3噸柴油動力貨車全套設計【帶CAD圖紙和說明書】,帶CAD圖紙和說明書,柴油,動力,貨車,全套,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 3噸柴油動力貨車設計（車架、制動系設計） 摘 要 設計任務是：3噸柴油動力貨車車架與制動系統(tǒng)。根據本次設計的任務分別對各種類型的車架、制動器進行結構型式分析，確定設計方案。 車架設計部分：采用邊梁式前后等寬車架，由于車架的作用是增加車身的強度和剛度，以承受彎曲和扭曲載荷。本部設計的重點是其結構設計，重點對其縱橫梁的布置，確定其尺寸參數,給出了強度計算方法并作精確的校核計算，對車架應力作了分析，驗證了車架強度和剛度。 制動系統(tǒng)設計部分：通過制動器的各個主要部件的受力分析及制動力的大小和車輪尺寸確定制動蹄片的大小及制動輪缸的直徑；制動器均采用鼓式制動器: 前制動器是雙領蹄式制動器，后制動器是領從蹄式制動器，其驅動機構采用雙回路結構;駐車制動采用手動駐車，其驅動機構是機械式驅動機構。通過理論的推倒計算，并根據總體參數和制動器的結構參數，對該車的制動性能等做細致的分析。 關鍵詞：車架，制動系統(tǒng)，制動器，行車制動，駐車制動。 THREE TON DIESEL-POWERED LORRY DESIGN(FRAME、BRAKING SYSTEM DESIGN) ABSTRACT The tasks of design are: 3 ton diesel-powered lorry frame and braking system design. According to the design of the respective tasks of all types of frame, brake structural pattern analysis, design. Frame design: using side rail type frame which is the same length between front and after, the frame is the role of the body to increase strength and rigidity, and to withstand bending and twisting load. This section is designed to focus on the structural design, focusing on its vertical beam settings, to determine its size, given the strength calculation method for precise calculations and checks made on the frame stress analysis, test the strength and stiffness of the frame. Braking System design: Brake through each of the major components of the braking force and Analysis of the size and dimension of the wheel brake pads and round brake cylinder diameter size; The vehicle brake brakes forms is the former floating caliper brake, the brakes after leading from the foot brake, drive double-loop structure; Parking brake manually in the car, drive a mechanical drive. Through theoretical to the implementation, according to the overall parameters and structural parameters brake, of the car's braking performance so meticulous analysis. KEY WORDS: frame,braking system , brakes , service brake ,parking brake. 目 錄 第一章 前 言 ········································· 4 第二章 車架設計 ······································ 5 §2.1 概述 ··········································· 5 §2.2 車架的結構設計································ 5 §2.3 車架的制造工藝及材料 ························ 8 §2.4 車架的計算····································· 9 §2.5 車架實驗 ······································15 第三章 制動系統(tǒng)設計 ·································17 §3.1 概述 ········································17 §3.2 制動器的結構設計······························18 §3.3 制動器的設計計算······························22 §3.4 制動驅動機構及其設計計算·····················31 §3.5 應急制動和駐車制動的計算···················· 34 §3.6 制動器主要零件的結構設計···················· 36 第四章 總結 ·········································38 參考文獻 ··············································39 致 謝··················································40 英文資料················································41 譯 文··················································48 IV 外文資料譯文 離合器如何工作 如果您駕駛手動變速器的汽車，您可能會驚訝地發(fā)現它不僅僅有一個離合器。也會發(fā)現人們擁有的自動變速器的汽車離合器。事實上，有很多離合器可能就是你每天看到或者是使用的東西：許多無繩鉆頭，有一個離合器， 鏈鋸有離心式離合器，甚至一些yo- yos有一個離合器。 Clutch Image Gallery 離合器圖像廊 示意圖顯示，汽車離合器的位置。 看到更多的離合器的圖像 。 在這篇文章中，您將了解為什么你需要一個離合器，如何離合器在您的汽車工程，并找出一些有趣的，也許令人驚訝，離合器的地方可以找到。 .離合器是有用的裝置，有兩個旋轉軸。 在這些裝置，其中的軸通常是驅動馬達或滑輪，和其它軸的驅動器的另一個設備 在演練中，舉例來說，一軸驅動馬達和其他驅動器一鉆夾頭。 離合器連接兩槽，使他們可以被鎖在一起，自旋在相同的速度，或脫鉤和自旋以不同的速度。 在一個汽車里，你需要一個離合器，因為發(fā)動機旋轉的所有時間，但汽車的輪子不。 在為了讓車停止殺死該引擎，車輪必須斷開從發(fā)動機有點。 離合器使我們能夠順利進行旋轉引擎，以一個非紡傳輸通過控制它們之間的延誤。 了解如何離合器工程，它有助于知道一點點關于摩擦 ，這是一個措施是何等的難，以幻燈片的對象之一，另一。 摩擦所帶來的高峰和低谷是的一部分，每一個表面-甚至很光滑表面仍然有微觀的高峰和低谷 。這些較大的高峰和低谷，就越難是幻燈片的對象。 您可以了解更多關于摩擦在如何剎車的工作。離合器工程，因為之間的摩擦離合器板和飛輪。 我們將研究如何在這些零件的攜手合作，在未來的一節(jié)。 飛車輪，離合器片和摩擦 在汽車的離合器，飛輪連接到發(fā)動機，離合器板連接到傳輸。你可以看到什么，這看起來像在這個數字以下。 當您的腳是關閉的踏板，彈簧推動壓力板對離合器的光盤，這反過來又對壓力機飛輪。 這鎖引擎?zhèn)鬏斴斎胼S，使他們自旋在相同的速度。 金額武力的離合器可容納取決于對之間的摩擦離合器片和飛輪，有多少力量的彈簧了對壓力板。 摩擦力在離合器工程就像座中描述的摩擦節(jié)如何剎車的工作 ，除了彈簧壓力機對離合器板，而非重量迫切塊進入地面。 當離合器踏板的壓力，電纜或液壓活塞推動關于釋放交岔路口，按投擲出軸承對中膜片彈簧。 As the middle of the diaphragm spring is pushed in, a series of pins near the outside of the spring causes the spring to pull the pressure plate away from the clutch disc (see below).作為中膜片彈簧是推在了一系列引腳附近以外的彈簧，彈簧的原因撤出的壓力板脫離離合器。 注意：彈簧在離合器板。這些彈簧的幫助，以隔離傳輸的沖擊，離合器從事。這通常是工程設計不錯，但它確實有幾個缺點。 常見問題 從20世紀50年代至70年代，你可以指望得到五萬和七萬英里之間從您的汽車的離合器。 .離合器現在可以去年多八點零萬英里如果您使用他們輕輕地和他們保持良好。如果沒有照顧，離合器就可以開始打破三五萬英里。 卡車是一貫超載或經常拖重物也可以有問題，相對較新的離合器。 最常見的問題與離合器是摩擦材料對光盤磨損。 摩擦材料對離合器光盤是非常相似的摩擦材料對港口及機場發(fā)展策略的一盤式制動器 ，或鞋一鼓式制動器 -時間后，它穿了。當大部分或所有的摩擦材料是走了，離合器將開始滑移，并最終將不會傳送任何權力，從發(fā)動機到車輪 。 當離合器踏板的壓力，電纜或液壓活塞推動關于釋放交岔路口，按投擲出軸承對中膜片彈簧。作為中膜片彈簧是推在了一系列引腳附近以外的彈簧，彈簧的原因撤出的壓力板脫離離合器。 照片禮貌卡羅萊納州的野馬 Clutch plate 離合器板 注意：彈簧在離合器板。 這些彈簧的幫助，以隔離傳輸的沖擊，離合器從事。 這通常是工程設計不錯，但它確實有幾個缺點。 我們將看看共同離合器的問題和其他用途離合器在以下各節(jié)。 離合器只穿著，而離合器光盤和飛輪是紡紗以不同的速度。 當他們鎖定兩者合計，摩擦材料是舉行緊緊對飛輪，和他們自旋的同步。 它的，只有當離合器光盤是滑倒對飛輪表示戴上發(fā)生。因此，如果您是類型的司機看多的離合器很多了，那么您的離合器會更快的。 有時，問題不在于下滑，但與堅持。 如果您的離合器將不會公布得當，它將繼續(xù)把輸入軸。 這可能會導致磨削，或完全防止您的汽車從進入齒輪。 · 破碎或拉伸離合器電纜 -電纜的需求額正確的緊張局勢，以推拉有效。 · 漏泄或有缺陷的奴隸和/或主離合器氣瓶 -泄漏保持氣瓶從建設必要數額的壓力。 · 空氣中的液壓線 -空氣影響水力以空間流體需要建立的壓力。 · misadjusted的聯系 -當您的腳打踏板，聯系傳達錯誤的金額武力。 · 輸錯離合器組件 -并非所有的售后零件的工作與您的離合器。 “硬”離合器也是一種常見的問題。 所有離合器需要一些金額以武力壓低充分。 如果您有新聞界的努力，踏板，可能會有一些錯誤的。 堅持或有約束力的在踏板的聯系，電纜，交叉軸，或樞軸球是常見的原因。 有時堵塞或磨損密封在液壓系統(tǒng)也可能導致硬離合器。 . 另一個問題是相關的離合器是一個破舊投擲出軸承 ，有時被稱為離合器釋放軸承 。這關系到適用的力量，手指的紡紗壓力板釋放離合器。 如果您聽到隆隆聲音時，離合器搞，您可能有一個問題，與投擲出。 離合器的診斷測試 如果您發(fā)現您的離合器已經失效，這是一個在家的診斷測試，任何人都可以執(zhí)行： 1. 啟動汽車，設置停車休息，并把汽車在中立的。 2. 與您的汽車空轉，聽取了咆哮的噪音，沒有推動離合器英寸，如果你聽到的東西，它最有可能的問題與傳輸。 如果您沒有聽到噪音，進行步驟3 。 3. 與汽車仍然在中性，開始把離合器和聽噪音。 如果您聽到啁啾的噪音，您按下，它最有可能的離合器釋放，或投擲出軸承。 如果您沒有聽到噪音，進行步驟4 。 4. 推動離合器的所有方法在地上。 如果您聽到尖叫噪音，這可能是試驗軸承或襯套。 如果您沒有聽到任何噪音，在這四個步驟，那么您的問題可能是沒有離合器。 如果您聽到噪音，閑置不用離開時，離合器壓，它可能是一個問題，在接觸點之間的交岔路口樞軸球。 各類離合器 有許多其他類型的離合器在您的汽車在您的車庫。 一．自動變速器包含幾個離合器。 這些離合器進行和脫鉤的各套行星齒輪 。 每個離合器投入使用的議案加壓液壓油。 當壓力下降，彈簧導致離合器釋放。均勻間隔的山脊，所謂的樣條線內外離合器鎖定到齒輪和離合器的殼。您可以閱讀更多關于這些離合器在自動變速器如何工作 。 二．空調壓縮機在汽車內有一個電磁離合器。 這使得壓縮機關閉，甚至，而引擎正在運行。 當電流流經磁場線圈的離合器，離合器從事。 盡快當前站，例如當您關閉您的空調，離合器disengages 。 大部分車有一個發(fā)動機驅動冷卻風扇有一個thermostatically控制粘性離合器 -溫度的流體驅動器，其實離合器。 這離合器是定位于樞紐的風扇，在氣流的未來，通過散熱器。 這種類型的離合器是有很多像粘性聯軸器 ，有時發(fā)現在所有的四輪驅動車。 流體在離合器得到較厚，因為它升溫，造成風扇旋轉速度要趕上與發(fā)動機的旋轉。 當車是冷，流體在離合器仍然寒冷及風扇轉速慢，讓發(fā)動機迅速升溫，以適當的操作溫度。 許多汽車有限支路的差異，或粘性耦合器，這兩項研究使用離合器，以幫助增加牽引。 一車輪的旋轉速度比其他，這使汽車難以處理。 該滑差速器彌補認為，借助其離合器。 當一個車輪的旋轉速度比其他情況下，離合器從事緩慢下來，并配合其他3 。 駕駛超過水坑的水或冰補丁也可以自旋您的輪子。 .您可以了解更多關于差別和粘性偶合器在如何差距的工作 。 氣體動力鏈鋸和雜草吃有離心式離合器 ，使連鎖店或字串可以停止紡紗您不需要關掉引擎。 這些離合器的工作，自動通過使用離心力。 .輸入連接到發(fā)動機曲軸。 輸出可驅動鏈條，皮帶或軸。 作為輪換，每分鐘增加，加權武器移出，并迫使離合器進行 。離心式離合器，也經常發(fā)現在草坪割草機，卡丁車，輕便摩托車和迷你自行車。 甚至一些yo-yos制造與離心離合器。 汽車空調壓縮機具有磁性離合器 分析所有類型的摩擦離合器和剎車使用相同的一般程序。下列步驟是必要的： ?假設或確定分布壓力對摩擦表面。 ?尋找關系最大壓力和壓力，在任何一點 ?申請條件的靜力平衡，以尋找（一）驅動力， （二）轉矩，及（三）支持的反應。 雜項離合器包括幾種類型，如正面接觸式離合器，超負荷釋放離合器，超越離合器，磁流體離合器等。 離合器安裝 如果你是一名賽車手，你知道離合器是發(fā)動機和變速器之間至關重要的聯系。如果您沒有安裝或調整正確，您可能失去馬力和磨損離合器過早。 為了幫助您正確的，循環(huán)的軌道雜志安裝了離合器在一個賽車向您展示它如何的要做工作。 第一步，在安裝我們的離合器是要重視7 -6.3英寸按鈕飛輪向flexplate對后面的曲軸和扭矩到的地方。其次，離合器大會是放在一起。 這特別是離合器大會是一個7 -6 .3英寸， 3盤委員會P ro系列一套從四分之一碩士。 里面包含三個獨立的離合器光碟及隨之而來的浮子光盤是夾心一起內房屋和離合器封面（同時作為一個壓力板）是在前面。 三個離合器光碟設計，與二月底光盤去的每一側與大會中心在光盤中。 年底光碟需要安裝的，所以花鍵中心向外擴展，來自中東。 該中心光盤可以面對任何方向。組裝離合器，然后放置于螺栓延長從按鈕飛輪。 大會面前的是螺栓的地方，精簡環(huán)也下滑到釘。年底一輸入軸從一歲的傳輸，可切斷用來作為對齊工具。 我們插入此路線的工具，通過離合器大會進入試點關系到年底曲軸和舉行，它為本，而螺栓舉行離合器大會是扭轉下跌。 與離合器大會在地方清拆之間的投擲出軸承和前排的傳輸需要進行檢查。 如果沒有足夠的清關時， bellhousing是螺栓上，它將推動了離合器的封面和部分釋放離合器。 檢查這關， bellhousing首先需要加以螺栓在地方。接下來，我們采取測量，從外邊緣的bellhousing向投擲出軸承。 在為了得到一個準確的測量，投擲出軸承的需要，被關押在正常經營的立場，反對離合器涵蓋的范圍。 第二，測量從前方的表面，傳輸房屋向外界（前）的軸承保持是采取。 該bellhousing到投擲出軸承的測量需求，以大于家臣在前面的傳輸。 如果不是，那么家臣將推動了投擲出軸承，部分釋放離合器和創(chuàng)造延誤。 這個結果在1匹馬力的損失。 在我們的情況下，關是關閉的一個第八的一英寸。 清拆應介于0.063和0.125英寸。以正確的通關，我們需要以消除3 shims （在第十六- -一英寸每個）之間的投擲出軸承及液壓釋放房屋。 三sixteenths英寸，我們所取得的消除shims給我們的十六分之一- -一英寸的清關之用。bellhousing是螺栓，然后回到對發(fā)動機和測量奪回來驗證適當的清關之用。 現在，您的新離合器是安裝和調整了很多關，所以沒有機會延誤。 沒有出現任何延誤，是指沒有損失的馬力。 按照指引，我們在此間強調，你將永遠不會有問題對您的離合器。 7 畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）任 務 書 （指導教師填表） 填表時間： 08 年 3 月 29日 學生姓名 曹殿波 專業(yè)班級 車輛04級 043班 指導教師 李水良/馬心坦 課題類型 工程設計 設計（論文）題目 3噸柴油動力貨車設計(傳動軸、離合器及操縱機構設計) 主要研 究內容 貨車的基本參數為：選用柴油發(fā)動機，最高車速為95Km/h，最小轉彎半徑≤5.5米，乘員人數2人，擋位數4+1，載重量為3噸。 參照相應車型的整體布局參數（網上可以查到，如慶鈴系列輕型貨車等）、東風3噸輕型貨車實物（車輛與交通實驗室整車陳列間內）和其他有關車型（到院資料室查閱），完成貨車的傳動軸、離合器及操縱機構設計任務。 主要技 術指標(或研究目標) 完成貨車的傳動軸、離合器及操縱機構設計，完成總和不少于3張零號圖紙的結構設計圖、裝配圖和零件圖，其中應包含用計算機繪制（或手工繪制）的具有中等難度的1號圖紙一張以上。 按要求格式獨立撰寫不少于12000字的設計說明書，應有中英文摘要（摘要不少于400字），全部用計算機打?。ň幣乓蟮胶幽峡萍即髮W教務處網站查：《河南科技大學畢業(yè)設計（論文）指導手冊》），查閱與課題相關的文獻資料15篇以上，獨立完成總量10000以上印刷符號與本人題目相關的外文資料譯文。 進度計劃 （6~7周）全組集體討論，確定總體方案。每個學生確定自己的設計內容與繪圖數量。在進行調研、搜集、分析資料的基礎上，完成開題報告（4月14日交）。 （8~9周） 整理本設計內容的相關數據資料，進行必要的理論計算，擬出說明書草稿，搜集相關外文資料并翻譯。 （10~11周）完成主要總圖設計。（5月5日下午至少完成一張零號草圖）。 （12~13周）完成零、部件圖設計，并完成機繪圖。（5月23日下午之前完成）。 （14~15周）按要求整理、編寫設計說明書。 （ 16周）整理圖紙及全部設計文件，準備上交。（6月13日下午四點交全部設計資料） （17周）審閱、評閱設計資料，答辯，評定成績。 主要參 考文獻 汽車構造； 汽車理論； 汽車設計； 汽車車身結構與設計； 車身造型； 汽車車型手冊； 有關汽車行業(yè)雜志。 機械零件設計手冊 研究所（教研室）主任簽字： 年 月 日 河南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告 （學生填表） 學院：車輛與動力工程學院 2008年 04 月 14日 課題名稱 3噸柴油動力貨車（傳動軸、離合器及操縱機構的設計） 學生姓名 曹殿波 專業(yè)班級 車輛043班 課題類型 工程設計 指導教師 李水良/ 馬心坦 職稱 副教授 課題來源 1. 設計（或研究）的依據與意義 隨著汽車發(fā)動機轉速、功率的不斷提高和汽車電子技術的高速發(fā)展，人們對離合器的要求也越來越高。離合器作為汽車主要傳動系的組成部分必然也得與時俱進，從傳統(tǒng)的推片式彈簧離合器結構正逐步向拉片式膜片彈簧離合器發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱機構正向自動操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱機構變成發(fā)展趨勢。 ? 國家適時出臺《汽車零部件再制造試點管理辦法》更是對節(jié)能減排這一工作方針的具體實施。汽車零部件再制造對推進我國循環(huán)經濟發(fā)展和加快資源節(jié)約型社會建設意義重大。據資料顯示，美國汽車再制造是世界最大的再制造市場，其范圍已覆蓋發(fā)動機、傳動裝置、離合器、起動機、空調壓縮機等，產業(yè)規(guī)模已超過750億美元。但是在我國這樣的再循環(huán)建設可以說還在起步階段，像離合器等報廢了一般走進廢鐵回收站買點小錢，對資源是一種巨大的浪費，也很可能對生態(tài)造成污染和破壞。同時我們也得看出解決的最終辦法就是提高科研能力，生產的離合器既要符合發(fā)動機功率和轉速的要求，還要滿足結構簡單、質量小、制造工藝好等等?？萍紕?chuàng)新是關鍵。 關于萬向節(jié)傳動軸，它在汽車上的應用很廣泛，據了解某萬向傳動軸公司技術發(fā)展部在2007年共有83個科技創(chuàng)新項目和63個QC攻關項目通過驗收。這些創(chuàng)新項目在新產品開發(fā)、設備技改、工藝攻關、管理創(chuàng)新等多個方面為公司節(jié)約成本300多萬元，新增業(yè)務上千萬元。科技創(chuàng)新和項目攻關作為傳動軸公司持續(xù)開展的重點工作，多年來取得了巨大的成績，目前傳動軸公司在微、輕、中、重系列化生產上在國內OEM配套市場上名列前茅，不少科研單位因此也慕名前來求教。所以對于科學發(fā)展，我們一定要以創(chuàng)新的角度來看問題，不斷提高機械設計制造水平，在國際舞臺上占有一席之地。 2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述 （1）國內設計情況：根據市場調查，我們傳統(tǒng)汽車離合器的市場需求量仍然在一直增長，2007年我國汽車離合器的產量已經突破1000萬套。我國汽車產量持續(xù)增長、汽車保有量的增加、出口市場需求的擴張等三大因素繼續(xù)推動我國汽車離合器行業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展，尤其DCT技術在中國的發(fā)展，將使我國摩擦片汽車離合器行業(yè)獲得新的發(fā)展機遇。雙質量飛輪是我國傳統(tǒng)汽車離合器發(fā)展的一方向，目前我國已經有Luk、Excedy等外資企業(yè)開始組裝生產雙質量飛輪，吉林大華、湖北三環(huán)的雙質量飛輪也將于今年進入產業(yè)化階段。液力變矩器需求隨著我國汽車自動檔比重的增加而加大，國內除上海薩克斯早已量產液力變矩器產品外，2007年，廣州優(yōu)達佳、上海Excedy、南京Valeo等外資企業(yè)相繼開始組裝生產液力變矩器。由于我國AT技術的本土化存在很大困難，發(fā)展液力變矩器對國內企業(yè)仍存在很高的風險。 （2）國外發(fā)展情況和趨勢：大眾汽車最近發(fā)明出比傳統(tǒng)自動變速箱更省油，比普通手動變速箱響應更快——DSG 雙離合器變速箱，它是目前世界上最先進的、具有革命性的變速器系統(tǒng)。DSG巧妙地把手動變速器的靈活性和傳統(tǒng)自動變速器的方便性結合在一起，采用了雙離合器和6個前進檔的齒輪變速器作為動力的傳送部件，實現更為順暢的換檔，令駕駛者體會到更強的運動快感，同時，卻付出了更低的油耗。同時電子技術也進入了離合器系統(tǒng)也是趨勢所在，一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經應用在多款的轎跑車上。其ECU匯集油門踏板、發(fā)動機轉速傳感器、車速傳感器等信號，驅動伺服馬達機構施行自動變速。汽車變速系統(tǒng)技術整體上是由手動換檔向自動換檔發(fā)展，尤其是現階段高速發(fā)展的計算機技術應用于換檔變速系統(tǒng)，使汽立自動變速技術得到了快速的發(fā)展。 （3）遇到的問題：如今我們也時長聽到哪個公司召回有問題的汽車的消息，比如伊蘭特離合器存在的問題：“哨聲”問題，原因出自離合器和中心軸連接的花件套所致。有一小批的曾經出現過塑料質地的原因。原來的都是銅質地。那一批中間夾了塑料，導致了此類問題出現。全國不完全統(tǒng)計就幾百輛車子需要更換。 我認為有些新技術雖然發(fā)明出來了，但是沒有合適的市場定位，加上人們使用習慣和觀念的不易接受，暫時還沒有用武之地，但是確實是科學的進步，就我的設計課題而言，我認為盡量采用技術成熟價格合適的產品為上選。 3. 課題設計（或研究）的內容 貨車的基本參數為：用柴油發(fā)動機，最高車速為95km/h,最小轉彎半徑《5.5米，乘員人數2人，檔位數4+1，載重量為3噸。設計內容如下： （1）離合器及操縱機構：采用技術比較成熟的拉式膜片彈簧離合器和相應的帶有助力的液壓式操縱機構。 （2）萬向傳動軸：根據前后懸架采用非獨立式懸架，只需在轉向輪附近安裝一個十字軸式萬向節(jié)，傳動軸的設計注意到運動干涉，并就是否加入中間支撐機構展開分析討論。 參考相應車型的參數，（網上查到，慶鈴系列輕型貨車等）、東風3噸輕型貨車實物（車輛與交通實驗室整車陳列室整車陳列間）和其他有關車型，完成貨車的傳動軸、離合器及操縱機構設計任務。要求如下： （1）圖紙工作量：完成繪制離合器總成1張A0圖紙及其零件圖A1圖紙，傳動軸總成1張A1圖紙，手繪離合器操縱機構A0圖紙，總工作量折合不少于3張A0圖紙。 （2）編寫設計說明書，包括：封面、任務書、中文摘要、英文摘要、目錄、符號說明、前言、正文、結論、參考文獻（不少于15篇）、致謝、附錄、封底。內容有：設計綜述，離合器，轉動軸總成結構特點及性能參數的選擇，主要零、部件的強度計算。內容不少于12000字，中文摘要不少于400字，英文摘要不少于300個詞。 （3）獨立完成10000以上印刷符號的與專業(yè)有關的外文譯文。 4. 設計（或研究）方法 （1）通過熟悉離合器及操縱機構的結構和工作原理，初步選擇合適的離合器和操縱機構，選擇離合器的主要參數并優(yōu)化；對膜片彈簧進行強度計算、基本參數選擇、材料和制造工藝和優(yōu)化設計；對扭轉減震器進行剛度和轉矩的計算；對操縱機構進行受力分析，設計合理機構；對離合器主要零部件的結構：從動盤總成、離合器蓋總成、分離軸承總成進行結構和相關數據的計算。 （2）通過對萬向傳動軸結構方案分析，初步確定選用的傳動軸類型，并對萬向傳動進行運動和受力分析，還要通過討論來確定是否增加中間支撐結構。 5. 實施計劃 （6~7周）全組集體討論，確定總體方案。確定自己的設計內容與繪圖數量。在進行調研、搜集、分析資料的基礎上，完成開題報告。 （8~9周）整理本設計內容的相關數據資料，進行相關的理論計算，擬出說明書草稿，搜集相關外文資料并翻譯。 （10~11周）完成主要總圖設計。 (12~13周)完成零、部件圖設計，并完成機繪圖。 （14~15周）按要求整理、編寫設計說明書。 （16周）整理圖紙及全部設計文件，準備上交。 （17周）審閱、評閱、設計資料，答辯，評定成績。 工作地點：實驗大樓地下室 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 第一章 前 言 全書共5章，主要闡述了3噸柴油貨車中的離合器及操縱機構設計和傳動軸設計。各章的主要內容包括：設計應當滿足的主要要求、結構方案分析和選擇、主要參數的選擇、離合器的設計和計算、扭轉減震器的設計、離合器的操縱機構和主要結構原件的分析、傳動軸的設計與計算和結論。 本書在體系和內容方面，主要參考了第三版《汽車設計》、第三版《汽車構造》和《離合器設計》叢書。結合我國今年來汽車工業(yè)得到迅速發(fā)展的現實，本書積極引用其介紹的優(yōu)化設計、可靠性設計等新的設計方法。 由于本人的學識有限，書中難免出現錯誤和疏漏之處，懇請各位老師和同學批評指正。 第二章 離合器概述 §2.1離合器設計要求 對于以內燃機為動力的汽車，離合器在機械傳動系中是作為一個獨立的總成而存在的，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機構等四部分，組成如下： 1. 主動部分：飛輪、離合器蓋、壓盤； 2. 從動部分：從動盤； 3. 壓緊機構：壓緊彈簧； 4. 操縱機構：分離叉、分離軸承、離合器踏板、傳動部件。 主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結構，操縱機構是使主、從動部分分離的裝置。 為了保證離合器具有良好的工作性能，設計離合器應滿足如下基本要求： 1. 在任何行駛條件下,既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩,并有適當的轉矩儲備,又能防止傳動系過載. 2. 接合時要完全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 3. 分離要迅速、徹底。 4. 從動部分轉動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 5. 應有足夠的吸熱能力和良好的通分散熱效果，以保證工作溫度不至于過高，延長其使用壽命。 6.應能避免和衰減傳動系的扭轉振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 7、操縱輕便、準確，以減輕駕駛員的疲勞。 8、作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9、具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。 10、結構應簡單、緊湊，質量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調整方便等。 §2.2 離合器的工作原理 發(fā)動機飛輪是離合器的主動件，帶有摩擦片的從動盤和從動轂借滑動花鍵與從動軸（即變速器的主動軸）相連。壓緊彈簧則將從動盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。 由于汽車在行駛過程中，需經常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，因此汽車離合器的主動部分和從動部分是經常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應這一要求。當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在分離套筒的環(huán)槽中的撥叉便推動分離叉克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。 當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發(fā)動機轉速變化比較平穩(wěn)，應該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動與飛輪恢復接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發(fā)動機轉速成正比。 §2.3 離合器的功用及分類 離合器是車輛（汽車）與發(fā)動機直接相連的部件。離合器在汽車上大部分時間是處與接合狀態(tài)，只有需要時才暫時的切斷動力傳遞。所以其功用主要有以下幾點： 1．在汽車起步時，通過離合器主、從動部分之間的滑磨 、轉速的逐漸接近，確保汽車起步平穩(wěn)。 2．當變速器換擋時，通過離合器主、從動部分的迅速分離來切斷動力的傳遞，以減輕齒輪齒間的沖擊，保證換擋時工作平順。 3．當傳給離合器的轉矩超過其所能傳遞的最大轉矩時，其主、從動部分之間將產生滑磨，防止傳動系統(tǒng)過載。 現代各類汽車上應用最廣泛的離合器是干式盤形摩擦離合器，可按從動盤數目不同、壓緊彈簧布置形式不同、壓緊彈簧結構形式不同和分離時作用力方向不同分類如下： 1.按從動盤數分類：單片、雙片、多片； 2.按彈簧布置形式分類：圓周布置、中央布置、斜向布置； 3.按彈簧形式分類：圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧、膜片彈簧； 4.按作用力方向分類：推式、拉式。 §2.4離合器的結構方案 汽車使用的離合器大部分都是摩擦式離合器，從它的分離受作用力來看可分為拉式和推式兩種；按從動盤數可分為單片、雙片和多片，按其壓緊彈簧布置可分為圓周布置、中央布置和斜置式三種；按其壓緊彈簧可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧。 一、盤的選擇 對轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動機的最大轉矩一般不大，在布置尺寸允許的條件下，離合器通常只設有一片從動盤。單片離合器結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修太哦正方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底、結合平順。 故在本次設計中選用了單片摩擦離合器。 二、彈簧布置形式的選擇 周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，其結構簡單制造容易，因此用較為廣泛。壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火，且當發(fā)動機最大轉速很高時周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使彈簧壓緊力下降，離合器傳遞轉矩的能力隨之降低。此外，彈簧靠到它的定位面上，造成接觸部位嚴重磨損，甚至出現彈簧斷裂的現象。 中央彈簧離合器采用一至兩個圓柱螺旋或用一個圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，此結構軸向尺寸較大。 膜片彈簧的結構主要特點是采用一個膜片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。起結構特點如下： 1、膜片彈簧的軸向尺寸較小而徑向尺寸很大,這有利于在提高離合器傳遞轉矩能力的情況下離合器的軸向尺寸。 2、膜片彈簧的分離指器分離杠桿的作用，故不需專門的分離杠桿，使離合器結構大大的簡化，零件數目少，質量輕。 3、由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當增加壓盤的厚度，提高熱容量；而且還可以在壓盤上增設散熱筋及在離合器蓋上開設較大的通風孔來改善散熱條件。 4、膜片彈簧離合器的主要部件形狀簡單，可以采用沖壓加工，大批量生產時可以降低生產成本。 故在本設計中選用了膜片彈簧離合器。 三、離合器按它的結構形式選擇 根據膜片彈簧分離指在分離時所受的力是推力還是受拉力，可分為推式和拉式彈簧離合器。拉式與推式離合器最明顯的特征就是膜片彈簧安裝方向相反。 拉式膜片彈簧離合器與推式有其明顯的優(yōu)點： 1、減少中間支撐，零件數目相對要少。結構簡單，緊湊、質量較輕。 2、由于取消了中間支撐，減少了摩擦損失，傳動效率高，使分離時的踏板力更少， 3、拉式膜片彈簧無論在接合還是在分離時，膜片彈簧都與離合器蓋接觸，不會產生噪聲和沖擊。 4、由于拉式膜片彈簧是以其中部壓緊壓盤，在壓盤大小相同的條件下可使用直徑相對較大的膜片彈簧，從而實現在不增加分離時的操縱力的前提下，提高壓盤的壓緊力和傳遞轉矩的能力；或在傳遞轉矩相同的條件下，減小壓盤的尺寸。 5、使用壽命相對要長。 所以在本設計中選擇拉式離合器。 四、扭轉減振器的選擇 它能降低發(fā)動機曲軸與傳動系接合部分的扭轉剛度，調諧傳動系扭振固有頻率，增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉共振響應振幅，并衰減因沖擊而產生的瞬態(tài)扭振，控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。 故要有扭轉減振器。 五、壓盤驅動形式選擇 窗孔式、銷釘式、鍵塊式它們缺點是在聯接件間有間隙，在驅動中將產生沖擊噪聲，而且零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低離合器傳動效率。傳動片式此結構中壓盤與飛輪對中性好，使用平衡性好，簡單可靠，壽命長。 故選擇傳動片式。 六、操縱機構的選擇 液壓式操縱機構主要由吊掛式離合器踏板、主缸、工作缸、管路系統(tǒng)和回位彈簧等部分組成，具有傳遞效率高、質量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、發(fā)動機的震動和駕駛室或車架變形不會影響其正常工作離合器接合較柔和等優(yōu)點，故廣泛應用于各種形式的汽車中。 所以在本次設計種選用了液壓式傳動操縱機構。 第三章 離合器設計計算 §3.1 離合器參數的選擇 一、摩擦片外徑的確定 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關系到離合器的結構和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定的關系。發(fā)動機轉矩是重要參數，按發(fā)動機最大轉矩來選定D時，有下列公式可得： （3-1） 根據所設計的車型和采用單片摩擦片，則A=36。由（3-1）得 查摩擦片尺寸的系列化和標準化，選取標準摩擦片外徑D=325mm,內徑d=190mm,厚度h=3.5mm,內外徑之比，單位面積. 驗算摩擦片最大圓周速度： （3-2） 式中：D--摩擦片外徑，mm; n--發(fā)動機最大功率時轉速，r/min; V--摩擦片最大圓周速度，m/s; 即滿足設計要求。 二、離合器后備系數的確定 后備系數是離合器設計時應到的一個重要參數，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。在選擇時，應考慮以下幾點： 摩擦片在使用中磨損后，離合器還能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩； 要能防止離合器滑磨過大； 要能防止傳動系過載。 為可靠傳遞發(fā)動機最大轉矩和防止離合器滑磨過大，不易選取太小，當使用條件惡劣，為提高起步能力，減小離合器滑磨，應選取大些；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉矩較不平穩(wěn)，選取值應大些；發(fā)動機缸數越多，轉矩波動越小，可選取小些。 考慮以上影響因素和所設計車型為3噸貨車，采用4缸柴油機，一般情況下不拖掛，基本上在公路上行駛，根據的取值范圍β=1.7～2.25，同時參考其它同類車型選取1.8。 三、單位壓力 單位壓力對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應考慮離合器的工作條件，發(fā)動機后備功率大小，摩擦片尺寸，材料及其質量和后備系數等因素。離合器使用頻繁，發(fā)動機后備系數較小時，應取小些； 當摩擦片外徑較大時，為降低摩擦片外源出的熱負荷，應取小些；后備系數較大時，可適當增大。 采用有機材料（金屬陶瓷摩擦材料鋼基）時，。 四、離合器壓盤力的計算 摩擦離合器是靠摩擦表面的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機轉矩的。離合器的靜摩擦力矩根據摩擦定律可表示為： (3-3) 式中：--為靜摩擦力矩，單位N.m; f--摩擦面間的靜摩擦因數，取f=0.30; F--壓盤施加在摩擦面上的工作壓力，單位：N; Z—摩擦面數，單片離合器的Z=2; —摩擦片的平均摩擦半徑，單位：mm. 假設摩擦片上工作壓力均勻，則有： （3-4） 式中：--摩擦面單位壓力，單位：； A--一個摩擦面的面積； D—摩擦片外徑，單位：mm; d—摩擦片內徑，單位：mm. 摩擦片的平均摩擦半徑Rc根據壓力均勻的假設，可表示 （3-5） 將式（3-4）與（3-5）代入（3-3）得： （3-6） 式中：c—摩擦片內外徑之比，c=0.585.即在0.53-0.70之間。 為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，設計時應大于發(fā)動機最大轉矩，即 （3-7） 則根據以上相應計算公式及相關數據可得： 由（3-7）得： 由（3-6）驗算單位壓力，則： ，在所要求范圍內。 由式（2—5）： 由公式（2—3）： 五、單位面積滑磨功 為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，每一次接合的單位摩擦面計劃磨功應小于其需用值，即： （3-8） 式中: w—單位摩擦面積滑磨功（ [w]—許用單位摩擦面積劃磨功，輕型貨車：[w]=0.33; Z—摩擦面數，Z=2; D—摩擦片外徑，D=325mm; d—摩擦片內徑，d=190mm; W—汽車起步時離合器接合一次產生總滑磨功（J） 汽車起步時離合器接合一次產生總滑磨功（J）為： （3-9） 式中：--汽車總質量，單位：.； --輪胎滾動半徑，單位（m）； --起步時所用變速器擋位的傳動比。此時計算用一擋起步； --主減速器傳動比。； --發(fā)動機轉速。。 由公式（3-9）可得： 由公式（3-8）可得： 即滿足要求。 六、單位面積傳遞的轉矩 為了反映離合器傳遞轉矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉矩應小于其許用值，即 （3-10） 式中各參數以及數值與前計算相同，則： 即 滿足要求。 §3.2 從動盤總成 從動盤有兩種結構型式，帶扭轉減震器的和不帶扭轉減震器的 。本次設計從動盤為帶扭轉減震器的型式。 從動盤總成設計時應滿足以下幾個方面的要求： 為了減少變速器換擋時輪齒間的沖擊，從動盤的轉動慣量應盡可能小； 為了保證汽車平穩(wěn)起步，摩擦面片上的壓力分布更均勻等，從動盤應具有軸向彈性； 為了避免傳動系的扭轉共振以及緩和沖擊載荷，從動盤中應裝有扭轉減震器；具有足夠的抗爆裂強度。 一、從動片 設計從動片時，應盡量減輕其重量，并應使其質量的分布盡可能地靠近旋轉中心，以獲得最小的轉動慣量。從動片一般都做得比較薄，通常使用1.3-2.0mm厚的鋼板沖制而成。本次設計的3噸貨車行使速度不高，最高車速不超過95Km/h.柴油發(fā)動機最高轉速。故取從動片厚度為1.5mm. 為了使離合器接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動片一般都做成具有軸向彈性的結構。這樣，在離合器的接合過程中，助動盤和從動盤之間的壓力是逐漸增加的。 具有軸向彈性的從動片有整體式、分開式和組合式三種型式。比較三種形式的優(yōu)缺點，本次所設計從動片采用整體式彈性從動片。整體式彈性從動片能達到軸向彈性的要求，且生產效率高，生產成本低。 二、從動盤轂 發(fā)動機轉矩是經從動盤轂的花鍵孔輸出，變速器輸入軸就插在該花鍵孔內。從動盤轂和變速器輸入軸的花鍵接合方式采用齒側定心的矩形花鍵。 設計花鍵的結構尺寸時參照國標GB1144-1974的花鍵標準，從動盤轂花鍵尺寸如下：花鍵齒數：n=10;花鍵外徑：D=40mm；花鍵內徑:d=32mm; 齒厚：b=5mm; 有效尺長：l=45mm. 為了保證從動盤轂在變速器輸入軸上滑動時不產生歪斜，影響離合器的徹的分離，從動盤轂的軸向長度不宜過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對在復雜情況下工作的離合器，其盤轂長度更大?？紤]所設計3噸貨車，工作條件較一般，所以取從動盤轂長為L=1.040=40mm。 由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而全破壞，所以花鍵要進行擠壓應力計算。由公式： （3-11） 式中:P—花鍵的齒側面壓力，由下式確定： （3-12） 式中：d,D—花鍵的內外徑，mm; Z---從動盤轂的數目； --發(fā)動機最大轉矩，N.m; n—花鍵齒數； h—花鍵工作高度,m.h=(D+d)/2; l—花鍵有效長度，m. 由已知條件： 從動盤轂由中碳鋼鍛造而成，并經調質處理，其擠壓應力不應超過11.4。故所選花鍵尺寸滿足要求。 §3.3 壓盤和離合器蓋計算 一、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式連接、鍵式連接和銷式連接。本次設計采用凸臺式連接方式但是以上的設計方式都有共同的缺陷：連接件之間都有間隙，在窗傳動中將產生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動效率。 現在廣泛采用傳力片的傳動方式，有彈簧鋼帶制成的傳力片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上。為了改善傳力片的受力狀況，它一般都是沿圓周切向布置，這種傳力片的連接方式還簡化了壓盤的結構，減低了對裝配精度要求，并且還有利于壓盤的定中。 二、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內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為如何去確定它的厚度。 壓盤厚度的確定主要依據以下兩點：1）壓盤應具有足夠的質量，使每次接合時的溫升不致過高：2)壓盤應具有較大的剛度，以保證在受熱的情況下不致因產生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和磨擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩原因，本次設計壓盤厚度取15mm。在初步確定壓盤厚度以后，應校核離合器接合一次時的溫升，它不應超過。 校核計算公式： （3-13） 式中：--溫升，； L—滑磨功，N.m; --分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比，單片離合器壓盤； c—壓盤的熱容量，對鑄鐵壓盤：； m—壓盤質量， ． ℃ 壓盤由鑄鐵鑄成．由此部分可選擇摩擦飛輪的厚度為18ｍｍ．此厚度必然也滿足所需要求。 三、離合器蓋設計 離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機的一部分轉矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。離合器分離桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，則當離合器分離時，可能會使蓋產生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱部分的傳動效率，嚴重時可能導致分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會造成變速器換擋困難。 離合器蓋常采用厚度約為的碳鋼板沖壓而成。 §3.4拉式膜片彈簧設計 圖3-1 膜片彈簧 一、膜片彈簧主要參數的選擇 1. 比值H/h和h的選擇 圖3-2 不同H/h值的無因次特性曲線 圖3-3 膜片彈簧的彈性變性特性 為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧H/h一般為1.5～2.2，板厚h為2～4mm，據分析選為 h=3.5mm H＝5.6mm 2 . R/r比值和R、r的選擇 研究表明，R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應力越高。根據結構布置和壓緊力的要求，R/r一般為1.20～1.35，初取1.25拉式膜片彈簧r值宜取為大于或等于 取r＝125mm R=120x1.25=157.5mm 3. 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內錐高度H關系密切 α＝arctan H／(R-r) ≈H／(R-r), 一般在9°～15°范圍內。 α＝arctan 5.6／(157.5-126) ≈° 4 . 膜片彈簧工作點位置的選擇 膜片彈簧的彈性特性曲線，如（圖3-3）所示。該曲線的拐點H對應著膜片彈簧的壓平位置，而且λ1H= (λ1M +λ1N)／2。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點B一般取在凸點M和拐點H之間，且靠近或在H點處，一般λ1B =(0.8～1.0) λ1H，以保證摩擦片在最大磨損限度△λ范圍內壓緊力從F1B到F1A變化不大。當分離時，膜片彈簧工作點從B變到C，為最大限度地減小踏板力，C點應盡量靠近N點。 圖3-4 膜片彈簧的彈性特性曲線 5 . 分離指數目n取為18 6. 切槽寬度=4mm，窗孔槽寬=10mm，半徑=108mm 7. 支承環(huán)作用半徑=152mm,與壓盤接觸半徑=131mm §3.5 膜片彈簧的優(yōu)化設計 膜片彈簧的優(yōu)化設計就是要確定一組彈簧的基本參數，使其彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強度也滿足設計要求，以達到最佳的綜合效果。 一、 目標函數 目前，國內關于膜片彈簧優(yōu)化設計的目標函數主要有以下幾種； 彈簧工作時的最大應力為最小。 在從動盤摩擦片磨損前后，彈簧壓緊力之差的絕對值為最小。 在分離過程中，駕駛員作用在分離軸承上的分離操縱力的-平均值為最小。 在摩擦片磨損極限范圍內，彈簧壓緊力變化的絕對值的平均值為最小。 選3）和4）兩個目標函數為雙目標。 為了即保證離合器使用過程中傳遞轉矩的穩(wěn)定性，又不致嚴重過載，且能保證操縱省力，選取5）作為目標函數，通過兩個目標函數分配不同的權重來協調它們之間的矛盾，并用轉換函數將兩個目標合成一個目標，構成統(tǒng)一的總目標函數，則 f(x)=(x)+(x) 式中，和分別為兩個目標函數(x)和(x)的加權因子，視設計要求選定。 二、 設計變量 圖3-5 子午斷面繞中性點的轉動 圖3-6 膜片彈簧在不同狀態(tài)時的變形 a)自由狀態(tài) b)壓緊狀態(tài) c）分離狀態(tài) 假設膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點O轉動，如圖3-5。 通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的載荷F1集中在支承點處，加載點間的相對軸向變形為λl，如圖3-6，則有關系式 （3-14） 從膜片彈簧載荷變形特性公式可以看出，應選取H、h、R、r、R1、r1這六個尺寸參數以及在接合工作點相應于彈簧工作壓緊力F1B的大端變形量λ1B為優(yōu)化設計變量，即 X = [ x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 ]T= [ H h R r R1 r1 λ1B ]T 三、 約束條件 1) 應保證所設計的彈簧工作壓緊力與要求壓緊力相等，即 = （3-15） 要求壓緊力 ＝＝ 2) 為了保證各工作點A、B、C有較合適的位置(A點在凸點M左邊，B點在拐點H附近，C點在凹點N附近，如圖2-11所示)，應正確選擇λ1B相對于拐點λ1H的位置，一般λ1B／λ1H=0.8～1.0，則有 符合要求。 3) 保證摩擦片磨損后仍能可靠地傳遞轉矩，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力F1A應大于或等于新摩擦片時的壓緊力F1B，即 F1A≥F1B （3-16） 符合要求。 4) 為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的H／h與初始底錐角 α=應在一定范圍內，即： 1.6≤H／h≤2.2 9°≤α≤15° 5.6/3.5=1.6 α==° 符合要求。 5) 彈簧各部分有關尺寸比值應符合一定的范圍，即 1.20≤R／r≤1.35 3.5≤R／r0≤5.0 （3-17） R/r=157.5/126=1.25 R/=157.5/45=3.5 符合要求。 6) 為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑r1應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 (D+d)／4≤r1≤D／2 （3-18） (D+d)/4=128.75mm =131mm D/2=162.5mm 符合要求 7) 根據彈簧結構布置的要求，R1與R、r1與r、rf與r0之差應在一定范圍，即 1≤R1-R≤7 0≤r1-r≤6 0≤rf-r0≤4 （3-19） ，符合要求 8) 膜片彈簧的杠桿比應在一定范圍內選取，即 拉式：3.5≤ ≤9.0 符合要求 四、強度校核 分析表明，B點的應力最高，通常只計算B點應力來校核碟簧的強度。 1. 膜片彈簧工作位置B點的最大壓應力為： = （3-20） cos （3-21） （3-22） 式中 b是膜片彈簧圓心點到子午斷面上的中性點的距離（mm） 是達到極大值是的轉角（°） 其它參數已知。 把已知數據代入（3-21）和（3-22），得 =10.02o 然后把所有有關的數據代入（3-20）式中，得 =358.76N 2. 膜片彈簧工作位置B點還受彎曲應力，其值為 = （3-23） 式中 是分離指根部寬度；其它參數已知。 代入已知參數，得 =562.30N 3. 根據最大切應力理論,一般不大于1500~1700N。工作位置B點的當量應力為： 921.06N 以上計算表明，所設計的膜片彈簧符合強度要求。 §3.6 扭轉減震器計算 一、極限轉矩 極限轉矩為減震器在消除限位銷與從動盤轂缺口間的間隙時所能傳遞的最大轉矩 。 二、減震彈簧的位置半徑R1 R1=（0.6~0.75）d/2 因為R<70mm,由d=190mm 所以R1=57~71.25mm,且R<70mm. 三、減震彈簧個數Z 摩擦片外徑D=325mm，根據推薦選取減震彈簧個數Z=6 。 四、減震彈簧總壓力 當限位銷與從動盤轂之間的間隙被消除，減震彈簧傳遞轉矩達最大值時，減震彈簧受到的壓力為： 單個減震彈簧壓力： §3.7 離合器操縱機構設計 一、踏板位置 離合器踏板位置以人體左右對稱中心外準向左移80-100mm，作為離合器踏板中心線的位置 。 二、踏板行程 離合器踏板最大行程是指從踏板最高點所劃過的距離。踏板一般行程在80~150mm范圍內，最大不應超過180mm。 三、踏板力 對于一定的離合器總成，離合器踏板力取決于離合器分離軸承的輸出力及操縱系統(tǒng)的傳動比，加大傳動比會使踏板力減小但行程增加。踏板力大小直接影響到對離合器操縱的輕便性。一般來說，轎車在80~130N，載貨汽車 四、離合器操縱傳動 不應超過150~200N。 常用的離合器操縱傳動由機械式和液壓式。本次設計采用液壓式傳動。 五、離合器操縱機構的主要計算 1、 液壓式操縱機構示意圖 圖3-7液壓操縱機構 2、 踏板行程 踏板行程S由自由行程和工作行程兩部分組成，即 S=+= （3-24） 式中，——分離軸承自由行程（一般為1.5自由行程一般20-30mm）; ——分別為主缸和工作缸的直徑（mm）;——為離合器分離時對偶摩擦面之間的間隙（單片：=0.85-1.30mm,雙片：=0.75-0.90）; ——杠桿尺寸。 參數選擇： 、=25mm =1.2mm. 則操縱機構總傳動比和踏板自由行程為： 因此可以有（3-24）式,帶入數據算出踏板行程S，即 離合器踏板最大行程不超過175mm，一般為150mm，所以符合設計要求 3、 踏板力 踏板力可由下式計算得到 (3-25) 式中，為離合器分離時，壓緊彈簧對壓盤的總壓力，為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力; 、分別為操縱機構的總傳動比和機械效率，取85﹪.則有一下關系踏板力（忽略回位彈簧拉力） （） 不考慮離合器回位彈簧的作用，分離離合器所做的功 式中為離合器接合狀態(tài)下膜片彈簧的總壓緊力。=2388.51N 在規(guī)定的踏板力和行程允許的范圍內，駕駛員分離離合器所做的功不應大于30J。 第四章 傳動軸設計計算 傳動軸總成主要由傳動軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬向節(jié)叉組成。傳動軸中一般設有由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵，以實現傳動長度的變化。為了減小滑動花鍵的軸向滑動阻力和磨損，有時對花鍵齒進行磷化處理或噴涂尼龍層；有的則在花鍵槽中放入滾針、滾柱或滾珠等滾動元件，以滾動摩擦代替滑動摩擦，提高傳動效率。但這種結構較復雜，成本較高。有時對于有嚴重沖擊載荷的傳動，還采用具有彈性的傳動軸。傳動軸上的花鍵應有潤滑及防塵措施，花鍵齒與鍵槽間隙不宜過大，且應按對應標記裝配，以免裝錯破壞傳動軸總成的動平衡。 傳動軸的長度和夾角及它們的變化范圍由汽車總布置設計決定。設計時應保證在傳動軸長度處在最大值時，花鍵套與軸有足夠的配合長度；而在長度處在最小時不頂死。傳動軸夾角的大小直接影響到萬向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬向傳動的效率和十字軸旋轉的不均勻性。 §4.1 萬向傳動的計算載荷 萬向節(jié)傳動軸因布置位置不同，計算載荷是不同的。本次設計傳動軸布置在變速器與驅動橋之間。計算載荷的設計方法有三種：1）按發(fā)動機最大轉矩和一擋傳動比來確定；2）按驅動輪打滑來確定；3）按日常平均使用轉矩來確定。 在此設計中采用根據發(fā)動機最大轉矩和一擋傳動比來計算。由公式： （4-1） 式中：--傳動軸計算載荷，單位：； --猛接離合器所產生的動載系數，在此取=2； --發(fā)動機最大轉矩，單位：N.m； K --液力變矩器變矩系數，k=1; --變速器一擋傳動比，； --分動器傳動比，； --發(fā)動機到萬向傳動軸之間的傳動效率，％； n—計算驅動橋數，為1。 由公式（3—1）： 對萬向傳動軸進行靜強度計算時，計算載荷取，安全系數一般取2.5-3.0 。 §4.2 十字軸設計計算 十字軸萬向節(jié)的損壞形式主要有十字軸軸頸和滾針軸承的磨損，十字軸軸頸和滾針軸承碗工作表面出現壓痕和剝落。一般情況下，當磨損或壓痕超過0.15mm時，十字軸萬向節(jié)便應報廢。十字軸的主要失效形式是軸頸根部的斷裂，所以在設計十字軸萬向節(jié)時，應保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強度。 本次設計參考《底盤設計》（吉林工業(yè)大學出版），根據不同噸位載重汽車的十字軸總成初選其尺寸： 十字軸：H=90mm d=20mm h=16mm 設各滾針對十字軸軸頸作用力的合力為F，則： （4-2） 式中：--萬向傳動的計算轉矩，； r--合力F作用線到十字軸中心之間的距離，r=37mm； --萬向傳動的最大夾角，取 。 則由式（4—2）可得: 十字軸軸頸根部的彎曲應力應滿足： （4-3） 式中：--十字軸軸頸根部彎曲應力，單位：； --十字軸軸頸直徑，； --十字軸油道孔直徑，； s--合力F作用線到軸頸根部的距離，s=8mm； --彎曲許用值，為 。 由公式（3—3）可得： 滿足強度要求。 十字軸軸頸的切應力應滿足： （4-4） 則由已知數據可得： 滿足切應力許用范圍 。 §4.3 十字軸滾針軸承的計算 滾針軸承中的滾針直徑一般不小于1.6mm，以免壓碎。而且差別要小，否則會加重載荷在滾針間分配的不均勻性。一般控制在0.003mm以內。滾針軸承徑向間隙過大時，承受載荷的滾針數減少，有出現滾針卡住的可能性；而間隙過小時，有可能出現所熱卡住或因贓物阻滯卡住，合適的間隙為0.009-0.095mm .滾針軸承得軸向總間隙以0.08-0.30mm為好。滾針的長度一般不超過軸頸的長度。使其既有較高的承載能力，又不致因滾針果場發(fā)生歪斜而造成應力集中。滾針得軸向間隙一般不超過0.2-0.4mm 。 滾針軸承的接觸應力為： （4-5） 式中：--滾針直徑，； --十字軸軸頸直徑，； --滾針工作長度，。 其中，為合力F作用下一個滾針所受的最大載荷（N），可有下式求得: (4-6) 式中：i—滾針列數，i=1； Z—每列中滾針數，Z=22 。 則: 由公式（4-5）可得: 當滾針和十字軸軸頸表面硬度在58HRC以上時，許用接觸應力為3000-3200，即滿足接觸強度要求。 計算結果: 滾針直徑； 工作高度； 列數 i=1； 單列滾針數Z=22 §4.4 萬向節(jié)叉的設計計算 由于十字軸萬向節(jié)主、從動叉軸轉矩 、的作用，在主、從動萬向節(jié)叉上產生相應的切向力 、和軸向力 、 。 圖4-1 作用在萬向節(jié)叉及十字軸上的力 （a） 初始位置 時；（b）主動叉軸轉角時 （4-7） 式中：R—切向力作用線與萬向節(jié)叉軸之間的距離； --轉向節(jié)主動叉軸之轉角； --轉向節(jié)主、從動叉軸之夾角。 在十字軸軸線所在平面內并作用于十字軸的切向力與軸向力的合力為： （4-8） 圖（a）為主動叉位于與初始位置的受力狀況，此時 ，達最大值： （4-9） 圖（b）為主動叉軸轉角時的受力狀況，這時 、及均達最大值： （4-10） 圖4-2 萬向節(jié)叉危險截面示意圖 萬向節(jié)叉在力作用下承受彎曲和扭轉載荷，在截面B-B處，彎曲應力和扭轉應力分別為： （4-11） 式中: 、--抗彎截面系數和抗扭截面系數 ，對于本設計中矩形截面： （4-12） 根據相關設計參數可知： H=80mm b=18mm k=0.246 a=16mm e=45mm 則： 萬向節(jié)叉由45鋼制造，其彎曲應力不應大于 ，扭轉應力不應大于 。而設計計算所得結果滿足條件要求。 §4.5 傳動軸臨界轉速計算 萬向傳動軸的結構與其所連接的萬向節(jié)的結構有關。通常，萬向傳動軸由中間部分和端部組成，中間部分可為實心軸或為空心軸管。本次設計采用空心軸管?？招牡妮S管具有較小的質量但能傳遞較大的轉矩，且較實心軸具有更高的臨界轉速，故用作汽車傳動系的萬向傳動軸。 傳動軸管由低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成，軸管外徑及內徑是根據所傳遞最大轉矩、最高轉速及長度按有關標準（YB242-63）選定，并校核臨界轉速及扭矩強度。 傳動軸的臨界轉速與其長度及斷面尺寸等有關。由于沿軸管表面鋼材質量分布的不均勻性以及在旋轉使其本身質量產生的離心力所引起的靜撓度，使軸管產生彎曲應力，后者在一定的轉速下會導致軸管的斷裂。所謂傳動軸的臨界轉速是指旋轉軸失去穩(wěn)定的最低轉速，它決定于傳動軸的尺寸、結構及其支撐情況。為了確定臨界轉速，可研究一下兩端自由支撐與剛性球鉸上的軸（見下圖）： 圖4-3 傳動軸臨界轉速計算示意圖 設軸的質量m集中于O點，且O點偏離旋轉軸線的量為e，當軸以角速度旋轉時，產生的離心力為： 式中：y—軸在其離心力作用下產生的撓度。 與離心力相平衡的彈性力為： 式中：c—周的側向剛度，對于質量分布均勻且兩端自由地支撐于球形鉸接的軸，其側向剛度為： E—材料的彈性模量，可?。? J—軸管截面的抗彎慣性矩。 因 故有 認為在達到臨界轉速的角速度時，傳動軸將破壞，即，則有： （4-13） 傳動軸管： 式中：D、d—軸管的外徑及內徑，mm. D=80mm,d=76mm; L—傳動軸的支撐長度，取兩萬向節(jié)之中心距，mm； --軸管材料的密度，對于鋼 ； 將上述c、J及m的表達式代入（3-13），令 則得傳動軸的臨界轉速為： （4-14） 由于傳動軸動平衡的誤差，伸縮花間聯接的間隙以及支承的非剛性等，傳動軸的實際臨界轉速要低于所計算的臨界轉速。因此引進安全系數K，并?。? 式中：--相應于最高車速時傳動軸最大轉速，r/min; --傳動軸臨界轉速,r/min; 在本次設計中，已知D=80mm，d=76mm,L=1200mm; 已知發(fā)動機額定轉速。 安全系數。 §4.6 軸管強度計算 萬向傳動軸的尺寸除了要有足夠的扭轉強度，傳動軸的最大扭轉應力可按下式計算： （4-15） 式中：--發(fā)動機最大轉矩，N.m; --變速器一擋傳動比； --動載系數； --抗扭截面系數。 傳動軸采用空心結構，則： （4-16） 式中：T—傳動軸計算轉矩，T=2598820N.mm； D d—傳動軸管的外徑和內徑，D=80mm,d=76mm; 傳動軸管扭轉應力不大于，安全系數 。 §4.7 傳動軸花鍵軸的計算 對于傳動軸上的花鍵軸，應保證在傳遞轉矩時有足夠的扭轉強度。通常以底徑計算其扭轉且應力。 （4-17） 式中: --傳動花鍵軸的扭轉切應力； --傳動軸傳遞載荷； --花鍵軸的花鍵內徑； 軸的許用扭轉切應力為，可初取花鍵軸直徑計算，然后進行強度校核。取，則： 安全系數為 ，安全系數一般在2-3左右。即滿足要求。 傳動軸滑動花鍵采用矩形花鍵，齒側擠壓應力為： （4-18） 式中：--花鍵處轉矩分布不均勻系數。=1.3-1.4 ； --花鍵外徑，取 ； --花鍵內徑，取 ； --花鍵的有效工作長度， ； --花鍵齒數， ； 則： 對于齒面硬度大于35HRC的滑動花鍵，齒側許用擠壓應力為 。故安全系數 ，滿足要求強度。 根據以前計算傳動軸管強度，可取滑動叉軸直徑為56mm 。 第五章 結 論 在本次設計的整個過程中，首先要做的是對所設計整車有一個全面的、系統(tǒng)的、整體的認識，明確各自的任務以及與整車設計過程中的聯系。在這次設計中，我個人承擔了離合器及傳動軸連部分的設計任務。 離合器是汽車傳動系中的重要組成部分它的性能好壞直接影響整車的整體性能。在本次設計中，首先對離合器的類型和各自的特點進行分析，然后結合所設計整車的性能要求確定離合器的結構型式。接下來根據所確定離合器的形式，按照離合器設計要求，對每個零件進行設計計算。其中最重要的是確定離合器的后備系數、摩擦片的內外徑大小、從動盤轂連接花鍵齒、壓盤厚度以及離合器蓋等的各個參數。并在計算過程中，注重個零部件之間的相互聯系，即滿足相互之間的約束條件關系。本次設計的拉式膜片彈簧離合器經計算校核能夠滿足所需設計要求。而在離合器操縱機構的設計計算中也遇到了困難，比如找各個參數和杠桿力等等，還有踏板行程和踏板力。 傳動軸同離合器一樣，在汽車傳動系中起著重要的作用。傳動軸設計過程中最重要的就是傳動軸的動平衡以及臨界轉速的校核。此次設計的3噸柴油貨車，根據其使用要求和使用條件，同時參考同類車型的設計特點。在設計中采用十字軸式萬向節(jié)。通過一系列參數的計算和校核，十字軸式萬向節(jié)能夠滿足設計的要求。傳動軸連接花鍵的設計也是設計過程中重要的一環(huán)?；ㄦI齒強度和有效接合長度直接決定傳動軸是否能夠有效地傳遞轉矩。因此在設計中對傳動花鍵進行設計計算之后，要進行必要的校核，以確定其能滿足設計需要。 此次設計，是對以前所學知識的一次全面回顧和掌握的過程，同時也是對運用所學知識解決實際問題的一次鍛煉。在設計過程中，是我認識到了自己知識的缺乏，使我明白了在以后工作過程中不斷學習的重要性。由于自身知識和能力的限制，此次設計難免存在不足之處。例如，某些計算部分不夠完整，計算數據不夠合理，整體設計不夠合理等。這些都有待日后進一步的學習提高。 參考文獻 [1]劉惟信. 汽車設計 北京：清華大學出版社，1995 [2]陳家瑞. 汽車構造 北京：人民交通出版社，第二版，2007 [3]張文春. 汽車理論 北京：機械工業(yè)出版社，2007 [4]王望予. 汽車設計 北京：機械工業(yè)出版社，第四版，2006 [5]王昆,何小柏等. 機械設計/機械設計基礎 課程設計 北京：高等教育出版社，2006 [6]徐石發(fā),江發(fā)潮. 汽車色合計叢書《汽車離合器》 北京：清華大學出版社，2005 [7]金國棟. 汽車概論 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [8]羊拯民. 汽車設計叢書《傳動軸與萬向節(jié)》 北京:人民交通出版社,1986 [9]臧新群. 汽車滾動軸承應用手冊 北京：機械工業(yè)出版社，1997 [10]李傳禹. 汽車設計標準資料手冊 長春：吉林科學技術出版社，1992 [11]郭聚臣,凌桐森. 拖拉機設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社，1990 [12]孫恒,陳作模. 機械原理第六版 北京：高等教育出版社，2004 [13]張則曹. 汽車構造圖冊 北京： 人民交通出版社， 1998 [14]張毅. 離合器及機械變速器 北京： 化學工業(yè)出版社， 2005 [15]全國棟. 汽車概論 北京： 機械工業(yè)出版社，2000 [16]徐謹. 機械設計手冊 北京： 機械工業(yè)出版社， 2000 [17]蔡春源. 機械零件設計手冊第3版 北京：冶金工業(yè)出版社， 1995 [18]劉鴻文. 簡明材料力學 北京：高等教育出版社 ，2005 致 謝 此次設計，是對以前所學知識的一次全面回顧和掌握的過程，同時也是對運用所學知識解決實際問題的一次鍛煉。在設計過程中，是我認識到了自己知識的缺乏，使我明白了在以后工作過程中不斷學習的重要性。由于自身知識和能力的限制，此次設計難免存在不足之處。例如，某些計算部分不夠完整，計算數據不夠合理，整體設計不夠合理等。 在設計中，李水良老師提出的要求和建議使我們學到了如何認真的對待一項工作，也使我們養(yǎng)成了對待任何事情都要認真、嚴肅的態(tài)度，同時也使我們學會了如何在工作中克服浮躁心理。李水良老師本人治學嚴謹的態(tài)度給我們留下了非常深刻的印象，從他的身上我們學到了許多課本上學不到的寶貴經驗，這一切使我們受益匪淺。還有馬心坦老師在修改我的說明書時給予了很大的幫助，他嚴格認真細致的態(tài)度給我留下了很深的印象，我想會對我今后的學習和工作有很大的影響。 此外，在本次設計中，我得到了同班其他同學的大力幫助，更得到了車輛研究所多位老師的熱情指導，他們給我提供了許多寶貴的建議，在這里特此以我向他們致以最誠摯的謝意！ 再次感謝設計過程中關心和幫助過我的老師和同學！ 感謝參與評審的老師！ 曹殿波 2008年5月30日 34