東風EQ1135F19D中型貨車膜片彈簧離合器設計

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SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 張 禹 院系 汽車與交通工程院 專業(yè)、班級 車輛工程07-8班 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 東風EQ1135F19D中型貨車膜片彈簧離合器設計 一、設計（論文）目的、意義 目前，國內(nèi)外中型貨車離合器通常使用膜片彈簧離合器。而膜片彈簧按其從動片數(shù)又分為單片式、雙片式和多片濕式離合器。為了提高中型貨車離合器的使用性能，研究人員對離合器的組成部分，進行了更進一步的研究。比如，近年來出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)減振特性和性能價格比較理想的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)。 隨著汽車運輸業(yè)的發(fā)展，中型貨車離合器還要在原有基礎上不斷提高和改進。以適應新的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高；國內(nèi)也有類似情況。此外，中型貨車離合器的使用條件也日酷一日。因此，提高中型貨車離合器的轉(zhuǎn)扭能力、提高其使用壽命、簡化操作已成為離合器目前發(fā)展的趨勢。 二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法） 設計內(nèi)容：在查閱國內(nèi)外文獻后，深入了解到國內(nèi)外離合器的發(fā)展現(xiàn)狀。結(jié)合此次設計要求，利用所選定的發(fā)動機參數(shù)，完成離合器結(jié)構(gòu)布置和設計。選擇所設計發(fā)動機參數(shù)，確定離合器結(jié)構(gòu)類型，對離合器的主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)和操縱機構(gòu)等組成部分進行設計，并對主要零部件進行校核。 技術要求：在充分了解并掌握離合器的結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎上，根據(jù)題目的需要進行科學合理的設計。主要技術指標：離合器后備系數(shù)β=1.60～2.25；在自由狀態(tài)下，膜片彈簧圓錐底角α=10o～14o，碟簧部分的高H/彈簧的鋼板厚h=1.5～2。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 1. 離合器的總裝配圖一張（A0）。 2. 離合器的零件圖（含膜片彈簧、從動盤、操縱機構(gòu)、離合器蓋、壓盤等）折合兩張以上零號圖（A1、A2若干張）。 3. 撰寫設計說明書一份，1.5萬字以上。 四、設計（論文）進度安排 1. 調(diào)研，收集資料，撰寫開題報告 第1～2周(2月28日-3月13日) 2. 根據(jù)中型貨車離合器的特點，進行方案設計 第3～5 周(3月14日-4月3日) 3. 繪制離合器草圖 第6～8 周(4月4日-4月24日) 4. 繪制總裝配圖、部件圖和零件圖, 撰寫設計說明書 第9～12周(4月25日-5月22日) 5. 完善設計，提交指導老師審核并修改 第13～14周(5月23日-6月5日) 6. 提交系里評閱并修改，準備答辯 第15～16周(6月6日-6月19日) 7. 畢業(yè)設計答辯 第17周(6月20日-6月26日) 五、主要參考資料 [1] 胡加.汽離合器技術的新發(fā)展[J].專用汽車,2000. [2] 郝琪,過學迅,羅永革,馮櫻.車用離合器的發(fā)展分析及應用研究[J].汽車工程,2003. [3] 余仁義,梁濤.汽車離合器操縱機構(gòu)的設計[J].專用汽車,2003. [4] 管文.48kW拖拉機離合器設計與分析[J].拖拉機與農(nóng)用運輸車，2008.6. [5] 宋勝偉.MC40型摩擦離合器的設計[J].煤礦機械，2004.7. [6] 周曰文.KM-650型拖拉機離合器設計與研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2008.1. [7] Buck R J.Optimization in Robust Engineering Design and Computer Aided Design. Quality and Reliability Engineering International[J].1995． [8] Shaver R.Manual Transmission Clutch Systems,AE17.USA:SAE,1997. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 東風EQ1135F19D中型貨車膜片彈簧離合器設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-8 學 生 姓 名: 張禹 導 師 姓 名: 孫遠濤 開 題 時 間: 2011年3月11日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 張禹 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-8 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ1135F19D中型貨車膜片彈簧離合器設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代汽車工業(yè)具有世界性，是開發(fā)型的綜合工業(yè)，競爭也越來越激烈。在以內(nèi)燃機作為動力的機械傳動汽車中，離合器作為一個獨立部件而存在，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是依靠主，從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。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的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。 在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中，錐形離合器最為成功。制造比較容易，摩擦面容易修復。那時也增出現(xiàn)過蹄-鼓式離合器來代替錐形離合器。但無論錐形離合器、還是蹄-鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。 現(xiàn)在所有的盤片式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點是，在汽車起步時離合器的結(jié)合比較平順，無沖擊。早期的設計中，多片按成對布置設計，一個鋼盤片對著一青銅片。采用純粹的金屬對金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達到更加滿意的性能。浸在油中的盤式離合器，盤在直徑不能太大，以避免在高速時把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。 實際上早在1920年就出現(xiàn)了單片式離合器，但由于當時技術設計上的缺陷，造成了單片離合器在結(jié)合時不夠平順等問題。多年的實際經(jīng)驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于單片干式摩擦離合器，因為它具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點，而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到結(jié)合平順，因此現(xiàn)在廣泛應用于大、中、小各類車型中。 如今采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器的結(jié)合平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減震器，防止了傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動系統(tǒng)噪聲和動載荷。另外，采用了膜片彈簧作為壓簧，可同時兼起到分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡化，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。膜片彈簧和壓盤的環(huán)行接觸，可保證壓盤上的壓力均勻。由于膜片彈簧本身的特性，當摩擦片磨損時，彈簧的壓力幾乎沒有改變，且可減輕分離離合器時所需的踏板力。另外，近年來由于多片濕式離合器在技術上的不斷改善，在國外的某些重型牽引車和自卸車上又開始采用多片濕式離合器，并有不斷增加的傾向。與干式離合器相比，由于用油泵進行強制制冷的結(jié)果，摩擦表面的溫度較低。因此，允許起步時長時間地打滑或用高檔起步而不致燒損摩擦片，具有良好的起步能力。 隨著汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速功率的不斷提高、汽車電子技術的告訴發(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角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推片膜片彈簧離合器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。結(jié)構(gòu)上采用拉式膜片彈簧離合，其允許的傳扭能力要比推式大。從動盤采用金屬陶瓷的離合器比一般有機片摩擦材料的離合器傳扭能力提高30%，而使用壽命至少提高70%以上。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 2. 選題目的和意義 離合器是傳動系中直接與發(fā)動機相連接的裝置。它的作用是平穩(wěn)結(jié)合、切斷發(fā)動機和傳動系之間的動力傳遞。離合器可以保證汽車平穩(wěn)起步：避免變速器換擋時，輪齒間發(fā)生劇烈的沖擊：防止傳動系中各零部件由于過載而損壞。 目前，國內(nèi)外中型貨車離合器通常使用膜片彈簧離合器。而膜片彈簧按其從動片數(shù)又分為單片式、雙片式和多片濕式離合器。為了提高中型貨車離合器的使用性能，研究人員對離合器的組成部分，進行了更進一步的研究。比如，近年來出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)減振特性和性能價格比較理想的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)。 膜片彈簧離合器是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，具有一系列優(yōu)點： （1）膜片彈簧具有理想的非線性彈性特性，彈簧壓力在摩擦片的允許磨損范圍內(nèi)基本保持變因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；相對圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降，離合器分離時，彈簧壓力有所下降，從而降低了踏板力。對于圓柱螺旋彈簧，其壓力則大大增加。 （2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)量少，質(zhì)量小。 （3）高速旋轉(zhuǎn)時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。 （4）膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。 （5）易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長。 （6）膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。 但膜片彈簧的制造工藝較復雜，制造成本高，對材質(zhì)和尺寸精度要求較高，其非線性彈性在生產(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，制造工藝和設計方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此膜片彈簧離合器不僅在乘用車上被大量采用，而且在各種形式的商用車上也被廣泛應用。 隨著汽車運輸業(yè)的發(fā)展，中型貨車離合器還要在原有基礎上不斷提高和改進。以適應新的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高；國內(nèi)也有類似情況。此外，中型貨車離合器的使用條件也日酷一日。因此，提高中型貨車離合器的轉(zhuǎn)扭能力、提高其使用壽命、簡化操作已成為離合器目前發(fā)展的趨勢。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1.設計內(nèi)容： （1）膜片彈簧離合器的總體方案結(jié)構(gòu)確定 （2）膜片彈簧基本參數(shù)的確定 （3）離合器從動盤設計 （4）離合器蓋及壓盤的設計 （5）離合器操縱機構(gòu)的設計 （6）離合器膜片彈簧的設計 （7）各主要零件的強度校核 2.擬解決的主要問題： （1）離合器打滑 （2）離合器分離不徹底 (3) 分離杠桿運動干涉 (4) 離合器分離時曲軸的竄動 （5）壓盤移動距離和踏板有效行程 三、技術路線（研究方法） 離合器總體方案設計 離合器整體結(jié)構(gòu)設計 離合器主動部分設計 離合器從動部分設計 離合器壓緊機構(gòu)設計 離合器操縱機構(gòu)設計 各主要部件強度校核 完成CAD制圖設計 傳動部件 離合器蓋 壓盤 從動盤 壓緊彈簧 分離軸承 四、進度安排 1. 調(diào)研，收集資料，撰寫開題報告 第1～2周(2月28日-3月13日) 2. 根據(jù)中型貨車離合器的特點，進行方案設計 第3～5 周(3月14日-4月3日) 3. 繪制離合器草圖 第6～8 周(4月4日-4月24日) 4. 繪制總裝配圖、部件圖和零件圖, 撰寫設計說明書 第9～12周(4月25日-5月22日) 5. 完善設計，提交指導老師審核并修改 第13～14周(5月23日-6月5日) 6. 提交系里評閱并修改，準備答辯 第15～16周(6月6日-6月19日) 7. 畢業(yè)設計答辯 第17周(6月20日-6月26日) 五、參考文獻 [1] 胡加.汽離合器技術的新發(fā)展[J].專用汽車,2000. [2] 郝琪,過學迅,羅永革,馮櫻.車用離合器的發(fā)展分析及應用研究[J].汽車工程,2003. [3] 余仁義,梁濤.汽車離合器操縱機構(gòu)的設計[J].專用汽車,2003. [4] 管文.48kW拖拉機離合器設計與分析[J].拖拉機與農(nóng)用運輸車，2008.6. [5] 宋勝偉.MC40型摩擦離合器的設計[J].煤礦機械，2004.7. [6] 周曰文.KM-650型拖拉機離合器設計與研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2008.1. [7] Buck R J.Optimization in Robust Engineering Design and Computer Aided Design. Quality and Reliability Engineering International[J].1995． [8] Shaver R.Manual Transmission Clutch Systems,AE17.USA:SAE,1997. [9] 徐石安，江發(fā)潮.汽車離合器 2005. [10] 王望予.汽車設計，北京：機械工業(yè)出版社，2004.8. [11] 臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造（下冊）北京：機械工業(yè)出版社，2005.8. [12] 司傳勝.汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設計[J].林業(yè)機械與木工設備，2004.12. [13]《汽車工程手冊》編輯委員會編.汽車工程手冊.北京：人民交通出版社，2001. [14] 閆春利，張希棟.汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設計.林業(yè)機械與木工設備，2006.3. [15] 高翔，朱茂桃，夏長高編.膜片彈簧疲勞強度可靠性計算方法膜片，1996. [16] 李林，劉惟信.汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設計.清華大學學報，2000.5. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 三月三日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過選題目，我們和指導教師見面，孫老師給了我膜片彈簧離合器的一些資料，教導我從離合器的研究現(xiàn)狀，選題目的和意義來寫膜片彈簧離合器的具體內(nèi)容。讓我提前組織好思路從幾大方面設計。老師細心地指導讓我思路清晰，讓我開始對設計充滿信心。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 三月七日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過一周的搜集資料和設計思路，我寫了研究現(xiàn)狀，選題目的和意義，和設計的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題。老師幫我修改了設計思路，指出了不足，對技術路線對我進行了指導，讓我順利進行下去。并告訴我開始算數(shù)計算。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 三月十四日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 撰寫完開題報告，老師幫我提出了一些問題，格式和內(nèi)容的修改，并對我的方案設計進行了指點。也對下周的開題報告答辯進行了一些叮囑，讓我學到了很多知識。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 三月二十五日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過開題答辯，和老師探討了我的不足和缺點，老師對我的開題進行了修改。修改完我開始計算數(shù)據(jù)，為繪制草圖做準備。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 四月一日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過計算我有很多問題需要解決，老師指導我進行了膜片彈簧的計算與校核。還告訴我修改了從動盤的設計。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 四月八日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過計算開始了繪制草圖，老師指導我先用手畫，看尺寸是否匹配，然后 有錯誤的地方及時改正。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 四月十一日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過檢查我開始了CAD制圖，先從裝配圖開始畫，老師幫我挑出了格式問題，還有零件的標注，并開始零件圖的制圖。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 四月十八日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 這周主要看圖的繪制，以及對零件的功用要掌握，并對裝配圖的一些剖面和線寬，零件是否左右相對進行了檢查和指點。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 四月二十五日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 中期檢查完，對答辯老師提出的問題老師給我進行了指導，在老師的細心地教導下我學到了很多知識，并進行了改正，并對零件圖進行了指導。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 五月六日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 老師對壓盤和離合器蓋提出了質(zhì)疑，我的畫法比較簡單，還有結(jié)構(gòu)不合理，經(jīng)過老師的耐心講解我修改了零件圖。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 五月九日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 短短的幾天，但是設計完善的差不多了，這周老師對我的說明書目錄進行了研究，我和老師探討了思路，開始寫說明書。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 五月十六日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 設計說明書撰寫完畢，老師對膜片彈簧的方案設計進行了修改和檢查，并對摘要進行了指點，結(jié)論也有些不對，在老師負責的指點下，我加大力度來完善說明書。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 五月二十三日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 設計基本完成，在老師的指點和幫助下，我的設計還有一些問題，老師也幫我提出了質(zhì)疑，這周主要是對細節(jié)的修改，還有圖紙材料的選擇寫法。感謝老師的幫助，這周我修改了參考文獻上的不足。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 五月三十日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 打印我的設計讓老師審閱，經(jīng)過線寬的修改還有標注的修改，基本上沒有了問題，我并沒有放松，而是聽取老師的意見，更全面的了解膜片彈簧離合器。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 六月六日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 經(jīng)過修改得到了老師的認可，但老師還是不厭其煩的叮囑我們，我很感動，預答辯就要來臨，老師全面的對我進行了模擬答辯，讓我對設計更加全面的了解，不會的問題回去進行查閱。 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 三月一日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 三月八日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 三月十五日 地點 土木樓 指導方式 面談 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 汽車離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。 本設計主要是對中型貨車的膜片式彈簧離合器進行設計。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)的設計步驟和要求，首先進行了基本參數(shù)的選擇，其次對零部件設計：壓盤、離合器蓋、彈性傳動片，分離裝置，以及從動盤、從動片和從動盤轂，操縱機構(gòu)，扭轉(zhuǎn)減震器中的螺旋彈簧的設計。根據(jù)各零部件的工作條件，并對其進行了相關校核。確保所設計的離合器能最大限度傳遞發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩。 關鍵詞：壓盤；膜片彈簧；摩擦片；操縱機構(gòu)；離合器 ABSTRACT Automobile clutch gearbox is located between the engine and flywheel shell, with screw assembly will be fixed in the clutch after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the car, the driver can be down or release the clutch pedal, so that the temporary separation of the engine and gearbox, and the gradual bonding to cut off or transfer the engine to the transmission input power. At present, widely used in all kinds of cars on friction clutch is a moving part of the friction between the subordinate to transfer power and can separate device. This design is mainly to the medium truckloads of diaphragm type spring clutch on the design. According to the using conditions and vehicle parameters of vehicles, according to clutch system design steps and requirements, the basic parameters of the first choice, second to parts design: pressure plate, clutch cover, elastic transmission piece, separation device, and driven plate, driven plate and platen hub, operation, reverse design of the spiral spring shock absorber. According to various spare parts working conditions, and analyses the relevant respectively. Ensure that the design of the clutch can utmost transfer engine torque. Keywords: Pressure Plate; Diaphragm Spring; Friction Disc; Control agencies;Clutch I 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 離合器的研究背景 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1.3 離合器設計的主要內(nèi)容 4 第2章 離合器方案設計及功能 5 2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)以及運動方式 5 2.2膜片彈簧離合器性能構(gòu)造 6 2.3 膜片彈簧離合器工作原理 6 2.4 膜片彈簧離合器的優(yōu)點 6 2.5 膜片彈簧離合器設計基本要求 7 2.6 本章小結(jié) 7 第3章 膜片彈簧離合器零部件的結(jié)構(gòu)設計 9 3.1 摩擦片基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇 9 3.2 從動盤總成設計 11 3.2.1 從動片設計 11 3.2.2 從動盤轂設計 11 3.3 壓盤設計 13 3.3.1 壓盤參數(shù)的選擇和校核 13 3.3.2 傳動片設計 15 3.3.3 離合器蓋設計 16 3.4 離合器分離裝置的設計 17 3.4.1 分離軸承及分離套筒 17 3.4.2 分離軸承的設計計算 17 3.5 膜片彈簧的設計 18 3.5.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)形狀的特點 18 3.5.2 膜片彈簧的變形特性 19 3.5.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 19 3.5.4 膜片彈簧參數(shù)的校核 21 3.5.6 膜片彈簧的強度計算 22 3.6 扭轉(zhuǎn)減振器設計 25 3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能 25 3.6.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇 25 3.6.3 扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)確定 26 3.7 本章小結(jié) 31 第4章 離合器操縱機構(gòu)設計 32 4.1操縱機構(gòu)的設計要求 32 4.2 液壓式操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理 32 4.3 操縱系統(tǒng)周邊工作環(huán)境和時間因素的影響 33 4.4 離合器踏板的設計 34 4.5 操縱系統(tǒng)的傳動比計算 34 4.6主缸及工作缸的設計計算 35 4.6.1 主缸的設計 36 4.6.2 分缸的設計 36 4.7 本章小結(jié) 37 結(jié)論 38 參考文獻 39 致謝 41 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 第1章 緒 論 1.1 離合器的研究背景 自十九世紀末第一輛貨車誕生以來，貨車工業(yè)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展過程。由于社會生產(chǎn)力和科學技術日新月異的發(fā)展，也推動了貨車設計日臻精巧，并且其運輸能力和各項性能也得到不斷提高。現(xiàn)今貨車不管是國民經(jīng)濟，還是人們的日常生活中都是一種不可缺少的交通工具。因此貨車工業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術水平往往標志著一個國家的經(jīng)濟水平和科技水平[1]。 貨車傳動系統(tǒng)的基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅(qū)動輪。離合器是貨車傳動系中直接與發(fā)動機相聯(lián)系的部件。在貨車起步前，先要起動發(fā)動機，這時應使變速器處于空擋位置，將發(fā)動機與驅(qū)動輪之間聯(lián)系斷開，以卸除發(fā)動機負荷。待發(fā)動機已起動并開始正常的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)后，方可將變速器掛上一定檔位，使貨車起步。貨車起步時，貨車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動系（它聯(lián)系著整個貨車）與發(fā)動機剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，貨車將突然向前沖動一下，但并未能起步。這是因為貨車從靜止到前沖時，產(chǎn)生很大慣性力。對發(fā)動機造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動機在瞬時間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低轉(zhuǎn)速（一般為300-500r/min）以下，發(fā)動機即熄火而不能工作，當然貨車也不能起步。 ??離合器的首要功用是保證貨車平穩(wěn)起步。在傳動系中裝設了離合器后，在發(fā)動機起動后，貨車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器逐漸接合，在離合器逐漸接合過程中，發(fā)動機所受阻力矩也逐漸增加，故應同時逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對發(fā)動機的燃料供給量，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以上，不致熄火。由于離合器的接合緊密程度增大，發(fā)動機經(jīng)傳動系傳給驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加。到牽引力足以克服起步阻力時，貨車即從靜止開始運動并逐步加速。 ?離合器的另一項功用是保證傳動系換檔時工作平穩(wěn)。在貨車行使過程中，為了適應不斷變化的行使條件，傳動系經(jīng)常要換用不同檔位工作。實現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動齒輪或其它掛檔機構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動，再使另一檔位的齒輪副進入工作。在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動力傳遞，便于使原用檔位的齒輪副脫開，同時有可能使新檔位齒輪副的嚙合部位的速度逐漸相等（同步），這樣，進入嚙合時的沖擊可以大為減輕。 離合器的第三功用是防止傳動系過載。當貨車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發(fā)動機將因和傳動系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動件會產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動機正常工作時所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對傳動系造成超過其承載能力的載荷,而是其機件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產(chǎn)生的相對運動以消除這一危險。 欲使離合器起到以上幾個作用，離合器應該是這樣一個傳動機構(gòu)，其主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉(zhuǎn)動。所以，離合器的主動件與從動件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉(zhuǎn)矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動的介質(zhì)（液力耦合器），或是利用磁力傳動（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產(chǎn)生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用或電磁吸力。如圖1.1所示： 圖1.1 離合器 離合器的具體結(jié)構(gòu)，首先，應在保證發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足四個基本性能要求： （1）離合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠。 （2）結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。 （3）接合元件耐磨性高，使用壽命長，散熱條件好。 （4）操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。 其次，離合器從動部分的轉(zhuǎn)動慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當變速器換檔時，中斷動力傳遞，以減輕齒輪沖擊。如果與變速器主動軸相連的離合器從動部分的轉(zhuǎn)動慣量大，當換檔時，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動機與變速器之間聯(lián)系脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當于分離不徹底，就不能很好的起到減輕齒輪間沖擊的作用。 此外，還要求離合器散熱良好。因為在貨車行駛過程中，駕駛員操縱離合器的次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相對滑磨而產(chǎn)生大量的熱。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生熱量愈大。這些熱量如不及時地散發(fā)，對離合器的工作將產(chǎn)生嚴重影響。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 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[2]。因其作為壓簧，可以同時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，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強度。此外，因膜片彈簧是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降[3]。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設計研究在改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。 由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點，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用，而且正大力擴展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經(jīng)設計出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~2000N.m、最大摩擦片外徑達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[1]。甚至某些總質(zhì)量達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曾經(jīng)都采用壓式機構(gòu)，即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。當前膜片彈簧離合器的操縱機構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機構(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、裝拆方便；膜片彈簧的應力分布也得到改善，最大應力下降；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。而在壓式結(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[2]。 近年來濕式離合器在技術上不斷改進，在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進行強制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低(不超過93℃)，因此，起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達干式離合器的5-6倍，但濕式離合器優(yōu)點的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實現(xiàn)的，超過這一溫度范圍將起負面效應。目前此技術尚不夠完善。 1.3 離合器設計的主要內(nèi)容 摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值取決于摩擦面間的壓緊力和摩擦系數(shù)，以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦材料，或適當加強壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。 摩擦離合器根據(jù)從動盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧，并安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。 主要設計的內(nèi)容如下： （1）從動盤總成設計，包括從動片、從動盤轂； （2）壓盤設計，包括傳動片、壓盤； （3）分離裝置設計，包括分離套筒、分離軸承； （4）膜片彈簧設計； （5）扭轉(zhuǎn)減振器設計，包括減振片、減振彈簧； （6）離合器操縱機構(gòu)設計，包括主缸、分缸。 第2章 離合器方案設計 2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)以及運動方式 膜片彈簧離合器的主要特點是用一個膜片彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧離合器的主要結(jié)構(gòu)為飛輪，離合器蓋，分離軸承，夾扣，分離叉，保護罩。 (l)主動部分 離合器凡直接與發(fā)動機連接在一起的機件稱為主動部分,主要要由飛輪、膜片彈簧和離合器蓋組戚。離合器蓋由螺栓固定在發(fā)動機飛輪上,與發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)。因此,離合器蓋必須具有良好的旋轉(zhuǎn)平衡性和散熱性能。 膜片彈簧是用優(yōu)質(zhì)彈簧薄鋼板制成碟形的彈簧,開有若干徑向的槽,槽的末端有圓孔,形成若干個彈性桿件,它既可以起壓緊機構(gòu)的作用,又可起分離杠桿的作用。這樣可使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化,縮短了離合器的軸向尺寸。 (2)從動部分 它由鋼片總成、摩擦片和扭轉(zhuǎn)減振器組成。鋼片的周圍用鉚釘固裝著波浪形曲面的扇形彈簧片,在波浪形彈簧片兩側(cè)分別鉚著摩擦片,在其摩擦面上開有許多槽,以防止真空吸附作用,也有助于分離徹底。 (3)操縱機構(gòu) 中型貨車的離合器操縱機構(gòu)均為液壓機械傳動,它主要由踏板、離合器總泵、撓性軟管、分離叉、離合器分泵、分離軸承等組成。離合器總泵由貯液筒、活塞、連接管、防塵套等組成?？偙貌捎弥苿右?其液壓是由活塞在泵體內(nèi)的滑動而產(chǎn)生的,離合器分泵主要由泵體、彈簧、活塞、防塵套、推桿、溢流孔塞等組成。 離合器接合時，發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動盤兩側(cè)的摩擦片，帶動從動盤本體和與從動盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動。動盤本體和減振器盤又通過六個減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動盤轂。因為有彈性環(huán)節(jié)的作用，所以傳動系受的轉(zhuǎn)動沖擊可以在此得到緩和。傳動系中的扭轉(zhuǎn)振動會使從動盤轂相對于動盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動的能量，將扭轉(zhuǎn)振動衰減下來。 當離合器接合時，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉(zhuǎn)速不等到轉(zhuǎn)速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時嚴重得多，而離合器滑磨的嚴重程度常用滑磨功來衡量. 2.2膜片彈簧離合器性能構(gòu)造 膜片彈簧離合器所用的壓緊彈簧是一個用薄彈簧鋼板制成的帶有一定錐度，中心部分開有許多均布徑向槽的圓錐形彈簧片。膜片彈簧是碟形彈簧的一種，它可以看成由碟簧部分和分離指部分所組成。 膜片彈簧：用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼板制成，形狀為碟形，開有徑向切槽，切槽內(nèi)端連通，外端為圓孔。兩個切槽之間鋼板形成一個彈性杠桿，即是壓緊彈簧又是分離杠桿。 壓緊裝置：壓緊裝置由壓盤、離合器蓋、膜片彈簧、支承圈、定位鉚釘、分離鉤、傳動片組成。 接合狀態(tài)：彈簧將壓盤、飛輪及從動盤互相壓緊，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪及壓盤通過摩擦面的摩擦力矩傳至從動盤。 分離過程：踩下踏板，套在從動盤轂滑槽中的撥叉，便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力右移而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力傳動。 接合過程：緩慢地抬起離合器踏板，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下左移與飛輪恢復接觸，二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩逐漸增加，離合器從完全打滑、部分打滑，直至完全接合。 2.3 膜片彈簧離合器工作原理 由圖2.1可知，離合器蓋1與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起，當膜片彈簧3被預加壓緊，離合器處于接合位置時，由于膜片彈簧大端對壓盤5的壓緊力，使得壓盤與從動盤6摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動時(構(gòu)成離合器主動部分)，就通過摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動從動盤總成和變速器一起轉(zhuǎn)動以傳遞發(fā)動機動力要分離離合器時，將離合器踏板8踏下，通過操縱機構(gòu)，使分離軸承總成7前移推動膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳動片的彈力作用下離開摩擦片，使從動盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動機動力的傳遞。 2.4 膜片彈簧離合器的優(yōu)點 膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，具有一系列優(yōu)點： （1）膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性； （2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，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，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定； （4）膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻； （5）易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長； （6）膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好[12]。 （a）接合位置 （b）分離位置 1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤 6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸 圖2.1 膜片彈簧離合器的工作原理圖 2.5 膜片彈簧離合器設計基本要求 膜片彈簧設計的基本要求如下： （1）能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩； （2）接合過程要平衡、柔和，使汽車起步時沒有抖動和沖擊； （3）分離時要迅速、徹底； （4）離合器從動部分的轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪輪齒間的沖擊并方便換擋； （5）高速旋轉(zhuǎn)時具有可靠的強度，應注意平衡并免受離心力的影響； （6）應使汽車傳動系避免共振，具有吸收共振、沖擊和減小噪聲的能力； （7）操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長[22]。 2.6 本章小結(jié) 本章主要介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)運動方式及其組成和工作原理，通過對膜片彈簧離合器的類型對比，確定本設計的離合器為拉式膜片彈簧離合器。還介紹了膜片彈簧離合器的優(yōu)點及其設計的基本要求。 第3章 膜片彈簧離合器零部件的結(jié)構(gòu)設計 3.1 摩擦片基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇 為了可靠地利用離合器中的摩擦傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩,離合器靜摩擦力矩(實為力偶矩)T應大于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩T,其數(shù)學表達式為: Tc= βT0max （3.1） 式中：β-離合器的后備系數(shù),必須大于1。 根據(jù)摩擦定律, 靜摩擦力矩可寫為: Tc=?F∑ZRc （3.2） 式中：F∑-壓盤加于摩擦片的工作壓力，N; Z-摩擦面數(shù)目; ? -摩擦系數(shù),計算時一般取0.25-0.30; Rc-摩擦片平均半徑，mm。 假定摩擦片上的壓力均勻分布,則: Rc= D3-d33D2-d2 （3.3） 式中：D-摩擦片外徑，mm; d-摩擦片內(nèi)徑，mm。 當d/D0.6時, Rc可相當準確地由下式計算: Rc= D+d4 （3.4） 壓盤工作壓力F∑為摩擦面單位壓力ρ0與一個摩擦面的面積A之積 F∑=ρ0A=ρ0πD2-d24 將上式與式3.3代入式3.2可得: Tc=βTemax=π?Z12ρ0D3(1-C3) （3.5） 式中: C-摩擦片內(nèi)、外半徑之比，Ｃ＝d/Ｄ。 當發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Temax已知，離合器結(jié)構(gòu)型式和摩擦片材料已定，Ｚ和f便已定，根據(jù)式3.5便可求出后備系數(shù)、單位壓力和摩擦片尺寸應滿足的關系式，例如，選好β和ρ0，則摩擦片尺寸即可確定。 后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，它能反映離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度．在選擇β時，應從以下考慮出發(fā)，摩擦片在使用中磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩；要能防止離合器自身滑磨過大；要防止傳動系過載。為了可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大, β不可過??；為使離合器尺寸不致過大，防止傳動系嚴重過載，保證操縱輕便，β又不可過大。當發(fā)動機后備功率較大，當使用條件較好，離合器壓緊彈簧壓力在使用過程中可以調(diào)整或變化不大時，β應選小些。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應選大些為宜．通常β值，對于中型貨車為1.60～2.25。 單位壓力ρ0的選擇應考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備系數(shù)的大小、摩擦片外徑、摩擦片材料以及質(zhì)量等因素．若離合器使用頻繁，發(fā)動機后備功率較小，則ρ0應取小些，反之則可取大些．當摩擦外徑較大時，為降低摩擦片外援的熱負荷，ρ0應降低．當采用摩擦材料時，ρ0在0.14-0.3MPa(N/mm2)范圍內(nèi)選取。 摩擦片尺寸主要外徑Ｄ和內(nèi)徑d．Ｄ可根據(jù)已知參數(shù)按式3－5估算．摩擦片尺寸應符合尺寸系列標準ＪＢ1457-74。所選的D應使 最大圓周速度不超過65-70m/s。內(nèi)、外徑之比C在0.53-0.7之間。 根據(jù)設計要求，查資料可知Temax=165N?m（35000r/min）；Pemax=100kw（10000r/min）。 查資料選取?=0.3，Z=2，P0=0.3 MPa，C=0.7，β=2 由公式3.5 D = 312βTemaxπ?ZP01-C3 = 239.50mm 取D= 250mm 則d=155mm 3.2 從動盤總成設計 從動盤總成主要由從動盤轂、摩擦片、從動片、扭轉(zhuǎn)減震器等組成。扇形波狀彈簧兩兩對置鉚接與從動鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于0.2mm，從動盤本體采用45號鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動盤本體上設徑向切口。 設計從動盤時應該注意滿足以下幾個方面的要求： （1）為了減少變速器換擋時齒輪間的沖擊，從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應盡可能??； （2）為了保證汽車平穩(wěn)起步摩擦面上的壓力分布均勻，從動盤應具有軸向彈性； （3）為了避免傳動系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動盤應裝有扭轉(zhuǎn)減震器； （4）要有足夠的抗爆裂力[17]。 3.2.1 從動片設計 設計從動片時，要盡量減輕其重量，并應該使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量。這是因為在汽車行駛中進行換擋時，首先要切斷動力分離離合器，而在變速器掛擋的過程中，與變速器第一軸相連的離合器從動盤的轉(zhuǎn)速一定要發(fā)生變化，或者是增速，或者是減速。離合器從動盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換擋齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。慣性力的大小與從動盤的轉(zhuǎn)動慣量成正比，因此為了減小轉(zhuǎn)動慣量以減輕變速器換擋時的沖擊，從動片一般都做得比較薄，通常用1.3～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。從動片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關，本設計選用整體式從動片，整體式即不帶波形彈簧片的從動片，用高碳鋼(50或85號鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度38～48HRC，厚度選取為1.8mm。 3.2.2 從動盤轂設計 從動盤毅的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動配合相聯(lián)接，以便從動盤毅能作軸向移動。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GB1144-74選取(見表3.1)。從動盤轂花鍵孔鍵齒的有效長度約為花鍵外徑尺寸的(1.0～1.4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動盤毅沿軸向移動時不產(chǎn)生偏斜。從動盤毅通常由40Cr、45號鋼、35號鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度在28～32HRC，本設計選45號鋼。 表3.1 GB1144-74 從 動 盤外 徑D/mm 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn)矩/N·m 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 力 /MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 380 600 10 40 32 5 55 15.2 410 720 10 45 36 5 60 13.1 由于本次設計從動盤外徑為D=250mm由表3.1選取得： 花鍵齒數(shù)n=10； 花鍵外徑=35mm； 花鍵內(nèi)徑=28mm； 鍵齒寬b=4mm； 有效齒長=35mm； 擠壓應力=10.4MPa。 花鍵尺寸選定后應進行強度校核。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力計算， 擠壓應力的計算公式： （MPa） （3.6） 式中：P—花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定： （3.7） 式中：，—分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm； —從動盤轂的數(shù)目； —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，N·m； —花鍵齒數(shù)； —花鍵齒工作高度，m；h=(-)/2； —花鍵有效長度，m。 代入公式（3.7）得： 代入公式（3.6）得： 經(jīng)校核所選尺寸符合強度要求。 3.3 壓盤設計 對壓盤結(jié)構(gòu)設計的要求： （1） 壓盤應具有較大的質(zhì)量，以增大熱容量，減小溫升，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時可設置各種形狀的散熱筋或鼓風筋，以幫助散熱通風。中間壓盤可鑄出通風槽，也可采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。 （2）壓盤應具有較大的剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為15～25mm。 （3）與飛輪應保持良好的對中，并要進行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應不低于15～20g·cm。 （4）壓盤高度（從承壓點到摩擦面得距離）公差要小[18]。 3.3.1 壓盤參數(shù)的選擇和校核 壓盤的材料選用HT20-40鑄造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應與飛輪保持良好的對中，并進行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于0.8。壓盤殼用M8×12mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。 壓盤的外徑可根據(jù)摩擦片的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了使每次接合的溫升不致過高，壓盤應具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量；為了保證在受熱情況下不致翹曲變形，壓盤應具有足夠大的剛度且一般都較厚(載貨汽車的離合器壓盤，其厚度一般不小于15mm)。本設計初選壓盤厚為24mm。壓盤的外徑略大于摩擦片外徑D，取壓盤外徑為272mm，內(nèi)徑略小于摩擦片內(nèi)徑d，取壓盤內(nèi)徑為150mm。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設計還應注意其通風冷卻要好，例如在壓盤體內(nèi)鑄出導風槽。 壓盤的厚度初步確定后，應校核離合器一次接合的溫升不應超過8℃～10℃溫升τ的校核按式為： （3.8） 式中：—溫升，℃； —傳到壓盤的熱量所占的比率。對單片離合器，=0.5； —壓盤的質(zhì)量，kg。 （3.9） 式中：—鑄鐵密度為。 代入公式（3-8）： = 7.57kg 式中：—壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為=544.28J/(kg·K)； —滑磨功，J。 L = 0.5JaW0 （3.10） 式中：—離合器開始滑磨時發(fā)動機角速度；=334.9rad/s； —汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化為相當?shù)霓D(zhuǎn)動慣量。 (3.11) 式中：—汽車總質(zhì)量，kg； =1760kg —車輪滾動半徑，cm；=30cm —主減速器傳動比； =4.56 —變速器傳動比。 =4.87 代入公式（3.11）得： 0.32 代入公式（3.10）得： 選擇壓盤厚度為=24mm，外徑=272mm，內(nèi)徑=150mm。 代入公式（3.8）進行校核計算， ℃ =1.78℃＜8℃ 符合要求，壓盤厚度選擇的合理。 3.3.2 傳動片設計 傳動片在膜片彈簧離合器中要承擔傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，還有依靠傳動片的彈性作用使壓盤分離。利用傳動片來分離壓盤，在離合器結(jié)構(gòu)設計上要簡單些，但傳動片受力狀況要復雜得多，傳動片的負荷也更嚴重，故必須仔細地對它進行強度校核。壓盤通過傳動片和離合器蓋相連而被驅(qū)動。根據(jù)對傳力片的功能要求，決定了它一端用鉚釘固定在壓盤上，另一端用螺釘與離合器蓋相連，它們沿圓周切向布置，本設計布置3組，而每組由4個彈性薄片組成。這里取長為65mm，寬為20mm，片厚為1mm保證其既有足夠的軸向彈性使壓盤容易分離，又有足夠的強度不至于因彎曲拉壓而斷裂。 在布置傳動片是要注意，通常情況下（即發(fā)動機正向輸出轉(zhuǎn)矩）傳動片應該受拉力，但是當由車輪驅(qū)動發(fā)動機時，傳動片將受壓，此時要當心它受壓時的壓桿穩(wěn)定性問題。傳動片與壓盤、離合器連接時的安裝高度，這樣設計：在離合器徹底分離時，壓盤由傳動片拉離至極端位置，此時，傳動片應處于或接近于非彎曲狀態(tài)（平直狀態(tài)，相當于彎曲應力為零）。按照這一設計思路，當離合器在結(jié)合狀態(tài)并傳遞轉(zhuǎn)矩時，傳動片將在彎、拉聯(lián)合作用下工作[20]。 傳動片有效長度為，則 （為螺釘孔直徑） （3.12）= 65-1.5×20=35mm 每組傳動片總剛度 Kn = 12Ejxn/l13 （3.13） 全部 組傳動片合成的總剛度為 K∑ = Kn = 12Ejxni/l13 （3.14） 式中：E—為傳動片的彈性模量，為 代入公式（3.14）得： K∑=12×2×105×1/12×20×4×3/353×1/1000=0.112MN/M 壓盤與飛輪通過彈性傳動片連接時，則傳動片應進行拉伸應力的強度校核；若通過凸塊一窗孔、傳力銷或鍵連接時，則應進行擠壓應力的強度校核： (3.15) 式中：—考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)矩分配到壓盤上的比例系數(shù)，單片離合器?。? —力的作用半徑，1.2m； —工作元件(例凸塊一窗孔、傳動銷、鍵)的數(shù)目，這里取3組每組4片； —接觸面積，mm2，這里取長為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。 計算得=15.22符合標準。 3.3.3 離合器蓋設計 離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，一般采用厚2. 5～5mm的低碳鋼鋼板沖壓制造。離合器蓋的形狀和尺寸由離合器的結(jié)構(gòu)設計確定。在設計時要特別注意的是剛度、對中、通風散熱等問題。離合器蓋的剛度不夠，會產(chǎn)生較大變形，這不僅會影響操縱系統(tǒng)的傳動效率，還可能導致分離不徹底、引起摩擦片早期磨損，甚至使變速器換檔困難。離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離杠桿、壓緊彈簧等，因此，其對于飛輪軸線的對中十分重要。對中方式可采用定位銷或定位螺栓以及止口對中。為了加強通風散熱和清除摩擦片的磨損粉末，在保證剛度的前提下，可在離合器蓋上設置循環(huán)氣流的入口和出口，甚至將蓋設計成帶有鼓風葉片的結(jié)構(gòu)。 本設計離合器蓋要求離合器蓋內(nèi)徑大于離合器摩擦片外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可，選厚度為5mm的低碳鋼。 3.4 離合器分離裝置的設計 3.4.1 分離軸承及分離套筒 分離軸承在工作中主要承受軸向力。在分離離合器時，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，它同時還承受徑向力。所以在離合器中采用的分離軸承主要有兩類：徑向推力軸承和推力軸承。徑向推力類適用于高速、低軸向負荷的情況；推力類則使用低速、高軸向負荷的情況。除此之外。在某些輕型汽車上還采用由浸油的碳和石墨混合壓制而成的滑動推軸承。 在以往的設計中，分離軸承的內(nèi)圈通常壓配在鑄造的分離套筒上，而分離套筒則裝在變速器第一軸軸承蓋套管外軸頸上，可以自由移動，分離離合器時軸承內(nèi)座圈不動，外座圈旋轉(zhuǎn)。在離合器處于接合狀態(tài)時，分離軸承的端面與分離桿的內(nèi)端之間應留有間隙δ=3～4mm，以備在摩擦片磨損的情況下，分離桿內(nèi)端后退而不致妨礙壓盤繼續(xù)壓緊摩擦片，以保證可靠地傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。 由于現(xiàn)今大多數(shù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過了6000r/min，離心力造成的徑向力很大，因此，汽車離合器分離軸承廣泛采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并把它做成完全密封，充滿耐高溫的鋰基潤滑脂的軸承，而且把傳統(tǒng)的由軸承外圈轉(zhuǎn)動變成為由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，這些結(jié)構(gòu)措施使軸承的使用壽命更加長并免維護。 3.4.2 分離軸承的設計計算 分離軸承選取推力球軸承，經(jīng)機械設計手冊查得如下尺寸 D=85, d=45, T=28, B=12,額定動載荷=75.8kN，額定靜載荷=150KN。 1、 軸承壽命的計算 L = 10660ncp3 （3.16） 式中：P—當量動載荷：P = ?pFa； —載荷系數(shù)：=1.2～1.8 選取=1.8。 P = 1110.1MPa 額定壽命 L=8.14×h 2、 分離軸承在離合器徹底分離時的載荷 =1916.7N≤75.8KN 3、 分離軸承靜強度計算 （3.17） 式中：為靜載荷安全系數(shù)，選取=4 代入公式（3-17）得： =4440.4N = 150kN≥ 故所選分離軸承符合設計要求。 3.5 膜片彈簧的設計 膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長方孔，分離指根部的過渡圓角半徑應大于4.5mm，以減少分離指根部的應力集中，長方孔又可用來安置銷釘固定膜片彈簧。 3.5.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)形狀的特點 膜片彈簧是由彈簧鋼板沖制而成的。膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分成兩部分，第一部分在膜片彈簧大端處，為一完整的截錐體，它的形狀像一個無底的碟子，是膜片彈簧實際起彈性作用的部分，它和一般機械上所有的碟形彈簧完全類似，故把它稱為膜片彈簧的碟簧部分。碟形彈簧的工作原理為：沿碟簧的軸線方向加載，碟簧受到軸向載荷逐漸變平，卸載后又恢復原形。這就是碟形彈簧的彈性作用所反映出來的彈性表現(xiàn)現(xiàn)象。 3.5.2 膜片彈簧的變形特性 膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定，是非線性的，與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高H及彈簧的鋼板厚h有關。不同的H/h值有不同的彈性特性(見圖3.1)。當(H/h)<時，P為增函數(shù)，這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。當(H/h)=，特性曲線上有一拐點，若(H/h)=1.5≈，則特性曲線中段平直，即變形增加但載荷P幾乎不變，故這種彈簧稱零剛度彈簧。當2，則特性曲線具有更大的負剛度區(qū)且具有載荷為負值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車液力傳動中的鎖止機構(gòu)[20]。 圖3.1 不同時的無彈性特性曲線 3.5.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 1、比值(H/h)的選擇和H、h的確定 H為膜片彈簧內(nèi)截錐高，h為膜片彈簧鋼板厚度，比值(H/h)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離合器多取： 鋼板厚度h為2～4之間。 選取h=3mm，H/h比值為1.5則膜片彈簧原始內(nèi)截錐高H=4.5。 R/r和R、r的選擇 R為膜片彈簧大端半徑。 r為膜片彈簧分離指半徑。 膜片彈簧的大端半徑R應根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和摩擦片的尺寸來確定。大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。比值R/r的選定影響到材料的利用效率。R/r愈小，則彈簧材料的利用效率愈好。碟形彈簧儲存彈性能的能力在R/r=1.8～2.0為最大，用于緩和沖擊、吸收振動等需要儲存大量彈性能的碟簧最佳。但對汽車離合器膜片彈簧來說，并不要求儲存大量的彈性能，而應根據(jù)結(jié)構(gòu)布置及壓緊力的需要，通常取R/r =1.2～1.3(即1.25左右)。 本設計選取R=125mm；R/r=1.2 計算得r =104mm。 3、膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α與膜片彈簧內(nèi)截錐高H關系密切，一般在10°～12°范圍內(nèi)選擇。 α = arctanHR-r = arctan4.5125-104 = 12.09 （3.18） 取α=13°。 4、分離指的數(shù)目n的選擇 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)，便于制造時模具分度：n取18。 5、膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑 膜片彈簧小端半徑由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應大于變速器第一軸的花鍵外徑。變速器第一軸的花鍵外徑為35mm，取膜片彈簧小端半徑=30mm。 分離軸承作用半徑應大于。按花鍵外徑選用=35.5mm。 6、切槽寬度、窗孔槽寬及半徑的確定 =4mm =12mm =91.8mm 7、支承圈作用半徑L和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑l 支承圈平均半徑與膜片彈簧與壓盤的接觸半徑的取值將影響膜片彈簧的剛度。應略大于r且盡量接近r；應略小于R且盡量接近于R。 =124 =100.25 3.5.4 膜片彈簧參數(shù)的校核 （1）摩擦片外徑D的選取應使最大圓周速度不超過65～70m/s （3.19） =（3.14/60）×5000×0.25=65.42m/s 所以摩擦片外徑D選取合適。 （2）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨防止摩擦表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功應小于其許用值，即 （3.20） 該車型 （3.21） 式中：—車輪的滾動半徑 rr=Fd2π （3.22） 式中： F=3.05 (子午線胎) d=750 mm 代入公式（3.22）（3.21）得： W = 5802.6J 所以該離合器離合器單位面積滑磨功符合要求。 3.5.6 膜片彈簧的強度計算 已選定 H=4.5mm, h=3mm，R=125mm，r=104mm，=124mm， =100.25mm，n=18，=30mm，=35.5mm，=4mm，=12mm，=91.8mm。 工作壓力和膜片彈簧在壓盤接觸點S處的軸向變形關系式 P1=πEhλ161-μ2?lnRrL-l2H-λ1R-rL-lH-λ12R-rL-l+h2 (3.23) 設 式中： —彈性模數(shù)，?。? —泊松比，??； —大端變形，mm； —碟簧部分內(nèi)截錐高，mm。 因此公式就成為 (3.24) 把有關數(shù)值代入上述各式，得 = 1617.4 = 3 =0.738-0.553-0.67 1、確定彈簧工作點的位置 取離合器結(jié)合時大端變形量=0.65H=2.9,得== 5465N。 校核后備系數(shù) ： (3.25) 其中103.6mm =2 把數(shù)值代入得 符合1.7～2.25 之間 離合器徹底分離時，大端的變形量為 (3.26) 式中：— —壓盤升程 =2.4mm 離合器剛開始分離時，壓盤的行程，此時膜片彈簧大端的變形量為，摩擦片磨損后，最大，磨損量。 2、求離合器徹底分離時分離軸承的載荷 由公式 (3.27) 取==5.3mm則得： (3.28) 代入有關數(shù)值，得 =1689N 3、求分離軸承行程 由公式 (3.29) 取，則 由公式得 由公式得 把有關數(shù)值代入(3.29)，得： 1.85mm 故 4、強度校核 膜片彈簧大端的最大變形（離合器徹底分離時）。 (3.30) 把有關數(shù)值代入(3.30)中，得： =1735MPa 3.6 扭轉(zhuǎn)減振器設計 汽車傳動系中的扭轉(zhuǎn)減振器，按其所在位置可分成兩類：一類裝在從動盤總成中，另一類裝在飛輪處。本設計選裝在從動盤總成中的扭轉(zhuǎn)減振器。 3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能 扭轉(zhuǎn)減震器主要由彈性元件和阻尼元件等組