離合器設(shè)計說明書.doc

江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書-1-第一章引言離合器裝在發(fā)動機(jī)與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時切斷發(fā)動機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已。自動變速器的液力變扭器已經(jīng)具有離合作用，而手動變速器的離合器主要是采用摩擦形式，并獨立成為一種裝置，有自己的控制系統(tǒng)。因此，普通手動變速器汽車都有離合器踏板裝置，安裝在駕車者座椅地面前左端。本文內(nèi)容主要闡述手動變速器轎車上的摩擦片式離合器及其控制形式。轎車采用膜片離合器，它由主動部分（由殼體、膜片彈簧、壓盤等組成的整體并用螺釘固定在發(fā)動機(jī)飛輪上），被動部分（由摩擦片與從動盤組成）和操縱部分組成。被動部分裝在飛輪與壓盤之間，通過滑動花鍵套在變速器的輸入軸上。在膜片彈簧的彈力作用下，從動盤、壓盤與飛輪夾緊，發(fā)動機(jī)工作時，飛輪和壓盤通過它們與摩擦片之間的摩擦帶動從動盤一起旋轉(zhuǎn)，將扭矩傳遞給變速器主動軸。當(dāng)駕車者踩下離合器踏板，操縱部分的分離叉將分離軸承推向前，推動膜片彈簧下端，使膜片彈簧上端繞支點轉(zhuǎn)動并拉動壓盤向后移動，解除了壓盤與摩擦片之間的壓緊力，發(fā)動機(jī)只能帶動主動部分旋轉(zhuǎn)，無法將扭矩傳遞給變速器。當(dāng)駕車者松開離合器踏板，操縱部分將分離軸承拉回來，膜片彈簧下端壓力解除，恢復(fù)原位，壓盤在膜片彈簧壓力下又向前移動并將摩擦片壓緊，發(fā)動機(jī)又可將扭矩傳遞至變速器。摩擦片上還均勻分布了若干只橫置的螺旋小彈簧，用于減少離合時的沖擊和振動。目前，汽車離合器操縱形式有拉線和液壓式兩種，轎車多用液壓操縱式，它具有噪聲小、省力、平穩(wěn)、布置方便的優(yōu)點，由總泵、分泵、軟管、踏板等組成。當(dāng)駕車者踩下離合器踏板時，推桿推動總泵活塞使油壓增高，通過軟管進(jìn)入分泵，迫使分泵拉桿推動分離叉，將分離軸承推向前；當(dāng)駕車者松開離合器踏板時，液壓解除，分離叉在回位彈簧作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態(tài)。實際上早在1920年就出現(xiàn)了單片干式離合器,這和前面提到的與發(fā)明石棉基的摩擦面片有關(guān).但在那時相當(dāng)一段時間內(nèi),由于技術(shù)設(shè)計上的缺陷,造成了單片離合器的接合時不第一章引言-2-夠平順等問題.第一次世界大戰(zhàn)后初期,單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的摩擦面片是帖附在主動輪飛輪和壓盤上,彈簧布置在中央,通過杠桿放大后作用在壓盤上.后來改用多個直徑較小的彈簧(一般至少6個),沿著圓周布置直接壓在壓盤上,成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法.這種布置在設(shè)計上帶來了實實在在的好處,使壓盤上彈簧的工作壓力分布更均勻,并減少了軸向尺寸。多年的實踐經(jīng)驗和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦力離合器,因為它具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小,散熱性好,結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,尺寸緊湊,分離徹底等優(yōu)點,而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施,已能做到接合平順,因此現(xiàn)在廣泛用于大,中,小各類車型中。如今單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面相當(dāng)完善.采用具有軸向彈性的從動盤,提高了離合器的接合平順性.離合器從動盤總成中裝有扭矩減震器,防止了傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振,減少了傳動系噪聲和動載荷。隨著人們對汽車舒適性能要求的提高,離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷的改善,乘用車上越來越多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭矩減震器,能更有效地降低傳動系的噪音。對于重型離合器，由于商用車趨于大型化,發(fā)動機(jī)功率不斷加大,但離合器允許加大尺寸的空間有限(現(xiàn)離合器從動盤的直徑已達(dá)430mm),離合器的使用條件日酷一日,增加離合器的傳扭能力,提高其使用壽命,簡化操作,已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢.為了提高離合器的傳扭能力,在重型汽車上可采用雙片干式離合器.從理論上講,在相同的徑向尺寸下,雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的1倍.但受到其他客觀因素的影響(如散熱等),實際的效果要比理論值低一點?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進(jìn)入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車上。其ECU匯集油門踏板、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器等信號，驅(qū)動伺服馬達(dá)機(jī)構(gòu)施行自動變速。江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書-3-第二章離合器（DS395）的設(shè)計2.1摩擦傳動機(jī)構(gòu)摩擦離合器的基本結(jié)構(gòu)是摩擦傳動機(jī)構(gòu)，它依靠摩擦來傳遞轉(zhuǎn)矩。摩擦力F是一種耗散力，它的作用方向與運動方向相反。摩擦力定律說明，摩擦力F的大小和正壓力N成正比。比例系數(shù)為摩擦系數(shù)。摩擦力本質(zhì)是非線性的,他有多個值,其最大值為N.如果,作用力FN時,滑塊就要產(chǎn)生運動,引起滑塊加速的力為Fa=F-=F-Ff.當(dāng)滑塊繞作用半徑等速轉(zhuǎn)動時，此時最大的摩擦力Ff（假想）產(chǎn)生的摩擦力矩為Tf:Tf=ReFf=ReN式中，Re為有效作用半徑。Tf就是摩擦機(jī)構(gòu)利用摩擦的轉(zhuǎn)矩容量。轉(zhuǎn)矩容量（或扭矩容量）反映的是摩擦所傳遞轉(zhuǎn)矩的極限能力而不一定是它實際傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。其中Re如何確定非常重要，它是兩種數(shù)學(xué)模型可用。一種模型是認(rèn)為正壓力均勻分布于摩擦面上，現(xiàn)如下分析。設(shè)定一圓環(huán)，其上作用有一正壓力N和轉(zhuǎn)矩T，圓環(huán)外徑為Ro,內(nèi)徑為Ri。若圓環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生摩擦力矩。因假定壓力均勻分布，則圓環(huán)上單位面積的壓力為P=N/(Ro2-Ri2)現(xiàn)考慮圓環(huán)上微圓面積上產(chǎn)生的摩擦力矩dTf，它距離中心為r,圓環(huán)厚dr，則該微圓環(huán)面積上產(chǎn)生的摩擦力矩dTf為dTf=2rdrpr摩擦盤上壓力均勻分布時其有效的摩擦作用半徑Re為Re=2(R3o-R3i)N/3(R2o-R2i)實際上，由于溫度等因素影響造成接觸表面的翹曲使正壓力分布不均，摩擦系數(shù)在各處也并不相等，于是提出了另一種模型。該模型認(rèn)定壓力從Ri到Ro遞減，它是1/R的函數(shù)，此時認(rèn)為有效的摩擦半徑Re為Re=(Ro+Ri)/2下面根據(jù)轉(zhuǎn)矩容量的概念來確定實際離合器的轉(zhuǎn)矩容量Tc。由于離合器的從動盤兩面都是摩擦面，而且離合器所用的從動盤不止1個，這樣離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc的基本計算公式為Tc=ZTf=ZreNTc=2(297+260)/210-33100=1726.7(Nm)式中，Z為離合器摩擦工作面數(shù)，單片為2，雙片為3若把兩種模型不同的Re代入式，就得到兩種不同的離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc的計算公式，第二章離合器（DS395）的設(shè)計-4-它們之間的差別之是反映了兩種不同的假設(shè)。不管怎樣解釋，對上述兩種模型既不能說誰對誰錯，也難分清楚那一種模型更好。這是由于二者都只是把復(fù)雜的現(xiàn)象作一系列簡化后得出的，它們只能起對離合器的轉(zhuǎn)矩容量作估算的作用。而現(xiàn)實情況時，溫度、時間因素都會影響離合器容量的大小，所以不能肯定上述簡單公式何者更準(zhǔn)。在初步確定離合器的結(jié)構(gòu)形式（如單片、采用有機(jī)面片、膜片彈簧等）之后，就要確定其基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)，它們是：（1）摩擦片外徑D=297mm；（2）單位壓力p=25N/cm2；（3）后備系數(shù)=0.36；在選定這些尺寸參數(shù)時，下列一些車輛參數(shù)對它們有重大影響：（1）發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax；（2）整車總質(zhì)量ma；（3）傳動系總的速比i；（4）車輪滾動半徑rk；2.2壓盤設(shè)計2.2.1壓盤傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由地做軸向移動，使壓盤和從動盤脫離接觸。壓盤和飛輪間常用的連接方式以下幾種。離合器蓋用螺栓固定在飛輪上，在蓋上開有長方形的窗口，壓盤上則鑄有相應(yīng)的凸臺，凸臺伸進(jìn)蓋上的窗口，由離合器蓋帶動壓盤?？紤]到摩擦片磨損后壓盤將向前移，因此在設(shè)計新離合器時，應(yīng)使壓盤凸臺適當(dāng)高出蓋上窗口以外，以保證摩擦片磨損至極限時仍能可靠傳動。此外,在單片離合器中也采用鍵式連接方法，中間壓盤通過鍵，壓盤則通過凸臺。現(xiàn)在廣泛采用傳力片的傳動方式，由彈簧鋼帶制成的傳