大面廣的普及型產(chǎn)品，多年來產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展不快，同質(zhì)化程度高。其技術(shù)特征是采用單缸臥式柴油機裝在一個機架上，由后輸入橫置式變速箱。 通常中型汽車是指 汽車。主要包括原有中型汽車的基本型和擴展系列產(chǎn)品。 通常大型汽車是指 上的汽車。目前在大拖領(lǐng)域，主要有福田重工、迪爾天拖、中國一拖、上海紐荷蘭和清江 是還沒有任何一家形成產(chǎn)品市場的絕對壟斷。 課題研究的內(nèi)容 本課題是對小型汽車離合器的原理及結(jié)構(gòu)進行研究。具體包括以下內(nèi)容： (1)介紹小型汽車離合器的結(jié)構(gòu)原理，根據(jù)合理地設(shè)計和改善將其傳動機構(gòu)等效簡化，確定小型汽車離合器的結(jié)構(gòu)。 (2)設(shè)計出小型汽車離合器的結(jié)構(gòu)圖紙。 (3)對小型汽車離合器的 安全系數(shù)進行測定，得出影響效率的主要因素，驗證理論分析的正確性。 合器的作用 離合器的主要功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系平順的接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受 第一章 緒論 2 到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系個零部件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪音。 合器工作原理 如圖 示，摩擦離合器一般是有主動部分、從動部分組成、壓緊機構(gòu)和操縱機構(gòu)四部分組成。 離合器在接合狀態(tài)時，發(fā)動機扭矩自曲軸傳出，通過飛輪 2 和壓盤借摩擦作用傳給從動盤 3，在通過從動軸傳給變速器。當駕駛員踩下踏板時，通過拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承 8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋 5 上的支柱為支點，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動壓盤向左，這樣，從動盤 3 兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動機的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當放開踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此時壓緊彈簧就推動壓盤向右，仍將從動盤 3 壓緊在飛輪上2，這樣發(fā)動機的扭矩又傳入變速器。 12345789圖 離合器總成 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 合器結(jié)構(gòu)的選擇 擦片的選擇 單片離合器因為結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計選擇單片離合器。摩擦片數(shù)為 2。 緊彈簧布置形式的選擇 離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、 中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點是用一個膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個優(yōu)點 [9]： （ 1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征 ,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當離合器分離時，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力； （ 2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； （ 3）高速旋轉(zhuǎn)時，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降； （ 4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命； （ 5）易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長； （ 6）平衡性好； （ 7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。 盤的驅(qū)動方式 在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方 法有三種 [9]： （ 1）凸臺 — 窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)， 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 通過二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多；缺點：壓盤上凸臺在傳動過程中存在滑動摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。 （ 2）徑向傳動驅(qū)動式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒有相對滑動部分，因而不存在磨損，同時踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時壓盤和離合器蓋徑向相對位置不發(fā)生變 化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會失去平衡而產(chǎn)生異常振動和噪聲。 （ 3） 徑向傳動片驅(qū)動方式：它用彈簧鋼制的傳動片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動驅(qū)動方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動驅(qū)動方式。 離杠桿、分離軸承 分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔，其作用是通過分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動壓盤移動，從而使壓盤與從動盤和從動盤與飛輪相互分離，截斷動力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承的作用是通 過分離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動，推動旋轉(zhuǎn)中的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。分離本次設(shè)計選用的是油封軸承，它可以將潤滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤滑，相比供油式軸承則需增加。 合器的散熱通風 試驗表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當壓盤工作表面超過200~180 ° C 時摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時溫度一般在 180 ° C 以下。在特別頻繁的使用下 ，壓盤表面的瞬時溫度有可能達到C?1000 。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風好。改善離合器散熱通風結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實現(xiàn)通風散熱效果，故不需作另外設(shè)置。 動盤總成 從動盤總成由摩擦片，從動片，減震器和從動盤穀等組成。它雖然對離合器工作 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計的重點。從動盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計要求： （ 1）轉(zhuǎn)動慣量要小，以減小變速器換檔時輪齒簡單沖擊； （ 2）應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。 （ 3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。 1、摩擦片要求 摩擦系數(shù)穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對其影響要小，有足夠的機械強度和耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密度??；有利于結(jié)合平順，長期停放離合器摩擦片不會粘著現(xiàn)象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑（樹脂或硅膠）和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數(shù)為 度小，價格便宜，多年來在汽車離合器上使用效果良好。同時，摩擦片從動鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。 2、從動盤的軸向彈性 從動盤的軸向彈性可改善離合器性能，使離合器接合柔和，摩擦面接觸均勻，磨損較小。為使從動盤有軸向彈性，單獨制造 扇形波狀彈簧與從動鋼片鉚接。波狀彈簧可用比鋼片輕薄的材料制造，軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動慣量小，適宜高速旋轉(zhuǎn)，且彈簧對置分布，彈性好。因此設(shè)計中選用此類彈簧。 3、扭轉(zhuǎn)減震器 扭轉(zhuǎn)減震器幾乎是現(xiàn)代汽車離合器從動盤上必備的部件，主要由彈性元件和阻尼元件組成。彈性元件可降低傳動系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避免由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩主諧量激勵引起的共振。但是 ,這種共振往往難以避免。汽車行駛在不平的道路上行駛阻力也會時刻變化。當由于路面不平引起的激力頻率與傳動系的某階自振頻率 重合時，也會發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼元件則可有效的耗散此時的振動能量，因而扭轉(zhuǎn)減震器可有效地降低傳動系共振載荷與噪聲。 扭轉(zhuǎn)減震器的彈性特性，又線性和非線性兩種。彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減震器，其彈性特點為線性。阻尼元件采用摩擦片通過碟形彈簧建立阻尼默片的正應(yīng)力，其阻尼力矩比較穩(wěn)定。因此發(fā)動機的扭矩實際上是通過一些彈性元件傳遞到傳動系的。 摩擦式扭轉(zhuǎn)減震器工作原理：離合器工作時，扭矩從摩擦片傳給從動鋼片再傳給 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 從動盤轂，此時彈簧被壓縮，從動鋼片相對從動盤轂前移（從動轂邊緣上的缺口控制著鋼片與轂的最大位移）。 合器主要零件的設(shè)計 扇形波狀彈簧兩兩對置鉚接與從動鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于 動盤本體采用 45 號鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動盤本體上設(shè)徑向切口。 擦片 摩擦片在性能上要滿足如下要求： （ 1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對其影響； （ 2）具有足夠的機械強度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好； （ 3）有利于接合平順； 粘著現(xiàn)象。 （ 4）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為 石棉基摩擦材料密度小，工作溫度小于 180℃，價格便宜，使用效果良好，在汽車離合器中廣泛使用。 片彈簧 膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進行調(diào)質(zhì)處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止膜片內(nèi)緣離開，同時對膜片彈簧進行強壓處理（將彈簧壓平并保持 14~12 小時），使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進行噴丸處理，噴丸是φ 白口鐵小丸， 可提高彈簧的疲勞壽命。同時，為提高分離指的耐磨性，對其進行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，若膜片彈簧許用應(yīng)力可取為 1500～ 1700N/ 盤 壓盤的材料選用 造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對中，并進行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗 糙不低于 盤殼用 12栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 合器蓋 離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用 10 鋼材材料、 第三章 離合器的設(shè)計計算 8 第三章 離合器的設(shè)計計算 擦片主要參數(shù)的選擇 采用單片摩擦離合器是利用摩擦來傳遞發(fā)動機扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩摩擦片的靜壓力： T ?? ?（ （ 式中： ? 離合器后備系數(shù)（ 1?? ） 發(fā)動機的最大扭矩可由式 : m a xm a x 95 49 ??（ 得 式中： 754500?在 間 ，取 α =196 1）后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機最大扭矩的可靠程度，選擇β時，應(yīng)從以下幾個方面考慮： a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動機最大扭矩； b. 防止離合器本身滑磨程度過大； c. 要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車β =合設(shè)計實際情況，故選擇β= 則有β可有表 得 β＝ 表 合器后備系數(shù)的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于 6大總質(zhì)量為 6～ 14t 的商用車 車 擦片的外徑可有式 :（ 求得 直徑系數(shù)，取值見表 取 16? 得 D= 表 徑系數(shù)的取值范圍 車型 直徑系數(shù)乘用車 大總質(zhì)量為 商用車 片離合器 ) 第三章 離合器的設(shè)計計算 9 片離合器 ) 最大總質(zhì)量大于 商用車 擦片的尺寸已系列化和標準化 ,標準如下表 (部分 ): 表 合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D\60 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑 d\10 125 140 150 155 165 175 190 厚度 /'1 C? ' 面面積 06 132 160 221 302 402 466 546 摩擦片的摩擦因數(shù) f 取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。可由表 得： 摩擦面數(shù) Z 為離合器從動盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計單片 離合器，因此 Z=2。離合器間隙Δ t 是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過程中離合 器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙Δ t 一般為3～ 4Δ t=4 表 擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù)f 石棉基材料 模壓 織 末冶金材料 銅基 基 屬陶瓷材料 合器的靜摩擦力矩為： cc （ 與式（ 立得： ? ?3'13 ? ?（ 代入數(shù)據(jù)得：單位壓力 表 擦片單位壓力的取值范圍 第三章 離合器的設(shè)計計算 10 摩擦片材料 單位壓力0p/棉基材料 模壓 織 末冶金材料 模壓 織 金屬陶瓷材料 擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （ 1）摩擦片外徑 D（ 選取應(yīng)使最大圓周速度05～ 70m/s，即 3m a x ?????? ?? ?? eD m/s 70~65? m/s （ 式中，0m/s）；r/ （ 2）摩擦片的內(nèi)、外徑比 'C 應(yīng)在 ??? C （ 3）為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 （ 4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器振器彈簧位置直徑020 502 0 ?? Rd （ 5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ? ? ?0220 2 1 T ???? ? （ 中，0N.m/可按表 取 經(jīng)檢查 ,合格。 表 位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格 210? 250~210? 325~250? 325? ? ? 20 10/ ??0． 28 0． 30 0． 35 0． 40 第三章 離合器的設(shè)計計算 11 （ 6）為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力0 ? p 7）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷 ,離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值 ,即 ? ? ? ???? ??? 224 （ 式中 , ? 為單位摩擦面積滑磨 (J/ ??? 為其許用值 (J/對于乘用車： ?? J/于最大總質(zhì)量小于 商用車： ?? J/于最大總質(zhì)量大于 用車： ?? J/W 為汽車起步時離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（ J），可根據(jù)下式計算 ?????????2202221800 （ 式中， r 為輪胎滾動半徑（ m）；r/算時乘用車取2000 r/商用車取 1500 r/其中： i 6.0?rr m 4325?g 代入式（ 得 J ，代入式（ 得][? ??? ，合格。 （ 8）離合器接合的溫升 ?式中 ,t 為壓盤溫升 ,不超過 10~8 ° C； c 為壓盤的比熱容， c J/( C)；γ為傳到壓盤的熱量所占的比例，對單片離合器壓盤； ， m 為壓盤的質(zhì)量15.3?m 入， 76.4?t ° C，合格。 片彈簧主要參數(shù)的選擇 1. 比較 H/ 第三章 離合器的設(shè)計計算 12 此值對膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（ 載荷與變形 1 之間的函數(shù)關(guān)系可知，當 2?， 增函數(shù)； 2?， 一極值，而該極值點又恰為拐點； 2?， 一極大值和極小值；當 2?， 小值在橫坐標上，見圖 1- 2/ ? 2- 2/ ? 3- 22/2 ?? 4- 22/ ? 5- 22/ ?圖 膜片彈簧的彈性特性曲線 為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的 H/h 2 范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為 2～ 4設(shè)計 2?， h=3則H=6 2. R/通過分析表明， R/r 越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求， R/r 常在 范圍內(nèi)取值。本設(shè)計中取 25.1?摩擦片的平均半徑 ?? 94?r 18?R 255.1? 汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時，圓錐底角α一般在 15~9 °范圍內(nèi)，本設(shè)計中? ? ? ???? a r c t a n? 得 °在 15~9 °之間，合格。分離指數(shù)常取為 18，大尺寸膜片彈簧有 取 24 的，對于小尺寸膜片彈簧，也有取 12 的，本設(shè)計所取分離指數(shù)為 18。 第三章 離合器的設(shè)計計算 13 ? 10~92 ?? 31?? 102 ?? 滿足 2??? 要求。 5. 壓盤加載點半徑 1R 和支承環(huán)加載點半徑 1r 的確定 1r 應(yīng)略大于且盡量接近 r， 1R 應(yīng)略小于 R 且盡量接近 R。本設(shè)計取 1161 ?R 61 ?r 片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為 60量應(yīng)力可取為 1600～ 1700N/ 6. 公差與精度 離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（ 從承壓點到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。 片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 （ 1）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的 初始錐角 ? ??? 應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 ?? ? ? ???? （ 2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 ?? ?? （ 3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點半徑1R （或拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑 1r ）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 推式： 24/)( 1 ?? 拉式： ( 1 ?????? （ 4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求， 1R 與 R ， 621 1 ???? 第三章 離合器的設(shè)計計算 14 620 1 ???? 40 0 ??? rr f （ 5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 推式： ??? rR rr f 拉式： ??? rR rR f 由（ 4）和（ 5）得 34?320 ? 片彈簧的載荷與變形關(guān)系 碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見圖 具有獨特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開的掛狀部分 —— 分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當加載點相同時）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計公式對膜片彈簧也適用。通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分 布的載荷，假象集中在支承點處，用 載點間的相對變形（軸向）為λ 1，則壓緊力 之間的關(guān)系式為 : ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ?????????????? ???????? ??? 2111111211211 r/ 式中： E—— 彈性模量，對于鋼，?μ —— 泊松比，對于鋼，μ =—— 膜片彈簧在自由狀態(tài)時，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼板厚度 R—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的大端半徑 r—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的小端半徑 壓盤加載點半徑 支承環(huán)加載 點半徑 第三章 離合器的設(shè)計計算 15 圖 片彈簧的尺寸簡圖 表 片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 h 118 94 116 96 6 3 代入（ ? ? 1213111 7 2 8 ???? ???? （ 對（ 求一次導(dǎo)數(shù)，可解出λ 1=二次導(dǎo)數(shù)可得拐點。 凸點： ? F N 凹點 ： ? F N 拐點： 51 ?? ， 92731 ?F N 2、當離合器分離時，膜片彈簧加載點發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對膜片彈簧指所加的載荷為 應(yīng)此載荷作用點的變形為λ 2。由 111 112 ??? （ 11112 ? ????f （ 列出表 表 片彈簧工作點的數(shù)據(jù) 1? 2? 第三章 離合器的設(shè)計計算 16 1F 273 2F 片彈簧工作點位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖 分析出，該曲線的拐點 ? ? 2111 ?? ??。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點 B 一般取在凸點 M 和拐點 H 之間，且靠近或在 H 點處，一般? ? ?? ,以保證摩擦片在最大磨損限度Δλ范圍內(nèi)壓緊力從 化不大。當分離時，膜片彈簧工作點從 B 變到 C ，為最大限度地減小踏板力， C 點應(yīng)盡量靠近 N 點。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力 大于或等于新摩擦片時的壓緊力 見圖 片彈簧的應(yīng)力計算 假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點 O 轉(zhuǎn)動（斷面在 O 點沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點的切向應(yīng)力為零， O 點以外的點均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標于子午斷面，使坐標原點位于中性點O。令 X 軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點的切向應(yīng)力為： ? ?xe y2/ 2t ? ???????????（ 第三章 離合器的設(shè)計計算 17 圖 膜片彈簧工作點位置 式中 φ —— 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起） α —— 碟簧部分子有狀態(tài)時的圓錐底角 e —— 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點的半徑 e=（ (R/r) （ 了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（ 寫成 軸的關(guān)系式： ? ? ? ????????????????? ?????????? ???? 圖 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當膜片彈簧變形位置φ一定時，一定的切向應(yīng)力α t 在 標系里呈線性分布。 當 0t ??時 X)2(Y ????，因為 )2( ???的值很小，我們可以將 )2( ???看成 第三章 離合器的設(shè)計計算 18 )2(?? ，由上式可寫成 X)2(??? 。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性點 O 而與 X 軸承 )2( ???角的直線上。從式（ 以看出當 ? 時無論取任何值，都有 e)2(Y ?????。顯然，零應(yīng)力直線為 K 點與 O 點的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點 B 處切向壓應(yīng)力最大， A 處切向拉應(yīng)力最大，分析表明， 算膜片彈簧的應(yīng)力只需 校核 B 處應(yīng)力就可以了，將 B 點的坐標X=（ Y=h/2 代入（ 有： ? ? ? ? }222{1 22 ???? ??????? ???????? 令 0t ??? 可以求出切向壓應(yīng)力達極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?????由于： 4/118 94118) ????? rR 以： ? ， ，在分離軸承推力 ? ?2r 2??? （ 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 單個分離指的根部寬 22182 0 ????? ?? rb r 此： N/于σ 以根 據(jù)最大剪應(yīng)力強度理論， B 點的當量應(yīng)力為： 5 4 9 ?????? ?? N/700][ ?? ? N/片彈簧的設(shè)計應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體， 第三章 離合器的設(shè)計計算 19 對膜片彈簧進行強壓處理（將彈簧壓平并保持 12～ 14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。 故膜片彈 簧和當量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。 轉(zhuǎn)減振器設(shè)計 減震器極轉(zhuǎn)矩 a x ?? m 摩擦轉(zhuǎn)矩 a x ?? m 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 a x ?? m 極限轉(zhuǎn)角 12~3?j?° 扭轉(zhuǎn)角剛度 382213 ??N· m/ 詳細見圖