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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)(論文)題目： 微型汽車的離合器設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
二級(jí)學(xué)院：
班 級(jí)：
提交日期：
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摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 發(fā)展與現(xiàn)狀 1
1.3 結(jié)構(gòu)與工作原理 2
2 離合器的結(jié)構(gòu)方案選取 4
2.1 給定參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 4
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.2 小結(jié) 6
3 離合器主要參數(shù)的選擇 7
3.1 后備系數(shù) 7
3.2 離合器摩擦片外徑D、內(nèi)徑和面積 7
3.3 摩擦片的單位壓力 8
3.4 靜摩擦力矩 9
4 離合器從動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 11
4.1 從動(dòng)盤零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì) 12
4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 13
5離合器主動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 16
5.1 壓盤設(shè)計(jì) 16
5.2 離合器蓋設(shè)計(jì) 16
6膜片彈簧設(shè)計(jì) 18
6.1 基本參數(shù)設(shè)計(jì) 18
6.2 膜片彈簧的弾性特性 19
6.3 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 21
7 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
7.1 設(shè)計(jì)要求 23
7.2 結(jié)構(gòu)形式選擇 23
7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 23
8 膜片彈簧離合器基于CATIA的建模和分析 25
8.1 離合器的三維建模裝配圖 25
8.2 膜片彈簧的有限元分析 26
結(jié)論 30
致謝 31
參考文獻(xiàn) 32
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 摘要
微型汽車的離合器設(shè)計(jì)
摘 要
在車輛機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，離合器有著無法替代的地位。它能夠隨時(shí)將傳動(dòng)系統(tǒng)分離或者接合，它的質(zhì)量直接關(guān)乎汽車動(dòng)力性是否良好，駕駛員是否感覺舒適以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值是否合適投放市場(chǎng)等多個(gè)方面。它位處于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱二者之間的飛輪殼內(nèi)，被螺釘固定于飛輪的后平面上，它的輸出軸同時(shí)也是變速箱的輸入軸。它的功能是：（1）讓發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間可以平緩的接合，讓汽車的起步更為順利，駕駛員也更加舒適。（2）能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器短暫切開聯(lián)系，這樣換擋時(shí)就不會(huì)有很大沖擊。（3）汽車緊急制動(dòng)的時(shí)候，分離傳動(dòng)系來保護(hù)其不會(huì)發(fā)生過載。
本文以微型汽車為研究對(duì)象，選取拉式膜片彈簧離合器作出設(shè)計(jì)。以車輛使用條件和基礎(chǔ)參數(shù)為據(jù)，遵循設(shè)計(jì)任務(wù)要求和步驟，主要設(shè)計(jì)計(jì)算并校核了摩擦片、從動(dòng)盤、壓盤、離合器蓋、膜片彈簧以及扭轉(zhuǎn)減振器等諸多零部件，對(duì)以后的相關(guān)設(shè)計(jì)起到一定參考作用。
關(guān)鍵詞:離合器；微型汽車；膜片彈簧；扭轉(zhuǎn)減振器；從動(dòng)盤
II
陳慧
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 Abstract
Clutch design of mini car
Abstract
In the vehicle mechanical transmission system, the clutch has an irreplaceable position. It can separate or connect the transmission system at any time,and its quality is directly related to whether the car has good dynamic performance, whether the driver feels comfortable, and whether the economic value is appropriate for putting on the market and so on. It is located in the flywheel housing between the engine and the gearbox, is fixed on the back plane of the flywheel by screws, and its output shaft is also the input shaft of the gearbox.Its function is: (1)let the engine and transmission can be gently joined, so that the car will start more smoothly,and the driver feels more comfortable. (2) make the engine and clutch can be cut off for a short time, so that there will be no much significant impact on the shift. (3) when the vehicle is in emergency braking, the transmission system is separated to protect it from overloading.
In this paper, i choose the micro car as the research object, to design the pull type diaphragm spring clutch.According to the traffic conditions and basic parameters, in accordance with the design requirements and steps,mainly design,calculate and check the friction plate,driven plate,pressure plate,clutch cover,diaphragm spring ,torsion damper and many other components, which can play a reference role in the future related design.
Key words: clutch; micro car; diaphragm spring; torsional damper; driven disc
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第一章 緒論
第一章 緒論
1.1研究背景
1901年，第一輛進(jìn)口汽車登陸上海，汽車的概念從此引入中國。時(shí)過一百多年，往日權(quán)貴人家的玩物走入尋常百姓家，從依賴進(jìn)口到中國制造，汽車成為人們出門代步、貨物運(yùn)輸?shù)膶こ＿x擇，中國的汽車行業(yè)也隨著歲月流轉(zhuǎn)興旺發(fā)展。
大環(huán)境看來，如今全球化浪潮高漲，中國制造轉(zhuǎn)向中國創(chuàng)造的本土化是為必然趨勢(shì)；再者邁入新世紀(jì)后我國汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車保有量大為增長，生產(chǎn)上下游的資源與污染問題也日益嚴(yán)峻，節(jié)能減排為當(dāng)務(wù)之急；又兼以80后、90后的新生代長成，汽車市場(chǎng)的購買主力軍有所改換，相應(yīng)的銷售市場(chǎng)的迎合口味也有所變動(dòng)，個(gè)性化勢(shì)在必行。故而在跨區(qū)域重組，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，微型汽車不僅有低能耗、小排量、低污染的優(yōu)勢(shì)，而且占用面積小，節(jié)約占用土地面積，還不同于國人往日越大越好氣勢(shì)強(qiáng)派頭大的舊審美，實(shí)為汽車行業(yè)一個(gè)良好的發(fā)展方向。
但即便有國家政策保駕護(hù)航，在我國微型汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，仍存在著一些制約企業(yè)發(fā)展的因素，例如：國內(nèi)汽車生產(chǎn)核心技術(shù)的研究還不夠深入，因受成本限制而汽車零部件質(zhì)量難以保證。據(jù)2014年全國消協(xié)組織受理投訴統(tǒng)計(jì)，汽車相關(guān)中發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、離合器、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前后橋及懸掛系統(tǒng)、車身附件及電器七大類成為重災(zāi)區(qū)。又有某微車公司曾作質(zhì)量記錄，其離合器故障所致問題高居IPTV和CPV值首位，不僅大大增加了公司成本，而且嚴(yán)重影響企業(yè)形象。[1]由此而看，關(guān)注微型汽車離合器設(shè)計(jì)與制造問題確實(shí)十分必要。
1.2發(fā)展與現(xiàn)狀
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、高等級(jí)公路四通八達(dá)，高效率、高可靠性、低成本、快速安全、舒適平穩(wěn)成為先進(jìn)車型的不斷訴求。而在當(dāng)今的汽車行駛過程之中，對(duì)離合器經(jīng)過控制發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱短暫分離又漸近接合的方式，將發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入動(dòng)力傳遞或切斷的有效性和反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生了更高的要求。由此人們對(duì)離合器的各項(xiàng)性能要求也愈來愈高，滿足系列化和標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的高效離合器也成為當(dāng)下離合器行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
離合器的主流結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從廣泛采用錐形離合器，到多片盤式離合器引領(lǐng)風(fēng)騷，再至單片干式離合器大行其道的演變過程；摩擦片材料也最初簡陋的駝毛皮革變?yōu)榻饘俣笫抻值椒鞘蓿恢两裥纬闪宋覈囯x合器市場(chǎng)上以廣泛采用膜片彈簧離合器，研究并推廣雙離合器技術(shù)為發(fā)展方向的現(xiàn)狀。[2]
膜片彈簧離合器具有提高轉(zhuǎn)矩而減小軸向尺寸、零件數(shù)目少、質(zhì)量輕、散熱好和成本低的優(yōu)勢(shì)，自上世紀(jì)三十年代誕生于通用汽車研究實(shí)驗(yàn)室后就大量投入生產(chǎn)，并在上世紀(jì)六十年代成為幾乎所有生產(chǎn)制造商的選擇，并大范圍應(yīng)用在轎車、客車、輕型與中型貨車上，至今勢(shì)頭不減。[3]
而在我國將離合器的技術(shù)發(fā)展方向從傳統(tǒng)的摩擦彈簧離合器逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N傳動(dòng)技術(shù)并行方式的同時(shí)，雙離合器雖然應(yīng)用在一些國產(chǎn)新型汽車上，但核心技術(shù)的研究仍然有所欠缺，故此縱受限于載重車常?！按髧嵭?biāo)”的國情，國產(chǎn)離合器在商用車上頗具優(yōu)勢(shì)，而在乘用車舒適性上也就稍遜一籌。
綜上所述，本文選取膜片彈簧離合器來作設(shè)計(jì)。
1.3結(jié)構(gòu)和工作原理
離合器是在主傳動(dòng)裝置中，讓主、從動(dòng)軸接合或分離的傳動(dòng)組件。它的主要功用是：
（1）切斷或者傳送發(fā)動(dòng)機(jī)向傳動(dòng)系的輸出動(dòng)力，在汽車起步時(shí)讓兩者順利接合，從而確保起步平穩(wěn)。
（2）于運(yùn)行過程中，如果遇到較大動(dòng)載荷，那么控制輸向傳動(dòng)系的最大轉(zhuǎn)矩，防止其中零部件由于過載而導(dǎo)致故障。
（3）大幅度的減少傳動(dòng)系內(nèi)的振動(dòng)與噪聲。
離合器由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)四個(gè)部分構(gòu)成。主動(dòng)部分是飛輪、離合器蓋與壓盤。從動(dòng)部分為從動(dòng)盤。壓緊機(jī)構(gòu)為壓緊彈簧。操縱機(jī)構(gòu)則包括分離叉、分離軸承、離合器踏板與傳動(dòng)部件。前文中已經(jīng)確定本文設(shè)計(jì)方向?yàn)槟て瑥椈呻x合器，它的膜片彈簧同時(shí)具備壓緊彈簧與分離杠桿兩項(xiàng)作用，所以本篇論文大致分為從動(dòng)盤組成、膜片彈簧以及壓盤總成三項(xiàng)內(nèi)容。[4]
圖1.1 膜片彈簧離合器工作原理示意圖
（a） 安裝前位置；（b）安裝后；（c）分離位置
（1） 飛輪；（2）摩擦片；（3）離合器蓋；（4）分離軸承；（5）壓盤；（6）膜片彈簧；（7）支承環(huán)
觀其實(shí)質(zhì)，膜片彈簧當(dāng)為一種以薄彈簧鋼板制造而成的碟形彈簧，其形狀具有略微錐度。其小端于錐面之上均勻開有數(shù)個(gè)徑向切槽，如此形成了起到分離作用的分離指，而其余不曾切槽的大端部分也就達(dá)到了壓緊彈簧的效果。
如圖1.1所示，膜片彈簧兩側(cè)有用固定鉚釘安裝于離合器蓋上的鋼絲支承圈，若此時(shí)離合器蓋與飛輪之間不存在固定，那么膜片彈簧就因不曾受力而處于自由狀態(tài)。如圖1.1（a），這時(shí)候，在離合器蓋和飛輪的安裝面之間就存在著一段距離。而當(dāng)固定時(shí)，這段距離消弭，則有圖1.1（b），離合器蓋靠近飛輪，同時(shí)鋼絲支承圈會(huì)向膜片彈簧壓迫而使后者出現(xiàn)彈性變形，進(jìn)而造成圓錐底角變小，幾近于壓平。又在離合器分離之時(shí)，分離軸承會(huì)向左移動(dòng)，出現(xiàn)圖1.1（c）的情況，膜片彈簧被壓在前鋼絲支承圈上，并以后者作為支點(diǎn)，徑向截面移動(dòng)，致使膜片彈簧呈現(xiàn)反錐形，大端右移，借分離彈簧鉤拉動(dòng)壓盤來達(dá)到離合器分離的目的。
3
陳慧
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第二章 離合器的結(jié)構(gòu)方案選取
第2章 離合器的結(jié)構(gòu)方案選取
2.1 給定參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
已知給定微型汽車基礎(chǔ)參數(shù)如下：
表1.1 微型汽車離合器設(shè)計(jì)給定參數(shù)
排量（升）
1.0L
排量
996ml
最高車速
160km/h
長
3570mm
寬
1600mm
高
1470mm
前輪距
1405mm
后輪距
1400mm
軸距
2360mm
整備質(zhì)量
890kg
發(fā)動(dòng)機(jī)位置
前置
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
K10B1
最大馬力
71Ps
最大功率-功率值
52kW
最大功率-轉(zhuǎn)速
6200r/min
最大扭矩-扭矩值
92Nm
最大扭矩-轉(zhuǎn)速
2500-3500r/min
變速箱
5檔 手動(dòng)
輪胎規(guī)格
155/65 R14
輪轂材料
鋁合金
為確保離合器擁有優(yōu)良工作性能，本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合以下基本要求：
（1） 不論行駛條件如何，都能穩(wěn)妥傳送發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在擁有合適轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備的同時(shí)，還能保證傳動(dòng)系不發(fā)生過載。
（2） 接合完全且平順柔和，足以確保車輛起步不會(huì)發(fā)生抖動(dòng)或者遭受沖擊。
（3） 分離迅速徹底。
（4） 從動(dòng)部分有著較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以此讓變速器齒輪之間的沖擊減弱，方便換擋，也讓同步器更不易磨損。
（5） 吸熱性能優(yōu)秀，通風(fēng)散熱效果上佳，據(jù)此確保工作溫度不會(huì)太高，避免使用壽命折損過多。
（6） 擁有避免和削弱傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力，從而吸收振動(dòng)并緩沖降噪。
（7） 操作輕便精準(zhǔn)，讓駕駛員更加輕松。
（8） 在離合器工作過程中，從動(dòng)盤上承受的總壓力盡量小，摩擦材料的摩擦因數(shù)也是如此，確保平穩(wěn)可靠的工作性能。
（9） 具有滿足工作條件和使用環(huán)境需求的強(qiáng)度并保持良好的動(dòng)平衡，確保工作效率和使用壽命。
（10） 構(gòu)造簡單方便制造，總體緊湊縮小占用空間，質(zhì)量輕巧，工藝性優(yōu)良，成本低且便于拆裝維修和調(diào)整等。
2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1從動(dòng)盤數(shù)選取
現(xiàn)代汽車通常選用干式盤形摩擦離合器。其中單片式離合器構(gòu)造簡單，軸向尺寸嚴(yán)密緊湊，不僅散熱性上佳，而且修整方便，又兼以從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，因此確保了工作時(shí)能夠分離徹底。此外，從動(dòng)盤當(dāng)具備軸向彈性，用以保證接合平順，所以常用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩一般較小的乘用車和最大總質(zhì)量不大于6t的商用車上，本論文以微型汽車為模板，故選用單片式，。
2.2.2壓緊彈簧和布置形式的選擇
摩擦離合器按照彈簧形式可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧三種，又根據(jù)彈簧分布形式分為圓周布置、中央布置與斜向布置。
其中膜片彈簧用彈簧鋼制造而成，呈現(xiàn)碟形，結(jié)構(gòu)頗顯特殊。它的彈簧分布形式為中央布置，由彈簧分離指與碟簧兩個(gè)部分構(gòu)成。
和其余諸多形式的離合器相比，它具有以下眾多優(yōu)點(diǎn)：
（1） 更理想的非線性彈性特性。
（2） 兼?zhèn)鋲壕o彈簧與分離杠桿效用，結(jié)構(gòu)簡單安裝緊湊，整體軸向尺寸較小，零件數(shù)目同比較少，且質(zhì)量也會(huì)相對(duì)較輕。
（3） 若高速旋轉(zhuǎn)，彈簧壓緊力不會(huì)太過減少，性能穩(wěn)定可靠。
（4） 整個(gè)圓周都與壓盤緊密接觸，壓力分布形式較為均勻，磨損也相對(duì)均勻。
（5） 便于通風(fēng)散熱，延長使用壽命。
（6） 其中心重合于離合器的中心線，具有良好的平衡性。
而膜片彈簧受限于繁復(fù)的制造工藝，成本較高，端部也常見磨損。經(jīng)過近年研究，其適用材料性能提升，工藝和算法日趨完美，總體水平已然成熟，膜片彈簧離合器也就成為乘用車和中小型商用車的良好選擇。
再則，依照分離指內(nèi)端是受到推力還是拉力，膜片彈簧離合器又可分為推式和拉式。后者雖然相對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝與拆卸也比較困難，但因擁有更好的綜合性能，漸漸取代了前者的存在。
綜上，本文選擇拉式膜片彈簧離合器來作設(shè)計(jì)。
2.2.3壓盤的驅(qū)動(dòng)方式
壓盤的驅(qū)動(dòng)方式分為凸塊-窗孔式、傳力銷式、鍵塊式以及彈性傳動(dòng)片式等。
近些年來，以彈性傳動(dòng)片最為常見。它是將三四組薄彈簧鋼帶傳動(dòng)片沿圓周切向布置，并將其兩端分別用鉚釘或螺栓連接在離合器和壓盤上，如此一來，彈性使之可作軸向移動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)受拉，又在拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)受壓。
有異于前三種驅(qū)動(dòng)方式，彈性傳動(dòng)片不存在連接件間的間隙，所以相對(duì)少有沖擊和噪聲產(chǎn)生，零件的相對(duì)滑動(dòng)中也無太大摩擦和磨損，有效提升了離合器的傳動(dòng)效率。同時(shí)它的結(jié)構(gòu)十分簡單，有著壓盤和飛輪的對(duì)中性優(yōu)秀，運(yùn)行平衡性上佳，工作穩(wěn)定又可靠，使用壽命更加長的優(yōu)點(diǎn)。不過相應(yīng)的，結(jié)構(gòu)簡單也導(dǎo)致它在汽在汽車反拖時(shí)容易折斷，所以材料要求高，往往采用高碳鋼制造。
2.3小結(jié)
綜上所述，本次設(shè)計(jì)的離合器從動(dòng)盤數(shù)取1，壓緊彈簧取膜片彈簧，其布置形式為中央布置，壓盤的驅(qū)動(dòng)方式為彈性傳動(dòng)片式。
6
陳慧
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第三章 離合器重要參數(shù)的選擇
第3章 離合器主要參數(shù)的選擇
3.1后備系數(shù)β
后備系數(shù)β的選擇于離合器設(shè)計(jì)十分重要，直接體現(xiàn)出離合器傳送發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩是否可靠。所以在選擇β時(shí)，既要考慮到在使用一段時(shí)間摩擦片產(chǎn)生磨損后，離合器傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的能力，又要能防止離合器磨滑時(shí)間太長抑或傳動(dòng)系過載，同時(shí)還要求操縱輕便。
表3.1后備系數(shù)β值（推薦值）
車輛種類
離合器及發(fā)動(dòng)機(jī)種類
膜片彈簧
螺旋彈簧
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
普通轎車
1.10～1.25
1.20～1.40
1.20～1.40
1.30～1.50
高級(jí)轎車
1.20～1.40
-
-
-
輕型貨車
1.15～1.30
1.20～1.40
1.30～1.50
1.40～1.60
中型貨車、公路客車
1.25～1.60
1.30～1.70
1.50～1.80
1.60～1.90
大型貨車、牽引車
1.30～1.70
1.40～1.80
1.60～2.00
1.80～2.25
農(nóng)用車輪式拖拉機(jī)
1.80～2.10
1.90～2.20
2.00～2.50
2.20～3.00
本文以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的微型汽車為例，故而據(jù)表3.1選取β為1.20。
3.2離合器摩擦片外徑、內(nèi)徑和面積
摩擦片外徑亦為離合器設(shè)計(jì)過程中的重要參數(shù)，對(duì)于離合器的總體輪廓尺寸、質(zhì)量和壽命，它起著決定性的影響。所以設(shè)計(jì)微型汽車離合器的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)確定摩擦片外徑在先。
根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式
（3- 1）
式中：D——摩擦片外徑，mm
——直徑系數(shù)
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m
表3.2 直徑系數(shù)的取值范圍
據(jù)表3.2，取為14.6,。據(jù)原始數(shù)據(jù)，為92N·m。
將數(shù)據(jù)代入公式（3-1），得D140.04mm
由離合器摩擦片設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化原則，從下表中選取摩擦片相關(guān)推薦值。
表3.3 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457—74）
取得摩擦片有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：外徑，內(nèi)徑，厚度，面積=10602.9mm2。
因?yàn)檫x取的摩擦片外徑D值應(yīng)當(dāng)滿足讓最大圓周速度，即
（3- 2）
其中發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，代入數(shù)據(jù)后得=51.94m/s，符合條件。
按照設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立摩擦片三維圖，如下。
圖3.1 基于CATIA的摩擦片三維圖
3.3摩擦片的單位壓力
摩擦片的單位壓力的大小既判定摩擦表面耐磨性，又事關(guān)離合器工作性能與使用壽命。因此當(dāng)充分參考離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率大小、后備系數(shù)以及摩擦片的尺寸、材料與質(zhì)量等諸多因素來進(jìn)行選取。
根據(jù)以下公式：
（3- 3）
式中：——單位壓力，N/mm2
F——壓緊力，N
——摩擦片單片面積，mm2
其中，上文已得出=10602.9mm2。壓緊力F則由下式計(jì)算：
（3- 4）
式中：——摩擦片的摩擦因數(shù)
——摩擦面數(shù)量（單片,雙片）
表3.4 摩擦因數(shù)和許用單位壓力[]
棉性能優(yōu)秀，但是因?yàn)榄h(huán)保問題已經(jīng)基本退出市場(chǎng)，現(xiàn)在摩擦片材料以有機(jī)材料為主流，所以根據(jù)上表取為0.3。
上文已經(jīng)得到摩擦片的相關(guān)尺寸：外徑，內(nèi)徑。則有。
又有，，將所有得到數(shù)據(jù)代入公式（3-3），得，代入公式（3-2），得=0.26N·mm2 ，符合表3.4中許用應(yīng)力范圍。
3.4靜摩擦力矩
在任何情況下，離合器都應(yīng)能保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的傳送，故而于設(shè)計(jì)時(shí)，離合器的靜摩擦力矩理當(dāng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，憑借此原則，可得到公式：
（3- 5）
上文已得離合器后備系數(shù)，又有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。代入公式（3-4），得到靜摩擦力矩。
又根據(jù)摩擦定律，得到公式：
（3- 6）
式中：——摩擦片的摩擦因數(shù)
F——壓緊力，N
——摩擦面數(shù)量（單片,雙片）
——摩擦片的平均摩擦半徑，近似值計(jì)算公式為
代入數(shù)據(jù)得。
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第4章 離合器從動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
4.2從動(dòng)盤零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)
從動(dòng)盤由從動(dòng)片、摩擦片以及從動(dòng)盤轂組成。由帶扭轉(zhuǎn)減振器與否分為兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)選用攜帶扭轉(zhuǎn)減振器。
于離合器設(shè)計(jì)過程中，需要保證從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠小，并且具有軸向彈性及足夠的抗爆裂強(qiáng)度，同時(shí)散熱良好，操縱輕便。
4.2.1從動(dòng)片
足夠小的從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，才能讓變速器換擋的時(shí)候齒輪之間的沖擊降低，保證使用壽命。因此，從動(dòng)片不僅要輕，還要總體質(zhì)量分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心。這樣，從動(dòng)片一般都會(huì)做的比較薄。為了確保同時(shí)具備質(zhì)量輕、擁有軸向彈性、硬度良好及平面度高的材料特性，從動(dòng)片往往選用的鋼板沖壓制造而成，更甚者要把它的盤狀外緣打磨減薄直至，讓質(zhì)量分布更靠近旋轉(zhuǎn)中心。
為了離合器順利接合和汽車平穩(wěn)起步，從動(dòng)盤往往擁有軸向彈性。此類從動(dòng)盤按照結(jié)構(gòu)形式大致分為整體式、分開式與組合式三種。
其中，整體式具有徑向數(shù)個(gè)T型槽外緣沿周向彎曲成波浪形，波峰和波谷用摩擦片鉚接在一起，這樣在接合過程中，彎曲波浪形在被壓平的同時(shí)，增加了從動(dòng)盤軸向壓縮量和壓緊力，從而做到保證彈性，實(shí)現(xiàn)接合平順的效果。而分開式則是在直徑相對(duì)較小的從動(dòng)片外緣鉚接上數(shù)個(gè)呈扇狀的波形彈簧片，兩摩擦片分別與從動(dòng)片和波形彈簧鉚接。因?yàn)椴ㄐ螐椈善怯赏粋€(gè)模具沖壓制成，所以剛度在挑選后可保證較為一致，從而避免了整體式扇形從動(dòng)片剛度難以相同的問題。此二者皆適用于轎車和輕型貨車，本文選擇制造裝配相對(duì)簡單的整體式。
為確保從動(dòng)片的彈性作用，從動(dòng)片應(yīng)當(dāng)增加分離行程才能實(shí)現(xiàn)將離合器的徹底分離的目的。波形彈簧片壓縮行程應(yīng)當(dāng)在之間選取，且不該少于0.6mm。
綜上所述，本文選用1.6mm厚的中碳鋼板沖壓制成的整體式彈性從動(dòng)片，取壓縮行程為0.8mm。
按照設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立從動(dòng)盤三維圖，如下。
圖4.1 基于CATIA的從動(dòng)盤三維圖
4.2.2從動(dòng)盤轂
從動(dòng)盤轂是離合器內(nèi)承受載荷最大的零件，它的花鍵孔內(nèi)安插著變速器第一軸，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也由此輸出。為確保工作時(shí)其在花鍵軸上能夠自由往復(fù)滑動(dòng)，本文取用尺側(cè)對(duì)中的矩形花鍵。花鍵兩兩之間為動(dòng)配合，并且為了能夠分離徹底，從動(dòng)盤轂尺寸往往取值等同于花鍵的外徑。在設(shè)計(jì)時(shí)憑借上文得出的從動(dòng)盤外徑尺寸和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩來選擇花鍵的尺寸參數(shù)。從動(dòng)盤轂軸向長度視工作條件取1.0~1.4倍花鍵軸直徑。以下為國標(biāo)DB/T 1144-2001《矩形花鍵尺寸、公差和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的花鍵尺寸系列：
表4.1 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列
上文已得從動(dòng)盤外徑為，所以根據(jù)上表確定花鍵齒數(shù)，外徑，內(nèi)徑，齒厚，有效齒長以及擠壓應(yīng)力。
因?yàn)楸砻媸軘D壓力過大為花鍵損壞的主要原因，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行校核。
擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式如下
（4- 1）
式中：P——花鍵的齒側(cè)面壓力，N
——花鍵齒數(shù)
——花鍵齒的工作高度，
——花鍵的有效長度，mm
其中，P由下式確定
（4- 2）
式中Z為從動(dòng)盤轂數(shù)目，得P=2243.90N。
代入式（4-1），得，符合條件。
按照設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立從動(dòng)盤轂三維圖，如下，其外徑取為90mm。
圖4.2 基于CATIA的從動(dòng)盤轂三維圖
4.3扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)
4.3.1扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)介紹與選擇
扭轉(zhuǎn)減振器的主要零件是彈性元件和阻尼元件，前者通常是減振彈簧或者橡膠，后者則是阻尼片。其具有以下列出功能：
（1） 減小發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和傳動(dòng)系間扭轉(zhuǎn)剛度，并使后者扭振固有頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。
（2） 增大傳動(dòng)系扭振阻尼，削弱扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅以及衰減沖擊所致瞬間扭振。
（3） 控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成于怠速時(shí)出現(xiàn)的離合器與變速器的扭振，減輕主減速器與變速器的扭振及噪聲。
（4） 在非穩(wěn)定工作情況下，緩和傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，并使離合器獲得更佳接合平順性。
在汽油機(jī)汽車中，常采用單級(jí)線性減振器，并以圓柱螺旋彈簧為彈性元件，本文選擇亦是如此。
4.3.2扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)
（1） 極限轉(zhuǎn)矩
去除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口兩者間間隙后，減振器能夠傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起到作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為極限轉(zhuǎn)矩。一般可取
（4- 3）
式中，乘用車系數(shù)取2.0，則有
（2） 扭轉(zhuǎn)角剛度
合理的扭轉(zhuǎn)角剛度剛度能夠避免引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)共振。按經(jīng)驗(yàn)初選公式為：
（4- 4）
則有。
（3） 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩
因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的局限而不能太小，所以當(dāng)有合理的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩使發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能有效消振。按下式初選：
（4- 5）
則有，取為10N·m。
（4） 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩
減振彈簧于安裝的時(shí)候需要做好一定的預(yù)緊，來保證共振頻率會(huì)移動(dòng)向減小頻率。但不宜超過，否則會(huì)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)減振器過早停下工作。故取
（4- 6）
則有，因需要小于，所以取系數(shù)為0.1，有。
（5） 減振彈簧的位置半徑
的尺寸應(yīng)當(dāng)盡量大一點(diǎn)，通常取為
（4- 7）
則有，本文取為36mm。
（6） 減振彈簧個(gè)數(shù)
根據(jù)下表選取，取得=6。
表4.2減振彈簧個(gè)數(shù)的選取
（7） 減振彈簧總壓力
減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩于消除限位銷同從動(dòng)盤轂間的間隙后達(dá)到最大值，此際有減振彈簧總壓力
（4- 8)
則有。
按照以上設(shè)計(jì)計(jì)算所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立減震盤三維圖，如下。
圖4.3 基于CATIA的減震盤三維圖
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金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第五章 離合器主動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
第5章 離合器主動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
5.1壓盤設(shè)計(jì)
壓盤為離合器主動(dòng)部分。在傳送發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，其與飛輪共同帶動(dòng)從動(dòng)盤發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠自由的在離合器分離過程內(nèi)進(jìn)行軸向移動(dòng)，故此它與飛輪連接在一起，又在欲使離合器分離時(shí)，可以與從動(dòng)盤順利脫離接觸。
和傳統(tǒng)的凸臺(tái)連接、鍵連接與銷連接相比，現(xiàn)在廣泛采用的傳力片的傳動(dòng)方式有效地避免了傳力處有間隙而導(dǎo)致產(chǎn)生沖擊和噪聲的缺點(diǎn)。傳力片一般用彈簧鋼帶制造而成，其中一端鉚接于離合器蓋之上，另一端被螺釘固定于壓盤之上，總體沿圓周布置，通常使用3~4組，每組包含2~3片，每片厚度在0.5~1.0mm之間。
因?yàn)槟Σ疗幕境叽鐓?shù)在前文設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)獲取，所以壓盤的尺寸也據(jù)此基本確定，取其外徑為D=165mm，內(nèi)徑為d=105mm。這樣，壓盤幾何尺寸只差厚度，最后這點(diǎn)可以憑借以下兩點(diǎn)選擇依據(jù)：
（1） 壓盤應(yīng)當(dāng)質(zhì)量夠大，這樣才能吸收更多熱量。
（2） 壓盤應(yīng)當(dāng)擁有較大剛度來確保它不會(huì)再受熱的時(shí)候產(chǎn)生翹曲變形，從而導(dǎo)致離合器無法分離徹底以及摩擦片受力不勻。
因此二條，壓盤通常做的較厚，不會(huì)小于10mm，并且內(nèi)緣略呈錐度用以補(bǔ)償受熱變形造成的突起，此外還當(dāng)注意通風(fēng)和冷卻。本文壓盤取厚度13mm。
由于壓盤形狀往往比較復(fù)雜，材料還要耐磨性優(yōu)秀、傳熱性上佳和摩擦因數(shù)較高，所以通常取用金相組織呈現(xiàn)為珠光體結(jié)構(gòu)的灰鑄鐵來鑄成，而非表面容易出現(xiàn)擦痕的低碳鋼，其硬度在之間。有時(shí)為增加壓盤的機(jī)械剛度，材料選用時(shí)還可加入少量鎳、鐵錳合金等元素。
按照設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立壓盤三維圖，如下。
圖5.1 基于CATIA的壓盤三維圖
5.2離合器蓋設(shè)計(jì)
在對(duì)離合器蓋進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意滿足以下要求：
（1）足夠的剛度
為減小質(zhì)量與增強(qiáng)剛度，本文選用了3.5mm厚的低碳鋼板（例如08鋼板）沖壓出帶著加強(qiáng)肋和翻邊的復(fù)雜形狀來制成離合器蓋。
（2） 便于通風(fēng)散熱。
（3）膜片彈簧支承處理應(yīng)該具有較高尺寸精度。
（4）與飛輪良好對(duì)中。
對(duì)中方式常見的有止口對(duì)中與定位銷或者定位螺栓對(duì)中。因前文已取用傳動(dòng)片作為傳動(dòng)方式，所以離合器蓋借由一外圓與飛輪內(nèi)圓形成止口對(duì)中。
按照設(shè)計(jì)所得數(shù)據(jù)基于CATIA建立離合器蓋三維圖，如下。
圖5.2 基于CATIA的離合器蓋三維圖
此外，還有飛輪的建模，如下。
圖5.3 基于CATIA的飛輪三維圖
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金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第六章 膜片彈簧設(shè)計(jì)
第6章 膜片彈簧設(shè)計(jì)
6.1基本參數(shù)的選擇
（1） 比值H/h和h的選擇
H/h值對(duì)膜片彈簧弾性特性有著非常大的影響，不同的H/h值會(huì)直接導(dǎo)致不同的弾性特性，見下圖6.1。其中H為膜片彈簧在自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度，h為膜片彈簧鋼板的厚度。一般分為下列四種情況：
①，此時(shí)的載荷P呈增函數(shù)，變形量隨之上升而加增，此時(shí)彈簧的剛度比較適合用于承受大載荷以及用來限制緩沖裝置的行程。
②，此時(shí)的特性曲線上有一個(gè)極值為拐點(diǎn)，而若此時(shí)值約是1.5，那么特性曲線中會(huì)出現(xiàn)較平的一段，即變形逐漸增加而載荷不發(fā)生變，這種彈簧即為零剛度彈簧。
③，彈性特性曲線有一個(gè)極大值和一個(gè)極小值，中間為負(fù)剛度區(qū)域，適合做離合器的壓緊彈簧，利用此區(qū)段讓分離離合器時(shí)的載荷降低，達(dá)成操縱輕便節(jié)約駕駛員體力的目的，但為了保證離合器壓緊力變化不大，H/h的取值范圍一般在之間，板厚為。
④，此時(shí)弾性特性曲線上的負(fù)剛度工作情況不穩(wěn)定區(qū)域更大，適合做汽車液力傳動(dòng)里面的鎖止機(jī)構(gòu)。
6.1 膜片彈簧的弾性特性曲線
因此，本文選取H為3.8mm，為2.3mm。
（2） R/r比值和R、r的選擇
R和r分別是自由狀態(tài)下碟簧部分的大小端半徑。R/r值愈大，彈簧材料利用效率愈低，彈簧硬度愈高，彈性特性曲線被直徑誤差影響也愈加多，應(yīng)力也相應(yīng)愈高。所以按照結(jié)構(gòu)布置設(shè)定與壓緊力要求，R/r通常為。而且為了讓摩擦片上壓力分布更為均勻，拉式膜片彈簧的。
因此，本文取r=67.5mm，R=82.5mm。
又有校核公式70≤2R/h≤100，代入數(shù)據(jù)得2R/h=71.74，符合條件。
（3） 圓錐底角
汽車膜片彈簧通常起始圓錐底角在之間，根據(jù)公式，代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得，符合條件。
（4） 分離指數(shù)目n
普通的膜片彈簧常取分離指數(shù)目為18個(gè)，根據(jù)大小不同可以適當(dāng)調(diào)整為24個(gè)或者12個(gè)，本文取n=18。
（5） 小端內(nèi)半徑和分離軸承作用半徑
小端內(nèi)半徑受離合器決定，當(dāng)大于花鍵外徑以便裝配，則有2>D’=23mm。又因?yàn)榧s束條件，所以取得=20mm，=22mm。
（6） 切槽寬度、和半徑
要求，，，所以取得=3.2mm，=9mm，=58mm。
（7） 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑
為了讓摩擦片上受到的壓緊力分布更加均勻，拉式膜片彈簧滿足，則有r1的取值范圍在67.5～80mm之間，又有約束條件和，所以本文據(jù)條件取R1=80mm，r1=70mm。
又有在膜片彈簧中，分離指代替分離杠桿發(fā)揮作用，所以杠桿比需要取在一定數(shù)值范圍內(nèi)，拉式膜片彈簧需滿足條件 ，代入數(shù)據(jù)后得到，符合條件。
6.2膜片彈簧的彈性特性
6.2.1 膜片彈簧的計(jì)算公式和關(guān)系曲線
膜片彈簧的弾性特性如下式所示：
（6- 1）
式中：——通過支承環(huán)與壓盤施加于膜片彈簧上的載荷
——加載點(diǎn)之間的相對(duì)軸向變形
E——材料的彈性模量，鋼材取為E=2.1×105MPa
—材料的泊松比，鋼材取0.3
H—自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度，上文已知取3.8mm
R—自由狀態(tài)下碟簧部分的大端半徑，上文已知取82.5mm
r—自由狀態(tài)下碟簧部分的小端半徑，上文已知取67.5mm
—壓盤加載點(diǎn)半徑，上文已知取80mm
—支承環(huán)加載點(diǎn)半徑，上文已知取70mm
h—膜片彈簧的鋼板厚度，上文已知取2.3mm
將上述數(shù)據(jù)代入式（6-1），得到。將不同數(shù)值代入，得到下表并生成關(guān)系曲線。
表6.1 對(duì)應(yīng)數(shù)值表
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3
4387.93
6862.30
7893.67
7952.58
7509.57
7035.19
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6999.99
7874.52
10129.31
14234.92
20661.89
29880.77
圖6.1 關(guān)系曲線
6.2.2 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇
離合器膜片彈簧的特性曲線如下圖6.2所示。該曲線上存在著幾個(gè)特定工作點(diǎn)。其中拐點(diǎn)T是膜片彈簧被壓平的止點(diǎn)。是曲線上凸點(diǎn)M與凹點(diǎn)N的橫坐標(biāo)水平值。而B點(diǎn)是在無磨損的新離合器情況下，這幾個(gè)位置的合理選用對(duì)于膜片彈簧的設(shè)計(jì)工作十分重要。
圖6.2 膜片彈簧工作位置
B點(diǎn)是摩擦片于壓緊狀態(tài)下的工作點(diǎn)，為了確保擁有足夠的壓緊力，通常取其軸向變形量，同時(shí)還應(yīng)確保摩擦片去掉在最大磨損后，其磨損極限工作點(diǎn)A位置的壓緊力變化盡量小，所以A點(diǎn)的彈簧壓緊力當(dāng)大于B點(diǎn)。
摩擦片最大允許總磨損量為：
（6- 2）
式中：——離合器工作摩擦片數(shù)，單片離合器
——單個(gè)摩擦表面能夠允許的最大磨損量，通常為，取。
則有。
圖6.2中C點(diǎn)是離合器徹底分離時(shí)工作點(diǎn)，以接近N點(diǎn)為最佳，如此方可減小分離軸承推力，從而讓操縱更為輕便。
設(shè)計(jì)中粗略選取離合器工作狀態(tài)下膜片彈簧的大端變形量是，帶入上式（6-1），。
當(dāng)離合器徹底分離時(shí)，有膜片彈簧的大端變形量為，其中壓盤行程可取為2.4mm，則有。
而在離合器剛剛開始分離的時(shí)候，壓盤行程取1.8mm，則有。
6.2.3 離合器徹底分離時(shí)，分離軸承作用載荷
（6- 3）
結(jié)合式（6-1），取代入，得到。
6.2.4 分離軸承的行程
其滿足如下計(jì)算公式
（6- 4）
取，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到。
又有公式（6-5）和（6-6）
（6- 5）
（6- 6）
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得到，。
有公式
（6- 7）
代入數(shù)據(jù)得到：，所以。
6.3膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算
由前文敘述可知，子午斷面在沿著圓周方向上的切向應(yīng)變于中性點(diǎn)處是為零，則可得該點(diǎn)切向應(yīng)力亦為零，除卻中性點(diǎn)之外的點(diǎn)都具備切向應(yīng)變與切向應(yīng)力。所以建立坐標(biāo)系，設(shè)斷面上坐標(biāo)為的任意一點(diǎn)，其切向應(yīng)力值為
（6- 8）
式中：——自由狀態(tài)下碟簧部分的圓錐底角，14°30’
——從自由狀態(tài)起，碟簧子午斷面的轉(zhuǎn)角
——中性點(diǎn)半徑，mm，
據(jù)式（6-2）得，當(dāng)一定時(shí)，切向應(yīng)力于坐標(biāo)系中將呈線性分布，故有=0時(shí)，得到
（6- 9）
當(dāng)時(shí)，無論是多少，都有，即對(duì)于一定的，其等效應(yīng)力線盡皆相交于同一點(diǎn)K。所以得到零應(yīng)力直線OK，其內(nèi)外兩側(cè)分別是壓應(yīng)力區(qū)域和拉應(yīng)力區(qū)域，應(yīng)力值隨著等應(yīng)力線與零應(yīng)力線之間距離增加而增加，因此得出碟簧部分內(nèi)上緣存在著最大切向壓應(yīng)力點(diǎn)B，其坐標(biāo)為，則其應(yīng)力值為
（6- 10）
令，則有達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角
（6- 11）
代入數(shù)據(jù)，得到B點(diǎn)坐標(biāo)（-7.25,1.15），=23°36’，。
最后，按照以上設(shè)計(jì)計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)，基于CATIA建立膜片彈簧三維圖，如下所示。
圖6.2 基于CATIA的膜片彈簧三維圖
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陳慧
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第七章 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第7章 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1設(shè)計(jì)要求
（1）踏板力小，乘用車常在之間，而商用車為。
（2）踏板行程應(yīng)當(dāng)控制在之間，且貨車不大于。
（3）具備踏板行程調(diào)整裝置，分離軸承可在摩擦片磨損后恢復(fù)自由行程。
（4）具備板行程限位裝置，零件不會(huì)因?yàn)槭芰μ蠖斐蓳p壞。
（5）具有足夠的剛度。
（6）傳動(dòng)效率高。
（7）正常工作不會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)或者車架和駕駛室變形的影響。
（8）工作性能可靠、使用壽命長、維修和保養(yǎng)方便。
7.2結(jié)構(gòu)形式選擇
常見的離合器操縱機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式、液壓式和助力器式三種。其中機(jī)械式是用駕駛員的體力作為唯一的操縱能源，又分為桿系和繩索兩種形式。后者可以消除桿式關(guān)節(jié)點(diǎn)多、摩擦損失大和受車架車身變形影響的缺點(diǎn)，適用于吊式踏板，雖然其結(jié)構(gòu)較為簡單、成本低廉、故障也少，但是也有著操縱拉索壽命較短、拉伸剛度較小、機(jī)械效率較低的弊端。綜合而言，機(jī)械式還是很適合用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于1.6L的輕型轎車和微型汽車，所以本文設(shè)計(jì)也做此選擇。
7.3設(shè)計(jì)計(jì)算
（1） 總傳動(dòng)比
通過離合器壓盤升程（mm）與踏板工作行程（mm）計(jì)算
(7- 1）
式中，轎車和輪式貨車，本文取80mm。壓盤升程。Z為摩擦面數(shù)，單從動(dòng)盤取2。是離合器分離時(shí)兩兩摩擦面之間間隙量，單從動(dòng)盤為0.75～1.3mm，本文取1mm。是從動(dòng)盤面壓縮量，一般為0.8～1.5mm，本文取1mm。將以上所知數(shù)據(jù)分別代入公式（7-1），則得到總傳動(dòng)比。
（2） 踏板總行程
(7- 2）
式中踏板自由行程，又有，所以得。其中，e/f為膜片彈簧比值，約等于，單從動(dòng)盤非常接觸軸承的，本文取2mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式（7-2），得=260.02mm。
（3） 踏板力P
(7- 3）
式中：F——離合器壓緊力，N
——傳動(dòng)效率，機(jī)械式為0.8～0.85，取0.8
——克服回位彈簧作用的踏板力，N，初選可忽略
——助力器作用的踏板力，N，無助力器為0
將數(shù)據(jù)代入式（7-3），得P=127.78N。
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 第八章 膜片彈簧離合器基于CATIA的建模和分析
第8章 膜片彈簧離合器基于CATIA的建模和分析
CATIA是法國達(dá)索公司推出的一款CAD/CAE/CAM一體化軟件，該軟件擁有先進(jìn)的混合建模技術(shù)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠提供了完備的設(shè)計(jì)能力，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案為用戶開發(fā)出創(chuàng)意十足的產(chǎn)品。本篇論文也采用CATIA進(jìn)行離合器零件的三維建模和裝配，以及膜片彈簧的有限元分析。
8.1離合器的三維建模裝配圖
（a）
（b）
（c）
圖8.1 離合器的三維建模裝配圖
8.2膜片彈簧的有限元分析
當(dāng)取時(shí)，代入公式（6-1）得到。憑此數(shù)據(jù)對(duì)膜片彈簧進(jìn)行有限元受力分析。
（1）選擇材料并查看剛的屈服極限。
（a）
（b）
圖8.2 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟一
可以讀出剛的屈服強(qiáng)度為。
（2）進(jìn)行網(wǎng)格劃分（默認(rèn)值）。
圖8.3 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟二
（3）指定3D屬性。
圖8.4 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟三
（4）設(shè)置固支邊界條件。
圖8.5 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟四
（5）添加受力。
圖8.6 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟五
（6）計(jì)算并得到應(yīng)力張量圖，像隱藏固支約束和載荷，并帶材料著色。
（a）
（b）
圖8.7 基于CATIA的膜片彈簧有限元分析步驟六
由圖可知，運(yùn)算結(jié)果最大應(yīng)力小于剛的屈服極限，運(yùn)行校核安全，滿足設(shè)計(jì)需要。
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 結(jié)論
結(jié)論
本文根據(jù)已知原始基礎(chǔ)參數(shù)，遵循設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，通過對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)選擇、各零部件計(jì)算校核和材料選擇，憑借往日所學(xué)和今日所得，查閱并參考大量文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于微型汽車的離合器，最后基于CATIA進(jìn)行三維建模，并對(duì)膜片彈簧進(jìn)行了靜態(tài)有限元分析。
在結(jié)構(gòu)選取方面：按照設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)則，考慮到車型本身?xiàng)l件限制，分析各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)，本文最終確定了單片拉式膜片彈簧離合器作設(shè)計(jì)，其帶有有機(jī)材料制成的單級(jí)線性扭轉(zhuǎn)減振器，以傳動(dòng)片為壓盤傳動(dòng)方式，以及機(jī)械式的操縱機(jī)構(gòu)。
在計(jì)算校核方面：首先便是確定了離合器的杰哥主要參數(shù)，如后備系數(shù)，摩擦片內(nèi)外徑和，以及摩擦片單位壓力等。其次，按照從動(dòng)部分、主動(dòng)部分、膜片彈簧的順序依次進(jìn)行計(jì)算和校核，部分?jǐn)?shù)據(jù)初定后又涉及優(yōu)化再次計(jì)算直至更符合需求。此外還確定了扭轉(zhuǎn)減振器和操縱機(jī)構(gòu)的重要尺寸和條件。
在材料選擇方面：從前被認(rèn)為性能完美的石棉因?yàn)榄h(huán)境污染問題已經(jīng)逐漸淘汰，如今的摩擦片往往采用有機(jī)材料，這樣既有強(qiáng)度、耐磨性和熱穩(wěn)定性能的保證，又杜絕了粘著現(xiàn)象的產(chǎn)生。膜片彈簧的材料本文選取了65Si2MnA，硅成分使其擁有更高的機(jī)件彈性，錳成分則使耐高溫性大為加強(qiáng)。傳動(dòng)片在滿足強(qiáng)度的前提下選擇了80剛。壓盤為了確保耐磨性能使用了HT250。離合器蓋則是08鋼板，確保散熱良好。
綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)遵循了如后幾個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)：（1）分離徹底。（2）接合柔和。（3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定。（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小。文中所用到的數(shù)據(jù)都來自相關(guān)工具書，所得數(shù)據(jù)都通過約束條件校核檢驗(yàn)。使用的材料也都滿足離合器的實(shí)際使用情況需求，耐磨耐壓耐高溫。總體尺寸合適，應(yīng)當(dāng)安裝方便，也能達(dá)到高效傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的預(yù)期，符合任務(wù)書要求和國家標(biāo)準(zhǔn)。
最后，受到現(xiàn)階段學(xué)識(shí)水平局限，此次設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)略微偏差和失誤，望各位老師批評(píng)指正。
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 致謝
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年的最后一課，也是這些年學(xué)習(xí)收獲的總結(jié)，查漏補(bǔ)缺的同時(shí)，加強(qiáng)認(rèn)識(shí)，開拓眼界，爭取更進(jìn)一步。
經(jīng)過近一個(gè)月的資料收集，查閱和整理，我不僅增添了許多對(duì)論文選題相關(guān)的知識(shí)，也對(duì)許多專業(yè)相關(guān)的方面有了更深刻的認(rèn)識(shí)，在課上學(xué)到的知識(shí)以往總覺得浮于書面，此次算是為以后建設(shè)上層建筑又打下些根基。
相比于最后論文的計(jì)算和書寫，最開始沒有找準(zhǔn)方向漫無目的的閱讀和與友人的交談更讓我受益匪淺，生活果然是最大的課堂與實(shí)踐基地，許多朋友因?yàn)殚啔v遠(yuǎn)比所謂專業(yè)者更專業(yè)，這并不是專業(yè)詞匯和術(shù)語圈定下的范圍可以局限的眼光和經(jīng)驗(yàn)，大學(xué)畢業(yè)當(dāng)真只是又一扇新大門的開啟，紙上得來終覺淺，希望再以后的工作生活中有躬行的機(jī)會(huì)。
在畢設(shè)過程中，我認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)的重要性，提升了資料搜集能力，在尋找數(shù)值、公式、計(jì)算方法的同時(shí)積累了耐心，也能更好的運(yùn)用WORD、CREO等軟件。
最后，感恩父母養(yǎng)育，感恩師長教導(dǎo)，同學(xué)朋友們的一路陪伴，和許多互不相識(shí)卻不吝相助的人，謝謝！
金陵科技學(xué)院學(xué)生學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
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