輕型汽車膜片彈簧離合器設計論文.doc

輕型汽車膜片彈簧離合器設計2009年 6 月 第 IV 頁摘 要本論文主要目的是按照整車設計應達到的性能參數(shù)進行離合器的匹配設計。離合器是傳動系統(tǒng)中直接與發(fā)動機相連接的裝置。它的作用是平穩(wěn)接合、切斷發(fā)動機和傳動系之間的動力傳遞。離合器可以保證汽車平穩(wěn)起步；避免變速器換擋時，輪齒間發(fā)生劇烈的沖擊；防止傳動系中各零部件由于過載而損壞。膜片彈簧離合器相對于螺旋彈簧離合器有著一系列的優(yōu)點：膜片彈簧的非線性特性使在摩擦片整個磨損過程中保證壓盤受到壓緊力基本保持不變，保證離合器工作性能更穩(wěn)定；膜片彈簧的分離指起到分離杠桿的作用，這樣，省去了多組分離杠桿裝置，零件數(shù)目減少，質量也減輕；在滿足相同壓緊力的情況下，膜片彈簧的軸向尺寸較螺旋彈簧小，在有限的空間內便于布置，使離合器的結構更為緊湊；同時膜片彈簧是圓形旋轉對稱零件，平衡性好，在高速時，其壓緊力降低很少。并且制造工藝水平的不斷提高，膜片彈簧離合器越來越廣泛運用在現(xiàn)在汽車中。離合器主要由三部分組成：主動部分、從動部分和操作機構。作者設計思路按照這三個部分依次進行，設計過程簡要概述如下：1) 根據(jù)整車應達到一系列性能要求完成了汽車的總體設計。2) 根據(jù)前面的汽車總體設計結果，對離合器基本尺寸、參數(shù)進行了選擇。3) 對離合器各零部件進行匹配性設計，并進行校核計算。4) 對操縱機構的選型和設計。通過對機械式操縱機構和液壓式操縱機構系統(tǒng)適用場合和優(yōu)缺點的分析，選擇液壓式操縱機構作為該輕型汽車的操縱機構。關鍵詞：離合器 操縱機構 壓盤 膜片彈簧 非線性彈性特性AbstractThe paper mainly designs the fundamental parameters of the clutch to make better match to the total performance parameter requirement of the car.The clutch is the friction device which is connected with the engine directly in the power train .Its purpose is to provide smooth engagement and disengagement of the engine from manual transmission. By means of the clutch, it can make the car reasonable and comfortable start , avoid violent shock while shifting the gears inside the transmission and prevent each parts of the power train from damaging because of overload. Diaphragm spring clutch have some advantage over spiral spring clutch: During the whole abrasion of friction plate, the nonlinearity elastic property of diaphragm spring ensures the pressing force to the plate remaining practically unchanged, Therefore, the working performance is much more stability. The center portion of the diaphragm spring is slit into numerous fingers that act as release levers. As several groups of the separation devices leaves out, the number of parts and the total mass decrease to some degree; under the same requirement pressing force circumstances, the axial dimension of the diaphragm spring is shorter than the spiral spring, Therefore, the clutch can depose compactness in confined space; diaphragm spring is circular rotational symmetry part so that it can obtain good balance at high speed. Meanwhile, with the improvement of manufacturing process levels, diaphragm spring clutch application in modern cars is doomed to becoming much more popularity.The dry clutch mechanism includes three basic parts: driving member, driven member and operating members. The author performs his paper just in accordance with this turns, the procedure sum up as follows:1) According to the overall requirement of the car, the overall design is accomplished2) Based on the former overall design outcome, the fundamental structure and parameters is to be selected.3) By the best match principles, the author designs the various parts of diaphragm spring clutch appearance and material parameters .Through checking calculation and modification again and again, the results is good.4) The operation device selecting and design. Compared the mechanical type control system with the hydraulic pressure type control system in strengths and weaknesses and application range, the author selects the hydraulic pressure type control system as the light-duty vehicles operation device.Key words：Clutch Operating Mechanism Pressure plate Diaphragm Spring Nonlinearity elastic property第1章 緒 論11.1 概述11.2 汽車離合器結構的發(fā)展11.3 國內外的技術差距21.4 研究方法及結構安排3第2章 汽車總體設計52.1 汽車形式的選擇52.2 汽車主要參數(shù)的選擇52.3 發(fā)動機的選擇12第3章 離合器初步結構設計153.1 離合器功用原理及設計要求153.2 離合器結構方案的分析173.3 離合器主要參數(shù)的選擇19第4章 離合器從動盤總成設計224.1 從動片設計224.2 從動盤轂設計234.3 摩擦片設計24第五章 膜片彈簧的設計295.1 膜片彈簧的概念及彈性特性295.2 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇305.3 膜片彈簧的工作點位置確定及強度校核31第6章 壓盤和離合器蓋設計356.1 壓盤設計356.2 傳動片設計及強度校核366.3 離合器蓋設計396.4 分離軸承總成39第7章 離合器操縱機構設計41結 論44致 謝45參考文獻46 第 47 頁 第1章 緒 論1.1 概述在以內燃機作為動力的機械傳動汽車中，無論是AMT或MT,離合器都作為一個獨立部件而存在，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。隨著汽車發(fā)動機轉速、功率的不斷提高和汽車電子技術的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適合發(fā)動機的高轉速，增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱，已成為離合器發(fā)展趨勢。1.2 汽車離合器結構的發(fā)展在早期研發(fā)的離合器結構中，錐形離合器最為成功。它的原形設計曾裝在1889年德國戴姆勒公司生產的鋼質車輪的小汽車上。它是將發(fā)動機飛輪的內孔做成錐體作為離合器的主動件。對當時來說錐形離合器的制造比較容易，摩擦面容易修復。它的摩擦材料曾用過駝毛帶、皮革帶等。那時也曾出現(xiàn)過蹄-鼓式離合器來代替錐形離合器。但無論錐形離合器、還是蹄-鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象?，F(xiàn)在所有的盤片式離合器的先驅是多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點是，在汽車起步時離合器的結合比較平順，無沖擊。早期的設計中，多片按成對布置設計，一個鋼盤片對著一青銅盤片。采用純粹的金屬對金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達到更加滿意的性能。浸在油中的盤式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。但畢竟還是優(yōu)點大于缺點。因為在當時，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。石棉基摩擦材料的引入和改進，使得盤式離合器可以傳遞更大的轉矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉變的關鍵。20世紀20年代末，只到進入30年代時，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。實際上早在1920年就出現(xiàn)了單片式離合器，但由于當時技術設計上的缺陷，造成了單片離合器在結合時不夠平順等問題。但是，單片干式離合器結構緊湊，散熱良好，轉動慣量小，所以以內燃機為動力的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功地開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。多年的實際經(jīng)驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首先單片干式摩擦離合器，因為它具有從動部分轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點，而且由于在結構上采取一定措施，已能做到結合平順，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構設計方面相當完善。采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器的結合平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉減震器，防止了傳動系統(tǒng)的扭轉共振，減小了傳動系統(tǒng)噪聲和動載荷。隨著人們對汽車舒適性要求的提高，離合器在原有基礎上得到不斷該進，乘用車上愈來愈多采用雙質量飛輪的扭轉減振器，能更有效地降低傳動系的噪聲。對于重型離合器，由于商用車趨于大型化，發(fā)動機功率不斷加大，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430mm)，離合器的使用條件日酷一日，增加離合器傳扭能力，提高其使用壽命，簡化操作，已成為重型離合器當前的發(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，在相同徑向尺寸下，雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的一倍，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些。結構上采用拉式膜片彈簧的離合器，其允許的傳扭能力要比推式大。從動盤采用金屬陶瓷的離合器比一般有機片摩擦材料的離合器傳扭能力要提高30%，而使用壽命至少提高70%以上。近年來濕式離合器在技術上不斷改進，在國外某些重型牽引汽車和自卸汽車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進行強制冷卻的結構，摩擦表面溫度較低(不超過93)，因此，起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。據(jù)報道，這種離合器有著良好的起步能力，其使用壽命可達干式離合器的5-6倍。1.3 國內外的技術差距為了滿足汽車配套的需要，上世紀80年代，幾個廠家先后從國外引進了膜片彈簧設計與制造技術。這些企業(yè)引進工作有力地促進國內汽車離合器行業(yè)的發(fā)展，為今后工作打下了一定的基礎，但由于技術與資金的有限，缺乏長期高額投資的能力，形式不容樂觀，與國外先進產家相比仍有相當大的差距。l 生產規(guī)模 由于受汽車市場，制造工藝和裝備的制約，我國的生產規(guī)模與國外先進廠家相差甚遠。試比較如下：法國Valeo公司1992年離合器產量為1000萬套，銷售收入26.81億法郎，而我國目前最大生產廠家上海離合器總廠今年產量預計40萬套，相差幾十倍。l 技術水平 雖然國內各主要離合器廠家先后從國外引進生產技術，但由于引進產品品種比較窄，產品比較落后。同時在技術消化、技術積蓄、技術發(fā)展等方面未作大的人力，物力投入，缺乏獨立自主開發(fā)能力，不能形成系列化產品。而國外各廠家不僅產品品種多，從160mm到430mm有幾千種產品，而且深度上不斷突破，如復合整體雙飛輪及緊湊離合器系統(tǒng)、液力變矩器、電子控制離合器系統(tǒng)等均已商業(yè)化。l 生產管理 由于國內離合器廠家大多數(shù)起點比較低，觀念又未及時更新，生產管理很大程度上還停留在行政指令階段，生產與銷售市場脫節(jié)，盲目生產，生產線上紊亂無序，而國外大多推廣精益生產方式，實行倒拉式生產，生產線始終保持均衡有序地流動。l 產品質量 由于我國基礎工業(yè)相對比較落后，原材料不能滿足技術要求，同時由于各廠家生產綱領小，高效、高精度設備采用較少，如多工位壓力機，高速精密沖床及熱處理，機械加工自動化生產線等，量刃具精度也嚴重影響產品質量，使我國產品質量不能滿足主機廠技術要求，而國外廠家仍在不斷制定更嚴格標準來促進各廠家產品質量的提高。通過以上幾個方面比較，可以發(fā)現(xiàn)我國汽車離合器行業(yè)危機四伏，而隨著我國加入世界貿易組織，汽車行業(yè)對零部件實行全球采購的流行，使得離合器大集團更能發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢，很可能不斷擴大其在中國市場份額，將我國分散，各自為政的離合器廠家各個吞食。這是一個擺在我們面前的嚴峻現(xiàn)實，必須引起我們高度重視和思考。因此，國內離合器發(fā)展還有好一段長路要走，有待我們做出更大的貢獻。1.4 研究方法及結構安排根據(jù)汽車總體設計要求對離合器進行匹配設計。本膜片彈簧離合器可以從以下幾個步驟進行設計工作：l 汽車總體參數(shù)設計l 離合器選型l 離合器主要參數(shù)的選擇l 膜片彈簧的設計l 離合器從動盤總體設計l 壓盤和離合器蓋設計l 扭轉減振器設計l 離合器操縱機構設計第2章 汽車總體設計2.1 汽車形式的選擇給定參數(shù)為:汽車最高車速115km/h；裝載質量2噸；最小轉彎直徑為12.5m；最大爬坡度0.3。不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅動形式以及布置形式上有區(qū)別。(一) 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質量、道路法規(guī)對軸載質量的限制和輪胎的負荷能力以及汽車的結構等。根據(jù)有關部門規(guī)定：公路允許車輛的單后軸負荷為130kN，雙后軸負荷為240kN，雙軸汽車前后軸總負荷一般不大于190kN，而三軸式汽車前后軸總負荷不超320kN。所以根據(jù)給定的汽車裝載質量選擇汽車的軸數(shù)為：兩軸。(二) 驅動形式 汽車驅動形式有4x2、4x4、6x2、6x4、6x6、8x4、8x8等。汽車的用途、總質量和對車輛通過性能的要求等，是影響選擇驅動形式的主要因素。增加驅動輪數(shù)能夠提高汽車的通過能力，驅動輪數(shù)越多，汽車的結構越復雜，整備質量和制造成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變得困難。乘用車和總質量小些的商用車，多采用結構簡單，制造成本低的4x2驅動形式。所以選擇汽車驅動形式為：4x2式。(三) 布置形式 貨車可以按照駕駛室與發(fā)動機相對位置不同，分為平頭式、短頭時、長頭式和偏置式四種。貨車又可以根據(jù)發(fā)動機位置不同，分為發(fā)動機前置、中置、和后置三種布置形式。 針對輕型貨車選擇平頭式，發(fā)動機布置在座椅下后部，三人座椅。采用平頭式貨車的主要優(yōu)點如下：汽車總長和軸距尺寸短；最小轉彎直徑小，機動性能好；不需要發(fā)動機罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車整備質量減少；駕駛員視野得到明顯改善；采用翻轉式駕駛室時能改善發(fā)動機及其附件的接近性；面積利用率高。2.2 汽車主要參數(shù)的選擇（一） 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸等。1. 外廓尺寸 汽車的長、寬、高稱為汽車外廓尺寸。各國對公路運輸車輛的外廓尺寸均有法規(guī)限制，以保證行駛的安全性。GB1589-1989汽車外廓尺寸限界規(guī)定如下：貨車總長不應超過12m；包括后視鏡，汽車寬不超過2.5mm；空載、頂窗關閉狀態(tài)下，汽車高不超過4m；具體選擇何種外廓尺寸，應根據(jù)汽車的用途。道路條件、外形設計和結構布置等因素來確定。貨車的尺寸一般隨噸位而一起增大，同一噸位軸數(shù)多的汽車，其寬度、高度要比軸數(shù)少的汽車小一些。在保證汽車主要性能條件下應力求減小外廓尺寸，以便減輕汽車的質量，降低成本和改善經(jīng)濟性。所以，確定汽車的外廓尺寸為：2. 軸距L 軸距對整備質量、汽車總長、汽車最小轉彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當軸距短時，上述各項指標減少。此外，軸距對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。原則上對發(fā)動機排量大的乘用車、載質量或載客多的貨車或客車，軸距取得長。對機動性要求高的汽車，軸距宜取短些。根據(jù)表2-1提供的數(shù)據(jù)，總質量在1.8-6.0t的貨車，軸距宜取在2300mm-3600mm之間。 所以汽車軸距L:L=3050mm3. 前、后輪距和 輪距大些，對增大車廂寬度與提高車身橫向穩(wěn)定性有利；但輪距過大，使汽車總寬和總質量增大，并導致汽車的比功率、比轉矩指標下降，機動性變壞。 在選定的前輪距范圍內，應能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。在確定后輪距時，應考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應留有必要的間隙。根據(jù)表2-1提供數(shù)據(jù)，總質量在1.8-6t的貨車，輪距宜取1300mm-1650mm之間。所以前、后輪距和：=1400mm表2-1 各種汽車的軸距和輪距車型類別軸距L/mm輪距B/mm轎車微型車2000220011001380普通級2100254011501500中級2500286013001500中、高級2850340014001580高級290039001560162042貨車微型1700290011501350輕型2300360013001650中型3600550017002000重型4500560018402000礦用自卸車總質量6039004800大客車城市大客車（單車）4500500017402050長途大客車（單車）500065004. 前懸和前懸尺寸對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長度、上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減少了汽車的接近角，使汽車通過性降低，并使駕駛員視野變壞。后懸尺寸對汽車通過性、汽車追尾時的安全性、貨箱長度或行李箱長度、汽車造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長，則汽車離去角減小，使通過性降低。總質量在1.8-14t的貨車后懸一般在1200mm-2200mm之間。 取前懸=720mm,后懸=1320mm。5. 貨車車頭長度平頭型貨車一般在1400mm-1500mm之間，取1500mm。（二） 汽車質量參數(shù)的確定數(shù)包括整車整備質量、載客量、裝載質量、質量系數(shù)、汽車總質量、軸荷分配等。1. 汽車的載質量 汽車載質量是指在硬質良好的路面上行駛時所允許的額定載質量。載質量由設計要求給出。=2t。2. 質量系數(shù) 質量系數(shù)是指汽車載質量與整車整備質量的比值，即=/。該系數(shù)反映了汽車的設計水平和工藝水平，值越大，說明該汽車的結構和制造工藝越先進。在參考同類汽車選定(表2-2)，取=1.0。 表2-2 貨車的質量系數(shù)車型參數(shù)總質量/t貨車0.801.101.201.351.301.703. 整車整備質量 質量是指車上帶有全部裝備(包括隨車工具、備胎等)，加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質量。根據(jù)選定質量系數(shù)，求整車整備質量 由于 (2-1) 所以 =2.0t/1.0=2.0t4. 汽車總質量 量指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。商用車的總質量由整備質量、載質量和駕駛員以及隨行人員質量三部分組成，即 kg (2-2) 5 軸荷分配 荷分配是指汽車在空載或滿載靜止狀態(tài)下，各車軸對支撐平面的垂直負荷，也可以用占空載或滿載總質量的百分比來表示。 軸荷分配對輪胎壽命和汽車的許多使用性能有影響。各使用性能要求是相互矛盾的，這就要求設計時應根據(jù)整車的性能要求。使用條件等，合理地選取軸荷分配。 各類汽車的軸荷分配見表2-3根據(jù)表2-3，滿載時，前軸軸荷分配取32% 即kg后軸軸荷分配取68% 即kg 表2-3 各類汽車的軸荷分配車型滿載空載前軸后軸前軸后軸 轎 車發(fā)動機前置前輪驅動47%60%40%53%56%66%34%44%發(fā)動機前置后輪驅動45%50%50%55%51%56%44%49%發(fā)動機后置后輪驅動40%46%54%60%38%50%50%62%貨車42后輪單胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后輪雙胎，長、短頭式25%27%73%75%44%49%51%56%42后輪雙胎，平頭式30%35%65%70%48%54%46%52%64后輪雙胎19%25%75%81%31%37%63%69%（三） 汽車性能參數(shù)的確定1.動力性參數(shù)汽車動力參數(shù)包括最大動力因數(shù)、最高車速、加速時間t、商品能力、比功率和比轉矩等。(1) 最大動力因數(shù)直接擋大動力因數(shù)和一擋最大動力因數(shù)，的選擇主要考慮對汽車加速性和燃料經(jīng)濟性的要求，并視汽車類型和道路條件而異，各車的動力因數(shù)可參考表2-4來選擇。 根據(jù)表2-4，直接檔最大動力因數(shù)=0.08，一擋最大動力因數(shù)=0.35。 表2-4 汽車動力性能參數(shù)范圍汽車類別直接擋最大動力因數(shù)一擋最大動力因數(shù)比功率比轉矩轎車微型級0.070.100.300.40306050110普通級0.080.120.300.40356580110中級0.100.150.300.50407090130高級0.140.200.300.5060110100180貨車微型0.10.140.300.4016283044輕型0.060.100.300.4015253844中型0.040.060.300.3510203347重型0.040.060.300.356202950(2) 最高車速(3) 最大車速由設計要求給出，=115km/h(4) 加速時間t貨車通常用起步到60km/h的時間或在直接擋下從20km/h加速到某一車速的時間來評價。本貨車選擇起步到60km/h的時間來表達該貨車加速能力，設計t=10.2s(4)上坡能力 用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來表示汽車的上坡能力。因乘用車、貨車、越野汽車的使用條件不同，對他們的上坡能力要求也不一樣，通常要求貨車能克服30%坡度。有設計參數(shù)要求給出，=0.3(5)汽車比功率和比轉矩 比功率是汽車所裝發(fā)動機的標定最大功率與汽車最大總質量之比，即=/。它可以反映汽車的動力性，比功率大的汽車加速性能。速度性能要好于比功率小些的汽車。貨車的比功率隨著總質量的增加而減小。比轉矩是汽車所裝發(fā)動機的最大轉矩與汽車總質量之比，=/。它能反映汽車的牽引能力。不同車型的比功率和比轉矩范圍見表2-4。據(jù)表2-4，取=；=。2.燃油經(jīng)濟性參數(shù) 汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量(L/100km)來評價。該值越小燃油經(jīng)濟性越好。貨車用單位質量的百公里油耗量來評價(表2-5)。表2-5 貨車單位質量百公里燃油消耗量 總質量ma/t汽油機柴油機總質量ma/t汽油機柴油機122.502.601.431.53 該輕型貨車選擇高速柴油機作為動力來源，由表2-5數(shù)據(jù)，且，取q=2.1,所以百公里油耗Q=3.汽車最小轉彎直徑轉向盤轉至極限位置時，汽車前外轉向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱為汽車最小轉彎直徑。用來描述汽車轉向的機動性，是汽車轉向能力和轉向安全性能的一項重要指標。由給定參數(shù)=12.5m。4.通過性幾何參數(shù)總體設計要確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等。其范圍見表2-6。?。簂 最小離地間隙=200mml 接近角l 離去角l 縱向通過半徑m表2-6 汽車通過性的幾何參數(shù)車型hmin/mm/（）/（）/m42轎車150220203015223.08.344轎車210455035401.73.642貨車250300406025452.36.044貨車、66貨車260350456035451.93.642客車、64客車22037010406204.09.05.操縱穩(wěn)定性參數(shù)(1) 轉向特性參數(shù)為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應具有一定程度的不足轉向。通常用汽車以0.4g的向心加速度沿定圓轉向時，前、后輪側偏角之差作為評價參數(shù)。此參數(shù)在為宜。取=(2) 車身側傾角 汽車以0.4g的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側傾角控制在以內較好，最大不允許超過。取=(3) 制動前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4g的減速度制動時，車身的前俯角不大于。6.汽車平順性參數(shù)保證汽車有良好的行駛平順性，汽車有較低的振動頻率，乘員在軸承受的振動加速度應不超過國際標準2631-78規(guī)定的人體承受振動界限值。7.汽車制動性參數(shù)汽車在制動時，能在盡可能短的距離內停車且保持方向穩(wěn)定，下長坡時能維持較低的安全車速并有在一定坡道上長期駐車的能力。常用制動距離和制動減速度作為制動性能的評價參數(shù)和設計指標。2.3 發(fā)動機的選擇(一) 發(fā)動機形式的選擇當前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復式內燃機為主，針對輕型貨車選擇直列式四缸高速柴油機，冷卻方式選擇水冷。柴油機具有熱效率高，油耗低，可靠性強，扭矩大。(二) 發(fā)動機主要性能指標的選擇1.發(fā)動機最大功率和相應轉速根據(jù)所設計汽車應達到的最高車速(km/h),用下式估計發(fā)動機最大功率 (2-3)式中 發(fā)動機最大功率(kW) 傳動系效率，對驅動橋用單級主減速器的汽車可取為90% 汽車總質量(kg) g重力加速度() 滾動阻力系數(shù)，對貨車取0.02 空氣阻力系數(shù)，貨車取 A汽車正面投影面積()由公式=87.5kW最大功率對應轉速：總質量小些的貨車的值在之間，取=4500r/min。2.發(fā)動機最大轉矩及相應轉速按下式計算確定 (2-4)式中 發(fā)動機最大轉矩() 轉矩適應性系數(shù)，一般在之間選取由公式()最大轉矩對應轉速:要求和之間有一定差值，如果它們很接近，將導致直接擋的最低穩(wěn)定車速偏高，使汽車通過十字路口時換擋次數(shù)增多。因此，要求/之間選取。取1.8。所以 r/min第3章 離合器初步結構設計3.1 離合器功用原理及設計要求（一） 離合器的功用 離合器是汽車傳動系統(tǒng)中直接與發(fā)動機相聯(lián)系的部件。其功能如下：1. 保證汽車平穩(wěn)起步 發(fā)動機起動后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器分離，使發(fā)動機與傳動系脫開，再將變速器掛上擋，然后逐漸松開離合器踏板，使離合器逐漸結合。在離合器逐漸結合的過程中，發(fā)動機所受阻力矩也逐漸增加，故應同時踩下加速踏板，即逐步增加對發(fā)動機的燃油供給量，使發(fā)動機的轉速始終保存在最低穩(wěn)定轉速以上，不致熄火。由于離合器的結合緊密程度逐漸增大，發(fā)動機經(jīng)傳動系統(tǒng)傳給驅動車輪的轉矩便逐漸地增加，到驅動力足以克服起步阻力時，汽車即從靜止開始運動并逐步加速。因此保證了汽車能平穩(wěn)起步。2. 保證傳動系統(tǒng)換擋時工作平順 在汽車形式過程中，為了適應不斷變化的形式條件，傳動系統(tǒng)經(jīng)常要換用不同擋位工作。實現(xiàn)齒輪式變速器的換擋，一般是撥動齒輪或其他掛擋機構，使原有擋位的某一齒輪副推出傳動，再使另一擋位的齒輪副進入工作。在換擋前也必須踩下離合器踏板，中斷動力傳遞，便于是原有擋位的嚙合副脫開，同時有可能使新?lián)跷粐Ш细钡膰Ш喜课坏乃俣戎饾u趨向相等，這樣，進入嚙合時的沖擊可以大為減輕，使換擋時工作平順。3. 防止傳動系統(tǒng)過載 當汽車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發(fā)動機將因和傳動系統(tǒng)剛性相連而急劇降低轉速，因而其中所有運動件將產生很大的慣性力矩(數(shù)值可能大大超過發(fā)動機正常工作時所發(fā)出的最大轉矩)，對傳動系統(tǒng)造成超過其承載能力的載荷，而使其機件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產生的相對運動以消除這一危險。因此，離合器的這一功用是限制傳動系統(tǒng)所承受的最大轉矩，防止傳動系統(tǒng)過載。 由上述可知，欲使離合器起到以上幾個作用，離合器應該是這樣的一個傳動機構：其主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸結合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉動。所以，離合器的主動件與從動件之間不可采用剛性聯(lián)接，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉矩(摩擦離合器),或是利用液體作為傳動的介質(液力耦合器)，或是利用磁力傳動(電磁離合器)。在摩擦離合器中，為產生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用力或電磁吸力。但目前汽車上采用比較廣泛的是彈簧壓緊的摩擦離合器。（二） 摩擦離合器的工作原理圖3-1 所示為摩擦離合器結合和分離狀態(tài)示意圖。 圖3-1 離合器的工作原理和構造示意圖 (1)接合 (2)分離1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸由圖3-1可知，離合器蓋1與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起，當膜片彈簧3被預加壓緊，離合器處于接合位置時，由于膜片彈簧大端對壓盤5的壓緊力，使得壓盤與從動盤6摩擦片之間產生摩擦力。當離合器蓋總成隨飛輪轉動時(構成離合器主動部分)，就通過摩擦片上的摩擦轉矩帶動從動盤總成和變速器一起轉動以傳遞發(fā)動機動力。要分離離合器時，將離合器踏板8踏下，通過操縱機構，使分離軸承總成7前移推動膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳動片的彈力作用下離開摩擦片，使從動盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動機動力的傳遞。(三) 對摩擦離合器的基本性能要求 為了保證離合器具有良好的工作性能，設計離合器應滿足如下基本要求：1)在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，并有適當?shù)霓D矩儲備，又能防止傳動系過載。2)接合時要完全、平順、柔和、保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。3)分離時要迅速、徹底。4)從動部分轉動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。5)應有足夠的吸熱能力和良好的通風散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。6)應能避免和衰減傳動系的扭轉振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。7)操縱輕便、準確、以減輕駕駛員的疲勞。8)作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。9)具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。10)結構應簡單、緊湊、質量小、制造工藝好、拆裝、維修、調整方便等。3.2 離合器結構方案的分析（一） 從動盤數(shù)的選擇 單片離合器結構簡單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調整方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動盤可保證結合平順。對乘用車和最大總質量小于6t的商用車而言，發(fā)動機的最大轉矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設一片從動盤。 雙片離合器與單片離合器相比，由于摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉矩的能力較大；接合更為平順、柔和；在傳遞相同轉矩的情況下，徑向尺寸較小，踏板力較??；中間壓盤通風散熱性差，容易引起摩擦片過熱，加快其磨損甚至燒壞；分離行程大，不易分離徹底，軸向尺寸較大，結構復雜；從動部分的轉動慣量較大。這種結構一般用在傳遞轉矩較大且徑向尺寸受到限制的場合。 多片離合器多為濕式，具有接合更加平順、柔和、摩擦表面溫度較低，磨損較小，使用壽命長等優(yōu)點。但分離形成大，分離不徹底，軸向尺寸和從動部分轉動慣量大，主要應用與最大總質量大于14t的商用車的行星齒輪變速器換擋機構中。 因此，該輕型貨車選用單片式離合器。（二） 膜片彈簧離合器優(yōu)點 該輕型貨車采用推式膜片彈簧離合器。膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結構的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，具有一系列的優(yōu)點：1)膜片彈簧具有較理想的非線性彈性特性(圖3-2),彈簧壓力在摩擦片的允許磨損范圍內基本保持不變(從安裝時的工作點b變化到a點),因而離合器工作中能保持傳遞的轉矩大致不變；相對圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降(從b點變化到),離合器分離時，彈簧壓力有所下降(從b點變化到c點),從而降低了踏板力。對于圓柱螺旋彈簧，其壓力則大大增加(從b點變化點)。2)膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結構簡單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質量小。3)高速旋轉時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。4)膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。5)易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長。6)膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡型好。圖3-2 膜片彈簧與螺旋彈簧彈性特性(三) 膜片彈簧支撐形式 本輕型貨車膜片彈簧的支撐形式選擇無支撐環(huán)形式。無支撐環(huán)形式又分為DBR型，D/DR型，CP型。 1)DBR型（圖3-3a） 利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出來的環(huán)形凸臺將膜片彈簧鉚合在一起而取消前、后支撐環(huán)，用于輕、中型貨車上。 2)D/DR型(圖3-3b) 以離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺代替后支撐環(huán)，使結構簡單，用于中型貨車上。 3)CP型(圖3-3c) 將D/DR型中的鉚釘取消，在離合器蓋內邊緣上伸出許多舌片，將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺彎合在一起，結構最簡單。用于轎車上。 根據(jù)以上分析，選擇DBR型作為此貨車離合器支撐方式。圖3-3 推式膜片彈簧無支撐環(huán)形式(四) 壓盤驅動方式壓盤的驅動方式主要有凸塊窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動片時等多種。前三種的共同缺點是在連接件之間都有間隙，在傳動中將產生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動效率。彈性傳動片式是近年來廣泛采用的驅動方式，沿圓周切向布置惡三組或四組薄彈簧鋼帶傳動片兩端分別與離合器和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)結，傳動片的彈性允許其做軸向移動。當發(fā)動機驅動時，傳動片受拉，當拖動發(fā)動機時，傳動片受壓。彈性從動片驅動方式的結構簡單，壓盤與飛輪對中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長。因此，此貨車選擇傳動片進行傳力。3.3 離合器主要參數(shù)的選擇 離合器的基本參數(shù)主要有性能參數(shù)和，尺寸參數(shù)D、d和摩擦片厚度b以及結構參數(shù)Z和離合器間隙，最后還有摩擦因數(shù)。 (一) 后備系數(shù) 后備系數(shù)是離合器設計中一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。為了可靠傳遞發(fā)動機最大轉矩和防止離合器滑磨時間過長，不宜選得太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，又不宜選得太大；各類汽車離合器的取值范圍見表3-1。由表中數(shù)據(jù)取=1.46 表3-1 離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)乘用車及最大總質量小于6t的商用車最大總質量為t的商用車掛車(二)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，選取時應考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質量和后備系數(shù)等因素。當摩擦片的外徑比較大時，要適當降低摩擦面的單位壓力。因為，在其他條件不變時，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外援的線速度大，滑磨時發(fā)熱嚴重，再加上尺寸交大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻。為了避免這些不利因素，單位壓力 隨摩擦片的外景增加而降低。對于載貨車，D=230時，p約為0.2MPa。（三）摩擦片外徑D、內徑d和厚度b 摩擦片外徑D是離合器基本尺寸，它關系到離合器的結構重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定關系。顯然，傳遞大的轉矩，就需要有大的尺寸。發(fā)動機轉矩是重要參數(shù)，當按發(fā)動機最大轉矩來選定D時，有下列公式，可作參考： (3-1)式中 系數(shù)A反映了不同結構和使用條件對D的影響，可參考下列范圍： 小轎車A=47；一般載貨汽車A=36(單片)或A=50(雙片)；自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車A=19。由式， mm 按初選D以后，還需要注意摩擦片尺寸的系列化和標準化。表3-2為我國摩擦片尺寸的標準。所以D=225mm,d=150mm,b=3.5mm,單面面積221。表3-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/mm160180200225250280300內徑d/mm110125140150155165175厚度h/mm3.23.53