桑塔納2000轎車膜片彈簧離合器設(shè)計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計】

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i 轎車離合器設(shè)計 摘 要 離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成，其主要功用是切斷和實現(xiàn)對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。 本文通過對 桑塔納 2000 整車參數(shù) 的分析，并 在拆裝 桑塔納 2000 轎車 膜片彈簧離合器及對其進行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對轎車離合器進行重新設(shè)計，使得轎車離合 器設(shè)計更合理。首先對轎車離合器的結(jié)構(gòu)型式進行合理選擇 ，主要是對 從動盤數(shù)及干濕式的選擇、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置和從動盤的結(jié)構(gòu)型式選擇， 并利用 子圖板軟件繪制轎車膜片彈簧離合器裝配圖；再進行 離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 及計算；最后進行 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算， 主要是對 從動盤總成設(shè)計，壓盤、傳力片的設(shè)計校核，膜片彈簧主要參數(shù)的選擇、設(shè)計和強度校核 ， 并繪制離合器零件圖。 關(guān)鍵詞 ：轎車離合器 膜片彈簧 設(shè)計 校核 of is is in is to or in It up is It of by of to of to It of In on of 000 on of 000 to it of we be of It is of or of of of I on of It is of of 錄 中文摘要 ............................................................. i 英文摘要 ............................................................ 錄 ............................................................... 一章 緒論 ...................................................... 1 研究 動機與 目的 ............................................. 1 研究背景 ................................................... 1 研究方法 與 系統(tǒng)描述 ......................................... 2 論文內(nèi)容概述 ............................................... 2 第二章 轎車 離合器的結(jié)構(gòu)型式選擇 .................................. 4 從動盤數(shù)及干、濕式的結(jié)構(gòu)型式 .............................. 4 單片干式摩擦離合器 ................................... 4 雙片干式摩擦離合器 ................................... 4 多片濕式離合器 ....................................... 4 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置 .................................. 5 周 置彈簧離合器 ....................................... 5 中央彈簧離合器 ....................................... 5 斜置彈簧離合器 ....................................... 5 膜片彈簧離合器 ....................................... 6 從動盤的結(jié)構(gòu)型式 .......................................... 7 所選離合器 的結(jié)構(gòu)型式 ...................................... 8 第三章 離合器基本參數(shù)的確定 ...................................... 9 離合器后備系數(shù) ............................................ 9 單位壓力 ................................................. 10 摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度 ................................... 10 所選 離合器基本參數(shù)的確定 ................................. 11 第四章 離合器 零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算 ........................... 13 從動盤 總成設(shè)計 ........................................... 13 離合器蓋總成設(shè)計 ......................................... 14 離合器蓋設(shè)計 ........................................ 14 壓盤設(shè)計 ............................................ 14 膜片彈簧設(shè)計 ............................................. 17 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 .............................. 17 繪制 膜片彈簧的 特性曲線 .............................. 19 確定 膜片彈簧的 工作點位置 ............................ 20 求離合器徹底分離時分離軸承作用的載荷 ................ 21 求分離軸承的行程 .................................... 21 膜片彈簧 強度校核 .................................... 22 膜片彈簧材料及制造工藝 .............................. 22 第 五 章 結(jié)論 ..................................................... 23 參考文獻 ............................................................ 24 致謝 ................................................................ 25 - 1 - 第一章 緒論 研究 動機 與 目的 了解轎車 離合器 的構(gòu)造，掌握轎車 離合器 的工作原理。了解 從動盤總成 的結(jié)構(gòu)，掌握從動盤總成 的設(shè)計方法，了解 壓盤和膜片 彈簧 的結(jié)構(gòu)，掌握 壓盤和膜片 彈簧 的設(shè)計方法，通過對以上幾方面的了解，從而熟悉轎車 離合器 的工作原理。學(xué)會如何查找文獻資料、相關(guān)書藉，培養(yǎng)學(xué)生動手設(shè)計項目、自學(xué)的能力，掌握單獨設(shè)計課題和項目的方法，設(shè)計出滿足整車要求并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、具有良好的制造工藝性且結(jié)構(gòu)簡單、便于維護的轎車 離合器 ，為以后從事汽車方面的工作或工作中設(shè)計其它項目奠定良好的基礎(chǔ)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生充分地認識到設(shè)計一個工程項 目所需經(jīng)歷的步驟，以及身為一個工程技術(shù)人員所需具備的素質(zhì)和所應(yīng)當(dāng)完成的工作，為即將進入社會提供了一個良好的學(xué)習(xí)機會，對于由學(xué)生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變有著重大的實際意義。 研究 背景 離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成，其主要功用是切斷和實現(xiàn)對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪 聲。 隨著汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速 、 功率的不斷提高 和 汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和 延長其 使用壽命，適應(yīng) 發(fā)動機的 高轉(zhuǎn)速，增加 離合器 傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 汽車傳動系的設(shè)計對汽車的動力學(xué)和燃油經(jīng)濟性有著重大影響，而離合器又是汽車傳動系中的重要部件。在離合器設(shè)計中，合理地選擇 離合器 的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計參數(shù)不僅保證了其在 任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，還使其有足夠的使用壽命。 - 2 - 研究方法 與 系統(tǒng)描述 通過畢業(yè)設(shè)計，對 轎車 離合器 的結(jié)構(gòu)、 從動盤總成 、 壓盤和 離合器蓋總成 及 膜片 彈簧的 設(shè)計 有比較深入的熟悉并掌握。首先通過查閱文獻、上網(wǎng)查閱資料，了解 汽車 離合器 的基本工作原理，結(jié)構(gòu)組成及功能；通過自己動手拆裝 桑塔納 2000 轎車 膜片 彈簧離合器 ，對其有進一步的了解，并在指導(dǎo)老師的幫助下完成 膜片 彈簧離合器 設(shè)計。 為了保證離合器具有良好的工作性能，對汽車離合器設(shè)計提出如下基本要求： 1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn) 矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備。 2)接合時要平順柔和，以保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 3)分離時要迅速、徹底。 4)離合器從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 5)應(yīng)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)使傳動系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 7)操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 8)作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9)應(yīng)有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 論文內(nèi)容概述 現(xiàn)在轎車上應(yīng)用最廣泛的 離合器 是干式盤形 摩擦 式 離合器 。 摩擦 式 離合器主要由主動部分 (發(fā)動機飛輪、離合器蓋和壓盤等 )、從動部分 (從動盤 )、壓緊機構(gòu) (壓緊彈簧 )和操縱機構(gòu) (分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件等 )四部分組成。 本次畢業(yè)設(shè)計的 基本內(nèi)容 有： 離合器 的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 (摩擦片外徑 D、離合器后備系數(shù) β和單位壓力 p)及計算。 - 3 - 1) 繪制離合器裝配圖； 2) 從動盤總成 設(shè)計； 3) 離合器蓋總成 設(shè)計； 4) 膜片 彈簧 主要參數(shù)的選擇 、 設(shè)計 和 強度校核 ； 表 1塔納 2000 整車參數(shù) 項目 參數(shù) 汽車的驅(qū)動形式 4×2 最高車速 72 km/h 發(fā)動機最大功率及轉(zhuǎn)速 72 5200 r/動機最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速 150 N2 m 3100 r/減速器傳動比 0i=速器最大傳動比 胎型號 195/60動半徑 R=備質(zhì)量 m=1220- 4 - 第 二 章 轎車 離合器的結(jié)構(gòu)型式選擇 現(xiàn)代汽車離合器在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)車型的類別，使用要求，與發(fā)動機的匹配要求，制造條件以及標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化要求等，合理地選擇離合器總成的結(jié)構(gòu)和有關(guān)組件的結(jié)構(gòu)。 從動盤數(shù)及干、濕式的結(jié)構(gòu)型式 單片干式摩擦離合器 單片干式摩擦離合器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動件轉(zhuǎn)動慣量小，散熱性好 ，采用軸向有彈性的從動盤時也能接合平順。因此，廣泛用于各級轎車及微、輕、中型客車與貨車上，在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩不大于 1000N2 轉(zhuǎn)矩更大時可采用雙片離合器。 雙片干式摩擦離合器 雙片干式摩擦離合器與單片離合器相比，由于摩擦面增多使傳遞轉(zhuǎn)矩的能力增大，接合也更平順、柔和；在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，其徑向尺寸較小，踏板力較小。但軸向尺寸加大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；中間壓盤的通風(fēng)散熱性差易引起過熱而加快摩擦片的磨損甚至燒傷碎裂；分離行程大，調(diào)整不當(dāng)分離也不易徹底；從動件轉(zhuǎn)動慣量大易使 換檔困難等。僅用于傳遞的轉(zhuǎn)矩大且徑向尺寸受到限制時。 多片濕式離合器 摩擦面更多，接合更加平順柔和，摩擦片浸在油中工作，表面磨損小。但分離行程大、分離也不易徹底，特別是在冬季油液粘度增大時，軸向尺寸大，從動部分的轉(zhuǎn)動慣量大，故過去未得到推廣。近年來，由于多片濕式離合器在技術(shù)方面的不斷完善，重型車上又有采用，并有不斷增加的趨勢。因為它采用油泵對摩擦表面強制冷卻，使起步時即使長時間打滑也不會過熱，起步性能好，據(jù)稱其使用壽命可較干式高出 5～ 6倍。 - 5 - 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置 離合器壓緊彈簧 的結(jié)構(gòu)型式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧等?？刹捎醚貓A周布置、中央布置和斜置等布置型式。根據(jù)壓緊彈簧的型式及布置，離合器分為： 周置彈簧離合器 周置彈簧離合器的壓緊彈簧是采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在一個圓周上。有的重型汽車將壓緊彈簧布置在同心的兩個圓周上。周置彈簧離合器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，過去廣泛用于各種類型的汽車上。現(xiàn)代由于轎車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高 (最高轉(zhuǎn)速高達 5000～ 7000r／ ，在高轉(zhuǎn)速離心力的作用下，周置彈簧易歪斜甚至嚴重彎曲鼓出而顯著降低壓緊力；另外 ，也使彈簧靠到定位座柱上而使接觸部位嚴重磨損甚至出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。因此，現(xiàn)代轎車及微、輕、中型客車多改用膜片彈簧離合器。但在中、重型貨車上，周置彈簧離合器仍得到廣泛采用。 中央彈簧離合器 采用一個矩形斷面的圓錐螺旋彈簧或用 1～ 2個圓柱螺旋彈簧做壓簧并布置在離合接觸，因此壓盤由于摩擦而產(chǎn)生的熱量不會直接傳給彈簧而使其回火失效。壓簧的壓緊力是經(jīng)杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用力量較小的彈簧得到足夠的壓盤壓緊力，使操縱較輕便。采用中央圓柱螺旋彈簧時離合器的軸向尺寸較大，而矩形斷面的錐形彈簧則 可明顯縮小軸向尺寸，但其制造卻比較困難，故中央彈簧離合器多用在重型汽車上以減輕其操縱力。根據(jù)國外的統(tǒng)計資料：當(dāng)載貨汽車的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩大于 400～ 450N2 常采用中央彈簧離合器。 斜置彈簧離合器 斜置彈簧離合器是重型汽車采用的一種新型結(jié)構(gòu)。以數(shù)目較多的一組圓柱螺旋彈簧為壓緊彈簧，分別以傾角（彈簧中心線與離合器中心線間的夾角）斜向作用于傳力套上，后者再推動壓桿并按杠桿比放大后作用到壓盤上。這時，作用在壓桿內(nèi)端的軸向推力等于彈簧壓力的軸向分力。當(dāng)摩擦片磨損后壓桿內(nèi)端隨傳力套前移，使彈簧伸長，壓 力減小，傾 - 6 - 角亦減小，而 余弦 值則增大。這樣即可使在摩擦片磨損范圍內(nèi)壓緊彈簧的軸向推力幾乎保持不變，從而使壓盤的壓緊力也幾乎保持不變。同樣，當(dāng)離合器分離時后移傳力套，壓盤的壓緊力也大致不變。因此，斜置彈簧離合器與前兩種離合器相比，其突出優(yōu)點是工作性能十分穩(wěn)定。與周置彈簧離合器比較，其踏板力約可降低 35％。 膜片彈簧離合器 圖 膜片彈簧 離合器結(jié)構(gòu)圖 圖 合器的結(jié)構(gòu)圖。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變 ，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的，因此其壓力實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，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現(xiàn)良好的散熱通風(fēng)等。 膜片彈簧離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴展到載貨汽車上。國外已設(shè)計生產(chǎn)了傳遞轉(zhuǎn)矩為 80～ 2000N2 m，最大摩擦片外徑達 420泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達 28～ 32膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片 - 7 - 彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都是采用 推 式結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，膜片彈簧離合器的 推 式操縱已為拉式操縱結(jié)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡化、零件減少、拆裝方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。 拉式杠桿比大于推式杠桿比，傳動效率更高 ， 使用壽命長 ， 它的分離與分離軸承套筒總成裝在一起 ，需專門分離軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 而在 推 式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會形成間隙而增大踏板的自由行程。推式摸片彈簧結(jié)構(gòu)簡單 ， 安裝拆卸較簡單 ， 分離行程比拉式小 。 從動盤的結(jié)構(gòu)型式 簡單的從動盤由從動片、摩擦片及從動盤轂鉚接而成，其結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小，有時用于重型汽車尤其是雙片離合器中。 轎車一般采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤。從動片與花鍵轂間通過減振彈簧相聯(lián)，具有切向彈性以消除高頻共振并起緩沖作用，在從動片、花鍵轂與減振盤間有減振摩擦片，裝碟形墊片作彈性夾緊后 起摩擦阻尼作用，并使阻尼力矩保持穩(wěn)定，以吸收部分能量、衰減低頻振動。扭轉(zhuǎn)減振器按發(fā)動機及傳動系專門設(shè)計并經(jīng)試驗修正，則可得到最佳減振、降噪效果。線性彈性特性的扭轉(zhuǎn)減振器，減振彈簧由一組圓柱螺旋彈簧組成，常用于汽油機汽車。柴油機怠速旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，會引起變速器常嚙合齒輪間的敲擊。采用二級或三級非線性扭轉(zhuǎn)減振器并使第一級減振彈簧組的剛度小，可緩和柴油機怠速不平穩(wěn)及消除變速器怠速噪聲。 為了使離合器接合平順，從動片尤其是單片離合器的從動片，一般都使其具有軸向彈性。最簡單的方法是在從動片上開 緣形成許多 扇形，并將它們沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩邊的摩擦片則分別鉚在每相隔一個的扇形片上。在離合器接合時，從動片被壓緊，彎曲的波浪形扇形部分被逐漸壓平，使從動盤上的壓力和傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，故接合平順柔和。這種切槽有利于減少從動片的翹曲，其缺點是很難保證每片扇形部分的剛度完全一致。這就是整體式彈性從動片。 分開式結(jié)構(gòu)中，波形彈簧片與從動片分別沖壓成型后鉚在一起。由于波形彈簧片是由同一模具沖制，故其剛度比較一致；由于波形彈簧是采用比從動片更薄的鋼板 (故這種結(jié)構(gòu)容易得到更小的轉(zhuǎn)動慣量，這 些方面都優(yōu)于整體式結(jié)構(gòu)。 在載貨汽車上常采用一種所謂組合式從動片。這種結(jié)構(gòu)在靠近壓盤一側(cè)的從動片上鉚 - 8 - 著波形彈簧片，摩擦片則鉚在波形彈簧片上，而靠近飛輪一側(cè)的摩擦片則直接鉚在從動片上。其轉(zhuǎn)動慣量較大，但對于要求剛度較高、外形穩(wěn)定性較好的大型從動片來說，這種結(jié)構(gòu)也是可以采用的。當(dāng)載貨汽車離合器的直徑小于 380從動片仍可采用前兩種結(jié)構(gòu)。 所選離合器 的結(jié)構(gòu)型式 本次畢業(yè)設(shè)計所選離合器 的結(jié)構(gòu)型式是 單片干式摩擦離合器，采用 膜片彈簧作為壓緊彈簧， 采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤（整體式彈性從動片）。 - 9 - 第 三 章 離合器基本參數(shù)的確定 在初步確定離合器的結(jié)構(gòu)形式（如 單片干式、采用有機面片、膜片彈簧等 ）之后，就要確定基本結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)：摩擦片外徑 D、單位壓力 。 在選定這些 尺寸參數(shù)時，下列一些車輛參數(shù)對其有重大影響： （ 1） 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 （ 2） 整車總質(zhì)量 （ 3） 傳動系總的速比（變速器傳動比3主減速器速比） i∑ ； （ 4） 車輪滾動半徑 離合器的基本參數(shù)主要有性能參數(shù)β和 寸參數(shù) D和 b。 離合器 后備系數(shù)β 后備系數(shù)β是離合 器設(shè)計時用到的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。后備系數(shù)β保證了離合器能可靠傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的同時，還有助于減少汽車起步時的滑磨，提高離合器的使用壽命。 在選擇β時，應(yīng)考慮以下幾點： 1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。 2)要防止離合器滑磨過大。 3)要能防止傳動系過載。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，β不宜選取太?。粸槭闺x合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動機后備功率較大、使用條件較好時，β 可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車時，為提高起步能力、減少離合器滑磨，β應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大，β也應(yīng)選得越大；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應(yīng)比汽油機大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，β可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的β值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的β值應(yīng)大于單片離合器。 汽車離合器的 后備系數(shù)β 推薦如下（供參考）： 小轎車：β = - 10 - 載貨車：β = 帶拖掛的重型汽車或牽引車：β = 國外對小轎車的離合器推薦其 后備系數(shù)β值為 為小轎車的離合器都采用膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會變小（開始時還有些增加），再加上小轎車的后備功率較大，使用條件較好，故宜取小值。 單位壓力 位壓力 取時應(yīng)考慮離合器的工作條件，發(fā)動機后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。離合器使用頻繁，發(fā)動機后備系數(shù)較小時，加應(yīng)取小些；當(dāng)摩擦片外徑較大時，為了降低摩擦片外緣處的熱負荷， 備系數(shù)較大時 ，可適當(dāng)增大 當(dāng)摩擦片采用不同材料時， 石棉基材料 粉末冶金材料 金屬陶瓷材料 摩擦片外徑 D、內(nèi)徑 b 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要有大的尺寸。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩是重要參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 N2 m）來選定 下列經(jīng)驗公式參考： m a 0 0 （ 式中，系數(shù) 的影響，可參考下列范圍： 小轎車 A=47； 一般載貨汽車 A=36（單片）或 A=50（雙片）； 自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車 A=19。 - 11 - 按 以后，還需注意摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，表 2 為我國摩擦片尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。 表 2合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D/60 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 內(nèi)徑 d/10 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 / 4 4 4 c=d/D - 位面積 /06 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 徑之比， c=d/D，一般在 對摩擦片的厚度 h,我國已規(guī)定了 3種規(guī)格： 所選 離合器基本參數(shù)的確定 本次畢業(yè)設(shè)計所選離合器的 基本參數(shù)確定： 桑塔納 2000 的發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 50 N2 m ，根據(jù)經(jīng)驗公式 m a 0 0初選 摩擦片外徑 D，小轎車 A=47，則 摩擦片外徑為 m a x 150D 1 0 0 1 0 0 1 7 8 . 6 m 7? ? 按照我國離合器摩擦片尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（見表 2最后選定摩擦片的尺寸為 D=180mm，d=125h=c= 采用膜片彈簧離合器，使用條件較好，故取后備系數(shù)β =擦面片采用有機材料，單位壓力 用公式 βT 2?－ 算單位壓力 式中， 因數(shù)，取 f=片離合器的 Z=2。 βT 2?－ （ 150=12?3 23 - 12 - 則 位壓力 為所選離合器的尺寸、 基本參數(shù)合適。 - 13 - 第 四 章 離合器 零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算 從動盤 總 成設(shè)計 從動盤總成主要由摩擦片、從動片、減振器和從動盤轂等組成。從動盤對離合器工作性能影響很大，應(yīng)滿足如下設(shè)計要求： 1)轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡量小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。 2)應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。 3)應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。 摩擦面片采用有機材料。 采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤（整體式彈性從動片）， 從動片通常用 其外緣的盤形部分磨薄至 減小其轉(zhuǎn)動慣量。整體式彈性從動片 一般用高碳鋼（如 50）或 65處理硬度 38～ 48 從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它裝在變速器輸入軸前端的花鍵上，一般采用齒側(cè) 定心 的矩形花鍵，花鍵軸與孔采用動配合。 從動 盤 轂軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取 動 盤 轂一般采用鍛鋼 (如 45， 40，表面和心部硬度一般在 26～ 32提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝，對減振彈簧窗口及與從動片配合處應(yīng)進行高頻處理。 減振彈簧常采用 605065 花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩按國標(biāo) 1974選取。 表 4選 從動 盤 轂花鍵參數(shù) 從動盤外徑 D/鍵齒數(shù) n 花鍵外徑 D′ /鍵內(nèi)徑 d′ /厚 b/效齒長 l/壓應(yīng)力 ? 180 10 26 21 3 20 鍵尺寸選定后應(yīng)進行強度校核。由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而破壞，所以花鍵要進行擠壓應(yīng)力計算，當(dāng)應(yīng)力偏大時可適當(dāng)增加花鍵轂的 軸向長度。 擠壓應(yīng)力計算公式： ? 擠壓 = （ 式中， N。它由下式確定： - 14 - 花鍵的齒側(cè)面壓力m a ' ')?式中， d′， D′ 分別為花鍵的內(nèi)外徑， m； 動盤轂的數(shù)目； N2 m； m； 1 ()2h D d????效長度， m。 則m a 1 5 0 12766( ' ' ) ( 0 . 0 2 6 0 . 0 2 1 ) 1d Z ?? ? ?? ? ?故 ? 擠壓 = P 1 2 7 6 6 2 5 . 5 3 21 0 [ ( 0 . 0 2 6 0 . 0 2 1 ) / 2 ] 0 . 0 2 0?? ? ?。 本設(shè)計取n=18， δ 1=δ 2=10 （ 6） 支承圈平均半徑 r， 且盡量接近 R。本設(shè)計取 L=78l=64膜 - 19 - 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60量應(yīng)力可取為 1700～ 1900N/ 繪制 膜片彈簧的 特性曲線 根據(jù)工作壓力 關(guān)系式 ? ? ? ? 21111 22 261 r R H hL l L ? ???????????? ? ? ? ??? ????? ?? ??? ??（ 畫出 λ 1特性曲線。 設(shè) 211 46 (1 ) ( )h????? ? ， 11 h????則 11 1 1 12R H R r H R n r h L l h L l????????????? ? ???? ? ? ??????? ????（ 已知 52 0 p??， ，把數(shù)值代入得， 1111413??231 1 1 10 . 7 7 2 0 . 6 2 0 . 1 5 8F ? ? ?? ? ? ?? ? ? 由不同的1??計算出的1F?及1結(jié)果列表如下： 表 4載荷 1??F??/F/N 812 1494 2508 3129 3443 3539 3499 3414 3367 3559 3743 畫出 λ 1特性曲線，如圖 - 20 - 圖 膜片彈簧的 彈性特性曲線 確定 膜片彈簧的 工作點位置 取離合器接合時膜片彈簧的大端變形量為1 0 . 7 5 0 . 7 5 3 . 3 2 . 4 7 5b H m m? ? ? ? ?， 由特性曲線圖可查的膜片彈簧的壓緊力：1 3500F F N???校核后備系數(shù)：m a 0 0 0 . 3 7 6 . 2 5 2 1 . 2 1150000 ? ? ? ?? ? ? 離合器徹底分離時，膜片彈簧大端的變形量為1 1 1()d b ? ?? ? ? ? 即 為壓盤的行程1 2 0 . 7 5 1 . 5 S m m?? ? ? ? ? ? ?，故1 2 . 4 5 1 . 5 3 . 9 7 5d ? ? ?離合器剛開始分離時，壓盤的行程 1f ? ，此時膜片彈簧 大端的變形量為 11 2 . 4 7 5 1 3 . 4 7 5cb f m m?? ?? ? ? ? ? ?摩擦片磨損后，其最大磨損量 ? ，故11 2 . 4 7 5 1 . 2 1 . 2 7 5ab ? ?? ? ? ? ? ?求離合器徹底分離時分離軸承作用的載荷 膜片彈簧小端分離軸承處作用有分離力 和 2 3 4 5變形 λ / - 21 - 關(guān)系式? ? ? ? ? ?1 21212 261h I nR r R H hL l L lL l l r?? ??? ????????? ? ? ??? ????? ? ? ?? ???? （ 取11d???則得 ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?1212522 0 1 0 2 . 1 3 . 9 7 5 l 6 3 . 6 3 . 9 7 5 8 0 6 3 . 66 3 . 63 . 3 3 . 9 7 5 3 . 3 2 . 17 8 6 4 2 7 8 6 46 1 0 . 3 7 8 6 4 6 4 1 81055r R H hL l L lL l l ????????????? ? ? ??? ????? ? ? ?? ????? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ????求分離軸承的行程λ 2 由膜片彈簧壓盤接觸處的軸向變形λ 1和小端分離軸承處的軸向變形λ 2′的關(guān)系式 21?? ??，取1 f? ??得，26 4 1 81 . 5 4 . 9 37 8 6 4m ? ?? ? ? ? ? ??? 寬度系數(shù)11 3 . 2 1 81 1 0 . 7 3( ) (1 5 5 3 . 6 )???? ? ? ? ?? ? ?22 1 0 1 81 1 0 . 5 1( ) ( 5 3 . 6 6 3 . 6 ) ?? ?? ? ? ? ?? ? ? 在 由兩部分組成：在 于壓盤接觸處膜片彈簧的軸向變形λ 1而引起的小端變形λ 2′，以及因分離指受 ?。 即2 2 2? ? ?? ????2 22 222 3 2 2 2126 1 1 1 11 2 1 l n 2 l e e e e ep p p p p p p r r r r rr r rE h r r r r r r r r? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???（ 代人有關(guān)數(shù)值，得2 ?? ?，則2 2 2 4 . 9 3 1 . 9 6 . 8 3 ? ?? ??? ? ? ? ? - 22 - 膜片彈簧 強度校核 膜片彈簧的大端的最大變形（離合器徹底分離時）1 3 5d ?。 1 1 1222231 11 2 2 ( )d d E R r H h R r L l L l r L ? ??? ? ?????????? ? ??? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?????????當(dāng)（ 代人有關(guān)數(shù)值，得 1580p? ?當(dāng)<[? ]=1700 膜片彈簧材料及制造工藝 國內(nèi)膜片彈簧一般采用 600了保證其硬度、幾何形狀、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需進行 一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進行強壓處理，即沿其分離狀態(tài)的工作方向，超過徹底分離點后繼續(xù)施加過量的位移，使其過分離 3～ 8次，并使其高應(yīng)力區(qū)發(fā)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力。另外，對膜片彈簧的凹面或雙面進行噴丸處理，即以高速彈丸流噴射到膜片彈簧表面，使表層產(chǎn)生塑性變形，形成一定厚度的表面強化層，起到冷作硬化的作用，同樣也可提高疲勞壽命。 為提高分離指的耐磨性，可對其端部進行高頻感應(yīng)加熱淬火或鍍鉻。為了防止膜片彈簧與壓盤接觸圓形處由于拉應(yīng)力的作用產(chǎn)生裂紋，可對該處進行擠壓處理，以消除應(yīng)力 源。 膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕等缺陷。碟簧部分的硬度一般為 45～ 50離指端硬度為 55～ 62同一片上同一范圍內(nèi)的硬度差不大于 3 個單位。碟簧部分應(yīng)為均勻的回火托氏體和少量的索氏體。單面脫碳層的深度一般不得超過厚度 3％。膜片彈簧的內(nèi)外半徑公差一般為 度公差為± 0． 025始底錐角公差為± 10’ 。上、下表面的表面粗糙度為 m，底面的平面度一般要求小于 片彈簧處于接合狀態(tài)時，其分離指端的相互高度差一般要求小于 - 23 - 第 五 章 結(jié)論 經(jīng)過一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計 ,我發(fā)現(xiàn)我在收集文獻資料、自學(xué)專業(yè)知識和繪圖軟件等各個方面的能力有了不少提高。我不僅對轎車離合器設(shè)計有了一定深度的了解，還對機械產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程有了一定的認識。本次畢業(yè)設(shè)計是一個綜合性較強的應(yīng)用課題，其涉及機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、機械精度設(shè)計、汽車構(gòu)造和汽車設(shè)計等課程。 我通過對 桑塔納 2000整車參數(shù) 的分析，并對其離合器進行了拆裝和結(jié)構(gòu)分析。在此基礎(chǔ)上，對轎車離合器進行重新設(shè)計，使轎車離合器設(shè)計更合理。首先對轎車離合器的結(jié)構(gòu)型式進行合理選擇 ，主要是對 從動盤數(shù) 及干濕式的選擇、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置和從動盤的結(jié)構(gòu)型式選擇， 并利用 進行離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 及計算；最后進行 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算， 主要是對 從動盤總成設(shè)計，壓盤、傳力片的設(shè)計校核，膜片彈簧主要參數(shù)的選擇、設(shè)計和強度校核 ， 并繪制轎車離合器的零件圖。在此期間，我從圖書館、網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫及論壇中查閱了不少相關(guān)文獻資料， 閱讀了大量的專業(yè)書籍，學(xué)會如何快速，準(zhǔn)確的找到自己想要的信息資料，使我受益匪淺。我還自學(xué)了 高了機械制圖的 效率和質(zhì)量。我用 動盤總成裝配圖和摩擦面片、從動片、花鍵轂、壓盤、膜片彈簧的 零件圖。 離合器設(shè)計有理論分析與經(jīng)驗設(shè)計，實體模型試驗研究和有限元計算軟件研制開發(fā)三種主要方法。由于對轎車離合器設(shè)計經(jīng)驗缺乏以及對制造工藝技術(shù)方面的不了解，在設(shè)計過程中遇到了種種困難，，而我采用的設(shè)計方法是傳統(tǒng)的理論分析與經(jīng)驗設(shè)計，故我設(shè)計的轎車離合器沒有采用較新的設(shè)計方法及技術(shù)。 此次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師 的精心指導(dǎo)下完成的， 指導(dǎo)老師安排每周一次的問題解答及 指導(dǎo)，真的給了我很大的幫 助與支持。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分地認識到設(shè)計一個工程項目所需經(jīng)歷的步驟，以及身為一個工程技術(shù)人員所需具備的素質(zhì)和所應(yīng)當(dāng)完成的工作，為我們即將進入社會提供了一個良好的學(xué)習(xí)機會，對于我們由學(xué)生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變有著重大的實際意義。 - 24 - 參考文獻 [1] 陳家瑞 下冊 )械工業(yè)出版社， 2005 [2] 王望予 北京：機械工業(yè)出版社， 2007 [3] 徐石安，江發(fā)潮 北京：清華大學(xué)出版社， 2005 [4] 林世裕 合器 的設(shè)計與制造 南大學(xué) 出 版社， 2006 [5] 申永勝 北京：清華大學(xué)出版社， 2005 [6] 朱龍根 北京：機械工業(yè)出版社， 2006 [7] 孫玉芹，孟兆新 北京：科學(xué)出版社， 2006 [8] 機械設(shè)計手冊編委會 . 機械設(shè)計手冊 合器與制動器 械工業(yè)出版社， 2007 [9] A. C. On J] 12 2 ,1998. [10] D. G. . H. of J] 1980. - 25 - 致 謝 時光荏苒，歲月如梭。記憶的雪花翩翩起舞，思緒定格在鳳凰花開的季節(jié)。鳳凰涅磐需要經(jīng)歷烈火的煎熬和痛苦的考驗。蛻變需要經(jīng)歷過磨練，磨練可以讓我們更為堅強，去勇敢面對生活中所遇到的困難與磨難 。 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接 近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有 指導(dǎo)老 師的督促指導(dǎo)及支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的 。 首先要感謝我的 指導(dǎo)老 師 李西秦 。 此次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師 的精心指導(dǎo)下完成的，指導(dǎo)老師安排每周一次的問題解答及 指導(dǎo)，真的給了我很大的幫助與支持。 他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 李西秦 老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。 導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識 ，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下 了扎實的 機械專業(yè)基礎(chǔ)