離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、解放汽車離合器設(shè)計(jì)引言離合器是汽車傳動系的重要部件。汽車從啟動到行駛的整個過程中，離合器它的作用是使發(fā)動機(jī)與變速器之問能逐漸接合從而保證汽車平穩(wěn)起步；替時切斷發(fā)動機(jī)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川，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)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。隨著科技的飛速發(fā)展，特別是液壓技術(shù)、電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，汽車傳動系發(fā)生了巨大的變化。作為傳動系重要組成部件之一的離合器總成，擔(dān)負(fù)著傳力、減震和防止系統(tǒng)過載等重要作用。伴隨著自動變速器技術(shù)及與之相配套的離合器技術(shù)的完

2、善，離合器產(chǎn)品不論是性能結(jié)構(gòu)方面還是生產(chǎn)制造方面都發(fā)生了很大變化。1981年，法國人制成了摩擦片式離合器，此后浸在油中工作的濕式多片離合器逐漸取代了錐形離合器，但多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘住，致使離合器分離不徹底，造成換檔困難，所以它又逐漸被干式多片離合器取代。多片干式離合器的住要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面多，故接合平順柔和，保證了汽車的平穩(wěn)起步；但因片數(shù)多，從動部分的轉(zhuǎn)動慣量大，還是感到換檔不夠容易 。另外，中間壓盤的通風(fēng)散熱不良，容易引起過熱，加快了離合器的磨損，甚至燒傷和碎裂，如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。隨著汽車運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷提高改進(jìn)，一適應(yīng)新

3、的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載貨汽車趨于大型化，國內(nèi)也有類似情況。此外，隨著汽車發(fā)動機(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，人們對離合器的要求越來越高，離合器的使用條件也越來越苛刻。從提高離合器性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)推式膜片彈簧離合器的結(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操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作，已成為離合器目前發(fā)展趨勢。在離合器的操縱機(jī)構(gòu)中，由于重型和中型汽車的離合器壓緊彈簧的壓緊力很大，人們又采取各種助力裝置來

4、減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，如日本產(chǎn)TKL20型重型汽車采用彈簧助力；紅巖CQ261和北京BJ370等重型車采用氣壓助力等。本次設(shè)計(jì)的是CA1091型汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)，根據(jù)所給的離合器基本參數(shù)、發(fā)動機(jī)的扭矩負(fù)載等參照其他設(shè)計(jì)者的成功經(jīng)驗(yàn)主要對離合器操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時也對操縱機(jī)構(gòu)的主要零部件的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了校核。 對當(dāng)前主流的各種形式的離合器操縱機(jī)構(gòu)的工作原理、發(fā)展趨勢及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡單介紹。在各種離合器操縱機(jī)構(gòu)間進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?。?jīng)過對比選擇了結(jié)構(gòu)簡單、便于設(shè)計(jì)、維修方便的彈簧助力式離合器操縱機(jī)構(gòu)。對普通彈簧助力式離合器操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)并確定了結(jié)構(gòu)簡圖。在對離合器操縱機(jī)構(gòu)零部件分析中對離

5、合器操縱機(jī)構(gòu)工作原理進(jìn)行了闡述，計(jì)算了離合器操縱機(jī)構(gòu)性能參數(shù)，并對其性能參數(shù)進(jìn)行分析校核。對操縱機(jī)構(gòu)的性能進(jìn)行詳細(xì)分析的過程中，在本課題所給的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，查找了離合器操作機(jī)構(gòu)的踏板行程、踏板力的約定范圍，在踏板工作半徑的確定等方面借鑒了已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)， 本文重點(diǎn)研究了彈簧助力式離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的每個詳細(xì)環(huán)節(jié)，對所涉及的每個零件進(jìn)行了詳細(xì)的篩選、計(jì)算、校核。第一部分 離合器設(shè)計(jì)1汽車離合器分析11 離合器的基本組成和分類離合器位于發(fā)動機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，它的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行使過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下離合器或松開離合器踏板

6、，使發(fā)動機(jī)與變速箱暫時分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機(jī)向變速器輸入的動力。一般由主動部分（飛輪、離合器蓋、壓盤）、從動部分（從動盤）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）、分離機(jī)構(gòu)（分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等）和操縱機(jī)構(gòu)（離合器踏板）五大部分組成。摩擦離合器按從動盤的數(shù)目分為：單片離合器和雙片離合器；按壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式分為：螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器。12 離合器的功用離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)對傳動系的動力傳遞。其主要作用：.汽車起步時將發(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；.在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；.限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防

7、止傳動系各零件因過載而損壞；.有效地降低傳動系中的振動和噪聲。13 汽車離合器設(shè)計(jì)的基本要求在設(shè)計(jì)離合器時，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)時必須綜合考慮以下幾點(diǎn)：.在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備，又能防止過載。.接合時要完全、平順、柔和，保證起初起步時沒有抖動和沖擊。.分離時要迅速、徹底。.從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換檔時變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。.應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。.避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，

8、具有吸收振動、緩和沖擊的能力。.操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。.作用在從動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，保證有穩(wěn)定的工作性能。.具有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長。.結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。 2 摩擦離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇21 摩擦片外徑及其它尺寸的確定211 摩擦片外徑本次以CA1092型汽車為設(shè)計(jì)依據(jù)。摩擦片外徑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。它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要大的尺寸。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N m）來選

9、定時，可根據(jù)公式 (2-1) 式中摩擦片外徑，mm發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N m A和車型及使用情況有關(guān)的系數(shù)，小轎車A47；一般載貨汽車A36（單片）或A50（雙片），取A50.所給題目中的最大轉(zhuǎn)矩為150 N m，則摩擦片外徑為mm按照我國摩擦片尺寸標(biāo)準(zhǔn)，由表21最終選定摩擦片的尺寸為180 mm。212 摩擦片內(nèi)徑摩擦片的內(nèi)徑不作為一個獨(dú)立的參數(shù)，它和外徑有一定的關(guān)系，用比值來反映，定義為 (2-2)比值關(guān)系到從動片總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用性能。增加有利于離合器的散熱和減少摩擦片內(nèi)外緣滑磨速度差。但是，過分增加會使得摩擦片面積減小，影響其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。按照目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般說來，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，

10、取值越大。由離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)表21取得，內(nèi)徑125mm。表21離合器尺寸系列和參數(shù)外徑內(nèi)徑厚度內(nèi)外徑之比C單位面積1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.540729002.1.3 摩擦片厚度對摩擦片的厚度，我國已規(guī)定了3種規(guī)格：3.2 mm，3.5 mm和4 mm。根據(jù)

11、離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)表21，取厚度3.5 mm。綜上所述，選取摩擦片外徑180 mm，內(nèi)徑125 mm，厚度3.5 mm，0.694.2.1.4 校核離合器所選尺寸離合器尺寸的校核可用如下公式 （23）式中 摩擦片外徑，mm； 摩擦片內(nèi)徑，mm； 單位壓力，MPa； 摩擦片工作面數(shù)，單片為2，雙片為3； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N m； 離合器后備系數(shù)； 離合器的轉(zhuǎn)矩容量，N m。后備系數(shù)是離合器一個重要的設(shè)計(jì)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)保證離合器應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、要防止離合器滑磨過大、要能防止傳動系過載。因此，在選擇時應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1) 為可靠

12、傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，不宜選取太??；2) 為減少傳動系過載，保證操縱輕便，又不宜選取太大；3) 當(dāng)發(fā)動機(jī)后備功率較大、使用條件較好時，可選取小些；4) 當(dāng)使用條件惡劣，為提高起步能力、減少離合器滑磨，應(yīng)選取大些；5) 汽車總質(zhì)量越大，也應(yīng)選得越大；6) 發(fā)動機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，可選取小些；7) 螺旋彈簧離合器選取值可比膜片彈簧離合器大些；8) 雙片離合器的應(yīng)大于單片離合器；9) 不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0.綜上所述，由于采用的是螺旋彈簧，基本上在公路上行使，取1.6，摩擦系數(shù)0.25，p0.41N/mm，內(nèi)徑125mm，代入（23）得：可得D178.56mm所求的D

13、與按第一個求得D相近，因此所選擇的離合器尺寸。參數(shù)合理。3 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算31 從動盤總成從動盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，本次設(shè)計(jì)中選取的是不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤，其結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕，從動盤中的從動片直接鉚在從動盤轂上。按從動盤數(shù)可分為單片離合器、雙片離合器和多片離合器，單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底、接合平順。雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力較大，徑向尺寸較小，接合平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，分離不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換檔機(jī)構(gòu)中，它具有接合平順柔和、摩擦表明溫度較低、磨損較

14、小，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。根據(jù)課題及參照同類產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選取雙片離合器。從動盤由從動片、摩擦片和從動盤轂等3個基本部分組成。311從動片設(shè)計(jì)從動片時應(yīng)滿足以下要求：1、設(shè)計(jì)時要盡量減少其重量，并使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量；2、為了使離合器接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。采用具有軸向彈性的從動片結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，此外由于軸向彈性需要增加分離行程才能保證離合器的徹底分離。因此在一些情況下（如雙片離合器），從動片采用剛性的更有利。根據(jù)題目要求，本次設(shè)計(jì)選取的從動片不做成具有軸向彈性的。這首先是因?yàn)殡p片

15、離合器的接合過程本身就比較平順；其次，若雙片離合器從動片做成彈性的，其結(jié)果是要大大增加踏板的工作行程（或是要縮小離合器傳動裝置的傳動比而使踏板操縱力增大），才能保證離合器的分離徹底。顯然，這些都不利于離合器的操縱。無論何種從動片都要保證其結(jié)構(gòu)形狀的熱穩(wěn)定性，防止翹曲變形，以免摩擦面片壓力不均。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照同類產(chǎn)品，選取從動片的材料為50熱處理HRC4050，外徑為280mm。312從動盤轂發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩是從動盤轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。花鍵之間為動配合，這樣，在離合器分離和結(jié)合過程中，從動盤轂?zāi)茉诨ㄦI軸

16、上自由滑動。為了保證從動盤轂在變速器第一軸上滑動不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從動盤轂的軸向長度不宜過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對在艱難情況下工作的離合器，其盤轂的長度更大，可達(dá)花鍵外徑的1.4倍。1 從動盤轂花鍵尺寸選擇根據(jù)GB11441974選定從動盤轂花鍵尺寸系列表31選取其尺寸入下：從動盤外徑225mm，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩150 N m，花鍵齒數(shù)10，花鍵外徑32mm，花鍵內(nèi)徑26mm，齒厚4mm，有效長度30mm，擠壓應(yīng)11.5MPa。表31 從動盤轂花鍵尺寸系列從動盤外徑D/mm發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩/ N m花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵內(nèi)徑d/mm鍵齒寬b/mm有效齒長l/mm擠壓應(yīng)

17、力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5摩擦片與從動片之間有兩種緊固方法：鉚接法和粘接法，本次設(shè)計(jì)中選取鉚接法，其優(yōu)點(diǎn)是可靠及磨損后換裝摩擦片方

18、便。2 從動盤轂花鍵的強(qiáng)度校核花鍵齒的側(cè)面壓力 （3-1）式中從動盤轂的數(shù)目。因此擠壓應(yīng)力 （3-2）式中h花鍵齒的工作高度，m，。因此 MPa所以符合要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，選取從動盤摩擦材料為石棉基摩擦材料。采用它的原因是，一方面石棉有良好的耐熱性能，而另一方面它又得到銅絲或鋅絲的加強(qiáng)，可以說是一種性能比較良好的摩擦材料.32 壓蓋和離合器蓋321 壓盤設(shè)計(jì)壓盤的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇及其幾何尺寸的確定兩個方面。1壓盤傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由地做軸

19、向移動，使壓盤和從動盤脫離接觸。壓盤和飛輪間常用的連接方式有：凸臺式、鍵式、銷式。在雙片離合器中一般都采用綜合式的連接方法，即中間壓盤通過鍵，壓盤則通過凸臺。還可以用銷子傳力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照磁品，采用6個傳力銷將飛輪與中間壓盤、壓盤連接在一起。傳力銷的尺寸為，壓盤上的傳力銷尺寸為。傳力銷的材料為中碳鋼（35號鋼），壓盤材料為灰鑄鐵。2傳力銷的強(qiáng)度校核圖3-1 傳力銷的受力圖由圖3-1可知，傳力銷同時承受由力、所引起的彎曲應(yīng)力和（接合時的彈簧壓緊力）引起的拉伸應(yīng)力。此外，傳力銷表面在寬度與的范圍內(nèi)還受其和的擠壓作用。其強(qiáng)度校核如下。1） 拉彎復(fù)合應(yīng)力作用力 （3-3） （3-4）式中發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)

20、矩，N m； 傳力銷數(shù)目；力和的作用半徑，m。因此 NN 傳力銷的彎曲應(yīng)力 （3-5）式中彎矩，N m，； 傳力銷根部直徑，cm； 傳力銷抗彎截面模量，；力和的作用力臂，cm。因此，MpaMPa傳力銷的拉伸應(yīng)力 （3-6）因此 MPa傳力銷的復(fù)合應(yīng)力 （3-7）因此 =3.08+7.35=10.43 MPa2) 傳力銷的擠壓應(yīng)力 （MPa） （3-8） （MPa）（3-9）式中，傳力銷的直徑，cm；作用寬度，cm。因此MPa MPa經(jīng)校核，傳力銷的強(qiáng)度符合要求。3壓盤幾何尺寸的確定在摩擦片的尺寸確定后與它摩擦相接觸的壓盤內(nèi)、外徑尺寸也就基本確定下來了。這樣，壓盤幾何尺寸歸結(jié)為如何去確定它的厚度

21、。壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量；壓盤應(yīng)具有較大的剛度。因此，壓盤一般都做得比較厚（一般不小于10mm），而且在內(nèi)緣做成一定錐度以彌補(bǔ)壓盤因受熱變形后內(nèi)緣的凸起。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)冷卻，如雙片離合器的中間壓盤體內(nèi)開有許多徑向通風(fēng)孔。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選取的壓盤外徑為330mm，內(nèi)徑為163mm，厚度為15mm，材料為3號灰鑄鐵。4滑磨功的計(jì)算離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功的大小來衡量。它指的是離合器在接合過程中有多少機(jī)械能變成熱能。離合器的滑磨功越大，意味著變成熱能的數(shù)量越多，那么零件的發(fā)熱和磨損也就越嚴(yán)重。計(jì)算公式如下： (3-10) (

22、3-11)式中汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動慣量，2 離合器開始滑磨時的發(fā)動機(jī)角速度，； 汽車總質(zhì)量，Kg； 車輪滾動半徑； 主傳動比； 變速器傳動比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，選取輪胎規(guī)格為9.0020，則=7.63，=6.24，=475mm，=8025kg。因此 322 離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。在設(shè)計(jì)時應(yīng)特別注意以下幾個問題： 剛度問題離合器分離桿支承在離合器蓋上，如果蓋的風(fēng)度不夠，則當(dāng)離合器分享時，可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱部分的傳動效率，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致分享不徹底，引起摩擦

23、片的早期磨損，還會造成變速器換檔困難。 通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開許多通風(fēng)窗口。 對中問題離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件，因此它相對發(fā)動機(jī)飛輪曲軸中心線必須要有良好的定心對中，否則會破壞系統(tǒng)整體的平衡，嚴(yán)重影響離合器的正常工作。對中方式常用的有以下兩種：一是用止口對中，鑄造的離合器蓋以外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中。二是用定位銷或定位螺栓對中。33 離合器分離裝置的設(shè)計(jì)331 分離桿1）分離桿結(jié)構(gòu)型式的選擇在離合器分離和接合的過程中，踏板與壓盤之間的運(yùn)動聯(lián)系最后的環(huán)節(jié)為分離桿。周布螺旋彈簧離合器的分離桿數(shù)目一般采用36個。分離桿的結(jié)構(gòu)型式與壓緊彈簧的類型有著密切的關(guān)

24、系。本次設(shè)計(jì)選用的是周布彈簧離合器，采用6個分離桿。在沿圓周分布的圓柱螺旋彈簧離合器中常見的分離桿結(jié)構(gòu)有以下幾種類型，如圖3-2所示。圖32 分離桿結(jié)構(gòu)圖3-2（a）是鍛造后經(jīng)加工制成的。與圖中其他三種結(jié)構(gòu)相比，它的加工量最大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。圖3-2（b）所示是一些重型汽車上采用的結(jié)構(gòu)。分離桿也是鍛制的。由于鉸鏈處全部采用了滾針軸承，因此具有摩擦損失小、傳動效率高的優(yōu)點(diǎn)。另外它的調(diào)整螺母在離合器上，所以調(diào)整也比較方便。圖3-2（c）中，分離桿由鋼板沖壓而成，加工比較簡單，而且調(diào)整螺釘在分離桿外端，調(diào)整也比較方便。圖3-2（d）所示的是中小型汽車上采用的結(jié)構(gòu)。這種被稱為擺動塊式的分離桿也是由鋼

25、板沖壓而成的，結(jié)構(gòu)簡單。分離桿在壓盤上的支承方式也很簡單。此外它還具有磨損小、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，所以目前在中小型汽車上采用很多。綜上所述，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，選擇圖3-2（c）所示的分離桿結(jié)構(gòu)，由低碳鋼板（08鋼板）沖壓而成。2）分離桿設(shè)計(jì)分離桿設(shè)計(jì)時應(yīng)注意如下幾個問題：分離桿要有足夠的剛度在分離離合器時，分離桿要承受很大的力，如果剛度不夠，會引起較大的變形，這不僅要降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動效率，甚至還可能出現(xiàn)離合器分離不徹底。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，一定要設(shè)法增加分離桿的剛度，提高其抗彎曲的能力，以減少在受力時的變形。從圖2-2所列舉的結(jié)構(gòu)中可以看到，分離桿都有加強(qiáng)筋。分離桿的鉸接處應(yīng)避免運(yùn)動上

26、的干涉分離離合器時，壓盤沿其軸線做平行移動，分離桿與壓盤的鉸接點(diǎn)也跟著壓盤一起平移。與此同時，這個鉸接點(diǎn)還必須繞分離桿的中間支點(diǎn)作圓弧運(yùn)動。顯然，同一個點(diǎn)同時做兩種運(yùn)動是不可能的，這就是所說的運(yùn)動干涉現(xiàn)象。為了避免這種運(yùn)動干涉，保證離合器能順利分離，在分離桿鉸接處的結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施。在圖2-2（c）結(jié)構(gòu)中，分離桿的支撐叉與離合器的連接處采用了帶球面的調(diào)整螺母，而且支撐叉與離合器蓋的孔之間還留有間隙。與圖2-2（b）相比，其活動支點(diǎn)不在中間而是在分離桿外端與壓盤的鉸接處。這樣，在離合器分離時，支撐叉可在離合器蓋的孔中擺動，以避免分離桿的運(yùn)動干涉。分離桿內(nèi)端的高度可以調(diào)整為了保證在離合器分

27、離時分離軸承能同時壓緊所有的分離桿，使每個分離桿的受力均衡，并使壓盤不致產(chǎn)生歪斜，造成離合器分離不徹底和結(jié)合過程中離合器的抖動現(xiàn)象，要求各分離桿的內(nèi)端必須在平行于壓盤的同一平面上（其高度差一般不超過0.2mm）。為了達(dá)到這個要求，分離桿在結(jié)構(gòu)上都有相應(yīng)的調(diào)整環(huán)節(jié)，我們是通過調(diào)整分離桿外端的高度來實(shí)現(xiàn)的。分離桿的鉸接處應(yīng)采用滾針軸承或刀口支撐為了減少磨損和提高效率，分離桿的鉸接處應(yīng)采用滾針軸承或刀口支撐。332 分離軸承及分離套筒分離軸承在工作中主要承受軸向力。在分離離合器時，猶豫分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，它同時還承受徑向力。所以在離合器中采用的分離軸承主要有徑向推力軸承和推力軸承兩種。

28、徑向推力類適用于高速、第軸向負(fù)荷的情況，而推力類則適用低速、高軸向負(fù)荷的情況。除此之外，在某些輕型汽車上還采用由浸油的碳和石墨混合壓制而成的滑動止推軸承。在以往的設(shè)計(jì)中，分離軸承在內(nèi)圈通常壓配在鑄造的分離套筒上，而分離套筒則裝在變速器第一軸軸承蓋套管外軸頸上，可以自由移動，分離離合器時軸承內(nèi)座圈不動，外座圈旋轉(zhuǎn)。在離合器處于結(jié)合狀態(tài)時，分離軸承的端面與分離桿的內(nèi)端之間應(yīng)留有間隙34mm ，以備在摩擦片磨損的情況下，分離桿內(nèi)端后退而不致妨礙壓盤繼續(xù)壓緊摩擦片，以保證可靠地傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。這個間隙反映在踏板上為一段自由行程?，F(xiàn)在離合器操縱中常裝有間隙自動調(diào)整裝置，則0，踏板自由行程可減小。 因此，

29、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，選取角接觸球軸承，它能同時承受徑向、軸向聯(lián)合載荷，公稱接觸角越大，軸向載荷能力也越大。離合器分離軸承型號為：7011AC（），外形尺寸為：內(nèi)徑=55mm，外徑=90mm，寬度=18mm。軸承套筒座是用尼龍和玻璃纖維材料模壓成形，為例減輕摩擦磨損，制作時在套筒座中加有1%的二硫化鉬，起著自潤滑作用。套筒座的內(nèi)孔開有矩形鍵槽，目的是減少滑動阻力，減緩來自變速器軸承蓋套筒的振動，同時也起到通風(fēng)散熱和導(dǎo)屑的作用。分離套筒上開有用來注潤滑油的缺口，而在離合器殼上裝有注油杯，并用軟管（或硬管）通到分離套筒的缺口處，在分離套筒內(nèi)還有一定的空間供儲存潤滑油。為例保存潤滑油并防止它飛濺到

30、離合器摩擦片上，分離軸承外圈包有薄鋼板沖壓成的防護(hù)罩。34 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)341 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)壓緊彈簧沿著離合器壓盤圓周布置時，通常都用圓柱螺旋彈簧。螺旋彈簧的兩端拼緊并磨平，這樣就可使彈簧的兩端支撐面較大，各圈受力均勻，且彈簧的垂直度偏差較小。為了保證離合器摩擦片上有均勻的壓緊力，螺旋彈簧的數(shù)目一般不得少于6個，而且應(yīng)該隨摩擦片外徑的增大而增加彈簧的數(shù)目。此外，在布置圓柱彈簧時，要注意分離桿的數(shù)目，使彈簧均勻布于分離桿之間。因此，彈簧的數(shù)目應(yīng)該是分離桿的倍數(shù)，即 式中m為任意正整數(shù)。在設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時，應(yīng)根據(jù)摩擦片，選定彈簧的數(shù)目，并根據(jù)離合器工作總壓力，確定每個彈簧的工作壓力：式中工作

31、總壓力，N；離合器壓簧的數(shù)目。摩擦片外徑為180mm時，周布圓柱螺旋彈簧的數(shù)目一般為6個，故取=6.設(shè)計(jì)上，每一個周布圓柱螺旋彈簧的工作壓力P應(yīng)不超過1000N 。周布壓緊彈簧的外徑通常限制在2740mm之間。這樣，便于把同樣的壓簧裝在不同尺寸的離合器上。有的離合器廠，有時還把用得較多的一些彈簧的工作高度做成相同的尺寸，而用改變鋼絲直徑和工作圈數(shù)的辦法，以獲得彈簧不同壓緊力，有利于壓簧在不同的離合器上通用。342 彈簧的材料及許用應(yīng)力離合器周布螺旋彈簧的鋼絲直徑一般在4mm左右，由于其直徑不大，周圍環(huán)境的工作溫度特也在正常范圍之內(nèi)，所以彈簧的材料大都選用65Mn鋼或碳素彈簧鋼。碳素彈簧鋼的特點(diǎn)

32、是：價格低廉，原材料來源方便，鋼中雜質(zhì)較少，在相同表面狀態(tài)及熱處理?xiàng)l件下，它的疲勞性能他也不低于合金鋼彈簧。錳彈簧鋼與碳素彈簧鋼比較，優(yōu)點(diǎn)是：淬性好和強(qiáng)度高，脫碳傾向小，雖然它有過熱敏感性和回火脆性的缺點(diǎn)，但錳彈簧鋼價格便宜，原材料易得，故很適合于做離合器彈簧。彈簧材料的許用應(yīng)力t必須按照彈簧的工作特點(diǎn)來確定。一般彈簧按工作特點(diǎn)及所受負(fù)荷的類型可分為3類 :1類：受動載荷的彈簧；2類：受靜負(fù)荷或負(fù)荷均勻增加的彈簧；3類：不重要的彈簧。由于彈簧的許用應(yīng)力受材料、負(fù)荷特點(diǎn)、制造工藝等因素的影響，因此要根據(jù)具體情況規(guī)定許用應(yīng)力值。對于汽車離合器的壓簧來說其符合狀況介于1類和2類之間，按照目前我國的工

33、藝條件，一般推薦其許用應(yīng)力為800Mpa左右。離合器的壓簧由于其簧絲直徑較小，可用冷卷法制成，卷成后一般不再淬火處理，只需要低溫回火以消除內(nèi)應(yīng)力。343 彈簧的計(jì)算已知摩擦片外徑=180mm，壓緊彈簧的數(shù)目=6，離合器的總壓緊=5925.8N。彈簧的相關(guān)計(jì)算如下：1） 工作總壓力 2）每一個彈簧的工作壓力N材料選用65Mn鋼3）彈簧絲直徑 (3-14)式中，=785N，初選彈簧指數(shù)（旋繞比）姐姐=6，曲度系數(shù)=1.15，選=800Mpa，代入上式得mm取鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑 =5.0mm4）由結(jié)構(gòu)上確定彈簧的外徑=35mm5）彈簧中徑 因此 mm6）彈簧指數(shù)（旋繞比）因此 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為6.7）實(shí)際的

34、工作應(yīng)力因此MPa初選彈簧剛度=40N/mm8）彈簧的工作圈數(shù) 式中，材料的剪切彈性模數(shù)，對于碳鋼： 。取=6.5 圈。9）彈簧的實(shí)際剛度 (3-19)對于離合器壓簧來說，希望K盡量小，一般=N/mm。 因此N/mm10）彈簧的總?cè)?shù) （3-20）汽車離合器上一般采用,即每端3/4圈擰緊，并把端部鋼絲磨薄至直徑1/4. 因此 =6.5+1.5=8圈11）彈簧的工作變形 （3-21）因此mm12）彈簧的附加變形量彈簧的附加變形量即為壓盤的分離行程，對于單片離合器 =1.52.5；對于雙片離合器=1.53.0。 因此取=2.1mm。13）彈簧的自由高度 （3-22）式中，彈簧最大負(fù)荷時的間隙=0.

35、51.5 mm。因此 mm14）彈簧的工作高度 因此 =70.85-26.7=44.15mm15）彈簧的最大負(fù)荷因此 N為離合器徹底分離時的彈簧最大負(fù)荷，一般規(guī)定校核離合器分離時彈簧的最大負(fù)荷 較增加了， 因此符合規(guī)定要求。344 離合器的平衡為了保證離合器工作的平衡性，離合器的旋轉(zhuǎn)零件和總成均進(jìn)行靜平衡，這對告訴發(fā)動機(jī)來說尤為重要。壓盤單件的平衡精度不低于1520gcm從動盤總成的平衡度不低于35gcm離合器壓盤的平衡精度不低于3070gcm消除不平衡的辦法：可在相應(yīng)零件上鉆孔（如在壓盤的彈簧導(dǎo)向座上鉆孔；或在壓盤外圓上鉆孔等），或加平衡塊（一般加在從動盤上）。離合器總成與飛輪的相應(yīng)位置靠定

36、位銷來保證，最后還必須對離合器總成與曲軸飛輪一體進(jìn)行動平衡。第二部分 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1 選擇操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式 1.1 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有桿系和繩系兩種形式。桿系傳動結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠，缺點(diǎn)是質(zhì)量大、摩擦損耗大、機(jī)械效率低，車架和駕駛室的變形會影響其正常工作，在遠(yuǎn)距離操縱時布置困難。不宜采用適宜司機(jī)操作的吊掛式踏板結(jié)構(gòu)，踏板處的地板密封困難；由于發(fā)動機(jī)與離合器是經(jīng)彈性支撐安裝在車架或車身上，而后者有剛性的支撐著踏板軸，因此發(fā)動機(jī)的較大振動以及車架或車身的變形都會影響其正常工作，為此，操縱機(jī)構(gòu)的中間連接件之一必須采用球形支座以避免干涉。適宜發(fā)動機(jī)前置的各種汽車。繩索式傳動機(jī)構(gòu)

37、可克服干系傳動的諸多缺點(diǎn)，且適宜方便駕駛員操縱的吊掛式踏板結(jié)構(gòu)。但其壽命較短，機(jī)械效率不高。多適用于輕型轎車。液壓式操縱機(jī)構(gòu)主要由主缸、工作缸和管路等部分組成，具有傳動效率高、質(zhì)量小、布置方便。便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、駕駛室和車輛變形不會影響其正常工作、離合器結(jié)合較柔和等優(yōu)點(diǎn)。此形式廣泛用于各種汽車。1.2液壓式操縱機(jī)構(gòu)液壓式操縱機(jī)構(gòu)由吊掛式離合器踏板、總泵、分泵、管路系統(tǒng)、回位彈簧等組成。具有摩擦阻力小，傳動效率高，質(zhì)量小，布置方便，結(jié)合柔和（有助于降低猛接離合器時傳動系統(tǒng)的動載荷），便于采用吊掛式踏板使該處地板易于密封，車架或車身的變形以及發(fā)動機(jī)的振動不會影響其工作，系統(tǒng)剛度好有

38、助于減小踏板自由行程，也便于遠(yuǎn)距離操縱及采用可翻傾式駕駛室等優(yōu)點(diǎn)。它不僅最廣泛地用于轎車及中、輕型客車及貨車上，而且在大客車和重型貨車上的應(yīng)用也日益增多，但在中型以上的汽車上使用時應(yīng)該加裝助力器。1.3機(jī)械式和液壓式操縱機(jī)構(gòu)的助力器在中型以上的汽車上，為減輕離合器踏板力，在機(jī)械式和液壓式操縱機(jī)構(gòu)中常采用各種助力器。氣壓式助力器多用于在大型重型汽車上，由于分離離合器時踏板力很大，駕駛員難以操作，在這種情況下常采用氣壓式助力器。氣壓式助力器是利用外界氣源壓力來協(xié)助分離離合器，理論上不需要人的體力，人對離合器踏板的操縱只是為了控制離合器的分離和接合，因此在設(shè)計(jì)上助力器的動作應(yīng)滿足隨動作用的要求，并且

39、還應(yīng)保證在助力器失效的情況下，離合器仍然能夠由人力來操縱。所謂隨動作用，是指作用于分離軸承上的力（或它的位移）和駕駛員加于踏板上的力（或位移）構(gòu)成確定的比例關(guān)系，后者跟著前者動而動、停而停，卻與作用時間的長短無關(guān)。這樣就可以保證駕駛員逐漸地、緩慢地放松離合器踏板時，離合器能平穩(wěn)而柔和的接合，快速使離合器分離。彈簧式助力器如下圖：助力彈簧后端A鉤在固定于車架上的調(diào)節(jié)螺栓上，前段鉤在V型臂的后鉤耳上。V型臂的前端與踏板臂的支鉸鏈接與B點(diǎn)。當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)、踏板處于圖示位置時，A、B兩點(diǎn)之間的連線略高于踏板軸的中心O，這時彈簧對踏板起回位作用。在踩下踏板的過程中，鉸接點(diǎn)B也隨著踏板臂的向下移動，

40、但只要A、B連線未達(dá)到踏板軸中心O以前，彈簧一直起著不大的（因力臂很?。┳枇ψ饔?。一旦A、B連線低于O點(diǎn)，則彈簧就起助力作用。彈簧助力式雖助力效果有限，只能使踏板力降低25%-30%。但其結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計(jì)，節(jié)約能源，安裝、維修簡單。輕型貨車所需離合器踏板力適中，無需較強(qiáng)的助力。因此本此設(shè)計(jì)采用彈簧助力式離合器操縱機(jī)構(gòu)。2 操縱機(jī)構(gòu)的工作原理及尺寸參數(shù)的確定2.1 操縱機(jī)構(gòu)的工作原理當(dāng)司機(jī)踩下離合器踏板時，在踏板力和助力彈簧的作用力下分離拉桿向左移動。由于分離叉擺臂和分離叉由鍵連接固定，不可轉(zhuǎn)動，因此可視為一體。分離叉的一端與分離叉擺臂連接，另一端與車體上固定的軸承配合。分離拉桿帶動分離叉擺臂

41、下端向左移動時，分離叉擺臂和分離叉組成的整體繞車體上固定的軸承徑向旋轉(zhuǎn)。在分離叉上突出的倆分離耳的作用下分離套筒帶動分離軸承右移，分離軸承施力于分離杠桿，實(shí)現(xiàn)離合器的分離。當(dāng)司機(jī)松開離合器踏板時，在復(fù)位彈簧的作用下，分離套筒和分離軸承右移，離合器處于合的狀態(tài)。分離叉擺臂下端左移，分離拉桿左移，離合器踏板復(fù)位。2.2 操縱系統(tǒng)和分離杠桿傳動比的估算F正=F扭/i總= F正/F踏其中各參數(shù)含義：F正分離套筒所受的正壓力。F扭發(fā)動機(jī)輸出的最大扭矩。摩擦片的摩擦因數(shù)。i總離合器操縱系統(tǒng)的總傳動比。F踏踏板力的最大值（貨車的踏板力一般取120-180N）。分離套筒所受正壓力最小值：F正min=F扭min

42、/=490N/0.25=1960N。分離套筒所受正壓力最大值：F正max=F扭max/=570N/0.25=2280N。離合器操縱系統(tǒng)的總傳動比最小值：i總min=F正min/F踏max=1960N/180N=10.9。離合器操縱系統(tǒng)的總傳動比最大值：i總max=F正max/F踏min=2280N/120N=19。取離合器操縱系統(tǒng)的總傳動比i總=16，i操=4，i分=4。2.3 踏板行程的計(jì)算校核離合器踏板儲備行程。從離合器完全分離時起到踏板行程結(jié)束的距離，為了使離合器在所有情況下都能徹底分離以免造成變速器換擋時的齒輪撞擊、換擋力增加等，至少應(yīng)留 25mm 的踏板行程，即自由行程（取40mm）

43、。這樣能夠保證離合器在所有情況下都能順利的分離。接合開始點(diǎn)。踏板往上抬時的離合器結(jié)合過程，位于徹底分離點(diǎn)之上。若它距離儲備點(diǎn)50mm以上，就難以從腳感上確定踏板的位置。結(jié)合調(diào)節(jié)區(qū)。它的范圍是接合開始到離合器摩擦力矩等于發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩之時，離合器的接合過程中，轉(zhuǎn)矩容量是從零逐漸增大（已靠經(jīng)踏板行程的最高頂點(diǎn)位置），故接合區(qū)域是不穩(wěn)定的。當(dāng)離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時，離合器的完全結(jié)合發(fā)生在踏板行程靠近終了頂部，而在部分負(fù)荷小轉(zhuǎn)矩時，則靠近與開始結(jié)合點(diǎn)不遠(yuǎn)離合器就結(jié)合了。在正常行駛范圍內(nèi)，大部分離合器的接合在很短的踏板行程內(nèi)即可完成。離合器踏板的自由行程 S1=S0i操/離合器踏板的工作行程 S2=ZS i操i分/假設(shè)離合器踏板總行程為S，儲備行程為S3則：S=S1+S2+S3其中各參數(shù)的含義：S0分離軸承與分離杠桿的間隙，一般為2-4mm。Z摩擦面數(shù)目：單片=2，雙片=4。S摩