離合器設(shè)計(jì)使用說(shuō)明50843

1、目錄離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證1.2離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.3離合器主要零件的設(shè)計(jì)離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明-72.1離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)2.2摩擦片主要參數(shù)選擇2.3摩擦片基本參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化2.4膜片彈簧主要參數(shù)的選擇2.5膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)2.6膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系2.7膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算2.8扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)2.9減震彈簧的設(shè)計(jì)2.10踏板行程及踏板力計(jì)算2.11從動(dòng)軸的計(jì)算2.12從動(dòng)盤轂2.13分離軸承的壽命計(jì)算三心得體會(huì)-25 四參考文獻(xiàn)-26離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了達(dá)到計(jì)劃書所給的數(shù)據(jù)要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用要求、制造條 件，以及“系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”的要求等，合

2、理選擇離合器結(jié)構(gòu)。1.1離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證1.1.1 摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨 車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。摩擦片數(shù)為1.1.2 壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其 他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)9:(1) 由于膜片彈簧有理想的非線性特征，彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合

3、器分離時(shí)，彈 簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力;(2) 膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(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)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降;(4 )由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命;(5) 易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng);(6) 平衡性好;(7) 有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在 生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提 高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法

4、的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜 片彈簧式離合器。1.1.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種9:(1) 凸臺(tái)一窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過(guò)二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多;缺點(diǎn)：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過(guò)程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。(2) 徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒有相對(duì)滑動(dòng)部分，因 而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器 蓋徑

5、向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng) 和噪聲。(3) 徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū) 動(dòng)方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。1.1.4分離杠桿、分離軸承分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過(guò)分離軸承克服離合器彈簧的推力 并推動(dòng)壓盤移動(dòng)，從而使壓盤與從動(dòng)盤和從動(dòng)盤與飛輪相互分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞, 分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承 的作用是通過(guò)分離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動(dòng)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn) 中

6、的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸 承，它可以將潤(rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需 增加。1.1.5離合器的散熱通風(fēng)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(guò)180 200°C時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在180 °C以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到 1000 C。過(guò)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(guò)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

7、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。1.1.6從動(dòng)盤總成從動(dòng)盤總成由摩擦片，從動(dòng)片，減震器和從動(dòng)盤穀等組成。它雖然對(duì)離合器工作 性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重 點(diǎn)。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求:(1)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減小變速器換檔時(shí)輪齒簡(jiǎn)單沖擊;(2 )應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均 勻，減小磨損。(3 )應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。1、

8、摩擦片要求摩擦系數(shù)穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對(duì)其影響要小，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和 耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密度?。挥欣诮Y(jié)合平順，長(zhǎng)期停放離合器摩擦片 不會(huì)粘著現(xiàn)象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑(樹脂或硅膠)和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數(shù)為0.250.3，密度小，價(jià)格便宜，多年來(lái)在汽車離合器上使用效果良好。同時(shí)，摩擦片從動(dòng)鋼片用鉚釘 連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動(dòng)鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向 彈性。2、從動(dòng)盤的軸向彈性從動(dòng)盤的軸向彈性可改善離合器性能，使離合器接合柔和，摩擦面接觸均勻，磨 損較小。為使從動(dòng)盤有軸向彈性，單獨(dú)制造扇形

9、波狀彈簧與從動(dòng)鋼片鉚接。波狀彈簧 可用比鋼片輕薄的材料制造，軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適宜高速旋轉(zhuǎn)，且彈簧對(duì) 置分布，彈性好。因此設(shè)計(jì)中選用此類彈簧。3、扭轉(zhuǎn)減震器扭轉(zhuǎn)減震器幾乎是現(xiàn)代汽車離合器從動(dòng)盤上必備的部件，主要由彈性元件和阻尼 元件組成。彈性元件可降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階 固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避免由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共 振。但是,這種共振往往難以避免。汽車行駛在不平的道路上行駛阻力也會(huì)時(shí)刻變 化。當(dāng)由于路面不平引起的激力頻率與傳動(dòng)系的某階自振頻率重合時(shí)，也會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼元件則可有效的耗散此時(shí)的振動(dòng)能量，因而扭轉(zhuǎn)減震器可有效

10、地降低傳動(dòng) 系共振載荷與噪聲。扭轉(zhuǎn)減震器的彈性特性，又線性和非線性兩種。彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減 震器，其彈性特點(diǎn)為線性。阻尼元件采用摩擦片通過(guò)碟形彈簧建立阻尼默片的正應(yīng) 力，其阻尼力矩比較穩(wěn)定。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩實(shí)際上是通過(guò)一些彈性元件傳遞到傳動(dòng) 系的。摩擦式扭轉(zhuǎn)減震器工作原理：離合器工作時(shí)，扭矩從摩擦片傳給從動(dòng)鋼片再傳給 從動(dòng)盤轂，此時(shí)彈簧被壓縮，從動(dòng)鋼片相對(duì)從動(dòng)盤轂前移(從動(dòng)轂邊緣上的缺口控制 著鋼片與轂的最大位移)。1.2離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在進(jìn)行離合器的具體設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為前提，然后滿足 下列條件15:(1 )如前所述，扇形波狀彈簧對(duì)置分布鉚接在從動(dòng)鋼片上，并

11、在從動(dòng)盤上設(shè)置 扭轉(zhuǎn)減震器保證離合器接合柔和，摩擦片制 成一定錐度(從動(dòng)盤 錐形量約為0.5mm )使其大端面向飛輪，這樣從動(dòng)盤轂在從動(dòng)軸(即變速器第一軸)花鍵上易 于滑動(dòng)，有利于離合器徹底分離。(2)離合器主動(dòng)部分與從動(dòng)部分的連接和支撐形式，離合器的主動(dòng)部分包括飛輪，離合器蓋與他們一起轉(zhuǎn)動(dòng)并能軸向移動(dòng)的壓盤，壓盤通過(guò)鋼片與離合器蓋相連, 離合器從動(dòng)部分有從動(dòng)盤，從動(dòng)軸，從動(dòng)軸裝在飛輪與壓盤之間，可在從動(dòng)軸花鍵上 滑動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)把離合器從動(dòng)軸的前軸承安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的中心孔內(nèi)。(3 )離合器從動(dòng)軸的軸向定位及軸承潤(rùn)滑，離合器從動(dòng)軸在安裝后應(yīng)保持軸向 定位，在拆卸時(shí)便于離合器中抽出來(lái)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)

12、使從動(dòng)軸前軸承外圓與飛輪為過(guò)渡配合，而前軸承內(nèi)圈與從動(dòng)軸為間隙配合，離合器的從動(dòng)軸軸向定位是靠從動(dòng)軸后 軸承來(lái)保證的。離合器分離軸承靠注入黃油潤(rùn)滑的，而從動(dòng)軸前軸承靠油杯定期注入 潤(rùn)滑。 為防止?jié)櫥土鞯侥Σ烈r面，造成離合器打滑，除在軸承處安有自緊油封 外，還在飛輪上開泄油孔。(4 )離合器運(yùn)動(dòng)零件的限位，離合器處于接合時(shí)為使壓盤與摩擦片很好接合, 應(yīng)使分離彈簧與分離軸承之間保持一定間隙，這是分離軸承回位彈簧加以保證。分離 時(shí)，應(yīng)對(duì)踏板的最大行程加以限制。1.3離合器主要零件的設(shè)計(jì)1.3.1從動(dòng)盤扇形波狀彈簧兩兩對(duì)置鉚接與從動(dòng)鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都米用鋁制 埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后

13、腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于0.2mm，從動(dòng)盤本體采用45號(hào)鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動(dòng)盤本體上設(shè)徑向切口。1.3.2摩擦片摩擦片在性能上要滿足如下要求:摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對(duì)其影響;具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好;有利于接合平順；4.長(zhǎng)期停放離合器摩擦面會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為0.2-0.35。石棉基摩擦材料密度小，工作溫度小于180 C,價(jià)格便宜，使用效果良好，在汽車離合器中廣泛使用。1.3.3膜片彈簧膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼

14、。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止膜片內(nèi)緣離開，同時(shí)對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將 彈簧壓平并保持1214小時(shí)），使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，噴丸是© 0.8的白口鐵小丸，可提高彈簧的疲勞壽 命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻, 若膜片彈簧許用應(yīng)力可取為15001700N/mm 21.3.4 壓盤壓盤的材料選用HT20-40鑄造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的0.8。壓盤殼用 M8

15、 X熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，并進(jìn)行靜 平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于12mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。135離合器蓋離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢 承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性 好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時(shí)，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可 引起鉚釘?shù)倪^(guò)度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^(guò)度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用10鋼材材料、HRC40-50。

16、離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明>110 km/h2.1離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)EQ6100-1汽車的質(zhì)量9610 kg傳動(dòng)系傳動(dòng)比1檔7.31主減速比6.33發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩352N.m/1300(r/min )離合器形式機(jī)械、干式、單片、膜片彈簧（壓式）操縱形式液壓人力操縱摩擦片最大外徑f=225mm踏板行程80 150 mm表3.1離合器原始數(shù)據(jù)ig3 =1.775ig4 =1.000i0=6.17ig1 =5.913ig2 =2.659汽車最大時(shí)速2.2摩擦片主要參數(shù)的選擇采用單片摩擦離合器是利用摩擦來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩Tc應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Temax摩擦

17、片的靜壓力:式中：離合器后備系數(shù)(TcTemax(3.1)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩可由式：Temax9549 PemaxnP(3.2)求得a 在 1.1 1.3 之間，取 a=1.16，則 Temax 196 N.m(1 )后備系數(shù)P是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇8時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a.摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b.防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；c.要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車P =1.21.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇P =1.5 。則有P可有表3.2查得8=1.5。表3.2離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系

18、數(shù)8乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.20 1.75最大總質(zhì)里為614t的商用車1.50 2.25掛車1.80 4.00摩擦片的外徑可有式：DKU'Temax(3.3)求得Kd為直徑系數(shù)，取值見表 3.3 取Kd 16 得D=221.11mm。表3.3直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)Kd乘用車14.6最大總質(zhì)量為1.814.0t的商用車16.018.5（單片離合器）13.515.0（雙片離合器）最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車22.5 24.0摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)如下表（部分）:表3.4離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑Dmm160180200225250280300325

19、內(nèi)徑dmm110125140150155165175190厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.51 C30.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.585c' d/D0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.800單面面積cm 2106132160221302402466546摩擦片的摩擦因數(shù)f取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀?.5查得:摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，因此Z=2。離合器間隙 t是指離合

20、器處于正常接t 一般為合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙厶3 4mm。取 t=4mm 。摩擦材料摩擦因數(shù)f石棉基材料模壓0.20 0.25編織0.25 0.35粉末冶金材料銅基0.25 0.35鐵基0.30 0.50金屬陶瓷材料0.4表3.5摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍離合器的靜摩擦力矩為:TcfFZRc(3.4)與式(3.1 )聯(lián)立得:12 Te max(3.5)代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫o 0.23 M Pa。fzD3 1 C3表3.6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

21、基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料模壓0.350.50編織金屬陶瓷材料0.701.502.3摩擦片基本參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化(1) 摩擦片外徑D (mm )的選取應(yīng)使最大圓周速度vo不超過(guò)6570m/s，即65 - 70 m/sVdnemaxD 10 ' 一 225 10 ' 53.01 m/s60 60(3.6)式中，v。為摩擦片最大圓周速度(m/s ); nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速("min)。(2) 摩擦片的內(nèi)、外徑比C'應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即0.53 C'0.670.7(3) 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止

22、傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的P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必須大于減振器振器彈簧位置直徑2Ro約50mm，即d 2R050 mm(5 )為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即Tc0 Zd20.212 Tc0Z D2 d2(3.7)式中，Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm 2)，可按表3.6選取經(jīng)檢查，合格。表3.7單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格210210250250 - 325325Tc0 / 10 20. 280. 300. 350. 40(6)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止

23、摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力P0的最大范圍為0.111.50MPa,即0.10 MPa Po 0.23 MPa 1.50MPa(7)為了減少汽車起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即(3.8)4W2 2Z D2 d2式中,為單位摩擦面積滑磨（J/mm 2）；為其許用值（J/mm 2），對(duì)于乘用車:0.40J/mm 2，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：0.33J/mm 2，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：0.25J/mm 2: W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J），可根據(jù)下式計(jì)算(3.9)式中，m

24、a為汽車總質(zhì)量（Kg）; rr為輪胎滾動(dòng)半徑（m ）; ig為汽車起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；io為主減速器傳動(dòng)比;e為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計(jì)算時(shí)乘用車取2000 r/min ,商用車取 1500 r/min。其中：i。6.17ig1 5.913rr0.6 mma4325 Kg 代入式(3.9 )W 14431.527代入式（3.80.3270.33，合格。（8）離合器接合的溫升t衛(wèi) mc式中,t為壓盤溫升，不超過(guò)810 °C;c為壓盤的比熱容,481.4 J/(Kg -C);丫為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤；0.5 , m為壓盤的質(zhì)量m 3.15Kg代入，t 4.

25、76 °C,合格。2.4膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1. 比較H/h的選擇中載荷與變形1之間的此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10 ）Fi極小值在函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)H/h 42時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；H/h 42時(shí)，F(xiàn)i有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；H/h 72時(shí)，F(xiàn)i有一極大值和極小值；當(dāng)H/h 42時(shí),橫坐標(biāo)上，見圖3.1。1- H /h 422- H / h 423-72 H /h 2424- H / h225- H / h242H/h通常圖3.1膜片彈簧的彈性特性曲線為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的在1.52范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為24m

26、m，本設(shè)計(jì)H/h 2，h=3mm ，貝U H=6mm2. R/r選擇通過(guò)分析表明，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.21.3的范圍D d內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取 R/r 1.25，摩擦片的平均半徑Rc 93.75mm，r Rc41.255。取 r 94mm 則 R 117.5mm 取整 R 118mm 則 Rr3. 圓錐底角汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角a般在915 °范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中之間，合格。分離指數(shù)常取為arcta nH/R r h/ R r 得 14.32 ° 在）1518，大尺寸膜

27、片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取 12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。4. 切槽寬度1 3.2 3.5 mm ，29 10 mm ，取 13 mm ，210 mm ， re 應(yīng)滿足re 2的要求。5.壓盤加載點(diǎn)半徑Ri和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑ri的確定ri應(yīng)略大于且盡量接近r , Ri應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取Ri116 mm， r,96 mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為16001700N/mm 2。6.公差與精度離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度(從 承壓點(diǎn)到摩擦面

28、的距離)公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要 好。2.5膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)(1)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的H/h與初始錐角H/ R r應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1.6 H/h 22.29 H/ R r14.3215(2)彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20 Rr 1.2551.3570 2R/h 78.67100（3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑Ri推式:(Dd)/4 Ri D/2拉式:(Dd)/493.75 ri 94D/2112.5（4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求,Ri 與 R，rf與r。之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即（或拉式膜片

29、彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑rj應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間,R12 60ri0 rfr0 4（5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用,，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取,推式:2.3工 4.5Riri拉式:3.5 RI 9.0ri由（4）和（5 ）得仃 34 mm , r。32 mm。2.6膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見圖3.2，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向 槽隔開的掛狀部分一一分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈 簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也

30、適用。通過(guò)支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用Fi表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為入1,則壓緊力Fi與變形入1之間的關(guān)系式為：F1 67Eh 1In R/r2r1RiR r1R1riR r 2 hR11(3.10)式中：E彈性模量，對(duì)于鋼,2.11O5M Pa卩一一泊松比，對(duì)于鋼，卩=0.3H膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 h彈簧鋼板厚度R彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑 r彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑R1壓盤加載點(diǎn)半徑r1支承環(huán)加載點(diǎn)半徑./Fl -A.11,"嚴(yán)I. / - d 產(chǎn)1-.圖3.2膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖表3.8膜片彈簧彈

31、性特性所用到的系數(shù)RrR1r1Hh118941169663代入（3.10 ）得Fi321148.37 12225.56 19273.15 1(3.11 )對(duì)（3.11 ）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出入i=Fi的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。凸點(diǎn):12.96mm 時(shí)，R 11796.93N凹點(diǎn):17.04 mm 時(shí)，F(xiàn)16748.98 N拐點(diǎn):15 mm 時(shí)，F(xiàn)j 9273N2、當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為F2，對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為入2。由R1F10.32F1(3.12)1f2R113.1 1(3.13)列出表3.8:表3.9膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)12.96

32、7.04529.182.18215.5F111796.936748.989273F23775.022159.672967.36膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而1H 1M 1N /2。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B 一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般1B0.81.01H，以保證摩擦片在最大磨損限度入范圍內(nèi)壓緊力從Fib到Fia變化不C點(diǎn)應(yīng)盡大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從 B變到C，為最大限度地減小踏板力,量靠近N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力F

33、ia應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力Fib，見圖3.O轉(zhuǎn)動(dòng)3。2.7膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算假定膜片彈簧在承載過(guò)程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)（圖3.4）。斷面在0點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，0點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性 點(diǎn)0。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切 向應(yīng)力為:E X/2 yt 12e X(3.14)圖3.3膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中©碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）a碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角e 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑(3.15)e= (R-r) /I

34、n(R/r)為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:(3.16)rA圖3.4切向應(yīng)力在子午斷面的分布t在X-Y坐標(biāo)系里以將（-）看成由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置©定時(shí)，一定的切向應(yīng)力a 呈線性分布。t 0時(shí)Y （ ）X，因?yàn)椋ㄒ唬┑闹岛苄?，我們? 2tg（2），由上式可寫成Y tg（?）X。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)0而與X軸承（-）角的直線上。從式（3.16 ）可以看出當(dāng)X e時(shí)無(wú)論取任何2值，都有Y （-）e。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與0點(diǎn)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(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可

35、知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)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(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)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(diǎn)的坐標(biāo)X=(e-r )和 Y=h/2 代入(3.17)式有:(3.17)e e r 2tB盯令d2Bd0可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角由于:R r 118 94e In (Rr) ln (118/94)105.55 mm所以： p0.38， tB -2047.39 N/mm 2B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力:6 rrf F2rBn br h2(3.18)式中n分離指數(shù)目n=18br單個(gè)分離指的根部寬因此:br23218 1

36、811.17 mmrB 689.80 N/mm 2由于CrB是與切向壓應(yīng)力(T tB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論,的當(dāng)量應(yīng)力為:BjrBtB 689.802047.391357.59 N/mm 2Bj Bj1700 N/mm 2膜片彈簧的設(shè)計(jì)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,般要經(jīng)過(guò)以下工藝：先對(duì)其進(jìn)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(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持1214h ），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(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì) 分離指進(jìn)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

37、應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。2.8扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)減震器極轉(zhuǎn)矩Tj1 .5Temax294 N m摩擦轉(zhuǎn)矩Tu0.17Temax49.98N m預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn0.15Temax44.1N m極限轉(zhuǎn)角j3 12 °扭轉(zhuǎn)角剛度k13T j3822 N m/rad詳細(xì)見圖3.5。2.9減振彈簧的設(shè)計(jì)1 .減振彈簧的安裝位置R0(0.60 - 0.75) d/2，結(jié)合 d 2R050 mm，得R0取49 mm，則盞0.6533。2 .全部減振彈簧總的工作負(fù)荷PzPz Tj/Rj 6000N3 .單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷PP Pz/Z 1000 N式中Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表3.9選擇

38、:取Z=6表3.10減振彈簧個(gè)數(shù)的選取摩擦片的外徑D/mm225 250250 325325350350Z4668810103.5扭轉(zhuǎn)減振器4 .減振彈簧尺寸(1 )選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)機(jī)械原理與設(shè)計(jì)(機(jī)械工業(yè)出版社)采用65Mn彈簧鋼絲，設(shè)彈簧絲直徑 d 4 mm, b 1620 MP a, 0.5 b 810 MPa。(2)選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比表3.11旋繞比的薦用范圍d/mm0.2 0.40.45 11.12.22.5 67161842C71451251049484 6確定旋繞比C 4，曲度系數(shù)K(4C1)/(4C4)0.615/C 1.40(3 )強(qiáng)度計(jì)算8

39、KF2C4mm，與原來(lái)的中徑D2 Cd 16mm ;外徑 DD2 d 20 mm(4 )極限轉(zhuǎn)角j 2arcsinl2R312。取 j 3.823。，則 l 3.269mm(5 )剛度計(jì)算彈簧剛度 k (F1F2)/ l 152.95mm其中，F(xiàn)2為最小工作力,F20.5R彈簧的切變模量G 80000MPa，則彈簧的工作圈數(shù)G l d8F1C3Gd8C兀 4.086總?cè)?shù)為ni 6彈簧的最小高度l min dn16mm減振彈簧的總變形量l P/k6.538 mm減振彈簧的自由高度1 minl22.538 mm(9)減振彈簧預(yù)緊變形量l1T0.538mm kZRc(10)減振彈簧的安裝高度101

40、122 mm(11)定位鉚釘?shù)陌惭b位置取 R2 52 mm ，貝Uj 3.859364477 °， l 3.30 mm ， k 151.52 mm ，n 4.12，合格。2.10踏板行程及踏板力計(jì)算汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來(lái)控制離合器分離又使之柔和接合的一套機(jī)構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合 器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。輕便性包括兩個(gè)方面，一是加在離合器踏板上的力不 應(yīng)過(guò)大，另一方面是應(yīng)有踏板形成的校正機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源 不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足

41、的要求是3:踏板力要小，轎車一般在 80150N范圍內(nèi)，貨車不大于150200 N ;踏板行程對(duì)轎車一般在80150mm范圍內(nèi)，對(duì)貨車最大不超過(guò)180 mm ;踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原;應(yīng)有對(duì)踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過(guò)大而損壞;應(yīng)具有足夠的剛度;傳動(dòng)效率要高;發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作。機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動(dòng)和繩索系兩種傳動(dòng)形式，杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可得：S 131 mm， S127.77 mm，合格。靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱 桿系，布置困難，而繩索傳動(dòng)可消除上述缺

42、點(diǎn)，但壽命短，機(jī)構(gòu)效率不高。本次設(shè)計(jì)的普通輪型離合器操縱機(jī)構(gòu)，采用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。液壓操縱機(jī)構(gòu)有如 下優(yōu)點(diǎn):(1)液壓式操縱，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便；便于采用吊掛踏板,從而容易密封，不會(huì)因駕駛室和車架的變形及發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉;(2)可使離合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在傳動(dòng)系產(chǎn)生的動(dòng)載荷，正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點(diǎn),故應(yīng)用日益廣泛,離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)由主缸、工作缸、管路系統(tǒng)等部分組成。32120mm，3150 mm， d2135 mm，d167 mmc250 mm，c,21.4 mm， b150 mm，b295 mm2.10.1離合器踏板行程計(jì)算踏板行程S由自由行程S

43、1和工作行程S2組成:S2S0fZC2a? b? d 2S一2C1a1b1d1(3.19)1.5 mm ； 反式中，Sof為分離軸承的自由行程，一般為 1.5 3.0 mm，取Sof映到踏板上的自由行程S1 一般為20 30mm ； d1、d?分別為主缸和工作缸的直徑;Z為摩擦片面數(shù)；S為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：S 0.85 1.30 mm，取 S 1.2 mm ； a1、a2、b1、b2、c1、c2 為杠桿尺寸。a>bi2S0f C2.10.2踏板力的計(jì)算踏板力為圖3.6液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖Ff(3.20)式中，F(xiàn)為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤的總壓力;為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，

44、i2a1C1d1為機(jī)械效率，液壓式：80 90 %， 機(jī)械式：7080% ； Fs為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。F3467.30 N，i 43.26，80% ;則Ff 100.19 N合格。分離離合器所作的功為WL叫1 F)Z S式中，F(xiàn)1為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力，F(xiàn)1 10835.32N，則WL 21.45 J合格。2.11從動(dòng)軸的計(jì)算1 .選材40Cr調(diào)質(zhì)鋼可用于載荷較大而無(wú)很大沖擊的重要軸，初選40Cr調(diào)質(zhì)。2 .確定軸的直徑d AP/n式中，A為由材料與受載情況決定的系數(shù)，見表 3.11:表3.12軸常用幾種材料的及A值軸的材料Q235-

45、A，20Q275 ， 35(1Cr18Ni9Ti )4540Cr,35Si Mn38SiM nM o,3Cr13/MPa15 2520-3525 4535 56A149 126135-112126 103112 97取A 100，n為軸的轉(zhuǎn)速，n 4500r/min，則d 25.54mm，取 d 36mm。2.12從動(dòng)盤轂從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax由表3.12選取:一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用碳鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和

46、心部硬度一般2632HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝；對(duì)減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。取n 10，d' 35 mm，d28mm， t 4mm， l 35mm， c 10.2MPa。驗(yàn)證：擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為:Rcnlt式中，P為花鍵的齒側(cè)面壓力，它由下式確定:p 4Temax(D' d')Z從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底,D'，d'分別為花鍵的內(nèi)外徑;Z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；取Z=1h為花鍵齒工作高度；h (D d )/2得 P 12.44 N， c 10.16M Pa 10.2 M Pa，合格。表3.13 花健的的選取摩擦片的外徑D /mmTemax /N.m花健尺寸擠壓應(yīng)力c/MPa齒數(shù)n外徑1D /mm內(nèi)徑1d /mm齒厚t/mm有效齒長(zhǎng)l /mm160491023183209. 81806910262132011 . 620010810292342511 . 122514710322643011 . 325019610352843510 . 22802751035324401