車輛工程(汽車離合器設(shè)計(jì))

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1、 浙 江 科 技 學(xué) 院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 汽車零部件專項(xiàng)設(shè)計(jì)說明書 題 目 長(zhǎng)安之星 JL465Q4 離合器總成設(shè)計(jì) 專 業(yè) 車輛工程 班 級(jí) 102 班 姓 名 吳總榮 學(xué) 號(hào) 110015036 指導(dǎo)教師 蔡仁華 完成日期 2013年 10月20日 2

2、8 浙江科技學(xué)院2010屆車輛工程專業(yè)汽車零部件專項(xiàng)設(shè)計(jì)說明書 摘要 離合器是實(shí)現(xiàn)了汽車主從動(dòng)件的分離，保證汽車起步平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)換擋平順和過載保護(hù)的重要部件。本文在對(duì)離合器的產(chǎn)生、分類、發(fā)展以及今后的發(fā)展方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹基礎(chǔ)上，主要針對(duì)長(zhǎng)安之星JL456Q4型轎車的離合器及其結(jié)構(gòu)、壓盤與摩擦片結(jié)合方式、分離方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成了膜片彈簧等相關(guān)零部件的尺寸，繪制了總體裝配圖和部分零件圖，運(yùn)用了AutoCAD及UG等制圖軟件進(jìn)行圖形繪制。 關(guān)鍵字：車輛、

3、離合器、設(shè)計(jì) Abstract Clutch is the very important component to achieve a separation of master and slave moving parts to ensure the car start smoothly to realize smooth shifting and overload protection .In this text on the basis of a brief introduction about generatio

4、n,classification, development and future direction of the clutch,mainly for Changan StarJL456Q4 sedan clutch and its structure, the pressure plate and friction plate binding mode, design for separation mode,design completed the size of the diaphragm spring and related parts,drew the general assembly

5、 drawing and some parts, using AutoCAD and UG graphics software. Keywords: vehicle clutch design 目 錄 摘要 1 目錄 3 第一章 緒論 5 1.1 離合器簡(jiǎn)介及其作用 5 1.2 離合器設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 5 第二章 離合器總體方案的設(shè)計(jì) 6 2.1 離合器種類確定 6 2.1.1 離合器的分類 6 2.1.2 離合器的選取 6 2.2 從動(dòng)盤數(shù)確定 7 2.3 壓緊彈簧和布置形式的

6、選擇 7 2.3.1 壓緊彈簧的選擇 7 2.3.2 膜片彈簧的支撐形式 8 2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 10 第三章 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 10 3.1 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)要求 10 3.2 離合器主要參數(shù)的選擇 11 3.2.1 后備系數(shù)β的確定 11 3.2.2 摩擦片外徑的確定 11 3.2.3 單位壓力的確定 12 3.3 從動(dòng)盤摩擦材料的選取 13 3.4 從動(dòng)片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選取 14 3.4.1 從動(dòng)片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 3.4.2 從動(dòng)片材料的選取 14 3.5 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 14 3.5.1 花鍵的設(shè)計(jì) 14 3.6 扭轉(zhuǎn)減振器的

7、設(shè)計(jì) 15 3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的概述 15 3.6.2 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 15 3.6.3 減震彈簧的設(shè)計(jì) 17 第四章 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 18 4.1 對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 18 4.2 傳動(dòng)片的設(shè)計(jì) 19 4.2.1 傳動(dòng)片的概述 19 4.2.2 傳動(dòng)片的設(shè)計(jì) 19 4.3 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 19 4.3.1 膜片彈簧的參數(shù)要求 19 4.3.2 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 20 4.4 壓盤的設(shè)計(jì) 22 4.4.1 對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 22 4.4.2 壓盤幾何尺寸及材料的確定 22 第五章 離合器的故障及其相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化 23

8、 5.1 離合器的故障分類 23 5.2 故障原因分析 23 5.2.1 分離不徹底 23 5.2.2 離合器打滑 23 5.2.3 離合器抖動(dòng) 24 5.3 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 24 第六章 總 結(jié) 27 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29 第一章 緒論 1.1 離合器簡(jiǎn)介及其作用 在以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中，無論是AMT還是MT，離合器都是作為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)存在的。從目前來看離合器這一部件將會(huì)伴隨著內(nèi)燃機(jī)的存在而存在，不可能在汽車上消失。尤其是以內(nèi)燃機(jī)做動(dòng)力的汽車，

9、離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分。 離合器具有保證汽車起步平穩(wěn)、換擋平順和過載保護(hù)的作用。其工作的可靠性直接關(guān)系到汽車的正常行駛。離合器的接合和分離是通過駕駛者對(duì)離合器踏板的操作來實(shí)現(xiàn)的。 在汽車起步前，自然要先起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而汽車起步時(shí)，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)汽車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖一下，但并不能起步。這是因?yàn)槠噺撵o止到前

10、沖時(shí)，具有很大的慣性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大地阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然汽車也不能起步。 因此，我們就需要離合器的幫助了。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器分離，使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系脫開，再將變速器掛上檔，然后逐漸松開離合器踏板，使離合器逐漸接合。在接合過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩逐漸增大，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，而不致熄火。同時(shí)，由于離合器的接合緊密程度逐漸增大，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加，到牽引力足以克服起

11、步阻力時(shí)，汽車即從靜止開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。 當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性連接而急劇降低轉(zhuǎn)速，因而其中所有運(yùn)動(dòng)件將產(chǎn)生很大的慣性力矩（其數(shù)值可能大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出的最大扭距），對(duì)傳動(dòng)系造成超過其承載能力的載荷，而使機(jī)件損壞。有了離合器，便可以依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。因此我們需要離合器來限制傳動(dòng)系所承受的最大扭距，保證安全。 1.2 離合器設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 為了保證汽車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；

12、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) 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)； 9) 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。 第二章 離合器總體方案的設(shè)計(jì) 2.1 離合器種類確定 2.1.1

13、 離合器的分類 目前離合器分有電磁離合器和磁粉離合器，摩擦式離合器、液力偶合器。其中電磁離合器和磁粉離合器是新型的離合器類型。 電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離，其工作方式又可分為：通電結(jié)合和斷電結(jié)合。 磁粉離合器：在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，不通電時(shí)磁粉處于松散狀態(tài)，通電時(shí)磁粉結(jié)合，主動(dòng)件與從動(dòng)件同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。 摩擦式離合器主要由主動(dòng)部分(發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤等)、從動(dòng)部分(從動(dòng)盤)、壓緊機(jī)構(gòu)(壓緊彈簧)和操縱機(jī)構(gòu)(分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動(dòng)部件等)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從

14、動(dòng)部分分離的裝置。 2.1.2 離合器的選取 本次專項(xiàng)設(shè)計(jì)題目要求車型及其相關(guān)參數(shù)如下表1所示。 表1長(zhǎng)安之星JL465Q4發(fā)動(dòng)機(jī)及其車身基本參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī) 直系4缸 輪胎規(guī)格 165/70 R13LT 最大功率（kw/rpm） 45/5500 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比 9.5:1 扭矩（Nm/rmp） 85/3500-4500 缸徑行程 65.574 氣門總數(shù) 16 制動(dòng)器類型 盤式 整備質(zhì)量（kg） 975 滿載質(zhì)量（kg） 1555 根據(jù)以上離合器各自的特點(diǎn)和課題要求，我們選擇干式盤形摩擦離合器。 2.2 從動(dòng)盤數(shù)確定 汽車離合器大多

15、是盤形摩擦離合器，按其從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單片、雙片和多片三類。 根據(jù)壓緊彈簧布置形式不同，可分為圓周布置、中央布置和斜向布置等形式；根據(jù)使用的壓緊彈簧不同，可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧離合器；根據(jù)分離時(shí)所受作用力的方向不同，又可分為拉式和推式兩種形式。 (1) 從動(dòng)盤數(shù)的選擇對(duì)轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大。在布置尺寸允許的條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤。單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤可以保證接合平順。 (2) 雙片離合器與單片離合器相比，由于摩擦面數(shù)增加一

16、倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大；接合更為平順、柔和；在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，徑向尺寸較小，踏板力較??；中間壓盤通風(fēng)散熱性差，兩片起步負(fù)載不均，容易引起摩擦片過熱，加快其磨損甚至燒壞；分離行程較大，不易分離徹底，所以設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施；軸向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大。這種結(jié)構(gòu)一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場(chǎng)合。 (3) 多片離合器多為濕式，它有分離不徹底、軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。但它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。 由于此款長(zhǎng)安之星為微型轎車，整備質(zhì)量、滿載質(zhì)

17、量分別為975kg和1555kg，有時(shí)也作為商用車使用，滿載質(zhì)量能達(dá)到2t左右，根據(jù)以上單片、雙片和多片從動(dòng)盤的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，我們選擇單片從動(dòng)盤。 2.3 壓緊彈簧和布置形式 2.3.1 壓緊彈簧的選擇 (1) 周置彈簧離合器 周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。此結(jié)構(gòu)中彈簧壓力直接作用于壓盤上。為了保證摩擦片上壓力均勻，壓緊彈簧的數(shù)目不應(yīng)太少，要隨摩擦片直徑的增大而增多，而且應(yīng)當(dāng)是分離杠桿的倍數(shù)。在某些重型汽車上，由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩較大，所需壓緊彈簧數(shù)目較多，可將壓緊彈簧布置在兩個(gè)同心圓周上。壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退

18、火，且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，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(zhuǎn)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(yán)重磨損，甚至?xí)霈F(xiàn)彈簧斷裂現(xiàn)象。 (2) 中央彈簧離合器 中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。由于可選較大的杠桿比，因此可得到足夠的壓緊力，且有利于減小踏板力，使操縱輕便。此外，壓緊彈簧不與壓盤直接接觸，不會(huì)使彈簧受熱退火，通過調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊力的調(diào)整,這種結(jié)構(gòu)多用于重型汽車上。 (3) 斜置彈簧離合器 斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤上

19、，并通過壓桿作用在壓盤上。這種結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。與上述兩種離合器相比，具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。 (4) 膜片彈簧離合器 膜片彈簧離合器中的膜片彈簧是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指組成，它與其它形式的離合器相比具有如下一系列優(yōu)點(diǎn)： 1) 膜片彈簧具有較理想的非線性特性如圖1所示，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；離合器分離時(shí)，彈簧壓力有所下降 ，從而降低了踏板力； 圖1膜片彈簧工作點(diǎn)位置圖 2) 膜片彈簧兼起壓緊彈

20、簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； 3) 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降； 4) 由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命； 5) 易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)； 6) 平衡性好； 7) 有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 考慮到車型和微型客商兩用長(zhǎng)安之星JL465Q4，以及其技術(shù)已近成熟的情況下，我們選擇推式膜片彈簧離合器。 2.3.2 膜片彈簧的支撐形式 推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同分為三種。 a)

21、 b) c) 圖2 推式膜片彈簧雙支撐環(huán)形式 圖2為雙支承環(huán)形式，其中圖2-a）用臺(tái)肩式鉚釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是早已采用的傳統(tǒng)形式；圖2-b)在鉚釘上裝硬化襯套和剛性擋環(huán)，可提高耐磨性和使用壽命，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；圖2-c)取消了鉚釘，在離合器蓋內(nèi)邊緣上伸出許多舌片，將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋彎合在一起，使結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)化、耐久性良好，因此其應(yīng)用日益廣泛。 下圖3為單支承環(huán)形式。在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)來代替后支承環(huán)(圖3-a）使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)(圖3-b)，以消除膜

22、片彈簧與支承環(huán)之間的軸向間隙。 a) b） 圖3 推式膜片彈簧單支撐環(huán)形式 圖4為無支承環(huán)形式，利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺(tái)將膜片彈簧鉚合在一起而取消前、后支承環(huán)(圖4-a）；或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)，離合器蓋上環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)(圖4-b），使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化或取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合蓋上的環(huán)形凸臺(tái)彎合在一起(圖4-c），結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。 a) b) c) 圖4 推式膜片彈簧單無支撐

23、環(huán)形式 比較以上三種膜片彈簧的支撐形式，再根據(jù)題目?jī)?nèi)容，我們選擇膜片彈簧雙支撐環(huán)形式。 2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊一窗孔式、銷釘式、鍵塊式和傳動(dòng)片式多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在聯(lián)接件之間都有間隙，在驅(qū)動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器傳動(dòng)效率。傳動(dòng)片式是近年來廣泛采用的結(jié)構(gòu)，沿周向布置的三組或四組鋼帶傳動(dòng)片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，傳動(dòng)片的彈性允許其作軸向移動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，鋼帶受拉；當(dāng)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，鋼帶受壓。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)。但反向承載能力差，汽車反拖時(shí)易折斷傳動(dòng)片，故

24、對(duì)材料要求較高，一般采用高碳鋼。 結(jié)合各種壓盤驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)和本次專項(xiàng)設(shè)計(jì)的題目，我們選擇壓盤傳動(dòng)片式的驅(qū)動(dòng)方式。 第三章 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 3.1 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成時(shí)應(yīng)注意滿足以下幾個(gè)方面的要求： （1）為了減少變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊，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更均勻，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。 3.2 離合器主要參數(shù)的選擇 3.2.1 后備系數(shù)β的確定 后備系數(shù)保證了離合器能

25、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。由于所設(shè)計(jì)的離合器為膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會(huì)變?。ㄩ_始時(shí)還有些增加），再加此款車用于載人和載貨，所以其后備系數(shù)不能取太小也不能取太大，參照表2，我們選取后備系數(shù)β=1.70。 表2 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6-14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 3.2.2 摩擦片外徑的確

26、定 離合器摩擦片外徑是離合器的基本尺寸之一，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定聯(lián)系。根據(jù)條件發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為Temax=85（N.m）離合器的外徑（D）（以下公式由文獻(xiàn)[1]P58可得） D=100 （3-1） 系數(shù)A反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì)D的影響，可參考下列范圍： 小轎車 A=47； 一般載貨汽車 A=36（單片）或A=50（雙片）； 自卸車或使用條件惡劣的載貨車 A=19。 由于長(zhǎng)安之星 JL465Q4是客貨兩用的汽車，所以可按兩種不同的用途進(jìn)行計(jì)算： (1) 按乘

27、用車 可取A=47 根據(jù)計(jì)算D=134.48mm (2) 按商用車 可取A=36 根據(jù)計(jì)算D=153.66mm 按Temax初選D以后，可根據(jù)摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行對(duì)比和選取，如下表3所示。按照兩種不同的用途，應(yīng)該選取數(shù)據(jù)1，但是為了同時(shí)滿足后面從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸如表4所示，我們選取表3中的數(shù)據(jù)2。 表3 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 數(shù)據(jù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 外徑D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑d/mm 110 125 140 150 15

28、5 165 175 190 195 厚度b/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 c=d/D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 1- c3 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 單位面積 106 132 160 221 302 402 466 546 678 表4 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 從動(dòng)盤外 徑D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩

29、Te/N.m 花鍵齒數(shù)n 花鍵外徑D/mm 花間內(nèi)徑 d/mm 齒厚 b/mm 有效齒長(zhǎng)l/mm 擠壓應(yīng)力s/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 11.5 280 280 10 35 28 4 35 10.4 3.2.3 單位壓力的確定 根據(jù)離合器單位壓力、后備系數(shù)和摩擦片直徑三者之間的關(guān)系式確定離合器的單位壓力(由文獻(xiàn)[2]P

30、59可得如下計(jì)算公式) （3-2） β——離合器后備系數(shù)，轎車取β=1.70 Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 f——摩擦系數(shù)，取0.25 Z——離合器摩擦工作面數(shù)，單片離合器為2 D——摩擦片外徑 d——摩擦片內(nèi)徑 根據(jù)計(jì)算得單位壓力P約取0.285Mpa 綜上可知，摩擦片相關(guān)參數(shù)為： 摩擦片外徑D/mm 摩擦片內(nèi)徑d/mm 后備系數(shù) β 厚度 b/mm 單位壓力Po/Mpa 180 125 1.70 3.5 0.285 3.3 從

31、動(dòng)盤摩擦材料的選取 離合器摩擦片在離合器結(jié)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，要求摩擦片應(yīng)有下列一些綜合性能： （1）在工作是有相對(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)衰退的現(xiàn)象； （3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)較高的熱量，且有好的耐磨性能； （4）能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器結(jié)合過程中表現(xiàn)出良好的性能（不 易出現(xiàn)顫抖）； （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；

32、 （8）摩擦副對(duì)偶面有高度的容污性能，不易影響它們的摩擦作用； （9）具有優(yōu)良的性價(jià)比，不會(huì)污染環(huán)境。 基本原則是：滿足較高性能的標(biāo)準(zhǔn)、成本最小、代替石棉。 1）石棉具有良好的耐熱性能，因?yàn)閰㈦s了銅絲和鋅絲其性能有得到了加強(qiáng)，可以說是性價(jià)比良好的材料，但是它的粉塵對(duì)環(huán)境有污染； 2）有機(jī)摩擦材料在正常工作壓力和溫度范圍內(nèi)有較高的耐磨性能。重量上比石棉材料輕，可以減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使變速換擋更容易，有良好的接合性能。具有較高的抗拉強(qiáng)度，是鋼的5倍。有較強(qiáng)的抗離心強(qiáng)度，可以有效的抵抗摩擦面片的飛裂，在高的工作溫度下有穩(wěn)定的摩擦性能； 3）金屬陶瓷摩擦材料作為汽車離合器金屬陶瓷

33、材料，除了應(yīng)有對(duì)一般有機(jī)摩擦材料的綜合性能外，鑒于此材料的特殊性，還應(yīng)著重考慮對(duì)偶件的耐磨性，以及離合器接合時(shí)工作的粗暴性。采用金屬陶瓷材料作為摩擦面片的離合器，它的從動(dòng)盤總成不能和有機(jī)材料面的從動(dòng)盤總成互換，以免影響使用性能。 綜上所述：石棉摩擦材料對(duì)環(huán)境有污染，而金屬陶瓷摩擦材料對(duì)離合器的要求較高，而且價(jià)格較昂貴，所以選用有機(jī)摩擦材料作為從動(dòng)片的摩擦材料。選擇材料為銅基的有機(jī)摩擦材料，摩擦系數(shù)為0.25。 3.4 從動(dòng)片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選取 3.4.1 從動(dòng)片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 具有軸向彈性的從動(dòng)片有三種結(jié)構(gòu)形式：整體式、分開始和組合式彈性從動(dòng)片，本次設(shè)計(jì)采用分開式彈性從動(dòng)片

34、。 3.4.2 從動(dòng)片材料的選取 從動(dòng)片通常用1.0～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤形部分磨薄至0.65～1.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度HRC38～48；采用波形彈簧片的分開式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.2～0.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度HRC43～51。 本次設(shè)計(jì)采用分開式從動(dòng)片，厚度為1.5mm，材料為08鋼板；波形彈簧片，厚度為1.0mm，材料為65Mn鋼板，其均為沖壓成型。 3.5

35、從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)從動(dòng)盤轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，機(jī)構(gòu)形狀如圖3-1所示。花鍵之間一般為動(dòng)配合，這樣在離合器分離和結(jié)合過程中，從動(dòng)盤轂就能在花鍵軸上自由滑動(dòng)。從動(dòng)盤轂分的結(jié)構(gòu)有兩部分組成：盤轂和法蘭。如圖5所示 圖5 從動(dòng)盤轂 3.5.1 花鍵的設(shè)計(jì) 花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩T確定，前面已經(jīng)選好，如表5所示。 表5 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 摩擦片外徑 D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T/(Nm) 花鍵尺寸 擠壓應(yīng)力/MPa 齒數(shù)n 外徑D’/mm

36、 內(nèi)徑d’/mm 齒厚t/mm 有效尺長(zhǎng)l/mm 180 85 10 26 21 3 20 11.8 3.6 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的概述 扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(dòng)系的首段扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系的固有頻率，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。因此，扭轉(zhuǎn)減振器具有如下功能： 1）降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率； 2）增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的

37、瞬態(tài)扭振； 3）控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振及噪聲； 4）緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。 減振器的扭轉(zhuǎn)剛度 和阻尼摩擦元件間的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 是兩個(gè)主要參數(shù)，決定了減振器的減震效果。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩和極限轉(zhuǎn)角等。 3.6.2 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 帶扭轉(zhuǎn)減振器的的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖6所示彈簧摩擦式 圖6 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤總成結(jié)構(gòu)示意圖 1—從動(dòng)盤；2—減振彈簧；3—碟形彈簧墊圈；4—緊固螺釘；5—從動(dòng)盤轂；6—減振摩擦片

38、 7—減振盤；8—限位銷 1）極限轉(zhuǎn)矩 圖7 減振器尺寸簡(jiǎn)圖 極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙（如圖7）時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可?。ㄒ韵鹿接晌墨I(xiàn)[2]P69可查得) = (1.5~2.0) (3-3) 一般乘用車：系數(shù)取1.5 即=1.5=127.5 Nm 2）扭轉(zhuǎn)角剛度 ≤13=13170=1657.5（N

39、m/rad） 3）阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。 一般可按下式初選： =(0.06~0.17) (3-4) 取= 0.1=8.5Nm 4）預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是不應(yīng)大于 ，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取 = (0.05~0.

40、15) (3-5) 取= 0.1T=8.5Nm 5）減振彈簧的位置半徑R R的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取 R =(0.60~0.75)d/2=37.5～46.875mm (3-6) 減震彈簧不宜過于靠近邊部，本設(shè)計(jì)中R0取40mm 6）減振彈簧個(gè)數(shù) 當(dāng)摩擦片外徑D250mm時(shí)， =4～6 故取=6 7）減振彈簧總壓力 當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙或被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值時(shí)，減震彈簧受到的壓力為 =/= 127500/40 =31

41、87.5N (3-7) 3.6.3 減震彈簧的設(shè)計(jì) 在初步選定減振器的主要參數(shù)以后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振器設(shè)計(jì)相關(guān)的尺寸(以下計(jì)算相關(guān)公式由文獻(xiàn)[1]P94可查的)。 （1）單個(gè)減振彈簧的工作壓力P P= F/Z=3187.5/6=531.25N (3-8) （2）減振彈簧尺寸 1）彈簧中徑Dc 其一般由布置結(jié)構(gòu)來決定，通常 Dc=11～15mm 故取Dc=12mm 2）彈簧鋼絲直徑d d===3.29mm

42、 (3-9) 式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力]可取550～600Mpa,故取為580Mpa 故取d=3mm 3）減振彈簧剛度k 應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k及其布置半徑R確定，即 k= (3-10) 4）減振彈簧有效圈數(shù) (3-11) 5）減振彈簧總?cè)?shù)n 其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關(guān)系為 n=+(1.5～2.5)=6.7,取n=6 減振彈簧最小高度 =19.8mm 彈簧總變形量

43、 mm (3-12) 減振彈簧總變形量 ==19.8+3.08=22.88mm 減振彈簧預(yù)變形量 =0.002mm (3-13) 減振彈簧安裝工作高度 =22.88-0.002=22.86mm 6）從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角 最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為 =4.41 (3-14) 7）限位銷與從動(dòng)盤轂缺口側(cè)邊的間隙

44、 (3-15) 式中，為限位銷的安裝尺寸。值一般為2.5～4mm 所以可取為3.2mm, 為41.6mm,取整=42mm 8）限位銷直徑 按結(jié)構(gòu)布置選定，一般 ＝6～12mm 可取為8mm 綜合以上數(shù)據(jù)可得，如下表6所示，扭轉(zhuǎn)減震器的相關(guān)參數(shù) 表6 扭轉(zhuǎn)減震器相關(guān)參數(shù) 極限轉(zhuǎn)矩（N.m） 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩(N.m) 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩(N.m) 減振彈簧的位置半徑R(mm) 減振彈簧個(gè)數(shù) 127.5 8.5 8.5 40 6 第四章 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 4.1 對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 離合器蓋總成除了壓緊彈簧外還

45、有離合器蓋、壓盤、傳動(dòng)片、分離杠桿裝置及支承環(huán)等。 對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求： 1) 應(yīng)具有足夠的剛度，以免影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。為此可采取如下措施：適當(dāng)增大離合器蓋的板厚，一般為2.5～4.0mm；在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周處翻邊；尺寸大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造； 2) 應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作。對(duì)中方式采用定位銷或定位螺栓，也可采用止口對(duì)中； 3) 蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度； 4) 為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋

46、上開較大的通風(fēng)口，將離合器制成特殊的葉輪形狀，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等，用以鼓風(fēng)。 中、輕型貨車及轎車的離合器蓋一般用08F、08Al、08鋼等低碳鋼板，重型汽車則常用鑄鐵件或鋁合金壓鑄件。由于08鋼為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能，所以本次設(shè)計(jì)初選08鋼板厚度為3mm。 4.2 傳動(dòng)片的設(shè)計(jì) 4.2.1 傳動(dòng)片的概述 傳動(dòng)片在不同的離合器結(jié)構(gòu)中，起的作用不完全相同?；旧嫌袃煞N情況：對(duì)于周置螺旋彈簧離合器的傳動(dòng)片，它主要承擔(dān)向離合器壓盤傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，使之成為摩擦副中的主動(dòng)件，而壓盤的

47、分離由分離杠桿來完成。而現(xiàn)在膜片彈簧離合器中的壓盤傳動(dòng)片，除了要承擔(dān)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩之外，還要依靠傳動(dòng)片的彈性作用使壓盤分離（如果不想用傳動(dòng)片來分離壓盤也可以）。利用傳動(dòng)片來分離壓盤，在離合器結(jié)果設(shè)計(jì)上要簡(jiǎn)單些，但傳動(dòng)片受力狀況要復(fù)雜得多，傳動(dòng)片的負(fù)荷也更嚴(yán)重，故必須仔細(xì)的對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 4.2.2 傳動(dòng)片的設(shè)計(jì) 壓盤通過傳動(dòng)片和離合器蓋相連而被驅(qū)動(dòng)。根據(jù)對(duì)傳動(dòng)片的功能要求，決定用它一端用鉚釘固定在壓盤上，另一端用鉚釘與離合器蓋相連，它們沿圓周切向布置，一般布置有3～4組，而每組又由2～4個(gè)彈性薄片組成。偏厚1～1.2mm，保證其既有足夠的軸向彈性使壓盤容易分離，又有足夠的強(qiáng)

48、度不至于因彎曲拉壓而斷裂。 在布置傳動(dòng)片時(shí)要注意，通常情況下（既發(fā)動(dòng)機(jī)正向輸出轉(zhuǎn)矩）傳動(dòng)片應(yīng)該受拉力，但是當(dāng)由車輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，傳動(dòng)片將受壓，此時(shí)要當(dāng)心它受壓時(shí)的壓桿穩(wěn)定性問題。 本次設(shè)計(jì)可選3組(i=3)，每組3片(n=3)，每片厚度為h=1mm，傳動(dòng)片兩鉚釘中心距離l=40mm,傳動(dòng)片寬度b=25mm,由彈簧鋼65Mn制成。 4.3 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 4.3.1 膜片彈簧的參數(shù)要求 膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 具有較理想的非線性彈性特性； 2) 兼起壓緊彈簧和分

49、離杠桿的作用； 3) 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定； 4) 以整個(gè)圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻； 5) 通風(fēng)散熱良好，使用壽命長(zhǎng)； 6) 膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。 4.3.2 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 （1）比值H/h和h的選擇 圖8 膜片彈簧的彈性特性曲線 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的H/h一般為1.5~2.0，板厚h為2~4mm。 為使操作輕便，參考上圖8，本設(shè)計(jì)取h = 2 mm ，H/h =1.7 ，即 H = 1

50、.7h =3.4 mm。 （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(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r一般為1.20~1.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的R值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc。 本設(shè)計(jì)選取R/r=1.25，R≥Rc=(D+d)/4=(180+125)/4=76.25mm，取R=85mm,則r=68mm。 （3）膜片彈簧起始圓錐底角α的選擇 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，α=arctan[H/(R-r)]≈H/(R-r),一

51、般在10～15范圍內(nèi)選擇。 本設(shè)計(jì)之錐角為：α≈3.4/（85-68）≈11.3。落在10～15的范圍內(nèi)，因此設(shè)計(jì)合理。 （4）膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 圖9 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 膜片彈簧工作位置如上圖9所示。選擇好曲線上的幾個(gè)特定工作點(diǎn)的位置很重要。 拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置。 1）B點(diǎn)：為新離合器（摩擦片無磨損）接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)的位置，一般來說，在該點(diǎn)要保證膜片彈簧有足夠大的壓緊力。此時(shí)，在壓盤作用處的軸向變形量λ1B可在下列范圍內(nèi)選?。?（0.7～0.85）H 本設(shè)計(jì)取=0.83.4=2.72mm 2）A點(diǎn)：為摩擦

52、片磨損到極限的位置。要依據(jù)B點(diǎn)的位置再有摩擦片總磨損量△λ求得。應(yīng)注意在A點(diǎn)處的膜片彈簧工作壓緊力要較B點(diǎn)處略高（考慮彈力衰減）?！鳓丝砂聪率角蟪觯? ZC—離合器摩擦片總的工作表面數(shù)目，本設(shè)計(jì)為單片則ZC=2 △SO—每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為△SO=0.65～1.1mm 本設(shè)計(jì)取△SO=0.9mm，則△λ=20.9=1.80mm。 3）C點(diǎn)：為離合器分離時(shí)膜片彈簧的工作位置。它一般在特性曲線的凹點(diǎn)附近，此時(shí)分離力較小。C點(diǎn)的位置取決于壓盤升程。可由下式求得：

53、 ZC—離合器摩擦片總的工作表面數(shù)目，本設(shè)計(jì)為單片則ZC=2 △S—徹底分離時(shí)每對(duì)摩擦片面之間的間隙，單片式可取△S=0.75～1mm，雙片式可取小一點(diǎn)，約為0.5。 本設(shè)計(jì)為單片取△S=0.8mm，則=20.8=1.6mm 膜片彈簧從安裝到徹底分離的總變形量=2.72+1.6=4.32mm （5）分離指數(shù)目n的選取 分離指的數(shù)目n、切槽寬以及窗空寬和半徑r的選擇都要符合標(biāo)準(zhǔn)來選取。汽車離合器的膜片彈簧的分離指的數(shù)目要大于12個(gè)，一般在18左右取整偶數(shù)，以方便于生產(chǎn)制造時(shí)好利用模具分度； 本設(shè)計(jì)中取分離指數(shù)n為18。 （6）膜片彈簧小段內(nèi)半徑

54、及分離軸承作用半徑的確定 由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸的花鍵外徑。應(yīng)大于。 與之差在一定的范圍內(nèi)，0≤rf-r0≤4 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取， 即: 推式：2.3≤≤4.5 所以 2.3≤≤.54，得 根據(jù)折中原則得： ，=22mm （7）切槽寬δ1、窗孔槽寬δ2及窗孔內(nèi)半徑的確定 切槽寬一般在范圍之間；窗空寬，其半徑。 本設(shè)計(jì)選取=4,=11，則： ≤68-11=57。本設(shè)計(jì)取=55mm （8）支承圈平均半徑r1和和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑R1 與的取值將影響膜片彈

55、簧的剛度。應(yīng)略大于r且盡量接近r；應(yīng)略小于且盡量接近R。且 根據(jù)以上所述及已知R和r的值,本設(shè)計(jì)選取=70mm，=83mm 4.4 壓盤的設(shè)計(jì) 4.4.1 對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 1) 壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫升，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤； 2) 壓盤應(yīng)具有較大剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為10～25 mm； 3) 與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件

56、的平衡精度應(yīng)不低于15～20gcm； 4) 壓盤高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。 4.4.2 壓盤幾何尺寸及材料的確定 1）壓盤的幾何尺寸 壓盤與摩擦片相接觸，壓盤的尺寸應(yīng)大于摩擦片尺寸。因此，壓盤的徑向尺寸就很好確定了，壓盤的尺寸確定就主要是厚度的確定。 通過摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸來確定壓盤的內(nèi)外徑： 壓盤外徑=D+（0～5）=180+(0～5)=180～185,取180mm 壓盤內(nèi)徑=d-（0～5）=125-（0～5）=125～120，取120mm 壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于 15mm ） ，

57、但一般不小于 10mm 。 在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為10mm 。 2）壓盤材料的選取 壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)及耐磨。通常由灰鑄鐵HT200(密度7.2g/cm3)鑄成，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度HB170～227。另外可添加少量金屬元素(如鎳、鐵、錳合金等)以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。 第五章 離合器的故障及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化 5.1 離合器的故障分類 離合器的故障大致可以分為以下幾類： （1）分離不徹底； （2）離合器打滑； （3）離合器接合時(shí)發(fā)抖。 5.2 故障原因分析 5.2.1 分離不徹底 (1)

58、 分離機(jī)構(gòu)安裝或調(diào)整不正確（如：離合器踏板自由行程過大）； (2) 分離指高度不一致； (3) 壓盤總成失效（如：傳動(dòng)片提升力不足）； (4) 從動(dòng)盤花鍵膠合：從動(dòng)盤花鍵在花鍵軸上的活動(dòng)不靈活，移動(dòng)受阻。其表現(xiàn)為離合器壓盤已分離，而從動(dòng)盤不易從飛輪面處脫開，使的變速器第1軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。造成這種情況的原因可能是，花間配合面生銹、沾污、配合不恰當(dāng)，或花鍵軸（轂）上有刻痕、毛刺、飛邊等； (5) 分離軸承或撥叉保持架損壞； (6) 浸油，從動(dòng)盤吸附。 5.2.2 離合器打滑 （1） 分離機(jī)構(gòu)安裝或調(diào)整不正確（如：離合器踏板自由行程過小）； （2） 離合器片磨損超過極限值：

59、摩擦面磨損若是在正常的范圍之內(nèi)不會(huì)有問題，若摩擦片的磨損超過了設(shè)計(jì)上允許的限度，則夾緊載荷將過分減少，到一定程度即要發(fā)生打滑； （3） 離合器殼體浸油：離合器打滑可能是從動(dòng)盤摩擦片上面有油污，這可能是由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后主油封的滲漏所致。一旦摩擦面片上有油，摩擦面片的摩擦系數(shù)就會(huì)立即變小從而發(fā)生滑動(dòng)。離合器打滑后產(chǎn)生大量的熱，最終導(dǎo)致離合器燒壞失效； （4） 駕駛員操作不當(dāng)（如：將腳老放在離合器踏板上）； （5） 摩擦片選用不當(dāng)，過熱引起摩擦系數(shù)下降或燒片。 5.2.3 離合器抖動(dòng) （1） 汽車相關(guān)零件損壞（如：導(dǎo)向軸承、輸入軸、變速器齒輪等）； （2） 分離機(jī)構(gòu)變形、松動(dòng)或磨損；

60、 （3） 壓盤總成安裝歪斜，導(dǎo)致分離指不平； （4） 壓盤、或飛輪扭曲變形：由于壓盤表面和離合器蓋與飛輪相接合的表面不平行，當(dāng)離合器接合時(shí)，在360的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)所傳遞的轉(zhuǎn)矩就會(huì)改變，這種轉(zhuǎn)矩的改變?cè)趥鲃?dòng)中呈周期性，這種周期性的脈動(dòng)會(huì)變成激勵(lì)力，若傳動(dòng)系的固有頻率和它一致，就會(huì)引起抖動(dòng)； （5） 發(fā)動(dòng)機(jī)支座松動(dòng)或減震墊老化。 5.3 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強(qiáng)度也滿足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到最佳的綜合效果。 1．目標(biāo)函數(shù) 1）彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最?。? 2）在從動(dòng)盤摩擦片磨損前后，彈簧壓緊力之差的

61、絕對(duì)值為最??； 3）在分離行程中，駕駛員作用在分離軸承上的分離操縱力的平均值為最??； 4）在摩擦片磨損極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對(duì)值的平均值為最?。? 5）選3）和4）兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)為雙目標(biāo)。 為了既保證離合器使用過程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴(yán)重過載，且能保證操縱省力，選取5）作為目標(biāo)函數(shù)，通過兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分配不同的權(quán)重來協(xié)調(diào)他們之間的矛盾，并用轉(zhuǎn)換函數(shù)將兩個(gè)目標(biāo)合成一個(gè)目標(biāo)，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標(biāo)函數(shù)，則 （5-1） 式中，和分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)和的加權(quán)因子，視設(shè)計(jì)要求選定。 2． 設(shè)計(jì)變量 圖

62、10 子午端面繞中性點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng) 假設(shè)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(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖10。 通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的載荷集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相對(duì)軸向變形為，如圖11，則有關(guān)系式 圖11 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的變形 a) 自由狀態(tài) b)壓緊狀態(tài) c）分離狀態(tài) （5-2） 從膜片彈簧載荷變形特性公式（5-2）可以看出，應(yīng)選取H、h、R、r、、這六個(gè)尺寸參數(shù)以及在接合工作點(diǎn)相應(yīng)于彈簧工作壓緊力的大端變形量為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，即 （5-3） 3．約束條件 1) 應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力與

63、要求壓緊力相等，即 = （5-4） 要求壓緊力N 2) 為了保證各工作點(diǎn)A、B、C有較合適的位置(A點(diǎn)在凸點(diǎn)M左邊，B點(diǎn)在拐點(diǎn)H附近，C點(diǎn)在凹點(diǎn)N附近，如圖5-2所示)，應(yīng)正確選擇相對(duì)于拐點(diǎn)的位置，一般=0.8~1.0，則有 （5-5） 符合要求。 3) 為了保證摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力，即

64、 4) 為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即： （5-6） =3.4/2.72=1.25 符合要求。 5) 彈簧各部分有關(guān)尺寸比值應(yīng)符合一定的范圍，即 （5-7） =85/68=1.25 符合要求。

65、 第六章 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)以“機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、二維制圖模型”為主線，主要采用AutoCAD設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)安汽車膜片彈簧離合器總成。本次設(shè)計(jì)我利用AutoCAD軟件繪制了離合器總成和部分零件的二維圖形，由于能力有限，難免有些不合理的地方，此次設(shè)計(jì)充分利用了已學(xué)過的汽車設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，使我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、復(fù)習(xí)、鞏固和深入。通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和汽車設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，也初步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和使用有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的方法；對(duì)機(jī)械零件、汽車部件、裝配技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件使用技術(shù)等作了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)和再學(xué)習(xí)，加深了理解，并擴(kuò)展了知識(shí)面；充分利用計(jì)算

66、機(jī)CAD技術(shù)進(jìn)行了繪圖；提高了計(jì)算機(jī)的使用能力。自己平日的理論知識(shí)雖然仍沒有真正應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，但利用課程設(shè)計(jì)這個(gè)平臺(tái)，使我充分認(rèn)識(shí)到自己理論學(xué)習(xí)中的不足，熟悉了一些新的設(shè)計(jì)方法。尤其是在畫圖方面，進(jìn)一步熟練、鞏固，這次課程設(shè)計(jì)為我以后的學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 致謝 本次專項(xiàng)設(shè)計(jì)，我們?nèi)齻€(gè)人為一個(gè)小組，共同努力，但分工也很明確，經(jīng)過一個(gè)多月的努力，圓滿完成了此次的課題。在設(shè)計(jì)過程中，難免遇到很多問題，雖然我們?nèi)齻€(gè)各有側(cè)重點(diǎn)，但遇到問題也是共同討論，實(shí)在解決不了的問題，我們會(huì)去找我們的指導(dǎo)老師。在此，我要特別感謝蔡老師，他作為我們的指導(dǎo)老師，盡心盡力，幫我們攻克一個(gè)又一個(gè)的難關(guān)。很難想象，如果不是他們及時(shí)地指出我錯(cuò)誤，我就必須得花費(fèi)很大的精力，而且效果不一定好。同時(shí)，也很感謝不是和我一個(gè)組，但也給予我?guī)椭耐瑢W(xué)，謝謝你們。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 徐石安、江發(fā)潮 汽車離合器 清華大學(xué)出版社 2