1、河南科技大學(xué)河南科技大學(xué) 膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì) 目錄目錄 第一章第一章 概述概述.2 第二章第二章 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析離合器的結(jié)構(gòu)方案分析.4 2.1 離合器的主要結(jié)構(gòu) .4 2.2 離合器的工作原理 .5 2.3 離合器的功用及其結(jié)構(gòu)方案的選擇 .6 第三章第三章 離合器主要參數(shù)的選擇離合器主要參數(shù)的選擇.10 3.1 離合器參數(shù)的選擇 .10 3.2 摩擦片的約束計(jì)算.11 第四章第四章 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算.14 4.1 膜片彈簧的設(shè)計(jì).14 4.2 扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .21 第五章第五章 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .

2、24 5.1 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)計(jì)算 .24 5.2 軸徑的計(jì)算.26 5.3 壓盤(pán)和離合器蓋得設(shè)計(jì) .26 第六章第六章 離合器的操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)離合器的操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì).29 結(jié)論結(jié)論.31 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).32 致謝致謝.33 第一章第一章 概述概述 汽車(chē)誕生之前馬車(chē)是人類(lèi)最好的陸上交通工具。1770 年法國(guó)人呢古拉斯古諾 將蒸汽機(jī)裝在板車(chē)上，制造出第一輛蒸汽板車(chē)，這是世界上第一輛利用機(jī)器為動(dòng) 力的車(chē)輛。1769 年，瑞士軍官普蘭捷爾也造出一輛以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的自由行駛的 板車(chē)，于是又人將普蘭捷爾也認(rèn)定為汽車(chē)的始祖之一。1860 年，法國(guó)人艾迪勒努 瓦發(fā)明了一種內(nèi)部燃燒的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，1885 年德國(guó)

3、工程師卡爾奔馳在曼海姆制成 一部裝有 0.85 馬力汽油機(jī)的三輪車(chē)。德國(guó)另一位工程師戈特利布戴姆勒也同時(shí) 造出了一輛用 1.1 馬力汽油機(jī)作動(dòng)力的三輪車(chē)。他們兩被公認(rèn)為以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力 的現(xiàn)代汽車(chē)的發(fā)明者，1886 年 1 月 29 日也被公認(rèn)為汽車(chē)的誕生日。 汽車(chē)從無(wú)到有并迅猛發(fā)展。從 20 世紀(jì)初到 20 世紀(jì) 50 年代，汽車(chē)產(chǎn)量大幅 增加，汽車(chē)技術(shù)也有很大進(jìn)步，相繼出現(xiàn)了高速汽油機(jī)、柴油機(jī)：弧齒錐齒輪和 準(zhǔn)雙面錐齒輪傳動(dòng)、帶同步器的齒輪變速器、化油器、差速器、摩擦片式離合器、 等速萬(wàn)向節(jié)、液壓減震器、石棉制動(dòng)片、充氣式橡膠輪胎等。 20 世紀(jì) 50 年代到 70 年代，汽車(chē)的主要技術(shù)是高

4、速、方便、舒適、流線型車(chē) 身、前輪獨(dú)立懸架、液力自動(dòng)變速器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、全輪驅(qū)動(dòng)、低壓輪胎、子午線 輪胎都相繼出現(xiàn)。 20 世紀(jì) 70 年代至今，汽車(chē)技術(shù)的主要發(fā)展是提高安全性、降低排放污染。 由此各種保障安全、減少排放污染的新技術(shù)、新車(chē)型相繼出現(xiàn)，如各種防抱死系 統(tǒng)、電子控制噴油、電子點(diǎn)火、三元催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)等。 現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的方向主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）安全可靠 應(yīng)用汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS） 、汽車(chē)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR） 、 電控穩(wěn)定程序（ESP） 、電子巡航控制系統(tǒng)（CCS） 、安全帶、安全氣囊（SRS）等。 2）環(huán)境保護(hù) 采用電控燃油噴射（EFI） 、無(wú)分電器點(diǎn)火（

5、DLI） 、廢氣再循環(huán) 控制系統(tǒng)、燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)、氣門(mén)升程與配氣相位可變控制系統(tǒng)、斷油控 制、進(jìn)氣壓力波增壓及廢氣渦輪增壓控制、共軌電控柴油噴射系統(tǒng)等技術(shù)。 3）節(jié)約能源 1、整車(chē)輕量化 美國(guó)專(zhuān)家認(rèn)為今后輕量化的途徑主要是將目前 汽車(chē)質(zhì)量 70%的鋼鐵材料換成輕的其他材料，特別是塑料和鋁。2、降低輪胎的滾 動(dòng)阻力 采用子午線輪胎、高性能專(zhuān)用輪胎。3、降低空氣阻力 汽車(chē)造型更加光 順圓滑。 4）代用材料 采用合成燃料、液化石油氣、壓縮天然氣、醇類(lèi)燃料等代用燃 料。 5）操縱輕便、乘坐舒適 采用自動(dòng)變速器、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向、電控懸架、汽車(chē) 空調(diào)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)、自動(dòng)避撞系統(tǒng)等技

6、術(shù)。 摩擦離合器是應(yīng)用的最廣泛也是歷史最久的一類(lèi)離合器，它基本上是由主動(dòng) 部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是 保證離合器處于結(jié)合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本機(jī)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是 使離合器分離的裝置。 在以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)機(jī)械傳動(dòng)系中，離合器用來(lái)切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的 動(dòng)力傳遞，以保證：在汽車(chē)豈不是將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順結(jié)合，使汽車(chē)能平穩(wěn)起 步，在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系迅速?gòu)氐椎姆蛛x，減少變速器中齒輪沖擊，以便 于換擋：在工作中受過(guò)大的載荷時(shí)，考離合器打滑來(lái)保護(hù)傳動(dòng)系，防止零件因過(guò) 載而損壞。 隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提升、汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們

7、對(duì) 離合器的要求越來(lái)越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片離 合器結(jié)構(gòu)正在逐漸的向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操作形式正向自動(dòng) 操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞 轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操作，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 第二章第二章 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析離合器的結(jié)構(gòu)方案分析 2.1 離合器的主要結(jié)構(gòu)離合器的主要結(jié)構(gòu) 一、主動(dòng)部分一、主動(dòng)部分 主動(dòng)部分包括飛輪、離合器蓋、壓盤(pán)等機(jī)件組成。這部分與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連在 一起。離合器蓋與飛輪靠螺栓連接，壓盤(pán)與離合器蓋之間是靠傳動(dòng)片傳遞轉(zhuǎn)矩的。 二、從動(dòng)部分二、從動(dòng)部分 從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤(pán)所組成

8、，它將主動(dòng)部分通過(guò)摩擦傳來(lái) 的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤(pán)由從動(dòng)盤(pán)本體，摩擦片和從動(dòng)盤(pán)轂三個(gè)基本 部分組成。為了避免船東方向的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖擊載荷，大對(duì)數(shù)汽車(chē) 都不在離合器的從動(dòng)盤(pán)上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。 三、扭轉(zhuǎn)減震器三、扭轉(zhuǎn)減震器 離合器結(jié)合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤(pán)傳給了從動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的摩擦片， 帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)本體和與從動(dòng)盤(pán)本體鉚接在一起的減震器盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)盤(pán)本體和減震 器盤(pán)又通過(guò)六個(gè)減震器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤(pán)轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所 以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤(pán)轂相 對(duì)于從動(dòng)盤(pán)本體和減震器盤(pán)來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的減震阻尼片靠摩擦消耗扭

9、 轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減下來(lái)。 為了使汽車(chē)能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和結(jié)合，這就需要從動(dòng)盤(pán)在軸向具有 一定彈性。為此，往往在東盤(pán)本田圓周部分，沿徑向和周向切槽。再將分割形成 的扇形部分沿周向翹曲成波浪形，兩側(cè)的兩片摩擦片分別與其對(duì)應(yīng)的凸起部分相 鉚接，這樣從動(dòng)盤(pán)被壓縮時(shí)，壓緊力沿翹曲的扇形部分被壓平而逐漸增大，從而 達(dá)到結(jié)合柔和的效果。 四、壓緊機(jī)構(gòu)四、壓緊機(jī)構(gòu) 壓緊機(jī)構(gòu)主要由螺旋彈簧組成，與主動(dòng)部分一起旋轉(zhuǎn)，它以離合器蓋為依托， 將壓盤(pán)壓向飛輪，從而將處于飛輪和壓盤(pán)間的從動(dòng)盤(pán)壓緊。 五、操縱結(jié)構(gòu)、五、操縱結(jié)構(gòu)、 操縱機(jī)構(gòu)是為駕駛員控制離合器分離與結(jié)合程度的一套專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu)，它是由位 于離合器

10、殼內(nèi)的分離杠桿（在膜片彈簧離合器中，膜片彈簧兼起分離杠桿的作用） 、分離軸承、分離套筒、分離叉、回位彈簧等機(jī)件組成的分離機(jī)構(gòu)和位于離合器 殼外的離合器踏板及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、阻力機(jī)構(gòu)等組成。 2.2 離合器的工作原理離合器的工作原理 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與 從動(dòng)軸相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤(pán)壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從 動(dòng)盤(pán)接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤(pán)上，再由此經(jīng)過(guò)從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系 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。 由于汽車(chē)在行駛過(guò)程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要， 因此汽車(chē)離合器的主動(dòng)

11、部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于結(jié)合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧 壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī) 構(gòu)中的踏板，攤在分離套筒的環(huán)槽中的撥叉邊推動(dòng)分離叉克服壓緊彈簧的壓力向 松開(kāi)的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。 當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車(chē)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng) 該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤(pán)在壓緊彈簧壓力作用下，向結(jié)合的 方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐 漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤(pán)結(jié)合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以 不同步旋轉(zhuǎn)，既離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤(pán)結(jié)合

12、緊密程度的逐漸增 大，二者轉(zhuǎn)速也逐漸相等。直到離合器完全結(jié)合而停止打滑時(shí)，汽車(chē)速度方能與 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。 2.3 離合器的功用及其結(jié)構(gòu)方案的選擇離合器的功用及其結(jié)構(gòu)方案的選擇 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)系平順地結(jié)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)載而損害；有效地降低 傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 一、一、 從動(dòng)盤(pán)數(shù)及干、濕式的選擇從動(dòng)盤(pán)數(shù)及干、濕式的選擇 單片干式摩擦離合器其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊

13、，分離徹底，從 動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)時(shí)也能結(jié)合平順。因此， 廣泛用于各級(jí)轎車(chē)及微、輕、中型客車(chē)與貨車(chē)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不大于 1000 牛/米 的大型客車(chē)和重型貨車(chē)上也有所推廣。當(dāng)轉(zhuǎn)矩更大時(shí)可采用雙片干式或雙片濕式 摩擦離合器。因本設(shè)計(jì)的離合器是用于微型貨車(chē)上的，選用單片干式摩擦離合器。 二、二、 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置的選擇壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置的選擇 周置彈簧離合器的壓價(jià)彈簧均采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在同一個(gè)圓周上。 有的重型汽車(chē)將壓緊彈簧布置在同心的兩個(gè)圓周上。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易，因此 用比較廣泛。在高轉(zhuǎn)速離心力的作用下，周置彈簧易歪斜甚至嚴(yán)重彎曲鼓出而顯

14、著降低壓緊力：另外，壓緊彈簧直接與壓盤(pán)接觸，易受熱退火，且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大 轉(zhuǎn)速很高時(shí)周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，是彈簧壓緊力下降，離合器 傳遞轉(zhuǎn)矩的能力隨之降低。此外，彈簧靠到它的定為面上，造成接觸部位嚴(yán)重磨 損，甚至出現(xiàn)彈簧斷裂的現(xiàn)象。 中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并 且布置在離合器的中心，這是壓緊彈簧不與壓盤(pán)直接接觸，因此壓盤(pán)由于摩擦而 長(zhǎng)生的熱量不會(huì)直接傳給彈簧而使其回火失效。壓簧的壓緊力是經(jīng)杠桿系統(tǒng)作用 于壓盤(pán)，并按杠桿比放大，因此可用力量較小的彈簧得到足夠的壓盤(pán)壓緊力，使 操縱輕便。采用中央圓柱螺旋彈簧是離合器的軸向尺寸較大，而矩形斷面的錐形

15、 彈簧則可明顯縮小軸向尺寸，但其制造卻比較困難，故中央彈簧離合器多用在重 型汽車(chē)上以減輕其操縱力。根據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)資料：擋在貨汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大于 400450 牛/米時(shí)，常常采用中央彈簧離合器。 斜置彈簧離合器是重型汽車(chē)采用的一種新型結(jié)構(gòu)。以數(shù)目較多的一組圓柱螺 旋彈簧為壓緊彈簧，分別以?xún)A角 斜向作用于傳力套上，跟著在推動(dòng)壓桿并按 杠桿比放大后作用與壓盤(pán)上。因此，斜置彈簧離合器與前兩種離合器相比，其突 出優(yōu)點(diǎn)是工作性能十分穩(wěn)定。與周置彈簧離合器比較，其踏板力可降低 35%左右。 膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是采用一個(gè)膜片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： 1）膜片彈簧的軸向尺寸較

16、小而徑向尺寸很大，這有利于在提高離合器傳遞 轉(zhuǎn)矩能力的情況下離合器的軸向尺寸。 2）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，故不需專(zhuān)門(mén)的分離杠桿，使離合 器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，零件數(shù)目少，質(zhì)量輕。 3）由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當(dāng)增加壓盤(pán)的厚度，提高熱容量； 而且還可以在壓盤(pán)上增設(shè)散熱筋及在離合器蓋上開(kāi)設(shè)較大的通風(fēng)孔來(lái)改善散熱條 件。 4）膜片彈簧離合器的主要部件形狀簡(jiǎn)單，可以采用沖壓加工，大批量生產(chǎn) 時(shí)可以降低生產(chǎn)成本。 由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平 也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車(chē)及微型和中型客車(chē)、貨車(chē)上得到廣泛的 應(yīng)用，而且逐漸擴(kuò)展到大型貨車(chē)上。 綜

17、上所述：本設(shè)計(jì)采用膜片彈簧。 三、三、 操縱機(jī)構(gòu)的選擇操縱機(jī)構(gòu)的選擇 由于機(jī)械式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠多應(yīng)用于貨車(chē)，但該裝置質(zhì)量大， 杠桿之間餃點(diǎn)多，因而摩擦損失較大，傳動(dòng)效率低，其工作受到發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)以及 車(chē)身或車(chē)架變形的影響，不采用那種吊掛式的踏板結(jié)構(gòu)。在平頭汽車(chē)上桿系的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，合理布置桿系也較困難，踏板的自由行程將加大，剛度也變差。然而， 液力操縱機(jī)構(gòu)具有摩擦阻力小，轉(zhuǎn)動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，便于采用吊掛 踏板，駕駛室容易密封，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和車(chē)架或駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工 作，離合器接合柔和等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。 四、四、 離合器的通風(fēng)散熱離合器的

18、通風(fēng)散熱 實(shí)驗(yàn)表明，離合器的磨損是隨溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤(pán)工作表面溫度超 過(guò)一定溫度時(shí)，摩擦片磨損急劇增加。在正常使用條件下的離合器壓盤(pán)工作表面 溫度在 180。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，壓盤(pán)表面的瞬時(shí)溫度有可能高達(dá) 1000。過(guò)高的溫度能使壓盤(pán)受熱變形產(chǎn)生裂紋。為了使摩擦表面溫度不致過(guò)高， 除要求壓盤(pán)有足夠的重量以保證足夠的熱容量外，還要求通風(fēng)散熱性良好。改善 離合器的通風(fēng)措施有： 1）在壓盤(pán)上設(shè)置散熱筋； 2）在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)口，在離合器外殼上設(shè)有通風(fēng)窗； 五、五、 膜片彈簧的支承形式膜片彈簧的支承形式 推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同可分三種： 1）雙支承環(huán)形式 用臺(tái)肩式鉚

19、釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚 合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 2）單支承環(huán)形式 在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)來(lái)代替后支承環(huán)，使 架構(gòu)簡(jiǎn)單，或在鉚釘前側(cè)以彈性當(dāng)環(huán)代替前支承環(huán)，以消除膜片彈簧與支承環(huán)之 間的軸向間隙； 3）無(wú)支承環(huán)形式 利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺(tái)將 膜片彈簧鉚合在一起，取消前后支承環(huán)，或在鉚釘前側(cè)以彈性當(dāng)環(huán)代替前支承環(huán)， 離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)，使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化或取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊 緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)彎合在一起， 結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。本次設(shè)計(jì)選用雙支承環(huán)式。 六六 、壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式、壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 壓盤(pán)是離

20、合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)它和飛輪一同帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn) 動(dòng)，所以他應(yīng)與飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能 自由作軸向移動(dòng)。 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊窗孔式、傳力銷(xiāo)式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式等 多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲， 而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式 是最近廣泛采用的驅(qū)動(dòng)方式，沿圓周切向布置的三組或四組薄彈簧鋼帶傳動(dòng)片兩 端分別于離合器蓋和壓盤(pán)以鉚釘或螺栓連接，傳動(dòng)片的彈性允許壓盤(pán)做軸向移動(dòng)。 彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，壓盤(pán)與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠， 壽命長(zhǎng)。故本次選用彈性

21、傳動(dòng)片式。 七七 、分離軸承的類(lèi)型的選擇、分離軸承的類(lèi)型的選擇 分離軸承和支持總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作中主要 承受軸向分離時(shí)，他那個(gè)是還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。以前主 要采用推力球軸承或向心球軸承，但其潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重、噪聲大、可靠性 差、使用壽命低。目前國(guó)外以采用角接觸推力軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鋰基 潤(rùn)滑脂，其端部形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面， 舌尖部為弧形面時(shí)采用平斷面或凹弧形端面。本次設(shè)計(jì)選用推力球軸承。 第三章第三章 離合器主要參數(shù)的選擇離合器主要參數(shù)的選擇 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(mǎn)足如下基

22、本要求： 1）能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 2）結(jié)合過(guò)程要平順柔和，使汽車(chē)豈不是沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。 3）分離時(shí)要迅速?gòu)氐住?4）離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋是變速器輪齒間的沖擊力 并方便換擋。 5）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有可靠的強(qiáng)度，應(yīng)注意平衡免受離心力的影響。 6）應(yīng)使汽車(chē)傳動(dòng)系避免共振，具有吸收振動(dòng)，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(zhǎng)。 以上這些要求中最重要的是使用可靠，壽命長(zhǎng)以及生產(chǎn)和使用中的良好技術(shù) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)。 3.1 離合器參數(shù)的選擇離合器參數(shù)的選擇 設(shè)計(jì)所選發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)；功率 38.5KW，轉(zhuǎn)速 5200r/min，最大轉(zhuǎn)矩 70.7 N.m

23、一、摩擦片外徑的確定一、摩擦片外徑的確定 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)和使用壽命，它和 離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小有一定關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要參數(shù)，安發(fā)動(dòng)機(jī)最 大轉(zhuǎn)矩（N.m）來(lái)選定 D，由下列公式可得：max Te D= (3-1) maxeD TK 取=18 =70.7 N.m D kmax Te 代入數(shù)據(jù) D=18=151.3mm.770 在主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中摩擦片的外徑選 254mm 左右。 查摩擦片尺寸的系列化合標(biāo)準(zhǔn)化，選取標(biāo)準(zhǔn)摩擦片外徑 D=225mm，內(nèi)徑 d=150mm，厚度 b=3.5mm,內(nèi)外徑之比 d/D=0.667，單位面積 A=221mm。 二、離合

24、器后備系數(shù)二、離合器后備系數(shù) 的確定的確定 后備系數(shù) 是離合器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該確定的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳 遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇 時(shí)，應(yīng)考慮一下幾點(diǎn)： 1）摩擦片在使用中磨損后，離合器還能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 2）要能防止離合器滑磨過(guò)大。 3）要能防止傳動(dòng)系過(guò)載。 為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過(guò)大， 不宜選取太小，當(dāng)使 用條件惡劣，為提高起步能力，減小離合器滑磨， 應(yīng)選取大些。采用柴油機(jī)時(shí)， 由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)， 選取值應(yīng)大些。發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波 動(dòng)越小， 可選取小些。 考慮以上影響因素和設(shè)計(jì)車(chē)型為微型貨車(chē)，根據(jù) 的取值范圍 =1.201.75

25、， 同時(shí)參考其他同類(lèi)車(chē)型選取 =1.5。 三、單位壓力三、單位壓力oP 單位壓力對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大的影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離Po 合器的工作條件，發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率大小，摩擦片尺寸，材料及其質(zhì)量和后備系數(shù) 等因素。離合器使用頻繁，發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)較小時(shí)，應(yīng)取小些。當(dāng)摩擦片外oP 徑較大時(shí)，為降低摩擦片外源出的熱負(fù)荷，應(yīng)取小些，后備系數(shù)較大時(shí)可適oP 當(dāng)增大。oP 采用石棉基材料時(shí)=0.150.35(MPa)oP 3.2 摩擦片的約束計(jì)算摩擦片的約束計(jì)算 1）摩擦片的外徑 D 的選取應(yīng)使最大圓周速度 V 不超過(guò) 6575m/s。 （3-2） 100060 式中：D-摩擦片外徑 mm； n -

26、發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速 r/min； V-摩擦片最大圓周速度； V=26.17m/s65m/s 100060 D n 100060 200025014 . 3 符合條件 2）摩擦片的內(nèi)外徑比 c 應(yīng)在 0.530.7 范圍內(nèi)。 在本設(shè)計(jì)中 c=0.620 符合要求 3）后備系數(shù) 的最大范圍 1.204.0。 在本設(shè)計(jì)中 =1.5 4）單位壓力。 摩擦離合器是靠摩擦表面的摩擦力矩來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。離合器的靜摩擦力 矩根據(jù)摩擦定律可表示為： =f FZ （3-3）cTRc 式中：-為靜摩擦力矩牛每米。cT f -摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，取 f=0.30。 F-壓盤(pán)施加在摩擦面上的工作壓力，單位：N。

27、Z-摩擦面數(shù)，為從動(dòng)盤(pán)數(shù)兩倍。Z=2。 -摩擦片的平均摩擦半徑，單位：mm。Rc 假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有： F=A= （3-4）oPoP 4 dD 22 ）（ 式中：-摩擦面單位壓力，單位：M。oPaP A-一個(gè)摩擦面的面積：m； 2 m D-摩擦片外徑：mm； d -摩擦片內(nèi)徑：mm； 摩擦片的平均摩擦半徑根據(jù)壓力均勻假設(shè)，可表示Rc = （3-5）Rc )(3 D 22 33 dD d 將式（2-4）與（2-5）帶入（3-3）得： =f Z （3-6）cT 12 oP）（ 33 1Dc 式中：c-摩擦片內(nèi)外徑之比，c=0.620。 為了保證離合器在任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最

28、大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即Tc = （3-7）Tc 則根據(jù)以上相應(yīng)計(jì)算公式及相關(guān)數(shù)據(jù)可得： 由（3-7）得： =1.5160=240 N.mcT 由（3-6）驗(yàn)算單位壓力，則：oP 240=）（ 33 o 620.0125.0P23.0 12 14.3 =0.129M 在所要求范圍內(nèi)。oPaP 由式（3-5）： =Rcm1030 . 0 155 . 0 25 . 0 3 155 . 0 25 . 0 22 33 ）（ 有公式（3-3）： NF.53883 1030 . 0 23 . 0 240 第四章第四章 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 膜片彈簧的

29、設(shè)計(jì)膜片彈簧的設(shè)計(jì) 一、膜片彈簧主要參數(shù)的選取一、膜片彈簧主要參數(shù)的選取 1）比值 H和板厚的選擇。比值 H對(duì)于膜片彈簧的彈性特性影響極 大，如圖 4-1。通過(guò)分析可知，當(dāng) H時(shí)，為增函數(shù)；H2 1 F)(f 1 時(shí)，有一極值，該極值點(diǎn)恰為拐點(diǎn)；當(dāng) H時(shí)，2 1 F)(f 1 2 1 F 有一極大值和一極小值；當(dāng) H2時(shí)，的極小值落在橫坐)(f 1 2 1 F)(f 1 標(biāo)上。為保證離合器壓緊力變化不大和操作輕便，汽車(chē)離合器用膜片彈簧的 H一般為 1.52.0，板厚為 24 圖 4-1 膜片彈簧的彈性特性曲線 2）比值 R/r 和 R、r 的選擇，研究表明，R/r 越大，彈簧材料利用率越低，

30、彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和 壓緊力的要求，R/r 一般為 1.21.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，推式膜 片彈簧的 R 值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑。 c R 3） 的選擇。膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角 與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切， H（R） ，一般在 915的范圍內(nèi)。 4）膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。膜片彈簧工作點(diǎn)拐點(diǎn) H 對(duì)著膜片彈簧的壓 平位置，而且。新離合器在結(jié)合狀態(tài)時(shí)，一般2/ N1M1H1 =（0.81.0），以保證摩擦片在最大磨損限度范圍內(nèi)的壓緊力從 B1 H1 到變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從 B 到 C。為了最大限度的減小

31、B F1 A F1 踏板力，C 點(diǎn)應(yīng)盡量靠近 N 點(diǎn)。 圖 4-2 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 5）分離指數(shù)的選取。分離指數(shù)常取 18，大尺寸膜片彈簧可取 24，小尺 寸彈簧可取 12。 6）膜片彈簧小端半徑，及分離軸承作用半徑的確定。由離合器的結(jié)構(gòu) 0 r f r 0 r 決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。應(yīng)大于。 f r 0 r 7）切槽寬度、及半徑，3.23.5，910，的取 1 2 e r 1 2 e r 值應(yīng)滿(mǎn)足的要求。 e r 2 8）壓盤(pán)加載半徑和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定。和的取值將影響膜 1 R 1 r 1 R 1 r 片彈簧得剛度。應(yīng)略大于，應(yīng)略小于 R 且盡量接近 R。 1

32、 r 1 R 本次設(shè)計(jì)取， H/h=1.5，H=3mm，h=2mm，R/r=1.2，R=108mm，r=90mm，=12.7，n=18，=20mm 0 r ，=3.2mm，=10mm，=10mm，=21mm。 1 2 e r f r 二、膜片彈簧的彈性特性二、膜片彈簧的彈性特性 假設(shè)膜片彈簧在承載過(guò)程中，其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn) 動(dòng)。 通過(guò)支持環(huán)和壓盤(pán)加載膜片彈簧上的載荷集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相 1 F 對(duì)軸向變形為（mm） ，則膜片彈簧的彈性特性如下式表達(dá) 1 =（4-1） 1 F 2 11 1 11 1 2 11 2 1 1 R rR 2r rR r /ln 16

33、Eh fh r H R H R rR 式中，E 為材料的彈性模量（M） ，對(duì)于鋼：E=2.1 M；為材料的 a P 5 10 a P 泊松比，對(duì)于鋼：=0.3；H 為膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截面錐高度 （mm） ；h 為膜片彈簧鋼板厚度（mm） ；R、r 分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小端 半徑（mm） ；、分別為壓盤(pán)加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑（mm） 。 1 R 1 r 代入數(shù)據(jù) = 1 F 4 91107 90108 .313 91107 90108 .623 91107 90/108ln .3016 3210.124.13 22 5 =2038N 當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧的加載點(diǎn)將發(fā)生

34、變化。設(shè)分離軸承對(duì)分離指端所 加載荷為，相應(yīng)作用點(diǎn)變形為(mm)；另外，在分離與壓緊狀態(tài)下，只要膜片 2 F 2 彈簧變形到相同的位置，其子午斷面從自由狀態(tài)也轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度，則有如下關(guān) 系 = （4-2） 2 1 11 1 rr rR f =11.4mm 2 .62 91107 2191 = （4-3） 2 F 1 1 11 r r F r R f 式中，為分離軸承和分離指的接觸半徑（mm） 。 f r =466N 2 F2038 2191 91107 三、膜片彈簧得強(qiáng)度校核三、膜片彈簧得強(qiáng)度校核 子午斷面在中性點(diǎn) O 處沿圓周方向的切向應(yīng)力為零，O 點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切 向應(yīng)變力和切向應(yīng)力。建

35、立坐標(biāo) xOy，則斷面上任意點(diǎn)（x、y）的切向應(yīng)力 t （M）為 a P = （4-4） t xe yE 2/x 1 2 式中， 為自由狀態(tài)時(shí)圓錐底角 （rad） ；為從自由狀態(tài)起，子午斷面的 轉(zhuǎn)角（rad） ；e 為中性點(diǎn)半徑（mm） ，e=。rR/ln/rR 由上公式可知，當(dāng)一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力在坐標(biāo)軸系中呈現(xiàn)線性分布， t 當(dāng)=0 時(shí)有 t y= (4-5)x2/ 因很小，則表明：對(duì)于一定的零應(yīng)力分2/2/)2/tan( 布在過(guò) O 點(diǎn)而與 x 軸成角的直線上。實(shí)際上，當(dāng) x=時(shí)，無(wú)論為何2/e t 值，均存在 y=，即對(duì)于一定的，等應(yīng)力線都匯交與 K 點(diǎn)，其坐標(biāo)e2/ 為 x=，y=

36、。顯然，為零應(yīng)力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)ee2/ 為拉應(yīng)力區(qū)；等應(yīng)力線越遠(yuǎn)離零應(yīng)力線，其應(yīng)力值越高。由此可見(jiàn)，彈簧部分內(nèi) 上緣點(diǎn)的切向壓應(yīng)力最大。當(dāng)點(diǎn)的縱坐標(biāo)時(shí)，點(diǎn)的切向e2/2/h 、 A 拉應(yīng)力最大。 分析表明，B 點(diǎn)的應(yīng)力值最高，通常只計(jì)算 B 點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)校核其強(qiáng)度。將 B 點(diǎn)坐標(biāo)和代入（4-4） ，可得 B 點(diǎn)的應(yīng)力為rex2/yh tB （4-6） tB 2 re 2 r 1 2 2 heE 代入數(shù)據(jù)可得：=1329M tB Pa 令0，可求出達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角dd tB / tB p （4-7） p r2 h e 式（4-7）表明，B 點(diǎn)最大壓應(yīng)力發(fā)生在比其壓平位置再多轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)

37、角度 的位置。re2/h 當(dāng)離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧子午斷面的實(shí)際轉(zhuǎn)角，計(jì)算時(shí)， p ftB ?。蝗绻?，則取。 ， p p f f 在分離軸承推力的作用下，點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力，其值為 2 F rB （4-8） rB 2 2 r6 hnb Fr r f 式中，為分離指數(shù)目；為一個(gè)分離指根部的寬度（） 。 r b 代入數(shù)據(jù)可得：=136 M rB Pa 考慮到彎曲應(yīng)力是與切向壓應(yīng)力相互垂直的拉力，根據(jù)最大切應(yīng)力強(qiáng) rB tB 度理論，B 點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為 （4-9） Bj rB tB 代入數(shù)據(jù)可得=1465 M Bj Pa 實(shí)驗(yàn)表明，裂紋首先在最大應(yīng)力點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)生，但此時(shí)裂紋并不發(fā)展到損壞， 且不明顯影響

38、其承載能力。繼后，在點(diǎn)由于拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，這種裂紋是發(fā)展 A 性的，一直發(fā)展到使其破壞。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)膜片彈簧采用時(shí)，AM2Si60n 不應(yīng)大于 1700M。. Bj a P 四、膜片彈簧材料及制造工藝四、膜片彈簧材料及制造工藝 國(guó)內(nèi)膜片彈簧一般采用和等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。為了AM2Si60nVAC50 r 保證其硬度、幾何尺寸、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需進(jìn)行一系列 熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理，即沿其分 離狀態(tài)的工作方向，超過(guò)徹底分離點(diǎn)后繼續(xù)施加過(guò)量的位移，使其過(guò)分 38 次， 以產(chǎn)生一定的塑性變形，從而是膜片彈簧的表面產(chǎn)生于使用狀態(tài)反方向的殘余

39、應(yīng) 力而達(dá)到強(qiáng)化的目的。一般說(shuō)，經(jīng)強(qiáng)化處理后，在同樣的工作條件下，可提高膜 片彈簧的疲勞壽命 5%30%。另外，對(duì)膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理，即 以高速?gòu)椡枇鲊娚涞侥て砻?，使表面產(chǎn)生塑性變形，從而形成一定厚度的表面 強(qiáng)化層，起到冷作硬化的作用，同樣也可以提高承載能力和疲勞強(qiáng)度。 為了提高分離指的耐磨性，可對(duì)其端部進(jìn)行高溫淬火、噴鍍鉻和鍍鎘或四氟 乙烯。在膜片彈簧與壓盤(pán)接觸處，為了防止由于拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂紋，可對(duì) 該處進(jìn)行擠壓處理，以消除應(yīng)力源。 膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分的硬度一般 在 4550HRC，分離指端硬度為 5562HRC，在同一片上同一范圍

40、的硬度差不應(yīng) 大于 3 個(gè)單位，碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏體和少量的索氏體。單面脫碳層得 深度一般不得超過(guò)厚度的 3%。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差一般為 H11 和 h11，厚 度公差為0.025mm，初始底錐角公差為10。膜片彈簧上下表面的表面粗糙 度為 1.6，地面的平面度一般要求小于 0.1mm。膜片彈簧處于接合狀態(tài)時(shí)，其m 分離指端得相互高度差一般要求小于 0.81.0mm。 五、膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)五、膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要確定一組彈簧得基本參數(shù)，使彈性特性滿(mǎn)足離合 器的使用性能要求，而且彈簧強(qiáng)度也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到最佳的綜合效果。 a)目標(biāo)函數(shù) 目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于膜

41、片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)主要有以下幾點(diǎn)： 1)彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小。 2)在從動(dòng)盤(pán)摩擦片磨損前后，彈簧壓緊力之差的絕對(duì)值為最小。 3)在分離行程中，駕駛員作用在分離軸承扇的分離操縱力的平均值為最小。 4)在摩擦片磨損極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對(duì)值得平均值為最小。 5)選 3）和 4）兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)為雙目標(biāo)。 為了既保證離合器使用過(guò)程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴(yán)重過(guò)載，且能保 證操縱省力，選取 5）作為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分配不同的權(quán)重來(lái)協(xié)調(diào) 他們之間的矛盾，并用轉(zhuǎn)化函數(shù)將兩個(gè)目標(biāo)合成一個(gè)目標(biāo)，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標(biāo)函 數(shù)，則 = （4-10） Xf Xf1 1 w Xfw 22 式中和

42、分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)和的加權(quán)因子，視設(shè)計(jì)要求選 1 w 2 w X 1 f Xf2 定。 b)設(shè)計(jì)變量 從膜片彈簧彈性特性計(jì)算式可以看出，應(yīng)選取 H、h、R、r、這六個(gè)尺 1 R 1 r 寸參數(shù)以及在結(jié)合工作點(diǎn)相應(yīng)與彈簧工作壓緊力的大端變形量為優(yōu)化設(shè)計(jì) B F1 B1 變量，即 X= （4-11） T B rRrRh 111 H c)約束條件 1)應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力與要求的壓緊力相等，即 B F1 Y F = B F1 Y F 2)為了保證各工作點(diǎn) A、B、C 有較適合的位置，應(yīng)正確選擇相對(duì)于拐點(diǎn) B1 的位置，一般/=0.81.0，即 H1 B1 H1 0.81.0 （4-12） 1

43、1 B1 R HrR r 3)為了保證摩擦片磨損后離合器仍可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下 降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于或等于新摩擦片的壓緊力，即 A1 F B F1 A1 F B F1 4)為了滿(mǎn)足離合器使用性能的要求，彈簧得 H/h 與初始底錐角 應(yīng)在一定范圍內(nèi)即r/HR 1.5H/h2.0 915r/HR 5)彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 1.20R/r1.35 3.55.0 0 /R r 6)為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 1 R 推式： 2/4/dD 1 DR 7)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要

44、求，與 R，與 r，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)， 1 R 1 r f r 0 r 即 17 1 RR 06r 1 r 04 0 r f r 8)膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選擇， 即 推式： 2.34.5 11 1 r rr R f 9)彈簧在工作過(guò)程中，B 點(diǎn)的最大壓應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)其允許值，即 maxtB maxtB tB 10)彈簧在工作過(guò)程中，A 點(diǎn)的最大拉應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)其相應(yīng)的需用值， maxtA 即 maxtA tA 11)彈簧在制造的過(guò)程中，由于其主要尺寸參數(shù) H、h、R 和 r 都存在誤差， 對(duì)彈簧得壓緊力有一定的影響。因此，為了保證在加工精度范圍內(nèi)彈簧得工

45、作性 能，必須使由制造誤差引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差不超過(guò)某一范圍，即 0.05 （4-13） B1 hH FF F FF rR 式中，、分別為由于 H、h、R 和 r 的制造誤差引起的彈 H F h F R F r F 簧壓緊力的偏差。 12)在離合器裝配誤差范圍內(nèi)引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差，也不得超過(guò)某 一范圍即 0.05 （4-14） B1 B1 F F 式中，為離合器裝配誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值。 B1 F 4.2 扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算 扭轉(zhuǎn)減震器主要參數(shù)的選擇扭轉(zhuǎn)減震器主要參數(shù)的選擇 1)極限轉(zhuǎn)矩：有減震彈簧的最大變形量來(lái)確定，它規(guī)定了其作用的轉(zhuǎn)矩上 j T

46、線，極限轉(zhuǎn)矩為減震器在消除限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂缺口間的間隙時(shí)所能傳遞的最大 轉(zhuǎn)矩。 =（1.52.0） （4-15） j T max e T 式中的微型貨車(chē)取=1.5=106.05 N.m j T max e T 2)扭轉(zhuǎn)剛度 K 為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減震器的扭轉(zhuǎn)剛度，使共振現(xiàn)象 K 不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 決定于減震器彈簧得線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸。設(shè)減震彈簧分布在半徑 K 為的圓周上，當(dāng)從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂轉(zhuǎn)過(guò)弧度時(shí)，彈簧相應(yīng)變形量為。 o R o R 此時(shí)所需加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為 T=1000K （4-16） 2 ojR Z 式中，T 為是從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂轉(zhuǎn)過(guò)弧度所

47、需加的轉(zhuǎn)矩:；K 為每個(gè)減震 彈簧的線剛度；為減震彈簧的個(gè)數(shù)；為減震彈簧位置半徑。 j Z o R 根據(jù)扭轉(zhuǎn)減震器扭轉(zhuǎn)剛度的定義，=則 K T =1000 （4-17） K 2 K ojR Z 式中，為減震器扭轉(zhuǎn)剛度 K 設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來(lái)處選取 13 本設(shè)計(jì)中取=1000N.m/rad K j T K 3)阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 T 由于減震器扭轉(zhuǎn)剛度 T ，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)最有效的消振，必須合理選擇減震器阻尼裝置的 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 T 。一般可按下式初選 T =（0.060.17） (4-18) max e T 本設(shè)計(jì)中初選 T =7.07N.m

48、4)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 Tn 減震彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，T 增加，共振頻率將向減小 n 頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是 T 不應(yīng)大于 T ，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn) n 減震器將提前停止工作，故取 T =（0.050.15）T，本設(shè)計(jì)中初選 T =6.36 nmaxen N.m 5)減震彈簧的位置半徑 Ro R 的尺寸引進(jìn)可能大些，一般取 o R =（0.600.75） （4-19） o 2 d 式中的 d 為摩擦片的直徑。 本設(shè)計(jì)中取 R =50mm o 6)減震彈簧的個(gè)數(shù) Z （參考下表） j 摩擦片外徑為 225 式減震彈簧的個(gè)數(shù)可取 46 本設(shè)計(jì)中 Z =4 j 7)減震彈簧總壓

49、力 當(dāng)限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙1 與2 被消除，減震彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到 最大值時(shí)，減震彈簧收到的壓力 F 為 j T F =/ （4-20） j T o R F =2121N 第五章第五章 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)計(jì)算從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)計(jì)算 從動(dòng)盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)形式，帶扭轉(zhuǎn)減震器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，本次設(shè)計(jì)從 動(dòng)盤(pán)為帶扭轉(zhuǎn)減震器的形式。 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足一下幾個(gè)方面的要求： 為了減少變速器換擋是輪齒間的沖擊，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能?。粸榱吮ＷC 汽車(chē)平穩(wěn)起步，摩擦面上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤(pán)應(yīng)具有軸向彈性；為了避 免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤(pán)

50、中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減震器；具有足夠 的抗暴裂強(qiáng)度。 一、從動(dòng)片一、從動(dòng)片 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，應(yīng)盡量減輕其重量，并應(yīng)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(dòng)慣量。從動(dòng)片一般都做的比較薄，通常使用 1.32.0mm 厚的鋼板沖制而成。本次設(shè)計(jì)的微型貨車(chē)，故取從動(dòng)片厚度為 1.5mm。 為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具 有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣，在離合器的結(jié)合過(guò)程中，主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)之間的壓力 是逐漸增加的。 具有軸向彈性的從動(dòng)片有整體式、分開(kāi)式和組合式三種型式。比較三種型式 的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)從動(dòng)片采用整體式彈性從動(dòng)片。整體式彈性從動(dòng)片能達(dá)到軸 向彈性的要求，

51、且生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。 二、從動(dòng)盤(pán)轂二、從動(dòng)盤(pán)轂 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔輸出，變速器輸入軸就插在該花鍵孔內(nèi)。 從動(dòng)盤(pán)轂和變速器輸入軸的花鍵結(jié)合方式采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。 設(shè)計(jì)花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)參照國(guó)標(biāo) GB1144-1974 的花鍵標(biāo)準(zhǔn)， 表 5-1 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵的尺寸 摩擦片外發(fā)動(dòng)機(jī)最齒數(shù) n外徑 mm內(nèi)徑 mm齒厚 mm有效齒長(zhǎng)擠壓應(yīng)力 徑 mm大轉(zhuǎn)矩 N.m mm MPa 160491023183209.8 1806910262132011.6 20010810292342511.1 22514710322643011.3 25019610352843510.2 280275

52、10353244012.5 30030410403254010.5 32537310403254511.4 35047110403255013.0 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸如下：花鍵齒數(shù)：n=10；花鍵外徑：D=32mm；花鍵內(nèi)徑： d=26mm；齒厚：B=4mm；有效齒長(zhǎng)：l=30mm。 由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過(guò)大而全破壞，所以花鍵要進(jìn)行 擠壓應(yīng)力計(jì)算。有公式： （5-1） nhl P 式中：P-花鍵的齒側(cè)面壓力，由下式確定： P= （5-2） ZdD)( T4 maxe 式中：d，D-花鍵的內(nèi)外徑，； Z-從動(dòng)盤(pán)轂的數(shù)目； -發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，N.m； maxe T -花鍵齒數(shù)；

53、-花鍵工作高度，（D）2； -花鍵有效長(zhǎng)度，。 由已知條件： P4876N 126.00030 . 0 .7704 ）（ 5.4M 3.0003.0010 4876 a P 從動(dòng)盤(pán)轂由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 20MPa。 故所選花鍵尺寸滿(mǎn)足要求。 5.2 軸徑的計(jì)算軸徑的計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （53） T T W T T 式中：軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； T T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm； 軸的抗扭截面系數(shù)，； T W 3 mm 對(duì)于實(shí)心軸，將16 代入（51）可得： T W 3 d = 1060.1948=20.7mm 3 )9550( 5 n P T 3 n P 本地

54、設(shè)計(jì)取值 d=26mm。 5.3 壓盤(pán)和離合器蓋得設(shè)計(jì)壓盤(pán)和離合器蓋得設(shè)計(jì) 一、壓盤(pán)幾何尺寸的確定一、壓盤(pán)幾何尺寸的確定 在摩擦片的尺寸確定以后，與它摩擦相接觸的壓盤(pán)內(nèi)外徑尺寸也就基本確定 下來(lái)了。這樣，壓盤(pán)幾何尺寸最后歸結(jié)為如何去確定它的厚度。 壓盤(pán)厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)： 1）壓盤(pán)應(yīng)具有足夠的質(zhì)量，以增大熱熔，減少升溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破 碎，有時(shí)可設(shè)各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以以幫助散熱通風(fēng)，使每次結(jié)合時(shí)的 溫升不至于過(guò)高： 2）壓盤(pán)應(yīng)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少受 熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及離合器的分離，厚度約 1525mm。 3）與飛輪應(yīng)

55、保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤(pán)單件的平衡精度應(yīng)不 低于 1520g.cm。 4）壓盤(pán)高度公差要小。 鑒于以上原因，本次設(shè)計(jì)壓盤(pán)厚度取 20mm。在初步確定壓盤(pán)厚度以后，應(yīng)校 核離合器結(jié)合一次的溫升，它不應(yīng)超過(guò) 810。 校核公式： （5-4） mc L 式中：-溫升，； L-滑磨功，N.m； -分配到壓盤(pán)上的滑磨功所占的百分比，單片離合器壓盤(pán)=0.50； C-壓盤(pán)的熱容量，對(duì)于鑄鐵壓盤(pán)：c=481.4J/(Kg.K)； m-壓盤(pán)質(zhì)量，Kg。 m=v=7.03.14（0.2250.2250.150.145） 3 10 40.020=2.78Kg =9.810符合要求 3.1.4481 40

56、064.1.50 二、離合器蓋的設(shè)計(jì)二、離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起，通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤(pán)。 對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求： 1）應(yīng)具有足夠的剛度，否則將會(huì)影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分 離行程，減少壓盤(pán)升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。為此采取以下措施：適 當(dāng)增大蓋得板厚，一般為 2.54mm。 2）應(yīng)與飛輪保持良好的隊(duì)中性，以免影響總成的平衡和正常的工作。 3）蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。 4）為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的 通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。 經(jīng)以上敘述與實(shí)物類(lèi)比，本次設(shè)計(jì)取厚度 4mm。 三、支承環(huán)三、支承環(huán) 支承環(huán)和支承鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性要好。支承環(huán)一般采用 34mm 的碳素彈簧鋼絲。本次設(shè)