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充值購買 費領(lǐng)取圖 紙 輕型汽車的膜片式彈簧離合器設(shè)計 摘要 :汽車技術(shù)飛速發(fā)展，各國路況水平逐漸完善，要求發(fā)動機高轉(zhuǎn)速、高功率和汽車電子高科技，各方面都在向著高精尖的技術(shù)層次發(fā)展，人們的使用需求和要求也在日漸提高，對離合器性能的要求也與日俱增。推式膜片彈簧離合器不能滿足實際需要，拉式膜片彈簧離合器可滿足實際需要逐漸取代了它。由于其操作形式不便，正慢慢被自動操縱這種新的發(fā)展形式而取代。因此，離合器的發(fā)展趨勢很明顯，擁有很高的結(jié)構(gòu)性能和滿足使用要求的壽命，并且能夠在高轉(zhuǎn)速確保良好的工作狀態(tài)，擁有簡潔的部件構(gòu)成和很高的傳遞效率。 本文 根據(jù)離合器技術(shù)發(fā)展的具體要求，對某汽車離合器進(jìn)行了設(shè)計。首先，根據(jù)當(dāng)前離合器研究現(xiàn)狀，包括功用、工作原理、具體的設(shè)計要求，對本文要完成的各項內(nèi)容和所要完成的成果進(jìn)行了全面概要的安排。然后，對離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，重點介紹了離合器構(gòu)成部件及其構(gòu)成方式的選取方案；根據(jù)設(shè)計要點，對主要構(gòu)成部件的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，對離合器構(gòu)成部件的具體參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的計算和優(yōu)選。 關(guān)鍵詞 ： 離合器；摩擦片；膜片彈簧；從動盤 充值購買 費領(lǐng)取圖 紙 of of in of of s is It of in of it is of of is a to of to in a of a to of a is to of of a of is to on of is of 3D 充值購買 費領(lǐng)取圖 紙 錄 摘要 .................................................................... I ..................................................................................................................................... 緒論 .................................................................. 1 題研究的背景及意義 ................................................ 1 合器的研究概述 .................................................... 2 合器的功用 ....................................................... 3 現(xiàn)代汽車離合器設(shè)計應(yīng)滿足的要求 .................................... 4 合器工作原理 ..................................................... 4 式膜片彈簧離合器的優(yōu)點 ........................................... 4 .................................................... 5 2 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................... 5 合器結(jié)構(gòu)方案分析 ................................................... 6 摩擦片的選擇 ...................................................... 6 壓緊彈簧布置形式的選擇 ............................................ 6 壓盤的驅(qū)動方式 .................................................... 7 離杠桿、分離軸承 ................................................. 7 合器的散熱通風(fēng) ................................................... 7 動盤總成 ......................................................... 7 合器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點 ................................................. 8 離合器主要零件的設(shè)計 ................................................ 8 動盤 ............................................................. 8 擦片 ............................................................. 9 膜片彈簧 .......................................................... 9 壓盤 .............................................................. 9 離合器蓋 .......................................................... 9 V 3 離合器的設(shè)計計算及說明 .............................................. 10 ................................................... 10 摩擦片主要參數(shù)的選擇 ............................................... 10 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 ............................................... 12 片彈簧主要參數(shù)的選擇 .............................................. 13 ，都投入了大量的研發(fā)費用。汽車技術(shù)發(fā)展要比其它工業(yè)技術(shù)要發(fā)展更為迅猛，把汽車發(fā)展水平當(dāng)做衡量一個國家工業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的標(biāo)志的意義是不言而喻的。 傳統(tǒng)的汽車動力從發(fā)動 機輸出，經(jīng)過離合器傳遞給變速器，離合器安裝在發(fā)動機飛輪附近，傳遞或者切斷來自發(fā)動機的動力，離合器必須和發(fā)動機的動力匹配好，采用手動擋的汽車一般需要摩擦式離合器來切斷和接通來自發(fā)動機的動力，這是靠主動盤和從動盤之間的摩擦來傳遞動力。采用的摩擦片越多，傳遞的動力也就越大。 在離合器發(fā)展應(yīng)用的初始階段，最杰出的是錐形離合器，在當(dāng)時應(yīng)用很廣泛。 1925年以后，多片盤式離合器開始被研發(fā)設(shè)計，并投入使用，它是最開始使用的盤片式離合器。 離合器有單片式和多片式，早期多片離合器采用油浸式，可以傳遞的動力及其扭矩較大，動力可 以采用氣動或者液壓式，在大功率高轉(zhuǎn)速車輛上應(yīng)用較多，但是，采用先進(jìn)可靠的材料和先進(jìn)的加工技術(shù)，加工的過程中優(yōu)化好加工的順序，選擇好基準(zhǔn)面，單片摩擦離合器已經(jīng)可以滿足汽車的實際需要。這也成為了首選 [1]。 近來，汽車技術(shù)飛速發(fā)展，各國路況水平逐漸完善，要求發(fā)動機高轉(zhuǎn)速、高功率和汽車電子高科技，各方面都在向著高精尖的技術(shù)層次發(fā)展，人們的使用需求和要求也在日漸提高，對離合器提出更加嚴(yán)格的規(guī)范。離合器作為在動力傳遞過程中一個重要的總成，不論是什么類型的汽車，都具有離合裝置，設(shè)計離合器有助于提高機械設(shè)計水平，屬于底盤 設(shè)計中的一個重要組成部分，離合器的各組成部分以機械零部件為主，沒有電氣化元器件以及控制程序部分，機械零部件在設(shè)計過程中考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)以及機械強度校核和應(yīng)力分析，在傳遞動力過程中，保證動力能夠順利的傳遞到變速器，而且傳遞的過程中，工作平穩(wěn)可靠，不影響駕駛和乘坐感受。這就要求設(shè)計的過程中選擇合理的離合器的類型及其結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計選擇并且優(yōu)化所選的參數(shù)，減少離合器在工作工程中出現(xiàn)的振動和噪聲。在這方面國內(nèi)的設(shè)計水平和國外發(fā)達(dá)汽車國家差距不大，限于加工精度和新材料的使用，在使用可靠性和使用壽命上還有一定的差距，特別是 離合器摩擦片以及從動盤轂，承受的載荷和應(yīng)力較大，而且這種載荷和應(yīng)力在離合器工作過程中，總是在不斷變化的，這就要求在設(shè)計零部件過程中，考慮好這些零部件的設(shè)計參數(shù)，并且作好優(yōu)化設(shè)計。另外在加工這些零部件過程中，需要考慮好加工精度，促使離合器壓盤2 和飛輪接觸的過程更加平順，防止在操縱離合器過程中出現(xiàn)分離不徹底。除此以外，離合器工作在較大載荷和較大的應(yīng)力狀態(tài)，需要采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的耐磨材料，提高機械零部件的耐磨性。 推式隔膜彈簧離合器不能滿足像拉式隔膜彈簧離合器的實際效果，以滿足其逐漸更換的實際需要。由于其操作不便， 正在慢慢地自動操縱這種新形式的開發(fā)和更換離合器操作過程需要一些技巧，離合器操作過程，包括兩個過程的組合和分離，分離需求為了駕駛員踏步到最后，要確保離合器完全分離，否則難以轉(zhuǎn)移，影響齒輪的使用壽命。當(dāng)組合釋放離合器速度開始更快時，當(dāng)接近離合器半連接狀態(tài)時，緩慢釋放，促使離合器壓板緩慢組合飛輪，同時駕駛員輕輕踩下加速踏板，以確保順利啟動。離合器在操作和使用過程中，如果沒有正確使用，將導(dǎo)致離合器問題和故障。包括離合器聲音和分離不夠徹底。在這樣的情況下，原因更多，潤滑劑內(nèi)部潤滑劑分離不足或松動現(xiàn)象，驅(qū)動摩擦片鉚釘松 動或過度磨損，導(dǎo)致聲音過程。這些原因或設(shè)計分析不能由標(biāo)準(zhǔn)引起，無論是由于安裝和組裝過程，還是在使用維護(hù)過程中引起的錯誤。簡而言之，離合器在汽車中的作用很重要，相當(dāng)于汽車的電源開關(guān)。無論什么車，都有一個離合器裝置，手動變速器需要駕駛員的左腳來操縱離合器，自動變速箱的車型更多，而且還需要離合器裝置，或離合器裝置安裝在變速器內(nèi)部。因此，離合器的發(fā)展趨勢明顯，具有較高的結(jié)構(gòu)性能，能夠滿足使用壽命要求，并且可以在高速下顯示良好的工作條件，組件簡單，傳遞效率高。 隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字分析技術(shù)在汽車設(shè)計上的大量 應(yīng)用，各項設(shè)計大量可采用三維軟件來設(shè)計分析和計算，對離合器的手工設(shè)計慢慢被取代，采用二維和三維輔助設(shè)計正越來越多的在實際中應(yīng)用，用專業(yè)的三維設(shè)計軟件設(shè)計和計算之后，再采用分析軟件進(jìn)行分析研究，提高了生產(chǎn)效率，具有重要的工程意義。 合器 的研究 概述 發(fā)動機氣體燃燒做功，首先把產(chǎn)生的動力傳遞給離合器，以完成向外輸出。換句話說，離合器是控制著動力傳遞的開和關(guān)。在駕駛員操縱正確操縱下，離合器裝置斷開和分離，合理的進(jìn)行動力傳遞，實現(xiàn)其功能。傳動系各組成部分都需要承擔(dān)扭矩，但是不能超過最大限制，離合器能夠有效解決 這一問題，為了減少對傳動系其他部件的損害，避免傳動系這些部件過載，摩擦式離合器的摩擦片之間的摩擦力、采用摩擦片的數(shù)量、摩擦系數(shù)以及摩擦片的尺寸都對最大扭矩有決定作用。 這些方面主要是指離合器的基本要求的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)簡單，需要的零部件數(shù)量較少，價格也相對便宜，出現(xiàn)了離合器的故障后容易更換零部件，使用維3 護(hù)方便，在滿足車輛的工作性能比如動力性能和平順性的情況下，有如下優(yōu)點： （ 1）平穩(wěn)結(jié)合，平穩(wěn)傳遞力矩和力，保證汽車平順發(fā)動起步； （ 2）制動時，離合器分離徹底； （ 3）換檔時齒輪副的沖擊比較?。? （ 4）散熱性能好； （ 5）高速回轉(zhuǎn)時只有可靠強度； （ 6）阻止車輛動力總成共振發(fā)生，減振降噪的效果很顯著； （ 7）操縱輕便； （ 8）擁有穩(wěn)定可靠的工作性能 （ 9）使用年限能滿足要求。 合器的功用 離合器把發(fā)動機產(chǎn)生的動力逐漸傳遞給傳動系，確保汽車安全平順發(fā)動運行。文章在以上指出，車用活塞式發(fā)動機不能帶負(fù)荷啟動，它必須在空載的情況下啟動，然后再漸漸增加承受的載荷。當(dāng)剛性連接進(jìn)行的突然時，一定會導(dǎo)致汽車向前猛烈運動，發(fā)動機熄火就會發(fā)生。離合器在汽車起步過程中作用很重要，使得發(fā)動機和傳動系能夠柔性的 結(jié)合，避免剛性結(jié)合，發(fā)動機和離合器的結(jié)合需要一個過程。這樣才可以保證汽車起步的平順性 [2]。當(dāng)驅(qū)動力大于行駛阻力時，緩慢平穩(wěn)的起步。 雖然汽車在空擋的工況下，發(fā)動機與傳動系也可以不連接傳遞。但在這種情況下時，變速器和發(fā)動機仍然在一定程度上保持連接，要保證發(fā)動機工作點火，就必須和變速器同時進(jìn)行運轉(zhuǎn)工作，而變速器拖轉(zhuǎn)時候，他在很大的阻力下托轉(zhuǎn)不容易。在低溫情況下，如離合不發(fā)生分離作用，發(fā)動機點火是不容易的。所以離合器的第二個功用，踩下離合器的踏板，啟動點火，起動的過程中注意要在 3到 5秒內(nèi)就能順利起動，避免起動機 長時間運轉(zhuǎn)，中斷發(fā)動機的動力。這樣能輕易的使發(fā)動機點火工作 [3]。 汽車行駛中會采用不同的工況，加速、急加速、減速、超車等，這時變化檔位必不可少，變速器內(nèi)的齒輪在不斷的脫開和結(jié)合，當(dāng)從一個檔位變化到另一個檔位時，原來齒輪之間的壓力變成了阻力，這個壓力越大，變換檔位的力就越大。這就需要離合器來發(fā)揮作用 [4]，保證需要更換到的檔位齒輪之間的轉(zhuǎn)速趨向一致，否則在換擋的過程中會發(fā)生打齒的現(xiàn)象，影響齒輪的使用壽命，也影響乘坐的舒適性。 離合器所能傳遞的最大扭矩是要不能超過限值的，汽車剎車突然的時候，顯著的慣性負(fù)荷作用 在傳動系上，在這種情況下，離合器本身會發(fā)生打滑，能夠確保傳動系零件不會因為超載而發(fā)生損壞，具有很好的保護(hù)作用。 4 現(xiàn)代汽車離合器設(shè)計應(yīng)滿足的要求 根據(jù)離合器的功用，為了滿足實際所需，需要達(dá)到如下要求： （ 1）無論在何種情況下工作，不僅保證安全的傳遞發(fā)動機產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，而且還能合理的儲存能量，避免載荷超過限值。 （ 2）平穩(wěn)且無剛性結(jié)合。從發(fā)動機傳遞過來的扭矩應(yīng)該逐漸變大，減少離合器摩擦片之間的摩擦。避免發(fā)動機熄火 [5]； （ 3）分離干脆利索。換檔時假如離合器有聯(lián)動，則飛輪上的力矩還會發(fā)生部分傳遞 ，導(dǎo)致不易換檔，齒輪振動沖擊嚴(yán)重； （ 4）離合器分離徹底，保證換擋平順； （ 5）減振降噪的能力很突出；散熱能力很出眾，擁有良好的疲勞壽命。 （ 6）散熱性能良好，避免了因為溫度過高出現(xiàn)打滑現(xiàn)象； （ 7）操縱簡單易行，提高了駕駛的舒適性。這個優(yōu)勢對乘用車相當(dāng)重要； （ 8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內(nèi)，確保自動調(diào)整，使其運行良好。 合器工作原理 摩擦離合器有四部分組成，缺一不可，包括主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)和操縱機構(gòu)。 當(dāng)放開踏板，回位彈簧使踏板返回原位。壓緊彈簧 具有一定的彈簧彈力，起到回正的作用，向右推動壓盤，從動盤和飛輪結(jié)合在一起，傳遞力矩，發(fā)動機的力矩可以通過離合器傳遞給變速器。 式膜片彈簧離合器的優(yōu)點 拉式膜片彈簧離合器相比推式優(yōu)勢也非常明顯，具體如下：中間不再有零件支承，支承環(huán)使用數(shù)量也很低，最多一個。這樣，其結(jié)構(gòu)更簡單，占用空間更小，組成部件更少，也不重，機構(gòu)更緊湊；膜片彈簧是離合器中的一個重要組成部分，半徑越大，相應(yīng)傳遞效率高，但是這樣會增加成本，且需要克服的阻力也會變大，在轉(zhuǎn)矩能夠滿足時，膜片彈簧尺寸滿足即可，在設(shè)計尺寸滿足的情況下， 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高膜片彈簧的強度和剛度。 5 在離合器工作過程中，離合器蓋有著不大形變，擁有足夠的剛度，分離效果更佳； 拉式摩擦離合器有助于駕駛員省力的操縱離合器踏板，比推式摩擦離合器要省力 20%左右，因為拉式的能夠傳遞更大的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，接觸緊密，不用調(diào)節(jié)機械部件之間的間隙，減少保養(yǎng)維護(hù)的頻率，不需要象往常一樣調(diào)節(jié)離合器踏板的自由行程，在使用過程中減少離合器的故障頻率。更加可靠 [6]。 文研究的主要內(nèi)容 本文根據(jù)離合器技術(shù)發(fā)展的具體要求，對某汽車離合器進(jìn)行了設(shè)計。首先，根據(jù)當(dāng)前離合器功用、工作原理、具 體設(shè)計要求，對本文要完成的各項內(nèi)容和所要完成的成果進(jìn)行了全面概要的安排。然后，對離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計；根據(jù)設(shè)計要點，對主要部件的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，對離合器各組成部件進(jìn)行分析研究，論證其可靠性。包括具體參數(shù)進(jìn)行了計算和優(yōu)選 [7]。 6 2 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了達(dá)到要求，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)車型行駛情況和使用標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可查閱汽車設(shè)計手冊，離合器的零部件應(yīng)該 “系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”。 合器結(jié)構(gòu)方案分析 摩 擦片的選擇 單片離合器廣泛應(yīng)用于汽車和小型卡車，以滿足實際工程需要和國家標(biāo)準(zhǔn)，選擇單離合器，摩擦數(shù) 2。 壓緊彈簧布置形式的選擇 離合器夾緊裝置可分為周布彈簧，中心彈簧，隔膜彈簧等。 膜片彈簧的顯著優(yōu)點是，性能好，是具有良好彈簧的隔膜實現(xiàn)傳動的效果。 隔膜彈簧與其他類別相比，其優(yōu)點如下： （ 1）由于膜片彈簧工作環(huán)境復(fù)雜多變，彈簧壓力可以保持原來的數(shù)值大小，在這種情況下，離合器工作時，能保持其傳遞效率一直發(fā)揮很好的效果。當(dāng)離合器分離時， 需要駕駛員踩下離合器踏板。促使彈簧變形，彈力減小 [8]； （ 2）膜片彈簧有著雙重作用，既能壓緊又分割，使結(jié)構(gòu)占用空間小，零件少，質(zhì)量低； （ 3）高速運行時，壓緊力基本保持不變，性能維持良好；而圓柱彈簧壓緊力降低的比較顯著； （ 4）壓緊力均勻，摩擦片磨損均勻，使用年限較長； （ 5）冷卻性能較好，工作年限長； （ 6）平衡性好； （ 7）對量產(chǎn)很有利，制造費用低。 但膜片彈簧加工工藝繁多，加工精度高，對質(zhì)量要求也比較嚴(yán)格，其非線性特性很容易發(fā)生改變，比較復(fù)雜，開口處容易產(chǎn)生裂紋，末尾易因為摩擦而發(fā)生損壞。但是隨著加工工藝的發(fā)展，采用新材料新技術(shù)，膜片彈簧已經(jīng)可以滿足實際所需 。因此，選用膜片彈簧式離合器 [10]。 7 壓盤的驅(qū)動方式 在 膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種： （ 1）凸臺 — 窗孔式：傳遞性能更好；缺點：傳動過程中，滑動摩擦?xí)a(chǎn)生，導(dǎo)致接觸部分在分離時發(fā)生半聯(lián)動狀態(tài)。 （ 2）徑向傳動驅(qū)動式：此傳動的方式復(fù)雜性較顯著，但不會發(fā)生相對滑動的現(xiàn)象，因而不存在磨損，操作省力易行；另外，相對位置保持不變，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件會保持平衡，工作安靜無較大的沖擊現(xiàn)象發(fā)生。 （ 3）徑向傳動片驅(qū)動方式：從離合器蓋傳遞過來的扭矩，傳遞給壓盤，通過鋼制的傳動片連 接，傳動片的強度和剛度有一定的要求，來傳遞相應(yīng)大小的扭矩，兩者的方向分別沿不同的方向。通過比較，選擇徑向傳動驅(qū)動方式 [11]。 離杠桿、分離軸承 分離杠桿的作用是使傳動分離，截斷力和力矩的傳遞路線。分離軸承的作用是使分離軸承作軸向移動，使離合器起到分離作用。本次設(shè)計選用的是油封軸承，具有很好的密封性能，不需要在使用過程中提供額外的潤滑。 合器的散熱通風(fēng) 數(shù)據(jù)表明，壓盤溫度的升高時，摩擦片的磨損也會跟著加劇，當(dāng)溫度超過一定數(shù)值時，摩擦破壞很嚴(yán)重。離合器盤在滿足要求的工作條件下，表面 的瞬時溫度一般低于180 ° C。但是在汽車行駛在特殊的工況下，或者行駛的路況比較差的時候，離合器的使用頻率增加，需要頻繁的操縱離合器，離合器盤的表面溫度可能達(dá)到 C?1000 。裂紋和碎裂會在高溫下發(fā)生。為保證摩擦表面溫度不超標(biāo)，壓盤質(zhì)量應(yīng)該最夠大，以保這樣能更好的起到降溫效果。所以合理選擇通風(fēng)的方法和制造特殊的結(jié)構(gòu)來保證離合器的散熱通風(fēng)，比如在壓盤內(nèi)設(shè)計通風(fēng)槽，采用先進(jìn)的導(dǎo)熱材料，加大其散熱量。采用先進(jìn)的加工導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)等 [12]。 動盤總成 從動盤雖然對離合器有重要的作用，并對其產(chǎn)生很大的影響，但是其使用年限較低，必須對其結(jié)構(gòu)和材料重點設(shè)計。從動盤總成設(shè)計要求如下： （ 1）轉(zhuǎn)動慣量要小，使換檔平順易操作； 8 （ 2）具有軸向彈性，使離合器接合安全柔和，平穩(wěn)起步。降低因摩擦產(chǎn)生的損耗。 （ 3）應(yīng)按裝扭轉(zhuǎn)減振器，杜絕共振現(xiàn)象，使工作狀態(tài)安靜無沖擊。 合器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點 （ 1）從動盤上安裝有波狀彈簧，這些彈簧在從動片上均勻分布，彈簧的個數(shù)根據(jù)實際需要選擇，在從動盤上還裝配有扭轉(zhuǎn)減震器，減緩從發(fā)動機傳遞的扭矩帶來的振動作用，摩擦 片的表面一般不是平面，往往有一定的角度，即有一定的錐形量，表面大的一面對著飛輪，增加和飛輪的接觸面積，確保結(jié)合的更加緊密，操縱離合器分離時，更容易實現(xiàn)。 （ 2）離合器的從動部分在主動部分的帶動下，轉(zhuǎn)動傳遞扭矩，從動軸上有花鍵，能在花鍵上軸向移動，為了確保工作時的穩(wěn)定可靠，避免離合器軸向產(chǎn)生振動，通常把軸承安裝在曲軸的中心孔內(nèi)。 （ 3）前軸承在離合器機構(gòu)中作用明顯，起到支撐和約束的作用，軸承的外圈固定，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，飛輪和從動軸合理設(shè)計和裝配，保證在操縱離合器的時候，軸向能夠固定牢固，另外有后軸承也起到相應(yīng)的規(guī)定 和支撐作用。分離軸承因為承受的載荷較大，需要加入潤滑脂，提高其耐磨性，在使用過程中注意定期保養(yǎng)，否則會改變自由行程，造成離合器的故障。為避免潤滑油六道接觸面之間，造成離合器打滑，因采取合理的結(jié)構(gòu)和措施避免這一情況的發(fā)生。 （ 4）離合器在工作的過程中，壓盤和摩擦片的緊密結(jié)合至關(guān)重要，否則會產(chǎn)生離合器打滑現(xiàn)象，另外離合器的踏板有一定的自由行程，在機械部件磨損的時候，能夠自動調(diào)節(jié)分離軸承和分離彈簧間距，剎車制動時，要合理設(shè)計選取踏板的最大行程。 離合器主要零件的設(shè)計 動盤 從動剛片和摩擦片 采用鉚接的方式，扇形彈簧對稱鉚接在從動片上，鉚接需要采用鉚釘，在鉚接之后，為了使離合器工作更加平順，需要在鉚接的地方磨削加工，提高表面的加工精度，鉚接在機械結(jié)合件的連接中應(yīng)用廣泛，從動盤的材料選用 45 號鋼，提高工作時的強度和剛度，并且在上面設(shè)置徑向切口，改善工作性能。 9 擦片 摩擦片在性能上要滿足如下要求： （ 1）剛強度最夠大，滿足要求，散熱性比較好； （ 2）接合平穩(wěn)柔和無沖擊； （ 3）長期停放，摩擦面會發(fā)生粘著現(xiàn)象。 （ 4）摩擦片選石棉基摩擦材料，其摩擦系數(shù)為 石棉基摩擦材料密度小，工作溫度比 180℃還要低，成本低，性能好，認(rèn)可度很高。 膜片彈簧 膜片彈簧使用的鋼材料質(zhì)量比較優(yōu)秀。其碟簧部分的加工要求很高，碟簧材料為60了能使膜片彈簧承受更大的載荷，要對膜片彈簧特殊的熱加工處理，使其具有高抗疲勞能力的回火索氏體。膜片彈簧的膜片應(yīng)該經(jīng)過特殊的工藝處理，提高膜片的變形能力，膜片內(nèi)緣和外援都會受到力的作用，防止在工作的時候膜片產(chǎn)生塑性變形，對其內(nèi)表面噴丸處理，這是一種提高膜片彈簧壽命的加工方法，噴丸是φ 白口鐵小丸。同時， 為了增大膜片彈簧的 耐磨性，對其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。 壓盤 壓盤的材料選用 造制成。 壓盤的主要作用是和摩擦片相結(jié)合 [13]，傳遞來自于發(fā)動機的動力，當(dāng)駕駛員操縱離合器踏板結(jié)合時，壓盤和摩擦片相互結(jié)合。當(dāng)駕駛員操縱離合器踏板分離時，壓盤和摩擦片相互分離，壓盤表面的表面粗糙度要求較高，壓盤殼用 12栓將其固定在飛輪和壓盤端面 。 離合器蓋 離合器蓋屬于離合器的主動部分，膜片彈簧經(jīng)過特殊工藝處理，在支撐處可以承受較大的強度和剛度，表面粗糙度應(yīng)該更小，促使離 合器結(jié)合和分離更加徹底，在支撐處采用鉚釘作為連接方式，但是必須保證分離軸承和曲軸中心的中心線在一條直線上，否則離合器在工作的時候發(fā)生一些故障，比如離合器出現(xiàn)異響，離合器鉚釘處出現(xiàn)磨損過量，從而影響離合器結(jié)合和分離時的徹底性與否。材料采用 10 號鋼材、 10 3 離合器的設(shè)計計算及說明 選車系的基本參數(shù) 整車參數(shù)： 車輛最大總質(zhì)量： 1600 整備重量： 1165大功率： 88000 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 :200高車速（手動變速箱）： 200km/h；輪胎型號： 195/60摩擦片主要參數(shù)的選擇 由于離合器摩擦片傳遞來自發(fā)動機的動力，離合器靜摩擦力矩 摩擦片的靜壓力： T ?? ?（ 3 式中： ? 是 離合器后備系數(shù)（ 1?? ） （ 1）選擇β時，應(yīng)注意以下 幾點： a. 摩擦片即使發(fā)生磨損后，傳遞發(fā)動機最大扭矩還能得到保證； b. 確保離合器本身滑磨程度較小； c. 確保傳動系受力不會超過限值。一般轎車和輕型貨車β =合設(shè)計實際情況，故選擇β = 則有β可有表 3得β＝ 表 3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 6大總質(zhì)量為 6～ 14車 擦片的外徑可有式 :（ 3 直徑系數(shù)，取值見表 3 取 K 得 D=180 表 3 徑系數(shù)的取值范圍 車型 直徑系數(shù) 乘用車 大總質(zhì)量為 片離合器 ) 片離合器 ) 11 最大總質(zhì)量大于 擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 ,標(biāo)準(zhǔn)如下表 (部分 ): 表 3合器摩擦片 尺寸系列和參數(shù) 外徑 D\60 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑 d\10 125 140 150 155 165 175 190 厚度 /'1 C? ' 面面積 06 132 160 221 302 402 466 546 所以選取摩擦片的尺寸為 D=180mm,d=125度 h=擦片的摩擦因數(shù) f 取決于所選擇的材料，材料不同，摩擦系數(shù)也不同，如表 3 也取決于工作的溫度，溫度的高低同樣會改變摩擦片的摩擦系數(shù)，另外滑摩速度和壓力越大，導(dǎo)致離合器摩擦片的工作溫度升高，摩擦系數(shù)會發(fā)生相應(yīng)的變化。 本論文設(shè)計單片離合器， Z=2。離合器間隙Δ t 多數(shù)為 3～ 4 選Δ t=44]。 表 3擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 石棉基材料 模壓 織 末冶金材料 銅基 基 屬陶瓷材料 合器的靜摩擦力矩為： = β 得 152= （ 3 與式（ 立得： ? ?3'30 112 P C?? ? （ 3 代入上式得： 12 表 3擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力0p/棉基材料 模壓 織 末冶金材料 模壓 織 金屬陶瓷材料 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （ 1）摩擦片外徑 D（ 選取最大圓周速度05～ 70m/s，即 331 0 5 2 0 0 1 8 0 1 0 4 8 9 86 0 6 0v n D ??? ? ? ? ? ? ?m/s 70~65? m/s （ 3 （ 2）摩擦片的內(nèi)、外徑比 'C 取值 ??? C （ 3）為了確保安全 可靠地傳送，防止傳動系受力過大，各種車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，范圍為 （ 4）摩擦片內(nèi)徑 0 502 0 ?? Rd 5）單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ? ? ?0220 2 3 T ???? ? （ 3中，0N.m/可按表 3經(jīng)檢查 ,合格。 表 3離合器規(guī)格 210? 250~210? 325~250? 325? ? ? 20 10/ ??0． 28 0． 30 0． 35 0． 40 （ 6）為消散離合器滑磨產(chǎn)生的熱能，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，對于不同車型，單位壓力0 ? p 3 （ 7）離合器單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值 ,即 ? ? ? ???? ??? 224 （ 3 對于最大總質(zhì)量小于 商用車： ?? J/于最大總質(zhì)量大于 ?? J/W 為汽車起步時 離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（ J），可利用下式計算 ?????????2202221800 （ 3 000 r/用車取 1500 r/中： i .0?330? J，代入式（ ][? ??? ，合格。 （ 8）離合器接合的溫升 ?（ 3 式中 ,不超過 10~8 ° C； c J/( C)；γ為傳到壓盤的熱量所占的比例， ， m 為壓盤的質(zhì)量 15.3?m 入， 79.4?t ° C，合格。 片彈簧主要參數(shù)的選擇 較 H/h 的選擇 當(dāng) 2?， 增函數(shù)； 2?， 一極值，而該極值點又恰為拐點； 2?， 一極大值和極小值；當(dāng) 2?， 小值在 橫坐標(biāo)上，見圖 35]。 14 1- 2/ ? 2- 2/ ? 3- 22/2 ?? 4- 22/ ? 5- 22/ ?圖 3膜片彈簧的彈性特性曲線 為了使汽車平穩(wěn)起步，離合器膜片彈簧的 H/h 通常在 2 范圍內(nèi)選擇。常見的膜片彈簧板厚度為 2～ 4論文選 2? h=3則 H=6 R/r 選擇 通過分析表明， R/r 越小，載荷越大，剛性越強，直徑誤差對結(jié)構(gòu)性能影響越大。本設(shè)計中取 25.1?摩擦片的平均半徑 ?? 94?r 18?R 255.1? 錐底角 圓錐底角 ? ? ? ???? a r c t a n? 得 °，在 15~9 °之間合格。 槽寬度 ? 10~92 ?? 31 ?? 102 ?? 滿足 2??? 要求。 盤加載點半徑 1R 和支承環(huán)加載點半徑 1r 的確定 1r 接近且大于 r， 1R 小于 R 盡量靠近 R。此設(shè)計取 1161 ?R 961 ?r 國常用的碟簧材料的為 60量應(yīng)力取 1600～ 1700N/ 差與精度 離合器蓋的膜片彈簧支承處，壓力盤高度公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好 [16]。 15 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 （ 1）彈簧的 初始錐角 ? ??? 應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 ?? ? ? ???? （ 2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)滿足具體要求的范圍，即 ?? ?? （ 3）拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑 1r 的取 值應(yīng)該合理， 推式： 24/)( 1 ?? 拉式： ( 1 ?????? （ 4） 1R 與 R ， 621 1 ???? 620 1 ???? 40 0 ??? （ 5）膜片彈簧能起到分離杠桿的效果，即 推式： ??? rR rr f 拉式： ??? rR rR f 由上式可得出 34?320 ? 片彈簧的載荷與變形關(guān)系 碟形彈簧見圖 3關(guān)設(shè)計公式對膜片彈簧也適用。支承點處受力 載點間的相對變形（軸向）為λ 1，則壓緊力 變形λ 1 之間的關(guān) 系式為 [17][18]: ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ?????????????? ???????? ??? 2111111211211 r/ （ 3 式中： E—— 彈性模量，對于鋼，?μ —— 泊松比，對于鋼，μ =—— 內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼板厚度 16 R—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的大端半徑 r—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的小端半徑 壓盤加載點半徑 支承環(huán)加載點半徑 圖 3片彈簧的尺寸簡圖 表 3片彈簧彈性特性所用到的 系數(shù) R r R1 h 118 94 116 96 6 3 代入（ ? ? 1213111 7 2 8 ???? ???? （ 3 對（ 求一次和二次導(dǎo)數(shù)，可得到極大值和極小值。 凸點： ? F N 凹點： ? F N 拐點： 51 ?? ， 92731 ?F N 2、設(shè)分離軸承對膜片彈簧指所加的載荷為 應(yīng)此載荷作用點的變形為λ 2。由 111 112 ??? （ 3 11112 ? ????f （ 3 列出表 3表 3片彈簧工作點的數(shù)據(jù) 1? 17 2? F 273 2F 片彈簧的應(yīng)力計算 選定坐標(biāo)子午斷面（如圖 3使 斷面上任意點的切向應(yīng)力為： ? ????????????2/1 2（ 3 圖 3膜片彈簧工作點位置 式中 φ —— 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角 α —— 碟簧部分子有狀態(tài)時的圓錐底角 e —— 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點的半徑 e=（ (R/r) （ 3 將（ 寫成 軸的關(guān)系式： ? ? ? ????????????????? ?????????? ????3 18 圖 3切向應(yīng)力在子午斷面的分布 當(dāng) 0t ??時 X)2(Y ????，因為 )2( ???的值較小小，將 )2( ???看成 )2(??，由上式可寫成 X)2(???。從式（ 以看出當(dāng) ? 時無論取任何值，都有e)2(Y ????? 。將 =（ Y=h/2 代入（ 有： ? ? ? ? }222{1 22 ???? ??????? ???????? （ 3 令 0t ??? 可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?????由于： 4/11894118) ?????以： ? ， ，在分離軸承推力 ? ?2r 2??? （ 3 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 單個分離指的根部寬 22182 0 ????? ?? rb r 此： N/9 由于σ 以根據(jù)最大剪應(yīng)力強度理論， 5 4 9 ?????? ?? N/700][ ?? ? N/膜片彈簧當(dāng)量應(yīng)力達(dá)到標(biāo) 準(zhǔn)，所以設(shè)計數(shù)據(jù)合適。 轉(zhuǎn)減振器設(shè)計 扭轉(zhuǎn)阻尼器由彈性元件和阻尼元件構(gòu)成。 彈性元件的功能是減小扭轉(zhuǎn)剛度，改善系統(tǒng)的振動特性，避免自然頻率耦合的共振。 阻尼元件的功能主要是消散工作產(chǎn)生的熱量。 扭轉(zhuǎn)減振器具有以下功能： 1）調(diào)整傳動系扭振固有頻率