汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第2章-離合器設(shè)計(jì)

汽車(chē)設(shè)計(jì)第二章離合器設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)第六節(jié)離合器的操縱結(jié)構(gòu)第七節(jié)離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、摩擦離合器組成摩擦離合器包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)(接合）和操縱機(jī)構(gòu)（分離）四部分第一節(jié)概述二、功用1.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(chē)起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；2.在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊，確保平順換檔；3.在工作中受到較大動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零部件因過(guò)載而損壞；4.有效地降低傳動(dòng)系的振動(dòng)和噪聲。第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)基本要求1.在任何工況下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過(guò)載2.接合要完全、平順、柔和，確保起步平穩(wěn)（無(wú)抖動(dòng)、沖擊）3.主、從動(dòng)部分分離要迅速、徹底4.從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?。p輕沖擊、減小磨損）5.應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好通風(fēng)散熱性能，保證工作溫度不致過(guò)高，延長(zhǎng)使用壽命第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)基本要求6.應(yīng)能避免和衰減扭振，并具有吸振、緩沖、降噪的能力7.操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員疲勞8.作用到摩擦襯片上的正壓力和摩擦因數(shù)變化要小9.應(yīng)有足夠強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡,保證工作可靠、使用壽命久10.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析摩擦離合器分類(lèi)按從動(dòng)盤(pán)數(shù)目、壓緊彈簧布置形式、壓緊彈簧結(jié)構(gòu)形式和分離時(shí)作用力方向劃分第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)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)慣量小在使用時(shí)能保證分離徹底采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)可保證接合平順乘用車(chē)/6T以下商用車(chē)第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大接合更為平順、柔和在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，徑向尺寸小，踏板力較小中間壓盤(pán)通風(fēng)散熱性差，容易引起摩擦片過(guò)熱，加快其磨損甚至燒壞分離行程較大，不易分離徹底軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇多片離合器多濕式，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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但分離行程大，分離不徹底，軸向尺寸和從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

周置彈簧離合器中央彈簧離合器斜置彈簧離合器第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

周置彈簧離合器壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，并均勻地布置在一個(gè)或同心的兩個(gè)圓周上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。彈簧壓力直接作用于壓盤(pán)上，為了保證摩擦片上壓力均勻，壓緊彈簧的數(shù)量要隨摩擦片直徑的增大而增多，而且應(yīng)當(dāng)是分離杠桿的倍數(shù)。壓緊彈簧直接與壓盤(pán)接觸，易受熱回火失效。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使彈簧壓緊力顯著下降，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也隨之降低。此外，彈簧靠在其定位座上，造成接觸部位嚴(yán)重磨損，甚至?xí)霈F(xiàn)彈簧斷裂現(xiàn)象。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

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。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。彈簧不與壓盤(pán)直接接觸，不會(huì)使彈簧受熱回火失效。通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)壓盤(pán)對(duì)壓緊力的調(diào)整。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸較大，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩大于400～500N·m的商用車(chē)上，以減輕其操縱力。

第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

斜置彈簧離合器斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤(pán)上，并通過(guò)壓桿作用在壓盤(pán)上。其顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤(pán)所受的壓緊力幾乎保持不變。與周置彈簧和中央彈簧離合器相比，它具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)，此結(jié)構(gòu)在最大總質(zhì)量大于14t的商用車(chē)上已有采用。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

膜片彈簧離合器是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成碟簧部分分離指部分第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

膜片彈簧離合器優(yōu)點(diǎn)（1）有較理想的非線性彈性特性（如設(shè)計(jì)合理）（2）兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，零件數(shù)目少，質(zhì)量小（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)壓緊力下降極小，性能穩(wěn)定（4）壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻（5）通風(fēng)散熱好，使用壽命長(zhǎng)（6）膜片彈簧中心與離合器中心重合，平衡性好缺點(diǎn)制造工藝復(fù)雜，成本高，對(duì)材質(zhì)和精度要求高非線性特性不易控制，開(kāi)口易裂紋，端部易磨損第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

膜片彈簧離合器推式和拉式第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

膜片彈簧離合器拉式優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更輕；2）在同樣壓盤(pán)尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)尺寸較小；3）剛度大，分離效率更高：4）杠桿比大，傳動(dòng)效率較高；5）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)生沖擊和噪聲；6）使用壽命更長(zhǎng)；7）便于改善不帶同步器變速器的換擋性能。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

膜片彈簧離合器拉式缺點(diǎn)：拉式膜片彈簧的分離指是與分離軸承套筒總成嵌裝在一起的，需采用專(zhuān)門(mén)的分離軸承單元，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝拆卸較困難；分離行程比推式略大。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式

推式膜片彈簧的支承形式雙支承環(huán)臺(tái)肩式鉚釘：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單鉚釘、襯套和擋環(huán)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜無(wú)鉚釘，離合器蓋邊緣舌片固定：結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)化第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式

推式膜片彈簧的支承形式單支承環(huán)環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)：消除軸向間隙第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式

推式膜片彈簧的支承形式無(wú)支承環(huán)：結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化斜頭鉚釘和環(huán)形凸臺(tái)代替前后支承環(huán)彈性擋環(huán)和環(huán)形凸臺(tái)代替前后支承環(huán)無(wú)鉚釘式第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式

拉式膜片彈簧的支承形式無(wú)支承環(huán)：將膜片彈簧大端直接支承在離合器蓋環(huán)形凸臺(tái)上單支承環(huán)：將膜片彈簧大端支承在離臺(tái)器蓋中的支承環(huán)上第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析四、壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式

凸塊-窗孔式、傳力銷(xiāo)式、鍵塊式連接之間有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，且隨著接觸部分磨損的增加，間隙將加大，引起更大的沖擊和噪聲，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部出現(xiàn)裂紋而造成零件的早期損壞另外，零件在相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器操縱部分的傳動(dòng)效率，已基本被淘汰第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析四、壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式

彈性傳動(dòng)片式沿圓周切向布置三組或四組薄彈簧鋼帶傳動(dòng)片，其兩端分別與離臺(tái)器蓋和壓盤(pán)以鉚釘或螺栓聯(lián)接，傳動(dòng)片的彈性允許其作軸向移動(dòng)彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓盤(pán)與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)。但反向承載能力差，汽車(chē)反拖時(shí)易折斷傳動(dòng)片，故對(duì)材料要求較高，一般采用彈簧鋼第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力應(yīng)用于汽車(chē)中的摩擦離合器，既要傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨來(lái)使汽車(chē)平穩(wěn)起步，工作條件惡劣因此在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，不僅要求它在任何情況下可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，而且還應(yīng)使它具有足夠的使用壽命，這就要合理地選擇離合器結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力1.取決于摩擦面間的靜摩擦力矩：

Tc=f·F·Z·Rcf為摩擦因數(shù)，一般取0.25~0.30F為壓盤(pán)施加在摩擦面上的工作壓力，NZ為摩擦面數(shù)，單片為2，雙片為4Rc為摩擦片的平均摩擦半徑，m第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力2.平均摩擦半徑Rc假設(shè)壓力分布均勻，則單元摩擦面積dS上產(chǎn)生的單元摩擦力矩為：dT=f(p0dS)ρ=fp0(ρdαdρ)ρp0為摩擦面承受的單位壓力R、r分別為摩擦片外徑和內(nèi)徑

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力2.平均摩擦半徑Rc摩擦面承受單位壓力p0為：p0=F/π(R2-r2)對(duì)于有Z個(gè)摩擦面的離合器，其摩擦力矩為：由此得：當(dāng)d/D

0.6時(shí)，有

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力3.傳遞轉(zhuǎn)矩c為摩擦片內(nèi)外徑之比，一般在0.53-0.70之間

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩Tc與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax之比β=Tc/Temax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，為了保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，要求β必須大于1在選擇β時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過(guò)載以及操縱輕便等因素第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β下列因素要求β不宜選取過(guò)大防止傳動(dòng)系過(guò)載緊急接合離合器，T傳≥（2~3）Temax不松開(kāi)離合器、緊急制動(dòng)，T傳=（15~20）Temax保證離合器尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。減少踏板力，操縱輕便。（單位壓力?。┌l(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)多，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，β可取小些。膜片彈簧離合器可以取小。（壓緊力穩(wěn)定）第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β下列因素要求β不宜選取過(guò)小襯片磨損后，仍能可靠傳遞Temax，β宜取大些。防止離合器接合時(shí)滑磨過(guò)大，導(dǎo)致壽命下降；使用條件惡劣，有拖掛，為提高起步能力；柴油機(jī)因工作粗暴，轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)，β宜取大些第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇三、單位壓力p0單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響選擇時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇三、單位壓力p0材料[p0]MPa石棉基材料0.10~0.35粉末冶金材料0.35~0.50金屬陶瓷0.70~1.50第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度摩擦片外徑D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當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦材料選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)和單位壓力后，可估算：

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度摩擦片外徑D也可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按經(jīng)驗(yàn)公式選用式中KD為直徑系數(shù)

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度摩擦片內(nèi)徑d當(dāng)D確定后，d可按d/D在0.53~0.70來(lái)確定；D不變時(shí)，若d取小時(shí)：摩擦面積增加，Tc增加；但壓力分布不均勻，且使摩擦片內(nèi)外緣圓周速度差別太大而造成摩擦不均勻；不利于散熱和扭轉(zhuǎn)減振器的安裝。所選D，應(yīng)使摩擦片最大圓周速度不超過(guò)65~70m/s，以免摩擦片發(fā)生飛離。第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度摩擦片厚度b厚度b為3.0~5.5mm，一般隨著外徑增大而增加外徑（mm）內(nèi)徑（mm）厚度（mm）外徑（mm）內(nèi)徑（mm）厚度（mm）1601103.0/3.21701203.0/3.2/3.51801253.0/3.2/3.51901333.0/3.2/3.5/3.82001403.5/3.8/4.02101433.52251503.2/3.52401603.2/3.5/3.8/4.02501603.5/4.02551603.2/3.5/3.8/4.02671653.52751753.53001903.5/3.8/4.03252003.5/3.8/4.0/4.2/4.53502205.03802205.03952304.04002504.2/4.8/5.04202203.54302403.5/4.0/4.2/4.5/5.04502655.0/5.5

第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇五、摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)和離合器間隙摩擦因數(shù)f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。摩擦片的材料主要有樹(shù)脂橡膠基的合成非石棉材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。摩擦片材料摩擦系數(shù)f非石棉樹(shù)脂橡膠基非纏繞型0.20~0.27纏繞型0.20~0.35粉末冶金材料鐵基0.35~0.50銅基0.25~0.35金屬陶瓷材料0.40~0.45第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇五、摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)和離合器間隙摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤(pán)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)尺寸離合器間隙?t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?t一般為3～4mm第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化1.

設(shè)計(jì)變量β=Tc/Temax=fFZRc/Temax，β取決于F、Rc(D、d)p0=4F/π(D2-d2)，p0取決于F、D、d。離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量選為：

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化2.

目標(biāo)函數(shù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是，在保證性能的條件下結(jié)構(gòu)尺寸（D、d）盡可能小。即目標(biāo)函數(shù)：

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化3.

約束條件1)

D應(yīng)保證Vd≤65~70m/s2)

摩擦片內(nèi)外徑比：0.53≤c≤0.703)

為了保證可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，并防止過(guò)載，后備系數(shù)要合適，最大范圍：1.2≤β≤4.04)

為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝：d>2R0+50，R0為減振彈簧位置半徑

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化3.

約束條件5)

為反映傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于許可值：6)

為了降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車(chē)型，單位壓力p0根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選擇：

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化3.

約束條件7)

為了減少汽車(chē)起步過(guò)程中的離合器滑磨，防止摩擦片表明溫度過(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w應(yīng)小于其許可值：乘用車(chē)：0.4J/mm2，商用車(chē)（<6t）:0.33J/mm2，商用車(chē)（>=6t）:0.25J/mm2

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧：碟簧+分離指假設(shè)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)O轉(zhuǎn)動(dòng)第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧承載與變形第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧承載與變形

式中：H——內(nèi)截錐高；h——板厚；

R、r——自由狀態(tài)時(shí)大、小端半徑；

R1

、r1——壓盤(pán)、支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑；第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧承載與變形分離指變形與載荷的關(guān)系

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧承載與變形λ1f為壓盤(pán)的分離行程，不考慮分離指在F2作用下的彎曲變形

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算子午端面在中性點(diǎn)O處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)切向應(yīng)力也為零，O處以外各點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。任意點(diǎn)(x,y)的切向應(yīng)力為：

為自由狀態(tài)圓錐底角為子午斷面轉(zhuǎn)角e為中性點(diǎn)半徑，e=(R-r)/ln(R/r)第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)

一定時(shí)。一定的切向應(yīng)力σt在坐標(biāo)系中呈線性分布，σt=0時(shí)有：y=(-/2)x≈tan(-/2)x

表明：對(duì)于一定的，零應(yīng)力分布在過(guò)o點(diǎn)而與x軸成-/2角的直線上；當(dāng)x=-e時(shí)，y=-(-/2)e即對(duì)于一定的，等應(yīng)力線交與K，坐標(biāo)為（-e,-(-/2)e）OK零應(yīng)力直線，內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算OK為零應(yīng)力線，上側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，下側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)；等應(yīng)力線離零線越遠(yuǎn)，應(yīng)力越高上緣B點(diǎn)切向壓應(yīng)力最大當(dāng)k點(diǎn)縱坐標(biāo)(-/2)e>h/2時(shí)，A點(diǎn)切向拉應(yīng)力最大；當(dāng)k點(diǎn)縱坐標(biāo)(-/2)e<h/2時(shí)，A’點(diǎn)切向拉應(yīng)力最大第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算碟簧最大切向應(yīng)力點(diǎn)最大壓應(yīng)力在B點(diǎn)（-(e-r),h/2）變形過(guò)程中，壓應(yīng)力最大值對(duì)應(yīng)的夾角：

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算碟簧最大切向應(yīng)力點(diǎn)B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力彎曲應(yīng)力：根據(jù)最大切應(yīng)力理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：試驗(yàn)表明：裂紋首先在B點(diǎn)產(chǎn)生，但并不發(fā)展到損壞，且不明顯影響碟簧的承載。繼后A‘由于拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋（發(fā)展性），一直到碟簧破壞。60Si2MnA材料的許用應(yīng)力為1500~1700MPa。

第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1.H/h和hH/h決定了膜片彈簧彈性特性曲線的形狀。推薦H/h=1.5~2.0，h=2~4mm第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇2.R/r和R、r的選擇比值R/r大，則材料利用率低；彈簧剛度大；彈性特性曲線受直徑誤差影響大；應(yīng)力越高。推薦R/r=1.20~1.35推式：R≥Rc；拉式：r≥Rc3.起始圓錐底角的選擇與H關(guān)系密切，arctanH/(R-r)=H/(R-r)α=9o~15o第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇4.

膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著壓平的位置，

1H=(1M+1NM)/2新離合器接合狀態(tài)時(shí)，工作點(diǎn)B取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近H點(diǎn)處，

1B=(0.8~1.0)1H，以保證在最大磨損限度內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大當(dāng)分離時(shí)，工作點(diǎn)由B變到C。為最大限度減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)靠近凹點(diǎn)N處第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇5.

分離指數(shù)目n12≤n≤24，一般取18，大尺寸取多，小尺寸取少6.

小端內(nèi)徑r0及分離軸承作用半徑rfr0由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑rf應(yīng)大于r0第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇7.切槽寬度δ1、δ2及半徑reδ1=3.2-3.5，δ2=9-10r-re≥δ2第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇8.壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1將影響膜片彈簧的剛度r1應(yīng)略大r且盡量接近rR1應(yīng)略小R且盡量接近R第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算五、膜片彈簧材料及制造工藝1.材料：60Si2MnA或50CrVA2.工藝：強(qiáng)壓處理：在分離方向上，使之過(guò)位移3~8次；塑性變形產(chǎn)生反向殘余應(yīng)力，使疲勞壽命提高5%~30%凹面或雙面噴丸處理：表層產(chǎn)生塑性變形，形成強(qiáng)化層，提高疲勞壽命分離指端部高頻淬火與鍍鉻：可提高耐磨能力膜片彈簧與壓盤(pán)接觸圓處擠壓處理：防止產(chǎn)生裂紋表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷第四節(jié)離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算五、膜片彈簧材料及制造工藝2.工藝：碟簧部分硬度45-50HRC，分離指硬度55-62HRC，同一片同一范圍硬度差不大于3個(gè)單位碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏體和少量索式體單面脫碳層一般不超過(guò)厚度3%內(nèi)外徑公差多為H11和h11，厚度公差±0.025，初始底錐角公差±10‘，上下表面的粗糙度1.6μm，底面的平面度小于0.1。接合狀態(tài)時(shí)，分離指端的相互高度差小于0.8-1.0第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)一、扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型1.

組成彈性元件和阻尼元件2.

功用降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧扭振頻率；增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振振幅；控制怠速時(shí)的扭振，消除噪聲；緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善結(jié)合平順性。第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)一、扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型3.彈性特性線性和非線性第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇1.極限轉(zhuǎn)矩Tj：是指減振器消除限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂缺口之間間隙Δ1時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。Tj=（1.5~2.0）Temax當(dāng)Tj

與后驅(qū)動(dòng)輪最大附著力矩相等時(shí)，傳動(dòng)系動(dòng)載荷最?。蝗鬞j<Tφmax系統(tǒng)將產(chǎn)生沖擊載荷當(dāng)

Tj>

Tφmax系統(tǒng)將會(huì)增大減振器的角剛度，使動(dòng)載荷有所增大Tj=

Tφmax=G2φrr/i0ig1第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇2.扭轉(zhuǎn)角剛度kφ

式中：K——彈簧線剛度(N/mm)

Zj——彈簧數(shù)

R0——彈簧分布半徑(m)合理的扭轉(zhuǎn)角剛度可以使系統(tǒng)的共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)初選時(shí)，取kφ

≤13Tj

第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tμ合理選擇Tμ，可以有效消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。初選Tμ=(0.06~0.17)Temax4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩TnTn增大，共振頻率將減小，但不應(yīng)大于Tμ

。初選Tn=(0.05~0.15)Temax5.減振彈簧位置半徑R0R0盡可能大一些，一般R0=（0.60~0.75）d/2第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇6.減振彈簧個(gè)數(shù)Zj根據(jù)摩擦片外徑選取，見(jiàn)表2-6。7.減振彈簧總壓力F

限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙被消除時(shí)的彈簧受到的壓力。F

=Tj/

R08.極限轉(zhuǎn)角

j

L為彈簧工作變形量）通常取3°~12°

第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、通用從動(dòng)盤(pán)減振器性能缺點(diǎn)不能使振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率降低到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速以下，因此難以避免怠速時(shí)的共振在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用轉(zhuǎn)速范圍1000-2000r/min內(nèi)，難以通過(guò)降低減振彈簧剛度來(lái)得到更大的減振效果。因?yàn)樵趶膭?dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)中，減振彈簧位置半徑較小，其轉(zhuǎn)角又受到限制，如降低減振彈簧剛度，則轉(zhuǎn)角增大難以確保允許傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、通用從動(dòng)盤(pán)減振器性能缺點(diǎn)變剛度（多級(jí)）第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、通用從動(dòng)盤(pán)減振器性能缺點(diǎn)雙質(zhì)量飛輪第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、雙質(zhì)量飛輪減振器1.雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)特征主要有第一飛輪、第二飛輪與扭轉(zhuǎn)減振器組成第一飛輪與聯(lián)結(jié)盤(pán)以螺釘緊固在曲軸凸緣上第二飛輪與離合器蓋緊固第一飛輪以滾針軸承和球軸承支承在第二飛輪的短軸上扭轉(zhuǎn)減振器裝在第一飛輪上，而不在從動(dòng)盤(pán)中第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、雙質(zhì)量飛輪減振器2.雙質(zhì)量飛輪的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可降低傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率，避免怠速時(shí)共振?？杉哟驲0，降低剛度，允許轉(zhuǎn)角變大。

減振效果提高。從動(dòng)盤(pán)上沒(méi)有減振器，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降，對(duì)換檔有利。缺點(diǎn)彈簧安裝半徑大，離心力大，彈簧中段易鼓出，磨損嚴(yán)重。第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、雙質(zhì)量飛輪減振器3.雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)形式按彈性元件：螺旋彈簧、橡膠彈簧按彈簧布置：周向彈簧（長(zhǎng)曲彈簧式/短直彈簧式）、徑向彈簧按阻尼元件：干摩擦阻尼式、粘性摩擦阻尼式、空氣阻尼式第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)三、雙質(zhì)量飛輪減振器4.雙質(zhì)量飛輪性能第六節(jié)離合器的操縱機(jī)構(gòu)一、基本要求1.操縱輕便，踏板力要小。2.

踏板行程要合理。3.

有踏板自由行程調(diào)整機(jī)構(gòu)。4.

有踏板行程限位裝置，防止操縱機(jī)構(gòu)過(guò)載。5.

有足夠的剛度。6.

傳動(dòng)效率要高。7.

發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，車(chē)架、駕駛室變形不會(huì)影響正常工作。8.工作可靠、壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。第六節(jié)離合器的操縱機(jī)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)形式選擇第六節(jié)離合器的操縱機(jī)構(gòu)三、設(shè)計(jì)計(jì)算1.

踏板行程S式中：Z——面數(shù)；△S——分離間隙2.

踏板力Ff

第六節(jié)離合器的操縱機(jī)構(gòu)三、設(shè)計(jì)計(jì)算3.

分離離合器所作的功WL式中：F1——離合器接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力

第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、從動(dòng)盤(pán)總成組成從動(dòng)盤(pán)轂?zāi)Σ疗瑥膭?dòng)片扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足如下要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減小換擋沖擊；具有軸向彈性，便于平順起步，且壓力均勻磨損?。粦?yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，避免共振，緩和沖擊。第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、從動(dòng)盤(pán)總成1.

實(shí)現(xiàn)軸向彈性的方法1）在從動(dòng)片外緣開(kāi)6-12個(gè)T型槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩側(cè)的摩擦片則分別鉚在每相隔一個(gè)的扇形上。T型槽還可以減少由于摩擦發(fā)熱而引起的從動(dòng)片翹曲變形。主要用于商用車(chē)中。2）將扇形波形片的左右凸起段分別與左右側(cè)摩擦片鉚接，由于波形片比從動(dòng)片薄，這種結(jié)構(gòu)的軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，適宜于高速旋轉(zhuǎn)，主要應(yīng)用于乘用車(chē)和總質(zhì)量小于6t的商用車(chē)上。第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、從動(dòng)盤(pán)總成1.

實(shí)現(xiàn)軸向彈性的方法3）利用階梯形鉚釘桿的細(xì)段將成對(duì)波形片的左片鉚接在左側(cè)摩擦片上，并交替把右片鉚接在右側(cè)摩擦片上。這種結(jié)構(gòu)的彈性行程大，彈性特性比較理想，可使汽車(chē)起步極為平順。主要應(yīng)用于排量大于2.5L的乘用車(chē)上。4）將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動(dòng)片上，只在靠近壓盤(pán)側(cè)的從動(dòng)片鉚接有波形片，右側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，但強(qiáng)度較高，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，適用于商用車(chē)。第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、從動(dòng)盤(pán)總成2.

從動(dòng)盤(pán)轂承受載荷大，幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器一軸上，花鍵尺寸可根據(jù)摩擦片外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩選取。從動(dòng)盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜太小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般選1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤(pán)轂一般采用鍛鋼（35/45/45Cr），并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度26-32HRC。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)減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處應(yīng)進(jìn)行高頻處理。第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、從動(dòng)盤(pán)總成3.

摩擦片摩擦因數(shù)高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力及滑磨速度變化對(duì)其影響小足夠的強(qiáng)度和耐磨性密度小，以減小從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量熱穩(wěn)定性好磨合性能好接合平順，不產(chǎn)生咬合或抖動(dòng)現(xiàn)象長(zhǎng)期停放不發(fā)生粘著現(xiàn)象第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)