中型載貨汽車(chē)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)[汽車(chē) 總質(zhì)量9.5噸]【含CAD高清圖紙和說(shuō)明書(shū)】

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在以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車(chē)中，離合器都是作為一個(gè)獨(dú)立的零件存在。雖然發(fā)展自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，但也有專(zhuān)家指出：根據(jù)德國(guó)出版的2003年世界汽車(chē)年簽，2002年世界各國(guó)114家汽車(chē)所生產(chǎn)的1864款乘用車(chē)中，手動(dòng)機(jī)械變速器車(chē)款為1337款；在我國(guó)，乘用車(chē)中自動(dòng)擋車(chē)款式只占全國(guó)平均數(shù)的26.35%；若考慮商用車(chē)中更是多數(shù)采用手動(dòng)變速器，手動(dòng)擋汽車(chē)目前仍是世界車(chē)款的主流（其中不排除一些國(guó)家或地區(qū)自動(dòng)變速器車(chē)款是其主流產(chǎn)品）。談到未來(lái)，考慮到手動(dòng)傳動(dòng)系將向自動(dòng)自動(dòng)傳動(dòng)系過(guò)度，但現(xiàn)在手動(dòng)傳動(dòng)戲也在不斷改善，因此也是自動(dòng)傳動(dòng)系的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?？梢哉f(shuō)，從目前到將來(lái)離合器這一部件將會(huì)伴隨著內(nèi)燃機(jī)一起存在，不可能在汽車(chē)上消失。1.2汽車(chē)離合器的現(xiàn)狀發(fā)展1.2.1汽車(chē)離合器的現(xiàn)狀如今單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán)，提高了離合器結(jié)合的平順性。離合器從動(dòng)盤(pán)總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)載、共振，并且減小了傳動(dòng)系噪聲。近年來(lái)，出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)減振特性和性能價(jià)格比較為理想的雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)，這種飛輪由初級(jí)飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器和次級(jí)飛輪組成，采用徑向布置減振彈簧，在有限的空間可以獲得相當(dāng)好的減振效果。它突破了傳統(tǒng)的飛輪鑄造生產(chǎn)方法，以鋼板沖壓取而代之。隨著汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷提高和改進(jìn)，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)車(chē)輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載貨汽車(chē)趨于大型化，國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似情況。此外，離合器的使用條件也日酷一日。因此，提高離合器的傳扭能力、提高其使用壽命、簡(jiǎn)化操作已成為離合器目前發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于重型離合器，由于商用車(chē)趨于大型化，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸空間有限，離合器的使用條件日酷一日，增加了離合器扭轉(zhuǎn)能力，提高其使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已成為重型離合器發(fā)展的趨勢(shì)。為了提高離合器的扭轉(zhuǎn)能力，在重型汽車(chē)上可采用雙片干式離合器。從理論上講，在相同的徑向尺寸下，雙片離合器的扭轉(zhuǎn)能力和使用壽命是單片1倍。但受到其它客觀因素的影響，實(shí)際效果要比理論值低一些。近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)上不斷的改進(jìn)，在國(guó)外某些重型牽引汽車(chē)和自卸汽車(chē)上又開(kāi)始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低，因此起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。據(jù)報(bào)道，這種離合器有著良好的起步能力，其使用壽命可達(dá)干式的56倍。1.2.2汽車(chē)離合器的發(fā)展在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中，錐形離合器最為成功。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在德國(guó)戴母勒公司的鋼制車(chē)輪的小汽車(chē)上。它是將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動(dòng)部件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀(jì)20年代中葉，對(duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，錐形離合器修復(fù)比較簡(jiǎn)單，摩擦面容易修復(fù)。它的材料曾用過(guò)駝毛帶、皮革帶等?，F(xiàn)今所用的盤(pán)式離合器的先驅(qū)是多片盤(pán)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(diǎn)是在汽車(chē)起步時(shí)離合器的結(jié)合比較平順，無(wú)沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤(pán)片對(duì)著一青銅盤(pán)片。采用純粹的金屬對(duì)金屬的摩擦副，把它們置于油中工作，能達(dá)到更為滿意的性能。在油中的盤(pán)式離合器，摩擦片直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油給甩掉。此外，油也容易把金屬盤(pán)片粘住，不容易分離。但畢竟優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，許多離合器還在探索原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。石棉基材料的引入和改進(jìn)，使得盤(pán)式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。20世紀(jì)20年代末，直到30年代時(shí)，只有工程車(chē)輛、賽車(chē)和大功率的轎車(chē)上才使用多片離合器。 離合器執(zhí)行系統(tǒng)的使用環(huán)境非常惡劣，長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)受高溫，而且又暴露在壓力油和潤(rùn)滑劑中。以往主動(dòng)缸和從動(dòng)缸組件都必須使用金屬，近年來(lái)，美國(guó)一汽車(chē)產(chǎn)品公司向各大洲的車(chē)商提供用塑料制的離合器執(zhí)行系統(tǒng)，該商品的商標(biāo)為CSC，是用LFRT，即用50%的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的黑色尼龍，該材料的硬度大、重量輕、比模量超過(guò)鋁合金。它的纖維分布均勻，是隨機(jī)分布的，尺寸穩(wěn)定性好、收縮率低、約為0.2%。由于纖維完全浸潤(rùn)在尼龍樹(shù)脂中，而且端頭較少，完全能保證有出色的光亮表面。50%的長(zhǎng)纖維，使熱膨脹系統(tǒng)幾乎與金屬相同，該公司認(rèn)為，如果仔細(xì)地將注塑件的尼龍成份燒掉，留下的骨架部分（纖維）幾乎仍保留制品的形狀。這表明產(chǎn)品中的纖維的分布是各向同性，所以收縮一致，抑制了翹曲。CSC的表面光潔度較鑄鋁件好，有助于延長(zhǎng)從動(dòng)缸的密封壽命。該產(chǎn)品的型號(hào)是PA66.GF50-02，完全符合所有的長(zhǎng)期爆炸測(cè)試要求，室溫下的抗拉強(qiáng)度幾乎達(dá)到50000lb/ft2，疲勞強(qiáng)度高，抗蠕變能力強(qiáng)，在149下，抗拉強(qiáng)度仍有20000lb/ft2，50%長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的PA，密度為1.5g/cm3，所以也減輕了重量。通過(guò)注塑成型生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件與鑄鋁相比，節(jié)約了成本。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)以及材料的日新月異，使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器因?yàn)樗哂袕膭?dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，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)在廣泛用于大、中、小各類(lèi)車(chē)型中1。1.3本文研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）離合器類(lèi)型的選擇；（2）各部件參數(shù)的選擇； （3）各部件的參數(shù)計(jì)算各部件的設(shè)計(jì)；（4）總體布置；（5）圖紙的繪制。主要設(shè)計(jì)步驟如下：（1）確定要設(shè)計(jì)的膜片彈簧離合器的基本結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)的形式確定主要機(jī)構(gòu)的基本數(shù)據(jù)；（3）根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)情況提出改進(jìn)意見(jiàn)和措施，找出設(shè)計(jì)的不足和所受的條件限制，提出解決方案；（4）根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制圖紙并撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 第2章 離合器結(jié)構(gòu)原理分析2.1離合器機(jī)構(gòu)類(lèi)型的分析汽車(chē)離合器有摩擦式、液力式和電磁式三種類(lèi)型，但摩擦式離合器用得最為廣泛。摩擦離合器的類(lèi)型很多，主要有周置式離合器、中央彈簧離合器、斜置彈簧離合器、膜片彈簧離合器。周置式離合器主要用在商用載重汽車(chē)上，螺旋彈簧沿著壓盤(pán)的圓周作同心圓布置：中央彈簧離合器，采用12個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)矩形斷面的錐形螺旋彈簧做壓簧并布置在離合器正中間的結(jié)構(gòu)形式，稱(chēng)為中央離合器。中央離合器的壓簧不和壓盤(pán)直接接觸，因此壓盤(pán)由于摩擦生成的熱量不會(huì)直接傳遞給彈簧使其回火失效。中央彈簧的壓緊力通過(guò)杠桿系統(tǒng)作用于壓盤(pán)，并按杠桿比放大，因此可用較小的彈簧力得到足夠大的壓盤(pán)壓緊力。膜片彈簧離合器是用膜片彈簧代替了壓緊彈簧及分離桿機(jī)構(gòu)而作成的離合器，因?yàn)樗贾迷谥醒耄砸部伤阒醒霃椈呻x合器：雙片離合器，單片離合器由于受到壓緊彈簧結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)的限制，其轉(zhuǎn)矩容量也受到限制。其次還有斜置拉式螺旋彈簧離合器、金屬陶瓷離合器、濕式離合器。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(diǎn)：膜片彈簧具有較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)基本保持不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；相對(duì)圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降，離合器分離時(shí)，彈簧壓力有所下降，從而降低了踏板力。對(duì)于圓柱螺旋彈簧，其壓力則大大增加。膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，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。膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤(pán)接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)。膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。按其分離軸承運(yùn)動(dòng)的方向可分為推式和拉式兩種。拉式膜片彈簧離合器較推式在性能上有更多的優(yōu)點(diǎn)，但由于受到分離軸承機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、拆裝復(fù)雜等因素的困擾，因此在本設(shè)計(jì)選用推式的結(jié)構(gòu)形式2。2.2膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理1、離合器的結(jié)構(gòu)：發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪是離合器的主動(dòng)部件（如圖2.1所示），帶有摩擦片的從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)轂借滑動(dòng)花鍵與變速器第一軸（離合器從動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧將從動(dòng)盤(pán)壓緊在飛輪端面。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與主動(dòng)盤(pán)面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤(pán)上，在由此經(jīng)過(guò)變速器的第一軸和傳動(dòng)系統(tǒng)的中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。 2、從動(dòng)盤(pán)：主要由從動(dòng)片、摩擦片、從動(dòng)盤(pán)轂等三個(gè)基本部件組成。為了使單盤(pán)離合器結(jié)合柔和，起步平穩(wěn)，從動(dòng)盤(pán)一般具有軸向彈性。具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)大致有整體式、分開(kāi)式和組合式幾種。3、扭轉(zhuǎn)減振器：發(fā)動(dòng)機(jī)傳到汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩是周期地不斷變化著的，這就使的傳動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如果其振動(dòng)的頻率與傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相一致，就會(huì)發(fā)生共振，這對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)零件壽命有很大影響。此外在不分離離合器的情況下進(jìn)行緊急制動(dòng)或猛烈接合時(shí)，瞬間將造成對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)極大的沖擊載荷，從而縮短零件的使用壽命。為了避免共振，緩和傳動(dòng)系統(tǒng)所受的沖擊載荷，提高零件的壽命，通常在各種轎車(chē)，貨車(chē)的傳動(dòng)系中都裝有扭轉(zhuǎn)減振器。4、操縱機(jī)構(gòu)：離合器的操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員借以使離合器，或使之柔和結(jié)合的一套機(jī)構(gòu)。它起始于離合器踏板，終止于離合器殼（飛輪殼）內(nèi)的分離軸承。按照分離離合器的操縱能源不同，離合器操縱機(jī)構(gòu)可分為人力式和氣壓式兩類(lèi)。前者是以駕駛員的肌體作為惟一的操縱動(dòng)力，后者是以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)作為主要操縱動(dòng)力，而以人力作為輔助和后備的操縱動(dòng)力。5、離合器蓋總成：壓盤(pán)、分離桿、壓緊彈簧一起組裝在離合器蓋內(nèi)，組成離合器蓋總成。蓋總成通過(guò)螺栓安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上。飛輪和壓盤(pán)為主動(dòng)件，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)這兩個(gè)主動(dòng)件輸入。飛輪和壓盤(pán)之間為從動(dòng)盤(pán)總成，它作為從動(dòng)件通過(guò)摩擦接受由主動(dòng)件傳來(lái)的輸入轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)其中間的從動(dòng)盤(pán)轂花鍵輸出轉(zhuǎn)矩。壓緊彈簧通過(guò)壓盤(pán)那從動(dòng)盤(pán)總成緊緊壓在飛輪上，形成工作壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)飛輪和壓盤(pán)一道旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)壓盤(pán)上壓緊彈簧產(chǎn)生的工作壓力所形成的摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。6、離合器的工作原理：離合器蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起,當(dāng)膜片彈簧被預(yù)加壓緊,離合器處于接合位置時(shí),由于膜片彈簧大端對(duì)壓盤(pán)的壓緊力,使得與從動(dòng)盤(pán)摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(構(gòu)成離合器主動(dòng)部分),就通過(guò)摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)總成和變速器一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力.要分離離合器時(shí),將離合器踏板踏下,通過(guò)操縱機(jī)構(gòu),使分離軸承總成前移推動(dòng)膜片彈簧分離指,使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開(kāi)壓盤(pán)，壓盤(pán)在傳動(dòng)片的彈力作用下離開(kāi)離合片，是從動(dòng)盤(pán)總成處于分離位置，切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞3。2.3膜片彈簧離合器的特性本設(shè)計(jì)采用膜片彈簧離合器，在離合器設(shè)計(jì)中采用膜片彈簧離合器有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）膜片彈簧本身起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使零件數(shù)目減少，重量減輕；（2）其次，離合器的機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸；（3）膜片彈簧具有良好的線性特性，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，切可減輕離合器踏板力，使操縱輕便。（4）膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器的旋轉(zhuǎn)軸線是完全對(duì)稱(chēng)的，因此它的壓緊力不會(huì)受離心力的影響，很適合高速旋轉(zhuǎn)。膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分。碟簧部分的彈性形變特性和螺旋彈簧的不一樣，它是一種非線性的彈簧。其特性和碟簧的原始內(nèi)截錐高度H及彈簧片厚度h之比有關(guān)，不同的值可以得到不同的彈性變形特性。一般分成下列四種情況。1、如圖2.1中的曲線，載荷P增加時(shí)。變形總是不斷增加。這種彈簧的剛度很大，可以承受很大的載荷，適合作為緩沖裝置中的形成限制彈簧。圖2.1 H/h對(duì)膜片彈簧彈性特性的影響2、如圖2.1中=的曲線，彈簧的特性曲線在中間有一段很平直，變形增加時(shí)載荷P幾乎維持不變。此種彈簧叫做零剛度彈簧。3、如圖2.1中的曲線，彈簧的特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，既當(dāng)變形增加時(shí)，載荷反而減小。具有這種特性的膜片彈簧很有適用于作為離合器的壓緊彈簧。因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)，達(dá)到分離離合器時(shí)載荷下降、操縱省力的目的。當(dāng)然，負(fù)荷剛度過(guò)大也不適宜，以免彈簧工作位置略微變動(dòng)造成彈簧壓緊力變化過(guò)大。本設(shè)計(jì)選取了此種情況。4、如圖2.1中的曲線，這種彈簧的特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工況區(qū)，而且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域（特性曲線穿過(guò)了橫坐標(biāo)，圖中未示出）。這種彈簧適合于汽車(chē)液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)4。2.4離合器的設(shè)計(jì)原則離合器的主要功用是切斷和實(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(chē)起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零部件因過(guò)載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足如下基本要求：（1）在任何行使條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止傳動(dòng)系過(guò)載。（2）接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車(chē)起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。（3）分離時(shí)要迅速、徹底。（4）從動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)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(guò)高，延長(zhǎng)其使用壽命。（6）應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。（7）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。（8）作用在從動(dòng)盤(pán)上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作工程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。（9）具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。（10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。所謂使用可靠，指的是離合器機(jī)構(gòu)或零部件在預(yù)定期內(nèi)一直能正常工作。這意味著在使用中要注意保養(yǎng)，其耗費(fèi)的勞動(dòng)量也要盡量小。這就取決于制造和裝配質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用狀況。很多情況下，離合器不能可靠工作就是和不完善的技術(shù)保養(yǎng)零部件缺少必要的潤(rùn)滑和調(diào)整有關(guān)5。2.5本章小結(jié)本章著重介紹了離合器的類(lèi)型分析，膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理，H/h對(duì)膜片彈簧彈性特性的影響以及離合器的設(shè)計(jì)原則，并分析了本文所選類(lèi)型的特性。通過(guò)本章節(jié)可以清楚的了解離合器的工作原理和結(jié)構(gòu)，為后面的設(shè)計(jì)提供一定的理論基礎(chǔ)。 第3章 膜片彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1離合器主要參數(shù)的選擇3.1.1后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的參數(shù)反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)，應(yīng)該考慮摩擦片在使用中磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過(guò)載及操縱輕便等因素。小轎車(chē)：=1.21.3；載貨車(chē)：=1.72.25，本次設(shè)計(jì)選取=2.0。3.1.2單位壓力 單位壓力 P0決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器的使用壽命有很大的壽命有很大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素，對(duì)于離合器使用頻繁、發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)較小、載質(zhì)量大或經(jīng)常在壞路面上行駛的汽車(chē)P0應(yīng)取小一些；當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí)，為了降低摩擦外緣處的熱負(fù)荷，P0應(yīng)取大一些；后備系數(shù)較大時(shí)，可適當(dāng)增加P0。本設(shè)計(jì)摩擦片材料選取粉末冶金材料。 P0的范圍為0.350.5 MPa，本次設(shè)計(jì)選取P0=0.42 MPa。3.1.3摩擦片的主要尺寸 本設(shè)計(jì)是以CA1091中型載貨汽車(chē)為參考而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，CA1091有關(guān)參數(shù)如下所示：最大總質(zhì)量9545kg；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Temax=373N.m；最高車(chē)速 90km/h；CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax=99KW；發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速3000r/min；變速器主減速比i0=5.77；傳動(dòng)比ig=7.640。摩擦片的主要尺寸有外徑D、內(nèi)徑d、厚度b。(1) 摩擦片外徑D，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率選取 （3.1）式中，一般載貨汽車(chē)A=36（單片），本次設(shè)計(jì)取=325。 (2) 內(nèi)徑，在0.530.70范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)選取=0.585。代入數(shù)值d=190。(3) 摩擦片厚b主要有3.2、3.5、4.0三種尺寸，取值范圍見(jiàn)表3.1，本次設(shè)計(jì)取b=3.5。 表3.1 干式離合器摩擦片尺寸系列（mm）外徑D2內(nèi)徑D1厚度b外徑D2內(nèi)徑D1厚度b1601103.23001753.51801253.53251903.52001403.5350195（190）4.0225（220）1503.53802054.0250（254）155（150）3.54052204.0280165（180）3.54302304.03.1.4摩擦因素、摩擦片數(shù)、離合器間隙的選取 摩擦片的摩擦因素f取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因素f受工作溫度、單位壓力和滑磨速度影響較大，并且它的粉塵對(duì)環(huán)境有污染，而粉末冶金材料和金屬陶瓷材料的摩擦因素f較大且穩(wěn)定。本設(shè)考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性選取了粉末冶金材料的摩擦片。摩擦因素f=0.350.50 ，取f=0.4。摩擦面數(shù)z為離合器從動(dòng)盤(pán)數(shù)目的兩倍，本設(shè)計(jì)為單盤(pán)故摩擦面數(shù)z=2。離合器間隙t是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中仍能完全接合，在分離軸承和分離桿內(nèi)斷之間留有的間隙。一般為34 mm， 取t=4mm。3.2膜片彈簧基本參數(shù)的選擇膜片彈簧尺寸計(jì)算可參考圖3.1中所示去設(shè)計(jì)計(jì)算。圖3.1 膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖3.2.1內(nèi)截錐高度和厚度的確定 內(nèi)截錐高度H和厚度h如圖3.2所示，為保證離合器壓緊力變化不大，操縱輕便，一般為1.52.0之間，厚度h為24之間，選取h=3.0。由上述分析得比值為2.0故H=5.6。 圖3.2 膜片彈簧內(nèi)截錐示意圖3.2.2大端外徑和小端外徑的選擇 比值對(duì)彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響。從材料利用率的角度，比值在1.82.0時(shí)，碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大，就是說(shuō)彈簧重量的利用率好。因此在設(shè)計(jì)用來(lái)緩和沖擊、吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能的碟簧時(shí)選用。對(duì)于汽車(chē)離合器膜片彈簧，設(shè)計(jì)上并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離力的需要來(lái)決定，一般取值為1.21.3。對(duì)于R，膜片彈簧大端外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求而和摩擦片的外徑尺寸相適應(yīng)，大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。此外，當(dāng)H，h及等不變時(shí)，增加R將有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。結(jié)合同類(lèi)車(chē)型，取R=135，取=1.25，故r=108。3.2.3自由狀態(tài)下圓錐底角的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切。 （3.3）式中，內(nèi)截錐高度； 膜片彈簧厚度。代入數(shù)值得=12.445，本次設(shè)計(jì)取=13。3.2.4分離指數(shù)的選擇 分立指數(shù)目n通常取為18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12。本次設(shè)計(jì)選取n=183.2.5膜片彈簧的小端內(nèi)徑及分離軸承作用半徑的確定由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值大于變速器第一軸花鍵外徑。第一軸花鍵外徑為： （3.4）式中，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為4.04.6，本次設(shè)計(jì)選取K=4.0； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。代入數(shù)值得=28.8 ，本次設(shè)計(jì)選取=30 ，應(yīng)大于，選取= 44。3.2.6切槽寬度及分離半徑的確定切槽寬度的范圍為3.23.5，本次設(shè)計(jì)選取=3.5。窗孔槽寬=910，本設(shè)計(jì)選取=10。窗孔的內(nèi)半徑的取值應(yīng)滿足。本次設(shè)計(jì)選取=12。3.2.7壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑壓盤(pán)的加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于且接近，應(yīng)略小于且接近。本次設(shè)計(jì)選取=110，=130。 3.3膜片彈簧的校核3.3.1外徑的校核摩擦片外徑的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)6570m/s。 6570 （3.5） 式中，發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速； 摩擦片最大圓周速度。 代入數(shù)值得=57.8，故認(rèn)為摩擦片外徑選取合適。3.3.2滑磨功的校核為了減少汽車(chē)起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦表面溫度過(guò)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(yīng)小于其許用值。 （3.6） 式中，單位摩擦面積滑磨功； 許用值，本次設(shè)計(jì)車(chē)型=0.33J/mm2； 汽車(chē)起步時(shí)離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功；總滑磨功可根據(jù)下式計(jì)算：=77387.3 （3.7） 式中，為輪胎的滾動(dòng)半徑；汽車(chē)總質(zhì)量，=9545kg；汽車(chē)起步時(shí)所用變速器擋位傳動(dòng)比，=7.640；主減速器傳動(dòng)比，=5.77；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，=3000 r/min；車(chē)論的滾動(dòng)半徑為 =364.3 （3.8）式中，計(jì)算常數(shù)，子午線胎=3.05 ； 車(chē)輪半徑，本設(shè)計(jì)中=750 mm； 綜上所述并代入數(shù)值，得=77387.3J，=0.158J/mm2。所以。 故認(rèn)為該離合器單位面積滑磨功符合要求。3.3.3膜片彈簧的強(qiáng)度校核 由上述分析可知=5.6，=3.5，=135，=108，=130，=110，=40，=18，=55。根據(jù)圖2.2膜片彈簧特性曲線圖，設(shè) （3.9） （3.10）式中，工作壓力；彈性模數(shù)，鋼材取=2.0105； 泊松比，鋼材取=0.3； 碟簧部分內(nèi)截錐高； 大端變形；整理上面兩式得： （3.11）把有關(guān)數(shù)值代入上式，得=3015 （3.12）=3.5 （3.13）=0.485- 0.42+ 0.102 （3.14） 確定彈簧工作點(diǎn)的位置取離合器接合時(shí)大端變形量=0.65，H=5.6由式（3.11）、（3.12）算得膜片彈簧壓緊力：=5304校核后備系數(shù)：= （3.15）式中，=131.7，=2。把數(shù)值帶入上式，得=1.25，符合1.21.75之間。離合器剛開(kāi)始分離時(shí)，大端的變形量為 （3.16）式中，=，為壓盤(pán)升程 = （3.17）式中，每對(duì)摩擦片間隙=0.8 ，代入數(shù)值，得=1.6，=5.8。摩擦片磨損后，最大磨損量 （3.18）其中在0.651.1之間，本設(shè)計(jì)取=1.05，代入數(shù)值得=2.1。故 =4.2-2.1=2.1 求離合器徹底分離時(shí)分離軸承的載荷 膜片彈簧小斷分離軸承處有分離軸承力與膜片彈簧壓盤(pán)接觸處的變形和的關(guān)系式： （3.19）取=5.8，代入數(shù)值得=660.7。 求分離軸承行程 軸向變形和小端分離軸承的軸向變形的關(guān)系式 （3.20）取=1.6 則代入數(shù)值，得=8.32。寬度系數(shù)，為 （3.21） （3.22）代入數(shù)值=0.83，=0.73。彎曲附加變形由分離指受力引起 （3.23）代入有關(guān)數(shù)值，得=1.2，故=9.52 強(qiáng)度校核膜片彈簧大端的最大變形量為離合器徹底分離時(shí)的變形量： （3.24）把有關(guān)數(shù)值代入上式，得=1207，通常強(qiáng)度不大于15001700，故認(rèn)為強(qiáng)度條件適合。3.4本章小結(jié) 本章對(duì)離合器主要參數(shù)（后備系數(shù)、單位壓力和摩擦片的主要尺寸）進(jìn)行了選擇，主要計(jì)算了膜片彈簧離合器的主要參數(shù)，和對(duì)膜片彈簧尺寸的合理選擇，并且對(duì)膜片彈簧進(jìn)行了詳細(xì)認(rèn)真的校核，使其能更好的與實(shí)際相結(jié)合。第4章 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)計(jì)算汽車(chē)傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振器，按其所在位置可分為兩類(lèi)：一類(lèi)裝在從動(dòng)盤(pán)總成中，另一類(lèi)裝在飛輪處。兩者都和離合器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用第一類(lèi)。汽車(chē)行駛中，傳動(dòng)系傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)工作不均衡，轉(zhuǎn)矩周期性地變化會(huì)引起傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。如果傳動(dòng)系發(fā)生扭轉(zhuǎn)共振，將會(huì)使傳動(dòng)系零件的應(yīng)力成倍增加，而這種應(yīng)力具有交變的性質(zhì)，會(huì)使傳動(dòng)系零件的疲勞壽命大大下降。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)還是引起齒輪噪聲的重要原因，尤引人注目。4.1 扭轉(zhuǎn)減振器的特性及主要參數(shù)的選取 圖4.1為離合器扭轉(zhuǎn)減振器特性曲線圖例。圖中反映了扭轉(zhuǎn)減振器特性的一些參數(shù)，其中斜線表示扭轉(zhuǎn)力矩Td，朝上方共有4段斜線，表示有4級(jí)剛度；垂直線表示從一級(jí)進(jìn)入另一級(jí)需要克服的預(yù)緊力矩TN；兩斜線間的間隔反映了減振器工作時(shí)的摩擦；離合器減振器特性曲線在水平坐標(biāo)上的距離表示離合器從動(dòng)盤(pán)轂花鍵中的間隙 圖4.1扭轉(zhuǎn)減振器特性曲線示例4.1.1扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度 減振器扭轉(zhuǎn)角剛度Ca決定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸，按下列公式初選角剛度 Ca13 （4.1）式中，為極限轉(zhuǎn)矩；按下式計(jì)算 =（1.52.0） （4.2）式中，2.0適用乘用車(chē)，1.5適用商用車(chē)，本設(shè)計(jì)為商用車(chē)，選取1.5，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得=559.5，Ca 7273.5本設(shè)計(jì)初選Ca=7000Nm/rad。4.1.2減振器摩擦力矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度Ca受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。一般可按下式初選為 =（0.060.17） （4.3）取=0.11，本設(shè)計(jì)按其選取=41.03。4.1.3預(yù)緊力矩減振彈簧安裝時(shí)應(yīng)有一定的預(yù)緊。這樣，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩它將降低減振器的剛度，這是有利的，但預(yù)緊力值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。一般選取=（0.050.15）=37.34.1.4減振彈簧的分布半徑 減振彈簧的分布尺寸R1的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取 R1 =（0.600.75）d/2 （4.4） 其中d為摩擦片內(nèi)徑，代入數(shù)值，得R1 =66。4.1.5減振彈簧數(shù)目 可參考表4.1選取，本設(shè)計(jì)D=325，故選取Z=6。表4.1減振彈簧的選取離合器摩擦片外徑減振彈簧數(shù)目Z 225250 46 250325 68 325355 810 350 10以上4.1.6減振彈簧的總壓力 當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大Tj。 = （4.5）式中，的計(jì)算應(yīng)按Tj的大者來(lái)進(jìn)行=5650N每個(gè)彈簧工作壓力 （4.6）=706N4.2減振彈簧的尺寸確定在初步選定減振器的主要尺寸后，即可根據(jù)布置上的可能來(lái)確定和減振彈簧設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸。彈簧的平均直徑：一般由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取=1115左右。本設(shè)計(jì)選取=12。彈簧鋼絲直徑： （4.7）式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力=550600Mpa , d1算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為34mm左右。代入數(shù)值，得=3.398，符合上述要求。 減振彈簧剛度 （4.8）=200.9N/mm 減振彈簧的有效圈數(shù) = （4.9）式中，G為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼=83000N/mm2，代入數(shù)值，得=3.984。 減振彈簧的總?cè)?shù)=5.98。減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)最小長(zhǎng)度 （4.10） =22.37式中，=0.337為彈簧圈之間的間隙。減振彈簧的總變形量 （4.11）=3.51減振彈簧的自由高度 （4.12）=25.88減振彈簧的預(yù)變形量 （4.13）=0.35減振彈簧安裝后的工作高度 =25.534.3從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量（=） （4.14）=3.044.4限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)缺口側(cè)邊的間隙 （4.15）式中，R2為限位銷(xiāo)的安裝半徑，一般為2.54mm。本設(shè)計(jì)取=3。4.5限位銷(xiāo)直徑 按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.512mm，本設(shè)計(jì)取=12。4.6從動(dòng)盤(pán)轂缺口寬度及安裝窗口尺寸為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤(pán)轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖3.2所示。 圖3.2 從動(dòng)盤(pán)窗口尺寸簡(jiǎn)圖一般推薦A1-A = a =1.41.6mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí)，開(kāi)始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a =1.5mm，A =26.5mm，A1 =28mm。4.7本章小結(jié) 本章介紹了扭轉(zhuǎn)減振器的特性以及扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)選取，對(duì)減振彈簧的尺寸進(jìn)行了確定，還對(duì)從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角、限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)缺口側(cè)邊的間隙、限位銷(xiāo)直徑、從動(dòng)盤(pán)轂缺口寬度及安裝窗口尺寸進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，并且列出了必要的公式。第5章 離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)汽車(chē)離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來(lái)離合器分離使之柔和接合的一套機(jī)構(gòu)。它始于離合器殼體內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。輕便包括兩個(gè)方面，一是加在離合器踏板上的力不應(yīng)該過(guò)大，另一方面是應(yīng)該有踏板形成的校核機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力液壓式等等。本設(shè)計(jì)選取操縱形式為液力操縱式。在眾多的操縱機(jī)構(gòu)中，氣壓助力液壓式操縱機(jī)構(gòu)具有操縱輕便，布置簡(jiǎn)單而被中重型汽車(chē)廣泛采用。液壓式傳動(dòng)操縱的工作原理簡(jiǎn)單：踩下踏板，由主缸產(chǎn)生的油壓經(jīng)管路傳輸至分缸，由分缸中的推桿推動(dòng)分離叉使離合器分離。離合器操縱系統(tǒng)功能是，把駕駛員對(duì)離合器的踏板的輸入變成分離軸承上的輸出，來(lái)控制離合器的接合和分離，從而完成對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力切斷或傳遞。因此，離合器踏板的布置位置、相關(guān)尺寸、作用力以及行程大小都要符合人體工程學(xué)的要求。綜合起來(lái)，設(shè)計(jì)離合器操縱系統(tǒng)需要考慮如下一些因素：（1） 操縱系統(tǒng)的輸出對(duì)輸入的放大比率；（2） 周邊工作環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響；（3） 時(shí)間因素對(duì)系統(tǒng)性能的綜合影響。5.1離合器的踏板位置、行程、和踏板力5.1.1踏板位置離合器踏板的操縱通常設(shè)計(jì)為由左腳控制，因此，踏板的最佳位置應(yīng)和左腳保持處在一條直線上最為舒適，為此，離合器踏板在車(chē)內(nèi)的位置就要更偏左，它給車(chē)內(nèi)左側(cè)留下的橫向剩余空間要小一些?？紤]到這些因素，大部分離合器踏板實(shí)際布置位置還需適當(dāng)靠右，即靠向人體中間部位。具體布置應(yīng)該以人體左右對(duì)稱(chēng)為準(zhǔn)向左偏移80100mm，作為離合器踏板中心線的位置。5.1.2踏板行程踏板行程是指從踏板最高點(diǎn)至其最低點(diǎn)所劃過(guò)的距離。踏板最佳行程受許多因素影響，其中要考慮人群應(yīng)從5%分位的女性到95%分位的男性。從有關(guān)方面獲得的人體工程學(xué)資料為：踏板最大行程應(yīng)小于175mm。5.1.3踏板力對(duì)于一定的離合器總成，離合器踏板力取決于離合器分離軸承的輸出力及操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)比，加大傳動(dòng)比會(huì)使踏板力減小但行程增加。踏板力大小直接影響到離合器操縱的輕便性。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于轎車(chē)和輕型卡車(chē)，其踏板力Pt可?。狠^輕的踏板力：Pt 100N較重的踏板力：Pt 130N離合器踏板位置高度及其形成對(duì)踏板力的影響也要考慮，因踏板離地板高且行程大的車(chē)輛，操作離合器時(shí)，腳要完全離開(kāi)地板，大腿要抬離坐椅。這種情況下踏板就要就要能支持腳和腿的重量，輕的踏板力就會(huì)使踏板輕易地移動(dòng)使離合器動(dòng)作，而且由于腳和腿沒(méi)有支撐，輕的踏板力反而使離合器的控制變得更為困難，若有較大的踏板力可以部分支撐腳和腿的重量，就能更安全、舒適地操作。若離合器踏板離地較近且行程短，操縱時(shí)腳跟可不離開(kāi)地板，腳完全依靠在坐椅上，此時(shí)，踏板只需支撐腳的部分重量，采用輕的踏板力是適當(dāng)?shù)?，操縱也很舒適。5.2操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)比計(jì)算在設(shè)計(jì)操縱系統(tǒng)時(shí)，為滿足前述對(duì)踏板力和踏板行程的要求，需要根據(jù)具體離合器的分離裝置的傳動(dòng)比，最終合理地確定出操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)比。離合器踏板行程Sn與壓盤(pán)升程s有下列關(guān)系： （5.1）式中，分離軸承與分離杠桿之間的間隙，S0=24mm，取S0=4； 摩擦片與壓盤(pán)、飛輪間的間隙 ，s=0.751.3，取s=1.2； 摩擦面數(shù)，本設(shè)計(jì)為單盤(pán)離合器，所以Zc=2； 考慮傳動(dòng)比中由于變形等原因造成的行程損失，小于1。初選：踏板驅(qū)動(dòng)臂C1=75，踏板臂長(zhǎng)C2=320，主缸推桿直徑d0=8，主缸缸徑d1=16，工作缸缸徑d2=22，分離叉驅(qū)動(dòng)臂長(zhǎng)b1=70，分離叉臂長(zhǎng)b2=80。踏板傳動(dòng)比 （5.2）=4.25分離撥叉?zhèn)鲃?dòng)比 （5.3）=0.875液力傳動(dòng)比 （5.4）=2.19總傳動(dòng)比 （5.5）=48.9有效行程 （5.6）=117.36空行程 （5.7）=32.6踏板總行程 =149.96 踏板行程推薦在150170mm之間，原則上是在滿足徹底分離及踏板力允許情況下，其踏板總行程越小越好，故認(rèn)為本設(shè)計(jì)符合要求。5.3主缸和工作缸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1主缸的工作原理及計(jì)算（1）主缸的工作原理離合器的主缸的油缸和儲(chǔ)油室在結(jié)構(gòu)上做成一體（如圖5.1所示），主缸有 圖5.1 離合器工作缸結(jié)構(gòu)圖1通氣孔；2螺塞；3擋板；4蓋；5螺釘；6儲(chǔ)油室；7總泵推桿；8防護(hù)罩；9端蓋；10密封圈；11活塞；12彈性墊片13皮碗；14復(fù)位彈簧；15管接頭補(bǔ)償孔和進(jìn)油孔與儲(chǔ)油室相通，主缸的油缸內(nèi)裝有鋁合金活塞。活塞中部較細(xì)，使活塞右方形成環(huán)行油室。皮碗位于補(bǔ)償孔和進(jìn)油孔之間。兩孔同時(shí)開(kāi)放，離合器處于接合狀態(tài)。分離離合器時(shí)，踩下踏板，通過(guò)推桿使油缸活塞向左移，當(dāng)皮碗將補(bǔ)償孔關(guān)閉后，油管中的油壓開(kāi)始上升，油液進(jìn)入管路流進(jìn)分缸。當(dāng)迅速放松離合器踏板時(shí)，復(fù)位彈簧使油缸活塞較快地向右移動(dòng)，而油液在管路中流動(dòng)有一定阻力，所以流動(dòng)緩慢，這樣就有可能在活塞左邊形成一定的真空度，在活塞兩腔壓力差的作用下，少量的油液推開(kāi)單向閥，經(jīng)皮碗的間隙流到左腔以彌補(bǔ)真空，同時(shí)油液由儲(chǔ)液室經(jīng)進(jìn)油孔補(bǔ)充到右腔中去。當(dāng)原先由主缸壓到分缸中去的油液重新回到主缸時(shí)，由于已有少量的油液經(jīng)單象閥流到主缸左腔，故總流量多了，這多余的油即從補(bǔ)償孔A流回儲(chǔ)液室。（2）主缸結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算初選內(nèi)徑D=16，管路壓強(qiáng)P=3.5?；钊麠U直徑=8，取標(biāo)準(zhǔn)值d=8mm，活塞寬度=9.6。計(jì)算強(qiáng)度時(shí)，先確定 （5.8）代入數(shù)值，得=703?；钊麖?qiáng)度計(jì)算 （5.9）式中，=400MP為材料的許用拉力，代入數(shù)值，得=14MP。，強(qiáng)度合適。5.3.2分缸的工作原理及計(jì)算（1）分缸的工作原理和結(jié)構(gòu)離合器分缸的功能是接受主缸輸送過(guò)來(lái)的液流及油壓，直接或間接地推動(dòng)分離軸承，使離合器分離。分缸一般裝在飛輪殼外（見(jiàn)圖5.2）。此種布置形式的分缸將通過(guò)分離推桿間接推動(dòng)分離軸承移動(dòng)。分缸中活塞的左右極限位置分別由限位塊和擋環(huán)限制。為了放出滲入管路中的空氣，在分缸中裝有放氣螺釘。分離差推桿的長(zhǎng)度可以調(diào)整，以保證離合器分離桿之間有合適的間隙。特別是當(dāng)摩擦片磨損后，要隨時(shí)注意調(diào)整，以免因壓盤(pán)壓緊力不夠造成的從動(dòng)盤(pán)打滑燒損。 圖5.2 離合器分缸1放氣螺栓；2分缸殼；3擋環(huán)；4活塞限位塊；5進(jìn)油管接頭（2）分缸結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算初選定內(nèi)徑D=25，外徑D1=29，活塞直徑=12.5，取標(biāo)準(zhǔn)值d=15，活塞厚度=15。 強(qiáng)度校核時(shí)，參考公式（5.8），得=3.5N/mm2?；钊麠U理論推力 （5.10）代入數(shù)值，得=1717。拉力 （5.11）代入數(shù)值，得=1099?；钊麠U強(qiáng)度計(jì)算 （5.12）代入數(shù)值，得=9.7MP 。故認(rèn)為本設(shè)計(jì)強(qiáng)度合適。5.4本章小結(jié)離合器的操縱機(jī)構(gòu)在本章中進(jìn)行了選取，選取了液壓式傳動(dòng)。系統(tǒng)的介紹了操縱機(jī)構(gòu)的工作原理。并且介紹了主缸和工作缸的結(jié)構(gòu)組成，進(jìn)行了基本尺寸、強(qiáng)度的計(jì)算，危險(xiǎn)截面的校核等一系列工作。第6章 離合器其它零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算6.1從動(dòng)盤(pán)轂花鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔輸出，變速器第1軸花鍵就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤(pán)轂和變速器第1軸的結(jié)合方式，現(xiàn)今都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，結(jié)構(gòu)形狀如圖6.1所示?；ㄦI之間為動(dòng)配合，這樣在離合器分離和接合過(guò)程中，從動(dòng)盤(pán)轂就能在花鍵軸上自由滑動(dòng)。 圖6.1 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵 從動(dòng)盤(pán)轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，尺寸根據(jù)摩擦片外徑選取。本設(shè)計(jì)選取內(nèi)徑1=32，外徑D1=40，齒數(shù)=10，齒厚t=5，有效齒長(zhǎng)=45。（1） 計(jì)算擠壓應(yīng)力 計(jì)算擠壓應(yīng)力可參考 （6.1） 式中，為花鍵的齒側(cè)應(yīng)力，為單盤(pán)，=1 （6.2） =20.72N花鍵的高度 （6.3）=4代入數(shù)值，得=1.15104， 2105N/m2，（2） 花鍵的剪切應(yīng)力的計(jì)算花鍵剪切應(yīng)力可參考 （6.4）式中，為作用在從動(dòng)盤(pán)上的圓周力 （6.5） =2072N代如有關(guān)數(shù)值，得 =0.92N/mm2，剪切應(yīng)力低，故認(rèn)為花鍵抗剪切能力足夠強(qiáng)。6.2 壓盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算壓盤(pán)是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪有一定聯(lián)系，但這種聯(lián)系又允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能自地做軸向移動(dòng)，使壓盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)脫離接觸。壓盤(pán)和飛輪見(jiàn)常見(jiàn)的連接方式有凸臺(tái)式、鍵式、銷(xiāo)式。本設(shè)計(jì)選用的是凸臺(tái)式連接。離合器在接合的過(guò)程中，由于滑磨功的存在，每接合一次的過(guò)程中都要產(chǎn)生大量的熱，而每次接合的時(shí)間又短，因此熱量根本來(lái)不及全部傳到周?chē)諝庵腥?，必然?dǎo)致摩擦副的溫升在使用頻繁和艱難條件下工作的離合器，這種溫升就更為嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P(pán)的燒損。由于摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過(guò)程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤(pán)吸收，為了每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高，故要求壓盤(pán)具有足夠的質(zhì)量來(lái)吸收熱量。壓盤(pán)的厚度一般為1525mm 之間，初選壓盤(pán)厚為25mm。壓盤(pán)的外徑略大于摩擦片外徑D，取壓盤(pán)外徑為330mm，內(nèi)徑略小于摩擦片內(nèi)徑，取壓盤(pán)內(nèi)徑為180mm.(1)校核壓盤(pán)的厚度根據(jù)離合器一次接合的溫升來(lái)校核 （6.6）式中，分配到壓盤(pán)上的滑磨功所占的比例，單片離合器壓盤(pán)選取0.5；壓盤(pán)的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤(pán)c=544.28J/(kg.K)； 為滑磨功，=77387；質(zhì)量=11.86kg （6.7）代入數(shù)值，得=5.99。校核離合器接合一次時(shí)的溫升，它小于規(guī)定值810。所以壓盤(pán)的厚度選擇合適。(2)壓盤(pán)的傳動(dòng)形式設(shè)計(jì) 壓盤(pán)的出動(dòng)形式有，凸塊窗孔式、傳力銷(xiāo)式、彈性傳動(dòng)片式，本設(shè)計(jì)選定彈性傳動(dòng)片式，初定離合器壓盤(pán)傳力片的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：共設(shè)3組傳力片（i=3），每組4片（n=4），傳力片的幾何尺寸為：寬b=25mm，厚h=1mm，傳力片上兩孔間的距離l=86mm，孔的直徑d=10mm，傳力片切向布置，圓周半徑R=178mm，傳力片材料的彈性模量Mpa。其強(qiáng)度校核如下。 傳力片的有效長(zhǎng)度：1.5d861.51071mm （6.8）傳力片的彎曲總剛度： （6.9）代入數(shù)值=0.17MN/m根據(jù)上述分析，計(jì)算以下3種工況的最大驅(qū)動(dòng)應(yīng)力及傳力片的最小分離力： 徹底分離時(shí)，按設(shè)計(jì)要求f=0，由式 （6.10）或式 （6.11）得。壓盤(pán)和離合器蓋組裝成蓋總成時(shí)，通過(guò)分析計(jì)算可知，可用式 （6.12）計(jì)算最大應(yīng)力。 913Mpa離合器傳扭時(shí)，分正向驅(qū)動(dòng)與反向驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)在離合器摩擦片磨損到極限狀況，通過(guò)尺寸鏈的計(jì)算可知=4.74mm。正向驅(qū)動(dòng) =+=204.5Mpa反向驅(qū)動(dòng) =+=923.5MPa反向驅(qū)動(dòng)最危險(xiǎn)，由于在取計(jì)算載荷時(shí)比較保守，明顯偏大，因此，傳力片的許用應(yīng)力可取其屈服極限。鑒于上述傳力片的應(yīng)力狀況，應(yīng)選用80號(hào)鋼。（3）傳力片