捷達(dá)離合器設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、捷達(dá)離合器設(shè)計(jì)摘要近年來,我國在設(shè)計(jì)的汽車和汽車制造技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,這是大家有目共睹的。而離合器作為汽車傳送系中的一大重要組成部分，肩負(fù)著傳遞動力、減震跟防止過載等重要作用，所以離合器更成為了汽車發(fā)展和進(jìn)步的一個重要因素,是不容忽視的。此次設(shè)計(jì)是從理論計(jì)算上闡述了捷達(dá)轎車離合器容量的計(jì)算，離合器從動盤的尺寸，后備系數(shù)，摩擦片外徑的尺寸等。設(shè)計(jì)包括對從動盤總成、壓盤、離合器蓋的設(shè)計(jì)校核優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)計(jì)算扭轉(zhuǎn)減振器、摩擦片、壓盤、離合器蓋、膜片彈簧、傳動片等多個部件總成。 在離合器動力學(xué)的基礎(chǔ)上,分析和計(jì)算的原始,簡要描述了離合器的部分主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)要點(diǎn),如類型選擇、確定承載力

2、,模型等。簡要介紹傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的檢查。關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；摩擦片；設(shè)計(jì)方法目錄摘要.1.前言隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，尤其是液壓液力的傳動技術(shù)，電子技術(shù)在汽車上得到廣泛的運(yùn)用，現(xiàn)代汽車發(fā)生了巨大的變化。而離合器作為汽車傳動系的一大重要組成部分，肩負(fù)著傳遞動力、減振跟防止過載等重要作用。所以離合器成為了現(xiàn)代汽車發(fā)展不可忽略的重要因素。隨著自動變速器技術(shù)的發(fā)展跟完善，離合器的結(jié)構(gòu)跟性能也隨之變化。了解離合器的基本構(gòu)造，掌握離合器的工作原理。了解從動盤總成的結(jié)構(gòu)，掌握從動盤總成的設(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，通過對上述幾方面的了解，便于熟悉汽車離合器的工作原理

3、。我們要學(xué)會怎樣查找文獻(xiàn)資料、相關(guān)書籍，培養(yǎng)學(xué)生動手設(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)。通過這次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生充分地認(rèn)識到設(shè)計(jì)一個工程項(xiàng)目所需經(jīng)歷的步驟，以及身為一個工程技術(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)入社會提供了一個良好的學(xué)習(xí)機(jī)會，對于由學(xué)生向工程技術(shù)人員轉(zhuǎn)變有著重大的實(shí)際意義。1.1本設(shè)計(jì)的目的、現(xiàn)實(shí)意義本次選擇的課題為捷達(dá)轎車離合器設(shè)計(jì), 為保證操縱輕便，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，質(zhì)量小和制造工藝性等方面因

4、素，本次設(shè)計(jì)采用的是單盤膜片彈簧離合器，離合器是汽車傳動系統(tǒng)中直接與發(fā)動機(jī)相連的部件，有著不可忽視的作用，一個良好的離合器能夠提高汽車的使用壽命，離合器的基本功用為：在汽車起步時，通過離合器主、從動部分之間的滑模而使它們的轉(zhuǎn)速逐漸接近，以確保汽車起步平穩(wěn)。當(dāng)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，以減輕齒輪輪齒間的沖擊，保證換擋時工作平順。當(dāng)傳給離合器的轉(zhuǎn)矩超過其所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩時，其主、從動部分之間將產(chǎn)生滑磨，以防止傳動系統(tǒng)過載。1.2本設(shè)計(jì)國內(nèi)發(fā)展概況國內(nèi)外汽車主要離合器有摩擦式離合器、液力耦合器、電磁離合器等幾種。摩擦離合器又分為周布彈簧離合器、中央彈簧離合器、

5、周布斜置彈簧離合器、膜片彈簧離合器。離合器的發(fā)展、改良以及新技術(shù)的應(yīng)用，很大程度上提高了汽車的操縱穩(wěn)定性、安全性和舒適性；在人們追求高品質(zhì)生活的今天，汽車以上性能得到更高度的關(guān)注，離合器的性能和技術(shù)應(yīng)用也隨之變得越發(fā)重要。2.離合器概述2.1離合器的功用：離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機(jī)相聯(lián)系的總成件，位于發(fā)動機(jī)和變速器之間。為各類型汽車所廣泛采用的是摩擦離合器，實(shí)際上是一種依靠其主、從動部分間的摩擦來傳遞動力且能分離的機(jī)構(gòu)。其主動部分與發(fā)動機(jī)飛輪相連，從動部分與變速器輸入軸相連。 所以離合器的具體功用如下：（1）使發(fā)動機(jī)與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。（2）暫時切斷發(fā)動機(jī)與傳動系的聯(lián)系，

6、便于發(fā)動機(jī)的起動和變速器的換檔。（3）限制所傳遞的扭矩，防止傳動系過載。2.2對離合器的要求：（1） 具有合適的儲備能力，既能保證傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩又能防止傳動系統(tǒng)過載。（2） 接合平順柔和，以保證汽車平穩(wěn)起步。（3） 分離迅速徹底，便于換擋和發(fā)動機(jī)起動。（4） 散熱良好。（5） 具有吸收振動、緩和沖擊和減少噪聲的能力。（6）操縱簡單省力，維修保養(yǎng)方便。2.2離合器的類型：汽車離合器有摩擦離合器、液力耦合器、電磁離合器等幾種。目前大部分汽車采用的是摩擦離合器，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維修方便。表 2-1 為本次離合器設(shè)計(jì)所選車型基本技術(shù)參數(shù)：表2-1 捷達(dá)整車參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)汽車的驅(qū)動形式前驅(qū)動

7、 42最高車速=185 km/h；發(fā)動機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速=81 KW（1.6L，6000r/min） 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速=155 Nm =3800 r/min主減速器傳動比=3.941 變速器傳動比1=3.455 、1.944、1.286、0.909輪胎型號185/60R15整備質(zhì)量=1175 kg；總質(zhì)量=1500 kg，制動系類型前通風(fēng)盤、后鼓式最小離地間隙137mm軸距2603mm前、后輪輪距1429mm；1422mm3.離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析為了在離合器的設(shè)計(jì)中能合理地選擇離合器總成及相關(guān)組件并確定相關(guān)參數(shù)，我們應(yīng)先根據(jù)所選車型的類別、使用要求，和發(fā)動機(jī)的匹配要求、制造條件以及標(biāo)準(zhǔn)化、通用

8、化、系列化要求等。3.1從動盤數(shù)的選擇單片離合器：在使用時可以確保分離徹底,軸向彈性壓板可以確保順利，有一個簡單的結(jié)構(gòu),軸向尺寸緊湊,良好的散熱,容易維護(hù),驅(qū)動部分轉(zhuǎn)動慣量小等。雙片離合器：一般用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場合。多片式離合器：主要應(yīng)用于最大總質(zhì)量大于14噸的商用車的行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。對乘用車和最大質(zhì)量小于6t的商用車而言，發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動盤。所以選擇單片離合器。3.2壓緊彈簧和布置形式的選擇捷達(dá)離合器蓋總成中壓緊彈簧為膜片彈簧，這種彈簧圓形、扁平、形狀簡單并具有分離指。與其他形式的離合器相比，膜片彈簧離合器

9、有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）形式簡單，結(jié)構(gòu)對稱，裝配空間小。（2）可以以較低的分離力來滿足必要的負(fù)荷要求。（3）膜片式彈簧回轉(zhuǎn)中心與離合器中心重合，所以在旋轉(zhuǎn)時其壓緊力不受離心力的影響。（4）膜片彈簧具有比較理想的非線性特性，其彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保持大致不變。（5）捷達(dá)的膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)壽命較長。捷達(dá)離合器為推式操縱的拉式膜片彈簧離合器。它是目前汽車離合器中比較流行的第三代產(chǎn)品。拉式膜片彈簧的安裝方向與推式相反，在接合位置時，膜片彈簧的大端支承離合器蓋上，而以中部壓緊在壓盤上。它與推式相比具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡化，捷達(dá)離合器蓋總成中取消了膜片彈簧中間的支承各零件；（2）扭矩容量更大；（3

10、）分離得更徹底；（4）操縱踏板更為簡單；（5）使用壽命更長。本次設(shè)計(jì)選用：拉式膜片彈簧離合器（圖3-1）。 圖 3-1 拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)圖3.3離合器主要參數(shù)的選擇3.3.1后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)時用到的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時，應(yīng)該要注意到下面3點(diǎn)： （1）離合器在摩擦片磨損后還應(yīng)能正常地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 （2）要防止離合器滑磨過大。 （3）要能防止傳動系過載。 顯然，如果選擇的過小，發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不能正常傳遞；如果選擇的過大，那么離合器尺寸過大，會導(dǎo)致傳動系超負(fù)荷，難以操作。我們可以根據(jù)使用條件的好壞來適當(dāng)?shù)剡x取的大小。在摩擦片

11、磨損之后，離合器的壓力依然能夠可靠平穩(wěn)，所以選取的值可以較小；雙片離合器的值應(yīng)大于單片離合器。 所以值的取值范圍一般為：轎車和輕型貨車 =120175中重型貨車 =150225越野車、重型汽車和牽引汽車 =180400本設(shè)計(jì)是捷達(dá)小轎車離合器的設(shè)計(jì)，故宜取小值，本次設(shè)計(jì)取 = 1.2。3.3.2摩擦因數(shù)f、摩擦面數(shù)Z和離合器間隙t摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素是決定摩擦因數(shù)f的關(guān)鍵。摩擦因數(shù)f的取值范圍見下表。表3-1 摩擦材料的摩擦因數(shù)f的取值范圍3摩 擦 材 料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.350.

12、50金屬陶瓷材料0.701.50本次設(shè)計(jì)采用石棉基編織材料，所以取f = 0.30 。離合器從動盤數(shù)是摩擦面數(shù)Z的一半，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本次設(shè)計(jì)取單片離合器 Z = 2 。離合器間隙t是指離合器處于正常結(jié)合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全結(jié)合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙t一般為34mm 。本次設(shè)計(jì)取t =3 mm 。3.3.3單位壓力選擇單位壓力必須考慮離合器的工作條件，因?yàn)槠鋾绊戨x合器工作性能和使用壽命，例如發(fā)動機(jī)后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。當(dāng)摩擦片采用不同材料時，

13、按下表范圍選取： 表3-2 摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力P0 /MPa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.350.50鐵基金屬陶瓷材料0.701.50此次設(shè)計(jì)選用石棉基編織材料，取=0.3MPa。3.3.4滑磨功WD 和溫升速率HR 計(jì)算3.3.4.1相關(guān)參數(shù)選擇 （1）傳動總效率的選擇表 3-3 總傳動效率（機(jī)械式變速器）轎車貨車膜片彈簧0.900.85螺旋彈簧0.880.83參見表3-3，轎車膜片彈簧離合器，選擇=0.9 。 （2）正弦函數(shù)表示的坡度的選擇表 3-4 正弦函數(shù)表示的坡度轎車貨車牽引車越野1/61/81/6公路1/81/81/8

14、參見表3-4，選擇=1/8 。 （3）滾動阻力系數(shù)F的選擇表 3-5 滾動阻力系數(shù)F一般瀝青或混凝土路0.015卵石路0.021砂石路0.042參見表 3-5，一般瀝青或混凝土路況，選擇F=0.015 。3.3.4.2滑磨功計(jì)算指離合器接合過程中有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽靡员碚麟x合器表面磨損嚴(yán)重程度；對車輛進(jìn)行必要的假設(shè)和簡化，離合器接合過程中的滑磨功（J）為： （3-1） 式中，為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速（r/min）；m為汽車整備質(zhì)量（kg）；r為驅(qū)動輪滾動半徑（m）；為驅(qū)動橋主減速比；為變速器起步檔傳動比；是發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；為總傳動效率；為正弦函數(shù)表示的坡度；F是滾動阻力系數(shù)；k為

15、系數(shù)（對比計(jì)算時，k =1）。其中：=3800r/min；=155Nm；r =287mm；m=1175kg；k =1；=3.941；=3.455；選=0.90；=1/8；F=0.015。由式 3-1 計(jì)算得=112943.43（Nm）。3.3.4.3溫升速率計(jì)算溫升速率表征摩擦片接合與分離時摩擦生熱導(dǎo)致摩擦片溫度升高的量： （3-2） 式中，變量含義同式 3-1；將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式 3-2 并計(jì)算得溫升速率：=84805.64（Nm/s1/2）。3.3.5摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和面積A摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，關(guān)系到離合器結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，與離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。根據(jù)發(fā)動機(jī)最大

16、轉(zhuǎn)矩初選摩擦片外徑D，由表 3-6 選定摩擦片其他尺寸：表3-6 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)3，5外徑D/mm內(nèi)徑d/mm厚度h/mmC=d/D1-C單面面積a/cm21601802002252502803001101251401501551651753.23.53.53.53.53.53.50.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.6760.6670.6570.7030.7620.7960.802106132160221302402466由于D = （3-3） 式中，為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，取； A為不同結(jié)構(gòu)根據(jù)和使用條件對D的影響系數(shù)，對于小轎車 取A=47。 取

17、D =200mm，d =140mm，h =3.5mm，a =160cm2。3.3.6摩擦片離合器摩擦片在性能上應(yīng)滿足如下要求：（1）摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度變化對其影響要小；（2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；（3）材料密度要小，以減小從動盤轉(zhuǎn)動慣量；（4）熱穩(wěn)定性好，高溫下比較穩(wěn)定；（5）磨合性好，不致刮傷飛輪和壓盤表面；（6）接合平順，無“咬合”或“抖動”現(xiàn)象；（7）長期停放后，摩擦面間不發(fā)生“粘著”現(xiàn)象；（8）油、水對其摩擦性能的影響要達(dá)到最小。離合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金屬陶瓷摩擦材料。石棉基材料具有摩擦因數(shù)較高（大約 0.30

18、.45）、密度較小、制造容易、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于中、輕載荷下工作。摩擦片與從動片的連接方式有鉚接和粘接兩種。鉚接方式連接可靠，更換摩擦片方便，適宜在從動片上安裝波形片。所以本次設(shè)計(jì)選取石棉合成物制成的摩擦材料，采用鉚接方式。3.3.7摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1）最大圓周速度 摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過6570m/s，即 m/sm/s 式中， 為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速取6000；為摩擦片外徑徑取200；故符合條件。 （2）單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即= （3-4）所以(N/)式中，為單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩(N.m/mm2)

19、，可按表3-7選擇 表3-7許用單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩T的要求外徑D/mm210210250250325320T/（N/mm）2.833.54當(dāng)摩擦片外徑D210時，=1.210 N/ 故符合要求。 （3）單位壓力為降低離合器滑磨時的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，選取單位壓力的最大范圍為0.150.35Mpa，由于已確定單位壓力0.3Mpa，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求。4.從動盤總成與離合器蓋總成設(shè)計(jì) 從動盤總成主要由從動片、從動盤轂、摩擦片等組成。從動盤對離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足以下幾個方面的要求：（1）從動盤轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡可能小，以減少變速器換擋時齒輪間的沖擊。（2）從動盤應(yīng)具有軸向彈性，以保

20、證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面上壓力分布均勻。（3）從動盤應(yīng)安裝上扭轉(zhuǎn)減震器，為了保證傳動系扭轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生共振，和對所受到的沖擊起到緩沖的作用。（4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。4.1軸向彈性從動片的結(jié)構(gòu)從動片要求質(zhì)量輕，且質(zhì)量分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量；具有軸向彈性，以提高摩擦盤使用性能，延長其使用壽命。材料常用中碳鋼板（如 50 號）或低碳鋼板（如 10 號）。一般厚度為 1.32.0mm，表面硬度為3540HRC。設(shè)計(jì)時為保證從動片彈性作用，波形彈簧片的壓縮行程可取為 0.81.1mm，但不小于 0.6mm；從動片軸向彈性變化規(guī)律的大致趨勢是拋物線形。使從動片具有軸向彈性常用的方法有2

21、，5，6： （1）整體式彈性從動片 即根據(jù)從動片不同尺寸在其外緣開612個“T”槽，形成多個扇形，將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形，兩邊的摩擦片分別鉚接在相隔的扇形上。這種結(jié)構(gòu)主要用于商用車。 （2）分開式彈性從動片 整體式彈性從動片很難保證每片扇形部分剛度完全一致，為消除這一缺點(diǎn)，從動片有時做成分開是結(jié)構(gòu)，波形彈片與從動片分開做成兩件，用鉚釘鉚在一起。波形彈片由同一模具沖制而成，故剛度較為一致；這種結(jié)構(gòu)波形片（厚度小于 1.0mm）比從動片（厚 1.52.5mm）薄，易得到較小轉(zhuǎn)動慣量，適宜于高速旋轉(zhuǎn)。 （3）組合式彈性從動片 載貨車上較為常用，將靠近飛輪的摩擦片直接鉚合在從動片上

22、，只在靠近壓盤側(cè)的從動片上鉚有波形片，該側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量大，但強(qiáng)度較高，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力大，主要應(yīng)用于商用車。根據(jù)車型實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)選用分開式彈性結(jié)構(gòu)，從動片選用 08 號鋼板，厚度取為2mm；波形片采用 65Mn鋼板，厚度取 0.7mm。4.2 從動盤轂設(shè)計(jì)從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，幾乎承受由發(fā)動機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩；一般采用齒側(cè)對中的矩形花鍵安裝在變速器第一軸上，花鍵尺寸可根據(jù)摩擦片外徑D和發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 來選取，表4-1是按國際GB1144-1974選定的花鍵標(biāo)準(zhǔn)。4-1花鍵尺寸表摩擦片外徑 D/mm發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T/(Nm)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力/MP

23、a齒數(shù)n外徑D/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長l/mm20016010292342511.3花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，因其主要受損形式為擠壓破壞，所以要進(jìn)行擠壓應(yīng)力（MPa）計(jì)算，公式如下5： （4-1）式中，P為花鍵齒側(cè)面壓力，N。可由下式確定： （4-2）d，D-分別為花鍵內(nèi)外徑，m； Z-從動盤轂數(shù)目； -發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm； n-齒數(shù)；h-花鍵齒工作高度，m； -花鍵有效齒長，m。 由式 4-2 計(jì)算得到花鍵齒側(cè)面壓力P的值，并將P值及相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式 4-1，可計(jì)算得擠壓應(yīng)力： =8.2MPa =11.3MPa。設(shè)計(jì)合理。4.3 離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋總成屬于離合器主動部分

24、，包括壓緊彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動片、分離裝置及支撐環(huán)等。離合器蓋通過飛輪傳遞發(fā)動機(jī)的部分轉(zhuǎn)矩給壓盤，并且用螺栓把飛輪與其固定在一起；它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支撐殼體。設(shè)計(jì)要求如下： （1）應(yīng)具有足夠的剛度，厚度一般為 2.54.0mm，并采取沖制加強(qiáng)肋或蓋內(nèi)圓周外翻邊等措施堅(jiān)強(qiáng)剛度；尺寸較大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造。 （2）為了避免影響總成的平衡和能力，離合器蓋應(yīng)與飛輪保持良好對中。對中常用以下兩種方法：一是用止口對中，鑄造的離合器蓋以外圓與飛輪上內(nèi)圓止口對中；二是用定位銷或定位螺栓對中。 （3）離合器蓋的膜片彈簧支撐處應(yīng)具有高的尺寸精度。 （4）保證良好通風(fēng)，防止摩擦表面溫度過高。

25、乘用車和質(zhì)量較小的商用車得離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板，質(zhì)量較大的商用車常用鑄鐵件或鋁合金壓鑄件。本次設(shè)計(jì)板厚取3.5mm，材料采用 10 號低碳鋼板。4.3.1 壓盤設(shè)計(jì)4.3.1.1壓盤傳動方式的選擇傳統(tǒng)的連接方式有凸塊-窗口式連接、鍵式連接和銷式連接，上述驅(qū)動方式有著一個共同的缺點(diǎn)，即鏈接之間有間隙，在傳力開始的瞬間會產(chǎn)生沖擊和噪聲，且隨著接觸部分摩擦增加，沖擊和噪聲會增大，影響離合器使用壽命；另由于傳動件之間的摩擦因素，離合器操縱部分傳動效率亦有所降低；為消除上述缺點(diǎn)，近年來廣泛采用了彈性從動片的傳力方式9。本次采用了彈性從動片的傳力方式。4.3.1.2壓盤幾何尺寸的確定由于摩

26、擦片的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑D=200 壓盤內(nèi)徑d=140壓盤的厚度確定主要依據(jù)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)合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來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。它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P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，為了使每次接合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量

27、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），但一般不小于10壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170227HBS。在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為154.3.2 傳動片設(shè)計(jì)4.3.2.1相關(guān)參數(shù)的初選壓盤通過從動片與離合器蓋相連而被驅(qū)動。對從動片的功能要求決定了它與壓盤、離合器蓋的連接方式及布置方法，一端用鉚釘固定在壓盤上，另一端用螺釘與離

28、合器蓋相連，沿圓周切向布置，一般布置34 組，每組 34 個彈性薄片組成，片厚一般為 11.2mm，保證其有足夠的軸向彈性和強(qiáng)度。4.3.2.2傳動片的初選5，6傳動片初選為 3 組，每組 3 片，寬度b =15mm；厚度 =0.5mm；傳動片上兩孔之間距離=40mm；孔的直徑d =5mm；傳動片切向布置，圓周半徑R =80mm；材料的彈性模量 。4.3.2.3傳動片強(qiáng)度校核膜片彈簧離合器中，傳動片受力較為復(fù)雜，可由以下三種極端情況進(jìn)行校核：（1）離合器徹底分離。依據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，傳動片軸向變形量=0，其作用力P =0；不傳遞力矩，拉力F =0；所以從動片中應(yīng)力=0。（2）壓盤、膜片彈簧和離合

29、器蓋組裝成總成。傳動片軸向變形量最大值 在此時取得，不考慮膜片彈簧變形引起的 的略微減小，此時可根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的尺寸鏈初步得到值，因不傳遞力矩，此時F =0，最大應(yīng)力可由下式得到 （4-3）式中，h為傳動片厚，E為材料彈性模量。通過分析計(jì)算可知=3.8mm； = -1.5 =32.5mm；帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，可由式 4-3計(jì)算得到此時最大應(yīng)力值： =1079 。（3）離合器傳遞轉(zhuǎn)矩且摩擦片磨損到極限。此時，傳動片軸向變形量較上述小，通過尺寸鏈計(jì)算可得 =2.4mm；但傳動片受力傳扭，其應(yīng)力最為復(fù)雜，可有正向驅(qū)動、反向驅(qū)動兩種情況，若統(tǒng)一取，則正向驅(qū)動應(yīng)力公式為： （4-4） 帶入數(shù)據(jù)，可由式 4-4

30、計(jì)算得到正向驅(qū)動時最大應(yīng)力： =58.8 ； 反向驅(qū)動應(yīng)力公式為： （4-5） 帶入數(shù)據(jù)，由式 4-5 可計(jì)算得反向驅(qū)動時最大應(yīng)力：=1304.6 。由以上計(jì)算可知反向驅(qū)動時最為危險，由于在取計(jì)算載荷時比較保守，因此傳動片的許用應(yīng)力可取其屈服極限。鑒于以上傳動片應(yīng)力狀況，材料選擇為 80 號鋼。4.3.3 分離軸承選型分離軸承在工作中主要承受軸向力，在分離離合器時由于軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而形成其徑向力；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。前者適用于高轉(zhuǎn)速低軸向負(fù)荷，后者則適用于相反情況。分離軸承與分離杠桿之間有沿圓周方向的滑磨，而當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)中心不同時也伴有徑向滑磨。為了消除不同心

31、導(dǎo)致的磨損并使分離軸承與分離杠桿內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動調(diào)心式分離裝置。該裝置由內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸承、軸承罩、波形片簧及分離套筒組成。由于軸承與罩、軸承與套筒之間都有足夠的徑向間隙以保證分離軸承相對分離套筒可以徑向移動 1mm左右，當(dāng)膜片彈簧相對分離套筒有偏斜時，波形片簧能產(chǎn)生變形，允許分離軸承產(chǎn)生相應(yīng)偏斜，保證膜片彈簧仍然能夠被均勻壓緊，防止膜片彈簧分離指處得異常磨損并減少噪音；另外，由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈相接觸，增大了膜片彈簧的杠桿比。 4.3.4 離合器的散熱通風(fēng)措施試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過 C時摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件

32、的離合器盤，工作表面的瞬時溫度一般在C以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時溫度有可能達(dá)到 。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。5 扭轉(zhuǎn)減振器和膜片彈簧的設(shè)計(jì)與優(yōu)化5.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能彈性元件和阻尼裝置是組成扭轉(zhuǎn)減振器的主要元件，具有以下功能：（1）降低曲軸和傳動系接合部分

33、的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動系扭振固有頻率。（2）增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，衰減沖擊瞬間扭振。（3）消減怠速時離合器與變速器軸系的扭振、變速器怠速噪聲、主減速器與變速器的扭振及噪聲。 （4）緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭振沖擊，改善離合器接合平順性。 5.2.扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算離合器從動盤上扭轉(zhuǎn)減振器的性能參數(shù)計(jì)算： （1）確定發(fā)動機(jī)飛輪處激振力矩諧量和發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍的頻諧； （2）選擇車輛傳動系動力學(xué)計(jì)算模型，寫出計(jì)算模型的運(yùn)動方程，并確定計(jì)算模型中有關(guān)車輛的慣性參數(shù)和彈性參數(shù)，同時要對扭轉(zhuǎn)減振器的特性進(jìn)行初步估算； （3）選擇不同的摩擦力矩，使用計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算模型作數(shù)

34、值模擬計(jì)算，確定最佳摩擦力矩，依據(jù)是，考慮在各檔下發(fā)動機(jī)的所有工況，在變速器輸入軸上的彈性力矩幅值為最?。?（4）確定預(yù)緊力矩 （5）有摩擦力矩、極限力矩和預(yù)緊力矩，確定減振彈簧的布置尺寸及幾何尺寸，確保減振彈簧有足夠的使用壽命； （6）減振器的扭轉(zhuǎn)剛度 和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩 是兩個主要參數(shù)，決定減振器的減振效果；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。極限轉(zhuǎn)矩減振器在消除限位銷與從動盤轂缺口之間的間隙所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩就是極限轉(zhuǎn)矩，與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)并且受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，一般可?。?（5-1） 對于乘用車，系數(shù)取1.5。則由式 5-1 計(jì)算得=1.5 1

35、.5155232.5（Nm）減振彈簧的位置半徑的尺寸應(yīng)盡可能大，一般取： （5-2）則取=0.60 =0.60140/2=42(mm)，可取為=42mm。 所以d-2 14024256mm50mm 故符合d2 +50mm的優(yōu)化條件 減振彈簧個數(shù) 參照表 5-1 選取。表 5-1 減振彈簧個數(shù)選取摩擦片外徑D/mm225250250325325350350466881010由表可知，摩擦片外徑D250mm時，=46。此次設(shè)計(jì)取=4。扭轉(zhuǎn)剛度 是減振彈簧的線剛度和其結(jié)構(gòu)布置尺寸的關(guān)鍵因素。假設(shè)有一個直徑為2 的圓，而減振彈簧分布在該圓周上，當(dāng)從動片與從動盤轂產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過的弧度為 時，彈簧相對

36、應(yīng)變形量為 。此時所需加在從動片上的轉(zhuǎn)矩為： （5-3）式中，K為每個減振彈簧的線剛度(N/mm)； 為減振彈簧個數(shù)；為減振彈簧位置半徑(m)。根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度定義， ，則 （5-4）式中，為扭轉(zhuǎn)角剛度（Nm/rad）。設(shè)計(jì)可按經(jīng)驗(yàn)公式：13 進(jìn)行選擇。選13 13232.53022.5（Nm/rad）。阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩合理選擇阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩能在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振。所以應(yīng)該從下式進(jìn)行選擇： （5-5）從上式可知，取=0.1 =0.1155=15.5(Nm)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 減振彈簧在安裝的過程中需要有預(yù)緊。我們知道， 增加的時候共振頻率就會向減小頻率的方向移動，這是有利的。但是不應(yīng)大于 ，否則在反

37、向工作時，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，所以取： （5-6）Tn滿足以下關(guān)系：Tn（0.050.15） 且Tn 15.5 Nm而Tn（0.050.15） 7.7523.25 Nm 則初選Tn16Nm減振彈簧總壓力 當(dāng)限位銷與從動盤轂之間的間隙或被消除，減振彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值 時，減振彈簧受到的壓力 為： （5-7）由式 5-7 計(jì)算得減振彈簧總壓力： =5535.7N。極限轉(zhuǎn)角 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩 時，從動片相對于從動盤轂的轉(zhuǎn)角即極限轉(zhuǎn)角 ，可由下式求得： （5-8）式中， 為減振器的工作變形量。 通常取312，對汽車平順性要求高或發(fā)動機(jī)工作不均勻時， 取上限。此次設(shè)計(jì)選取=12。

38、5.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇5.3.1比值H/h和h的選擇要準(zhǔn)確選擇比值H/h可以獲得比較理想的特性曲線并獲得最佳的使用性能，因?yàn)镠/h的選擇對膜片彈簧的彈性特性有著很大的影響。膜片彈簧的彈性特性由碟簧部分決定，與自然狀態(tài)下內(nèi)錐高H及彈簧鋼板厚h有關(guān)。不同的H/h值有不同的彈性彈性（見下圖），當(dāng) (H/h)2 ，特性曲線有一段負(fù)剛度區(qū)域，即隨著變形增加載荷反而減小；該特性很適于作為離合器的壓緊彈簧，可以利用其負(fù)剛度區(qū)使分離離合器時載荷下降，以達(dá)到操縱省力的目的。圖 5-2 H/h對膜片彈簧彈性特性的影響9而實(shí)際的工作要求中，兼顧操縱簡單和壓緊力的落差不致過于靈敏，離合器膜片彈簧一般取 1.5

39、(H/h)2，板厚h為 24mm。取h =2.5mm，H/h =2，得H =5mm，h =2.5mm 。5.3.2 R和R/r值的選擇要根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求和摩擦片的尺寸大小來選擇膜片彈簧的大端半徑R，R/r的選定影響材料利用效率，該比值越小，則彈簧材料的利用效率越好。對于汽車離合器膜片彈簧，通常取R/r =1.21.3。此次設(shè)計(jì)取R/r =1.25，r大于摩擦片平均半徑Rc，其中： （5-9）由式 5-9計(jì)算得Rc=85mm，故取r =86mm；因?yàn)?.25r =107.5，故取R =108mm。5.3.3 膜片彈簧在自由狀態(tài)下圓錐底角的選擇應(yīng)在1014范圍內(nèi)。 ， 符合要求。5.3.4 分離指數(shù)目n和切槽寬 、 及半徑re的選取 分離指的數(shù)目n常取為18；=3.23.5mm；=910mm；re的取值應(yīng)滿足（r-re） 要求。取分離之?dāng)?shù)目n =18， 3.2mm, =10mm；為re滿足r -re，取rer - =86-10=76mm，可?。簉e76mm。5.3.5 膜片彈簧小端內(nèi)半徑 及分離軸承作用半徑 的確定 由離合器結(jié)構(gòu)決定，膜片彈簧小端內(nèi)徑最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑 ； 應(yīng)大于。由2，則取15mm,再取分離軸承18mm。5.3.6壓盤加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定r1