拉式膜片彈簧離合器設(shè)

.PAGE.XX理工大學(xué)拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)指導(dǎo)學(xué)院：專業(yè)__學(xué)號(hào)：學(xué)生__20XX12月23日目錄摘要…………………41緒論…………………51.1離合器概論………51.2離合器的功用……………………51.3離合器的工作原理………………61.4膜片彈簧離合器的概論…………71.5拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)……82離合器結(jié)構(gòu)方案選取………………82.1離合器車型的選定………………82.2離合器設(shè)計(jì)的基本要求…………83離合器基本參數(shù)及尺寸的確定……94離合器后備系數(shù)β的確定………105單位壓力P的確定………………116離合器膜片彈簧設(shè)計(jì)……………116.1膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………116.2膜片彈簧的變形特性和加載方式……………116.3膜片彈簧的彈性變形特性……126.4膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定……13H/h比值的選取……………14R及R/r確定…………………14膜片彈簧起始圓錐底角…………………15膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑r…………15分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r…………157離合器壓盤設(shè)計(jì)…………………167.1壓盤的傳力方式選擇…………167.2壓盤的幾何尺寸的確定………167.3壓盤傳動(dòng)片的材料選擇………168離合器蓋的設(shè)計(jì)…………………179離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)………………179.1從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹………………179.2從動(dòng)盤設(shè)計(jì)……………………18從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)………18從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)……………19摩擦片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式………………19結(jié)論………………21參考文獻(xiàn)……………22摘要離合器是汽車傳動(dòng)系中的重要部件,主要功用是是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞,保證汽車平穩(wěn)起步,保證傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順以及限制傳動(dòng)系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩,防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器,它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定,操作輕便,平衡性好,也能大量生產(chǎn),對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。此設(shè)計(jì)說(shuō)明書詳細(xì)的說(shuō)明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式,參數(shù)選擇以及計(jì)算過(guò)程。本文基于給定的設(shè)計(jì)參數(shù),確定了以拉式膜片彈簧離合器作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)拉式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求,采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法,把離合器分為主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、操縱機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)各個(gè)部分設(shè)計(jì)方案的原理闡釋和優(yōu)缺點(diǎn)的比較,確定了相關(guān)部分的基本結(jié)構(gòu)及其零部件的制造材料。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù),按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求,主要進(jìn)行了以下工作：選擇相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)主要為：摩擦片外徑D的確定,離合器后備系數(shù)β的確定,單位壓力P的確定。并進(jìn)行了總成設(shè)計(jì)主要為：分離裝置的設(shè)計(jì),以及從動(dòng)盤設(shè)計(jì)〔從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)和膜片彈簧設(shè)計(jì)等。緒論1.1離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō),離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義,離合器是"離"與"合"矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作,就是受駕駛員操縱,或者分離,或者接合,以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu),其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞,保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩,防止傳動(dòng)系過(guò)載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用,目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器,摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn),經(jīng)濟(jì)性合理,同時(shí)其性能良好,使用可靠性高壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,操作輕便,在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下,有以下優(yōu)點(diǎn)[2]：〔1結(jié)合時(shí)平順、柔和,使汽車起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊；〔2離合器分離徹底；〔3從動(dòng)部分慣量小,以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊；〔4散熱性能好；〔5高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度；〔6避免汽車傳動(dòng)系共振,具有吸收震動(dòng)、沖擊和減小噪聲能力；〔7操縱輕便；〔8工作性能〔最大摩擦力矩和后備系數(shù)保持穩(wěn)定；〔9使用壽命長(zhǎng)。1.2離合器的功用離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合,保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述,現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng),它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng),然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300～500r/min,而汽車則只能由靜止開(kāi)始起步,一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī),要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系,是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接,就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng),就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起,使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大,至足以克服行駛阻力時(shí),汽車便由靜止開(kāi)始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔,也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí),變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的,要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn),而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中,拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié),如沒(méi)有離合器來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。所以離合器的第二個(gè)功用,就是暫時(shí)分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系,以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位,即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開(kāi)嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí),由于原來(lái)嚙合的齒面壓力的存在,可能使脫檔困難,但如用離合器暫時(shí)分離傳動(dòng)系,即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí),依靠駕駛員掌握,使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的,待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔,此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開(kāi)傳動(dòng)系,以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小,這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的,在汽車緊急制動(dòng)時(shí),傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷,此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑,可避免傳動(dòng)系零件超載損壞,起保護(hù)作用。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(kāi)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膜片彈簧離合器概述膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧,可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用,使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,質(zhì)量減少,并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次,由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸,使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性,故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后,彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩,而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時(shí),使離合器踏板操縱輕便,減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外,因膜片是一種對(duì)稱零件,平衡性好,在高速下,其壓緊力降低很少,而周布置彈離合器在高速時(shí),因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向撓曲,彈簧嚴(yán)重鼓出,從而降低了對(duì)壓盤的壓緊力,從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出,對(duì)于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究對(duì)于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧,是由彈簧鋼沖壓成的,具有"無(wú)底碟子"形狀的截錐形薄壁膜片,且自其小端在錐面上開(kāi)有許多徑向切槽,以形成彈性杠桿,而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈,而后者借助于固定在離合器蓋上的一些〔為徑向切槽數(shù)目的一半鉚釘來(lái)安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時(shí),由于離合器蓋靠向飛輪,后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形,錐頂角變大,甚至膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí),分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變,使膜片彈簧大端后移,并通過(guò)分離鉤拉動(dòng)壓盤后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先,由于膜片彈簧具有非線性特性,因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后,彈簧壓力幾乎不變,且可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力,使操縱輕便；其次,膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)稱的,因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響,性能穩(wěn)定,平衡性也好；再者,膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用,使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,零件數(shù)目減少,質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外,由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸,使壓力分布均勻,摩擦片的接觸良好,摩擦均勻,也易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn),并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高,因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用,而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上,國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~~2000N.m、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列,廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達(dá)28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的,但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu),即離合器分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝,并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近,使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善,最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程。1.5拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)與推式相比,拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件,并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán),使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊,零件數(shù)目更少,質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧,提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力,且并不增大踏板力,在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí),可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下,離合器蓋的變形量小,剛度大,分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比,且中間支承減少了摩擦損失,傳動(dòng)效率較高,踏板操縱更輕便,拉式的踏板力比推式的一般可減少約；無(wú)論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài),拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸,在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程,不會(huì)產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長(zhǎng)。2離合器結(jié)構(gòu)方案選取2.1離合器的選定其基本參數(shù)如下：整車質(zhì)量：5955〔kg最大扭矩：194/2350〔N.m一檔傳動(dòng)比：i=6.4主減速器傳動(dòng)比：i=6.67輪胎：7.00——20汽車總質(zhì)量：5955〔kg2.2離合器設(shè)計(jì)的基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能,設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足以下要求：在任何行駛條件下,都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備,又能防止傳動(dòng)系過(guò)載。接合時(shí)要完全、平順、柔和,保證汽車起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。分離要迅速、徹底。從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小,以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊,便于換擋和減小同步器的磨損。具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,延長(zhǎng)其使用壽命。應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng),并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確,以減輕駕駛員的疲勞。作用在從動(dòng)盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過(guò)程中變化要盡可能小,以保證有穩(wěn)定的工作性能。具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡,以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。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。3離合器基本參數(shù)及尺寸的確定摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù),它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。摩擦片材料的選定：摩擦片的摩擦因數(shù)f取決于所用的材料及工作溫度,單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦片材料用：石棉編織摩擦因數(shù)范圍：取f=0.26摩擦片面數(shù)：Z=2〔單片離合器離合器間隙；3-4mm之間。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定,發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知,適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力P0,可估算出摩擦片外徑。摩擦片外徑D〔mm也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩〔N.m按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用〔3.1式中,為直徑系數(shù),取值范圍見(jiàn)表3-1。由選車型得=194N·m,=14.6,則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得D=203.35mm表3-1直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)乘用車14.6最大總質(zhì)量為1.8～14.0t的商用車16.0～18.5<單片離合器>13.5～15.0<雙片離合器>最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車22.5～24.0根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化,系列化原則,根據(jù)下表3-2表3-2離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)〔即GB1457—74外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5401－0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827單位面積F/106132160221302402466546678可?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：外徑D=225mm內(nèi)徑d=150mm厚度h=3.5mm內(nèi)徑與外徑比值C′=0.6671－=0.7034離合器后備系數(shù)β的確定后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù),反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度,選擇β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β=1.2～1.75。根據(jù)最大總質(zhì)量不超過(guò)6噸的汽車=1.20—1.75,結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況,故選擇β=1.5。表4-1離合器后備系數(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6t的商用車1.20～1.75最大總質(zhì)量為6～14t的商用車1.50～2.25掛車1.80～4.005單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān).離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣<如城市用的公共汽車和礦用載重車>,單位壓力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下,由于摩擦片外徑的增加,摩擦片外緣的線速度大,滑磨時(shí)發(fā)熱厲害,再加上因整個(gè)零件較大,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P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；外徑D=225㎜內(nèi)徑d=150㎜厚度h=3.5㎜內(nèi)徑與外徑比值C′=0.6671－=0.703由公式D3πfZP〔1-c3=12β得P=0.267mpa在范圍0.25-0.35之間。6離合器膜片彈簧設(shè)計(jì)6.1膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由前面可以知道,本設(shè)計(jì)中的壓緊彈簧是膜片彈簧。而膜片彈簧離合器分推式和拉式,在本設(shè)計(jì)中采用拉式結(jié)構(gòu)。膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分。在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體,它的形狀像一個(gè)無(wú)底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全一樣,故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。碟形彈簧的彈性作用是這樣：沿其軸線方向加載,碟簧受壓變平,卸載后又恢復(fù)原形所。可以說(shuō)膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式。所不同的是,在膜片彈簧上還包括有徑向開(kāi)槽部分。膜片彈簧上的徑向開(kāi)槽部分像一圈瓣片,它的作用是,當(dāng)離合器分離時(shí)作為分離杠桿。故它又稱分離爪。分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長(zhǎng)方圓形孔。這樣做,一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中,一方面又可用來(lái)安置銷釘固定膜片彈簧,分離爪根部的過(guò)渡圓角R＞4.5。6.2膜片彈簧的變形特性和加載方式由于膜片彈簧采用推式結(jié)構(gòu),故其正裝。離合器在分離和接合時(shí),膜片彈簧的加載情況不一樣,相應(yīng)的有兩種加載方式和變形情況：〔1接合時(shí)：離合器接合時(shí),膜片彈簧起壓緊彈簧之用,在壓盤——離合器蓋總成未與飛輪裝合以前,膜片彈簧近似處于自由狀態(tài),膜片彈簧對(duì)壓盤無(wú)壓緊作用。當(dāng)壓盤——離合器蓋總成與飛輪裝合時(shí),離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏。因此,離合器蓋通過(guò)支承環(huán)4對(duì)膜片彈簧施加載荷P,膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在壓盤處也作用有載荷P。我們把P稱作壓緊力。支承環(huán)4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形,膜片彈簧分離軸承相對(duì)于壓盤高度的變化稱之為小端變形?！?分離時(shí)：當(dāng)分離軸承以P力作用在膜片彈簧的小端時(shí),支承環(huán)4逐漸不起作用,而支承環(huán)5開(kāi)始起作用。當(dāng)P力達(dá)到一定值時(shí),膜片彈簧被壓翻。分離時(shí)在膜片彈簧的大端處及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形和。此時(shí)膜片彈簧大端處的變形=+。6.3膜片彈簧的彈性變形特性前面說(shuō)過(guò)膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分,碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的,它是一中非線性的彈簧,其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高H及彈簧片厚h的比值H/h有關(guān)。不同的H/h值可以得到不同的特性變形特性。一般可以分成下列四中情況：⑴＜如下圖6.1中H/h=0.5的曲線,其曲線形狀表現(xiàn)為:載荷P的增加,變形總是不斷增加.這種彈簧的剛度很大,可以承受很大的載荷,適合與作為緩沖裝置中的行程限制器。⑵=如圖6.1中H/h=1.5≈的曲線,彈性特性曲線在中間有一段很平直,變形的增加,載荷P幾乎不變.這種彈簧叫做零剛度彈簧.⑶＜＜2如圖6.1中=2.75者,彈簧的特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域,即當(dāng)變形增加時(shí),載荷反而減少具有這種特性的膜片彈簧很適合用于作為離合器的壓緊彈簧,因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū),達(dá)到分離離合器時(shí)載荷下降,操縱省力的目的,當(dāng)然負(fù)剛度過(guò)大也不適宜,以免彈簧工作位置略微變動(dòng)造成彈簧壓緊力過(guò)大.⑷＞如下圖6.2,這種彈簧的的特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū),而且有載荷為負(fù)值的區(qū)域.這種彈簧適合于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。圖6.1三種不同H/h值時(shí)的無(wú)因次特曲線圖6.2各種不同H/h值時(shí)的無(wú)因次彈性變形特性6.4膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定在設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí),一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算,最后優(yōu)選最合適的尺寸。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖6.3圖6.3膜片彈簧示意簡(jiǎn)圖H/h比值的選取設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí),要利用其非線性的彈性變形規(guī)律,因此要正確選擇其特性曲線的形狀,以獲得最佳性能。一般汽車汽車膜片彈簧的H/h值的范圍在1.5～2.0之間。2-4mm我設(shè)計(jì)的膜片彈簧,H=5.4；h=3所以,=1.8R及R/r確定R=125mmRc=〔D+d/4=100比值R/r對(duì)彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響,從材料利用率的角度,比值在1.8～2.0時(shí),碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大,就是說(shuō)彈簧的質(zhì)量利用率和好。因此設(shè)計(jì)用來(lái)緩和沖擊,吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能時(shí)的碟簧時(shí)選用。對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧,設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)存大量的彈性能,而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來(lái)決定,一般R/r取值為1.2～1.35.對(duì)于R,膜片彈簧大端外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng),大于摩擦片內(nèi)徑,近于摩擦片外徑。此外,當(dāng)H,h及R/r等不變時(shí),增加R有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。參考下表可6-1表6-1一些車型膜片彈簧的R和R/r的值車型外徑〔㎜內(nèi)徑〔㎜半徑2R〔㎜R/r豐田225160206103/81=1.27北京BJ751228150210105/8.5=1.25上海SH771280165252126/103.5=1.21初步確定R=125mm；r=100mm所以,R/r==1.25膜片彈簧起始圓錐底角H=5.4R=125r=100汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在9°～15°之間,≈代入數(shù)值計(jì)算可得：=12.18膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑rr的值主要由結(jié)構(gòu)決定,最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外徑,分離軸承作用半徑r大于r。因?yàn)榛ㄦI外徑D=26㎜,要使2r＞D,所以取r=20㎜,r=22㎜分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目n＞12,一般在18左右,采用偶數(shù),便于制造時(shí)模具分度切槽寬≈3.2㎜,≈10㎜,窗孔半徑r一般情況下由〔r－r≈<0.8～1.4>,所以取r－r=1=10㎜參考下表6-2表6-2一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù)n、切槽寬、及半徑車型n〔㎜〔㎜r－〔㎜豐田183.2911北京BJ751183.21113上海SH771183.21112.5雪佛蘭183.210107離合器壓盤設(shè)計(jì)7.1壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動(dòng)部分,在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí),它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng),所以它必須和飛輪連接在一起,但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過(guò)程中能自由的沿軸向移動(dòng)。如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上,另一端用螺釘固定在壓盤上,為了改善傳動(dòng)片的受力情況,它一般都是沿圓周布置。7.2壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定,故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑D=185㎜壓盤內(nèi)徑d=122㎜壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：〔1壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過(guò)程中,由于滑磨功的存在,每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱,而每次結(jié)合的時(shí)間又短〔大約在3秒鐘左右,因此熱量根本來(lái)不及全部傳到空氣中去,這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器,這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降,磨損加劇,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差,在滑磨過(guò)程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收,為了使每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高,故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量?！?壓盤應(yīng)具有較大的剛度壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度,以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形,而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚〔載重汽車上一般不小于15㎜,但一般不小于10㎜在該設(shè)計(jì)中,初步確定該離合器的壓盤的厚度為15㎜7.3壓盤傳動(dòng)片的材料選擇壓盤形狀一般比較復(fù)雜,而且還需要耐磨,傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù),故通常用灰鑄鐵鑄造而成,其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu),硬度為HB170～227,其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度,還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中用材料為3號(hào)灰鑄鐵JS—1,工作表面光潔度取為1.6。8離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋一般都與飛輪固定在一起,通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。此外,它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此,在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：〔1離合器的剛度離合器分離杠桿支承在離合器蓋上,如果蓋的剛度不夠,即當(dāng)離合器分離時(shí),可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形,這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率,嚴(yán)重時(shí)還可能造成離合器分離不徹底,引起摩擦片的早期磨損,還會(huì)造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度,該離合器蓋采用厚度約為4㎜的低碳鋼板〔如08鋼板沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀?！?離合器的通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開(kāi)有許多通風(fēng)窗口,通常在離合器壓緊彈簧座處開(kāi)有通風(fēng)窗口?！?離合器的對(duì)中問(wèn)題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件,因此它相對(duì)與飛輪必須有良好的對(duì)中,否則會(huì)破壞離合器的平衡,嚴(yán)重影響離合器的工作。離合器蓋的對(duì)中方式有兩種,一種是用止口對(duì)中,另有種是用定位銷或定位螺栓對(duì)中,由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式,因而離合器蓋通過(guò)一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中.9離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)9.1從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹在現(xiàn)代汽車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動(dòng)盤,用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振,緩和沖擊,減少噪聲,提高傳動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命,改善汽車行使的舒適性,并使汽車平穩(wěn)起步。從動(dòng)盤主要由從動(dòng)片,從動(dòng)盤轂,,摩擦片等組成,由下圖4.1可以看出,摩擦片1,13分別用鉚釘14,15鉚在波形彈簧片上,而后者又和從動(dòng)片鉚在一起。從動(dòng)片5用限位銷7和減振12鉚在一起。這樣,摩擦片,從動(dòng)片和減振盤三者就被連在一起了。在從動(dòng)片5和減振盤12上圓周切線方向開(kāi)有6個(gè)均布的長(zhǎng)方形窗孔,在在從動(dòng)片和減振盤之間的從動(dòng)盤轂8法蘭上也開(kāi)有同樣數(shù)目的從動(dòng)片窗孔,在這些窗孔中裝有減振彈簧11,以便三者彈性的連接起來(lái)。在從動(dòng)片和減振盤的窗孔上都制有翻邊,這樣可以防止彈簧滑脫出來(lái)。在從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間還裝有減振摩擦片6,9。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),從動(dòng)片及減振盤相對(duì)從動(dòng)盤轂發(fā)生來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng),系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會(huì)很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。圖9.1帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤1,13—摩擦片；2,14,15—鉚釘；3—波形彈簧片；4—平衡塊；5—從動(dòng)片；6,9—減振摩擦；7—限位銷；8—從動(dòng)盤轂；10—調(diào)整墊片；11—減振彈簧；12—減振盤9.2從動(dòng)盤設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成由摩擦片,從動(dòng)片,減震器和從動(dòng)盤穀等組成。它雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(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(jì)的重點(diǎn)。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：〔1為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊,從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小〔2為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性〔3為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷,從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器〔4要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡量減輕質(zhì)量,并使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心,以獲得小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)槠囋谛旭傊羞M(jìn)行換檔時(shí),首先要分離離合器,從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速必然要在離合器換檔的過(guò)程中發(fā)生變化,或是增速〔由高檔換為低檔或是降速〔由低檔換為高檔。離合器的從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力,而使變速器換檔齒輪之間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與沖動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比,因此為了見(jiàn)效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從動(dòng)片都做的比較薄,通常是用1.3~2.0㎜厚的薄鋼板沖壓而成,為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨至0.65～1.0㎜,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。為了使離合器結(jié)合平順,保證汽車平穩(wěn)起步,單片離合器的從動(dòng)片一般都作成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu),這樣,在離合器的結(jié)合過(guò)程中,主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的,從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長(zhǎng)的。此外,彈性從動(dòng)片還使壓力的分布比較均勻,改善表面的接觸,有利于摩擦片的磨損。具有軸向彈性的的傳動(dòng)片有以下三種形式：整體式的彈性從動(dòng)片,分開(kāi)式的彈性從動(dòng)片、及組合式彈性從動(dòng)片。,在本設(shè)計(jì)中,因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是哈飛路寶HFJ7100微型轎車的離合器,故可以采用整體式彈性從動(dòng)片,,離合器從動(dòng)片采用2㎜厚的的薄鋼板沖壓而成,其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定,在這里取180㎜,內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定,這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷,還在從動(dòng)剛片上沿徑向開(kāi)有幾條切口。從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件,它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上,花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax按國(guó)標(biāo)GB1144－74選取。從動(dòng)盤的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)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1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼〔如35、45、40Cr等,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性,可采用鍍鉻工藝：對(duì)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合,應(yīng)進(jìn)行高頻處理。花鍵選取后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力σj〔MPa及剪切應(yīng)力τj〔MPa的強(qiáng)度校核：〔9.1〔9.2式中,z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見(jiàn)表〔9-1。表9-1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/N·m花鍵尺寸擠壓應(yīng)力σj/Mpa齒數(shù)N外徑D′/mm內(nèi)徑d′/mm齒厚b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.2根據(jù)摩擦片的外徑D=180mm與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=88N·m,由表9-1查得n=10,D′=26mm,d′=21mm,b=3mm,l=20mm,σj=11.8Mpa,則由公式校核得：σj=10.5MPa<[σj]=11.8MPa。τj=7.9MPa<[τj]=15MPa。所以,所選花鍵尺寸能滿足使用要求摩檫片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式摩擦片的工作條件比較惡劣,為了保證它能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作,根據(jù)汽車的的使用條件,摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：〔1應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù),溫度,單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響小?！?要有足夠的耐磨性,尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨?！?要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,尤其在高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較好〔4熱穩(wěn)定性要好,要求在高溫時(shí)分離出的粘合劑較少,無(wú)味,不易燒焦〔5磨合性能要好,不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面〔6