1、一緒論 21.1離合器概述21.2膜片彈簧離合器概述2 TOC o 1-5 h z 二離合器設(shè)計(jì) 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1離合器的容量參數(shù)計(jì)算 3滑磨功 3溫升速率H 3離合器轉(zhuǎn)矩容量 3離合器摩擦片外徑 D 徑d及面積 A 32.1.5壓緊力F 42.2從動(dòng)盤零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)42.2.1從動(dòng)片42.2.2從動(dòng)盤轂52.2.3 從動(dòng)盤摩擦材料的選擇 52.2.4膜片彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算5扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì) 6 TOC o 1-5 h z 2.3壓盤設(shè)計(jì) 7結(jié)論 10致 11 HYPERLINK l bookmark20 o Cu

2、rrent Document 參考文獻(xiàn) 12第一章緒論離合器是汽車傳動(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)過載。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和 輕型汽車上廣泛采用的一種離合器， 它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，平 衡性好，也能大量生產(chǎn)，對于它的研究已經(jīng)變得越來越重要。 此設(shè)計(jì)說明書詳細(xì) 的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計(jì)算過程。本文基于設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，確定了以推式膜片彈簧離合器作為設(shè)計(jì)目 標(biāo)。根據(jù)推式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求，采用系統(tǒng)化

3、設(shè)計(jì)方法，把離 合器分為主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、操縱機(jī)構(gòu)。通過對各個(gè)部分設(shè)計(jì)方案的原理闡釋 和優(yōu)缺點(diǎn)的比較，確定了相關(guān)部分的基本結(jié)構(gòu)及其零部件的制造材料。1.1離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分 離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng) 力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞， 保證汽車平穩(wěn)地起步；保 證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過載。 為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器， 摩擦離

4、合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸 以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。1.2膜片彈簧離合器概述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。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 對稱零件，平衡性好

5、，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)，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)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。 那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離 合器的設(shè)計(jì)研究對于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(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，由 于設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用膜片彈簧離合器。第二章離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1離合器的容量參數(shù)的計(jì)算離合器的容量是反映某一確定的汽車在正常使用離合器情況下，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。一般包括：最大滑磨轉(zhuǎn)矩、滑磨

6、功和溫升速率。離合器容量設(shè)計(jì)合適， 可使離合器在滿足汽車各種要求的同時(shí)，最大限度地提高使用壽命。2.1.1 滑磨功W通常采用單位壓盤質(zhì)量的滑磨功(WD/ma)、單位摩擦片面積滑磨功(W D/A)、單位壓盤質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)功率(P/ma)、單位摩擦片面積的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 (P/A)、溫升速率Hr和后備系數(shù)？等來評價(jià)離合器傳遞扭矩的能力和使用壽命。wd =900 iwd =900 i 1 i 0 (T e max2 2n 口 Temas 的 aki1 i 0 / 9.81 m a sin10 fm a)(2-1 )式中：n =3.14 , n=4000r/min , Temax=580N- m, r=0.

7、31m, m, =2545kg, i 0 =3.32 ,i 1=3.17i 1=3.17, sin 9= 1 ,8f = 0.015 ,n =0.9。則W d = 531981.38N m=(根據(jù)文獻(xiàn)1 中表 2-1 , 獻(xiàn)1 中表 2-1 , 2-2 , 2-3)2.1.2溫升速率H RH R =0.1047 nT emaxin nrma3Oi0i1(Temax 19.81ma sin 10fma)(2-2)式中：各符號數(shù)值同上。則H R = 359529.63。2.1.3離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc (Nn)Tc =Tc =em ax(2-3)式中：,離合器的后備系數(shù)=1.35(根據(jù)文獻(xiàn)1 中表2-

8、4) , T emax = 580則 Tc= 783。2.1.4離合器摩擦片外徑D徑d及面積A根據(jù)文獻(xiàn)1 中圖2-4所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T emax初選摩擦片外徑D由表2-5選定摩擦片的尺寸，然后根據(jù)摩擦面數(shù)量計(jì)算摩擦片總面積A,根據(jù)式(2-1 )、(2-2 )計(jì)算單位摩擦片面積的滑磨功WD/A、溫升速率H r/A和發(fā)動(dòng)機(jī)功率單位摩擦片面積P/A,并且應(yīng)不大于表功率單位摩擦片面積P/A,并且應(yīng)不大于表2-6中的推薦值。因設(shè)計(jì)要求Te max580,排量為6L汽車，所以本設(shè)計(jì)采用外徑。=325mn徑d=190mn摩擦片厚度為3.5mm單面面積為54604.8mm類型的摩擦片。則 WD/A2.

9、587 N m/ mmiH r/A1.748 N- m/( mm s1/2)可以看出 州/A和H R/A均小于表2-6中的推薦值。2.1.5壓緊力F(N)因本設(shè)計(jì)Dd 1.711.7所以F因本設(shè)計(jì)Dd 1.711.7所以F(2-4)Z(D2 Dd d2)式中：1.35 , Z(雙片)=4 J則 F=3715.86N。、, 2摩擦片的單位壓力 P(N/ mm )P=F/a(2-5)2式中,a=54604.8 mm ,P=3715.86/54604.8=0.068,均小于表 2-7 中的許用 值。2.2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、摩擦片和從動(dòng)盤轂3個(gè)基本組成部分。從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu) 形

10、式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減振器的。不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡單， 重量較輕，從動(dòng)盤中從動(dòng)片直接鉚在從動(dòng)盤轂上；而帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤，其從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間卻是通過減振彈簧彈性地連接在一起。2.2.1從動(dòng)片從動(dòng)片要盡量減輕重量，并是質(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(dòng)慣量。為了見笑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊， 從動(dòng)片一般都做 得比較薄，本設(shè)計(jì)用1.5mm厚的鋼板沖制而成。從動(dòng)片分為整體式彈性從動(dòng)片、 分開式彈性從動(dòng)片、組合式彈性從動(dòng)片。由于本設(shè)計(jì)為雙片離合器，所以選取整 體式從動(dòng)片。222從動(dòng)盤轂根據(jù)文獻(xiàn)1表2-10，本設(shè)計(jì)用從動(dòng)盤外徑為325mm選花鍵齒數(shù)為10 個(gè),

11、 花鍵外徑為40mm花鍵徑為32mm齒厚為5mm有效齒長為45mm計(jì)算擠壓應(yīng)力jynhl,P=emax(D jynhl,P=emax(D d)Z(2-6 )式中:n=10, Temax=580Nm，D=40mm,d=32mm,Z=2,h=4,l=45mm 貝Ujy =8.95Mpa2.2.3從動(dòng)盤摩擦材料的選擇從動(dòng)盤摩擦材料大體可分為：石棉基摩擦材料、替代石棉的有機(jī)摩擦材料、 金屬瓷摩擦材料。由于前兩種摩擦材料摩擦產(chǎn)生的粉塵對環(huán)境有污染，所以本設(shè)計(jì)采用金屬瓷摩擦材料。2.2.4膜片彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算膜片彈簧是使離合器得到滿意的壓緊力、分離力、壓緊升程的關(guān)鍵部件，它的計(jì)算方式較多，但有些與實(shí)際結(jié)果

12、差別很大，推薦使用下列方法。負(fù)荷與變形按下式計(jì)算F=2U Etln(D/de) (Cee/2)Ge)At? B(C e)( 2-7 )3We(D de)其中，F(xiàn)是彈簧支點(diǎn)處負(fù)荷N; de是當(dāng)量徑(mr) ce是de處的錐形高(mr) t是彈簧鋼板厚度(mm； B是強(qiáng)壓修正系數(shù)；e是de處的變形(mm； E是彈性模量，取E=2.1*105MPa D是彈簧外徑(mm； A是噴丸修正系數(shù)；We是支點(diǎn)變 換系數(shù)。關(guān)于式中de、A、B的計(jì)算：de受窗口寬度、徑、窗口底邊的形式影響，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。本設(shè) 計(jì)底邊為圓弧de d(0.97440.0000483N)(2-8)式中，N是膜片彈簧分離指個(gè)數(shù)

13、。A與噴丸的材料、硬度、碰撞角有關(guān)，同時(shí)還和膜片彈簧的尺寸參數(shù)有關(guān)。 在設(shè)計(jì)彈簧負(fù)荷時(shí)，可在0.941.47圍選取。B取決于堂皇的塑性變形的圍。它與設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)壓變形量及膜片彈簧的結(jié) 構(gòu)參數(shù)有關(guān)，B的取值參見文獻(xiàn)1 中圖2-27。按文獻(xiàn)1 中表2-9所列的步驟計(jì)算。外徑D= 0.888*325mm=288.7mm徑分離指數(shù)目d=0.83*D=239.5mmN=16當(dāng)量徑de=238.7(0.9744+0.000483*16)mm= 235.26mm支點(diǎn)轉(zhuǎn)換系數(shù)e= 283.2 -241.8 =0.776288.6-235.26膜片厚度min = 4 9* 8700*(288.7235.26)2

14、 * 0.764 mm 3.3655mm510冗 * 2.1* 10 * In(288.7/235.26)取 3.379mm錐形高度e=2.166*3.379=7.32mm修正系數(shù)取A=1.0058,B=3.1613(K取 1.61)壓平點(diǎn)變形F =Ce=7.32mm壓平點(diǎn)變形峰值點(diǎn)變形P=Ce |(C/2* t22* B) mm= 4.456mm峰值點(diǎn)變形谷值點(diǎn)變形谷值點(diǎn)變形壓平點(diǎn)處負(fù)荷H 22V=Ce + . 3(Ce2*t22* B) mm=10.18mmFf2冗 * 2.1* 105 * 3.379* ln(288.7/ 235.26)3* 0.764(288.7 235.26)27.

15、32* (7.327.32Y)*(7.327.32) 3.3792 1.0058* 3.37923.1613* (7.32 7.32) N=9791.78N同樣可求得峰值點(diǎn)處負(fù)荷FP 14232.37N ;谷值點(diǎn)處負(fù)荷FV 5351.2N2.2.5扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)減震器極限轉(zhuǎn)矩j 減震器極限轉(zhuǎn)矩j =2Temax = 1160N m角鋼度C角鋼度Caa =13 T j =15080N m,設(shè)計(jì)所需角剛度需小于等于此摩擦剛度Tff =0.12摩擦剛度Tff =0.12Temax=69.6預(yù)緊力矩Tyy = T f =69.6極限轉(zhuǎn)角max=4阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tu=0.1* T emax=

16、58減震彈簧的位置半徑 R0 R 0=0.75* d2=71.25mm預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn=0.1* T=58em ax減振器扭轉(zhuǎn)角剛度預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn=0.1* T=58em ax減振器扭轉(zhuǎn)角剛度K =13*T j =15080減震彈簧的線剛度k k=0.00371000*8* R0扭轉(zhuǎn)彈簧數(shù)n n=8=T j=T j/ R 0= 16.281極限轉(zhuǎn)角 =10 2.3壓盤設(shè)計(jì)壓盤傳力方式的選擇壓盤和飛輪間常用的連接方式有：凸臺連接方式，鍵連接方式，銷連接方式。 單片離合器常采用凸臺連接方式，也可采用鍵連接方法，在雙片離合器中一般采 用綜合式的連接方法，即中間壓盤通過鍵，壓盤則通過凸臺，由于這種設(shè)計(jì)比較

17、復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用傳力銷式。壓盤幾何尺寸的確定在摩擦片的尺寸確定后與它摩擦相接觸的壓盤外徑尺寸也就基本確定下來 了。這樣壓盤幾何尺寸最后歸結(jié)為如何去確定它的厚度。壓盤厚度的確定主要依 據(jù)以下兩點(diǎn)：壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量來吸收熱量； 壓盤應(yīng)具有較大的剛度 保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均 勻壓緊。本設(shè)計(jì)壓盤的厚度為 15mm壓盤及傳力銷的材料壓盤形狀一般都比較復(fù)雜，而且還要求耐磨、傳熱性好和具有較理想的摩擦 性能，本設(shè)計(jì)壓盤材料為灰鑄鐵，為了增加其機(jī)械強(qiáng)度，另外增添了少量的錳。傳力銷采用中碳鋼，為了提高表面耐磨性能，進(jìn)行了滲碳處理，層深 0.81.0mm,洛氏

18、硬度 5562HRC傳力銷的強(qiáng)度校核傳力銷強(qiáng)度校核如下：Q = TQ = Temax2nRn(2-9)q = Temax4nRn(2-10)式中，Temax=580N- m,n=5,Rn =0.335m。貝U Q=16.2mm Q =8.1mm傳力銷根部的彎曲應(yīng)力(Mpa)為M BTemax(2a b)彎3(2-11 )Wb4nRn * 0.1d式中，MB = Temax(2a b)，d=10, a=9.5mm b=25mm 則 彎 3.174 Mpa 4Rn n傳力銷的拉伸應(yīng)力為拉4Pn d2n(2-12)貝9 拉 169.85N。傳力銷的復(fù)合應(yīng)力為合彎拉則合=173.3N。傳力銷的擠壓應(yīng)力為(Mpa擠Qs1d1 * 100(2-13)QSzd! * 100(2-14)式中，d1是傳力銷的直徑=10cm s1, s2是作用寬度=12cm則擠 0.601Mpa o主要零件的材料和熱處理離合器各零件的材料和熱處理是比較復(fù)雜的，各生產(chǎn)廠依據(jù)其自身的能力和特長，在材料選擇和使用上是不同的， 工藝處理上也不相同，詳情參照文獻(xiàn)1 表2-13所示各主要零件通常采用的材料和熱處理工藝。通過以上對膜片彈簧離合器及液壓操縱機(jī)構(gòu)的工作原理的闡述及各構(gòu)件的 計(jì)算說明，可以看出離合器操縱機(jī)構(gòu)的