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)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。7)操縱輕

2、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。9)通風(fēng)散熱性良好。10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、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

3、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。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

4、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.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

5、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)

6、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18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

7、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+

8、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”，該模型簡單、可靠，在不考慮膜片彈簧的材

9、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2.85.2mm ，即2.8x35.2。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

10、。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