推式膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)

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1、目錄 1 論述1 1.1離合器概述 1 1.2離合器的功用1 1.3離合器的工作原理2 1.4 膜片彈簧離合器概述3 2離合器結(jié)構(gòu)方案選取4 2.1 離合器車型的選定4 2.2 離合器設(shè)計(jì)的基本要求5 2.3 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5 2.3.1 摩擦片的選擇5 2.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇5 2.3.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式6 分離杠桿、分離軸承6 離合器的散熱通風(fēng)6 3 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定7 3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇7 3.1.1摩擦片的校核8 3.1.2離合器單位摩擦面積滑磨功8 3.2離合器后備系數(shù)β的確定9 3.3單位壓力P的確定9 4

2、 離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)10 4.1從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹10 4.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì)11 4.2.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)11 4.2.2 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)12 4.2.3摩檫片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式13 5 離合器壓盤設(shè)計(jì)14 5.1壓盤的傳力方式的選擇14 5.2壓盤的幾何尺寸的確定14 5.3壓盤傳動(dòng)片的材料選擇14 5.4離合器蓋的設(shè)計(jì)14 6離合器分離裝置設(shè)計(jì)16 6.1分離桿的設(shè)計(jì)16 6.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì)16 7 離合器膜片彈簧設(shè)計(jì)17 7.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)17 7.3 膜片彈簧的彈性變形特性17 7.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定18

3、7.4.1 H/h比值的選取19 7.4.2 R及R/r確定19 7.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角20 7.4.4 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)20 7.4.5 分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r21 7.4.6 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定21 7.4.7膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算21 8 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)25 8.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功用25 8.2減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25 9 離合器殼設(shè)計(jì)27 結(jié)　　 論28 參 考 文 獻(xiàn)29 致 謝30 1 論述 1.1離合器概述 按動(dòng)力傳遞順序來說，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

4、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，結(jié)構(gòu)簡單、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

5、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。 1.2離合器的功用 (1)保證汽車平穩(wěn)起步 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

6、為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，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)，汽車便由靜止開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。因此保證了汽車能平穩(wěn)起步。 （2） 保證傳動(dòng)系換擋時(shí)工作平順 在汽車行駛過程中，為了適應(yīng)不斷變化的行駛條件，傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常要換用不同檔位工作，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換擋，一般是撥動(dòng)齒輪或其他掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副退出傳

7、動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換擋前也必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳遞，便于使原檔位的嚙合副脫開，同時(shí)有可能使新檔位嚙合齒輪副的嚙合部位的速度趨于相等，這樣，進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大為減輕，使換擋時(shí)工作平順。 （3）防止傳動(dòng)系過載 當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，而使機(jī)件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。因此，離合器的這一功用是限制傳動(dòng)系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系過載。 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

8、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，通過飛輪2和壓盤借摩擦作用傳給從動(dòng)盤3，在通過從動(dòng)軸傳給變速器。當(dāng)駕駛員踩下踏板時(shí)，通過拉桿，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

9、總成 3-從動(dòng)盤 6-壓盤 1-離合器蓋螺栓 2-離合器蓋 9-膜片彈簧 13-分離軸承 1.4 膜片彈簧離合器概述 膜片彈簧離合器是近年來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

10、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“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，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

11、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，

12、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

13、是承受壓力。 2離合器結(jié)構(gòu)方案選取 2.1 離合器車型的選定 本設(shè)計(jì)針對(duì)的車型是微型客車。 其基本參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) LB4 最大轉(zhuǎn)矩[N·m/(r/min)] 315/2800 一檔傳動(dòng)比 4.03 主減速比 3.08 驅(qū)動(dòng)輪類型與規(guī)格 P205/75R15 驅(qū)動(dòng)輪胎直徑(m) 0.6 汽車總質(zhì)量（kg) 1410 2.2 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： 1) 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)系過載。 2) 接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起

14、步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。 3) 分離要迅速、徹底。 4) 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。 5) 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高，延長其使用壽命。 6) 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。 7) 操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 8) 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)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9) 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。 10) 結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性

15、好，拆裝、維修、調(diào)整方便。 2.3 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摩擦片的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，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)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。 2.3.2 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。其中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)

16、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）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； （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； （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，由于材料性能的提高，制造

17、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。 2.3.3 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)簡單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過程中存在滑動(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，但它沒有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)

18、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。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 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分離叉的作用

19、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，它可以將潤滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤滑，相比供油式軸承則需增加。 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°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°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。過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

20、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. 3 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 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。 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)，取值范圍見表3-1。

21、 由選車型得= 315N·m，=14.6， 則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得 D=280mm 表3-1 直徑系數(shù)的取值范圍 車 型 直徑系數(shù) 微型客車 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；結(jié)合后面的表4-1 表3-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457—74） 外徑D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑d/

22、mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 厚度h/ 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 =d/D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 1－ 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 單位面積F/ 106 132 160 221 302 402 466 546 678 應(yīng)?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：

23、 外徑D=280mm 內(nèi)徑d=165mm 厚度h=3.5mm 內(nèi)徑與外徑比值C′=0.583 1－=0.796 3.1.1摩擦片的校核 1.摩擦片外徑D（mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度不能超過65～70m/s,即 -365～70m/s -3=41.03m/s滿足要求 2. 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許有值，即 按下表選取 表2-5 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格D/mm 210 >210～250 >250～325 >325 /10-2 0.28 0.30 0.35 0.40 滿足要求

24、3.1.2離合器單位摩擦面積滑磨功 為了減少汽車起步的的時(shí)候離合器的滑磨，防止摩擦片表面的溫度過高從而發(fā)生燒傷現(xiàn)象，離合器每一次接合的單位面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 （4-6） 式中，—單位面積滑磨功()；[ω]—其許用值()；對(duì)于乘用車：[ω]=0.4，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：[ω]=0.33，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t的商用車：[ω]=0.25J/mm2；W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功，可根據(jù)下式計(jì)算 （4-7） 式中，—汽車總質(zhì)量；—輪胎滾動(dòng)半徑；—汽車起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比即一擋傳動(dòng)比4.03；—主減速器傳動(dòng)比3.

25、08；—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；計(jì)算時(shí)乘用車取，商用車取；滾動(dòng)半徑rr為0.344m。 整備質(zhì)量查得2105kg。 算得 W=35424.5Jω=0.44J/mm2[ω]>0.4 J/mm2，不能滿足要求，但不超過15%，為了避免離合器過大，所以可以對(duì)主減速和一檔的傳動(dòng)比進(jìn)行調(diào)整而達(dá)到使用要求。 3.2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大；c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。

26、 本設(shè)計(jì)的是轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（見下表3-3），并根據(jù)最大總質(zhì)量不超過6噸的載貨汽車=1.20—1.75，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.5。 則有β可有表3.1查得 β＝1.5。 表3-3　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 1.80～4.00 3.3單位壓力P的確定 壓力對(duì)表面耐磨性的確定單元，和離合器的性能及使用壽命大大降低，因此選擇離合器的工作條件時(shí)，應(yīng)考慮保留的大小，使發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦，材料，尺寸

27、，質(zhì)量和數(shù)量的備用部門，以及其他因素。離合器使用頻繁時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的后備系數(shù)比較小的時(shí)候， P0應(yīng)取得小一些；如果摩擦片的外徑比較大時(shí)候，為了能夠降低摩擦片外緣處的熱負(fù)荷， P0應(yīng)取得小一些；如果后備系數(shù)比較大的時(shí)時(shí)，可適當(dāng)?shù)脑龃驪0。當(dāng)摩擦片采用不同材料的時(shí)候，P0取值范圍見表3-4。 表3-4 摩擦片單位的壓力P0的取值范圍 摩擦片的材料 單位的壓力P0/MPa 石棉基材料 模壓 編織 粉末的冶金材料 銅基 鐵基 金屬的陶瓷材料 本次設(shè)計(jì)摩擦片為石棉基材料，P0選擇：0.10≤P0≤1.50MPa, 初次的選取為P0=0.25MPa。 4 離合器從

28、動(dòng)盤設(shè)計(jì) 4.1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上圓周切線方向開有6個(gè)均布的長方形窗孔，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

29、連接起來。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。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4.1 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 4.2 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

30、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 4.2.1 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

31、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

32、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)的是轎車的離合器，故采可以用整體式彈性從動(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280㎜，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)剛片上沿徑向開有幾條切口。 4.2.2 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

33、大轉(zhuǎn)矩Temax按國標(biāo)GB1144－74選取。 從動(dòng)盤的軸向長度不宜過小，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)行動(dòng)連接強(qiáng)度校核： （4.1） 式中，N為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見表（4-1）。 表4-1 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

34、 σc/Mpa 齒數(shù) N 外徑 D′/mm 內(nèi)徑 d′/mm 齒厚 b/mm 有效齒長 l/mm 160 49 10 23 18 3 20 9.8 180 69 10 26 21 3 20 11.6 200 108 10 29 23 4 25 11.1 225 147 10 32 26 4 30 11.3 250 196 10 35 28 4 35 10.2 280 275 10 35 28 4 40 12.5 300 304 10 40 32 5 40 10.5

35、 325 373 10 40 32 5 45 11.4 350 471 10 40 32 5 50 13.0 根據(jù)摩擦片的外徑D=280mm與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=315 N·m，由表4-1查得N=10，D′=35mm，d′=28mm，b=4mm，l=40mm，=12.5Mpa，則由公式校核得： =10.7MPa<[σj]=12.5MPa。 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)

36、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。 （2）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨。 （3）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）油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)最小 （7）結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無“咬住”和“抖動(dòng)”現(xiàn)象 由以上的要求,目前車用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右。這種摩擦片的缺點(diǎn)是材料的性能不穩(wěn)定，溫度，滑磨速度及單位壓力的增加

37、都將摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇。 所以目前正在研制具有傳熱性好、強(qiáng)度高、耐高溫、耐磨和較高摩擦系數(shù)（可達(dá)0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。 在該設(shè)計(jì)中選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當(dāng)在高溫條件下工作時(shí)，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時(shí)，當(dāng)釘頭直接與主動(dòng)盤表面接觸時(shí)，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會(huì)加劇主動(dòng)盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對(duì)摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)。 5 離合器壓盤設(shè)計(jì) 5.1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

38、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。 5.2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=280㎜ 壓盤內(nèi)徑d=165㎜ 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

39、量根本來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)的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。 （2）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，

40、初步確定該離合器的壓盤的厚度為15㎜ 5.3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。 5.4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

41、，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。 （2）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有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。 （3）離合器的對(duì)中問題 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

42、，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，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中. 6離合器分離裝置設(shè)計(jì) 6.1分離桿的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)才用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計(jì)中確定。 在設(shè)計(jì)分離桿時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： （1）分離桿要有足夠的剛度 （2）分離桿的鉸接處應(yīng)避免運(yùn)動(dòng)上的干涉 （3）分離桿內(nèi)端的高度可以調(diào)整 6.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì) 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在離合器分離時(shí)，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在受離心力的作用下，還承受徑向力。在傳統(tǒng)離合器中采用的分離軸承主要有徑向止

43、推軸承和止推軸承。而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。 本人設(shè)計(jì)的是推式膜片彈簧離合器，采用的是推式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置。 7 離合器膜片彈簧設(shè)計(jì) 7.1 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)中采用推式結(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

44、平，卸載后又恢復(fù)原形所。可以說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槽部分。膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片，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，一方面又可用來安置銷釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過渡圓角R＞4.5。 7.3 膜片彈簧的彈性變形特性 前面說過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

45、同的特性變形特性。一般可以分成下列四中情況： ⑴＜ 如下圖7.1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7.1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7.1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)剛度過大也不適宜,以免彈

46、簧工作位置略微變動(dòng)造成彈簧壓緊力過大. ⑷＞ 如下圖7.2,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7.1 三種不同H/h值時(shí)的無因次特曲線 圖7.2 各種不同H/h值時(shí)的無因次彈性變形特性 7.4 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)示意圖見圖7.3 圖7.3 膜片彈簧示意簡圖 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

47、值的范圍在1.5～2.5之間。 我設(shè)計(jì)的膜片彈簧，H=5.0mm；h=2.5mm 所以，==2 R及R/r確定 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，就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好。因此設(shè)計(jì)用來緩和沖擊，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決定，一般R/r取值為1.2～1.3.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

48、片彈簧 應(yīng)力的下降。參考下表可7-1 表 7-1 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 225 160 206 103/81=1.27 北京BJ751 228 150 210 105/8.5=1.25 上海SH771 280 165 252 126/103.5=1.21 初步確定R=126mm；r=103.5mm 所以，R/r==1.25 膜片彈簧起始圓錐底角 汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在10°～14°之間，≈代入數(shù)值計(jì)算可得：=12.4° 7.4.4 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) （1

49、）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 （2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 （3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 推式： 拉式： （4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 （5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 推式： 拉式： 由（4）和（5）得

50、mm，mm。 7.4.5 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㎜，≈10㎜，窗孔半徑r一般情況下由 （r－r）≈(0.8～1.4) ,所以取r－r=10 =10㎜ 參考下表7-2 表7-2 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 18 3.2 9 11 北京BJ751 18 3.2 11 13 上海SH771 18 3.2 11 12.5 雪佛蘭 18 3.2 10 10 參

51、考上表7-2 可取得n=18, ≈3㎜，≈10㎜, r=60 7.4.6 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取mm，mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。 7.4.7膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 假定膜片彈簧在承載過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)（圖3.4）。斷面在O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，O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)O。令X軸平行于子午

52、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： （3.14） 圖3.3 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 式中 φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起） α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角 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： （3.16） 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

53、置φ一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。 當(dāng)時(shí)，因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成，由上式可寫成。此式表明，?duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與X軸承角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)時(shí)無論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，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： （3.17） 令可以求出

54、切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 由于： mm 所以：，N/mm2 B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 mm 因此： N/mm2 由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB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： N/mm2 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)過以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈

55、簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持12～14h），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。 8 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì) 8.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功用 (1)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧了傳動(dòng)系扭振固有率； (2)增加了傳動(dòng)系的扭振阻尼，抑制了扭轉(zhuǎn)共振影響振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬間扭振； (3)控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振和噪聲； (4)緩和非穩(wěn)定工

56、況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。 8.2減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)極限轉(zhuǎn)矩 極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動(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。它受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可?。? （8.1） 式中，2.0適用乘用車，1.5適用商用車，本設(shè)計(jì)為乘用車，選取2.0。 代入數(shù)據(jù)可得，472.5N·m。 (2)扭轉(zhuǎn)角剛度 為了能夠避免引起傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，需要合理的選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。決定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸。 可按下列公式初選角剛度： （8.2）

57、 可算得，6142.5N·m/rad，本設(shè)計(jì)初選=6100N·m/rad。 (3) 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，所以為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。一般可按下式初選為： （8.3） 本設(shè)計(jì)取，可算得 (4) 預(yù)緊力矩 減振彈簧安裝的時(shí)候應(yīng)該有一定的預(yù)緊。這樣的話，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩時(shí)它將降低減振器的剛度，這種現(xiàn)象是有利的，但預(yù)緊力的值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩，否則在反向工作的時(shí)候，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。 一般選取: （8.4） 本設(shè)計(jì)取31.5N·m。 (

58、5) 減振彈簧位置半徑 減振彈簧位置半徑的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般?。? （8.5） 其中d為摩擦片內(nèi)徑，本設(shè)計(jì)取系數(shù)0.6，代入數(shù)值，得Ro=49.5mm，本設(shè)計(jì)取50mm。 (6)減振彈簧個(gè)數(shù) 參照表6-1選取。 表6-1 減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 摩擦片外D/mm 225～250 250～325 325～350 >350 Zj 4～6 6～8 8～10 >10 本設(shè)計(jì)D=280mm，故選取Zj=6。 (7)減振彈簧總壓力F 當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大此時(shí)，減振彈簧受到的壓力F為：

59、 （8.6） 可算得，F(xiàn)=9450N。 (8)極限轉(zhuǎn)角 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩的時(shí)候從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角為 （8.7） 式中：為減振彈簧的工作變形量。 通常取3°～12°，本設(shè)計(jì)取8°。 減振彈簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等彈簧鋼絲。 9 離合器殼設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中,由于不知道發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸,飛輪等零件的尺寸,因而只有本設(shè)計(jì)計(jì)算出的壓盤以及該離合器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和以往經(jīng)驗(yàn)來確定。該離合器殼采用灰鑄鐵鑄造而成，離合器外殼底蓋的尺寸的確定也是根據(jù)壓盤的尺寸來確定的，該零件的工作圖參見設(shè)計(jì)圖。

60、該離合器蓋外殼底蓋采用厚為5㎜的08鋼板材料沖壓而成,再在表面圖防銹漆。 結(jié)　　 論 本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對(duì)其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計(jì)算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。 結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片傳動(dòng)，分離軸承采用自動(dòng)調(diào)心式分離軸承，操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。 計(jì)算方面：確定了離合器的主要參數(shù)β、P0、D、d，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得出并通

61、過約束條件，檢驗(yàn)合格。根據(jù)膜片彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確定了膜片彈簧的工作點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；傳動(dòng)片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計(jì)后的離合器溫升校核合格。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)遵從了：（1）分離徹底；（2）接合柔和；（3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定；（4）

62、從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部通過約束條件檢驗(yàn)，原件所使用的材料基本上符合耐磨，耐壓和耐高溫的要求，而且離合器尺寸合適，適宜安裝，能最高效率傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，符合計(jì)劃書及國家標(biāo)準(zhǔn)。 由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 徐石安,江發(fā)潮.汽車離合器[M].清華大學(xué)出版社.2005. [2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [3] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.2006. [4] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社.2001. [5]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2004. [6]張毅，潘可耕，劉紅波.離合器及機(jī)械變速器[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2005. [7] 劉惟信.機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)（第二版）[M].清華大學(xué)出版社，1994. [8] 余仁義,梁濤.汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].專用汽車.2003. [9] 禇祥元.汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].輕型汽車技術(shù).2005. [10]譚慶昌，趙洪志.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.2005. …………………………………………………………………