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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘要 .Ⅰ Abstract.Ⅱ 第 1 章 緒 論 .4 1.1 研究目的 .4 1.2 研究背景 .4 1.3 研究現(xiàn)狀 .4 1.4 研究?jī)?nèi)容 .5 第 2 章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 7 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù) .7 2.2 離合器形式的選擇7 2.3 壓緊彈簧和布置形式的選擇 8 2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 9 2.5 離合器的通風(fēng)散熱措施 10 2.6 分離軸承類型 .10 2.7 本章小結(jié) .11 第 3 章 離合器主要參數(shù)的 確定 12 3.1 摩擦片尺寸的確定 .12 3.2 離合器 后備系數(shù)的 確定12b 3.3 單位壓力 P 的確定 .13 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II 3.4 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 14 3.5 本章小結(jié) .15 第 4 章 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 16 4.1 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹 16 4.2 摩擦片的材料選取及固緊方式17 4.3 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 18 4.4 從動(dòng)片的設(shè)計(jì) .20 4.5 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)21 4.5.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能 .21 4.5.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇 .21 4.6 減振彈簧設(shè)計(jì) .23 4.7 本章小結(jié) .25 第 5 章 離合器蓋總成的設(shè)計(jì) 26 5.1 壓盤傳力方式的選擇 .26 5.2 壓盤幾何尺寸的確定 .26 5.3 壓盤材料的選擇 27 5.4 傳動(dòng)片片幾何尺寸的確定 及材料選擇 .27 5.5 離合器蓋的設(shè)計(jì) 29 5.6 支撐環(huán)的設(shè)計(jì) .29 5.7 離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì)30 5.8 本章小結(jié) .31 第 6 章 離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì) 32 6.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .32 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 6.2 膜片彈簧的變形特性 .32 6.3 膜片彈簧的彈性變形特性 .33 6.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 .34 6.4.1 H/h 比值的選取 .35 6.4.2 R 及 R/r 確定 35 6.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角 ?36 6.4.4 膜片彈簧小端半徑 r f及分離軸承的作用半徑 r p.36 6.4.5 分離指數(shù)目 n、切槽寬 1?、窗孔槽寬 2?、及半徑 r e36 6.4.6 支承環(huán)的作用半徑 l 和膜片與壓盤接觸半徑 L36 6.4.7 膜片彈簧材 料選擇 36 6.5 膜片彈簧的計(jì)算與強(qiáng)度校核 36 6.6 本章小結(jié) .40 第 7 章 離合器操縱機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì) 41 7.1 操縱機(jī)構(gòu)踏板力和行程 41 7.2 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 .41 7.3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .42 7.4 本章小結(jié) .43 結(jié) 論 .44 參考文獻(xiàn)45 致謝 .47 附錄 A .48 附錄 B51 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 1 章 緒 論 1.1 研究動(dòng)機(jī)與目的 了解轎車離合器的構(gòu)造，掌握轎車離合器的工作原理。了解從動(dòng)盤總成的結(jié)構(gòu)， 掌握從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)方法，了解壓盤和膜片彈簧的結(jié)構(gòu)，掌握壓盤和膜片彈簧的設(shè) 計(jì)方法，通過對(duì)以上幾方面的了解，從而熟悉轎車離合器的工作原理。學(xué)會(huì)如何查找 文獻(xiàn)資料、相關(guān)書藉，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)項(xiàng)目、自學(xué)的能力，掌握單獨(dú)設(shè)計(jì)課題和項(xiàng) 目的方法，設(shè)計(jì)出滿足整車要求并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、具有良好的制造工藝性且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 便于維護(hù)的轎車離合器，為以后從事汽車方面的工作或工作中設(shè)計(jì)其它項(xiàng)目奠定良好 的基礎(chǔ)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生充分地認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)一個(gè)工程項(xiàng)目所需經(jīng)歷的步 驟，以及身為一個(gè)工程技術(shù)人員所需具備的素質(zhì)和所應(yīng)當(dāng)完成的工作，為即將進(jìn)入社 會(huì)提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，對(duì)于由學(xué)生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變有著重大的實(shí)際意義。 1.2 研究背景 離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì) 傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起 步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中 受到大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損 壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的不斷提高和汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合 器的要求越來(lái)越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器 結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式 發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離 合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 汽車傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)對(duì)汽車的動(dòng)力學(xué)和燃油經(jīng)濟(jì)性有著重大影響，而離合器又是汽 車傳動(dòng)系中的重要部件。在離合器設(shè)計(jì)中，合理地選擇離合器的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù) 不僅保證了其在任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，還使其有足夠的使用壽命。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1.3 研究現(xiàn)狀 膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器 [2]。因 其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減少， 并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。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，而周布置彈簧離合器在高速時(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 [3]。那么可以看出，對(duì)于膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究在改善汽車離合器各方 面的性能具有十分重要的意義。 由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平 在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力 擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為 80~2000N.m、最大摩 擦片外徑達(dá) 420 的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上 [1]。 甚至某些總質(zhì)量達(dá) 28~32t 的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制 造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器 分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱 機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧 的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善， 最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。 而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程 [2]。 近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型車上又開始采用多片濕式 離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低 (不超過 93℃ )，因此，起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國(guó)內(nèi)外資料獲知， 這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的 5-6 倍，但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要 在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的，超過這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完 善。 1.4 研究 內(nèi)容 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)轎車離合器的結(jié)構(gòu)、從動(dòng)盤總成、壓盤和離合器蓋總成及膜片 彈簧的設(shè)計(jì)有比較深入的熟悉并掌握。首先通過查閱文獻(xiàn)、上網(wǎng)查閱資料，了解汽車 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 離合器的基本工作原理，結(jié)構(gòu)組成及功能；通過自己動(dòng)手拆裝桑塔納 Vista 志俊轎車 膜片彈簧離合器，對(duì)其有進(jìn)一步的了解，并在指導(dǎo)老師的幫助下完成膜片彈簧離合器 設(shè)計(jì)。 為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)汽車離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求： 1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。 2)接合時(shí)要平順柔和，以保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。 3)分離時(shí)要迅速、徹底。 4)離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋 和減小同步器的磨損。 5)應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長(zhǎng) 其使用壽命。 6)應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 7)操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 8)作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小， 以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長(zhǎng)。 10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 汽車離合器廣泛采用摩擦離合器，本次設(shè)計(jì)也是采用摩擦式，要根據(jù)選定車型的 參數(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案的選擇。 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 表 2.1 桑塔納 vista 志俊整車參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 汽車的驅(qū)動(dòng)形式 4×2 最高車速 =187 km/hmaxV 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速 =74 KW =5200 eppn r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速 =155 N·m =3100 r/minmaxeTT 主減速器傳動(dòng)比 =4.1930i 變速器最大傳動(dòng)比 =3.024g 輪胎型號(hào) 195/60R1486H 滾動(dòng)半徑 R=0.28m 整備質(zhì)量 m=1220Kg 在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，應(yīng)根據(jù)車型的類別，使用要求制造條件以及“三化” （系列化， 通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。 在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮以下幾點(diǎn)： 1. 保證離合器結(jié)合平順和分離徹底; 2. 離合器從動(dòng)部分和主動(dòng)部分各自的連接形式和支承; 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3. 離合器軸的軸向定位和軸承潤(rùn)滑; 4. 運(yùn)動(dòng)零件的限位，離合器的調(diào)整。 2.2 離合器形式的選擇 選取單片干式摩擦離合器，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，軸向尺 寸緊湊，分離徹底，從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤結(jié)合平 順，廣泛用于轎車及微、中型客車和貨車上，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不大于 1000N.m 的大型 客車和重型貨車上也有所推廣。 2.3 壓緊彈簧和布置形式的選擇 離合器的壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和膜 片彈簧等?？刹捎醚貓A周布置、中央布置、和斜置等布置形式。根據(jù)本所設(shè)計(jì)的離合 器的已知系數(shù)和使用條件選取膜片彈簧離合器比較合適。 作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無(wú)底碟子”形狀的 截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余 未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定 在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來(lái)安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓 固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形， 錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平，圖 2.1[1]描述了膜片彈簧離合器的工作原理， 同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)， 分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大 端后移，并通過分離鉤拉動(dòng)壓盤移到膜后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多 優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎 不變，且可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置 對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)稱的，因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定， 平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大 為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓 盤是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實(shí)現(xiàn) 良好的通風(fēng)散熱等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （a）自由狀態(tài)； （b）結(jié)合； （c）分離狀態(tài) 圖 2.1 拉式膜片彈簧離合器的工作原理圖 膜片彈簧的安裝有正裝和反裝。正裝應(yīng)用于壓式操縱機(jī)構(gòu)，即離合器分離時(shí)膜片 彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。反裝應(yīng)用于拉式操縱機(jī)構(gòu)，將支承圈在 膜片彈簧的大端附近，原理如圖 2.2[2]b,使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧 的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器 踏板的自由行程不受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自 由行程，原理如圖 2.2a,設(shè)計(jì)選用壓式操縱機(jī)構(gòu)，即膜片彈簧正裝。 (a) 一般壓式操縱 (b) 拉式操縱 圖 2.2 拉式操縱機(jī)構(gòu)與壓式操縱機(jī)構(gòu)的原理 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖2.3 膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)圖 2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 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)， 在不傳遞扭矩時(shí)，又應(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 離過程中能自由的作軸向移動(dòng)。 壓盤與飛輪的連接方式或驅(qū)動(dòng)方式有：凸塊—窗孔式、傳力銷式、鍵式以及彈性 傳動(dòng)片式等如圖 2.4[2],近年來(lái)廣泛采用彈性傳動(dòng)片式。因?yàn)榱硗鈳追N方式有一個(gè)共同 的缺點(diǎn)，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為 0.2mm） 。這樣在傳動(dòng)時(shí) 將產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部產(chǎn)生裂紋而造成零件的早期破壞。另外， 在離合器分離時(shí)，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率。 彈性傳動(dòng)片是由薄彈簧鋼沖壓而成（見圖 2.4e） ，其一端鉚在離合器蓋上，另一 端用螺釘固定在壓盤上，且一般用 3~4 組（每組 2~3 片）沿圓周切向布置以改善傳動(dòng) 片的受力狀況，這時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)片時(shí)受拉，當(dāng)由車輪滑行時(shí)反轉(zhuǎn)受壓。這種利用 傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)壓盤的方式不緊消除了上述缺點(diǎn)，而且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的 要求且有利于壓盤的定中。所以該離合器采用彈性傳動(dòng)片。 a—凸塊窗孔式； b—傳力銷式；c—鍵槽—指銷式；d—鍵齒式；e—彈性傳動(dòng)片式 圖 2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 2.5 離合器的通風(fēng)散熱措施 提高離合器工作性能的有效措施是借助于其通風(fēng)散熱系統(tǒng)降低其摩擦表面的溫度。 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 180℃～200℃時(shí)， 摩擦片的磨損速度將急劇升高。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，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； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 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 10㎜。 2.6 分離軸承的類型 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 2.5[2]。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)采用拉式自動(dòng)調(diào)心分離軸承，其結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所述。 1—軸承內(nèi)圈；2—州城外圈；3—外罩殼；4—波形彈簧； 5—分離套筒；6—蝶形彈簧；7—擋環(huán)；8—彈性鎖環(huán) 圖 2.5 拉式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 2.7 本章小結(jié) 本章根據(jù)選定車型的參數(shù)，為滿足汽車要求，對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行選擇，包 括從動(dòng)盤干濕的選擇，壓緊彈簧的類型選擇，壓盤的驅(qū)動(dòng)方式分離軸承的類型，離合 器通風(fēng)散熱措施等。 第 3 章 離合器主要參數(shù)的確定 在初步確定了離合器的結(jié)構(gòu)形式之后，就要根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式確定其需要確定的結(jié) 構(gòu)參數(shù)，如摩擦片內(nèi)外徑、后備系數(shù)單位工作壓力等。 3.1 摩擦片尺寸的確定 摩擦片的外徑 D 是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命， 所以應(yīng)先確定摩擦片的外徑 D 在確定外徑時(shí)，可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式（3.1 [3]）計(jì)算出： D= 100 (3.1)maxeTA 式中:D——摩擦片外徑，mm； T ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，N.m；maxe A——和車型及使用條件有關(guān)的常數(shù)。 將數(shù)據(jù)：T =155N.m，轎車單片摩擦離合器 A=47,代入式（3.1） ，則得：axe D=181.6mm。 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，由 3.1[3]“離合器摩片尺寸系列和參數(shù)” （即 GB1457—74）可取摩擦片有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 外徑 D=200㎜，徑 d=140mm 厚度 h=3.5mm 內(nèi)徑與外徑比值 C′=0.7。 表 3.1 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D/㎜ 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 內(nèi)徑 d/㎜ 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 /㎜ 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 =d/DC?0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 0.532 1－ 30.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 單位面積/ 3cm106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 3.2 離合器后備系數(shù)的 ?確定 后備系數(shù) 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大，減少傳遞系的 過載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過大。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) 。? 表 3.2 離合器后備系數(shù) β 的取值范圍 車 型 后備系數(shù) 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 本設(shè)計(jì)的是轎車用離合器，因?yàn)樾∞I車的離合器都采用膜片彈簧離合器，在使 用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會(huì)變小，再加上小轎車的后備功率比較大， 使用條件好故宜取小值，選定其后備系數(shù) =1.2。? 3.3 單位壓力 P 的確定 摩擦面上的單位壓力 P 的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系 數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān). 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 [2]。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， 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 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=200mm 內(nèi)徑 d=140mm，厚度 h=3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值 C′=0.70 。 又初選 =1.20 運(yùn)用公式（3.2）可以校核單位壓力 [4]P：? βTemax= fZp0D3(1－c 3) （3.2）12? 1.2×155= ×0.3×2×p0×0.203×0.66712? 則 p0=0.23MPa 式中：Z 對(duì)單片離合器取 2C f 為摩擦系數(shù)，可取 f=0.3 又由表 3.2[1]中的查得：石棉基材料（在后面設(shè)計(jì)中，摩擦片材料選擇石棉基材料） 單位壓力[p]=0.15~0.35Mpa，也即是摩擦面上的單位壓力 P＜[P],沒有超出允許范圍. 因此上述各基本結(jié)構(gòu)參數(shù)合適。 表 3.3 摩擦片單位壓力 的取值范圍0p 摩擦片材料 單位壓力 /Mpa0p 模壓 0.15~0.25石棉基材料 編織 0.25~0.35 銅基粉末冶金材料 鐵基 0.35~0.50 金屬陶瓷 0.70~1.50 3.4 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 （1）摩擦片外 D(mm)的選擇應(yīng)使最大圓周速度 vD 不超過 65～70m/s： (3.3) 3max1060DeVn???? 352 4.3/~70/ss? 式中： —摩擦片最大圓周速度DV nemax—發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（r/min） ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 故所選摩擦片符合要求 （2）摩擦片的內(nèi)外徑比 c 應(yīng)在 0.53～0.70 范圍內(nèi)：0.53.70142?? 故所選摩擦片符合要求 （3）為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過載，β 應(yīng)在 1.2～1.75 之間。 β= Tc/ Temax=1.2 故所選摩擦片符合要求 （4）為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減震彈簧位置直徑 2 約 50mm，即0R 02514dR?? 故所選摩擦片符合要求 （5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng) 小于其許用值，即 002max0 024[]()1.5.58[].283.4()cc cec cTZDdT????????? 故所選摩擦片符合要求 3.5 本章小結(jié) 本章首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出摩擦片的內(nèi)外徑尺寸，再由標(biāo)準(zhǔn)尺寸表中選出合適 的尺寸。后備系數(shù)的選擇是根據(jù)車型的不同選擇出一個(gè)范圍，在選定范圍內(nèi)，根據(jù)車 的使用情況，車的配置等選擇出合適的后備系數(shù)。單位壓力是根據(jù)摩擦片的尺寸、后 備系數(shù)計(jì)算出來(lái)的，最后看單位壓力是否在允許范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)， 選擇的都比較合適，單位壓力合適。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第 4 章 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 離合器從動(dòng)盤是離合器的從動(dòng)部分，與變速器輸入軸相連，動(dòng)力最終經(jīng)過從動(dòng)盤 傳到變速器輸入軸上。從動(dòng)盤對(duì)離合器的工作性能有著很重要的作用，是離合器不能 缺少的一部分。 4.1 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹 在現(xiàn)代汽車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動(dòng)盤,用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振, 緩和沖擊,減少噪聲,提高傳動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命,改善汽車行使的舒適性,并使汽車平穩(wěn)起 步。圖 4.1[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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 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； 圖 4.1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤時(shí)一般應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求: 1、為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能??； 2、為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性； 3、為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器； 4、要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度 4.2 摩擦片的材料選取及固緊方式 離合器表面片在離合器接合過程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生 大量的熱，因此，要求面片應(yīng)有下列一些綜合性能： （1）在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)； （2）在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，不希望出現(xiàn)，摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象； （3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的耐磨性能； （4）能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過程中表現(xiàn)出良好的性能； （5）能抵抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞； （6）在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度； （7）具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好； （8）在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)偶材料壓盤、飛輪等有良好的兼容摩擦 性能； （9）摩擦副對(duì)偶面有高度的溶污性能，不易影響它們的摩擦作用； （10）具有良好的性能/價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境 [3]。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 鑒于以上各點(diǎn)，近年來(lái)，摩擦材料的種類增長(zhǎng)極快。挑選摩擦材料的基本原則是： （1）滿足較高性能標(biāo)準(zhǔn)； （2）成本最?。?（3）考慮用石棉。 由以上的要求,目前車用離合器上廣泛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)（可達(dá) 0.5 左右）的粉末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)。 4.3 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤轂的結(jié)構(gòu)由兩部分組成：盤轂和法蘭，如圖 4.2[1]所描述。詳細(xì)尺寸見設(shè) 計(jì)圖紙。 圖 4.2 從動(dòng)盤轂 從動(dòng)盤轂在變速器第一軸前端的花鍵上，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵， 花鍵之間為動(dòng)配合，以便在離合器分離和結(jié)合時(shí)從動(dòng)盤轂?zāi)軌蛟谳S上自由移動(dòng)。 本離合器設(shè)計(jì)中的從動(dòng)盤轂花鍵也用齒側(cè)定心的矩形花鍵。在設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂花鍵 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 時(shí)，可以根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩來(lái)選取。 圖 4.3 花鍵結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)選取從動(dòng)盤花鍵轂花鍵的有關(guān)尺寸，表 4.1[1]闡 述了摩擦片外徑、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與從動(dòng)盤轂尺寸之間的關(guān)系，可以根據(jù)表 4.1 確定花鍵 轂的尺寸： 表4.1 所選從動(dòng)盤轂花鍵參數(shù) 從動(dòng)盤外徑 D/mm 花鍵齒數(shù) n 花鍵外徑 D′/mm 花鍵內(nèi)徑 d′/mm 齒厚 b/mm 有效齒長(zhǎng) l/mm 擠壓應(yīng)力 ? 200 10 29 23 4 25 11.3 從動(dòng)盤轂一般用中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過[ ]? =20MP，本從動(dòng)盤轂材料選用 40Cr。 為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜，而影響離合器的徹底分 離，從動(dòng)盤轂的軸向尺寸不應(yīng)過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在嚴(yán)重情 況下工作的離合器，其長(zhǎng)度更大，可達(dá)到花鍵外徑的 1.4 倍。 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： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 擠壓應(yīng)力計(jì)算公式： 擠壓 = （MPa） （4.1）?Pnhl 式中，P為花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定： 花鍵的齒側(cè)面壓力 max4(D')eTPdZ?? 式中，d′，D′分別為花鍵的內(nèi)外徑，m； Z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， N·m； n為花鍵齒數(shù)； h為花鍵齒工作高度，m； 1()2hDd??? l為花鍵有效長(zhǎng)度，m。 則 ax445193(')(0.9.)eTPNDdZ???? 故 擠壓 = MPa[ 擠壓 ]=20MPa?28.41[()/]0.5nhl ???? 該花鍵轂花鍵的 =18.34MP﹤[ ]=20MP，所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適 ,花鍵的? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖 4.3[1],從動(dòng)盤轂見零件圖紙。 表 4.2 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.meT花鍵齒數(shù)n 花鍵外徑 /㎜D?花鍵內(nèi)徑 /㎜d?齒厚/㎜ 有效齒長(zhǎng) l/㎜ 擠壓應(yīng)力 /M?aP 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 410 430 450 50 70 110 150 200 280 310 380 480 600 720 800 950 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 23 26 29 32 35 35 40 40 40 40 45 45 52 18 21 23 26 28 32 32 32 32 32 36 36 41 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 20 20 25 30 35 40 40 45 50 55 60 65 65 10 10．8 11．3 11．5 10．4 12．7 10．7 11．6 13．2 15．2 13．1 13．5 12．5 4.4 從動(dòng)片的設(shè)計(jì) 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)槠囋谛旭傊羞M(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） 。離合器的從動(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，因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用 1.3~2.0㎜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 0.65～1.0㎜,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心 [3]。 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 [3]：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)的是桑塔納轎車的離合器，故可以采用分開式彈性從動(dòng)片， 圖 4.4 說(shuō)明了分開式從動(dòng)片的結(jié)構(gòu) [3]，離合器從動(dòng)片采用 2㎜厚的的薄鋼板沖壓而成， 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取 D=200㎜，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，由以后 的設(shè)計(jì)取得 d=40。 采用分開式彈性從動(dòng)片，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖 4.2,從動(dòng)片采用 08 鋼板沖壓而成， 氰化表面硬度 HRC45。 1—波形彈簧片；2，6—摩擦片；3—摩擦片鉚釘；4—從動(dòng)片；5—波形彈簧片鉚釘 圖 4.4 分開式彈性從動(dòng)片 4.5 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 4.5.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能 為了降低汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)，通常在傳動(dòng)系中串聯(lián)一個(gè)彈性一阻尼裝置，它就是 裝在離合器從動(dòng)盤上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來(lái)降低傳動(dòng)系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，降 低傳動(dòng)系扭振系統(tǒng)三節(jié)點(diǎn)振型的固有頻率，以便將較為嚴(yán)重的扭振車速移出常用車速 范圍；其阻尼元件用來(lái)消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動(dòng)系的共振載荷。 4.5.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇 圖 4.5 給出了幾種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)圖，它們之間的差異在于采用了不同的彈性 元件和阻尼裝置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器得到了最廣泛的應(yīng)用。 在這種結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅上都開有 6 個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝有一個(gè)減振彈 簧，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由從動(dòng)片傳給從動(dòng)盤毅時(shí)必須通過沿從動(dòng)片圓周切向布置的彈簧， 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 這樣即將從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅彈性地連接在一起，從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。當(dāng) 6 個(gè) 彈簧屬同一規(guī)格并同時(shí)起作用時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特 性的扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，廣泛用于汽油機(jī)汽車中。當(dāng) 6 個(gè)彈簧屬于兩種或三種 規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進(jìn)人工作時(shí)，則稱為兩級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器。 這種非線性扭轉(zhuǎn)減振器，廣泛為現(xiàn)代汽車尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車所采用。柴油機(jī)的怠 速旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪輪齒問的敲擊。為此，可使扭轉(zhuǎn)減振 器具有兩級(jí)或三級(jí)非線性彈性特性。第一級(jí)剛度很小，稱怠速級(jí)，對(duì)降低變速器怠速 噪聲效果顯著。線性扭轉(zhuǎn)減振器只能在一種載荷工況(通常為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩)下有效 地工作，而三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性則擴(kuò)大了適于其有效工作的載荷工況范 圍，這有利于避免傳動(dòng)系共振，降低汽車在行駛和怠速時(shí)傳動(dòng)系的扭振和噪聲。 采用空心圓柱形見或星形等其他形狀的橡膠彈性元件的扭轉(zhuǎn)減振器，也具有非線 性的彈性特性。雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、橡膠變形時(shí)具有較大的內(nèi)摩擦，因而不需另加阻尼 裝置，但由于它會(huì)使從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專門 的橡膠制造，因此尚未得到廣泛采用。 減振器的阻尼元件多采用摩擦片，結(jié)構(gòu)中阻尼摩擦片的正壓力靠從動(dòng)片與減振盤 間的連接鉚釘建立。其結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但當(dāng)摩擦片磨損后，阻尼力矩便減小甚至消失。 為了保證正壓力從而阻尼力矩的穩(wěn)定，可加進(jìn)碟形彈簧，同時(shí)采用不同剛度的碟形彈 簧和圓柱螺旋壓簧分別對(duì)兩組摩擦片建立不同的正壓力，就可實(shí)現(xiàn)阻尼力矩的非線性 變化 [5]。 圖 4.6 減振器尺寸簡(jiǎn)圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 1-從動(dòng)片；2-從動(dòng)盤轂；3-摩擦片；4-減振彈簧；5-碟形彈簧墊片； 6-壓緊彈簧；7- 減振盤；8-橡膠彈性元件 圖 4.5 減振器結(jié)構(gòu)圖 4.6 減振彈簧設(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。 ⑴減振彈簧的分布半徑 R ：1 R 的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R =（0.6～0.75）d／2(式中 d 為離合器摩擦1 1 片內(nèi)徑) 所以 R =（0.6~0.75）×140／2=42~52.5mm1 取 R =45mm ⑵減振彈簧數(shù)量 Z： 參看下表 4.2[1]，表對(duì)摩擦片的外徑與減震彈簧的關(guān)系做了相關(guān)描述。 表 4.3 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 ＞350 10 以上 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 查上表 4.3 可得：Z=6 ⑶全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 P ：指限位銷在從動(dòng)盤轂法蘭上缺口中的間隙 消除z ? 時(shí)減震彈簧壓縮到極限時(shí)的工作負(fù)荷 P =T ／R (4.2)zj1 式中：T 為極限轉(zhuǎn)矩，乘用車取 T =2.0 Tj jmaxe T 代入上式得：P = T ／R =2.0 T ／R =6889Nj zj11 ⑷單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 P (4.3)/Z? 代入數(shù)據(jù)得:P= P ／Z=6889N／6=1148Nz ⑸減振彈簧尺寸 減震彈簧的各尺寸在圖 4.7[1]中已經(jīng)標(biāo)出。 圖 4.7 減振彈簧計(jì)算簡(jiǎn)圖 彈簧中徑 D :一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定 ,通常 D =11～15㎜左右,取 D =11㎜。c c c 彈簧鋼絲直徑 d: 通常 d 取 3～4㎜，所以取 d=3㎜。 扭轉(zhuǎn)剛度： (4.4)021jKZR??? 式中 K—每個(gè)減震彈簧的線性剛度（N/mm） —減震彈簧個(gè)數(shù)jZ —減震彈簧分布半徑0R 設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)初選 K? 13 =4030 N·M??jT 取 =4000 N·M? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 每個(gè)彈簧線性剛度為 K= /1000 =K?jZ02R4243.910165Nm???? 減振彈簧的有效圈數(shù) i： i= (4.5) 438cGdDk 式中，G 為材料的剪切模量，對(duì)碳鋼可取 G=8.3×10 Mpa。4 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：i=4 減振彈簧的總?cè)?shù) n,一般在 6 圈左右 n=i+（1.5～ 2）=4+2=6 減振彈簧的最小高度 l : l =n(d+ )≈1.1dn=1.1×3×6=19.8㎜mini? 減振彈簧總變形量： =P／R=1148 ／220=3.5 ㎜。? 減振彈簧自由高度 l = l + =19.8+3.5=23.3㎜。?in 減振彈簧預(yù)變形量 ：' = (4.6)l?1kZRTn 式中： 是預(yù)緊力矩， =15.5mm。nTmax0.neT? 數(shù)據(jù)代入公式（4.6）得： =0.2㎜。l?? 減振彈簧安裝工作高度 l：l= l － =23.1㎜。? ⑹從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角: =2 arcsin( ／2R ) (4.7)?l?1 式中 = - =3.3㎜,代入上式得 =4.2°。l??l? 4.7 本章小結(jié) 本章先對(duì)從動(dòng)盤進(jìn)行了介紹，對(duì)其結(jié)構(gòu)、作用、連接做了詳細(xì)的解釋。然后進(jìn)行 零件的設(shè)計(jì)，包括從動(dòng)片的尺寸設(shè)計(jì)、從動(dòng)盤轂的尺寸選擇，從動(dòng)盤轂的強(qiáng)度校核， 最后對(duì)各部分的緊固方式、材料做出的選擇。扭轉(zhuǎn)減震器的彈簧計(jì)算出扭轉(zhuǎn)剛度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第 5 章 離合器蓋總成的設(shè)計(jì) 壓盤和離合器蓋式離合器的主動(dòng)部分，要有足夠的強(qiáng)度來(lái)傳遞動(dòng)力。此外，壓盤 要有足夠的質(zhì)量來(lái)吸收摩擦產(chǎn)生的熱量，離合器蓋要保證通風(fēng)散熱等，防止離合器過 熱，影響工作性能。 5.1 壓盤傳力方式的選擇 壓盤（其結(jié)構(gòu)見零件圖）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。 5.2 壓盤的幾何尺寸的確定 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=215㎜，壓盤內(nèi)徑 d=135㎜。 那么壓盤的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。壓盤的厚度確定主要依據(jù) [3]以下兩點(diǎn)： （1） 壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量 在離合器的結(jié)合過程中，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（大約在 3 秒鐘左右） ，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?壓盤的損壞。 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)的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以 吸收熱量。 （2） 壓盤應(yīng)具有較大的剛度 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 15㎜） ，但一 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 般不小于 10㎜。 在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為 15㎜。 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 8°—10°。若溫升過高可以適當(dāng)增加壓盤的厚度。 根據(jù)下面公式（5.1 [3]）來(lái)進(jìn)行校核： = (5.1)?壓cmL? 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：?jiǎn)纹x合器壓盤 =0.50；? ? C——壓盤的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤，C=544.28J/(㎏·K) ； m ——壓盤質(zhì)量，㎏。壓 m = 壓 2293153[()(]1507.812.5v kg???????? 取 m =2.6kg壓 整備質(zhì)量 =1220kg；滾動(dòng)半徑 R=0.28m；汽車起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速a =2000r/min；主減速器傳動(dòng)比 =4.193；變速器最大傳動(dòng)比 =3.024en0r gi 滑磨功 W= 222223.140.813051808.934eagnRJi??????? 溫升 = ℃?壓cmL?.56. =4.61℃＜ [ ]=8℃ 故該厚度符合要求，壓盤設(shè)計(jì)合理。 5.3 壓盤的材料選擇 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 [3]。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。 5.4 傳動(dòng)片的幾何尺寸的確定及材料選擇 傳動(dòng)片材料選用 60Si2CrVA 鋼,根據(jù)前面所設(shè)計(jì)的壓盤,摩擦片及從動(dòng)片的厚度,以 及以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),傳動(dòng)片的結(jié)構(gòu)示意圖可確定為圖 5.1[1]所示。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 5.1 傳力片示意圖 初步定傳動(dòng)片的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：共設(shè) 3 組傳動(dòng)片（i=3）,每組 4 片（n=4）,傳動(dòng) 片的幾何尺寸為：寬 b=15㎜，厚 h=0.5㎜,傳力片上孔間的距離 l=40㎜,孔的直徑 d=6㎜，傳力片切向布置，圓周半徑（也即是孔中心所在圓周半徑） R=125㎜，傳動(dòng) 片的材料彈性模量 E=2×10 MP，根據(jù)上面所選定的尺寸進(jìn)行傳動(dòng)片的強(qiáng)度校核，5 根據(jù)下面幾個(gè)相關(guān)公式 [1]： = －1.5d (有效長(zhǎng)度 ) (5.2)1l 1l 式中：d 為空的直徑，代入 d 的值求得 =31mm。1l （總剛度 ） (5.3)32/nxKEJi???K 式中：E 為傳動(dòng)片材料彈性模量； 為每一片傳動(dòng)片截面慣性矩。xJ （最大彈性恢復(fù)力） (5.4)3maxmax112/PJifl 式中： 為傳力片最大軸向變形。maxf (總裝時(shí)的最大應(yīng)力) (5.5)ax1max2FflniWi????axinA 式中：A 為一個(gè)傳力片的截面積； F 為傳遞轉(zhuǎn)矩近期的拉力。 根據(jù)以上公式計(jì)算離合器三種狀態(tài)時(shí)的最大應(yīng)力 [1]： （1）徹底分離時(shí)， ，由式（5.4） （5.5）可知 ；0,efT?max0?? （2）壓盤和離合器蓋總成時(shí)， ，通過計(jì)算分析可知 ，F(xiàn)=0，公max0?4.2ef 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 式（5.5）可以化簡(jiǎn)為 ，代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得 Mpa；maxax21 3fEhl??max13?? （3）離合器傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，分為正向轉(zhuǎn)動(dòng)（發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪）和反向轉(zhuǎn)動(dòng)（車輪到發(fā)動(dòng) 機(jī)） ， 出現(xiàn)在離合器摩擦片磨損到極限狀況，分析計(jì)算可知 =3.6mm。maxf maxf ①正向驅(qū)動(dòng) 公式（5.5） 變?yōu)椋?maxmax1max2FfPlniWiinA???? 代入相關(guān)數(shù)值求得 800Mpa＜ =1863Mpaax??ax[]? ②反向驅(qū)動(dòng) 公式（5.5）變?yōu)椋?maxmax1max2FfPlniWiinA???? 代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得 1821Mpa＜ =1863Mpamax??max[]? 可知反向傳動(dòng)式應(yīng)力最大， 1821Mpa，60Si2CrVA 鋼可以滿足要求。 5.5 離合器蓋的設(shè)計(jì) ⑴離合器的剛度 膜片彈簧支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì)使 蓋產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時(shí)可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還 會(huì)造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為 5㎜的低碳鋼板（如 08 鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。 ⑵離合器的對(duì)中問題 離合器蓋與飛輪必須有良好的對(duì)中，否則會(huì)破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器 的工作。 離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另有種是用定位銷或定位螺栓 對(duì)中，由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi) 圓止口對(duì)中。 5.6 支撐環(huán)的設(shè)計(jì) 支撐環(huán)的安裝尺寸精度要高，耐磨性要好，支撐環(huán)一般采用 3.0~4.0mm 的碳素 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 彈簧鋼絲。本設(shè)計(jì)取支撐環(huán)直徑 4.0mm 5.7 離合器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)。 本設(shè)計(jì)的是膜片彈簧離合器，為了保證在分離離合器時(shí)分離軸承能均勻地壓緊膜 片彈簧內(nèi)端，采用可以自位（自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)中心）的分離裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 7.1[3]， 可以彌補(bǔ)因幾何上偏移造成的強(qiáng)烈振動(dòng)。 自位分離軸承和分離套筒通過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。 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上，兩者之間為間隙配合，可以在自由移 動(dòng)，而分離軸承內(nèi)圈與分離套筒座相配合處徑向有 2.5㎜的間隙.在離合器處于結(jié)合狀 態(tài)時(shí),分離軸承的端面與分離杠桿之間應(yīng)留有 3—4㎜間隙，以備在摩擦片磨損的情況 下，不致防礙壓盤繼續(xù)壓緊從動(dòng)盤總成，以保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這個(gè)間隙反 映為踏板上的一段自由行程。 1—軸承內(nèi)圈；2—州城外圈；3—外罩殼；4—波形彈簧； 5—分離套筒；6—蝶形彈簧；7—擋環(huán)；8—彈性鎖環(huán) 圖 5.1 拉式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 在本設(shè)計(jì)中，由前面選擇的花鍵轂花鍵的尺寸（外徑 29，內(nèi)徑 23） ，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，如表 7.1。 表 7.1 分離軸承分離套筒及軸頸間的配合尺寸 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)見裝配圖。 分離軸承在選擇時(shí)，充分考慮了要有足夠的使用年限，因此在此不必再校核強(qiáng)度。 5.8 本章小結(jié) 本章對(duì)離合器的壓盤、離合器蓋分離裝置等主動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出主要尺寸， 保證動(dòng)力的傳遞要求的強(qiáng)度，對(duì)散熱方面也作出了適應(yīng)的調(diào)整。還設(shè)計(jì)了兩者之間的 連接件，彈性傳力片，并對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核，滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)對(duì)材料也作出了 選擇