斯太爾重型汽車離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析

I1引言在汽車發(fā)展100多年的歷史中，幾乎所有汽車零部件都經(jīng)歷了巨大的發(fā)展和技術(shù)變革：可靠性，節(jié)能減排，生產(chǎn)成本和易維護(hù)性都成為汽車行業(yè)的追求。目前，中國離合器技術(shù)的發(fā)展也。從市場上看，目前，膜片彈簧的離合器已成為我國電磁離合器的重要技術(shù)。在自動(dòng)變速器領(lǐng)域，中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上海薩克斯液壓變矩器和各種國產(chǎn)液壓離合器的產(chǎn)業(yè)化。與跨國公司相比，中國汽車離合器的技術(shù)差距體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，國內(nèi)離合器產(chǎn)品。具有。另一方面是在商用車尤其是在重型載貨車領(lǐng)域，跨國企業(yè)生產(chǎn)的離合器產(chǎn)品和國內(nèi)制造出的產(chǎn)品，換句話說，，中外，，政策環(huán)境等方面。。和減震降噪的隨著人們對(duì)汽車換擋舒適性的需求已經(jīng)出現(xiàn)。隨著國內(nèi)人民生活水平的提高，人們將更加關(guān)注這些方面。國內(nèi)企業(yè)將逐步縮小與外國公司的技術(shù)差距，但這個(gè)過程將會(huì)很長，尤其是政府的大力支持。隨著資金和市場的發(fā)展，縮小中國差距的過程也將大大縮短。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和高等級(jí)公路的快速建設(shè)，交通運(yùn)輸市場對(duì)重型車輛的要求越來越高。對(duì)高效率，高可靠性，低成本，快速安全和先進(jìn)的需求量將大大增加。斯太爾重型汽車離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析PAGE6PAGE6PAGE5PAGE51離合器概述，，輸出桿是變速器輸入桿。當(dāng)駕駛車輛時(shí)，以短暫地脫離并。離合器的基本要求是：接連順暢，分離快速徹底，調(diào)整和維修方便，外形尺寸小，質(zhì)量小，耐磨性好，散熱充分，操作簡便，省力。1.1離合器的功用,能確保和傳動(dòng)系的,;,減少了變速器；,的最大轉(zhuǎn)矩，;有效減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)。1.2離合器的組成及分類，它是部件之間的并可以分離的裝置。它主要包括四部分。組成如表1-1.表1-1離合器組成Tablet.1-1clutchcomposition離合器主動(dòng)部分從動(dòng)部分壓緊機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)飛輪離合器蓋壓盤從動(dòng)盤壓緊彈簧分離叉分離軸承離合器踏板傳動(dòng)部件、、和分類如表1-2.表1-2摩擦離合器分類Tablet.1-2Frictionclutchclassification摩擦離合器按從動(dòng)盤數(shù)分類按彈簧布置形式分類按彈簧形式分類按作用力方向分類單片雙片多片圓周布置中央布置斜向布置圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧膜片彈簧推式拉式1.3離合器的工作原理，并分為三種操作狀態(tài)：離合器非接合，。，。,壓盤，，并且輸入軸和的。，其中。此時(shí),的滑動(dòng),相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)車輪呈現(xiàn)軟連接狀態(tài)。通常，離合器在車輛啟動(dòng)和換檔時(shí)工作，,必須將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與一軸切開以后,。軸通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接,繼續(xù)傳輸動(dòng)力，。,和壓盤數(shù)量。，離合器直徑越大，離合器性能越好。離合器可分為單片離合器和雙片離合器。如圖1-1和圖1-2。圖1-1單片離合器 圖1-2雙片離合器Fig.1-1SingleplateclutchFig.1-2Doubleplateclutch2離合器結(jié)構(gòu)方案選擇2.1膜片彈簧離合器概述。圖2-1為離合器，圖2-2為，。由于它起，它可以同時(shí)用作分離桿，，并顯著減小了。其次，。此外，，發(fā)動(dòng)機(jī)的。當(dāng)離合器斷開時(shí)，離合器踏板輕微操作以減少駕駛員的工作量。另外，由于膜片是對(duì)稱部分，因此可以很好地平衡并且可以迅速地減小壓力，但是如果以高速行駛，則由于離心力而發(fā)生橫向振動(dòng)并且其迅速膨脹。結(jié)果，壓盤上的壓力減小，并且離合器的傳遞扭矩容量減小。對(duì)于器。工作過程，使離合器的。發(fā)動(dòng)機(jī)功率集成與曲軸飛輪,離合器蓋和夾傳遞到驅(qū)動(dòng)板,然后通過驅(qū)動(dòng)板花鍵軸變速器輸入軸。該過程的工作特性是的主要，沒有差別，。分離過程,然后膜片板彈簧分離主缸和工作缸左推進(jìn)。膜片彈簧的作用,大端向右移動(dòng),支撐消費(fèi)離合器蓋作為據(jù)點(diǎn),固定壓板通過分離板的作用是向右移動(dòng)。最后，，離合器分離，。是在脫離之后不能將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和。。接合過程，推桿和分離軸承同時(shí)返回，同時(shí)通過復(fù)位彈簧的作用將踏板返回到原始位置。，并且當(dāng)膜片彈簧，接合過程結(jié)束。離合器恢復(fù)傳遞動(dòng)力功能。圖2-1雙片螺旋彈簧離合器圖2-2推式膜片彈簧離合器Fig.2-1Double-leafcoilspringclutchFig.2-2Pushdiaphragmspringclutch2.2離合器的設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)針對(duì)的車型是斯太爾重型汽車。其基本參數(shù)如下：整車質(zhì)量m：25t；最高車速v：85km/h；最大功率P/額定轉(zhuǎn)速n：176/2300kw/(rpm)；最大扭矩T/轉(zhuǎn)速n：925/(1200~1800)N.m/(rpm);后橋速比io:5.286;一檔傳動(dòng)比ig：9.98；輪胎規(guī)格：11.00R20；輪胎半徑R：542.5mm；2.3離合器設(shè)計(jì)的基本要求：，并提供正確的扭矩儲(chǔ)備,防止超載的傳播。接合時(shí)應(yīng)完全，平滑，柔軟，。分離應(yīng)迅速徹底。，便于換檔和。,,壽命。，的能力。2.4離合器結(jié)構(gòu)選擇2.4.1摩擦片數(shù)目的選擇由于從動(dòng)部件慣性小，使用時(shí)可確保平穩(wěn)分離和連接，因此單片離合器廣泛應(yīng)用于中小型轎車和卡車；與單片離合器相比，雙片離合器具有更大的傳遞扭矩的能力，因?yàn)槟Σ撩娴臄?shù)量加倍，連接更平滑，更柔軟，并且當(dāng)傳遞相同的扭矩時(shí)徑向尺寸更小。由于本車型為斯太爾重型汽車，。2.4.2膜片彈簧的支承形式，單支撐環(huán)型和。雙支承環(huán)式圖2-3所示為雙支撐環(huán)的形式，其中圖2-3a采用肩鉚釘定位膜片彈簧，具有簡單的結(jié)構(gòu);;圖2-3c消除了鉚釘，許多舌片延伸在離合器蓋的內(nèi)邊緣上，使結(jié)構(gòu)緊湊，簡化，耐用廣泛使用。圖2-3推式膜片彈簧雙支承環(huán)形式圖2-4推式膜片彈簧單支承環(huán)形式Fig.2-3PushDiaphragmSpringDoubleSupportingRingFormFig.2-4SingleSupportRingFormofPushDiaphragmSpring單支承環(huán)式圖2-4示出了單個(gè)支撐環(huán)的形式，其中圖2-4a在沖壓離合器蓋上沖壓環(huán)形凸臺(tái)以替換后支撐環(huán)，;圖2-4b，以消除之間的軸向間隙。無支承環(huán)式圖2-5顯示了無支撐環(huán)的形式，圖2-5a使用傾斜鉚釘頭和從壓緊離合器蓋沖出的環(huán)形轂;2-5b用鉚釘前部的鎖緊環(huán)代替前支撐環(huán);圖2-5c簡化或消除了鉚釘和從聯(lián)接蓋內(nèi)邊緣突出的許多舌片，以實(shí)現(xiàn)最簡單的結(jié)構(gòu)。圖2-5推式膜片彈簧無支承環(huán)形式Fig.2-5Pushdiaphragmspringwithoutsupportingring2.4.3壓盤的驅(qū)動(dòng)方式：、，，所以應(yīng)選擇傳力銷傳動(dòng)方式。3離合器主要參數(shù)的選擇3.1離合器后備系數(shù)β的確定。離合器，不應(yīng)選擇β太小;為了使離合器尺寸不要太大，減少傳動(dòng)系的過載，確保操作輕，β不宜選擇過大;當(dāng)備用功率大且使用條件好時(shí)，β可以選擇較小;當(dāng)使用條件較差且需要拖車時(shí)，為了提高起動(dòng)能力和減少離合器滑差，應(yīng)選擇β越大。汽車總質(zhì)量越大，應(yīng)選擇β越大;當(dāng)使用柴油機(jī)時(shí)，由于粗加工，扭矩不太穩(wěn)定，機(jī)的β值;;在摩擦片磨損后，膜片彈簧離合器具有相對(duì)穩(wěn)定的壓力，β，雙離合器的β值必須大于單離合器。本次設(shè)計(jì)的是25噸斯太爾重型汽車離合器，由“”表3-1，并根據(jù)最大總質(zhì)量大于14噸的載貨汽車=1.80～4.00，本設(shè)計(jì)選擇雙片離合器，推式膜片彈簧，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，則有β可由表3-1查得β＝2.5。表3-1離合器后備系數(shù)的取值范圍Tablet.3-1Thevaluerangeoftheclutchreservecoefficient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1.80～4.003.2單位壓力P的確定，鍵影響，P，。材料和質(zhì)量。，工作條件相對(duì)較差，單位壓力P小。當(dāng)摩擦片的外徑大時(shí)，摩擦片的摩擦表面處的單位壓力P也適當(dāng)?shù)販p小。由于其他條件相同，當(dāng)摩擦片的外徑增大時(shí)，摩擦片的外邊緣的線速度增加，在滑動(dòng)期間產(chǎn)生熱量，并且由于整個(gè)部件較大，部件的溫度梯度增加。為了避免這些不希望產(chǎn)生的因素，單位壓力P必須隨著摩擦片的外徑增加而減小。，的取值范圍見表3-2.表3-2摩擦片單位壓力P0及摩擦因數(shù)f的取值范圍Tablet.3-2ValuerangeofunitpressureP0andfrictionfactorf摩擦片材料單位壓力Po/MPa摩擦因數(shù)f石棉基材料模壓0.15~0.250.20~0.25編織0.25~0.350.25~0.35粉末冶金材料銅基0.35~0.500.25~0.35鐵基0.35~0.5金屬陶瓷材料0.70~1.500.4本設(shè)計(jì)預(yù)選用模壓石棉基材料，單位壓力P0為0.15～0.25；摩擦因數(shù)f取0.25。離合器間隙使得在離合器處于正常接合時(shí)摩擦片的正常磨損期間并且通過復(fù)位彈簧將開口套筒拉到后限位置時(shí)，離合器仍具有剖分軸承和間隙桿的內(nèi)端它表明它可以完全嚙合在左邊的間隙中。間隙一般為3到4mm。4離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定4.1摩擦片結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)4.1.1摩擦片參數(shù)確定具有決定性影響。選擇離合器結(jié)構(gòu)和摩擦片材料時(shí)，，適當(dāng)?shù)剡x擇備用系數(shù)β和單位壓力以估計(jì)摩擦板外徑。D（mm）（N.m）（式4-1）式中，為直徑系數(shù)，取值范圍見表4-1。由選車型得，雙片離合器所以=14，則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得表4-1直徑系數(shù)的取值范圍Tablet.4-1Valuerangeofdiametercoefficient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4-2.表4-2離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)Tablet.4-2Clutchfrictiondiscsizeseriesandparameters外徑D/mm內(nèi)徑d/mm厚度h/mm槽數(shù)1601103.2180.6871801253.5240.6942001403.5240.7002251503.5240.6672501553.5240.6202801653.5180.5893001753.5180.5833251903.5180.5853501953.5180.5573802003.5180.5264052204.0180.5434302404.0180.558由表4-2選擇標(biāo)準(zhǔn)離合器面片為：外徑D=430mm；內(nèi)徑d=240mm；厚度h=4.0mm；。4.1.2摩檫片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式摩擦襯片的工作條件相對(duì)較差，為了保證長時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，摩擦襯片的性能應(yīng)根據(jù)車輛的使用條件滿足以下要求。（1）。 （2）在高溫下，務(wù)必具有實(shí)足的耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度。（3）（4）良好的磨合性能，以免劃傷飛輪和壓力板等部件的表面（5）油和水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)該是最小的（6）結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無“咬住”和“抖動(dòng)”現(xiàn)象針對(duì)上述要求,，他們是性高的石棉。。因此，摩擦片具有良好的傳熱性，高強(qiáng)度，已經(jīng)開發(fā)出耐高溫性，耐磨性和高摩擦系數(shù)（高達(dá)0.5）。在該設(shè)計(jì)中，應(yīng)用由石棉復(fù)合材料制成的摩擦材料，并且運(yùn)用軟銅鉚釘來直接緊固鉚釘摩擦涂層。這種鉚接方法還具有快速可靠的優(yōu)點(diǎn)，便于在使用后更換摩擦片。4.1.3摩擦片強(qiáng)度校核由汽車設(shè)計(jì)第二章第四節(jié)離合器的如下：（1）D的VD不超過65～70m/s,即合格摩擦襯片的內(nèi)、外徑之比C應(yīng)在0.53～0.70范圍內(nèi)，本離合器摩擦片C=0.558,合格。，不同型號(hào)的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2≤β≤4.0。該設(shè)計(jì)選擇，滿足要求。，應(yīng)小于其允許值。根據(jù)表4-3。表4-3單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值Table4-3Permissiblevaluesoftransfertorqueperunitfrictionarea離合器規(guī)格D/mm≤210>210～250>250～325>325[]0.280.300.350.40 合格為了節(jié)減離合器打滑時(shí)候的熱負(fù)荷并制止損壞摩擦板，依據(jù)用于不同型號(hào)的摩擦材料，在一定范圍內(nèi)選擇單位壓力。的最大范圍為，本設(shè)計(jì)的摩擦片為，合格。為了減少汽車啟動(dòng)過程中離合器的滑動(dòng)并防止摩擦片表面過熱和燒毀，每個(gè)離合器的單位摩擦面積的滑動(dòng)摩擦應(yīng)小于允許值。一旦車輛啟動(dòng)，由離合器接合產(chǎn)生的總滑動(dòng)功是綜上，所以離合器摩擦片設(shè)計(jì)合格。4.2離合器膜片彈簧結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)4.2.1離合器膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。。，其形狀像一個(gè)無底盤，，所以它被稱為盤簧部分。膜片彈簧的盤簧部分彈性地起作用。盤簧的彈性作用使得它沿其軸向方向加載，盤簧被壓扁，并且在卸載后恢復(fù)原始形狀。。不同之處在于膜片彈簧還包括具有徑向槽的部分。，當(dāng)?shù)淖饔?。。。這樣，。4.2.2膜片彈簧的彈性變形特性。有很大差別：，其特性與H/h的比值有關(guān)。H和碟形彈簧h。不同的H/h值。特性：⑴如下圖4-1中H/h=0.5的曲線,：載荷P的增加，變形總是增加。該彈簧非常堅(jiān)硬并且可承受大負(fù)載，適用于緩沖裝置中的行程限制器。⑵如圖4-1中的曲線,，并且載荷P幾乎恒定。。⑶如圖4-1中者,，即，，。。⑷如圖4-2中時(shí)，。⑸如下圖4-2,。圖4-1三種不同H/h值時(shí)的無因次特曲線圖 圖4-2各種不同H/h值時(shí)的無因次彈性變形特性Fig.4-1DimensionlessChartswithThreeDifferentH/hValuesFig.4-2DimensionlessElasticDeformationCharacteristicsatDifferentH/hValues4.2.3膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定在設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，通常根據(jù)其全尺寸進(jìn)行初步選擇，然后進(jìn)行一系列檢查，最后選擇最合適的尺寸。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖5-3。膜片彈簧尺寸由汽車設(shè)計(jì)第二章膜片彈簧基本參數(shù)選擇確定。圖5-3膜片彈簧示意簡圖Fig.5-3Schematicdiagramofdiaphragmspring(1)H/h比值的選取應(yīng)正確選擇特征曲線形狀以獲得最佳性能，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)必須使用非線性彈性變形規(guī)則。典型的汽車膜片彈簧的H/h值在1.5至2.0的范圍內(nèi)。板厚h=2～4mm。本文，H=8mm；h=4mm所以，。(2)R及R/r確定比率。從材料利用的觀點(diǎn)來看，盤簧與最大存儲(chǔ)容量的比率為1.8至2.0。這意味著彈簧的質(zhì)量利用率很高。因此，它被設(shè)計(jì)用于減輕沖擊，吸收振動(dòng)，當(dāng)需要儲(chǔ)存大量的彈性能量時(shí)。，盡管不需要存儲(chǔ)大量的彈性能量，，并且通常R/r值是1.2到1.35，并且R是推式膜片彈簧外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)。上述要求適用于摩擦襯片的平均半徑以上的摩擦襯片的外徑。而且，如果H，h和R/r是恒定的，。初步確定R=180mm；r=140mm所以，。(3)膜片彈簧起始圓錐底角10°和14°，：。膜片彈簧小端半徑及分離軸承的作用半徑的值，，大于。因?yàn)榛ㄦI外徑D=45mm，要使，所以取，。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)通常為大約18，并且偶數(shù)用于在制造期間促進(jìn)模具分度。切槽寬度，本設(shè)計(jì)?。?，本設(shè)計(jì)??；窗孔半徑一般情況下由（r－）≥(0.8～1.4),所以取r－≥1x=10mm,最終取n=18,，，。壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定和的取值。應(yīng)略大于且盡量接近，應(yīng)略小于且盡量接近。所以取。4.2.4膜片彈簧的材料及制造工藝確定，如或。為了確保硬度，，。，凹面或雙面噴丸，提高負(fù)載阻力和疲勞強(qiáng)度;經(jīng)過感應(yīng)淬火和鍍鉻處理，以提高分離指的耐磨性，確保膜片彈簧的表面沒有毛刺裂縫，劃痕和生銹。彈簧的硬盤部分為，分離指尖的硬度為，膜片彈簧的內(nèi)外半徑公差為和，厚度公差為±0.025mm，底錐底部公差±10'，膜片彈簧表面粗糙度為，底平面度通常要求小于0.1毫米。這種設(shè)計(jì)材料選擇。4.2.5膜片彈簧強(qiáng)度校核。，即合格為了使摩擦板上的壓力分布均勻，推式膜片彈簧的壓板裝載點(diǎn)半徑具有以下要求，合格，R1與R，r1與r，rf與r0之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即合格，即合格為5mm，由式4-2得膜片彈簧與，即（式4-2）式中：—彈性模量，鋼材料取；—泊松比，鋼材料取；—自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑，；r—自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑，；—壓盤加載點(diǎn)半徑，；—支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑，；—自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)錐高度，；—膜片彈簧鋼板厚度，。代入相關(guān)數(shù)據(jù)得合格分離軸承對(duì)分離指端所加載何為，相應(yīng)作用點(diǎn)變形為，由公式得（6）由汽車設(shè)計(jì)第二章離合器設(shè)計(jì)可知，膜片彈簧盤簧上邊緣處的切向壓應(yīng)力最大，因此僅計(jì)算該點(diǎn)處的應(yīng)力以檢查盤簧的強(qiáng)度。即（式4-3）式中e為中性點(diǎn)半徑，;。代入相關(guān)數(shù)據(jù)得.在分離軸承推力的作用下，該點(diǎn)受到的彎曲應(yīng)力為，其值為根據(jù)最大剪切應(yīng)力理論，此時(shí)的等效應(yīng)力為 合格5從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)5.1從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹在現(xiàn)代車輛中，抑制扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)盤通常用于防止車輛傳動(dòng)系統(tǒng)共振，減少?zèng)_擊并降低噪音，提高傳動(dòng)系統(tǒng)部件的壽命。。當(dāng)系統(tǒng)受到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，。輪轂，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量。圖5-1為。圖5-1帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤Fig.5-1Drivendiscwithtorsiondamper5.2從動(dòng)盤設(shè)計(jì)從動(dòng)盤組件包括摩擦板，從動(dòng)件，扭轉(zhuǎn)阻尼器和從動(dòng)輪轂。它對(duì)離合器的性能有重大影響，但其使用壽命很短，因此結(jié)構(gòu)的選擇材料是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求：（2），從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性。（3）從動(dòng)盤必須配備扭振減振器，。（4）。5.2.1從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)從動(dòng)件時(shí)，盡量減小質(zhì)量并盡可能接近轉(zhuǎn)動(dòng)中心分布質(zhì)量，以獲取小的慣性矩。這是因?yàn)楫?dāng)汽車在行駛時(shí)換檔時(shí)，必須首先使離合器脫開。從動(dòng)盤的速度必須在離合器換檔過程中改變，。，結(jié)構(gòu)，，的。此外，彈性從動(dòng)件也使壓力分布相對(duì)均勻，改善了表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。具有軸向彈性的從動(dòng)件具有三種形式的整體式彈性從動(dòng)件，單獨(dú)的彈性從動(dòng)件和復(fù)合彈性從動(dòng)件。在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是重型汽車的雙片離合器，因此，可以使用具有波紋板的單獨(dú)的彈性板。離合器從動(dòng)件由2.5毫米厚的低碳鋼板（10號(hào)）沖壓而成。外徑由摩擦表面的外徑?jīng)Q定。這里采用240毫米。內(nèi)徑由從動(dòng)輪轂的尺寸決定，這將在未來的設(shè)計(jì)中獲得。波紋板由65毫米，1毫米的厚度和藍(lán)色處理的鋼板制成。，。5.2.2從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂是承受最大負(fù)載的離合器的一部分，它幾乎吸收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的所有扭矩。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)摩擦片的外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩選擇花鍵的尺寸。從動(dòng)輪轂的軸向長度不應(yīng)太小，以避免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此分離不完全，通?；ㄦI軸直徑為1.0-1.4倍。從動(dòng)輪轂通常由鍛造鋼40Cr制成并經(jīng)過回火處理。鉻合金鍍層可用于改善花鍵孔的表面硬度和耐磨性。高頻淬火加工應(yīng)用于減振彈簧窗和從動(dòng)件。由表5-3可取從動(dòng)盤轂花鍵尺寸為n=10，D′=45mm，d′=36mm，b=5mm，l=65mm，=13.5Mpa，本設(shè)計(jì)為雙片離合器，從動(dòng)盤轂為兩個(gè)，軸向尺寸不應(yīng)過大，取36mm，花鍵有效齒長設(shè)計(jì)為50mm。表5-1離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列Tablet.5-1Clutchdrivendischubsplinesizeseries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l/mm16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5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： （式6-1） （式6-2）將從動(dòng)盤轂花鍵尺寸n=10，D′=45mm，d′=36mm，b=5mm，l=50mm，=13.5Mpa，代入校核公式得： 所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求.6離合器蓋總成設(shè)計(jì)6.1離合器蓋的設(shè)計(jì)。此外，它還是離合器壓縮彈簧和分離桿的支承座。因此，：（1）離合器的剛度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，，并且使傳動(dòng)裝置難以移動(dòng)。因此，，該離合器蓋采用厚度為的低碳鋼板。（2）離合器的通風(fēng)散熱，，通常在離合器壓縮彈簧座處具有通風(fēng)窗口。（3）離合器的對(duì)中問題離合器蓋配有重要部件，如分離桿，壓力板和壓縮彈簧。因此，它必須與飛輪良好對(duì)齊。否則，離合器的平衡將受到損壞，離合器的操縱將受到嚴(yán)重影響。有兩種方法可以對(duì)齊離合器蓋。一個(gè)是使孔居中，另一個(gè)是與定位銷對(duì)齊。本設(shè)計(jì)選用的是定位銷傳動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)為重型汽車，材料選擇鑄鐵。6.2離合器壓盤設(shè)計(jì)6.2.1壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求壓板是離合器的有效部分，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞時(shí)，它通過飛輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)盤，因此必須，。傳力銷的傳力方式。通過定位螺栓與飛輪和離合器蓋相連，將壓盤做的較大些，以承受傳力銷傳動(dòng)的力和轉(zhuǎn)矩。6.2.2壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片尺寸已經(jīng)在前面確定，因此壓板的內(nèi)徑和外徑也可以相應(yīng)地確定。壓盤外徑D=470mm，壓盤內(nèi)徑d=240mm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，由于滑動(dòng)操作每次產(chǎn)生大量的熱量，并且由于每個(gè)接合的時(shí)間短，所以熱量根本不會(huì)傳遞到空氣并且不可避免地導(dǎo)致摩擦副溫度升高，對(duì)于經(jīng)常使用并在困難條件下運(yùn)行的離合器而言，這種溫度上升甚至更嚴(yán)重。摩擦片的摩擦系數(shù)不僅會(huì)減小，。（2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度，并且離合器完全分離并且摩擦板被均勻地壓緊。壓盤的形狀通常很繁瑣，還需要耐磨性，優(yōu)越的傳熱性和高摩擦系數(shù)。于是，它往往由灰鑄鐵鑄造而成，，其硬度為，其摩擦表面光潔度低，小于。。，但一般不小于。器壓盤材料為，厚度為。工作表面光潔度取為。傳力銷選擇35鋼，表面進(jìn)行滲碳處理滲碳層深，硬度為。支承環(huán)選擇的碳素彈簧鋼絲。6.2.3傳力銷的強(qiáng)度校核傳力銷在雙片離合器中的受力形式如圖6-1所示：圖6-1傳力銷示意圖Fig.6-1schematicdiagramoftransferpin其中a=21.5mm，b=55.5mm，Rn=226mm，s1=25mm，s2=25mm，d=10mm，d1=14mm，P=13473.16N.由公式得傳力銷根部的彎曲應(yīng)力為拉伸應(yīng)力為復(fù)合應(yīng)力為傳力銷受到的擠壓應(yīng)力為校核合格，所以選擇6個(gè)傳力銷，在半徑226mm處進(jìn)行傳遞力和轉(zhuǎn)矩。6.3分離軸承設(shè)計(jì)分離器軸承組件由分離器軸承，分離器套筒等組成，并且分離器軸承接收軸向分離器力和，，所以選擇設(shè)計(jì)推式自調(diào)心式分離軸承裝置。分離軸承按標(biāo)準(zhǔn)選擇深溝球軸承6210標(biāo)準(zhǔn)件。分離套筒選擇內(nèi)徑為40mm。推力環(huán)外徑為d=96mm，內(nèi)徑為d0=80mm。將以上參數(shù)代入下式選擇材料：所以本設(shè)計(jì)材料選擇ZCuPb10Sn10。7扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)。彈簧組件用于降低動(dòng)力系第一端的扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的固有頻率并改變系統(tǒng)自然模式，;阻尼元件用于有效地消散振動(dòng)能量。扭轉(zhuǎn)減振器功用：（1）振動(dòng)的固有頻率。（2），并抑制由沖擊引起的瞬態(tài)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。（3）它在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)組件空轉(zhuǎn)工夫限制離合器和傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)震蕩，消逝傳動(dòng)怠速噪音和最后傳動(dòng)和傳動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪音。（4）它可以減少在不穩(wěn)定條件下驅(qū)動(dòng)跑步機(jī)的扭轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)，并提高離合器的平穩(wěn)性。7.1減振彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）極限轉(zhuǎn)矩。由可得=（1387.5-1850）N·m式中：乘用車，商用車，本設(shè)計(jì)為商用車，選取，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，代入得。（2）扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度由。按下列公式初選角剛度可得。（3）阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩受到，。因此，摩擦轉(zhuǎn)矩阻尼裝置。一般可按下式初選為，本設(shè)計(jì)取。（4）預(yù)緊轉(zhuǎn)矩，按式初選本設(shè)計(jì)?。?）減振彈簧的位置半徑。R0的尺寸取可得R0=（72-90）mm。本設(shè)計(jì)取R0=85mm。（6）減振彈簧個(gè)數(shù)。參照表7-1選取。表7-1減振彈簧個(gè)數(shù)的選取Tablet.7-1Selectthenumberofdampingsprings摩擦片外徑D/mm225-250250-325325-350>3504-66-88-10>10由于摩擦片外徑為D=430mm，所以初選=10。在三維圖設(shè)計(jì)時(shí)，從動(dòng)片強(qiáng)度不足以支承，所以取=6。（7）極限轉(zhuǎn)角，為，為。 （式7-1）通常取3°～12°，本設(shè)計(jì)選擇5°，所以。（8），總壓力為。每個(gè)彈簧工作壓力。7.2減振彈簧的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，材料為,彈簧許用彎曲應(yīng)力，許用剪應(yīng)力。彈簧直徑初取d=7mm，彈簧指數(shù)取C=5，所以彈簧中徑，彈簧外徑為，壓縮彈簧螺旋升角為5°～9°，本設(shè)計(jì)取5°，所以節(jié)距，選擇p=10mm，工作圈數(shù)z=3，總?cè)?shù)，所以彈簧自由高度為。7.3減振器盤的設(shè)計(jì)計(jì)算減振器盤的設(shè)計(jì)尺寸以從動(dòng)片尺寸為基準(zhǔn)，參數(shù)為外徑為230mm，內(nèi)徑為56mm，周圍包括6個(gè)放置扭轉(zhuǎn)彈簧的窗口，同時(shí)也有3個(gè)與從動(dòng)片相連接的限位銷。限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般，本設(shè)計(jì)取。7.4減振彈簧的強(qiáng)度校核根據(jù)公式校核合格，減振彈簧可用。8操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1離合器操縱機(jī)構(gòu)的功用及要求，，從離合器。。對(duì)離合器操作機(jī)構(gòu)的要求：操作機(jī)構(gòu)盡可能簡單，操作輕，踩踏力小，乘用車通常為80至150N，商用車為150至250N或更低。構(gòu)造緊湊，效率高，踏板行程適中，一貫在范圍內(nèi)，最大不應(yīng)高出180mm。。8.2離合器操縱機(jī)構(gòu)的形式與選擇有各種類型的助力裝置。機(jī)械式有桿系和繩索兩種形式，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于1.6L的乘用車中。液壓式主要由離合器踏板，主缸，工作缸，復(fù)位彈簧和管道系統(tǒng)組成，具有傳動(dòng)效率高，，應(yīng)用廣泛。8.3離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算離合器踏板行程由自由行程和工作行程兩部分組成，如圖8-1所示，公式即 （式8-1）式中，為分離軸承的自由行程，通常為至毫米，反映到踏板上的自由行程S一般為；、分別為主缸和工作缸的直徑；為摩擦片面數(shù)；為離合器分離時(shí)對(duì)偶磨擦面之間的間隙，雙片；a1、a2、b1、b2、c1、c2為杠桿尺寸。圖8-1液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖Fig.8-1schematicdiagramofhydrauliccontrolmechanism本次設(shè)計(jì)中；Z=4；△S=0.8mm；；令，；將數(shù)據(jù)代入公式得合格踏板力計(jì)算公式為，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可以忽略，液壓式操縱機(jī)構(gòu)機(jī)械效率，取，,代入計(jì)算公式可得合格分離離合器所作的功WL在不考慮回位彈簧作用下計(jì)算公式為合格9三維建模與仿真圖軟件是由美國公司開拓的系統(tǒng)解決方案。它在目今的建模軟件空間中發(fā)揮著重要作用。它具有巨大的解決能力，優(yōu)秀的設(shè)想理念和簡單實(shí)用的操作。得到了眾多設(shè)計(jì)師的高度贊揚(yáng)。它具有工程和產(chǎn)品分析計(jì)算，幾何建模，仿真和實(shí)驗(yàn)，繪圖，工程數(shù)據(jù)庫管理和生成設(shè)計(jì)文件。本文基于軟件對(duì)離合器內(nèi)部零件進(jìn)行建模和組裝。9.1零件的建模9.1.1摩擦片成型草繪一個(gè)內(nèi)徑為240mm，外徑為430mm的圓圍成的封閉圖形，經(jīng)過拉伸命令拉伸厚度為4mm的圓環(huán)，如9-1圖所示。圖9-1摩擦片草繪拉伸圖Fig.9-1Frictionsheetsketchdrawing通過拉伸在半徑為150mm和185mm圓上的直徑為6mm的圓柱銷孔，通過軸陣列做出9個(gè)圓柱銷孔，通過去除材料拉伸拉伸出寬度為3mm，厚度為0.5mm的放熱槽，陣列出18個(gè)槽，如圖9-2所示。圖9-2摩擦片孔和放熱槽成型圖Fig.9-2Formingdrawingoffrictionplateholeandvent摩擦片成型圖如圖9-3所示。圖9-3摩擦片成型圖Fig.9-3Frictionsheetformingdrawing9.1.2從動(dòng)片成型草繪一個(gè)內(nèi)徑為56mm，外徑為240mm的兩個(gè)圓圍成的封閉圖形，拉伸厚度為2.5mm，如圖9-4所示。圖9-4從動(dòng)片草繪拉伸圖Fig.9-4Drawingdrawingoffollower去除材料拉伸和陣列做出6個(gè)扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)彈簧所在位置的形狀，通過去除材料拉伸出邊緣T型槽及安裝波形片的圓柱銷孔，通過軸陣列出9個(gè)波形片安裝位置孔，最后在去除材料拉伸成型出3個(gè)限位銷孔如圖9-5所示，另外一片減振器盤如圖9-6所示。圖9-5主從動(dòng)片成型圖Fig.9-5Master-followersheetformingdiagram圖9-6副從動(dòng)片成型圖Fig.9-6FormingDiagramofFollowerPlate9.1.3波形片建模成型如圖9-7所示，草繪出波形片的基本形狀，選擇拉伸命令將草圖拉伸厚度為1mm，如下圖所示圖9-7波形片成型圖Fig.9-7WaveformShapingDiagram9.1.4從動(dòng)盤轂成型通過拉伸和陣列做出從動(dòng)盤轂?zāi)Ｐ停⒃谄渖祥_出安裝扭轉(zhuǎn)減振器的口，在圓環(huán)內(nèi)圈做出花鍵，在外圓側(cè)拉伸出限位銷安裝槽，如圖9-8所示：圖9-8從動(dòng)盤轂成型圖Fig.9-8Formingdiagramofdrivenhub9.1.5扭轉(zhuǎn)彈簧成型草繪出長度為40.5mm，直徑為35mm的軌跡，螺旋掃描一個(gè)螺距為10mm直徑為7mm的扭轉(zhuǎn)彈簧，將兩邊非工作圈拉伸為平面，如圖9-9所示：圖9-9減振螺旋彈簧成型圖Fig.9-9ShapingChartofVibrationAbsorbingCoilSpring9.1.6膜片彈簧成型草繪一條線，旋轉(zhuǎn)為面，加厚，厚度為4mm，通過去除材料拉伸以及陣列做出膜片彈簧的建模，如圖9-10所示：圖9-10膜片彈簧成型圖Fig.9-10Diaphragmspringformingdrawing9.1.7壓盤成型通過簡單的拉伸和陣列做出主壓盤及中間壓盤的模型，并作出傳動(dòng)片安裝孔及傳動(dòng)片位置槽，主壓盤如圖9-11所示，中間壓盤如圖9-12所示： 圖9-11主壓盤成型圖Fig.9-11MainPressurePlateFormingDiagram圖9-12中間壓盤成型圖Fig.9-12IntermediatePressurePlateFormingDiagram9.1.8傳力銷成型通過簡單的拉伸做出傳力銷的建模，如圖9-13所示：圖9-13傳力銷成型圖Fig.9-13Spreadpinformingdrawing9.2部件的裝配通過Creo軟件的部件裝配功能裝配出帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤，為整個(gè)離合器的一部分子裝配，如圖9-14所示；子裝配分離軸承如圖9-15所示；操縱機(jī)構(gòu)裝配圖如圖9-16所示。圖9-14帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤以及摩擦片F(xiàn)ig.9-14Drivendiscwithtorsionalshockabsorberandfrictiondisc圖9-15分離軸承裝配圖Fig.9-15AssemblyDrawingsofSeparatingBea