汽車離合器設(shè)計方案.doc

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畢業(yè)設(shè)計開題報告 學(xué)生姓名 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 東風(fēng)EQ1090E膜片彈簧離合器開題報告 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀 2.選題目的 離合器裝在發(fā)動機與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時切斷發(fā)動機與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車上。本設(shè)計以東風(fēng)EQ1090E車離合器為研究對象。 　離合器原始數(shù)據(jù) 車型 東風(fēng) 汽車的質(zhì)量 1300kg 汽車最大加載質(zhì)量 600 kg 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速 3600r/min 發(fā)動機最大扭矩 180N.m 發(fā)動機最大功率 68KW 主減速比 3．38 汽車最大時速 180 km/h 3.設(shè)計意義 設(shè)計采用單片膜片彈簧離合器。本車采用的摩擦式離合器是因為其結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強，維修方便，目前大多數(shù)汽車都采用這種形式的離合器。而采用干式離合器是因為濕式離合器大多是多盤式離合器，用于需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的離合器，而該車型不在此列。采用膜片彈簧離合器是因為膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設(shè)計成當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對的，因此其壓力實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，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現(xiàn)良好的散熱通風(fēng)等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴展到載貨汽車上。從動盤選擇單片式從動盤是一位其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。壓盤驅(qū)動方式采用傳動片式是因為其沒有太明顯的缺點且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配要求又有利于壓盤定中。選擇拉式離合器是因為其較拉式離合器零件數(shù)目更少，結(jié)構(gòu)更簡化，軸向尺寸更小，質(zhì)量更??；并且分離杠桿較大，使其踏板操縱力較輕。 二、設(shè)計的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1.基本內(nèi)容 1) 收集資料，仔細研究現(xiàn)有的離合器，結(jié)合實際項目選擇出設(shè)計方案； 2) 根據(jù)先前做出的分析確定離合器方案，方案設(shè)計就是要確定這些組成部件的結(jié)構(gòu)型式及主要設(shè)計參數(shù),并實現(xiàn)這些設(shè)計參數(shù)之間的最佳匹配，繪制一份草圖； 3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算； 4) 運用有限元分析軟件ANSYS進行分析，根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計進行修正。 2.擬解決的主要問題 1) 校核問題：進行校核時會發(fā)現(xiàn)之前設(shè)計的不正確處，需要重新修改先前某些設(shè)計參數(shù)。為避免大范圍的重復(fù)修改，提高設(shè)計效率，在設(shè)計的每一步都細心計算并及時驗證計算結(jié)果。 比如前述膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系式，是在假定膜片彈簧在承載過程中，其子午截面無變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點O轉(zhuǎn)動的條件下推導(dǎo)出的。根據(jù)這一假定可知，截面在O點處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，因而該點處的切向應(yīng)力亦為零。O點以外的截面上的點，一般均產(chǎn)生切向應(yīng)變，故亦有切向應(yīng)力。若如圖7.2所示以中性點O為坐標(biāo)原點在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系，則截面上任意點的切向應(yīng)力為： （7.8） 式中：—碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角，rad； —膜片彈簧自由狀態(tài)時的圓錐底角，rad； 圖7.2中性點O為坐標(biāo)原點在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系 —中性點O的半徑，mm； 。 了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3-14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式： （7.9） 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置φ一定時，一定的切向應(yīng)力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。 當(dāng)時，因為的值很小，我們可以將看成，由上式可寫成。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性點O而與X軸承角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)時無論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點與O點的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點的切向應(yīng)力最大，計算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2 代入（3-17）式有： （7.10） 令可以求出切向壓應(yīng)力達極大值的轉(zhuǎn)角 由于： mm 所以： ，N/mm2 B點作為分離指根部的一點，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： （7.11） 式中 n——分離指數(shù)目 n=18 br——單個分離指的根部寬 mm 因此： N/mm2 由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強度理論，B點的當(dāng)量應(yīng)力為： N/mm2 N/mm2 膜片彈簧的設(shè)計應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對膜片彈簧進行強壓處理（將彈簧壓平并保持12～14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。 故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以符合使用強度。 2）首先，應(yīng)在保證發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個基本性能要求：1.分離徹底；2.接合柔和。 三、技術(shù)路線（研究方法） （1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動機的最大扭矩。為此，離合器的摩擦力矩（）應(yīng)大于發(fā)動機最大扭矩（）； （2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加，以免汽車起步?jīng)_撞或抖動； （3）分離迅速、徹底。換檔時若離合器分離不徹底，則飛輪上的力矩繼續(xù)有一部份傳入變速器，會使換檔困難，引起齒輪的沖擊響聲； （4）從動盤的轉(zhuǎn)動慣量小。離合器分離時，和變速器主動齒輪相連接的質(zhì)量就只有離合器的從動盤。減小從動盤的轉(zhuǎn)動慣量，換檔時的沖擊即降低； （5）具有吸收振動、噪聲和沖擊的能力； （6）散熱良好，以免摩擦零件因溫度過高而燒裂或因摩擦系數(shù)下降而打滑； （7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞。 （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)，要能通過調(diào)整，使離合器正常工作。 列出幾種離合器設(shè)計方案 確定離合器設(shè)計方案 確定部件選型方案 各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 離合器的密封潤滑 對重要部件進行校核，并進行強度校核 完成設(shè)計圖紙，說明書 準(zhǔn)備答辯 四、進度安排 第 1-2 周（2月28日～3月13日），調(diào)研、資料收集，完成開題報告。 第 3 周（3月14日～3月20日），開題答辯，基本參數(shù)的確定，傳動方案的設(shè)計。 第4-5周（3月21日～4月3日），齒輪傳動方案設(shè)計，材料選擇與校核。 第 6 周（4月4日～4月10日），開始撰寫齒輪部分說明書。 第 7 周（4月11日～4月17日），軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第 8 周（4月18日～4月24日），繪制一份草圖,中期檢查。 第 9 周（4月25日～5月1日），軸段強度剛度校核。 第10-11周（5月2日～5月15日），進行CAD繪圖，進行有限元分析。 第 12 周（5月16日～5月22日），修改及完善設(shè)計說明書，繪圖。 第 13 周（5月22日～5月29日），完善圖紙。 第 14 周（5月30日～6月5日），畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯。 第15-16周（6月6日～6月19日），畢業(yè)設(shè)計修改。 第 17 周（6月20日～6月 26日），畢業(yè)設(shè)計答辯。 五、參考文獻 [1].崔勝民.汽車主減速器的優(yōu)化設(shè)計[C].會議論文，2007. 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