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1、離合器參數(shù)設(shè)計3.1后備系數(shù)的選擇離合器的后備系數(shù)反映了離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠度，它是離合器設(shè)計的一個重要參數(shù)。在選擇時，應(yīng)考慮摩擦片磨損后仍能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩、防止離合器滑磨時間過長、防止傳動系數(shù)過載以及操縱輕便等因素。表3.1 后備系數(shù)表車型乘用車及總質(zhì)量小于6t的商用車最大總質(zhì)量為614t的商用車掛車后備系數(shù)1.201.751.502.251.804.00本設(shè)計是基于一款輕型貨車，故選擇后備系數(shù)1.21.75，取后備系數(shù)=1.5。3.2摩擦片外徑及其他尺寸的確定摩擦片外徑是離合器的基本尺寸參數(shù)，它對離合器的結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量的大小和使用壽命的長短都有很大的影響。 摩擦片外徑D
2、（mm）也可根據(jù)發(fā)動機(jī)最大扭矩Temax(N.m)按如下經(jīng)驗公式進(jìn)行初選：D=KDTemax （3-1） 式中：KD為直徑系數(shù)，輕卡取17；最大總質(zhì)量為1.814.0t的商用車，單片離合器取16.018.5;Temax是發(fā)動機(jī)最大扭矩，原始設(shè)計數(shù)據(jù)為110N.m:由公式（3-1）代入相關(guān)數(shù)據(jù)，取得：D=178mm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“離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)”（即GB145774）表3.2離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑內(nèi)徑厚度內(nèi)外徑之比單位面積1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.7001600022
3、51503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900取摩擦片外徑D=250mm，選定摩擦片的內(nèi)徑d=155mm,厚度b=3.5mm。單位壓力的確定離合器摩擦力矩Tc的計算Tc=Temax=1.5110=165N.m (3-2)離合器壓盤施加在摩擦面上的工作壓力的計算Rc=2(R3-r3)3(R2-r2)=2(1253-77.53)3(1252-77.52)=103mm (3-3)施加在摩擦面的工
4、作壓力為F=TcfzRc=1650.2520.103=3204N (3-4)式中：z為摩擦面數(shù)，單片離合器的z=2,f為摩擦面間的靜摩擦系數(shù)，這里取0.25。單位壓力：=FA=F4(D2-d2)=32044(2502-1552)0.107MPa0.35MPa (3-5)粉末冶金鐵基材料單位壓力要求小于0.35MPa,本離合器的單位壓力比規(guī)定值小，故滿足要求。5.3膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1、比值H/h和 h的選擇：此比值對膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/ h對彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車的膜片彈簧H/h值在如下范圍之內(nèi)：H/h=1
5、.520。2、R及R/r確定: 比值R/r對彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響，從材料利用率的角度，比值在1.82.0時，碟形彈簧儲存彈性的能力為最大，就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好。因此設(shè)計用來緩和沖擊，吸收振動等需要儲存大量彈性能時的碟簧時選用。對于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計上并不需要儲存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定，一般R/r取值為1.21.35.對于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，增加R有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。初步確定R/r= 3、 膜片彈簧起始圓錐底角: 汽車膜片彈簧一般起始圓錐
6、底角 在915之間， H/(R-r)=134、膜片彈簧小端半徑rf 及分離軸承的作用半徑rp: rf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 p大于 rf 。5、分離指數(shù)目n、切槽寬1 、窗孔槽寬 2、及半徑rc: 分離指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12，本設(shè)計取n=18。切槽寬1約為4mm;窗孔槽寬2（2.54）1；窗孔半徑rc一般情況下由（r-rc）(0.81.4)2計算。6、 承環(huán)的作用半徑l和膜片與壓盤接觸半徑L：由于采用推式膜片彈簧，l，L的大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來說，l值應(yīng)盡量靠近r而略大與r。L應(yīng)接近R略小于R
7、。7、膜片彈簧材料：制造膜片彈簧用的材料，應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限，高的靜力強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，高的沖擊強(qiáng)度，同時應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼60Si2MnA。5.4膜片彈簧的計算參考同種類產(chǎn)品，并結(jié)合本車具體情況，初步選定彈簧的一些參數(shù)和尺寸如下：Hh=2,Rr=1.22,=13,R=112.5mm確定膜片彈簧的所有尺寸H=7.4mm, h=3.7mm,R=112.5mm,r=90mm,l=92mmL=110mm,rf=27mm,rp=29mm,n=18,1=4mm,2=10mm1、根據(jù)下式（5.1）畫出P曲線P1=Eh16(1-2)lnRrL-l2
8、H-1R-rL-lH-12R-rL-l+H2 (5-1)式中，E彈性模數(shù)，鋼材料取E=2.010Mp；泊松比，鋼材料取0.3; h彈簧片厚，; H碟簧部分內(nèi)截錐高，; 大端變形，; R碟簧部分外半徑（大端半徑），; r碟簧部分內(nèi)半徑，; L膜片彈簧與壓盤接觸半徑，; l支承環(huán)平均半徑，;（2）推式軸向變形的關(guān)系式2=1l-rpL-l (5-2)(3)膜片彈簧小端分離軸承處作用有分離力P2時膜片彈簧壓盤接觸處的變形1和P2的關(guān)系式P2=Eh1lnRr61-2L-lL-rpH-1R-rL-lH-12R-rL-l+h2 (5-3)(4)在P2力作用下膜片彈簧小端部分軸承處的變形22=2，+2， （5
9、-4）2，=6P2rp2Eh31112re2rp2-1-2rerp-1+lnrerp+1212r2rp2-re2rp2-2rrp-rerp+lnrrp (5-5)式中1，2為寬度系數(shù)：1=1-1nrf+re (5-6)2=1-2nre+r (5-7)設(shè) P1=P16(1-2)(L-l)2Eh41=1h因此式(5.1)就成為：P1=1lnRrHh-1R-rL-lHh-12R-rL-l+1 把有關(guān)數(shù)值代入上述各式得 P1=1429.3P11=3.7 P1=0.852-0.642+0.1463圖5.1 膜片彈簧特性曲線2、確定膜片彈簧的工作點位置取離合器結(jié)合時膜片彈簧的大端變形量為1b=0.65H=
10、0.657.4=4.81mm,由特性曲線圖可查得磨片彈簧的壓緊力：P1=P=4729N校核后備系數(shù)：=PRCZcTemax=47290.2580.52110000=1.73離合器徹底分離時，膜片彈簧大端的變形量為1d=+f(f即為1f)壓盤的行程f為f=2.4mm,故1d=4.8+2.4=7.2mm離合器剛開始分離時，壓盤的行程f,=1.5mm,此時膜片彈簧最大端的變形量為1c=4.8+1.5=6.3mm摩擦片磨損后，其最大磨損量=1.2mm,故1a=1b-=4.8-1.2=3.6mm3、求離合器徹底分離時分離軸承時軸承作用的載荷P2由公式（5-3），取1=1d則得P2=Eh1dlnRr6(1
11、-2)(L-l)(l-rp)H-1dR-rL-lH-1dR-rL-l2+h2代入有關(guān)數(shù)值，得P2=2.01053.77.2ln112.59061-0.32110-9292-297.4-7.2112.5-90110-924.3-112.5-902110-925.2+3.72=1625N4、求分離軸承的行程2由公式（5-2），取1=f，則2，=fl-rpL,-l=2.492-29108-92=7.1由公式（5-6）（5-7）得1=1-1nrf+re=1-41822.54+70.5=0.76 2=1-2nre+r=1-121870.5+92=0.684 由公式（5-5）得2，=6P2rp2Eh311
12、12re2rp2-1-2rerp-1+lnrerp+1212r2rp2-re2rp2-2rrp-rerp+lnrrp代入有關(guān)數(shù)值，得2，=61622922.110429310.761270.52292-1-270.529-1+ln70.529+10.68412902292-70.52292- 2902292-70.52292+ln70.529=1.72mm5、強(qiáng)度校核 膜片彈簧大端的最大變形（離合器徹底分離時）1d=7.2mm。B當(dāng)=3r-rprP22h2+E1-2R-rrlnRr-1HR-r-121dL-l1dL-l+h2r1dL-l將有關(guān)數(shù)值代入，得B當(dāng)=390-29901623.720.
13、684+2.11041-0.32110-9090ln11090-1 7.2105-90-127.2110-907.2108-92+3.72907.2108-92=1586MPa7.1從動盤轂花鍵的設(shè)計計算花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩按國標(biāo)GB114474選取。從動盤外徑D/mm發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩/Nm花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵內(nèi)徑d/mm鍵齒寬b/mm有效齒長l/mm擠壓應(yīng)力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353
14、244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5這里，所選擇的相關(guān)尺寸參數(shù)為：花鍵齒數(shù)z1=10;花鍵齒長L=35mm;花鍵齒寬b=4mm;花鍵外徑D外=35；花鍵內(nèi)徑D內(nèi)=28mm;從動盤數(shù)n=1。作用在一個從動盤花鍵上的圓周力為Ft=4Temaxn(D外+D內(nèi))=41101（35+28）10-36984N (7-1)擠壓應(yīng)力為 1=2Ftnz1L(D外-D內(nèi))=2698411035(35-28)5.7MPa (7-2)以上所得的擠壓應(yīng)力值小于推薦許用值（30MPa）,故滿足設(shè)計要求。花鍵的剪切應(yīng)力計算1=FtLbz1=69843.54104.99MPa (7-3)計算結(jié)果表明，剪切壓力較低，故滿足要求。
離合器參數(shù)設(shè)計
