基于SolidWorks的膜片彈簧離合器三維建模設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含SW三維7張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】

基于SolidWorks的膜片彈簧離合器三維建模設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含SW三維7張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】

基于三維軟件（SolidWorks）的離合器三維建模設(shè)計(jì)

摘 要

   離合器是汽車傳動(dòng)系的重要的一部分，它的構(gòu)造和傳動(dòng)系有著緊密的關(guān)系，本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文根據(jù)設(shè)計(jì)所給汽車的各項(xiàng)原參數(shù)，設(shè)計(jì)合適的膜片彈簧離合器。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括壓盤(pán)總成、從動(dòng)盤(pán)、摩擦片和膜片彈簧四個(gè)部分。對(duì)離合器各零件的參數(shù)、尺寸、材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)，然后使用Solidworks作圖。 

  關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；從動(dòng)盤(pán)；壓盤(pán)；摩擦片

Abstract

The clutch is an important part of the automobile transmission system, transmission system structure and it has a close relationship, this thesis according to the original design parameters for the automotive design, the diaphragm spring clutch diaphragm spring clutch. The appropriate design includes pressure plate assembly, clutch disc, friction plate and diaphragm the spring of four parts. The parameters of each part of the clutch size, calculate the selection and design of material and structure, and then use the Solidworks mapping.

Keywords: Clutch; diaphragm spring; follower disk; pressure plate; friction plate

目 錄

1 緒  論 1

1.1 膜片彈簧離合器論述 1

1.2 膜片彈簧離合器的功能 1

1.3 壓緊彈簧和布置形式的選擇 2

1.3.1 膜片彈簧離合器優(yōu)點(diǎn) 2

1.3.2膜片彈簧的支撐形式 2

1.3.3 壓盤(pán)傳動(dòng)方式的選擇 2

2 離合器的摩擦片設(shè)計(jì) 3

2.1  離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) 3

2.2  摩擦片主要參數(shù)設(shè)計(jì) 3

2.2.1 后備系數(shù)設(shè)計(jì) 3

2.2.2 摩擦片尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 3

2.2.3 摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)、分離間隙的確定 4

2.3 摩擦片基本參數(shù)的約束條件 5

2.4 摩擦片Solidwords三維建模 6

3 離合器的膜片彈簧設(shè)計(jì) 10

3.1 膜片彈簧主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 10

3.2 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 11

3.3 特性曲線繪制 11

3.4 膜片彈簧Solidwords三維建模 13

4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 16

4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能 16

4.2扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型 16

4.3扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇 17

5 操縱機(jī)構(gòu) 21

5.1 離合器踏板設(shè)計(jì) 21

5.2踏板力設(shè)計(jì) 22

6 離合器其它主要零件設(shè)計(jì) 24

6.1 從動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì) 24

6.2壓盤(pán)設(shè)計(jì) 25

結(jié)　　論 27

參考文獻(xiàn) 28

致     謝 29

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3D.stp

SW文件

從動(dòng)盤(pán)A1.dwg

從動(dòng)盤(pán)轂A2.dwg

壓盤(pán)A1.dwg

基于SolidWorks的膜片彈簧離合器三維建模設(shè)計(jì).doc

基于SolidWorks的膜片彈簧離合器三維建模設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

基于SolidWorks的膜片彈簧離合器三維建模設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述.doc

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摩擦片A2.dwg

摩擦片傳力片A2.dwg

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膜片彈簧A2.dwg

裝配圖A0.dwg

摘 要 離合器是汽車傳動(dòng)系的重要 的一部分 ，它的構(gòu)造 和 傳動(dòng)系 有著 緊密 的關(guān)系 ，本 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文根據(jù)設(shè)計(jì)所給 汽車的各項(xiàng) 原 參數(shù)，設(shè)計(jì) 合適的 膜片彈簧離合器。 膜片彈簧 離合器設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要 包括 壓盤(pán)總成、從動(dòng)盤(pán)、 摩擦片和 膜片彈簧 四 個(gè)部分。對(duì)離合器各零件的參數(shù)、尺寸、材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行 計(jì)算選擇和 設(shè)計(jì)，然后使用 關(guān)鍵詞： 離合器；膜片彈簧； 從動(dòng)盤(pán)；壓盤(pán)；摩擦片 he is an of it a to of of of of 目 錄 1 緒 論 ...................................................................................................................................................... 1 片彈簧離合器論述 .................................................................................................................. 1 片彈簧離合器的功能 .............................................................................................................. 1 緊彈簧和布置形式的選擇 ...................................................................................................... 2 片彈簧離合器優(yōu)點(diǎn) ...................................................................................................... 2 ....................................................................................................... 2 盤(pán)傳動(dòng)方式的選擇 ...................................................................................................... 2 2 離合器的摩擦片設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 3 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) ................................................................................................................ 3 摩擦片主要參數(shù)設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 3 備系數(shù)設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 3 擦片尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 3 擦因數(shù)、摩擦面數(shù)、分離間隙的確定 ...................................................................... 4 擦片基本參數(shù)的約束條件 ...................................................................................................... 5 擦片 .................................................................................................... 6 3 離合器的膜片彈簧設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 10 片彈簧主要參數(shù)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 10 片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 10 性曲線繪制 ............................................................................................................................ 11 片彈簧 .............................................................................................. 13 4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) ................................................................................................................................ 16 ..................................................................................................................... 16 ............................................................................................................. 16 ..................................................................................................... 17 5 操縱機(jī)構(gòu) ................................................................................................................................................ 21 合器踏板設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 21 ................................................................................................................................. 22 6 離合器其它主要零件設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 24 動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 24 ..................................................................................................................................... 25 結(jié) 論 .................................................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................... 28 致 謝 .................................................................................................................................................. 29 1 1 緒 論 片彈簧 離合器 論述 根據(jù)功率傳動(dòng)部件，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配。離合器的工作由驅(qū)動(dòng)程序控制，或是分離的，或是被接合，以便完成任務(wù)本身。在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間設(shè)置有離合器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其功能是在必要時(shí)，中斷動(dòng)力傳動(dòng)，保證車輛平穩(wěn)起動(dòng)；保證變速器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證傳動(dòng)系統(tǒng)能承受最大扭矩，防止過(guò)載的傳遞。為了使離合器發(fā)揮好幾個(gè)作用，目前汽車廣泛使用的壓縮彈簧離合器摩擦，摩擦離合器傳遞的最大扭矩取決于摩擦表面之間的夾緊力和摩擦板的大小和摩擦表面，如。主要由離合器的基本參數(shù)和主要尺寸確定。膜片彈簧離合 器 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) 。在保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩可靠穩(wěn)定的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）結(jié)合平穩(wěn)、柔 順 ； 2）離合器操作 輕便 ； 3）從動(dòng)件的慣性較小，減小 了 齒輪的沖擊； 4）散熱性 能 好； 5） 可以 以可靠的強(qiáng)度高速 運(yùn)行 ； 6）避免共振的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，具有吸振，減沖，降噪 等功能 ； 7）操縱 性較好 ； 8）良好的工作性能； 9）長(zhǎng)期使用壽命。 片彈簧 離合器的功 能 離合器可以使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)接合，保證汽車平穩(wěn)起動(dòng)。 現(xiàn)代汽車與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)負(fù)載時(shí)，必須先在空氣中起動(dòng)，然后 逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后， 以 約 300~ 500r/低速度穩(wěn)定運(yùn)行，且汽車只有靜態(tài)啟動(dòng)，正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，與一個(gè)固定的傳輸系統(tǒng)是不會(huì)突然剛性節(jié)點(diǎn) 的 。因?yàn)槿绻且粋€(gè)突然的剛性連接， 出問(wèn)題 是不可避免的，這車 不 是 出現(xiàn)事故，就 是發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng) 慢慢 軟聯(lián)起來(lái)，使發(fā)動(dòng)機(jī) 和 傳動(dòng)系 統(tǒng) 扭矩逐漸 增長(zhǎng) ， 用 以克服行駛阻力，汽車 會(huì) 慢慢順暢的 起動(dòng) 。 雖然采用中性傳輸，也能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的分離。 但 變速器在中性位置 ，變速器傳動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)或連接發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，這是必要的和變速傳動(dòng)齒輪的阻力，和齒輪的傳動(dòng)齒 輪在高粘度齒輪油，阻力阻力較大。特別是在寒冷的季節(jié)，如果沒(méi)有 2 離合器分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)， 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。因此 ,離合器的兩個(gè)功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分開(kāi) ,使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)。 汽車傳動(dòng)往往會(huì)轉(zhuǎn)移，即變速器內(nèi)的齒輪分離和接合規(guī)律。如在脫離接觸，由于原來(lái)的嚙合齒面壓力的存在可能會(huì)帶來(lái)困難的脫離接觸，但如果使用離合器臨時(shí)分離傳輸系統(tǒng)，它可以方便脫離。同時(shí)在連接文件中，依靠飛行員，要將齒輪的圓周速度達(dá)到同步是比較困難的，要齒輪嚙合圓周速度差會(huì)引起齒輪的沖擊甚至掛不上檔，這就需要離合器暫時(shí)單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)，以使離合器的傳動(dòng)齒 輪聯(lián)軸器質(zhì)量降低，從而降低齒輪的沖擊在促進(jìn)換檔。 離合器能傳遞最大扭矩是有限的，當(dāng)汽車緊急制動(dòng)和大慣性載荷傳遞時(shí)。此時(shí)由于自動(dòng)離合器打滑，避免損壞傳動(dòng)部件和過(guò)載，起到保護(hù)作用。 緊彈簧和布置形式的選擇 膜片彈簧是彈簧鋼制成的 圓盤(pán) 彈簧，具有特殊結(jié)構(gòu)。 片彈簧離合器優(yōu)點(diǎn) 1) 具 備 理想的非線性彈性特性。 2) 起壓緊彈簧和分離杠桿的作用。 3) 高速旋轉(zhuǎn)時(shí) ， 彈簧壓緊力 下降緩慢 ，性能穩(wěn)定。 4) 壓力分布均勻，摩擦片接觸好 、 磨損 平 均。 5) 通風(fēng)散熱良好。 6) 平衡性好 ，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的 發(fā)動(dòng)機(jī) 。 離合器的支承方式是拉、推，本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了推式膜片彈簧離合器。 盤(pán)傳動(dòng)方式的選 擇 由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)式連接、鍵式連接 以及 銷式連接存在傳力有間隙的缺點(diǎn)， 所以本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用 傳動(dòng)片傳動(dòng)方式。 3 2 離合器的 摩擦片設(shè)計(jì) 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) 表 2合器 設(shè)計(jì)原始 數(shù)據(jù) 整備質(zhì)量 1058載質(zhì)量 約 1600動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 155N· m 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 4500動(dòng)機(jī)最大功率 94動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速 6600檔轉(zhuǎn)動(dòng)比 減速比 用工況 城鄉(xiāng) 摩擦片主要 參數(shù)設(shè)計(jì) 備系數(shù)設(shè)計(jì) （ 1） 后備 系數(shù)是 本 設(shè)計(jì)中的一個(gè) 非常 重要 的 參數(shù)，它反映離合器 的可靠性， 傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大 轉(zhuǎn) 矩。 應(yīng) 從以下幾個(gè)方面考慮： 況下 ，離合器可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞； 大 ； 常汽車和輕型貨車的β = 合表 2 實(shí)際情況設(shè)計(jì) 選擇 β = 2合器后備系數(shù)的取值范圍 車型 后備系數(shù) β 乘用車 和 總質(zhì) 量小于 6t 商用車 質(zhì)量 在 6～ 14t 范圍 的商用車 車 摩擦片尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 離合器 摩擦片的外徑 由經(jīng)驗(yàn)公式得 :（ 2 徑 的 系數(shù)，取值見(jiàn)表 2取 K 得 D= 4 表 2徑系數(shù)的取值范圍 車型 直徑系數(shù) 乘用車 質(zhì)量 在 圍 商用車 片離合器 ) 片離合器 ) 總質(zhì)量大于 用車 擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 ,標(biāo)準(zhǔn)如下表 : 表 2合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D\60 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑 d\10 125 140 150 155 165 175 190 厚度 h/'1 C? ' 面面積 06 132 160 221 302 402 466 546 由表 可取摩擦片 D=200 d=140h= 擦因數(shù)、摩擦面數(shù)、分離間隙的確定 摩擦片在材料使用和工作溫度、單位壓力、滑動(dòng)速度等方面的摩 擦系數(shù)。表 2f 為 擦面數(shù)是離合器的 2 倍，確定離合器傳遞轉(zhuǎn)矩所需的尺寸和結(jié)構(gòu)尺寸。一個(gè)離合器的設(shè)計(jì)標(biāo)題， 因此摩擦面數(shù)為 2。離合器間隙是離合器 在 正常狀態(tài) 下 的嚙合和分離套， 這是 彈簧 張 力的極限位置，以保證摩擦 片 的正常磨損和撕裂的過(guò)程 。 離合器該裝置還可以充分地投入，分離軸承和分離桿的內(nèi)端之間 存在 間隙仍有正常工作的空間 。Δ t 的 差距 為 3 ~ 4Δ t = 表 2擦材料摩擦因數(shù)的范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 石棉基 模壓 織 末冶金 銅基 基 屬陶瓷 ?3'3 m a 12 p e?? ? ? （ 2 5 由式 3：?jiǎn)挝粔?力 表 2擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力0p/棉基材料 模壓 織 末冶金材料 模壓 織 金屬陶瓷材料 摩擦片基本參數(shù)的 約束條件 （ 1）摩擦片外徑 D（ 最大 的 圓周速度0 超過(guò) 65～ 70m/s，即 3m a x ??????? ?? ?? s 70~65? m/s （ 2 式中， 大圓周速度（ m/s） ； 最高轉(zhuǎn)速 (r/ （ 2）摩擦片內(nèi)外徑比應(yīng)在 ??? C （ 3） 為保證離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，不同 類型的測(cè)試值控制在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 4。設(shè)計(jì)選型 照設(shè)計(jì)要求。 （ 4）為了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼器的安裝，摩擦 片 的內(nèi)直徑大于彈簧的沖擊吸收的彈簧的內(nèi)徑。 502 0 ?? Rd （ 5）為了反映離合器傳動(dòng)的扭矩和防止過(guò)載能力， 本 單位摩擦面積的扭矩應(yīng)小于允許值，即單位摩擦面積扭矩 在公式 ? ? ? ?022 m a 0 7 T ???? ? ? （ 2中，0N.m/可按表 2經(jīng)檢查 ,合格。 表 2位摩擦面積允許轉(zhuǎn)矩允許值 離合器規(guī)格 210? 250~210? 325~250? 325? 6 ? ? 20 10/ ??0． 28 0． 30 0． 35 0． 40 （ 6）為了減少離合器滑磨熱載荷、摩擦 片 防止燒傷，和不同型號(hào)的單位壓力范圍是 ? p 7）為了減小摩擦片表面溫度過(guò)高而使摩擦表面溫度過(guò)高，離合器的摩擦面積小于允許值。 ? ? ? ???? ??? 224 （ 2 式中 ,滑動(dòng)磨損單位摩擦面積 (J/ ??? 許用值 滑磨功 (J/對(duì) 商用車、 乘用車： ?? J/最大質(zhì)量 為總質(zhì)量未達(dá) 商用車： ?? J/最大質(zhì)量 為總質(zhì)量超過(guò) 用車： ?? J/W 車輛起步時(shí)總的離合器滑動(dòng)磨損（ J），可根據(jù)下式計(jì)算 ?????????2202221800 （ 2 式中， r 為 汽車 輪胎滾動(dòng)半徑（ m）；0速 比；動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/在 計(jì)算時(shí)乘用車 宜為 2000 r/用車宜為 1500 r/中： ?rr m 1500? 換 （ 2 J，代 換 （ 2 ][? ??? ，合格。 擦片 維建模 圖 2示： 7 圖 2擦片拉伸草圖 示 圖 2擦片拉伸后的模型 8 過(guò)使用拉伸切除可以獲得想要的模型效果。繪制散熱槽的草圖如圖 3示。 圖 2擦片開(kāi)設(shè)散熱槽草圖 通過(guò)圓形陣型獲得整個(gè)摩擦片的散熱槽，如圖 2 圖 2設(shè)散熱槽后的模型圖 9 設(shè)后最終成型的三維效果圖如圖 2示。 圖 2擦片最終成型三維圖 10 3 離合器的 膜片彈簧設(shè)計(jì) 片彈簧主要參數(shù)的 設(shè)計(jì) 1. 比較 H/為了保證離合器的壓緊力盡快和操作方便，汽車離合器膜片彈簧、2 范圍內(nèi)選擇。膜片彈簧常用的鋼板厚度 為 2～ 4這次 設(shè)計(jì) 2?，h=2 所以 H=4 R/擇 通過(guò)獲取信息，越小的比例，越高的應(yīng)力，越大的彈性，越大的彈性曲線的直徑的誤差的影響。離合器膜片彈簧，根據(jù) 結(jié)構(gòu)的布置和所需的壓緊力 ， R/r 通 常 保證 在 本設(shè)計(jì) 中 取 25.1?摩擦片平均半徑 為 854 ??? 86?R 以 68?r 選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí) ，錐角α 控制在 15~9 °的一定 范圍內(nèi)， 這次 設(shè)計(jì)中? ? ? ???? a r c t a n? 得 °在 15~9 °之間，合格。分離指數(shù) 一般 取18，個(gè)別有大尺寸膜片彈簧 取 24， 而 膜片彈簧的小尺寸，也 會(huì) 取 12， 所以本 設(shè)計(jì)的分離指數(shù)取 18。 選擇 ? 10~92 ?? 102 ?? 滿足2??? 8 5. 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 1R 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 1r 的確定 1r 取值 略大于 或 盡量 靠 近 r， 1R 取值 小于 R 或 盡 可能接近 R。本設(shè)計(jì) 中851 ?R 701?r 片彈簧可制成 優(yōu)質(zhì)、 高精度鋼板， 且尺寸盤(pán)、彈簧、零件精度高 。常用的碟形彈簧材料為 60達(dá)到 1600 ~ 1700平方毫米。 r 以及分離軸承作用半徑 r p 0r 離合器結(jié)構(gòu)的最小值大于傳動(dòng)軸的花鍵的外直徑 。初選0r=25r f=28片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 11 （ 1）為了 滿足離合器性能的要求，彈簧和初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi) ， 即 ?? (3? ? r c t a ??? (3（ 2）每一部分的彈簧的大小應(yīng)在一定范圍內(nèi) ， 即 ?? (310086270 ??? (3（ 3） 對(duì)于摩擦片在夾緊力上的分布均勻，推板式膜片彈簧離合器壓力板加載半徑1R （或拉膜片彈簧離合器壓 盤(pán) 載 荷半徑 介于 摩擦 片的 平均半徑和外半徑之間，即 推式： 1 0 0285854/)( 1 ?????? (3拉式： 2//)( 1 ?? (3（ 4） 根據(jù)膜片彈簧的 構(gòu)造 ， 1R 與 R ， 制在 一定范圍內(nèi)，即 611 1 ???? (3620 1 ???? (34300 ???? rr f(3（ 5） 膜片彈簧離合器 起到 分離，杠桿的 功能 ，杠桿率在一定范圍內(nèi)控制，即 推式： ???? rR rr f (3拉式： ??? rR rR f (3性曲線繪制 碟簧的形狀，如錐型墊片，見(jiàn)圖 3具有獨(dú)特的彈性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。膜片彈簧是一種特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，彈簧小端延伸出由徑向槽隔開(kāi)的多個(gè)懸掛部件。彈性性能和大小作為碟形彈簧膜片彈簧的一部分（在同一時(shí)間加載點(diǎn)的時(shí)候）。因此，設(shè)計(jì)公式的碟簧也適用于膜片彈簧。支 撐環(huán)和沿圓周分布的膜片彈簧的載荷壓 盤(pán)位于 支撐點(diǎn) 上 ，λ 1 為 載點(diǎn)之間的相對(duì)變形（軸向），壓緊力 12 相對(duì) 變形λ之間的關(guān)系 ： ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ?????????????? ???????? ??? 2111111211211 r/3 式中： E—— 彈性模量，對(duì)于鋼 材 ，?μ —— 泊松比，鋼， = —— 膜片彈簧在自由狀態(tài)下，碟形彈簧的內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼厚 R—— 當(dāng)彈簧是自由的時(shí)，碟形彈簧的 大 端半徑 r—— 當(dāng)彈簧是自由的時(shí)，碟形彈簧的小端半徑 加載點(diǎn)半徑 支 撐環(huán)的負(fù)荷點(diǎn)的半徑 圖 3片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖 表 3片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 h 86 68 85 70 4 2 初選了上述參數(shù)以后，可根 據(jù)式（ 3用 件表格計(jì)算見(jiàn)表 31特性曲線見(jiàn)圖 3 表 3 1算值 λ 1 13 1 1 5001000150020002500300035004000450050000 1 2 3 4 5 6 7圖 3-2 h=2片彈簧 維建模 轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建膜片彈簧的基本形狀，首先繪制草圖如圖 3示。 14 圖 3建膜片彈簧旋轉(zhuǎn)的草圖 功創(chuàng)建膜片彈簧的基本形狀如圖 3 圖 3片彈簧旋轉(zhuǎn)后的基本形狀 15 圖 3片彈簧三維成型效果圖 16 4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 扭振減振器是由彈性元件和阻尼元件組成的。彈性元件的主要功能是減小傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，改變系統(tǒng)固有模態(tài)。為了避免引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧波激勵(lì)引起的共振，阻尼元件的主要功能是吸收振動(dòng)能量。因此，扭轉(zhuǎn)阻尼器具有以下功能： 1）降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。 2）提高傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振的響應(yīng)振幅，并衰減由沖擊產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。 3）控制傳動(dòng)系統(tǒng)，離合器和傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，減少變速器的怠速噪聲，減少主減速器和傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振產(chǎn)生的噪聲。 4）在不穩(wěn)定的情況下，降低傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，提高離合器在離合器中的乘坐舒適性。 扭振減振器具有線性和非線性特性。單級(jí)線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性，如圖 4彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，大部分在汽油機(jī)上的應(yīng)用。柴油機(jī)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速不大，往往造成齒輪齒的傳動(dòng)往往受到?jīng)_擊，造成傳動(dòng)噪聲。在扭振減振器中，另一組在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，采用小彈簧操作，消除了怠速噪聲。在這種 情況下，可以得到的 2個(gè)階段的非線性特性，第一階段是少，被稱為怠速速度，和第二階段的剛度是比較大的。目前，在柴油機(jī)上廣泛使用的是一種具有怠速二級(jí)或三級(jí)的非線性扭振減振器。圖 4級(jí)線性阻尼器的抗扭性能 圖 4 級(jí)線性阻尼器的抗扭性能 17 減振器的扭轉(zhuǎn)剛度 k?和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩 T? 是兩個(gè)主要參數(shù)。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩緊轉(zhuǎn)矩。 （ 1）極限轉(zhuǎn)矩 限位銷消除減震器和從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙間隙 Δ 1轉(zhuǎn)矩極限（圖 4傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，從而限制扭矩的引腳功能。它與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩有關(guān)： 圖 4振器尺寸簡(jiǎn) ? ?1m a x m a x( 1 . 2 ~ 1 . 4 )j e j T T? ? ? ? (4本設(shè) 計(jì)選 取 ???? m a x（ 2）扭轉(zhuǎn)角剛度是 為了避免系統(tǒng)的共振，應(yīng)合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度?k，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的共振現(xiàn)象。 ?(圖 4 減振彈簧分布在 相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂轉(zhuǎn)過(guò)的弧度，相應(yīng)的彈簧變形 。在這個(gè)時(shí)候，所需的扭矩被添加到驅(qū)動(dòng)板是 ? ?2201000 Z R ?? 式中： T—— 相對(duì)扭矩從動(dòng)盤(pán)離合器盤(pán)轂與所需的拐彎弧度 ? (N· m)； K—— 每一個(gè)隔振器的直線剛度 (N／ 減振彈簧個(gè)數(shù)； 阻尼彈簧位置半徑 (m)。 根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義， ?? /則 ? ?220100 Z R? ? 式中：?N· m／ 設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來(lái)初選是?k?k≤ 13 ??14 因此：?k≤ 13× 本設(shè)計(jì)選取?k=2600 N.m/ （ 3）扭轉(zhuǎn)減振器的摩擦力矩 尼器的扭轉(zhuǎn)剛度受結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的限制，可能是非常低的， 18 所以為了在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效的阻尼必須一 般按類型作為主合理選擇減振器阻尼摩擦力矩：m a x( 0 . 0 6 ~ 0 . 1 7 ) 4 本設(shè)計(jì) a x ???? 4）預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 于減震器的線性特性，應(yīng)在安裝時(shí)安裝減震彈簧。和沒(méi)有預(yù)緊力矩時(shí)相比。當(dāng)兩個(gè)角剛度和極限轉(zhuǎn)速是相同的，預(yù)緊力矩限制較大，使減振器可以在很寬的范圍內(nèi)的扭矩工作；當(dāng)極限扭矩和角度都是一樣的，角剛度低。這顯然是有利的。但預(yù)載力矩值不應(yīng)大于摩擦力矩： T （ 4 （ 5） 阻尼彈簧位置半徑 ，如圖 2— 15所示，一般取 ? ?20 ( 0 . 6 0 ~ 0 . 7 5 ) 2 （ 4 式中： D 為摩擦片的內(nèi)徑。 本設(shè)計(jì)中：選取 5 （ 6）減振彈簧個(gè)數(shù) Zj 表 4減振 器 彈簧個(gè)數(shù) 選擇 摩擦片外 直 徑 D／ 50 減振 器的 彈簧 個(gè)數(shù) 4～ 10 >10 本設(shè)計(jì)中選取。 （ 7）減振彈簧總壓力 當(dāng)輪轂與從動(dòng)件之間的間隙和從動(dòng)件 Δ 1或 Δ 2被消除時(shí)，阻尼彈簧是最大傳輸轉(zhuǎn)振彈簧 所 受的 應(yīng) 力?? ?20/ R? ? （ 4 03/45= 8）最大工作壓力為每一個(gè)振動(dòng)阻尼器 F ?F 算得： F= （ 9）減振彈簧 尺寸設(shè)計(jì) 1）彈簧的平均直徑 19 般 從構(gòu)造中 決定，通常1～ 15 設(shè)計(jì)選取2 2）彈簧鋼絲 的 直徑 ?31 8 ??(4式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)用 ??? 取為 5500～ 6000 公斤 /厘米 2 ，本設(shè)計(jì)中計(jì)算選取??? =6000 公斤 /厘米 2。 代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得：1d＝ 整為1d＝ 2 設(shè)計(jì)一般1～ 4間，因此設(shè)計(jì)的參數(shù)合理。 3）減振彈簧 的 剛度Ｋ (4代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 ：Ｋ =）減振彈簧 的 有效圈數(shù) i 41384代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得： i ＝ 整為 i ＝ 4。 G 為材料的剪切彈性模量，對(duì)碳鋼可取 G=04 5）減振彈簧總?cè)?shù) n n=i+(2) (4一般 n 為 4 圈，則設(shè)計(jì)為 n=4+2=6 圈 。 6）減振彈簧最小長(zhǎng)度 振彈簧在最大工作壓力 P 時(shí)的最小長(zhǎng)度 m i n 1 1( ) 1 . 1l n d d n?? ? ?(4式中，?—— 彈簧圈之間的間隙，必要時(shí)還可取得小一些。 計(jì)算得：2× 6= 7）減振彈簧總變形量 l? 20 ?? (4計(jì)算得： l? = 8）減振彈簧自由高度 l l? ? ?(4 計(jì)算 得：0l=）減振彈簧預(yù)變形量 l?? 1? (4計(jì)算得： l?? =0）減振彈簧安裝后的工作高度 0l l l?? ??(4計(jì)算得 ： l =16.4 11）減振彈簧的工作變形量 l??? l l l?? ?? ? ? ? ? (4計(jì)算得： l??? = （ 10）極限轉(zhuǎn)角 j? 減振器 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的極限轉(zhuǎn)角j?為： ? ?202 a r c s i n 2j ???? (4 j?通常為 3° ～ ??1 ,該設(shè)計(jì)直接取 。 （ 11）限位銷與從動(dòng)盤(pán)缺口測(cè)邊的間隙 ? ? 一般為 4 設(shè)計(jì) ? 選取 ? = 2?（ 4 式中：2 （ 12）限位銷直徑 d? d? 按結(jié)構(gòu)布置選定，一般 d? =12設(shè)計(jì)選取 d? =11 21 5 操縱機(jī)構(gòu) 離合器的工作機(jī)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)控制離合器分離和接合的一套機(jī)構(gòu)。它控制著從離合器開(kāi)始的踏板，在離合器殼中結(jié)束。由于離合器的頻繁使用，離合器的控制機(jī)構(gòu)要求操作輕。可移植性主要包括 2 個(gè)方面： 1 在離合器踏板上施加的力不能太大， 2 是提供一個(gè)踏板間隙的校正機(jī)構(gòu)。離合器控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所需的能量分離不同，可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧式 增壓器、氣動(dòng)增壓器、機(jī)械式和氣動(dòng)增壓器等。 汽車離合器控制機(jī)構(gòu)應(yīng)符合以下要求 [3]： 1）踏板力小，汽車一般在 80 ~ 150N，卡車不能超過(guò) 150 ~ 200N； 2）踏板行程，汽車一般在毫米范圍內(nèi)，和卡車最大不能超過(guò) 180 3）踏板行程由調(diào)節(jié)裝置提供，以確保摩擦板的自由行程可通過(guò)調(diào)整恢復(fù)； 4）提供一個(gè)踏板行程限位裝置，以防止因過(guò)度用力造成的控制機(jī)構(gòu)損壞； 5）具有足夠的剛度； 6）高傳輸效率； 7）發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，車架或駕駛室的變形不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 機(jī)械式控制機(jī)構(gòu)有桿傳動(dòng)系統(tǒng)和鋼絲繩傳動(dòng) 和螺旋傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、機(jī)械效率低、車架和駕駛室變形等影響正常工作、遙控杠桿、難以安排、和繩傳動(dòng)可以消除的缺點(diǎn)，但壽命短、機(jī)構(gòu)效率不高。 普通輪型離合器控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用液壓控制機(jī)構(gòu)。液壓控制機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn) ： 1）液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，高質(zhì)量小，布置方便；易于使用踏板掛，易于密封，不是由于駕駛室與車架和發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)變形的干預(yù)； 2）可以使離合器接合更加柔軟，可減少變速器的動(dòng)載荷時(shí)的踏板。由于液壓控制具有上述優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛使用，離合器液壓控制機(jī)構(gòu)主要由主缸、工作缸、管路系統(tǒng)等部分 組成。 1202 ?a 501 ?a 1352 ?d 671 ?d 02 ?c c 501 ?b 952 ?b 合器踏板 設(shè)計(jì) 踏板行程 S 由自由行程 1S 和工作行程 2S 組成： 2111222212021 f ???????? ????? （ 5 22 式中，離軸承自由行程，一般為 .1 映到踏板上的自由行程 1S 一般為 30~20 1d 、 2d 分別 是 主缸和工作缸直徑； Z 是 摩擦片面數(shù)； S? 是 離合器分離時(shí) ， 對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片： S S 1a 、 2a 、 1b 、 2b 、 1c 、 2c 為杠桿尺寸。 得： 131?S S 格。 踏板力為 ???' （ 5 式中， 'F 為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤(pán)的總壓力； ?i 為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，2111122222?； ? 為機(jī)械效率，液壓式： 90~80?? % ，機(jī)械式：80~70?? %； 克服回位彈簧 1、 2 的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。 ?F N， i ， 80?? %；則 合格。 23 分離離合器所作的功為 ??? )(1? 式中， 1F 為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力， F N，則 W J 合格。 24 6 離合器其它主要零件設(shè)計(jì) 動(dòng)盤(pán)轂 設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤(pán)轂 是 離合器片的最大載荷的離合器的部件，它幾乎所有的都承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩來(lái)了。一般用在齒側(cè)的矩形花鍵上安裝在傳動(dòng)軸上，花鍵的大小可以根據(jù)外直徑的摩擦盤(pán)和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩 一般取 1 到 花鍵軸 的直徑。離合器盤(pán)轂一般采用碳鋼，淬火，硬度為 26 ~ 32了提高樣條內(nèi)孔的表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝。 取 10?n ，32' ?D 26' ?d 4?b 30?l c? 驗(yàn)證 ： 擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式：?式中， 徑 壓力，它由下式確定： P e )( 2 '' m ?離合器盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜太小，以免花鍵軸分離的偏轉(zhuǎn)滑動(dòng)是不完整的， 'D ， 'd 分別為 花鍵的內(nèi) 、 外 直 徑； Z 從動(dòng)盤(pán)轂 個(gè)數(shù) ；取 Z=1 h 花鍵齒工作高度； 2/)( '' ? 得 ?P N， 91.8?c? 格。 表 6摩擦片的外徑 D /mm 健尺寸 擠壓應(yīng)力 c?/數(shù) n 外徑 'D /徑 'd /厚 b /效齒長(zhǎng) l /60 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 32 4 40 12． 5 300 304 10 40 32 5 40 10． 5 25 325 373 10 40 32 5 45 11． 4 350 471 10 40 32 5 50 13． 0 （ 1）壓盤(pán)設(shè)計(jì)的 功用 1）壓力板應(yīng)具有很大的質(zhì)量，提高熱容量，并減少溫度上升，防止裂紋和斷裂，有時(shí)可以設(shè)置各種形狀的肋骨或肋骨，以幫助通風(fēng)散熱。中間板可以投出通風(fēng)槽，也可以用鋁合金熱傳導(dǎo)系數(shù)的壓力板。 2）壓力板應(yīng)具有較大的剛度。 3）和飛輪應(yīng)保持 良好的對(duì) 中 ，并應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)平衡。 4） 壓盤(pán) 高度（從壓力點(diǎn)到摩擦表面的公差?。?。 （ 2）壓盤(pán)幾何尺寸 設(shè)計(jì) 1）壓盤(pán)內(nèi)、外 直 徑 設(shè)計(jì) 在前面，我們已經(jīng)計(jì)算出的摩擦板的內(nèi)外直徑。一般而言，壓力板的直徑略小于摩擦板的直徑，壓力板直徑略大于摩擦 片 外徑。 故本設(shè)計(jì)壓盤(pán)外 直 徑 D =202盤(pán)內(nèi) 直 徑38 2）壓盤(pán)厚度 設(shè)計(jì) （ 壓盤(pán)厚度 設(shè)計(jì) 主要 根據(jù) 以下兩點(diǎn)： ①壓盤(pán)的質(zhì)量 在離合器接合過(guò)程中，由于滑 動(dòng)摩擦功不小，接合時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，并且接合時(shí)間短（約 3 秒左右），所以熱不低于所有蔓延到周圍空氣中，這將不可避免地導(dǎo)致摩擦副溫升。在使用頻繁和困難的離合器條件下，溫度上升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)斐蓳p害的摩擦板和壓力板。 由于采用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱系數(shù)很差，在吸收過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱主要由飛輪和壓力板等部分組成，在一段時(shí)間內(nèi)從事溫度上升不高，有助于要求，壓力板具有較大的吸收熱量。 ②壓盤(pán)的剛度 壓力板應(yīng)具有足夠的剛度和壓力對(duì)摩擦表面的壓力分布和減少加熱后的翹曲變形， 以免影響均勻壓縮和離合器摩擦片完全分離 ，其 厚度約為 15～ 252 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用 15 2）壓盤(pán) 質(zhì)量計(jì)算 由公式 m? ρ v (ρ ? ?224 y y d h???得： 26 ? ?224 y y d h???? 由上述 計(jì)算所得， 壓盤(pán)質(zhì)量為 3） 檢查離合器接合的溫度上升時(shí)間 結(jié)合離合器會(huì)立即產(chǎn)生熱量， 摩擦 生 熱 來(lái)說(shuō)。溫升不應(yīng)超過(guò) 8 至 10 攝氏度 。溫度上升很低，可減少壓力板厚度，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量溫升公式為： ? ?1 ?（ 6 式中： ? —— 溫升（℃）； W—— 滑磨功（ N· m）； γ —— 分配給壓力板上滑動(dòng)率的工作（單片離合器壓盤(pán)γ =片離合器壓盤(pán)γ =片離合器中間壓盤(pán)γ = C—— 壓盤(pán)的比熱， C= ）（鑄鐵壓