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濕式離合器設計 摘 要 以內燃機在作為動力的機械傳動汽車中，離合器是作為一個獨立的總成而存在的。通常離合器在發(fā)動機和變速器，它連接到發(fā)動機飛輪的活動部分之間安裝時，傳輸是連接至驅動部。對于所有類型的汽車被廣泛使用濕式離合器，實際上是一個獨立的機構，可以依靠它們的主人，摩擦的驅動部之間來傳遞動力。離合器的主要功能是切斷，發(fā)動機和傳動系統(tǒng)實現(xiàn)平滑的參與，以確保順利啟動汽車;移位中分離發(fā)動機和傳動系統(tǒng)，減少了換檔變速器的影響;受到在工作更大的動態(tài)負載時，以限制傳動系的最大轉矩經(jīng)受份防止傳動系統(tǒng)損壞由于過載;有效地降低傳動系的振動和噪音。 關鍵字：濕式離合器 離合器 摩擦片 減振盤 目錄 第1章 緒論 4 1.1 引言 4 1.2 離合器的發(fā)展 4 1.3 濕式離合器的結構及其優(yōu)點 5 1.4 設計內容 7 1.5 方案的確定 8 第2章 基本參數(shù)設計 9 2.1 離合器基本性能關系式 9 2.2 后背系數(shù)的選擇 9 2.3摩擦片參數(shù)設計 9 2.4本章小結 13 第3章 主動部分設計 14 3.1壓盤設計 14 3.1.1壓盤的設計 14 3.2 離合器的設計 16 3.3 傳動片設計 16 3.4 本章小結 17 第4章 從動盤總成設計 18 4.1摩擦片設計 18 4.2從動盤轂設計 18 4.3從動片設計 20 4.4減震器設計 20 4.4.1彈片減震器的功能 20 4.4.2彈片減震器的結構類型的選擇 22 4.3本章小結 28 結論 37 致謝 38 參考文獻 39 第1章 緒 論 1.1引言 以內燃機在作為動力的機械傳動汽車中，離合器是作為一個獨立的總成而存在的。通常離合器在發(fā)動機和變速器，它連接到發(fā)動機飛輪的活動部分之間安裝時，傳輸是連接至驅動部。對于所有類型的汽車被廣泛使用濕式離合器，實際上是一個獨立的機構，可以依靠它們的主人，摩擦的驅動部之間來傳遞動力。離合器的主要功能是切斷，發(fā)動機和傳動系統(tǒng)實現(xiàn)平滑的參與，以確保順利啟動汽車;移位中分離發(fā)動機和傳動系統(tǒng)，減少了換檔變速器的影響;受到在工作更大的動態(tài)負載時，以限制傳動系的最大轉矩經(jīng)受份防止傳動系統(tǒng)損壞由于過載;有效地降低傳動系的振動和噪音。 1.2離合器的發(fā)展 在離合器結構，最成功的錐形離合器的早期發(fā)展。其原型已被安裝在1889年德國戴姆勒公司生產(chǎn)的汽車鋼制車輪。它是發(fā)動機飛輪的內孔錐形制成的離合器的積極成員。采用錐形離合器項目已延伸到1920年代中期，當錐形離合器制造相當簡單，很容易修復摩擦表面。它的摩擦材料已經(jīng)羅用發(fā)帶，皮帶。當時曾有過鞋 - 鼓離合器，其結構有利于在離心力的作用，使對鼓面蹄。無論錐形離合器或鞋 - 離合器鼓，也容易造成分離不徹底，甚至自鎖現(xiàn)象主要跟隨根本無法分開。 由于今天采用的是多片離合器片離合器片的先驅，它是1925年出現(xiàn)并沒有之后。多片離合器的主要優(yōu)勢，在汽車起步離合器的接合比較順利，無沖擊。早在設計，多片按成對出現(xiàn)，一個鋼盤在青銅盤前的布局設計。采用摩擦純金屬，它們浸在油中，以達到更滿意的性能。 浸在油盤離合器盤直徑不宜過大，以避免在高速擺脫了油。另外，油也容易粘到金屬盤，容易地分離。但畢竟利大于弊。因為在那個時候，許多其他離合器仍然是原來的舞臺，表現(xiàn)非常不穩(wěn)定。 石棉基摩擦材料被引入和改進，使得盤形離合器能夠傳輸更高的轉矩，并能承受更高的溫度。此外，使用石棉基摩擦材料可以是摩擦面積，從而可以減少摩擦片數(shù)，這是關鍵的多片離合器至離合器換檔的單片之后小。 20世紀30年代的很好，直到20年代末，該只用于多片式離合器的唯一種族和威力強大的汽車的工程車輛，。 早期的單片濕式離合器和錐形離合器由一個類似的問題，即，當離合器嚙合順利足夠。然而，由于濕式離合器緊湊的整體結構，散熱性好，轉動慣量小，所以內燃機為動力的汽車經(jīng)常用它，的廉價沖壓離合器蓋更是讓后特別是研制成功。 其實早在1920年，已經(jīng)出現(xiàn)了整體的濕式離合器，本發(fā)明和上述摩擦面片石棉有關的團體。但在這段時間內一段相當長的時間后，由于在技術設計的缺陷，造成的離合器單片足夠平滑的問題的接合。早在第一次世界大戰(zhàn)之后，存在金屬薄板片單片從動盤離合器的表面上無摩擦，摩擦面片被連接到飛輪和壓盤的活性部位，該彈簧設置在中心，在通過后的壓板上的杠桿作用。然后切換到布置沿著上壓板直接壓力的圓周上的多個直徑較小的彈簧，成為現(xiàn)在的螺旋彈簧裝置的最常用方法。這種布置帶來了實惠的設計，以使壓力板彈簧工作的一個更均勻的壓力分布，并減小軸向尺寸。 多年的實踐經(jīng)驗和技術，人們逐漸它體積小，改進，因為它具有結構的驅動部分的良好的熱慣性小，所以選擇一個濕式離合器濕式，緊湊的趨勢在，如完全分離，很容易調整方便，由于某些結構性措施的結果，我們，目前廣泛模型中，使用在大，中，小型，實現(xiàn)了磁盤的平滑接合我們能。 今天整體的濕式離合器的結構設計是相當完美的。使用帶有軸向柔性從動板，提高了離合器接合的平滑度。從動離合器組件被安裝在扭轉阻尼器，以防止扭轉共振的傳輸，從而減少噪聲和負載的傳輸。 隨著人們轎車的舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎上不斷完善，越來越多的使用乘客扭轉減振器的雙質量飛輪，更好的降噪傳動系統(tǒng)。 對于重型離合器，這是常有的大規(guī)模商用，發(fā)動機功率增加，但離合器的規(guī)模有限，以允許更多的空間條件，日本離合器酷天，增加了離合器的扭矩傳遞能力，提高使用壽命，簡化操作，它已成為一個重型離合器當前的趨勢。為了提高離合器的變速器扭矩容量在重型車輛可以是雙板濕式離合器。從理論上講，在相同的徑向尺寸，雙盤離合器變速器扭矩容量和使用壽命是單片雙折。但受其他客觀因素，價值比理論數(shù)量少的實際效果。 近年來，濕式離合器技術的不斷提高，在一些國外重型車開始使用多片濕式離合器。與濕式離合器相比，由于油泵的強制冷卻，低摩擦表面溫度的結果（不超過93℃），因此，開始時間不被滑動摩擦片燃燒造成的。查閱國內外資料了解到，離合器壽命可達5-6倍的濕式離合器，但優(yōu)點是在濕式離合器戲必須在一定的溫度范圍達到了溫度范圍的負面影響。目前，這一技術還不夠完善。 1.3濕式離合器的結構及其優(yōu)點 1.3.1濕式離合器的結構 盤簧離合器由螺旋彈簧，離合器罩，由壓力板總成，驅動板和釋放軸承組件和其他零件。 1，離合器蓋 離合器蓋一般是120°旋轉，或用螺栓和飛輪連在了一起90°對稱沖壓板殼結構。離合器蓋離合器結構更形承載構件復雜，壓縮彈簧的壓力最終會作出忍受。 如圖2所示，螺旋彈簧 螺旋彈簧按壓離合器重要元素，在開放孔的內周表面有許多長均勻的徑向狹槽，形成在大橢圓形或矩形孔的凹槽的根，可穿過支撐鉚釘，這部分是所謂的分離裝置;從底部的孔形狀像一個彈簧的一個無底的寬側板的外周，所述橫截面的截頭圓錐體，稱作碟形彈簧部。 3，壓板 臺板結構一般是環(huán)形的圓盤形鑄件，壓盤和離合器由發(fā)動機有著密切的聯(lián)系。壓力板被中斷的環(huán)形支承凸臺，最外面的均勻的力傳輸與三個或四個凸耳的所述外周附近。 4，驅動皮帶 當離合器被接合以驅動所述飛輪驅動離合器蓋壓盤一起旋轉，并通過摩擦從動盤旋轉之間的壓力板和從動板摩擦板;在離合器片，壓盤相對于自由軸向移動，從動盤釋放離合器蓋。這些動作由驅動器葉片完成。變速器和離合器蓋片，分別與壓力板鉚釘或螺栓連接的兩端，一般沿圓周布置。當離合器接合時，通過該離合器蓋以驅動壓板共同旋轉;在離合器，你可以用它來影響壓盤軸向分離的彈性恢復力，并減少操作力。 5，分離軸承總成 釋放的分離軸承，分離套筒等部件軸承組件。在工作??中主要承受軸向力的分離軸承，還要承受下徑向力的離心力高速旋轉。目前國內的汽車使用更推力角接觸球軸承，全封閉結構和高溫潤滑脂鏗，其最終的形狀和手指分離配合平面球形面的舌部的舌形，弧形舌部扁平或凹曲端面的端面表面。 1.3.2濕式離合器的工作原理 由圖1.1可知，離合器蓋1與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起，當螺旋彈簧3被預加壓緊，離合器處于接合位置時，由于螺旋彈簧大端對壓盤5的壓緊力，使得壓盤與從動盤6摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。該離合器蓋組件（離合器形式部分活性物）并旋轉與飛輪由驅動盤組件的摩擦板的摩擦轉矩驅動，以發(fā)送該發(fā)送和發(fā)動機功率它會一起轉動 圖1.1濕式離合器的工作原理圖 分離離合器，離合器踏板8步，通過機構的操縱，使分離軸承裝配7個獨立的螺旋彈簧裝置推進，螺旋彈簧反錐形變形，大假結束壓盤，壓盤在驅動器中的彈性件背離下摩擦片，從動圓盤組件處于脫離位置時，切斷發(fā)動機動力的傳遞。 1.3.3濕式離合器的優(yōu)點 與其他形式的濕式離合器的離合器相比，它具有許多優(yōu)點： 1，濕式離合器有一個理想的非線性彈性特性; 2，螺旋彈簧和獨立于壓縮彈簧和杠桿，簡單且緊湊的結構，軸向尺寸小，零件數(shù)量少，低質量; 3，當高速旋轉時，彈簧按壓力小的降低，性能更加穩(wěn)定; 4，螺旋彈簧與壓板接觸壓力分布的全周，摩擦接觸良好，磨損均勻; 5，容易實現(xiàn)良好的透氣性，使用壽命長; 如圖6所示，螺旋彈簧和離合器中心一致的中心線，良好的平衡。 1.4設計內容 1、壓盤設計。 2、離合器蓋設計。 3、從動盤總成設計。 4、螺旋彈簧設計。 1.5方案選擇 本設計采用了單件濕式離合器。使用，因為它的結構簡單，可靠性高，維修方便車輛摩擦離合器，大多數(shù)轎車均采用這種形式的離合器。該濕式離合器是因為大多數(shù)為需要的多片濕式離合器離合器來傳遞扭矩較大離合器，賽車不在此列。濕式離合器是因為濕式離合器具有許多優(yōu)點：第一，螺旋彈簧具有非線性特性，因而可被設計使得當摩擦墊磨損時，彈簧壓力幾乎不變，并降低離合器踏板的力時分離，使操縱輕便;其次，在螺旋彈簧離合器軸的中心線的安裝位置是正確的，所以壓力幾乎不受沖擊，穩(wěn)定性的離心力，平衡權利;此外，螺旋彈簧本身，發(fā)揮壓縮彈簧和杠桿的分離，離合器結構大為簡化，減少了部件的數(shù)量，降低了質量和顯著縮短其軸向尺寸;另外，由于螺旋彈簧和壓板是接觸壓力分布的全周，與摩擦片是良好，磨損均勻，而且容易實現(xiàn)良好的冷卻通風。由于濕式離合器的具有一系列優(yōu)點，如上所述，和制造螺旋彈簧的技術都在不斷提高的水平，因此該離合器在汽車和小型的小轎車已被廣泛采用，并逐漸擴展到卡車上。選擇單片從動盤驅動盤是一種結構簡單，調整方便。使用傳輸芯片，因為它不是太明顯的缺點，簡化了結構，降低了裝配要求和它幫助設置壓紙壓板驅動系統(tǒng)。由于其相對較小的部分的號碼選擇拉離合器拉式離合器，更簡化的結構，軸向尺寸變小，較小質量;并分離較大的杠桿，踏板操作力之變淺。 綜上所述本設計選用單片拉濕式離合器。  第2章 基本尺寸參數(shù)選擇 2.1離合器基本性能關系式 摩擦板或驅動板外徑離合器的一個重要參數(shù)，離合器其整體尺寸有決定性的影響，并根據(jù)所有的離合器的可以傳輸發(fā)動機的最大扭矩來選擇。為了可靠地提供最大發(fā)動機扭矩，靜摩擦轉矩離合器應大于所述最大發(fā)動機扭矩和反過來的摩擦轉矩傳遞離合器決定了它的摩擦面Z的摩擦因數(shù)f，按壓力在總摩擦的作用表面平均PΣ摩擦摩擦片半徑室，即 （2.1） 式中：—離合器的后備系數(shù)，見下表。 —摩擦系數(shù)，計算時一般取0.30。 該車型發(fā)動機最大轉矩為200N·m，取摩擦系數(shù)為0.3可得離合器的靜摩擦力矩為N·m[1]。 2.2后備系數(shù)的選擇 離合器的后備系數(shù)，選擇時應考慮摩擦片磨損后仍能傳遞及避免起步時滑磨時間過長；同時應考慮防止傳動系過載及操縱輕便等。 表2.1后備系數(shù)表 車 型 轎車 輕型貨車 中、 重型貨車 越野車 牽引車 后 備 系 數(shù) 1.30～1.75 1.60～2.25 2.0～3.5 本設計是基于長城賽弗F1汽車的離合器設計，該車型屬于越野車類型，故選擇本次設計的后背系數(shù)β在2.0～3.5之間選擇。因為該車型為城市越野車，不需要太大的后備系數(shù)，取=2.0。 2.3摩擦片參數(shù)設計 摩擦片離合器，這是關系到該結構的重量和離合器，扭矩的壽命和離合器大小它需要的基本尺寸的外徑之間有一定的關系。很顯然，大扭矩傳遞，你需要更大的尺寸。發(fā)動機轉矩是一個重要參數(shù)，當最大發(fā)動機扭矩，根據(jù)到D確定，可以查表，以確定為2.2旦標尺摩擦板的外徑。 表2.2離合器尺寸選擇參數(shù)表 摩擦片外徑D/mm 發(fā)動機最大轉矩Te max/N·m 單片離合器 雙片離合器 重負荷 中等負荷 極限值 225 — 130 150 170 250 — 170 200 230 280 — 240 280 320 300 — 260 310 360 325 — 320 380 450 350 — 410 480 550 380 — 510 600 700 410 — 620 720 830 430 350 680 800 930 450 380 820 950 1100 所選的尺寸D應符合有關標準(JB1457-74)的規(guī)定。表2.2給出了離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)。另外，所選的D應符合其最大圓周速度不超過65～70m/s的要求，且重型汽車不應超過50m/s。 表2.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 內徑 厚度 內外徑之比 單位面積 160 110 3.2 0.687 10600 180 125 3.5 0.694 13200 200 140 3.5 0.700 16000 225 150 3.5 0.667 22100 250 155 3.5 0.620 30200 280 165 3.5 0.589 40200 300 175 3.5 0.583 46600 325 190 3.5 0.585 54600 350 195 4 0.557 67800 380 205 4 0.540 72900 根據(jù)發(fā)動機參數(shù)該車型發(fā)動機最大轉矩Te max為190N·m及表2.1可查出本車將使用單片式離合器，且離合器摩擦片外徑為250mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具體參數(shù)，如下： 摩擦片外徑D=250mm 摩擦片內徑d=155mm 摩擦片厚度h=3.5mm 摩擦片內外徑比d/D=0.620 單面面積F=30200mm2 2.4本章小結 本章離合器摩擦片的設計選擇，確定外徑離合器片，裝配后的許多其它組件選擇方面起到了決定性的作用。通過設計選擇的部件的摩擦板，也可以間接地確定離合器等的尺寸。  第3章 主動部分設計 3.1壓盤設計 3.1.1壓盤參數(shù)的選擇和校核 壓板更復雜的形狀，需要良好的熱傳導性，它具有摩擦和磨損系數(shù)高。它通常是由灰口鑄鐵HT200，是珠光體組織，硬度HB170?227。另外可以添加少量的金屬元素（如鎳，鐵，錳合金等）以增強其機械強度。壓力板的外徑可以通過結構根據(jù)摩擦板的外徑來確定。為了讓每一個參與將不會升得太高，壓力板應該足夠大的質量來吸收熱量;為了確保在加熱沒有翹曲的情況下，壓力板應具有足夠的剛度，并且通常更厚（載貨運汽車離合器壓盤，其厚度不小于15mm）。此外，在結構設計上也應該注意壓板更好的通風和冷卻，例如在壓板體投地導風管。壓盤的厚度初步確定后，應校核離合器一次接合的溫升不應超過8℃～10℃溫升τ的校核按式為： τ=γL/mc （3.1） 式中：γ—傳到壓盤的熱量所占的比率。對單片離合器，γ=0.5； m—壓盤的質量，kg； c—壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為℃)； L—滑磨功，J。 若溫升過高，可適當增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應不低于15～20g·cm。 選擇壓盤厚度為20mm，外徑255mm，內徑150mm。 代入公式（3.1）進行校核計算，τ=6.732℃符合標準[2，3]。 3.2離合器蓋設計 一般使用2. 5?5毫米厚的低碳鋼板沖壓制造。離合器蓋的形狀和尺寸由離合器的結構設計確定。在特別說明的設計是通風等問題的剛度。離合器罩剛性是不夠的，會產(chǎn)生大的變形，這不僅會影響操作系統(tǒng)的傳輸效率，而且還可能導致分離不完全，引起過早磨損襯里，甚至變速器換檔困難。離合器蓋建有壓盤，釋放桿，壓縮彈簧等。因此，飛輪的軸非常重要的。它可以在定位銷或螺栓和軸頸對的方式使用。為了加強通風并除去摩擦襯磨損粉末，以確保的前提下的剛性，就可以蓋設置循環(huán)進氣口和出口的離合器，甚至設計了蓋子結構用鼓風機葉片。 設計要求離合器罩離合器罩直徑大于離合器片的外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可[4]。 3.3傳動片設計 當壓盤與飛輪通過彈性傳動片連接時，應板材開車拉應力強度校核;如果通過凹凸孔連接，定位銷或鍵，您應該執(zhí)行壓應力強度校核： （3.2） 式中：—考慮發(fā)動機轉矩分配到壓盤上的比例系數(shù)，單片離合器取； —力的作用半徑(見圖3.4)，m； —工作元件(例凸塊一窗孔、傳動銷、鍵)的數(shù)目，這里取3組每組4片； —接觸面積，mm2，這里取長為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。 計算得=15.22符合標準[5]。 1-傳力裝置；2-分離杠桿中間支承；3-支承叉；4-調整螺母 圖3.4壓盤及分離杠桿計算用圖 3.4本章小結 本章離合器驅動部分的設計，計算，選擇和檢查。該倡議包括離合器蓋，壓盤等等。這些組件是離合器扭矩傳動部件，它們的共同特點是做一個良好的散熱效果，有效地傳遞出的積極的部分熱能力的能力。這些組件都是標準件組裝，嚴格驗算，你可以使用標準，滿足使用的需要。 第4章 從動盤總成設計 4.1摩擦片設計 在嚴重打滑時離合器接合過程離合器表面片，產(chǎn)生大量的熱的時間相對較短的時間，因此，需要大量的集成貼片應具有以下性質： 1，當工作的摩擦系數(shù)較高; 2，整個工作壽命應保持其摩擦特性，你希望出現(xiàn)的一步，摩擦系數(shù)衰退; 3，在短時間內能吸收相對高的能量，以及良好的耐磨性; 4，能承受高壓板載荷作用在離合器接合過程中表現(xiàn)出良好的性能; 5，能抵抗離心力在高速高負荷而不損壞; 6，在發(fā)動機扭矩，足夠的剪切強度的傳送; 7，具有轉動慣量小，材質優(yōu)良加工性能; 8，在整個工作溫度范圍內，并配合料壓板，飛輪具有良好的摩擦性能兼容; 圖9中，雙表面摩擦是高度可溶污垢的性能，不影響他們的摩擦; 10，具有良好的價格/性能比，它不會對環(huán)境造成污染。 鑒于上述情況，近年來，那種在摩擦材料的快速增長。摩擦材料選擇的基本原則是： 1，以滿足更高的性能標準; 2，成本最小化; 3，取石棉的地方。 離合器片的設計中使用的金屬陶瓷材料。它是由金屬，陶瓷組分和潤滑劑組合物的多元復合體。所述金屬基片的主要作用是陶瓷元件體接合的方式，并且其中所述潤滑劑保持，具有一定的機械強度形成為一體;陶瓷部件主要作為研磨劑效果;和潤滑劑組分，以改善該材料主要由耐發(fā)熱膠著性和戰(zhàn)爭的潤滑粘度，摩擦，工作順利。潤滑劑組件和陶瓷組件一起形成陶瓷摩擦磨損性能調節(jié)劑。 這種材料可以完成各種需求和良好的上提，所以我選擇了這種材料。摩擦片的尺寸參數(shù)在第2.3節(jié)中已經(jīng)查表得出，不再敘述[6]。 4.2從動盤轂設計 從動盤花鍵孔與傳動花鍵軸的第一軸的前端移動至與矩形花鍵聯(lián)接到從動板易可軸向移動的側翼定心?；ㄦI的尺寸根據(jù)根據(jù)GB1144-74選定（見表4.1）的外徑和發(fā)動機扭矩驅動板。易花從動盤鎖孔鍵齒花鍵外的大約直徑（1.0?1.4）倍（對于離合器的工作條件差上限）的有效長度，以確保從動盤時易變形不軸向移動。表4.1 GB1144-74 從動盤外徑D/mm 發(fā)動機轉矩/Nm 花鍵 齒數(shù) n 花鍵 外徑 D/mm 花鍵 內徑 d/mm 鍵齒寬 b/mm 有效 齒長 l/mm 擠壓 應力 /MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 380 600 10 40 32 5 55 15.2 410 720 10 45 36 5 60 13.1 430 800 10 45 36 5 65 13.5 450 950 10 52 41 6 65 12.5 花鍵尺寸選定后應進行擠壓應力 ( MPa)及剪切應力τj ( MPa)的強度校核： （4.1） （4.2） 式中： ，—分別為花鍵外徑及內徑，mm； n—花鍵齒數(shù)； ，b—分別為花鍵的有效齒長及鍵齒寬，mm； z—從動盤毅的數(shù)目； —發(fā)動機最大轉矩，Nmm。 從動盤毅通常由40Cr ， 45號鋼、35號鋼鍛造，并經(jīng)調質處理，HRC28～32。 由表4.1選取得： 花鍵齒數(shù)n=10； 花鍵外徑D=35mm； 花鍵內徑D=28mm； 鍵齒寬b=4mm； 有效齒長l=35mm； 擠壓應力=10.4MPa； 校核=19.342MPa； =8.324MPa符合強度得要求。 4.3從動片設計 從動片一般1.3?2.0mm厚鋼板沖壓。有時磨薄盤形的外邊緣，以0.65?1.0mm時，以減少其慣性。從動片材料，具有高碳鋼（50或85鋼）或鋼65Mn鋼，熱處理硬度HRC38?48與它們的結構類型，整體風格即沒有波形彈簧片從動片，一般;使用分離（或組合）波形彈簧片帶動電影，電影驅動使用08鋼，氰化物表面硬度HRC45，層深0.2?0.3毫米;波形彈簧采用65Mn鋼鋼，熱處理硬度HRC43?51。 4.4扭轉減振器設計 4.4.1扭轉減振器的功能 為了降低汽車變速器，通常是一系列與在傳動系，其安裝在離合器板扭轉阻尼器的彈性阻尼裝置的振動。彈性元件，以減少前傳動系扭轉剛度，減少一個三節(jié)點系統(tǒng)的固有頻率的傳動系扭轉振動模態(tài)，從而使更嚴重的扭轉振動速度出通常的速度范圍（當然，在實踐中，要做到這一點這是很困難的）;其扭轉振動阻尼元件用于消耗能量，從而可以有效降低諧振負載，非諧振負載和驅動列車噪聲[7]。 4.4.2 扭轉減振器的結構類型的選擇 圖4.1示出了幾個扭轉阻尼器的框圖，它們之間的區(qū)別是使用不同的彈性元件和阻尼裝置。使用螺旋彈簧和扭轉阻尼器的摩擦元件（見圖4.1ad）已被最廣泛使用的。在這種結構中，有六個窗口上的從動板和從動板易開，配備在每個窗口中的阻尼彈簧，并由此傳遞到從動件易發(fā)動機轉矩從動盤時沿圓周必要切線彈簧裝置從動件，所以很快從動件和從動盤易彈性地連接在一起，從而改變了傳輸剛度。當相同的大小和功能的彈片同時，扭轉阻尼器的線性彈性性質。這種扭轉阻尼器具有線性特性，結構比較簡單，廣泛用于汽油的汽車。當六泉屬于兩個或三個尺寸從小到大，剛度投產(chǎn)按照順序，然后叫了兩個或三個非線性扭轉阻尼器（圖4.1E為三個）。該非線性扭轉阻尼器，寬現(xiàn)代車輛，特別是在汽車用柴油發(fā)動機。柴油發(fā)動機的怠速轉速不勻較大，常引起撞擊傳動齒輪齒常問。為此，扭轉阻尼器可以有兩個或三個不共線的彈性性質。一流的剛度是非常小的，說閑著水平，以減少傳輸空閑噪音效果顯著。線性扭轉阻尼器可以有效地在負載情況下（通常是最大發(fā)動機扭矩）只工作，扭轉阻尼器和三階非線性彈性性質都適合他們的有效工作以展開負載情況的范圍內，這有助于避免傳動系統(tǒng)共振，減少扭轉振動及噪聲，同時驅動并在傳動系空轉車。 見中空圓柱形扭轉阻尼器橡膠彈性元件（圖4.1f）或星形等形狀，而且還具有非線性彈性性質。雖然結構簡單，與橡膠變形的大的內部摩擦，因而不需要額外的減震裝置，但因為它會顯著增加的從動板的轉動慣量，和工作所需的特殊橡膠在離合器熱狀態(tài)制造，并且因此還沒有被廣泛采用。減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(圖4.1a)的結構中阻尼摩擦片的正壓力靠從 1 圖4.1減振器結構圖 活動板及阻尼板之間建立鉚釘連接。其結構很簡單，但是當摩擦墊磨損，阻尼力矩將減少或甚至消失。為了確保良好的壓力，使一個穩(wěn)定的阻尼轉矩，可加入到一個錐形彈簧（圖4.1c，d）中，在使用不同的剛度碟形彈簧和摩擦板的圓柱形螺旋彈簧以建立兩個不同的正壓力（圖分別4.1D），非線性變化，可以實現(xiàn)阻尼力矩。 4.5本章小結 本章設計計算和檢查的部件的離合器盤組件的。從動盤包括摩擦，彈片減震器，從輪轂驅動和一些其它緊固部件傳遞力。考慮到它的要求和特性的所有方面，提高了原始設計和材料的某些部分，使整體效果更好。并改善自己的生活和汽車離合器的舒適性等。 結 論 該設計的設計和分析在濕式離合器中使用，在濕式離合器分類，所述的濕式離合器和組合物，和它們的特性的原理。詳細推導過程中積累了大量的數(shù)據(jù)，和一個濕式離合器平局的成功完成圖。 主要描述離合器的發(fā)展現(xiàn)狀，和它的工作原理，在此過程中，比較組合，初步確定合適的形式離合器結構后，選擇拉式濕式離合器，以及與一扭轉阻尼器，以計算背面提供理論基礎。 在計算中，首先確定摩擦盤直徑的大小，然后基于其他部分裝配和設計進行了計算的大小。通過計算摩擦板的外徑檢查，計算其他部件的選定尺寸，然后進行檢查，以確定它是否能夠滿足設計要求。設計包括一個從動盤總成設計驗證，檢查模板設計，設計驗證離合器蓋和離合器蓋設計驗證和優(yōu)化。專門設計來計算摩擦板，多個部件，螺旋彈簧，壓板，離合器蓋，變速箱片劑扭轉阻尼器組件 之后的工作是通過計算機Pro / E軟件完成學習使用，對整個離合器總成圖，從動盤總成，壓盤，螺旋彈簧，摩擦片繪制，在繪制離合器組件的過程中，隨著進一步的了解，并提高計算的遺漏部分。 這樣的設計可以提出建議，以優(yōu)化和修改離合器的原創(chuàng)設計，從它的未來設計過程中的參考。通過這種優(yōu)化改進了原有的設計滿足了離合器，增加使用這種類型的車，舒適性，提高汽車的目的效率。  致 謝 首先要表示衷心的感謝所有的老師，在短短幾年內，它們都有助于我們的成長和進步。在本次畢業(yè)設計中，有許多老師給予了指導和幫助，特別是教師在畢業(yè)設計的全過程，給了我們很大的幫助，因為我們的教師，兢兢業(yè)業(yè)，一絲不茍。 至此，本次畢業(yè)將上報通道，但老師的教學，但人們永遠不會忘記，在畢業(yè)設計，我不僅學到了知識，也讓我學到了很多道理，總之，很多。 即使我做了很多努力，在畢業(yè)過程中，但由于我的水平有限，錯誤和違規(guī)行為的設計確實發(fā)生，我們希望老師提出寶貴意見。最后，引用了他的學術著作的學術前輩和同行感謝的文字和研究！ 我再次表示衷心的感謝敬愛的老師！ 參考文獻 [1]臧杰,閻巖.汽車構造[M].機械工業(yè)出版社,2005,8. 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[19]Ahern,Kathy,Manathung,Catherine.Clutch-StaringStalleDResearchStuDets.InnovativeHigherEDucation.2004. 22 目錄 第1章 緒論 4 1.1 引言 4 1.2 離合器的發(fā)展 4 1.3 螺旋彈簧離合器的結構及其優(yōu)點 5 1.4 設計內容 7 1.5 PRO/E軟件的特點 7 1.6 方案的確定 8 第2章 基本尺寸的選擇 9 2.1 離合器基本性能關系式 9 2.2 后背系數(shù)的選擇 9 2.3摩擦片外徑的確定 9 2.4摩擦片pro/E繪圖過程 11 2.5本章小結 13 第3章 主動部分設計 14 3.1壓盤設計 14 3.1.1壓盤參數(shù)的選擇及校核 14 3.1.2壓盤pro/E繪圖過程 14 3.2 離合器的設計 16 3.3 傳動片設計 16 3.4 本章小結 17 第4章 從動盤總成設計 18 4.1摩擦片設計 18 4.2從動盤轂設計 18 4.3從動片設計 20 4.4扭轉減震器設計 20 4.4.1扭轉減震器的功能 20 4.4.2扭轉減震器的結構類型的選擇 22 4.4.3扭轉減震器的參數(shù)確定 23 4.4.4減震彈簧的尺寸確定 24 4.4.4扭轉減震器的PRO/E繪圖過程 25 4.5本章小結 28 第5章 螺旋彈簧設計 29 5.1螺旋彈簧的概念 29 5.2螺旋彈簧的彈性特性 29 5.3螺旋彈簧的強度計算 31 5.4螺旋彈簧的基本參數(shù)的選擇 32 5.5螺旋彈簧的PRO/E繪圖過程 34 5.6本章小結 36 結論 37 致謝 38 參考文獻 39 Wear 288 (2012) 54–61 ContentslistsavailableatSciVerseScienceDirect Wear journal homepage: www.elsevier.com/locate/wear Apparatusforcontinuouswearmeasurementsduringwetclutchdurabilitytests NiklasLingestena,P?rMarklunda,?,ErikH?glunda,MartinLunda,JoakimLundinb,RikardM?kib aDivisionofMachineElements,Lule?UniversityofTechnology,97187Lule?,Sweden bVolvoConstructionEquipment,Eskilstuna,Sweden a r t i c l e i n f o a b s t r a c t Articlehistory: Received23May2011 Receivedinrevisedform14February2012 Accepted21February2012 Available online 1 March 2012 Wet clutches are used in many applications today such as automatic transmissions and limited slip differentials in cars as well as in heavy duty equipment such as wheel loaders. The present study is concerned with the wear and engagement behavior ofwet clutches inthe latter type ofapplication. A test rig isdeveloped inwhich the wet clutch engagement ismonitored during an arbitrary number of testcycles. This rig has many similarities with the SAE #2 test rig in that they are both inertia type test rigs. However,thetestrigpresentedherehasseveraloriginalpartsfromheavydutyequipmentinproduction incorporated intoit.Thedatacollectionincludesacontinuous measurement ofthepositionofthepiston usedtoapplyforceontheclutchpackinadditiontotheseparatordisctemperatures, hydraulicactuating pressureandtorquetransfercharacteristics. Themeasurements ofthepistonpositioncanthenberelated totheclutchwearduringalongtestseries. Keywords: Wetclutch Wear Testbench Tribology Temperaturemeasurement ? 2012 Published by Elsevier B.V. 1. Introduction etal.[6]intestrigsdesignedspeci?callyforthisapplication.The temperatureintheclutchseparatordiscswasmeasuredthrough Wetclutcheshavebeencriticalcomponentsofautomatictrans- missionsandlimitedslipdifferentialsforseveraldecades.However, phenomenaintheclutchsuchasshudderandtorquetransferfail- urehaspromptedinvestigationsintowetclutchbehavior.Thetwo mainmethodsusedarecomputersimulationsoftheclutchbehav- iorandexperimentalinvestigationsusingwetclutchtestrigs. Oneofthemostcommonlyreportedmethodsusedinwetclutch studiesistheSAE#2testrigwhichmainlyfunctionsasaniner- tia dynamometer where a ?ywheel is accelerated to accumulate energywhereuponaclutchisengagedtobrakethe?ywheel.This test setup allows for measurement of torque transfer properties andfrictioncharacteristicsforawidevarietyofoperatingcondi- tionsandhasbeenusedextensivelyinresearch[1–3]andisalso frequentlyusedinindustry.AsimilartestrigwasdevelopedbyHol- gerson[4]withtheadditionofallowingacontributionbyadriving torquetotheenergyinputtotheclutch.InHolgerson’stestrigthe clutch temperature was measured using an infrared thermome- ter,allowingforinvestigationsonthein?uenceoftemperatureon clutchbehavior. the use of thermocouples which allowed for investigation of the dependenceoffrictioncharacteristicsontemperature. Marklundetal.[7]usedpin-on-discmethodtodevelopafriction model for purposes of simulating wet clutch behavior. However, thisapproachisnotsuitableforstudyingclutchwearinparticular asdemonstratedbyOstetal.[8]norisitsuitedforinvestigationsof clutchagingingeneral.Thisisinpartbecauseofthelargedifference incontactareatosystemsizeratiointhissetupascomparedtothe clutch. Deterioration of clutch performance during service life is an important issue, limiting the development towards smaller and moreef?cientclutches.Theclutchagingcanbedividedintotwo categories.OneislubricantagingasinvestigatedbyBerglundetal. [9]forthelimitedslipclutch.Thesecondisfrictionmaterialaging, includingforexamplewear.GlazingasdescribedbyNewcombetal. [10] could be described as a combination of the two where the lubricant degrades due to the high temperature in the interface formingsmoothlayeronthefrictionmaterialsurface.Wearinpar- ticularwillseverelyaffecttheclutchcontrolsincethethicknessof clutchdiscsshouldbeconsideredwhenconstructionclutchcontrol algorithmsandmightaffectthefrictioncharacteristics. For the limited slip differential application, however, the SAE #2testrigisnotsuitableduetothecontinuousslipconditionsof theclutch.Investigationsintotheclutchcharacteristicsoflimited slipdifferentialshasbeenperformedbyM?kietal.[5]andIvanovic Wearofwetclutchfrictiondiscshasbeeninvestigatedbefore usingafewdifferenttechniques.Theearlystagesofwearhasbeen studiedbymanyauthors[3,11,12]intermsoftherealcontactarea betweenfrictionmaterialandsteeldisc.Forpurposesoflongterm durabilityofaclutch,thewearofthefullclutchpackismoreinter- estingasithasmoreofaneffectonhowtheengagementmustbe ? Correspondingauthor.Tel.:+46920492415;fax:+46920491399. E-mailaddress:par.marklund@ltu.se(P.Marklund). 0043-1648/$–seefrontmatter ? 2012 Published by Elsevier B.V. doi:10.1016/j.wear.2012.02.014 N.Lingestenetal./Wear 288 (2012) 54–61 55 Fig.1. Thetestriglayout:(1)driveshaft,(2)external?ywheel,(3)gables,(4and 6)gears,(5)sealingdoor,(7)clutchaxlewithclutchdrumand(8)torquearmwith loadcell. Fig.2. Theassemblyoftheclutchinthetestrig:piston(A),springseat(B),balance piston(C),pressureplate(D),separatorandfrictiondiscs(EandF),washer(G)and endplate(D). controlled.Thewearoffullclutchpackshasbeeninvestigatedusing theSAE#2testrig[1,3]orcustomtestrigssuchastheoneusedby Saitoetal.[13].Themethodrequiresthetestrigtobedisassembled regularlyinordertomeasurethewearoftheclutch.However,itis possibletocontinuouslymonitorthewearofaclutchpackusing thesensortechnologiesavailabletoday. Developmentofmoreef?cientclutchesrequiresreliabledesign criteria with regards to the different failure modes of the clutch. Inheavydutyequipment,theenergiesandpowerreleasedinthe engagementsaregenerallylargeandplacesanimportantlimitation ontheclutchdimensions.Thisworkfocusesonthedevelopment ofawetclutchtestrigwhichhastheabilitytocontinuouslymon- itor the wear in the clutch in addition to the clutch engagement characteristics.Theperformanceofdifferentclutchdesignscanbe evaluatedbystudyingthewearandfrictiondatawhichiscollected. Tobeabletostoreenergyinthesystem,thedriveshaft(1)has anintegrated?ywheel.Theshaftwasmanufacturedfromasingle pieceofsteeltoobtainawellbalancedshaftwhichwouldminimize theriskofvibrations.Rotationistransferredfromthedriveshaft totheclutchbyahelicalgearpair(4and6)withthegearratio1. Thegearontheclutchaxle(6)hassplinesmachinedonthehubfor mountingofthefrictiondiscs.Thedriveshaftisdrivenbyanelectric motorwhichhasamaximumrotationalspeedof3000rpm.Intotal, thetestrighasamomentofinertiaof0.6318kgm2.Anexternal mass(2)canbeaddedtothedriveshaft.Ifthisisdonethetotal momentofinertiawillincreaseto0.7375kgm2. The clutch axle (7) is a slightly modi?ed original part from a wheelloader.Channelsforoilrunthroughtheshaftforthepur- poseofclutchlubricationandhydraulicclutchcontrol.Theclutch ismountedintheclutchdrum.Twosensorsformeasurementof engagementcharacteristicsaremountedthroughholesintherear walloftheclutchdrum.Duringclutchengagementthetorquearm (8)keepstheclutchaxlestationarywhilepressingagainstaload cellwhichregisterstorquetransfer. Toallowforassemblyanddisassemblyoftheclutchpackahole wasmadeinthegablenearthegears.Throughthisholethegear(6) andclutchassemblycanberemovedandreplaced.Duringexper- iments the hole is sealed by a steel door (5) which supports the clutchaxle. 2. Methods To carry out wear studies on wet clutches a new test rig was designed.Themainfocusoftheauthorsistheapplicationofwet clutchesinheavydutyequipmentandthustherequirementsare basedonclutchusageissuchmachines.Throughconditionsiden- ti?edinsuchvehiclesalistofrequirementswascompiled.Thetest rigmustbeableto: TheclutchsetupinsidetheclutchdrumisshowninFig.2.Two frictiondiscswithinwardsplinesareused,squeezedbetweenthree separatordiscswithoutwardsplines(EandF).Theinnersepara- tordiscisloadedbyapressureplate(D)whichisindirectcontact with a hydraulic piston (A) applying the axial load on the clutch pack.Theouterseparatordiscisincontactwithasteelwasher(G). Thewasherallowsfortheassemblyofthetestspecimensinthe standardclutchdrumontheclutchshaft.Theendplate(H)isposi- tionedoutsideofthewasherandheldinplacewithalockingspring. Betweenthehydraulicpistonandthepressureplate,thereisabal- ancepistonandaspringseat(BandC).Betweenthesecomponents aspringismountedinordertoreturnthepistontotheoriginalposi- tionwhenthehydraulicpressureisreleased.Thestandardsprings ? Measurethecontinuouswearoftheclutchpack,thetorquetrans- fer,theclutchtemperatureandclutchrotationalspeed. ? Use standard size clutch discs from construction equipment in production. ? Achieveengagementenergiesabove260kJ/m2. ? Finishtheengagementwithin1swithgoodreproducibility. ? Allowforfeedbackcontrolwithregardstoanyoutputparameter. ? Allowforeasyandaccurateassembly/disassemblyoftheclutch pack 2.1. Mechanics AnillustrationofthecorepartofthetestrigisshowninFig.1. Thestructuralstabilityisprovidedbygables(3)andabottomplate insteel(AISI1148).Theclutchaxle(7)anddriveshaft(1)aresup- portedbytaperedrollerbearingsinthegablesandeverythingis mountedonasteelfoundation. has been replaced by a less stiff wave spring with a linear force displacementbehaviorandthespringconstant48×103N/m. There are three separate oil circulation systems active in the testrig,allusingthesametypeoflubricant.Twoforclutchlubri- cationandcooling,sharingoneoiltank,andonehydraulicsystem 56 N.Lingestenetal./Wear 288 (2012) 54–61 Table1 Testrigdimensions. Componentdimension Size Gablethickness Gableheight Gablewidth Flywheeldiameter Flywheelwidth Driveshaftlength Torquearmlength 41mm 350mm 540mm 275mm 117mm 527mm 150mm forclutchengagementwithaseparateoilsupply.Onelubrication system and the hydraulic system pump oil into the clutch shaft channelsthroughanoildividermountedonthepreviouslymen- tioneddoor.Anoil?lterforthelubricationoilisalsomountedon the door as well as the solenoid servo valve which controls the engagementpressure. Thelubricationoiltankhasavolumeof20l.Theoilispumped by?xeddisplacementgearpumpsthroughthetwocirculationsys- tems, both of which has a maximum ?ow rate of 10l/min. The primarycirculationsystempumpthelubricantthroughtheclutch axleintothefrictioninterface,whileaverysmallfractionofthe oil is directed to lubricate the bearings of the drive shaft. In the secondarycirculationsystem,oilispumpedthrougha?lteranda heatexchangerwheretheoiltemperatureiscontrolledbymeans ofwatercooling.Thereisalsoapossibilitytoheattheoilinthetank Fig.3. Schematicofpositionsensormeasurementsetup. testserieswillyieldinformationaboutthethicknesschangeofthe clutchpack,thusyieldinginformationaboutwear. The hydraulic actuating pressure which controls the clutch engagementiscontinuouslymeasuredbyapressuresensorwhich isalsomountedatthebackoftheclutchdrum.Thesensormeas- uresrelativepressureincreasewitharesponsetimelessthan1ms. Thepressuremeasurementisdirectlyrelatedtotheaxialforceand clutchdiscfacepressurethroughthepistonarea. Therotationalspeedofthesystemismeasuredbyamechanical counter built into the electric motor that accelerates the rig. For onerevolutionoftheshaft,4096pulsesaresentfromthemotor.A settimeintervalisspeci?edandthenumberofpulsesarecounted withinthisinterval,givingtherotationalspeed.Inthisinvestiga- tion,thenumberofpulsesweresampledatarateof100Hz. usingasuspensionheaterallowingforcontrolofthetesttemper- aturewithavariationlessthan2?C.Thedimensionsofthetestrig issummarizedinTable1. 2.2. Sensors A number of different sensors are installed in the rig to mea- suretheclutchcharacteristics.Thesensorworkingrangesandtheir resolutionissummarizedinTable2. 2.3. Dataretrievalandsystemcontrol Theverticaltorquearmisindirectcontactwithaloadsensor. Thesensorismountedinaholderattachedtothebottomplate.The loadcelloutputvoltageisconvertedtoloadinthecontrolsoftware. Thetemperatureismeasuredintheseparatordiscsbytheuseof thermocouples(typeK).Thesethermocouplesaremetalsheathed withadiameterof0.5mmwithaspeci?edresponsetimeof14ms. Theshortresponsetimeallowsforthecaptureofthefastchangesin temperatureduringclutchengagement.Onethermocoupleisalso usedtomonitortheoiltanktemperature. Onethermocoupleisinstalledineachseparatordisc.Thether- mocouplesareinsertedintoholesofdiameter0.8mmdrilledfrom theseparatordiscedges.Threedifferentmaterialsweretestedin theinterfacebetweenthethermocoupleandtheholewallinterms oftemperatureresponseperformance.Materialoneissimplythe ATF which will ?ll the gap between thermocouple and disc wall duringtestrigrunning.Materialtwoisaregulartinbasedsolder. ThetestrigiscontrolledbyaCompactRiocomputerthrougha LabViewinterfacerunningonaPC.Thecomputerinturncontrols severalsubsystems;electricmotorcontroller,thehydraulicpump andvalves,thepumpsforthecoolingandlubricationoftheclutch. Thehydraulicpumpandvalvecontrollingclutchengagementis switchedonandoffthroughsimpledigitalswitchesinthecontrol program. In the current setup, the hydraulic pump yields a sys- tem pressure of 5 MPa. The servo solenoid valve controlling the actuatingpressureiscontrolledthroughafeedbackloopincluding acontrolchannel.Anysensorreadingcanbeusedasthecontrol channel, but in the present cases the actuating pressure reading governsthevalveaction.Thepressuresensorreadingiscompared tothedesiredpressureandcombinedintoacontrolvoltagefedto thevalve.Theresponsetimeforthevalveislessthan5ms,allowing forprecisecontroloftheactuatingpressure. Material three is a gallium alloy which is in liquid state at room temperature with a boiling point higher than 1350?C. This alloy is commercially available under the name Coollaboratory Liquid Pro with application as thermal interface material for computer processors. The position of the piston (Fig. 2H) as the clutch engages is measuredbyacontactDVRT(differentialvariablereluctancetrans- ducer)sensor(Fig.3)mountedatthebackoftheclutchdrum.The sensorpinisspringloadedandfollowsthepistonasitmoves.The maximumlengthofmovementthatcanbemeasuredbythesen- sor is 6mm and it gives resolution down to single micrometers. Theoutputisavoltagethatiscalibratedagainstatestcurveand interpretedinthepostprocessingofexperimentaldata.Thechange in distance traveled by the piston during an engagement over a Thetestrigcanrunintwomodes.Onewhereeverythingiscon- trolledmanuallyandonewhichisasequencebasedrunningmode. Inthesecondmode,atestsequencecanbespeci?edandsettorun a number of clutch engagements. This mode is ideal for running extendedweartestsonaclutchpack.Themanualcontrolismainly usefulfortestingsensorsandtestrigfunctionality. Thecomputeralsohandlesthedataretrieval,savingthedataon anexternalharddriveinbinaryform.Dataisonlystoredduringthe actualclutchengagement,whichlastsforapproximately1s.The systemsamplesthedataatarateof2000Hz,enoughtoresolveall thephenomenapresentduringtheengagement. Parallel to the control system, there is a security system including relays to switch off power if the temperature or actu- ating pressure exceeds a preset value. There are also relays for