汽車膜片彈簧離合器開題報(bào)告

1、2016屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 年 級 2012 級 專 業(yè) 汽車服務(wù)工程 班 級 0725122 學(xué) 號 072512235 姓 名 史敏智 校內(nèi)導(dǎo)師 胡 貝 職 稱 助教 論文提交日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)一、課題來源、研究的目的和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 1. 課題來源：導(dǎo)師給定2. 研究背景和意義 （1）汽車離合器的研究背景當(dāng)戴姆勒發(fā)明第一輛四輪車時(shí)，車輛沒有所謂的變速箱，也就沒有離合器，速度的控制由外部的齒輪通過皮帶帶動(dòng)車軸實(shí)現(xiàn)，后來皮帶改為了鏈條。離合器的出現(xiàn)是隨著變速箱的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。

2、1889年，戴姆勒在他的汽車上首次應(yīng)用了四速變速箱和摩擦離合器（錐形離合器），但是扭矩仍然由皮帶傳到后輪。但是其最大耳朵缺點(diǎn)是，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在結(jié)合時(shí)也不夠柔和，容易卡主。由于需求研究出來的摩擦離合器已經(jīng)不能滿足需求，直到1925年以后人們研究出了多片離合器。在汽車起步時(shí)，離合器的結(jié)合比較平順，無沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤片對著一個(gè)青銅盤片。采用純粹的金屬對金屬的摩擦副，把他們浸在油中工作，能達(dá)到更加滿意的性能。浸在油中的盤式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。所以后來被干式

3、多片離合器所取代。石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤式多片離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。它具有從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且，只要在結(jié)構(gòu)上采取一些措施，也能使其結(jié)合平順。因此，它得到了極位廣泛的應(yīng)用。如今，單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤，提高了離合器的結(jié)合平順性。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減震器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲和動(dòng)載荷。隨著人們對汽車舒適性要求的提高

4、，離合器在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車上愈來愈多采用雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更有效的降低傳動(dòng)系的噪聲。為了實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)操控，有自動(dòng)離合器。采用自動(dòng)離合器時(shí)，可以省去離合器踏板，實(shí)現(xiàn)汽車的“雙踏板”操控，與其他自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)來比較，它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。因此在很多小型汽車得到廣泛的應(yīng)用。但是在現(xiàn)有的自動(dòng)離合器的各種結(jié)構(gòu)來看，離合器的摩擦力矩的力矩調(diào)節(jié)性能還不夠理想，使用性能不盡完善。所以，提高離合器的傳動(dòng)扭矩能力，提高其使用壽命，簡化操作是現(xiàn)在離合器的發(fā)展趨勢。 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)，以適應(yīng)新的使用條件。從國外的發(fā)展動(dòng)向來看，近年

5、來的汽車性質(zhì)在像高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)數(shù)不斷提高，國內(nèi)也有類似的狀況。隨著汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。 膜片彈簧離合器是汽車傳動(dòng)系中與發(fā)動(dòng)機(jī)直接聯(lián)系的重要部件，起著保證汽車平穩(wěn)起步，變速器順利換檔和防止傳動(dòng)系過載等作用。 快速有效的設(shè)計(jì)方案的建立與

6、論證是加速汽車用離合器膜片彈簧研制步伐的首要原因。由于現(xiàn)代汽車工業(yè)在國際范圍內(nèi)的激烈競爭，對離合器的綜合性能和使用效率日益提高，不同客戶對離合器也有著不同的要求，這種既費(fèi)事又費(fèi)力的設(shè)計(jì)方法己不能跟上現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的步伐。因此，研究膜片彈簧力學(xué)性能，采用先進(jìn)的優(yōu)化方法開發(fā)新型膜片彈簧離合器將成為離合器設(shè)計(jì)理論和方法體系的發(fā)展趨勢。（2）汽車離合器的研究意義膜片彈簧離合器是汽車傳動(dòng)系中與發(fā)動(dòng)機(jī)直接聯(lián)系的一個(gè)重要部件，起著保證汽車平穩(wěn)起步，變速器順利換擋和防止傳動(dòng)器過載等作用?？焖儆行У脑O(shè)計(jì)方案的建立與論證是加快汽車用離合器膜片彈簧研究步伐的首要因素。以往設(shè)計(jì)膜片彈簧主要是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制成試樣試運(yùn)行，再修

7、改原始數(shù)據(jù)，再次試運(yùn)行，如此反復(fù)直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。由于現(xiàn)代汽車工業(yè)在國際范圍內(nèi)的激烈競爭，對離合器的綜合性能和使用效率要求日漸提高，不同客戶的要求對于離合器也有著不同的要求，這種既費(fèi)事又費(fèi)力的設(shè)計(jì)方法已不能跟上現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的步伐。因此，研究膜片彈簧力學(xué)性能，采用先進(jìn)的優(yōu)化方法開發(fā)新型膜片彈簧離合器將成為離合器設(shè)計(jì)理論的方法體系的發(fā)展趨勢。膜片彈簧離合器相對于螺旋彈簧離合器有著一系列的優(yōu)點(diǎn)：膜片彈簧的非線性特性使在摩擦片整個(gè)磨損過程中保證壓盤受到壓緊力基本保持不變，保證離合器工作性能更穩(wěn)定；膜片彈簧的分離指起到分離杠桿的作用，這樣，省去了多組分離杠桿裝置，零件數(shù)目減少，質(zhì)量也減輕；在滿足相同

8、壓緊力的情況下，膜片彈簧的軸向尺寸較螺旋彈簧小，在有限的空間內(nèi)便于布置，使得離合器的結(jié)構(gòu)更為緊湊；同時(shí)，膜片彈簧時(shí)圓形旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，在高速時(shí)，其壓緊力降低很少。并且隨著制造工藝水平的不斷提高，膜片彈簧離合器越來越廣泛的運(yùn)用在現(xiàn)代汽車中。本課題的意義在于，采用先進(jìn)的優(yōu)化軟件對膜片彈簧離合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于優(yōu)化設(shè)計(jì)是產(chǎn)品定量精確設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)，因此本文的工作內(nèi)容具有廣泛的應(yīng)用前景。 3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析我國汽車業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)我國汽車離合器市場需求持續(xù)大幅增長。隨著我國自動(dòng)擋轎車的增加，我國傳統(tǒng)離合器行業(yè)的發(fā)展前景堪憂，不少企業(yè)都在尋求新的持續(xù)發(fā)展的途徑。隨著多種變速箱技術(shù)的發(fā)展

9、和齊頭并進(jìn)，我國離合器技術(shù)也逐漸由單一的、傳統(tǒng)的摩擦式離合器向多種傳動(dòng)技術(shù)并存的方向發(fā)展。李濤，王曉廣，劉玉紅介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)，概述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，并以某轎車的膜片彈簧離合器為例，介紹了其膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。高鐵石，石毅就膜片彈簧離合器膜片壓緊力特性曲線的計(jì)算方法提出創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的計(jì)算公式上增加了修正項(xiàng)，提高了計(jì)算精度。 高翔電測法研究了汽車離合器膜片彈簧應(yīng)力-變形特性，提出了膜片彈簧疲勞破壞危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力-變形計(jì)算公式的修正方法，并得到修正系數(shù)與膜片彈簧窗孔寬度線性相關(guān)的結(jié)論。  從結(jié)構(gòu)來講，膜片離合器總成有膜片彈簧、離合器蓋、傳動(dòng)片和分離軸承總成等部分組成，主要部分

10、包括飛輪、離合器蓋、壓盤等機(jī)件組成，這部分與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連在一起。離合器蓋與飛輪靠螺栓連接，壓盤與離合器蓋之間是靠34個(gè)傳動(dòng)片傳遞轉(zhuǎn)矩。從動(dòng)部分是有單片，雙片或多片從動(dòng)盤組成，它將主動(dòng)部分通過摩擦傳來動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤三個(gè)基本部分組成。為了使汽車能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和接合，這就需要從動(dòng)盤在軸向具有一定彈性。膜片離合器的主要功能主要有：使汽車平穩(wěn)起步；中斷給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力，配合換擋；防止傳動(dòng)系過載。膜片彈簧離合器有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：膜片彈簧具有較理想的非線性特性，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；對于圓柱螺旋

11、彈簧，其壓力大大下降。膜片彈簧也兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定。易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長。平衡性好。有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。但是，膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對材質(zhì)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，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，膜片彈簧離合器不禁在轎車上被大量采用，而且在輕、中、重型貨車以及客車上被廣泛采用。目前國內(nèi)推式膜片彈簧離合器得到了普遍應(yīng)用，只有部分企業(yè)能夠自行設(shè)計(jì)制造拉式膜

12、片彈簧離合器，并在重型汽車領(lǐng)域大量替代進(jìn)口產(chǎn)品，作為中重型商用車重點(diǎn)研發(fā)和推廣使用的產(chǎn)品，膜片彈簧離合器在未來的中重型商用車領(lǐng)域?qū)⒅饾u成為主導(dǎo)產(chǎn)品。二、課題研究的主要內(nèi)容根據(jù)離合器設(shè)計(jì)的要求與特點(diǎn)，在保證零件強(qiáng)度、剛度和壽命的前提條件下，對汽車膜片彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)的主要思路是： （1）對現(xiàn)在離合器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)狀況做簡要介紹 （2）介紹膜片彈簧離合器的主要優(yōu)點(diǎn)。 （3）重點(diǎn)對膜片彈簧離合器現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對膜片彈簧離合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車總體設(shè)計(jì)要求對離合器進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。本膜片彈簧離合器可以從以下幾個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)工作：（1）汽車總體參數(shù)設(shè)計(jì)（2）離合器選型（3）離合器主要參

13、數(shù)的選擇（4）膜片彈簧的設(shè)計(jì)（5）離合器從動(dòng)盤總體設(shè)計(jì)（6）壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì)（7）扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)（8）離合器操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3、 主要參考文獻(xiàn)1陳家瑞.汽車構(gòu)造M.北京：北京人民交通出版社，2007.2李濤，王曉廣，劉玉紅.轎車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009.（23）：533張衛(wèi)波，賴聯(lián)峰.基于微粒群算法的膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)J.廣西大學(xué)學(xué)報(bào).2008（3）：40-434密德元.微型汽車離合器摩擦試驗(yàn)方法的研究D.武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，20085蔡穎，薛慶. CAD/CAM原理及其應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20066黃汽馳.汽車專業(yè)英語M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20

14、11.67方世杰.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.28劉振昌.機(jī)械工程英語M.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.49徐石安.汽車離合器設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.810高鐵石，石毅.膜片彈簧離合器壓緊力設(shè)計(jì)計(jì)算J.汽車技術(shù)，2000.（7）：41-4311高翔.膜片彈簧應(yīng)力測試研究J.江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（05）12Fuchino,M.Ohsono,K.Development of Fully Electronic Control Metal Belt CVT.International Conference on Continuously Variable

15、Power Transmissions CVT96,September,1996,Yokohama/Japan,pp.11-1213Kurosawa,M.;Fujikawa,T.;High Torque Belt CVT with Torque Converter.Symposiumon Control Systems for Motor Vehicle Drive Trains,September 18-19,199714王望予.汽車設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.815楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版）M.北京：高等教育出版社.2006.5四、完成課題所需的條件、主要困難及解決辦法 需要借閱大量的專業(yè)資料，并且對現(xiàn)有的膜片彈簧離合器進(jìn)行了解，熟悉其結(jié)構(gòu)。有些問題，找不到相關(guān)資料，無從下手，所以只能去指導(dǎo)老師那邊請教問題，聽老師細(xì)心的講解。并且需要運(yùn)用CAD與MATLAB，之前沒有接觸過，需要多學(xué)習(xí)了解。起止日期論文工作進(jìn)度