第4章離合器設(shè)計(jì)

1、第一節(jié)概述 第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇 第四節(jié)離合器主要零件的設(shè)計(jì) 第五節(jié)離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第第4 4章離合器設(shè)計(jì)章離合器設(shè)計(jì) 第一節(jié)概述 1)既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，又能防止傳動(dòng)系統(tǒng)過載。 2)接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有劇烈抖動(dòng)和沖擊。 3)分離時(shí)要迅速、徹底。 4)工作性能穩(wěn)定，即作用在摩擦片上的總壓力不應(yīng)因摩擦表面的磨損而有明 顯變化，摩擦系數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小。 5)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。 6)應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊

2、和降低 噪聲的能力。 7)操縱輕便。 8)具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。 9)通風(fēng)散熱性良好。 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。 第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 一、從動(dòng)盤數(shù)的選擇 二、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)和布置形式的選擇 三、膜片彈簧的支承形式 四、壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 一、從動(dòng)盤數(shù)的選擇 1.單片干式摩擦離合器 2.雙片離合器 3.多片濕式離合器 圖4-1單片離合器 一、從動(dòng)盤數(shù)的選擇 二、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)和布置形式的選擇 1.周置彈簧離合器 2.中央彈簧離合器 3.斜置彈簧離合器 4.膜片彈簧離合器 4.膜片彈簧離合器 1)膜片彈簧具有

3、較理想的非線性彈性特性(見圖4-14)，彈簧壓力在摩擦片的允許磨損 范圍內(nèi)基本保持不變(從安裝時(shí)的工作點(diǎn)B變化到A點(diǎn))，因而離合器工作中能保持傳遞 的轉(zhuǎn)矩大致不變；而圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降(從B點(diǎn)變化到A點(diǎn))。 2)膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù) 目少，質(zhì)量小。 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)膜片彈簧以整個(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)易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，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。 圖4-3膜片彈簧離合器 4.膜片彈簧

4、離合器 三、膜片彈簧的支承形式 圖4-5推式膜片彈簧單支承環(huán)形式 三、膜片彈簧的支承形式 圖4-7推式膜片彈簧無支承環(huán)形式 四、壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 圖4-9傳動(dòng)片式的驅(qū)動(dòng)方式 第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇 一、離合器傳矩能力計(jì)算 二、離合器后備系數(shù)值的確定 三、摩擦片外徑D和其他尺寸確定 四、單位壓力p0確定 四、單位壓力p0確定 圖4-10單位壓力與摩擦片外徑的關(guān)系 1適用于乘用汽車2適用于商用貨車 第四節(jié)離合器主要零件的設(shè)計(jì) 一、從動(dòng)盤的設(shè)計(jì) 二、壓盤設(shè)計(jì) 三、膜片彈簧設(shè)計(jì) 四、膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 一、從動(dòng)盤的設(shè)計(jì) 1.從動(dòng)片的設(shè)計(jì) 2.從動(dòng)轂的設(shè)計(jì) 3.摩擦片的設(shè)計(jì) 三、膜片彈簧設(shè)計(jì) 1

5、.膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算基本公式 2.膜片彈簧基本參數(shù)選擇 3.膜片彈簧材料及制造工藝 1.膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算基本公式 圖4-11膜片彈簧及其受載后的變形情況 大端變形分離時(shí)大端附加變形壓緊力 小端變形分離時(shí)小端附加變形分離力 1.膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算基本公式 圖4-12膜片彈簧尺寸符號(hào)示意圖 1.膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算基本公式 圖4-13膜片彈簧小端受載時(shí)的變形圖 2.膜片彈簧基本參數(shù)選擇 (1)H/h比值選擇設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，要利用其非線性彈性變形規(guī)律，以獲得最佳使用 性能。 (2)膜片彈簧工作點(diǎn)位置選擇 (3)R及R/r的確定比值R/r關(guān)系到碟形材料的利用。 (4)膜片彈簧起始圓錐底角膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐

6、底角與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密 切，=arctanH/(R-r)H/(R-r)，汽車膜片彈簧起始圓錐底角約在10左右。 (5)膜片彈簧小端半徑rf及分離軸承作用半徑rprf主要由離合器結(jié)構(gòu)決定，其最小值 應(yīng)大于變速器第一軸的花鍵外徑，以便安裝。 (6)爪數(shù)目n和切槽寬度1、2及半徑re汽車膜片離合器分離爪數(shù)目n12，一般為1 8左右；切槽寬度13.5mm、210mm，半徑re與2有關(guān)，一般來說，r-re2。 (7)支撐環(huán)平均半徑e和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑Le和L大小將影響膜片彈簧的剛 度，一般來說，e應(yīng)盡量接近于r而略大于r，L應(yīng)接近于R而略小于R。 (2)膜片彈簧工作點(diǎn)位置選擇 圖4-14膜片彈

7、簧工作點(diǎn)位置圖 四、膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 1.以減小結(jié)構(gòu)尺寸為目標(biāo)的膜片彈簧離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 2.以強(qiáng)度為目標(biāo)的膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì) 3.以工作壓力的穩(wěn)定性為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 4.三種模型的比較分析 1.以減小結(jié)構(gòu)尺寸為目標(biāo)的膜片彈簧離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 (1)設(shè)計(jì)變量離合器的基本參數(shù)主要有性能參數(shù)后備系數(shù)和單位面積壓力p0，尺 寸參數(shù)D(摩擦片外徑)和d(摩擦片內(nèi)徑)及摩擦片厚度b。 (2)目標(biāo)函數(shù) (3)約束條件 四、膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì) (3)約束條件 1)摩擦片的外徑D(mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度uD不超過6570m/s，即 2)摩擦片的內(nèi)外徑比c應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即

8、0.53c0.70。 3)為保證離合器可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系統(tǒng)過載，不同車型的值應(yīng)在一定范圍 內(nèi)，最大范圍為1.24.0。 4)為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于扭轉(zhuǎn)減振器彈簧位置直徑2R0約 50mm，即d2R0+50。 5)為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩及過載能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 6)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，單位面積壓力p0對(duì)于不同車型， 根據(jù)所用摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，最大范圍p0為0.101.50MPa，即 2.以強(qiáng)度為目標(biāo)的膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì) (1)設(shè)計(jì)變量膜片彈簧的尺寸如圖4-12所示，H為碟簧部分內(nèi)截 錐高，h為彈簧片厚，R為碟

9、簧部分外半徑，r為碟簧部分內(nèi)半徑， 1為大端變形。 (2)目標(biāo)函數(shù)以碟形部分的內(nèi)半徑B處的當(dāng)量應(yīng)力最小作為優(yōu)化 設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 (3)約束條件 (4)數(shù)學(xué)模型求解以上建立的膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型在此被 稱作“模型2”，該模型簡(jiǎn)單、可靠，在不考慮膜片彈簧的材料、 熱處理等因素條件下，可以使膜片彈簧所受的應(yīng)力最小。 (3)約束條件 1)膜片彈簧的彈性變形特性是非線性的，F(xiàn)P1=f(x1)的特性曲線隨H/h值的不同而不同， 要求正確選擇H/h值以獲得最佳使用特性。 2)R/r值的大小關(guān)系到碟片材料的利用及碟形彈簧儲(chǔ)存彈性能力的大小。 3)膜片彈簧離合器的工作變形量1根據(jù)離合器的結(jié)構(gòu)確定，取2.85.

10、2mm ，即2.8 x35.2。 4)膜片彈簧處于工作狀態(tài)時(shí)，要求產(chǎn)生一定大小的壓緊力，保證可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大 轉(zhuǎn)矩。 5)膜片彈簧離合器與普通離合器一樣，要求摩擦片在允許的磨損量界限內(nèi)都能傳遞發(fā) 動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，因此，1 200N FP2(x1，x2，x3-1.2)1 800N。 6)膜片彈簧離合器在最大變形時(shí)，要求其應(yīng)力不超過許用值，即 3.以工作壓力的穩(wěn)定性為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì) (1)設(shè)計(jì)變量取碟簧內(nèi)截錐高度H、彈簧片厚h、壓緊時(shí)大端變形 1b為設(shè)計(jì)變量。 (2)目標(biāo)函數(shù) (3)約束條件 (4)數(shù)學(xué)模型的求解此模型是以摩擦片磨損后膜片彈簧壓緊力變 化量的絕對(duì)值最小作為目標(biāo)的。 第五節(jié)離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求 二、操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式選擇 三、離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求 1)操縱機(jī)械要盡可能地簡(jiǎn)單，操縱輕便，踏板力小，以減輕駕駛 員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2)結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，踏板行程要適中，一般應(yīng)在80150mm的范 圍內(nèi)。 3)在操縱機(jī)構(gòu)中應(yīng)有調(diào)整自由行程的裝置，以便在摩擦片磨損后