哈飛路寶汽車離合器設(shè)計(jì)【汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】

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授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱路寶汽車的離合器設(shè)計(jì)一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義現(xiàn)代汽車工業(yè)具有世界性，是開發(fā)型的綜合工業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。我國(guó)自1953年創(chuàng)建第一汽車制造廠至今，已有130多家汽車制造廠，700多家汽車改裝廠。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對(duì)汽車的使用功能不斷提出新的要求。目前大部分汽車采用離合器作為汽車的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步?，F(xiàn)代車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來(lái)嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。傳統(tǒng)離合器分有拉線和液壓式兩種，自動(dòng)離合器也分為兩種：機(jī)械電機(jī)式自動(dòng)離合器和液壓式自動(dòng)離合器。機(jī)械電機(jī)式自動(dòng)離合器的ECU匯集油門踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器等信號(hào)，經(jīng)處理后發(fā)送指令驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)，通過(guò)拉桿等機(jī)械形式驅(qū)使離合器動(dòng)作；液壓式自動(dòng)離合器則是由ECU發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)液壓系統(tǒng)，通過(guò)液壓操縱離合器動(dòng)作。 液壓式自動(dòng)離合器在目前通用的膜片離合器的基礎(chǔ)上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執(zhí)行系統(tǒng)，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關(guān)裝置控制電動(dòng)油泵去操縱離合器油缸活塞。變速器控制單元（ECU）與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）是集成在一起的，根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等傳感器反饋信息，計(jì)算出離合器最佳的接合時(shí)間與速度。 自動(dòng)離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當(dāng)ECU發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)油泵，電動(dòng)油泵產(chǎn)生的高壓油液通過(guò)電磁閥輸送到離合器油缸。通過(guò)ECU控制電磁閥的電流量來(lái)控制油液流量和油液的通道變換，實(shí)現(xiàn)離合器油缸活塞的移動(dòng)，從而完成汽車起動(dòng)、換檔時(shí)的離合器動(dòng)作。 離合器分類 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT10043-2003 汽車離合器有摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。 液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)矩，外殼與泵輪連為一體，是主動(dòng)件；渦輪與泵輪相對(duì)，是從動(dòng)件。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪不能被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于分離狀態(tài)；隨著泵輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于接合狀態(tài)。 電磁離合器靠線圈的通斷電來(lái)控制離合器的接合與分離。如在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，則可以加強(qiáng)兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。 目前，與手動(dòng)變速器相配合的絕大多數(shù)離合器為干式摩擦式離合器，按其從動(dòng)盤的數(shù)目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。 濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。采用若干個(gè)螺旋彈簧作為壓緊彈簧，并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。在采用離合器的傳動(dòng)系統(tǒng)中，早期離合器的形式是錐形摩擦離合器。錐形摩擦離合器傳遞扭矩的能力，比相同直徑的其他結(jié)構(gòu)形式的摩擦離合器要大。但是，其最大的缺點(diǎn)是從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在接合時(shí)也不夠柔和，容易卡住。在油中工作的所謂濕式的多片離合器逐漸取代了錐形摩擦離合器。但是多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘?。ㄓ绕涫窃诶涮煊鸵鹤儩鈺r(shí)更容易發(fā)生），導(dǎo)致分離不徹底，造成換擋困難。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦離合器的主要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面數(shù)多，故接合平順柔和，保證了汽車的平穩(wěn)起步。但因片數(shù)較多，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，還是感到換擋不夠容易。另外，中間壓盤的通風(fēng)散熱不良，易引起過(guò)熱，加快了摩擦片的磨損甚至燒傷和破裂。如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。 隨著汽車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)新的使用條件。從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，近年來(lái)汽車的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重汽車趨向大型化，國(guó)內(nèi)也有類似的情況。此外，對(duì)離合器的使用要求也越來(lái)越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢(shì)。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)和上的改進(jìn)使人們逐漸趨向首選膜片彈簧離合器。首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使得零件數(shù)目減少，重量減輕；其次，離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化并顯著地縮短了離合器的軸間尺寸；再者，膜片彈簧具有良好的非線性特性，設(shè)計(jì)合適可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很少改變，且減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便。因此廣泛應(yīng)用于大,中，小各類車型中。膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因膜片是一種對(duì)稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出，對(duì)于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究對(duì)于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無(wú)底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來(lái)安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過(guò)分離鉤拉動(dòng)壓盤后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)稱的，因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為802000N.m、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達(dá)2832t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。離合器是汽車傳動(dòng)系中的重要部件，主要功用是是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車平穩(wěn)起步，保證傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順以及限制傳動(dòng)系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。它的構(gòu)造特性與發(fā)展和傳動(dòng)系緊密相關(guān)。在以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中，雖然發(fā)展自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，但手動(dòng)擋汽車款式仍然占多數(shù)，且考慮商用車中更多數(shù)采用手動(dòng)變速器，則手動(dòng)擋汽車目前仍然是世界汽車的主流?？梢哉f(shuō)，從目前到將來(lái)，離合器這一部件將會(huì)隨著內(nèi)燃機(jī)一起存在，不可能在汽車上消失。因此，研究離合器結(jié)構(gòu)有實(shí)際的意義，設(shè)計(jì)更優(yōu)質(zhì)的離合器也就成為力推動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)步的課題之一。本次設(shè)計(jì)的課題是根據(jù)哈飛路寶汽車的各項(xiàng)參數(shù)，設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器。在該款輕型車上膜片彈簧離合器有著零件數(shù)量少，重量輕操縱輕便等優(yōu)點(diǎn)。但是有制造難度大，分離指剛度低，分離效率低等缺點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)將著重解決此類問(wèn)題二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題1掌握汽車離合器結(jié)構(gòu)及工作原理2離合器總成設(shè)計(jì),從動(dòng)盤設(shè)計(jì)，彈簧的參數(shù)，尺寸，材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3使用CAD完成圖紙4編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書5擬解決的問(wèn)題:摩擦片外徑D的確定，離合器后備系數(shù)的確定，單位壓力P的確定：分離裝置的設(shè)計(jì)，以及從動(dòng)盤設(shè)計(jì)（從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)）和膜片彈簧設(shè)計(jì)等。三、技術(shù)路線（研究方法）離合器設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀掌握離合器結(jié)構(gòu)及其工作原理傳動(dòng)方案的選取基本參數(shù)的確定從動(dòng)盤壓盤設(shè)計(jì)分離裝置設(shè)計(jì)彈簧部分設(shè)計(jì)離合器殼體設(shè)計(jì)圖紙的繪制完成說(shuō)明書四、進(jìn)度安排（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第4周（3月24日3月30日）（2）參數(shù)選擇方案確定，列文稿大綱 第5-6周（3月31日4月10日）（3）設(shè)計(jì)計(jì)算 第7周（4月11日4月17日）（4）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書，完成圖紙繪制 第813周（4月18日5月29日）（5）交稿，預(yù)答辯 第14周（5月30日6月9日）（6）設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（6月9日6月22日）（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6月23日6月29日）五、參考文獻(xiàn)1 臧杰，汽車構(gòu)造（下冊(cè)）。機(jī)械工業(yè)出版社，20082 陳家瑞.汽車構(gòu)造(上，下冊(cè)) M.北京：人民交通出版社，19943 高維山.變速器M.北京：人民交通出版社，19904 劉海江，于信匯，沈斌.汽車齒輪M.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997 5 孫恒，傅則紹.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，19906 余志生.汽車?yán)碚揗.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20007 蔡炳炎，徐勇，林寧.機(jī)械式汽車變速器的速比配置分析J.機(jī)械研究與應(yīng)用 2005-048 王望予.汽車設(shè)計(jì)（第四版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20049 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)M.北京：清華人學(xué)出版社，200110 徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991 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