1、汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 基于UG的扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)目錄一 背景介紹 3二 基本理論2.1主要參數(shù)的選擇 42.2設(shè)計(jì)計(jì)算 62.3輔助設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1減震彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 102.3.2花鍵的某些參數(shù)選取 14三基于UG的扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)第一部分 扭轉(zhuǎn)減震盤的繪制 15第二部分 減震彈簧的繪制 17第三部分 裝配 19四 結(jié)論 19五UG成果圖 22一背景介紹隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，人們?cè)谙硎苤噹淼谋憷耐瑫r(shí)也對(duì)汽車的性能提出了更高的要求。離合器作為汽車上一個(gè)必不可少的部件，除了能通斷動(dòng)力傳動(dòng)以外，還有減振調(diào)頻的功能，越來越受人們的重視。汽車傳動(dòng)系中扭轉(zhuǎn)振動(dòng)將加大傳動(dòng)系零部件如軸、

2、軸承、齒輪、殼體等的載荷，提高車廂內(nèi)的噪聲水平，降低汽車行駛舒適性，汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)也是導(dǎo)致整車振動(dòng)的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因運(yùn)輸車輛的振動(dòng)使包裝不妥的產(chǎn)品受損，所造成的經(jīng)濟(jì)損失一年達(dá)數(shù)億元。同時(shí)由于轎車、客運(yùn)車市場(chǎng)的發(fā)展,對(duì)汽車平順性的要求也越來越高，振動(dòng)使乘客產(chǎn)生不舒適的感覺，使駕駛者易疲勞降低了安全性，也使汽車零部件因振動(dòng)而減少壽命，甚至使汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性變差。因此，需要分析研究汽離合器在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用，建立傳動(dòng)系的振動(dòng)模型，找出離合器最優(yōu)工作狀態(tài)和最優(yōu)參數(shù)，為改善傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀況找到一些新思路，為廠家研究開發(fā)新型離合器提供理論依據(jù)。現(xiàn)今所用的盤片式離合器的先驅(qū)的多片盤式離合器

3、，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，在汽車起步時(shí)離合器的接合比較平順，無(wú)沖擊。20世紀(jì)20年代末，直到進(jìn)入30年代時(shí)，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上使用多片離合器。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向與首選單片干式摩擦離合器，因?yàn)樗哂袕膭?dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，而且在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到接合平順，因此現(xiàn)在廣泛用于大、中、小各類車型中。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，提高了離合器接合時(shí)的平順性。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系

4、噪聲和動(dòng)載荷，隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，汽車上愈來愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更有效地降低傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲。二基本理論2.1 主要參數(shù)的選擇選用東風(fēng)EQ1090E型汽車，為載貨商用車，其所用的發(fā)動(dòng)機(jī)為東風(fēng)EQ6100-1型多點(diǎn)電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)選用東風(fēng)EQ1090E型汽車，其所用的發(fā)動(dòng)機(jī)為東風(fēng)EQ6100-1型多點(diǎn)電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如下，表1：離合器類型：?jiǎn)纹墒侥Σ岭x合器A.1確定摩擦片外徑（mm），可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用：= （2.1-1） 式中, 為直徑系數(shù).直徑系數(shù)選取如下，表2：

5、東風(fēng)EQ1090E型汽車有關(guān)質(zhì)量參數(shù)如下，表3：根據(jù)Ma和離合器類型：?jiǎn)纹墒侥Σ岭x合器，選取=17.3，由發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)可知=353 N·m,代入式(2.1-1), =325.04mm依據(jù)以下表格，表4選取標(biāo)準(zhǔn)值：=325.04mm接近325mm，故選取=325mm。A.2驗(yàn)算過程摩擦片外徑(mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過6570m/s，即=× （2.1-2）式中, 為摩擦片最大圓周速度(m/S); 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：=(1+10%)× （2.1-3） 由發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)可知=3000 r/min，=3300 r/mi

6、n，,由上可得=325mm，=56.2 m/S=65 m/S，故能夠選取，選取合理。B.確定摩擦片內(nèi)徑（mm）摩擦片內(nèi)徑一般可以根據(jù)此式選取=/ (2.1-4) 摩擦片的內(nèi)外徑比應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即：0.530.70根據(jù)表4選取標(biāo)準(zhǔn)值=190mm，=0.585，在范圍內(nèi)，選取合理。故選取的參數(shù)如下：/mm325/mm190h/mm3.52.2 設(shè)計(jì)計(jì)算減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩是兩個(gè)主要參數(shù)。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩和極限轉(zhuǎn)角等。1.極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)

7、， 一般可取=（1.52.0） （2.2-1）式中：商用車：系數(shù)取1.5;乘用車：系數(shù)取2.0。由于=353N·m，選用車型為商用車，取1.5，則=529.5 N·m.2.扭轉(zhuǎn)角剛度為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。決定于減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸。設(shè)減振彈簧分布在半徑為的圓周上，當(dāng)從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過（rad）時(shí)，彈簧相應(yīng)變形量為。此時(shí)所需加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為T=1000K （2.2-2）式中，T為使從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過（rad）所需加的轉(zhuǎn)矩(N·m)；K為每個(gè)減振彈簧的線剛度(N/ mm)

8、；為減振彈簧個(gè)數(shù)；為減振彈簧位置半徑(m)。根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義，=/則=1000K （2.2-3）式中， 為減振器扭轉(zhuǎn)剛度(N·mrad)，為減振彈簧個(gè)數(shù)；為減振彈簧位置半徑(m)。設(shè)計(jì)時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)初選為（rad）時(shí)，彈簧相應(yīng)變形量為13 (2.2-4)13=13×529.5=6883.5,取=6000 N·mrad.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度是，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=（0.060.17） (2.2-5)取系數(shù)為0.11，則=38.83

9、 N·m4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是不應(yīng)大于，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取=（0.050.15） (2.2-6)取系數(shù)為0.1，則=35.3 N·m。5.減震彈簧的位置半徑的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取=(0.600.75)/2 (2.2-7)取系數(shù)為0.68，由上可得=190mm，則=64.6mm。驗(yàn)算過程：為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑必須大于減震器彈簧位置直徑約50mm，即+50mm (2.2-8)由上可得，=64.6mm ，=190mm，+50mm=179.2mm

10、，故選取合理。6.減震彈簧個(gè)數(shù)參照表選取由=325mm，故選取=6。7.減震彈簧總壓力當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙或被消除，減振彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值時(shí)，減振彈簧受到的壓力為=/ (2.2-9)由上可得，=529.5 N·m，=64.6mm，則=8196.6N。8.極限轉(zhuǎn)角減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角為= (2.2-10)式中，為減震彈簧的工作變形量。通常取3°12°，對(duì)汽車平順性要求高或發(fā)動(dòng)機(jī)工作不均勻時(shí)，取上限。選取=10°。由上，基本參數(shù)為：2.3輔助設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1減震彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1.1減震彈簧的位置

11、半徑由上可得，=64.6mm。2.3.1.2減震彈簧的數(shù)量由上可得，=6。2.3.1.3減震彈簧總壓力由上可得，=8196.6N。2.3.1.4單個(gè)減震彈簧的工作負(fù)荷根據(jù)式=/ (2.3-1)代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得，=1366.1N。2.3.1.5減震彈簧尺寸2.3.1.5.1彈簧中徑彈簧中徑一般由結(jié)構(gòu)位置決定，通常=1115mm左右，取=14mm，彈簧鋼絲直徑：= (2.3-2)式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550600Mpa取=600Mpa，由上，=14mm，=1366.1N，則=4.3mm，由一般取34mm，取=4mm。本設(shè)計(jì)中取=4mm，通過計(jì)算可取得材料為65Mn鋼。2.3.1.5.2減震彈簧剛度

12、根據(jù)以下式子求解= (2.3-3)由上，=6000 N·mrad，=6，=64.6mm，求得=239.6N/mm。2.3.1.5.3減震彈簧的有效圈數(shù)= (2.3-4)式中，為材料的剪切彈性模量，對(duì)65Mn可取=8.3×Mpa。由上，=4mm，=14mm，K=239.6 N/mm，代入數(shù)據(jù)可得：=4。2.3.1.5.4減震彈簧的總?cè)?shù)減振彈簧總?cè)?shù)一般在六圈左右，總?cè)?shù)和有效圈數(shù)之間關(guān)系為=+（1.52） (2.3-5)由上，=4，取系數(shù)為2，則取=6。2.3.1.5.5減震彈簧最小長(zhǎng)度減震彈簧最小長(zhǎng)度是指減震彈簧在最大工作負(fù)荷下的工作長(zhǎng)（高）度，考慮到此時(shí)彈簧的壓縮各圈中

13、仍需留有一定的間隙，可確定為=（+）1.1 (2.3-6)由上，=4mm，=6，則=26.4mm。2.3.1.5.6減震彈簧總變形量減震彈簧總變形量是指彈簧在最大工作負(fù)荷下所產(chǎn)生的最大壓縮變形，為=/ (2.3-7)由上，=1366.1N，=239.6N/mm，則=5.7mm。2.3.1.5.7減震彈簧自由高度減震彈簧自由高度是指彈簧無(wú)負(fù)荷時(shí)的高度，為=+ (2.3-8)由上=26.4mm，=5.7mm，=32.1mm。2.3.1.5.8減震彈簧預(yù)變形量減震彈簧預(yù)變形量是指減震彈簧安裝時(shí)的預(yù)壓縮變形，它和選取的預(yù)緊力矩有關(guān)，為= (2.3-9)由上，=35.3N·m，=239.6N/

14、mm，=6，=64.6mm，則求得=0.38mm。2.3.1.5.9減震彈簧安裝工作高度它關(guān)系到從動(dòng)盤轂等零件窗口尺寸的設(shè)計(jì)，為=- (2.3-10)由上，=32.1mm，=0.38mm，則=31.72mm。2.3.1.6從動(dòng)片相對(duì)于從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角減震器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加至極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，從動(dòng)盤鋼片相對(duì)于從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角為= (2.3-11) 式中，為減震彈簧的工作變形量。通常取3°12°，對(duì)汽車平順性要求高或發(fā)動(dòng)機(jī)工作不均勻時(shí)，取上限。由上，=5.7mm，=64.6mm，則=5.1°2.3.1.7限位銷與從動(dòng)盤轂缺口側(cè)邊的間隙= (2.3-12)式中：為限位銷安裝

15、半徑，值一般為2.56mm。取=6mm。則=67.5mm2.3.1.8限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.512mm。取=12mm。2.3.1.9減震彈簧窗口尺寸A查找汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)其推薦值A(chǔ)=2527mm。本設(shè)計(jì)中取A=26mm。窗口高H=+4mm=22mm。2.3.2花鍵的某些參數(shù)選取從動(dòng)盤轂一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩由下表?。河缮希?325mm，=353N·m,則可根據(jù)以上表選?。簭膭?dòng)盤外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Temax/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(zhǎng)l/mm擠壓

16、應(yīng)力o/MPa32538010403254511.6則由于花鍵與扭轉(zhuǎn)減震盤的配合關(guān)系選取扭轉(zhuǎn)減震盤的孔徑=花鍵外徑D+4mm,即=44mm。由于在標(biāo)準(zhǔn)從動(dòng)盤外徑下，我此次選用的車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩=353N·m380 N·m，故不需要進(jìn)行花鍵的校核。三基于UG的扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)本次繪圖所用的版本為UG7.0.根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以了解減震盤和減震彈簧的相關(guān)尺寸，具體的UG繪圖過程可分為三大部分：第一部分為扭轉(zhuǎn)減震盤的繪制；第二部分為減震彈簧的繪制；第三部分為扭轉(zhuǎn)減震盤和減震彈簧的裝配，這是最最復(fù)雜和關(guān)鍵的部分。如下所示：第一部分：扭轉(zhuǎn)減震盤首先打開UG，新建模型，注意選取單位為“

17、毫米”，然后進(jìn)入首選項(xiàng)，選取草圖，把其中的尺寸標(biāo)簽下拉框，選取“值”選項(xiàng)。然后在繪制的時(shí)候要先把規(guī)定尺寸用自動(dòng)判斷尺寸的方法定好，再畫必需的輔助線。進(jìn)而，利用鏡像命令，將圖補(bǔ)充完整。最后，修建檢查，確定最終草圖。草圖如下：然后進(jìn)行拉伸命令，注意設(shè)置參數(shù)，參數(shù)由上述表格可查。最后拉伸成型的效果圖如下：第二部分 減震彈簧首先要先畫螺旋線，要求設(shè)定好參數(shù)，如下：然后要先找好端點(diǎn)并建立一個(gè)基準(zhǔn)平面，在基準(zhǔn)平面內(nèi)畫好一個(gè)大小為彈簧絲直徑的圓，如下：然后進(jìn)行掃掠命令，選取截面為剛剛所畫的圓，選取引導(dǎo)線為螺旋線，效果如下：最后再進(jìn)行彈簧削平和截短過程，以便于后面過程中的裝配環(huán)節(jié)。分別對(duì)兩端進(jìn)行以下操作：首先

18、依照已有X-Y基準(zhǔn)平面新建基準(zhǔn)平面，距離依照自己的需要而定；然后在該基準(zhǔn)平面內(nèi)繪制草圖，該草圖為直徑大于整個(gè)彈簧外圓直徑的圓；最后進(jìn)行拉伸命令，要求拉伸的距離要大于新基準(zhǔn)平面到最末端彈簧的長(zhǎng)度，以保證削平完全。另一端也重復(fù)此操作，最后達(dá)到的效果圖如下：第三部分 裝配首先打開剛剛做繪制的扭住減震器盤的UG模型，然后在“開始”菜單下選取裝配，再點(diǎn)擊添加組件，即打開剛剛所繪制的減震彈簧文件，這時(shí)候就可以通過下拉菜單框中的各種條件和選項(xiàng)進(jìn)行操作，其中一個(gè)減震彈簧裝配到正確的位置。另外的幾個(gè)位置可以再通過鏡像裝配進(jìn)行裝配，這其中，需要合理地添加輔助平面。具體的效果圖如下所示：到此，UG繪圖已完成，整個(gè)基于UG的扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)全部完成。五 結(jié)論完成這次課程設(shè)計(jì)，我克服了許許多多的困難，同時(shí)也收獲了滿滿的充足和最后那一瞬間的成就感，接下來我就主要講講我在這次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的一些問題以及解決辦法。主要從設(shè)計(jì)過程以及軟件操作過