大眾速騰轎車膜片式彈簧離合器設(shè)計(jì),大眾,群眾,轎車,膜片,彈簧,離合器,設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 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。膜片彈簧離合器是近年來(lái)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(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。此設(shè)計(jì)說(shuō)明書詳細(xì)的說(shuō)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(guò)程。 本文主要是對(duì)轎車的膜片式彈簧離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(guò)對(duì)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。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求，主要進(jìn)行了以下工作：選擇相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)主要為：摩擦片外徑D的確定，離合器后備系數(shù)β的確定，單位壓力P的確定。并進(jìn)行了總成設(shè)計(jì)主要為：分離裝置的設(shè)計(jì)，以及從動(dòng)盤設(shè)計(jì)和膜片彈簧設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；從動(dòng)盤；壓盤；摩擦片 ABSTRACT Automobile clutch is an important part of the power train of the car ,it plays an important role. The main purpose of this design is using traditional methods to learn the basic steps, comprehending the design process, using the learned knowledge to the design process, thus a more solid grasp of the knowledge learned. This paper is a car diaphragm spring clutch design. In accordance with the conditions of vehicles and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements for the following main tasks: choosing the main design parameters are: the determination of friction plate diameter, back-up clutch coefficient determination unit to determine the pressure. And designed primarily for the assembly: the design of separation devices , as well as the follower plate follower piece design includes the design and the design of the driven wheel disc, part of the design of the initiative, including the pressure plate, Clutch cover design, flexible drive chip design, which covered the design of the clutch is a simple design, is designed to manipulate the whole body out of the trip pedal, pedal power, with the ergonomic requirements. To reverse the shock absorber of the coil spring design. Key words：Clutch; Diaphragm spring; Driven plate; Pressure late; Friction disc II 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1研究現(xiàn)狀 1 1.2離合器結(jié)構(gòu)和工作原理 1 1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 第2章 離合器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求 3 2.2 摩擦片的選擇 3 2.3 壓盤的選擇方式 3 2.4 壓緊彈簧的選擇與布置 3 2.5 分離軸承的選擇形式 4 2.6離合器通風(fēng)散熱的解決措施 5 2.7 本章小結(jié) 6 第3章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算和確定 7 3.1 摩擦片內(nèi)徑、外徑的確定 7 3.2摩擦片上單位壓力的確定 8 3.3離合器后備系數(shù)的確定 8 3.4 本章小結(jié) 9 第4章 離合器從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 10 4.1從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu) 10 4.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì) 10 4.2.1 從動(dòng)片的選擇 11 4.2.2 摩擦片的材料的確定 11 4.2.3 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 12 4.3 減震彈簧的設(shè)計(jì) 13 4.4 本章小結(jié) 14 第5章 離合器膜片彈簧 15 5.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu) 15 5.2 膜片彈簧的彈性變形特性 15 5.3 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 17 5.3.1 R和R/r的選取 17 5.3.2 膜片彈簧起始圓錐底角 17 5.3.3分離指數(shù)目、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑 17 5.3.4 H/h的比值選取 17 5.3.5壓盤加載點(diǎn)半徑和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 18 5.4 膜片彈簧的計(jì)算 18 5.5 本章小結(jié) 21 第6章 離合器蓋總成的設(shè)計(jì) 22 6.1壓盤尺寸的確定 22 6.2壓盤的傳力方式的確定 23 6.3 壓盤和傳力片的材料選擇 23 6.4 離合器蓋的設(shè)計(jì) 23 6.5 本章小結(jié) 23 第7章 分離裝置和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 7.1 分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì) 25 7.2 操縱機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式 25 7.3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 7.4 本章小結(jié) 26 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 附 錄 30 第1章 緒 論 1.1研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代各類汽車上應(yīng)用的最廣泛的離合器是干式盤形摩擦離合器，可按從動(dòng)盤數(shù)目不同、壓緊彈簧布置形式不痛、壓緊彈簧結(jié)構(gòu)形式不同和分離時(shí)作用力方向不同分為很多種。按作用力方向可分為推式和拉式。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，因膜片彈簧是一種對(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。所以膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高、壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下有很大的優(yōu)點(diǎn)。 早期的離合器結(jié)構(gòu)尺寸大，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，引起變速器換檔困難，而且這種離合器在結(jié)合時(shí)也不夠柔和，容易卡住，散熱性差，操縱也不方便，平衡性能也欠佳。本次設(shè)計(jì)的目的是克服上述困難，使離合器的尺寸減小，便于安裝盒布置；減小從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，保證換擋容易，使用起來(lái)效果更好，而且具有穩(wěn)定性好、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。膜片彈簧離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大且較穩(wěn)定，操縱輕便，平衡性好，也能大量生產(chǎn)，對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。 1.2離合器結(jié)構(gòu)和工作原理 離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的部件，主動(dòng)部分與從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)主動(dòng)、從動(dòng)兩部分的相互作用把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力扭矩傳遞給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車的起步、換擋的功能。離合器的作用有三：一是保證汽車平穩(wěn)起步，二是保證傳動(dòng)系換擋時(shí)工作平穩(wěn)，三是防止汽車傳動(dòng)系過(guò)載。 目前在汽車離合器中，摩擦式離合器用得最為廣泛。摩擦式離合器按結(jié)構(gòu)分可分主動(dòng)部分（包括飛輪、離合器蓋和壓盤）、從動(dòng)部分（從動(dòng)盤總成）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）和操縱機(jī)構(gòu)（包括分離叉、分離軸承、分離踏板和傳動(dòng)部件）。在膜片彈簧離合器中膜片彈簧有壓緊彈簧和分離杠桿的雙重作用，所以膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是包括從動(dòng)盤總成、膜片彈簧和壓盤總成三個(gè)部分。 (a) (b) (c) 圖1.1 膜片彈簧離合器工作原理示意圖 a—安裝前位置；b—安裝后；c—分離位置 1—飛輪； 2—摩擦片； 3—離合器蓋； 4—分離軸承； 5—壓盤； 6—膜片彈簧； 7— 支撐環(huán) 膜片彈簧為碟形，其上開有若干個(gè)徑向開口，形成若干個(gè)彈性杠杠。彈簧中部有鋼絲支承圈，用鉚釘將其安裝在離合器蓋上。在離合器蓋未固定到飛輪上時(shí)，膜片彈簧處于自由狀態(tài)，離合器蓋與飛輪接合面間有一距離DL。用螺栓將離合器蓋固定到飛輪上時(shí)，離合器蓋通過(guò)后鋼絲支承圈把膜片彈簧中部向前移動(dòng)了一段距離。由于膜片彈簧外端位置沒(méi)有變化，所以膜片彈簧被壓縮變形。膜片彈簧外緣通過(guò)壓盤把從動(dòng)盤壓靠在飛輪后端面上，這時(shí)離合器為接合狀態(tài)。在分離離合器時(shí)，分離軸承前移，膜片彈簧將以前鋼絲支承圈為支點(diǎn)，其外緣向后移動(dòng)，在分離鉤的作用下，壓盤離開從動(dòng)盤后移，離合器就變?yōu)榉蛛x狀態(tài)了。 1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的目的是減小從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，保證換擋容易，使用起來(lái)效果更好，而且具有穩(wěn)定性好、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。膜片彈簧離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大且較穩(wěn)定，操縱輕便，平衡性好，也能大量生產(chǎn)，對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。本設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器，在設(shè)計(jì)中對(duì)各種離合器類型進(jìn)行分析，確定出結(jié)構(gòu)方案，再對(duì)離合器的各基本參數(shù)進(jìn)行選擇計(jì)算，設(shè)計(jì)出各個(gè)零件，最終設(shè)計(jì)出使用于普通轎車的車用離合器。 第2章 離合器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求 表2.1 大眾速騰車型的參數(shù) 名稱 參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速 74Kw/6000rpm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速 145 N.m/3800rpm 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 1.6L 最高車速 185km/h 2.2 摩擦片的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。 2.3 壓盤的選擇方式 壓盤在與離合器蓋連接后帶動(dòng)摩擦片轉(zhuǎn)動(dòng)。壓盤在工作中屬于主動(dòng)傳動(dòng)，在飛輪和離合器蓋得帶動(dòng)下傳遞扭矩。在不傳遞扭矩時(shí)，應(yīng)能夠與從動(dòng)盤脫離接觸，所以這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器分離過(guò)程中能自由的作軸向移動(dòng)。 壓盤和飛輪的連接方式有很多種，有凸塊—窗孔式、傳力銷式、鍵式以及彈性傳動(dòng)片式等，現(xiàn)在一般采用彈性傳動(dòng)片式。在傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)有摩擦和震動(dòng)。壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量，以增大熱容量，減小溫升，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎。同時(shí)壓盤還應(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小受熱后的翹曲變形。以免影響摩擦片的均勻壓緊與離合器的徹底分離。 2.4 壓緊彈簧的選擇與布置 離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力； （2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； （3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降； （4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命； （5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)； （6）平衡性好； （7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。 2.5 分離軸承的選擇形式 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在分離離合器時(shí)由于分離軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，形成其徑向力。故離合器的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承兩種。前者適合于高速低軸向負(fù)荷，后者適合于相反情況.常用含潤(rùn)滑油脂的密封止推球軸承;小型車有時(shí)采用含油石墨止推滑動(dòng)軸承。分離軸承與膜片彈簧之間有沿圓周方向的滑磨，當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)中不同心時(shí)也伴有徑向滑磨。為了消除因不同心導(dǎo)致的磨損并使分離軸承與膜片彈簧內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動(dòng)調(diào)心式分離裝置結(jié)構(gòu)原理如圖2.1。它有旋轉(zhuǎn)軸承，軸承罩，波形片簧如圖2.1中2，它由厚約為0.7㎜的65Mn鋼帶制成，油淬、模內(nèi)回火度HRC43～51）及分離套筒組成。由于軸承與套筒間都留有足夠徑向間隙以保證分離軸承相對(duì)于分離套筒可以徑向移動(dòng)1mm左右，所以當(dāng)膜片相對(duì)分離套筒有偏斜時(shí)，由于波形片簧能夠產(chǎn)生變形，允許分離軸承產(chǎn)生相對(duì)的偏斜，以保證膜片彈簧仍能被均勻的壓緊，也防止了膜片彈簧分離指處的異常磨損并減少了噪音。另外由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈接觸，則增大了膜片彈簧的杠桿比。 分離套筒支撐著分離軸承并位于變速器第一軸軸承蓋的軸頸上，可以軸向移動(dòng)。分離器結(jié)合后，分離軸承與分離杠桿之間一般有3~4mm間隙，以免在摩擦片磨損后引起壓盤壓力不足而導(dǎo)致離合器打滑使摩擦片以及分離軸承燒壞。此間隙使踏板有段自由行程。有的轎車采用無(wú)此間隙的內(nèi)圈恒轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，用輕微的油壓或彈簧力使分離軸承與杠桿端（多為膜片彈簧）經(jīng)常貼合，以減輕磨損和減少踏板行程。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)調(diào)心分離軸承，其結(jié)構(gòu)如圖2.1所述。 圖2.1 動(dòng)調(diào)心軸承裝置 1— 分離軸承；2—波形彈簧；3—分離軸承罩；4—分離套筒 2.6離合器通風(fēng)散熱的解決措施 離合器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的溫度。在正常使用條件下，離合器的壓盤工作表面的溫度一般均在180℃以下，隨著其溫度的升高，摩擦片的磨損將加快。當(dāng)壓盤工作表面的溫度超過(guò)200℃時(shí)，摩擦片的磨損速度將急劇升高。同時(shí)會(huì)降低壓盤的傳力特性。在更高的使用條件下，該溫度有可能達(dá)到1000℃。在高溫下壓盤會(huì)翹曲變形甚至產(chǎn)生裂紋和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也會(huì)燒裂和破壞。為防止摩擦表面的溫度過(guò)高，除壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量以保證有足夠的熱容量外，還應(yīng)使其散熱通風(fēng)良好。為此，可在壓盤上設(shè)置散熱筋或鼓風(fēng)筋；在雙片離合器中間壓盤體內(nèi)鑄出足夠多的導(dǎo)風(fēng)槽，這種結(jié)構(gòu)措施在單片離合器壓盤上也開始應(yīng)用；將離合器蓋和壓盤設(shè)計(jì)成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)；在保證有足夠剛度的前提下在離合器蓋上開出較多或較大的通風(fēng)口，以加強(qiáng)離合器表面的通風(fēng)散熱和清除摩擦產(chǎn)生的材料粉末，在離合器殼上設(shè)置離合器冷卻氣流的入口和出口等所謂通風(fēng)窗，在離合器殼內(nèi)裝設(shè)冷卻氣流的導(dǎo)罩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦表面有較強(qiáng)定向氣流通過(guò)的通風(fēng)散熱等。為防止壓盤 的受熱翹曲變形，壓盤應(yīng)有足夠大的剛度。鑒于以上對(duì)質(zhì)量和剛度的要求，一般壓盤都設(shè)計(jì)得比較厚，一般不小于10mm。 2.7 本章小結(jié) 根據(jù)任務(wù)書中給定的車型，對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了布置。包括對(duì)摩擦片、壓緊彈簧、壓盤、分離軸承和通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 第3章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算和確定 3.1 摩擦片內(nèi)徑、外徑的確定 摩擦片外徑D（mm）也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax（N.m）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （3.1） 式中：KD—直徑系數(shù)，取值范圍見(jiàn)表3.1。 表3.1 直徑系數(shù)的取值范圍 車 型 直徑系數(shù) 乘用車 14.6 最大總質(zhì)量為1.8～14.0t的商用車 16.0～18.5(單片離合器) 13.5～15.0(雙片離合器) 最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車 22.5～24.0 由選車型得Temax= 145×1.5=217.5N·m，KD =14.6。 則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得 D=215.3mm。 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表3.2。 表3.2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457—74） 外徑D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 厚度h/ 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 =d/D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 1－ 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 單位面積F/ 106 132 160 221 302 402 466 546 678 應(yīng)?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑D=225mm 內(nèi)徑d=150mm 厚度h=3.5mm 內(nèi)徑與外徑比值C′=0.667 1－=0.703。 3.2摩擦片上單位壓力的確定 離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣(如城市用的公共汽車和礦用載重車),單位壓力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱厲害，再加上因整個(gè)零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。 前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑D=225mm內(nèi)徑d=150mm，厚度h=3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值C′=0.6670 。又初選=1.5運(yùn)用公式（3.2）可以校核單位壓力P： T=PD(1－) (3.2) 式中：Z—單片離合器取2； —摩擦系數(shù)，可取=0.26。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)則得：P=0.206MP 。 3.3離合器后備系數(shù)的確定 后備系數(shù)β保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，同時(shí)它有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高了離合器的使用壽命。但為了離合器的尺寸不致過(guò)大，減少傳遞系的過(guò)載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過(guò)大。在開始設(shè)計(jì)離合器時(shí)一般是參照統(tǒng)計(jì)質(zhì)料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式等特點(diǎn)，初步選定后備系數(shù)β。 表3.3　離合器后備系數(shù)的取值范圍 車 型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.5。 3.4 本章小結(jié) 本章的設(shè)計(jì)對(duì)于離合器的最終設(shè)計(jì)是非常重要的，根據(jù)給定車型的扭矩、功率，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出摩擦片的內(nèi)外徑。根據(jù)車型的不同選擇出適合本車型的后備系數(shù)β。最后通過(guò)摩擦片的尺寸和后背系數(shù)計(jì)算出摩擦片的單位壓力，確定單位壓力是否在許用范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)計(jì)算單位壓力在許用范圍內(nèi)。 第4章 離合器從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 4.1從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu) 從動(dòng)盤是離合器工作中的重要部件，它位于兩片摩擦片之間。用于改善汽車行使的舒適性,并使汽車平穩(wěn)起步。圖4.1說(shuō)明了離合器從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)，從動(dòng)盤主要由從動(dòng)片，從動(dòng)盤轂，，摩擦片等組成，由下圖4-1可以看出，摩擦片1，10分別用鉚釘鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動(dòng)片鉚在一起。從動(dòng)片3用限位銷5和減振盤9鉚在一起。這樣，摩擦片，從動(dòng)片和減振盤三者就被連在一起了。在從動(dòng)片3和減振盤9上圓周切線方向開有6個(gè)均布的長(zhǎng)方形窗孔，在在從動(dòng)片和減振盤之間的從動(dòng)盤轂6法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動(dòng)片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧8，以便三者彈性的連接起來(lái)。在從動(dòng)片和減振盤的窗孔上都制有翻邊，這樣可以防止彈簧滑脫出來(lái)。在從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間還裝有減振摩擦片4。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，從動(dòng)片及減振盤相對(duì)從動(dòng)盤轂發(fā)生來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會(huì)很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。 圖4.1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤 1，10—摩擦片；2波形彈簧片；3—從動(dòng)盤鋼片；4—摩擦阻尼片； 5—鉚釘；6從動(dòng)盤轂；7—調(diào)整墊片；8—減震彈簧；9—減震盤； 4.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤總成由摩擦片、從動(dòng)片、減震器和從動(dòng)盤穀等組成。它雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： （1）從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊。 （2）從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。 （3）應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減震器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。 4.2.1 從動(dòng)片的選擇 汽車在行駛中進(jìn)行換檔時(shí)，首先要分離離合器，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速必然要在離合器換檔的過(guò)程中發(fā)生變化，或是增速（由高檔換為低檔）或是降速（由低檔換為高檔）。設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡量減輕質(zhì)量，并使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)殡x合器的從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，而使變速器換檔齒輪之間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與沖動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了見(jiàn)效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用1.3~2.mm厚的薄鋼板沖壓而成,為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨至0.65～1.0mm,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。 為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都作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)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長(zhǎng)的。此外，彈性從動(dòng)片還使壓力的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。 具有軸向彈性的的傳動(dòng)片有以下三種形式：整體式的彈性從動(dòng)片，分開式的彈性從動(dòng)片、及組合式彈性從動(dòng)片。， 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是轎車的離合器，故采可以用整體式彈性從動(dòng)片，離合器從動(dòng)片采用2mm厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取225mm，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開有幾條切口。 4.2.2 摩擦片的材料的確定 摩擦片是離合器中傳動(dòng)系的重要部件。摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求： （1）應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響小。 （2）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨。 （3）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，尤其在高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較好。 （4）熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時(shí)分離出的粘合劑較少，無(wú)味，不易燒焦。 （5）磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面。 （6）油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)最小。 （7）結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無(wú)“咬住”和“抖動(dòng)”現(xiàn)象。 通過(guò)選取,車用離合器上一般采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右。這種摩擦片的缺點(diǎn)是材料的性能不穩(wěn)定溫度，滑磨速度及單位壓力的增加都將摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇。 所以目前正在研制具有傳熱性好、強(qiáng)度高、耐高溫、耐磨和較高摩擦系數(shù)。冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。在該設(shè)計(jì)中汽車使用條件良好，所以仍選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。 固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當(dāng)在高溫條件下工作時(shí)，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時(shí)，當(dāng)釘頭直接與主動(dòng)盤表面接觸時(shí)，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會(huì)加劇主動(dòng)盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對(duì)摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)。 4.2.3 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)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D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax按國(guó)標(biāo)GB1144－74選取。 花鍵的尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過(guò)大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核，如果應(yīng)力偏大可以適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。 花鍵擠壓應(yīng)力校核公式如下： =（MPa） 　　　　 （4.1）　　　　　　　　　 式中：P——花鍵的齒側(cè)面壓力，它有下式確定： P= （4.2） D ′,d′——分別為花鍵的外徑，內(nèi)徑，m; Z——從動(dòng)盤轂的數(shù)目; T——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N.m; N——花鍵齒數(shù); h——花鍵齒工作高度，m； ; l——花鍵有效長(zhǎng)度，m。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：P=33300N，=18.5MP，該花鍵轂花鍵的=18.5MP﹤[]=20MP，所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適。 表4.1 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 從動(dòng)盤外徑D/㎜ 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/N.m 花鍵齒數(shù)n 花鍵外徑/㎜ 花鍵內(nèi)徑/㎜ 齒厚/㎜ 有效齒 長(zhǎng)l/㎜ 擠壓應(yīng)力/M 160 49 10 23 18 3 20 9.8 180 69 10 26 21 3 20 11.6 200 108 10 29 23 4 25 11．1 225 147 10 32 26 4 30 11．3 250 196 10 35 28 4 35 10．2 280 275 10 35 32 4 40 12．5 300 304 10 40 32 5 40 10．5 325 373 10 40 32 5 45 11．4 350 471 10 40 32 5 50 13．0 4.3 減震彈簧的設(shè)計(jì) 減震彈簧的材料采用65號(hào)彈簧鋼絲，即根據(jù)布置上的可能性來(lái)確定減振器彈簧設(shè)計(jì)相關(guān)尺寸。 （1）減振彈簧的分布半徑R R的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R=（0.65～0.75）d／2(式中d為離合器摩擦片內(nèi)徑) 所以R=0.7×150／2=52.5mm。 （2）減震彈簧數(shù)量Z 如下表4.2 Z=6。 （3）扭轉(zhuǎn)減震彈簧的總壓力P P=T／R （4.3） 式中：T為極限轉(zhuǎn)矩，乘用車取T=2.0 T。 T代入上式得：P= T／R =2.0 T／R=5523N。 表4.2 減振彈簧數(shù)量選取表 離合器摩擦片外徑/㎜ 減振彈簧數(shù)量Z 225～250 4～6 250～325 6～8 325～350 8～10 （4）單個(gè)彈簧的工作載荷p （4.4） 代入數(shù)據(jù)得:P= P／Z=5523N／6=920.5N。 （5）減震彈簧尺寸 彈簧中徑D一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定,通常D=11～15mm左右,取D=11mm 彈簧鋼絲直徑d: 通常d取3～4mm，所以取d=3mm。 彈簧剛度K： （4.4） 代入數(shù)據(jù)得：K= =9206N/m。 減振彈簧的最小高度l: l=n(d+)≈1.1dn=1.1×4×6=19.8mm。 減振彈簧總變形量： =F/K=0.5mm。 減振彈簧自由高度l= l+=26.4+5.20=20.3mm。 減振彈簧預(yù)變形量===0.2mm。 減振彈簧安裝工作高度l：l= l－=20.1mm。 4.4 本章小結(jié) 本章對(duì)從動(dòng)片、從動(dòng)盤轂、摩擦片的材料和減震彈簧進(jìn)行了設(shè)計(jì)。包括從動(dòng)片的尺寸、從動(dòng)盤轂的尺寸。從動(dòng)盤轂花鍵的選擇通過(guò)查表和摩擦片的大小可選擇。并對(duì)從動(dòng)盤轂的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。減震彈簧的數(shù)量、尺寸、強(qiáng)度也進(jìn)行了計(jì)算。 第5章 離合器膜片彈簧 5.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)中的壓緊彈簧是膜片彈簧。在設(shè)計(jì)中采用推式結(jié)構(gòu)。 膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分。在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體，它的形狀像一個(gè)無(wú)底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全一樣，稱作碟簧部分。 膜片彈簧的作用機(jī)理就是通過(guò)其彈性特性改變輸入力的大小。通過(guò)變形提供壓力。碟形彈簧的彈性作用是沿其軸線方向加載，碟簧受壓變平，卸載后又恢復(fù)原形。可以說(shuō)膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式。所不同的是，在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分。膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片，它的作用是，當(dāng)離合器分離時(shí)作為分離杠桿。故它又稱分離爪。分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長(zhǎng)方圓形孔。這樣做，一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中，一方面又可用來(lái)安置銷釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過(guò)渡圓角R＞4.5。 5.2 膜片彈簧的彈性變形特性 膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的，它是一中非線性的彈簧，其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高H及彈簧片厚h的比值H/h有關(guān)。不同的H/h值可以得到不同的特性變形特性，圖5.1畫出了幾種情況下的彈性特性曲線。一般可以分成下列四中情況： ⑴＜ 如下圖5.1中H/h=0.5的曲線，其曲線形狀表現(xiàn)為:通過(guò)增加載荷P，從而使變形總是不斷增加。這種彈簧的剛度很大，可以承受很大的載荷。 ⑵= 如圖5.1中H/h=1.5≈的曲線，彈性特性曲線在中間有一段很平直，變形的增加,載荷P幾乎不變。 ⑶＜＜2 如圖5.2中=2.75，彈簧彈性曲線變量如圖，即當(dāng)增加變形時(shí)，反而減小載荷，有這種特性的膜片彈簧很適合用于作為離合器的壓緊彈簧，利用其負(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，從而選擇出更適合的彈性特性。當(dāng)然負(fù)剛度過(guò)大也不適宜，以免彈簧工作位置略微變動(dòng)造成彈簧壓緊力過(guò)大。 ⑷＞ 如下圖5.2，特性曲線中有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū)，這種區(qū)域的產(chǎn)生會(huì)有負(fù)值的區(qū)域。 圖5.1 三種不同H/h值時(shí)的無(wú)因次特曲線 圖5.2 各種不同H/h值時(shí)的無(wú)因次彈性變形特性 5.3 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 5.3.1 R和R/r的選取 研究表明，比值越大，彈簧材料的利用率越低。彈簧越硬，彈性特性曲線收到直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越大。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，比值為1.2-1.5。碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大，就是說(shuō)彈簧的質(zhì)量利用率和好。為使摩擦片上的壓緊力分布較均勻，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。因此設(shè)計(jì)用來(lái)緩和沖擊，吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能時(shí)的碟簧時(shí)選用。對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來(lái)決定，對(duì)于R,膜片彈簧大端外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)，大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。 表 5.1 一些車型膜片彈簧的R和R/r的值 車型 外徑（mm） 內(nèi)徑（mm） 膜片彈簧大端半徑2R（mm） R/r 豐田 225 160 206 103/81=1.27 北京BJ751 228 150 210 105/8.5=1.25 上海SH771 280 165 252 126/103.5=1.21 初步確定R=118mm；r=94mm 所以，R/r=94/118=1.25 5.3.2 膜片彈簧起始圓錐底角 汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在10°～14°之間，≈代入數(shù)值計(jì)算可得：=11.3°。 5.3.3分離指數(shù)目、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑 汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目n＞12，一般在18左右，采用偶數(shù)，便于制造時(shí)模具分度切槽寬≈3mm，≈10mm，窗孔半徑rg一般情況下有（r－r）≈(0.8～1.4) ,所以取r－r=1 =10mm。 參考下表5.2 5.3.4 H/h的比值選取 計(jì)膜片彈簧時(shí)，要利用其非線性的彈性變形規(guī)律，因此要正確選擇其特性曲線的形狀，以獲得最佳性能。一般汽車汽車膜片彈簧的H/h值的范圍在1.5～2.5之間。 我設(shè)計(jì)的膜片彈簧，H=5.0mm；h=3mm。所以，==1.67。 表5.2一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù)n、切槽寬、及半徑 車型 n （mm） （mm） r－（mm） 豐田 18 3.2 9 11 北京BJ751 18 3.2 11 13 上海SH771 18 3.2 11 12.5 雪佛蘭 18 3.2 10 10 參考上表取n=18，δ1=3mm，δ2=10mm，rg=84mm 5.3.5壓盤加載點(diǎn)半徑和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取R1=116mm，r1 =96mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。 5.4 膜片彈簧的計(jì)算 （1）壓緊力p1與變形力λ1之間的關(guān)系 =H－[H－()]+ （5.1） 式中：E—彈性模數(shù)，鋼材料取E=2.0×10Mp； —泊松比，鋼材料取0.3； h—彈簧片厚，3mm； H—碟簧部分內(nèi)截錐高，5mm； R—碟簧部分外半徑（大端半徑），118mm； r—碟簧部分內(nèi)半徑，94mm； L—膜片彈簧與壓盤接觸半徑，116mm； l—支承環(huán)平均半徑，96mm。 設(shè) =，=，將、代入公式(7.1)， 可化簡(jiǎn)為： = ln[(－)(-)+1] （5.2） 把有關(guān)數(shù)值代入上述各式，得： P=11777.88 =2.4 =0.144－0.6757+0.9385 令d/d=0 得： 0．431-1.35+0.938=0 凸點(diǎn)：λ1=0.7mm p1=3366N 凹點(diǎn)：λ1=5.5mm p1=3416N 圖6.3 膜片彈簧彈性特性曲線 （1） 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 假定膜片彈簧在承載過(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)。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O。令X軸平行于子午斷面的上下邊，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： (5.3) 為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（5.3）式寫成Y與X軸的關(guān)系式： (5.4) 圖6.4 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置?一定時(shí)，一定的切向力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。 當(dāng)時(shí)，因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成，由上式可寫成。此式表明，?duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與X軸呈角的直線上。從式6-4可以看出X=-e時(shí)無(wú)論取任何值都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。有次可知，碟簧部分內(nèi)緣B處切向應(yīng)力最大，A處切向應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2帶入（5.5）式有： （5.5） 令可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 由于： mm 所以： ，σtB =-2213N/mm2 B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： （5.6） 式中 n——分離指數(shù)目 n=18 br——單個(gè)分離指的根部寬 br=11.16mm σrB=690N/mm2 由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為： σjB=σrB－σtB=1523Mpa σjB<σBj=1700Mpa 膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過(guò)以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持12～14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。 故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。 5.5 本章小結(jié) 在設(shè)計(jì)的時(shí)候先了解膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其變形和加載方式有所了解，最后有目的的選擇膜片彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸，根據(jù)公式計(jì)算出其彈性特性曲線，如果該曲線不符合本離合器的使用要求，調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，再次計(jì)算，最終得到合適的曲線，選擇合適的工作點(diǎn)，如B點(diǎn)，A點(diǎn)等。 第6章 離合器蓋總成的設(shè)計(jì) 6.1壓盤尺寸的確定 由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤的外徑D=230mm，壓盤內(nèi)徑d=155mm。 在離合器的結(jié)合過(guò)程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時(shí)間又短，因此熱量根本來(lái)不及全部傳到空氣中去，這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(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等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以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。 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15mm），但一般不小于10mm。 在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為15mm。 在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時(shí)的溫升，其接合一次的溫升不得超過(guò)8°—10°。若溫升過(guò)高可以適當(dāng)增加壓盤的厚度。 根據(jù)下面公式（5.1）來(lái)進(jìn)行校核： = （6.1） 式中：——溫升，℃； L——滑磨功，N.m,L=0.5JW= ,m=m==4.551kg； ——分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：?jiǎn)纹x合器壓盤=0.5； C——壓盤的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤，C=481.4J/(kg·°c)； m——壓盤質(zhì)量。 根據(jù)公式（6.1）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=2.39℃ 此數(shù)值=2.39℃＜8°—10°， 故該厚度符合要求。 6.2壓盤的傳力方式的確定 壓盤是離合器的主動(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)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過(guò)程中能自由的沿軸向移動(dòng)。如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 6.3 壓盤和傳力片的材料選擇 壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為HB170～227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中用材料為3號(hào)灰鑄鐵JS—1，工作表面光潔度取為1.6。 傳力片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)，又可利用它的彈性來(lái)牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。選擇三組，每組2片，每片厚度h=1mm，由鋼帶65Mn制成，傳力片上孔間距離l=50mm，孔的直徑d=6mm 6.4 離合器蓋的設(shè)計(jì) 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，否則將影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤升程，亞種時(shí)使摩擦面不能徹底分離。為此可采取如下措施：適當(dāng)增大蓋得板厚，一般為2.5-4.0mm；在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)周邊處翻邊；尺寸大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造。 （2）應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作。對(duì)中方式采用定位銷或者定位螺栓。 （3）蓋的膜片彈簧支撐處應(yīng)具有高的尺寸精度。 （4）為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦面表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。 6.5 本章小結(jié) 離合器蓋總成包括壓緊彈簧、離合器蓋、壓盤、傳力片、分離杠桿和支撐環(huán)。本章對(duì)離合器的壓盤、離合器蓋等主動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。保證動(dòng)力傳遞要求的強(qiáng)度，同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)要求對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行了材料選擇。 第7章 分離裝置和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1 分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì) 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在離合器分離時(shí)，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在受離心力的作用下，還承受徑向力。在傳統(tǒng)離合器中采用的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承。而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。 自位分離軸承和分離套筒通過(guò)波形彈簧裝配在一起成為一體，波形彈簧小端卡緊在軸承套筒座的外凸臺(tái)部位，其大端壓緊軸承外圈的內(nèi)端面，依靠摩擦把分離軸承與軸承套筒連在一起。這種軸承的內(nèi)外圈可由80Cr2軸承鋼沖制加工而成。軸承中分布了15個(gè)鋼球。 在本設(shè)計(jì)中，由前面選擇的花鍵轂花鍵的尺寸（外徑32，內(nèi)徑26），因而根據(jù)花鍵尺寸初選軸套、分離軸承和分離套筒及軸頸之間的尺寸 分離軸承必須進(jìn)行潤(rùn)滑，本設(shè)計(jì)采用的潤(rùn)滑方式為定期進(jìn)行潤(rùn)滑，在分離套筒上開有用來(lái)注潤(rùn)滑油的缺口，而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處。分離套筒的有關(guān)結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。 7.2 操縱機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式 為減輕司機(jī)的疲勞，踏板力應(yīng)盡可能的小，又保證有一定的感覺(jué)，所以踏板力和行程應(yīng)如下]： 轎車：80~130N； 載貨汽車：150~200N； 踏板最大行程<175mm。 本設(shè)計(jì)踏板力F=120N,踏板行程=150mm，踏板儲(chǔ)備行程25mm。 7.3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 離合器踏板行程與壓盤的升程有如下關(guān)系： (7.1） 式中：為分離軸承與分離桿之間的間隙，本操縱系統(tǒng)有間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，=0； 為摩擦片與飛輪、壓盤之間的間隙，對(duì)于單片離合器=0.75~1.3mm。現(xiàn)取值為1.15mm； 為摩擦面數(shù)目，單片為2； 為分離杠桿傳動(dòng)比，=2.89； 為機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比， (7.2) 根據(jù)人體工程學(xué)所要求的踏板行程值，按下式初定： (7.3) 式中：=150-25=125mm；=0.85。 將數(shù)據(jù)代入式中得：= 16。 一般離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比如表6.2所示。 用校核離合器踏板力是否合適： (7.4) 式中：為壓盤的分離載荷；為系統(tǒng)效率，一般取0.8~0.9，現(xiàn)取值為0.9； 代入相關(guān)數(shù)值得：=112.7N 圖7.1 操縱機(jī)構(gòu)示意圖 7.4 本章小結(jié) 本章對(duì)分離裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要是分離軸承個(gè)分離套筒的設(shè)計(jì)，本離合器使用的是膜片彈簧，分離軸承使用的是自動(dòng)調(diào)心式。操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的東西比較少，主要是踏板力和踏板行程的計(jì)算。操縱機(jī)構(gòu)中采用了棘輪式間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，分離軸承與分離杠桿間可以不留間隙。 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，確定了離合器的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸，闡述了推式膜片彈簧離合器的原理和組成。通過(guò)計(jì)算畫出推式膜片彈簧離合器的成品圖。 在計(jì)算中，首先確定摩擦片外徑尺寸，然后根據(jù)該尺寸對(duì)其他部件總成進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。通過(guò)計(jì)算校核摩擦片外徑尺寸，計(jì)算選擇出其他部件的外形尺寸，再對(duì)其進(jìn)行校核，確定是否能達(dá)到