汽車離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書分析解析

1、離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書第1章汽車離合器綜述1.1 離合器的功能離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件，主要作用是保證汽車起步平穩(wěn)，保證傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載等，在離合器的具體結(jié)構(gòu)上，首選，在保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，應(yīng)滿足兩個(gè)基本要求：首先，分離徹底、接合柔和。離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能的小。此外，還要求離合器散熱良好。1.2 離合器的類型膜片彈簧推式離合器1.3 離合器的工作原理如圖1.1所示，摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分、從動(dòng)部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。離合器在接合狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自曲軸傳出，通過(guò)飛輪2和壓盤借摩擦作用傳給從動(dòng)盤3，在通過(guò)從動(dòng)軸傳

2、給變速器。當(dāng)駕駛員踩下踏板時(shí)，通過(guò)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(diǎn)，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤向左，這樣，從動(dòng)盤3兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)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(shí)壓緊彈簧就推動(dòng)壓盤向右，仍將從動(dòng)盤3壓緊在飛輪上2，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器。圖1.1離合器總成1-軸承2-飛輪3-從動(dòng)盤4-壓盤5-離合器蓋螺栓6-離合器蓋7-膜片彈簧8-分離軸承9-軸1.4 對(duì)離合器的要求摩擦式離合器的結(jié)構(gòu)

3、類型非常多，而且有多種組合方式，但不管哪種結(jié)構(gòu)類型，也不管什么組合方式，對(duì)它們的使用要求是一致的。1 .能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。2 .接合平順柔和，保證汽車起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。3 .分離迅速、徹底。4 .離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。5 .應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過(guò)高。6 .應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。7 .操縱輕便、準(zhǔn)確。8 .作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。9 .應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平

4、衡，以保證其工作可靠、壽命長(zhǎng)。10 .結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。第2章設(shè)計(jì)方案的分析與確定2.1 離合器分類離合器結(jié)構(gòu)類型較多，且可有多種組合。按傳遞扭矩的方式，離合器可分為摩擦式離合器、液力式離合器和電磁式離合器；按離合器操縱方式可分為強(qiáng)制操縱式和自動(dòng)操縱式。摩擦式離合器是利用摩擦力把轉(zhuǎn)矩從主動(dòng)元件傳遞給從動(dòng)元件的離合器。它是目前各種汽車傳動(dòng)系中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)。摩擦式離合器按摩擦表面的形狀可分為錐式、鼓式和片式三種，汽車多采用片式。片式按其從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單片、雙片和多片；按其壓緊彈簧布置形式可分圓周布置、中央布置和斜向布置；按其壓緊彈簧不同可分

5、圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧；按其分離時(shí)作用力的方向可分拉式和推式。液力式離合器的主、從兩元件間利用液體介質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的傳遞。常見(jiàn)的有液力耦合器和液力變矩器兩種，但不能起到離合器的全部作用。電磁式離合器的主、從兩元件間利用電磁力的作用而傳遞轉(zhuǎn)矩的。強(qiáng)制操縱式離合器是根據(jù)駕駛員意志通過(guò)一定形式的操作機(jī)構(gòu)強(qiáng)制性地進(jìn)行。通常有機(jī)械式、液力式和氣動(dòng)式幾種。自動(dòng)操縱式離合器能根據(jù)汽車的行駛速度或發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化自動(dòng)地進(jìn)入接合或分離，無(wú)須駕駛員操作，使得汽車的操縱系更為簡(jiǎn)單，駕駛更輕便舒適。2.2 離合器形式的選擇2.2.1 摩擦片的選擇根據(jù)從動(dòng)盤數(shù)分離合器可分為單片、雙片和多片。單片離合器具有結(jié)構(gòu)

6、簡(jiǎn)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，分離徹底、接合較平順等優(yōu)點(diǎn)。轎車和微型、輕型貨車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸允許時(shí)離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤。雙片離合器由于摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大;在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，徑向尺寸較小，踏板力較小，另外接合較為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，兩片起步負(fù)載不均，因而容易燒壞摩擦片，分離也不夠徹底。這種結(jié)構(gòu)一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場(chǎng)合。多片離合器多為濕式。它有分離不徹底、軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)。（以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中）但它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)等

7、優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。由于本設(shè)計(jì)的車是轎車，轉(zhuǎn)矩相對(duì)較小，在布置上也較為合理，所以選擇單片離合器即可。2.2.2 壓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。周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心。此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。由于可選較大的杠桿比，因此可得到足夠的壓緊力，且有利于減小踏板力，使操縱輕便。壓緊彈簧不與壓盤直接接觸，不會(huì)使彈簧受熱退火，通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)緊力的調(diào)整。這種結(jié)構(gòu)多用于重型汽車上。斜置彈簧

8、離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力動(dòng)盤上，并通過(guò)壓桿作用在壓盤上。這種結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。與上述兩種離合器相比具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。膜片彈簧離合器中的膜片彈簧是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)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(gè)優(yōu)點(diǎn)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(dāng)離合器分離時(shí)，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

9、彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量?。唬?3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；（ 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(duì)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(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)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。2.2.3 分離

10、時(shí)離合器受力形式選擇從提高離合器工作性能的另一個(gè)角度出發(fā)，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。推式膜片彈簧離合器杠桿小于拉式膜片彈簧離合器杠桿比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)，裝配時(shí)推式膜片彈簧離合器錐頂朝后，大端靠在壓盤上，對(duì)壓盤施加外力。故選擇推式膜片彈簧。2.2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)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(tái)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)，通過(guò)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(jiǎn)單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)

11、：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過(guò)程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。（ 2） 徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。（ 3） 徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)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(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。傳動(dòng)片式此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性好，使用平衡性好，簡(jiǎn)單可靠，壽命長(zhǎng)。

12、經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。2.2.5 分離杠桿、分離軸承分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過(guò)分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動(dòng)壓盤移動(dòng)，從而使壓盤與從動(dòng)盤和從動(dòng)盤與飛輪相互分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)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(guò)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(dòng)，推動(dòng)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(jì)選用的是油封軸承，它可以將潤(rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需增加。2.2.6 扭轉(zhuǎn)減振器它能降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率，

13、增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振，控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。故要有扭轉(zhuǎn)減振器。2.2.7 離合器的散熱通風(fēng)試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過(guò)180200°C時(shí)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(shí)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(shí)溫度有可能達(dá)到1000C。過(guò)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(guò)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

14、求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；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(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。第3章主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)算的簡(jiǎn)要過(guò)程3.1 摩擦片的設(shè)計(jì)3.1離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)表3.1離合器原始數(shù)據(jù)|長(zhǎng)城酷熊09款1.5豪華型的主要參數(shù)汽車型號(hào)長(zhǎng)城酷熊09款1.5豪華型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率(KW)/(r/min)77/6000整備質(zhì)量m(kg)1185發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(Nm)138輪胎規(guī)格185/65R15最圖車速(km/h)160車輪半徑r(mm)310.

15、75最普轉(zhuǎn)速(r/min)6500后橋上減速徐:比i04.313載重量(kg)375變速器擋的傳動(dòng)比igg3.5453.2 摩擦片主要參數(shù)的選擇為保證可靠度,離合器靜采用單片摩擦離合器是利用摩擦來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的,摩擦力矩窘應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩J摩擦片的靜壓力:(3.1)(式中：產(chǎn)離合器后備系數(shù)(1)后備系數(shù)B是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇B時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)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(dòng)機(jī)最大扭矩；b.防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；c.要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車戶1.21.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇3=1.5

16、。則有B可有表3.2查得0=1.3。表3.2離合器后備系數(shù)的取值范圍Ik型一后備系數(shù)61乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.00摩擦片的外徑可有式：口=“力也皿（3.3）求得%為直徑系數(shù)，取值見(jiàn)表3.3區(qū)口取14.6得D=171.51mm表3.3直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)支口乘用車14.6最大總質(zhì)量為1.814.0t的商用車16.018.5（單片離合器）13.515.0（雙片離合器）最大總質(zhì)量大于14.0t的冏用車22.524.0摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)如下表（部分）:表3.4初選離合器摩擦片尺寸和參數(shù)外徑

17、Dmm225內(nèi)徑dmm130厚度/mm3.5-030.831d三4m0.553單面面積cm2摩擦片的摩擦因數(shù),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?？捎杀?.5查得：摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)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(jì)單片離合器，因此Z=2。離合器間隙At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(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)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At一般為34mm取N=4mm表3.5摩擦材料的摩擦因數(shù)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.

18、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離合器的靜摩擦力矩為:=1.3*138=179.4 N.m (3.4)(3.5)代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫o0.151MPa表3.6摩擦片單位壓力的取值范圍|摩擦片材料單位壓力網(wǎng)/MPa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料模壓0.350.50編織金屬陶瓷材料0.701.503.3摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化(1)摩擦片的內(nèi)、外徑比片應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即_'_0.53C0.5530.7(2)為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的B值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2

19、4.0。(3)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2舄約50mm即d>24+500mm(4)為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)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%=4Tc2%(3.7)式中，""為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)Z(D2d2)矩(N.m/mm2),可按表3.6選取Tc0 =4179.4_2_22(225130)=0.00298(N.m/mm2)工。,合格。表3.7單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格<210>210-250>250-325>3250.280.300.350.40（5）為降低離合器

20、滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力外的最大范圍為0.111.50MPa,即0.11MPa0.151MPa1.5MPa（6）為了減少汽車起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)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(3.8)式中，厘為單位摩擦面積滑磨（J/mm2）；0為其許用值（J/mm2）,對(duì)于乘用車:劃=Q.4Qj/mmz對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：網(wǎng)=?？?j/mm?對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：劃="25j/mm2W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J）,可根據(jù)下式計(jì)算(3.9)%為汽車起步時(shí)所用變Tj

21、=(1.5 2.0) Temax2式中，阿皿為汽車總質(zhì)量（Kg）;4為輪胎滾動(dòng)半徑（項(xiàng)速器擋位的傳動(dòng)比；"為主減速器傳動(dòng)比；也為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min,計(jì)算時(shí)乘用車取2000r/min,商用車取乙加r/min。代入數(shù)據(jù)到式（3.9）得W=14118.9J代入式（3.8）得二口口蓊父此?工小w0.230.33w,合格。3.2扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)3.1.1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，對(duì)于乘用車，系數(shù)取2.0。則Tj=2

22、.0XTemax=2.0X200=400(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k13Tj2初選即k=13Tj=13X400=5200(N.m/rad)(3)阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩由于減振器扭轉(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T尸(0.060.17)Temax2取T=0.1Temax=0.1x200=20(N.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

23、動(dòng)，這是有利的。但是Tn不應(yīng)大于由于Tn滿足以下關(guān)系：Tn=(0.050.15)Temax2且TnL=20N.m而(0.050.15)Temax=6.920.7N.m則初選Tn=12N.m(5)減振彈簧的位置半徑R0R的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取R=(0.600.75)d/22貝版R0=0.60d/2=0.6X130/2=39(mm),可取為39mm(6)減振彈簧個(gè)數(shù)Z根據(jù)表4.12知，表4.2減振彈簧個(gè)數(shù)的選取,9E片外徑。/mm22$2河250r325i25-»D?330_&4*66T8-10當(dāng)摩擦片外徑D250mm寸，4=46,故取Z=6(7)減振彈簧總壓力F當(dāng)限位銷與從

24、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為F=Tj/R0(4-1)=400/(39X103)=10.3(kN)3.2 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(lái)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R由于R的尺寸應(yīng)盡可能大些1,一般取R=(0.600.75)d/2(3-1)式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故R=0.60d/2=0.60X130/2=39(mm),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=F/Z=10300/6=1716(N)(3-2)(3)減振彈簧尺寸1)彈簧中徑Dc彈簧中徑一般由布置結(jié)構(gòu)來(lái)

25、決定1,通常Dc=1115mm故取Dc=12mm2）彈簧鋼絲直徑d(3-3),8PDcd=3式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550600Mpa故取為550Mpa附-=3 8 Fol03=4.57mm3）減振彈簧剛度k根據(jù)式k=1000knR21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R確定，即kk=2(N/mm)(3-4)1000R1n貝JK=5200320.570(N/mm)1000(39103)264）減振彈簧有效圈數(shù)i_41_4_6_346.9(3-5)Gd8.31010(4.5710)8Dc3k8(12103)30.5701065）減振彈簧總?cè)?shù)n其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)i之間的關(guān)系

26、為n=i+（1.52）=8.5減振彈簧最小高度lminn(d)1.1dn=42.7mm(3-6)6）從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角取12彈簧總變形量2arcsin(l/2R0)l=8.15(3-7)減振彈簧總變形量l010=1minl=42.7+8.15=50.85mm(3-8)減振彈簧預(yù)變形量Tn12130.09mm(3-9)KZR157063910減振彈簧安裝工作高度1一_'_,_一1101=50.85-0.09=50.76m(3-10)3.3 膜片彈簧的設(shè)計(jì)(一)膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇(1)比值H和h的選擇h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T一般為1

27、.52.0,板厚h為24mmh=2.6mm故初選h=2.6mm,H=1.5則H=3.9,h(2)-比值和Rr的選擇r由于摩擦片平均半徑Rc=T235 130 91.25(mm),4(3-6)對(duì)于推式膜片彈簧的r值，應(yīng)滿足關(guān)系RRc=91.25mm故取R=100mm再結(jié)合實(shí)際情況取R/r=1.25,則r=80mmR1=98mmr=82mm(3)a的選擇a=arctanH/(R-r尸arctan3.9/(100-80)=11°(3-7)故滿足9°15°的范圍。(4)分離指數(shù)目n的選取取為n=18。(5)壓盤加載點(diǎn)半徑R和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑1的確定由于R和1需滿足下列條件

28、2:1RR170r1r6故選擇R=98mmri=82mm(6)膜片彈簧小端內(nèi)半徑ro及分離軸承作用半徑rf的確定0M。-443.5R/r05.0(3-8)r0=20mm再取分離軸承f=24mmrrf推式2.3-_-4.5(3-9)Rri切槽寬度61、62及半徑re取6i=3.2mm,62=10mm,re滿足r-re>=62,貝Urev=r-62=80-10=70mm故取re=70mm3.3.2膜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(jiàn)圖3.2,它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)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

29、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(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也適用。通過(guò)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(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為則壓緊力F1與變形M之間的關(guān)系式為：xEhA.,瓦一Fln(R/r) (RTi(3-10)式中：E彈性模量，對(duì)于鋼，£=?八O'MQ-泊松比，對(duì)于鋼，（j=0.3H膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，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(shí)碟簧部分的大端半徑r彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑R1壓盤加載點(diǎn)半徑r1支承環(huán)加載點(diǎn)半徑圖3.2膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖表3.

30、8膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù)RrR1r1Hh1008098823.92.6代入(3-10)得F1f(1)199.98131871.8525623.881(3-11)對(duì)(3.11)式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出入1=F1的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)凸點(diǎn)：12.52mm時(shí)，F(xiàn)1=5485.46N凹點(diǎn)：13.72mm寸，F(xiàn)1=5312.16N拐點(diǎn)：13.12mm時(shí)，F(xiàn)1=5398.83N2、當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為F2,對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為R。由R1r1F2=1F10.28Fi(3-12)rrf3.61(3-13)Ri1列出表3.8:表3.9膜片彈簧工作

31、點(diǎn)的數(shù)據(jù)42.523.723.129.0713.3911.23耳5485.465312.165398.83為1535.921487.401511.67（二）、膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算假定膜片彈簧在承載過(guò)程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4）。斷面在。點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，。點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)Q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(diǎn)的切向應(yīng)力為：gE戲（口-4/2）-抑1-P?已+乳（314、膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的

32、圓錐底角e碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=（R-r）/In（R/r）（3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式:圖3.4切向應(yīng)力在子午斷面的分布由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置小一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力0t在X-Y坐標(biāo)系瓜呈線性分布。|一一門Y=（«-g-9）g-馬當(dāng)二0時(shí)2，因?yàn)?的值很小，我們可以將2看成tgU）一-二坦口戶+r/，由上式可寫成乙。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)。而與X軸承2角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)區(qū)二一七時(shí)無(wú)Y=（QL）e論取任何值，都有2。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與。點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)

33、，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)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(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2代入（3.17）式有：tB(U2(er)&)(3")dotB門h=0皿=cc十-r令一中可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角Rr10080cc”e89.63mmin(R/r)0.22所以:0.192rad2.60.332(89.63 80)=2.1*105舊(1 0.32)*8089.63 802(-0.332 (89.63 80)*0.192 1.3

34、 * 0.33)=-1485N/mm2B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力:(3.18)式中n分離指數(shù)目n=18 br 單個(gè)分離指的根部寬br2 r0182* 3.14* 2018因止匕：rB6(8024)2*1511.67=598.89N/mm218*6.97*2.6由于orB是與切向壓應(yīng)力dB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：BjrBtB598.891485886.11N/mm2%"%=170°N/mm2膜片彈簧的設(shè)計(jì)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(guò)以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具

35、有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理(將彈簧壓平并保持1214h),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(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。故膜片彈簧和當(dāng)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。4章主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明4.1 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)4.1.1 從動(dòng)盤轂從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小2,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(zhǎng)度取為1.4d=1.4x26=36mm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

36、表面硬度和耐磨性，采用鍍銘工藝，對(duì)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4.1查出從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸。表4.1離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列2摩擦片發(fā)動(dòng)機(jī)的花鍵尺寸外徑最大轉(zhuǎn)矩齒數(shù)外徑內(nèi)徑齒厚有效齒長(zhǎng)擠壓應(yīng)力D/mmTemax/NmND'/mmd'/mmb/mml/mmoJ/Mpa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010

37、403254511.635048010403255013.2由于D=225mnflU查表可得,花鍵尺寸：齒數(shù)n=10，外徑D'=32mm,內(nèi)徑d'=26mm齒厚t=4mm,有效齒長(zhǎng)l=30mm,積壓應(yīng)力c=11.5Mpa4.1.2 從動(dòng)片從動(dòng)片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料選用中碳鋼板50鋼，厚度為取為2mm表面硬度為3540HRC4.1.3 波形片和減振彈簧波形片采用65Mn厚度取為0.8mm硬度為4046HRC并經(jīng)過(guò)表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧用60Si2MnA彈簧鋼絲。4.2 離合器蓋和壓盤的方式選擇4.2.1 離合器蓋離合器蓋是離合器的主動(dòng)件之一，它與飛輪

38、固定在一起，通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。因此它需要具有足夠的剛度，板厚取4mm乘用車離合器蓋用10鋼等低碳鋼板。4.2.2 壓盤（1）壓盤傳動(dòng)方式的選擇由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)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的缺點(diǎn)，故選擇已被廣泛采用的傳動(dòng)片傳動(dòng)方式。另選用膜片彈簧作為壓力彈簧時(shí)，則在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧或彈性壓桿之間。（2）壓盤幾何尺寸的確定前面已經(jīng)分析了如何確定摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸。當(dāng)摩擦片的尺寸確定后，與它配合工作的壓盤內(nèi)、外徑尺寸也就基本確定下來(lái)了。這樣，壓盤幾何尺寸最后歸結(jié)為如何確定它的厚度。壓盤厚度的

39、確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：一是壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量；二是壓盤應(yīng)具有較大的剛度。為滿足上述要求壓盤應(yīng)做得厚些，本次設(shè)計(jì)采用20mm。（3）傳動(dòng)片傳動(dòng)片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)，又可利用它的彈性來(lái)牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。傳動(dòng)片采用3組，每組3片的形式，具體尺寸為，寬a=25mm厚b=1mm兩孔間距為l=20mm孔直徑為d=10mm傳動(dòng)片彈性模量E=2105MPa由于各傳動(dòng)片沿圓周均勻分布，它們的變形不會(huì)影響到壓盤的對(duì)中性和離合器的平衡性。4.3 分離軸承的選擇由于nemax=5700r/min,離心力造成的徑向力很大，因此采用調(diào)心式角接觸球軸承。4.4 離

40、合器的通風(fēng)散熱由于離合器尺寸小，在離合器蓋上開通風(fēng)窗口即能滿足離合器通風(fēng)散熱的要求。4.5 離合器種類的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)方案的分析，確定采用單片膜片彈簧離合器。4.6 分離時(shí)離合器受力形式的選擇由于小轎車質(zhì)量輕，推式優(yōu)點(diǎn)多，所以采用推式。4.8 離合器的操縱機(jī)構(gòu)選擇4.8.1 對(duì)離合器操縱機(jī)構(gòu)的要求1）踏板力要盡可能小，乘用車一般在80-150N范圍內(nèi)，商用車不大于150-200N2）踏板行程一般在80-150mm范圍內(nèi)，最大不應(yīng)超過(guò)180mm3）應(yīng)有踏板行程調(diào)節(jié)裝置，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可以復(fù)原。4）應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過(guò)大而損壞。5）應(yīng)有足夠的剛度。

41、6）傳動(dòng)效率要高。7）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作。8）工作可靠，壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。4.8.2 離合器操縱機(jī)構(gòu)的型式及確定按照操縱離合器的能源劃分，離合器操縱機(jī)構(gòu)分為人力式、助力式和動(dòng)力式三種。按傳動(dòng)方式劃分，離合器操縱機(jī)構(gòu)有機(jī)械、液壓和氣壓三種。機(jī)械式離合器操縱機(jī)構(gòu)有桿系傳動(dòng)裝置和鋼絲繩索傳動(dòng)裝置兩種。桿系傳動(dòng)裝置中關(guān)節(jié)點(diǎn)多，所以摩擦損失大。車身和車架的變形會(huì)影響其工作。當(dāng)離合器需要遠(yuǎn)距離操縱時(shí)，較難合理安排桿系。鋼絲繩索傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝置布置靈活，不受車身和車架變形的影響，但傳遞的力比較小。液壓式離合器操縱機(jī)構(gòu)具有摩擦阻力小，傳遞效率高，接合平順等優(yōu)點(diǎn)。它結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于布置，不受車身和車架的變形的影響，是比較普遍采用的一種操縱型式。由于機(jī)械操縱式操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠廣泛應(yīng)用于各種汽車，所以我設(shè)計(jì)的小轎車采用機(jī)械操縱式桿系操縱機(jī)構(gòu)。第5章經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析及對(duì)設(shè)計(jì)所作的簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)5.1 經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析本離合器設(shè)計(jì)，在實(shí)際操作使用中，接合可靠分離徹底、動(dòng)作迅速、操縱靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、分離與接合平穩(wěn)