離合器設(shè)計(jì)南昌大學(xué)科技學(xué)院學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1離合器設(shè)計(jì)南昌大學(xué)科技離合器設(shè)計(jì)南昌大學(xué)科技(kj)學(xué)院學(xué)院第一頁(yè)，共49頁(yè)。第1頁(yè)/共49頁(yè)第二頁(yè)，共49頁(yè)。一、摩擦離合器結(jié)構(gòu)形式(xngsh)的選擇 摩擦離合器通常由從動(dòng)盤(pán)、壓盤(pán)及其驅(qū)動(dòng)裝置、壓緊彈簧、分離(fnl)操縱機(jī)構(gòu)、分離(fnl)軸承和離合器蓋等組成。第2頁(yè)/共49頁(yè)第三頁(yè)，共49頁(yè)。 1、從動(dòng)(cngdng)盤(pán)數(shù)(a)單片離合器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 調(diào)整方便(fngbin) 分離徹底 散熱性好 適合轉(zhuǎn)矩1000N.m的場(chǎng)合特點(diǎn)(tdin):單片離合器第3頁(yè)/共49頁(yè)第四頁(yè)，共49頁(yè)。(b)雙片離合器 能傳遞更大轉(zhuǎn)矩 結(jié)合更加平順(pngshn)、柔和 調(diào)整困難易分離不徹底 中間

2、壓盤(pán)散熱困難 徑向尺寸小而軸向尺寸大 分離行程大 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大對(duì)換擋不利與單片式相比(xin b)，特點(diǎn)有:雙片離合器第4頁(yè)/共49頁(yè)第五頁(yè)，共49頁(yè)。 2、從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)(jigu)型式(1)總體(zngt)結(jié)構(gòu)第5頁(yè)/共49頁(yè)第六頁(yè)，共49頁(yè)。(2)彈性(tnxng)從動(dòng)盤(pán)形式（軸向彈性(tnxng)）(a)整體式 使離合器接合柔和(ruh)、起步平穩(wěn)。特點(diǎn)(tdin): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，但很難保證各扇形部分剛度一致。第6頁(yè)/共49頁(yè)第七頁(yè)，共49頁(yè)。(b)分開(kāi)(fn ki)式特點(diǎn)(tdin): 波形彈簧片剛度基本一致（用一個(gè)模具加工）； 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小（彈簧片厚度比從動(dòng)片更薄，僅0.7mm）

3、。 多用于從動(dòng)盤(pán)直徑380mm的中、重型載貨汽車(chē)中。第8頁(yè)/共49頁(yè)第九頁(yè)，共49頁(yè)。（多用于重型汽車(chē)雙片離合器，其減振器單獨(dú)(dnd)設(shè)計(jì)）（廣泛用于各種( zhn)轎車(chē)和輕、中、重型貨車(chē)上） (3)扭轉(zhuǎn)(nizhun)減振器 為了避免共振，緩和傳動(dòng)系所受到的沖擊載荷。不帶扭轉(zhuǎn)減振器帶扭轉(zhuǎn)減振器第9頁(yè)/共49頁(yè)第十頁(yè)，共49頁(yè)。 3、壓緊彈簧(tnhung)形式(a)周布螺旋彈簧 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造(zhzo)方便 彈簧數(shù)目多 操縱機(jī)構(gòu)需加力裝置 高速時(shí)（5000r/min)彈簧易彎曲而降低壓緊力 彈簧易受壓盤(pán)熱而回火失效 磨損后壓盤(pán)壓緊力無(wú)法調(diào)整（設(shè)計(jì)時(shí)取大值）特點(diǎn)(tdin):第10頁(yè)/共4

4、9頁(yè)第十一頁(yè)，共49頁(yè)。(b)中央(zhngyng)彈簧特點(diǎn)(tdin): 操縱輕便 受壓盤(pán)熱影響小 軸向尺寸較大 （采用圓錐彈簧時(shí)加工又困難） 彈性壓桿數(shù)量多（20多個(gè)） 磨損后壓盤(pán)壓緊力可調(diào)（可?。?多用于轉(zhuǎn)矩450N.m的載貨(zi hu)汽車(chē)上第11頁(yè)/共49頁(yè)第十二頁(yè)，共49頁(yè)。(c)周布斜置彈簧(tnhung)特點(diǎn)(tdin): 磨損后其壓緊力基本不變 （工作穩(wěn)定性更好） 操縱輕便(qngbin)（省力35%左右） 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造不便第12頁(yè)/共49頁(yè)第十三頁(yè)，共49頁(yè)。(d)膜片彈簧(tnhung)第13頁(yè)/共49頁(yè)第十四頁(yè)，共49頁(yè)。 膜片彈簧(tnhung)離合器工作原理第1

5、4頁(yè)/共49頁(yè)第十五頁(yè)，共49頁(yè)。膜片彈簧(tnhung)的特點(diǎn): 軸向尺寸小而徑向尺寸大； 無(wú)需分離杠桿，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、質(zhì)量輕且操縱輕便； 壓力分布均勻，磨損與離心對(duì)壓緊力影響小，性能穩(wěn)定； 易于實(shí)現(xiàn)良好(lingho)的通風(fēng)散熱。 廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)矩為80-2000N.m的各種汽車(chē)上。第15頁(yè)/共49頁(yè)第十六頁(yè)，共49頁(yè)。膜片彈簧(tnhung)加載方式: 膜片彈簧支承(zh chn)形式: （1）壓式雙支承(zh chn):第16頁(yè)/共49頁(yè)第十七頁(yè)，共49頁(yè)。 （2）壓式單支承(zh chn): （3）壓式無(wú)支承(zh chn):第17頁(yè)/共49頁(yè)第十八頁(yè)，共49頁(yè)。 （4）拉式支承(

6、zh chn): 分離軸承(zhuchng)形式: （1）推式膜片彈簧分離(fnl)軸承:第18頁(yè)/共49頁(yè)第十九頁(yè)，共49頁(yè)。 （2）拉式膜片彈簧分離(fnl)軸承: （1）拉式可產(chǎn)生更大的壓緊力或減小壓盤(pán)尺寸； （2）拉式杠桿比大，操縱更輕便； （3）拉式結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量更輕； （4）支承環(huán)磨損后不會(huì)產(chǎn)生沖擊(chngj)和噪音，使用壽命長(zhǎng)； （5）分離軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝拆卸不便。 拉式膜片彈簧(tnhung)離合器與壓式相比，具有以下特點(diǎn):第19頁(yè)/共49頁(yè)第二十頁(yè)，共49頁(yè)。 4、壓盤(pán)傳力形式(xngsh) 壓盤(pán)與飛輪、離合器蓋連接起來(lái)后，必須保證其軸向自由(zyu)移動(dòng)。 與

7、其它傳力方式相比，彈性連接式不會(huì)因磨損引發(fā)振動(dòng)(zhndng)和噪音，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化，對(duì)裝配精度要求也低。第20頁(yè)/共49頁(yè)第二十一頁(yè)，共49頁(yè)。二、離合器主要參數(shù)的選擇(xunz) 離合器的主要參數(shù)有摩擦片的外徑D、內(nèi)徑(ni jn)d、厚度h、后備系數(shù)等，通常根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax來(lái)確定。 1、離合器靜摩擦力(jn m c l)矩TC)(330112cDfZpTc )(12 式中：）。）。一般在一般在，為摩擦片內(nèi)、外徑之比為摩擦片內(nèi)、外徑之比為摩擦片外徑；為摩擦片外徑；的壓力；的壓力；為單位摩擦面上所承受為單位摩擦面上所承受；，雙片離合器，雙片離合器器器為摩擦面數(shù)，單片離合為摩擦面數(shù)，

8、單片離合數(shù)，一般取數(shù)，一般取為摩擦面間的靜摩擦系為摩擦面間的靜摩擦系70530302500.(/;.DdccDpZZZf 第21頁(yè)/共49頁(yè)第二十二頁(yè)，共49頁(yè)。 為保證(bozhng)能有效傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使TcTemax,即：maxecTT )(22 式中：為離合器后備(hubi)系數(shù)（必須1）， 越大，離合器滑磨時(shí)間越短，越能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，但容易導(dǎo)致離合器尺寸偏大，并引起沖擊過(guò)載和操縱費(fèi)力。其選擇的總原則是：汽車(chē)越重，使用條件越差，也應(yīng)選大些。車(chē)型車(chē)型后備系數(shù)后備系數(shù)乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于6t6t的商用車(chē)的商用車(chē)1.201.201.751.75最大總

9、質(zhì)量為最大總質(zhì)量為6 614t14t的商用車(chē)的商用車(chē)1.501.502.252.25掛車(chē)掛車(chē)1.801.804.004.00表2-1：離合器后備系數(shù)(xsh)的選取第22頁(yè)/共49頁(yè)第二十三頁(yè)，共49頁(yè)。 2、單位(dnwi)壓力p0 p0對(duì)離合器工作(gngzu)性能和使用壽命影響很大,應(yīng)根據(jù)使用條件、摩擦片尺寸、材料、汽車(chē)重量等因素來(lái)選取。摩擦材料摩擦材料單位壓力單位壓力p p0 0/MPa/MPa石棉基材料石棉基材料模壓模壓0.150.150.250.25編織編織0.250.250.350.35粉末冶金材料粉末冶金材料銅基或鐵基銅基或鐵基0.350.350.500.50金屬陶瓷材料金屬陶

10、瓷材料0.700.701.501.50 注：對(duì)于石棉基材料的，一般轎車(chē)取0.180.28MPa，貨車(chē)為0.140.23MPa,城市公交取0.10.13MPa,其中(qzhng)小值對(duì)應(yīng)于使用頻繁和載重大的汽車(chē)。表2-2：?jiǎn)挝粔毫0的選取第23頁(yè)/共49頁(yè)第二十四頁(yè)，共49頁(yè)。 3、摩擦片外徑D、內(nèi)徑(ni jn)d和厚度h 外徑(wi jn)D可由式（2-1）和（2-2）求得：330112)(maxcfZpTDe )(32 （注：初次計(jì)算(j sun)時(shí)可取c=0.6） 外徑D（mm）也可由如下經(jīng)驗(yàn)公式求得：ATDemax100 )(42 式中：Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（單位：N.m） A

11、為直徑系數(shù)，轎車(chē)取47；貨車(chē)：?jiǎn)纹x合器3040，雙片離合器4555；自卸車(chē)和使用條件惡劣的貨車(chē)取19。第24頁(yè)/共49頁(yè)第二十五頁(yè)，共49頁(yè)。求得外徑D后可根據(jù)(gnj)下表確定摩擦片系列：表2-3：離合器摩擦片尺寸系列(xli)和參數(shù) 注：所選的D還應(yīng)使摩擦片最大圓周速度(sd)不超過(guò)6570m/s，重型汽車(chē)不超過(guò)50m/s。第25頁(yè)/共49頁(yè)第二十六頁(yè)，共49頁(yè)。三、滑磨功與溫升校核(xio h) 1、滑磨功L：)()(111180022 eacaeJJTTJnL)(13 式中：。取取為為汽汽車(chē)車(chē)行行駛駛阻阻力力系系數(shù)數(shù)（為為重重力力加加速速度度，為為主主減減速速比比；（取取、擋擋計(jì)計(jì)算

12、算），為為起起步步時(shí)時(shí)變變速速器器傳傳動(dòng)動(dòng)比比為為車(chē)車(chē)輪輪滾滾動(dòng)動(dòng)半半徑徑；為為傳傳動(dòng)動(dòng)系系效效率率為為汽汽車(chē)車(chē)最最大大總總質(zhì)質(zhì)量量，為為離離合合器器后后備備系系數(shù)數(shù)；為為離離合合器器靜靜摩摩擦擦力力矩矩為為汽汽車(chē)車(chē)阻阻力力矩矩量量；合合器器主主動(dòng)動(dòng)部部分分的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣為為發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)部部件件與與離離；到到的的相相對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣慣量量為為汽汽車(chē)車(chē)總總質(zhì)質(zhì)量量換換算算后后得得速速為為發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)最最大大扭扭矩矩時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)).,);/()/(maxmaxmax10000020220 giirmTiirgmTJiirmJnicieiae 第26頁(yè)/共49頁(yè)第二十七頁(yè)，共49頁(yè)。 實(shí)際計(jì)算過(guò)

13、程中，可對(duì)上式進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略地面行駛(xngsh)阻力（取 =0），并假定Tc=Temax,則=1，帶入（3-1）式可得：20220221800iirmnLiemax )(23 T 2、壓盤(pán)溫升：mcL/ )(33 式中：）。（為為壓壓盤(pán)盤(pán)熱熱容容，鑄鑄鐵鐵為為）為為滑滑磨磨功功（為為壓壓盤(pán)盤(pán)質(zhì)質(zhì)量量（；單單片片離離合合器器為為為為傳傳至至壓壓盤(pán)盤(pán)熱熱的的比比值值，kgJcJLkgm./.);.448150 通常要求一次接合溫升不得(bu de)超過(guò)10。第27頁(yè)/共49頁(yè)第二十八頁(yè)，共49頁(yè)。四、膜片彈簧(tnhung)設(shè)計(jì)計(jì)算 1、膜片彈簧(tnhung)基本參數(shù)的選擇 （1）比值(bzh

14、)H/h的選擇 一般汽車(chē)離合器用膜片彈簧一般H/h為1.52.0，厚度為24mm。第28頁(yè)/共49頁(yè)第二十九頁(yè)，共49頁(yè)。 （2）R、r的選擇(xunz) R/r一般(ybn)為1.21.35。壓式離合器R值取大于或等于摩擦片的平均半徑Rc，拉式離合器r值取大于或等于Rc，且對(duì)于同尺寸摩擦片，拉式R值較壓式大。)()(223332rRrRRc 注注：)(14 當(dāng)摩擦片內(nèi)、外徑(wi jn)之比0.6時(shí)，也可用下式計(jì)算：2rRRc )(24 另外，從結(jié)構(gòu)上還要求R應(yīng)大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。當(dāng)H、h、R/r不變時(shí)，增加R將有利于膜片彈簧應(yīng)力下降。 式中：R、r分別為摩擦片外圓和內(nèi)圓半徑。第

15、29頁(yè)/共49頁(yè)第三十頁(yè)，共49頁(yè)。 （3）錐角的選擇(xunz)/()/(arctanrRHrRH )(34 通常(tngchng)在915之間。 （4）膜片彈簧工作點(diǎn)位置(wi zhi)的選擇 自由狀態(tài) 壓緊狀態(tài) 分離狀態(tài) 膜片彈簧不同工作狀態(tài)下的變形第30頁(yè)/共49頁(yè)第三十一頁(yè)，共49頁(yè)。 B點(diǎn)：通常為1B=（0.81.0）1T，即處在工作位置(wi zhi)時(shí)，其大端變形量為：HB).(01801 )(44 第31頁(yè)/共49頁(yè)第三十二頁(yè)，共49頁(yè)。 A點(diǎn)：主要確保當(dāng)摩擦片磨損(m sn)后達(dá)到極限位置時(shí)，仍然能提供足夠的壓緊力，可按下式估算：0SZ )(54 式中：Z為摩擦面數(shù)，單片離

16、合器Z=2，雙片離合器Z=4； S0為摩擦片允許(ynx)的極限磨損量，一般取0.8mm。 C點(diǎn)：離合器完全分離時(shí)膜片彈簧(tnhung)的工作位置，1f可按下式估算：SZf 1 )(64 式中：Z為摩擦面數(shù)，單片離合器Z=2，雙片離合器Z=4； S為徹底分離時(shí)摩擦副間的間隙，一般取0.81.3mm。第32頁(yè)/共49頁(yè)第三十三頁(yè)，共49頁(yè)。 （5）分離指數(shù)目(shm)n的選擇 通常(tngchng)為18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸的可取12。 （6）小端內(nèi)半徑r0即分離(fnl)軸承作用半徑rf的選擇 r0應(yīng)大于變速器輸入軸半徑，而rf則應(yīng)大于r0。 （7）切槽寬度1、2和半徑re的確定

17、 1=3.23.5mm，2 =910mm，re應(yīng)滿足r-re=2。 （8）壓盤(pán)加載點(diǎn)R1和支承圈加載點(diǎn)r1的確定 r1應(yīng)略大于r且盡量靠近r，R1應(yīng)略小于R且盡量靠近R。第33頁(yè)/共49頁(yè)第三十四頁(yè)，共49頁(yè)。 2、膜片彈簧(tnhung)的彈性特性 自由(zyu)狀態(tài) 壓緊狀態(tài) 分離狀態(tài) 1）壓緊力F1與膜片彈簧大端變形量1的變化(binhu)關(guān)系： 2111111211211216hrRrRHrRrRHrRrREhF )()/ln()(74 第34頁(yè)/共49頁(yè)第三十五頁(yè)，共49頁(yè)。 2）分離軸承端壓緊力F2與大端(ddun)變形量1的變化關(guān)系： 2111111111212216hrRrRH

18、rRrRHrrrRrREhFf )()()/ln()(84 上述(shngsh)式中： 為材料的泊松比，對(duì)于鋼為0.3； E為材料的彈性模量，鋼為2.1105MPa; R、R1、r、r1、rf、H、h參見(jiàn)右圖。 注：將（4-4）中的1B代入（4-7），可計(jì)算出處于工作狀態(tài)下對(duì)壓盤(pán)的壓力(yl)，從而得到對(duì)摩擦片的單位壓力(yl)p0，求得Tc后校核離合器后備系數(shù)。第35頁(yè)/共49頁(yè)第三十六頁(yè)，共49頁(yè)。 3）膜片彈簧的彈性特性(txng)曲線： 通過(guò)式（4-7）可繪制如下所示的1-1特性(txng)曲線：第36頁(yè)/共49頁(yè)第三十七頁(yè)，共49頁(yè)。 3、膜片彈簧(tnhung)的強(qiáng)度計(jì)算 其最大應(yīng)

19、力發(fā)生在分離指根部(n b)（如圖所示），其最大應(yīng)力可按下式計(jì)算：)(94 )/ln(1132222 rRrrREhFrrrf )(111111111221rRrhrRrRrRH )ln(ln)(maxrRrRrRrRhrRrRH 1211111 )(104 注：當(dāng)1fmax，（4-7）（4-8）中的1取值為1f； 當(dāng)1fmax，（4-7）（4-8）中的1取值為max； 第37頁(yè)/共49頁(yè)第三十八頁(yè)，共49頁(yè)。)(rrnc 221)(104 上述各式中各參數(shù)(cnsh)參見(jiàn)（4-7）、（4-8）。 要求3503501010第43頁(yè)/共49頁(yè)第四十四頁(yè)，共49頁(yè)。 7、減振彈簧(tnhung)總壓力F F指當(dāng)限位銷(xiāo)與從動(dòng)(cngdng)盤(pán)轂間間隙（1或2）被消除時(shí)，彈簧受到的總壓力：0RTFj/ )(75 式中：Tj為極限轉(zhuǎn)矩，R0為減振彈簧(tnhung)位置半徑。 8、減振彈簧中徑Dc Dc由總體結(jié)構(gòu)布置決定，一般取Dc=1115mm。第44頁(yè)/共49頁(yè)第四十五頁(yè)，共49頁(yè)。 9、彈簧鋼絲直徑(zhjng)dc ZDFdcc 8)(85 式中：F為彈簧總壓力，Dc為減振彈簧中徑，Z為彈簧數(shù)； 為扭轉(zhuǎn)(nizhun)許用應(yīng)力，通常取550600MPa。 10、減振彈簧(tnhung)剛度kc01000ZRCkc )(95 式中：R0為彈簧位置半徑； C為扭轉(zhuǎn)角剛度；