離合器說明書 2.doc

沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 目錄1 總體設(shè)計(jì)11.1 設(shè)計(jì)車型相關(guān)參數(shù)11.2 結(jié)構(gòu)形式選擇12 離合器主要參數(shù)的確定32.1 離合器主要參數(shù)的確定32.2 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化53 膜片彈簧的設(shè)計(jì)73.1膜片彈簧的彈性特性曲線73.2 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇84扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)94.1扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)94.2 減振彈簧的計(jì)算105其他部件的設(shè)計(jì)135.1從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)135.2摩擦片的設(shè)計(jì)145.3離合器蓋總成的設(shè)計(jì)155.4壓盤的設(shè)計(jì)156.參考文獻(xiàn)17I1 總體設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)車型相關(guān)參數(shù)北京現(xiàn)代悅動(dòng)作為一款經(jīng)濟(jì)系家用轎車，以其比較優(yōu)秀的動(dòng)力，穩(wěn)重的外形和大眾車一貫的質(zhì)量，深受中國消費(fèi)者喜愛，對該車的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其比較高的銷量，做一些特殊設(shè)計(jì)以降低整車成本。 其主要性能參數(shù)為，在4500r/min時(shí)到達(dá)最大轉(zhuǎn)矩，145N.m。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率，在6000r/min時(shí)達(dá)到82kw。主要技術(shù)參數(shù)：整車整備質(zhì)量1198Kg；輪胎型號 185/65R15。1.2 結(jié)構(gòu)形式選擇1.2.1 選擇從動(dòng)盤數(shù)北京現(xiàn)代悅動(dòng)而言，其發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不大，且總質(zhì)量在6t一下，同時(shí)布置尺寸容許，故選用單片離合器。單片離合器的結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤可保證結(jié)合平順。1.2.2 選擇膜片彈簧的支撐形式推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同分為三種。1.單支承環(huán)形式，在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺來代替后支承環(huán)使結(jié)構(gòu)簡化。在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)，以消除膜片彈簧與文承環(huán)之間的軸向間隙。單支承環(huán)形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋中的支承環(huán)上。2.無支承環(huán)形式，利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺將膜片彈簧鉚合在一起而取消前、后支承環(huán)；在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)，離合器蓋上環(huán)形凸臺代替后支承環(huán)，使結(jié)構(gòu)更簡化；取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上的環(huán)形凸臺彎合在一起，結(jié)構(gòu)最為簡單。無支承環(huán)形式，將膜片彈簧的大端直接支承在離合器蓋沖出的環(huán)形凸臺上。3.雙支承環(huán)形式，用臺肩式鉚釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚合在一起，結(jié)構(gòu)簡單，是早已采用的傳統(tǒng)形式；在鉚釘上裝硬化襯套和剛性擋環(huán)，可提高耐磨性和使用壽命，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；若取消了鉚釘，在離合器蓋內(nèi)邊緣上伸出許多舌片，將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋彎合在一起，使結(jié)構(gòu)緊湊、簡化、耐久性良好，因此其應(yīng)用日益廣泛。本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了畫圖的方便，使用無支承形式。1.2.3 選擇壓盤傳力結(jié)構(gòu)形式由于傳統(tǒng)的凸臺式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接方式存在傳力處之間有間隙，在傳力開始的瞬間，將產(chǎn)生沖擊和噪聲。且易滑動(dòng)磨損，傳動(dòng)效率較低。故本設(shè)計(jì)采用已被廣泛使用的傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，不但消除了以上缺點(diǎn)，還簡化了壓盤結(jié)構(gòu)，有利于壓盤的定中。另選用膜片彈簧作為壓緊彈簧時(shí)，在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧。2 離合器主要參數(shù)的確定2.1 離合器主要參數(shù)的確定2.1.1 后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過長、防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等因素。由于所設(shè)計(jì)的離合器為膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會(huì)變?。ㄩ_始時(shí)還有些增加）；乘用車的后備功率比較大，使用條件較好；加之考慮到參考車型為微型車，結(jié)構(gòu)緊湊，要求離合器尺寸較??；同時(shí)為減少傳動(dòng)系過載，保證操縱輕便，故宜取較小值，取1.50。2.1.2 初選摩擦片外徑、內(nèi)徑、厚度摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。按照離合器結(jié)構(gòu)布置和飛輪尺寸，先初選摩擦片外徑。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式= 對于乘用車，=14.6，則由由選車型得= 145Nm，=175.81mm根據(jù)汽車離合器表2-1離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)最后選定摩擦片尺寸為： 表1 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)摩擦片外徑=200mm, 內(nèi)徑=140mm，c=，摩擦片厚度=3.5mm ，單面面積=160。2.1.3摩擦因數(shù)f、離合器間隙t、摩擦面數(shù)摩擦片的摩擦因數(shù)f取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦因數(shù)f的取值范圍見下表。 表2 摩擦材料的摩擦因數(shù)f的取值范圍摩 擦 材 料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.350.50金屬陶瓷材料0.701.50 摩擦片材料選擇石棉基材料，取f=0.3。離合器間隙t=3mm，單盤離合器摩擦面數(shù)取 Z=22.1.4 單位壓力單位壓力 決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。根據(jù)汽車離合器表3.2.可知，對于乘用車，以有機(jī)材料為摩擦片基礎(chǔ)，當(dāng)D230mm時(shí),則1.18/Mpa；當(dāng)D230mm時(shí)，則0.25Mpa。 表3 材料摩擦因數(shù)的選取摩擦材料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.300.50金屬陶瓷材料0.4 由式得： 代入數(shù)據(jù)得：單位壓力： 由于D200mm，故取0.25Mpa。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)表22可知當(dāng)，0.15Mpa R0+ 50 mm。對于摩擦片內(nèi)徑d=140mm, 應(yīng)符合dR0+50mm，初取R0為43.0mm，符合優(yōu)化條件。2.2.3.5 單位壓力為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，選取單位壓力的最大范圍為0.150.35Mpa，由于已確定單位壓力0.264Mpa，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求。3 膜片彈簧的設(shè)計(jì)3.1膜片彈簧的彈性特性曲線圖1 膜片彈簧的彈性特性曲線假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)通過支承環(huán)和壓盤加載膜片彈簧上地載荷N集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相對軸向變形為mm,則膜片彈簧的彈性特性如下式表示：式中，E-彈性模量，鋼材料取E=2.1Mpa； b-泊松比，鋼材料取b=0.3； R-自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑，mm ； r-自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑，mm ； -壓盤加載點(diǎn)半徑，mm ； -支承環(huán)加載點(diǎn)半徑，mm； H-自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度，mm ；h-膜片彈簧鋼板厚度，mm 。3.2 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇3.2.1 比值和的選擇為了保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的一般為1.52.0，板厚為24mm。故初選 =2.4mm, =4mm，則滿足要求。3.2.2 比值和R、r的選擇越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求。一般為1.201.35 。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的r值宜為大于或等于。摩擦片平均半徑 R D/2 即85R100故取r=90mm，另取R/r=1.26，則R=90。 可得r=70mm3.2.3 的選擇膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，一般在915范圍內(nèi)。 滿足要求。3.2.4 分離指數(shù)目的選取分離指數(shù)目常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12 。本設(shè)計(jì)中，取分離指數(shù)目。3.2.5 切槽寬度、及半徑根據(jù)要求，= 3.23.5 mm，= 910 mm，的取值應(yīng)滿足。取 3.3mm, =9.3mm, =80.7mm則=90-80.7=9.3滿足設(shè)計(jì)要求。3.2.6壓盤加載點(diǎn)半徑 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 的確定應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取=85mm，=75 mm。膜片彈簧應(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60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為16001700N/mm2。4扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)4.1扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)（1）極限轉(zhuǎn)矩Tj極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取，Tj=(1.52.0) 對于乘用車，系數(shù)取2。則Tj=2214529 N.m（2）扭轉(zhuǎn)剛度k為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。由經(jīng)驗(yàn)公式k Tj 初選即kTj13290377N.m/rad 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度k受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效的消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。根據(jù)公式初選TT（0.060.17）取T=0.1 =0.1145=14.5N.m （4）預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。Tn增加，共振頻率將向減小的頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是Tn不應(yīng)大于T由于Tn滿足以下關(guān)系：Tn（0.050.15）則初選Tn14.5N.m（5）減振彈簧的位置半徑R0R0的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取R0=(0.600.75)d/2 則取R0=43mm。（6）減振彈簧個(gè)數(shù)Zj根據(jù)表4知，表4 減振彈簧個(gè)數(shù)的選取當(dāng)摩擦片外徑D250mm時(shí)，=46 ,故取Zj=6（7）減振彈簧總壓力F當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除，減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tj時(shí)，減振彈簧受到的壓力F=Tj/R0 =290/（43）=6744N 4.2 減振彈簧的計(jì)算在初步選定減振器的主要參數(shù)以后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振器設(shè)計(jì)相關(guān)的尺寸。（1）減振彈簧的分布半徑R1由于R1的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取R1=(0.600.75)d/2 式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故R1=43mm，即為減振器基本參數(shù)中的R0（2）單個(gè)減振器的工作壓力P P=F/Z=6744/6=1124N 3）彈簧中徑Dc彈簧中徑一般由布置結(jié)構(gòu)來決定，通常Dc=1115mm故取Dc=13mm4）彈簧鋼絲直徑 式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550600Mpa,故取為550Mpa所以d=4.08mm。5）減振彈簧剛度k根據(jù)式k=1000knR1知，應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k及其布置尺寸R1確定，即 K= 則K=6）減振彈簧有效圈數(shù)3.92 7）減振彈簧總?cè)?shù)n其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關(guān)系為n=+(1.52)=5 減振彈簧最小高度 =1.14.085=22.44 計(jì)算可得彈簧總變形量為mm=P/K=1124/333.6=3.37mm 減振彈簧總變形量= 計(jì)算可得減振彈簧預(yù)變形量為25.81mm 減振彈簧安裝工作高度 =25.642 8）從動(dòng)片相對從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為 9)限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般9.512mm，可取為10mm表5 扭轉(zhuǎn)減振器相關(guān)參數(shù)極限轉(zhuǎn)矩Tj阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn減振彈簧的位置半徑R0減振彈簧個(gè)數(shù)Zj 350Nm17.5 Nm10 Nm43mm65其他部件的設(shè)計(jì)5.1從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)5.1.1從動(dòng)盤轂從動(dòng)盤轂軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。故取從動(dòng)盤轂軸向長度取為1.2d=1.240=48mm。從動(dòng)盤轂的材料選取45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般2632HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，采用鍍鉻工藝，對減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處進(jìn)行高頻處理。根據(jù)摩擦片的外徑D的尺寸及表查出從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸。表6 離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列摩擦片外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax/Nm花鍵尺寸擠壓應(yīng)力j/Mpa齒數(shù)N外徑D/mm內(nèi)徑d/mm齒厚b/mm有效齒長l/mm16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.2根據(jù)摩擦片的外徑D=200mm與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩=145 Nm，由表查得n=10，D=29mm，d=23mm，b=4mm，l=25mm，j=11.3Mpa擠壓應(yīng)力計(jì)算公式： 擠壓=MPa 式中，P為花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定：花鍵的齒側(cè)面壓力=6.73 KN 式中，d，D分別為花鍵的內(nèi)外徑，m； Z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；n為花鍵齒數(shù)；h為花鍵齒工作高度，m；=0.003 l為花鍵有效長度，m；0.025則P=6730N擠壓=7.97MPa從動(dòng)盤轂一般由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過20MPa。故滿足條件。 表7 花鍵的尺寸參數(shù)摩擦片外徑 D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T/(Nm)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力/MPa齒數(shù)n外徑D/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長l/mm20010810292342511.15.1.2從動(dòng)片設(shè)計(jì)為了使從動(dòng)盤具有軸向彈性，且簡化總成，選擇整體式從動(dòng)片，在從動(dòng)片外緣開 “T”形槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次不同 方向彎的波浪形。兩側(cè)的摩擦片則分別鉚在每隔一個(gè)的扇形。其尺寸由摩擦片和從動(dòng)盤轂尺寸確定，在裝配圖中取適當(dāng)?shù)闹?。厚度?mm，材料選用10號低碳鋼。表面硬度為3540HRC。5.2摩擦片的設(shè)計(jì)摩擦片應(yīng)滿足以下要求：1)摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對其影響要小。2)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性。3)密度要小，以減少從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4)熱穩(wěn)定性要好。5)磨合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤表面。5.3離合器蓋總成的設(shè)計(jì)5.3.1離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：1)應(yīng)具有足夠的剛度，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。2)應(yīng)與飛輪保持良好的對中，以免影響總成的平衡和正常的工作。3)蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。4)為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。5.4壓盤的設(shè)計(jì)1.對壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求:1)壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)