(完整版)周置螺旋彈簧離合器設(shè)計(jì)

1、車輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書車輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)類型專業(yè)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目周置螺旋彈簧離合器設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)完成日期指導(dǎo)教師河南科技大學(xué)目錄第一章緒論 11.1 離合器概述 1.1.2 離合器的功用1.1.3 離合器的分類2.1.4 離合器的工作原理 3.第二章離合器結(jié)構(gòu)方案選取4.2.1 離合器設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 4.2.2 離合器設(shè)計(jì)的基本要求 4.2.3 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.3.1 摩擦片的選擇5.2.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇5.2.3.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式5.第三章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 63.1 離合器的轉(zhuǎn)矩容量Tc6.3.2 離合器后備系數(shù)B 6.3.3 摩擦片

2、尺寸6.3.4 單位壓力P的確定8.第四章離合器圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)9.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.4.2 彈簧的材料及許用應(yīng)力9.4.3 彈簧的參數(shù)計(jì)算 9.第五章扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)1.2第六章離合器壓盤設(shè)計(jì)1.46.1 壓盤的傳力方式的選擇1.66.2 壓盤的幾何尺寸的確定1.66.3 壓盤傳動(dòng)片的材料選擇1.7第七章 離合器蓋的設(shè)計(jì) 1.7第八章離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)1.88.1 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹1.88.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì) .198.2.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) 198.2.2 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 1.98.2.3 摩榛片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 2 1結(jié) 論22參考文獻(xiàn)23車輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書第

3、一章緒論1.1 離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是 “離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者 接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)， 其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工 作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過載。為使離合器起到以上幾 個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大 扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要 取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器

4、在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理， 同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地 傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)合時(shí)平順、柔和，使汽車起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊；(2)離合器分離徹底；(3)從動(dòng)部分慣量小，以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊；(4)散熱性能好；(5)高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度；(6)避免汽車傳動(dòng)系共振，具有吸收震動(dòng)、沖擊和減小噪聲能力；(7)操縱輕便；(8)工作性能(最大摩擦力矩Temax和后備系數(shù)保持穩(wěn)定)；(9)使用壽命長。1.2 離合器的功用離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車 用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在

5、空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為 300500r/min ,而汽車則只能由靜止開始起 步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿?果是突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器 可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位 置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi) 的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏

6、度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是 很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困 難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入 嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合 器暫時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒 輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖 擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié) 的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋

7、沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很 大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用,1.3 離合器的分類,按其工作原理分離合器按商臺(tái)控制方法分嵌入式摩擦式操縱式 超越離合器 t自動(dòng)式Y(jié)離心離合器 I安全離合器L按操縱方式分機(jī)械離合器 電磁離合器液壓離合器 I代IE離件器圖1-1汽車離合器分類圖離合器分類較多，本設(shè)計(jì)只研究摩擦式離合器，摩擦式離合器分類也較繁雜，并 且可以有多種組合。1.4 離合器的工作原理離合器覺體來說應(yīng)該由兩部分組成：離合器和離合器操縱機(jī)構(gòu)就摩擦式離合器本 身而言，按其功能要求，結(jié)結(jié)構(gòu)上應(yīng)有下列幾

8、部分：主動(dòng)件、從動(dòng)件、壓緊彈簧和分 離杠桿。結(jié)構(gòu)原理如下圖：圖1-2汽車摩擦式離合器結(jié)構(gòu)簡圖（a）接合；（b）分離1-飛輪；2-從動(dòng)盤總成；3-壓盤；4-分離桿；5-分離套筒；6-離合器制動(dòng)； 7-離合器踏板；8-壓緊彈簧；9-離合器蓋；10-變速器第一軸（離合器輸出軸）； 11-分離撥叉及操縱連接桿圖中可以看到，壓盤3、分離桿4和壓緊彈簧8一起組裝在離合器蓋9內(nèi)，俗稱為 離合器蓋總成。蓋總成通過螺栓安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上。飛輪1和壓盤3為主動(dòng)件，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過這兩個(gè)主動(dòng)件輸入。 飛輪1和壓盤3之間為從動(dòng)盤總成2,它作為從動(dòng) 件通過摩擦接受由主動(dòng)件傳來的輸入轉(zhuǎn)矩， 并通過其中間的從動(dòng)盤轂花鍵輸出

9、轉(zhuǎn)矩 （由 變速器第一軸10接受）。壓緊彈簧8通過壓盤3把從動(dòng)盤總成緊緊壓在飛輪上，形成 工作壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)飛輪 1和壓盤3一道旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過壓盤上壓緊彈簧產(chǎn)生 的工作壓力所形成的摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。離合器通?？偸翘幱诮雍蠣顟B(tài)如圖1-2 （a）所示，當(dāng)需要切斷動(dòng)力時(shí)，駕駛員通 過踩踏離合器操縱系統(tǒng)中的離合器踏板 7,并經(jīng)過操縱傳動(dòng)桿系及分離撥叉11推動(dòng)分 離套筒5向前，消除間隙，使分離桿4繞其在離合器蓋9上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，克服壓緊彈簧8的工作壓力，壓盤3向后移動(dòng)，從動(dòng)盤總成2和壓盤3脫離接觸。離合器分離時(shí) 的狀態(tài)如圖1-2 （b）所示，此時(shí)，從動(dòng)盤總成2不再輸出轉(zhuǎn)矩。

10、分離套筒向左移時(shí)， 在消除間隙后，輸出軸10受到制動(dòng)，轉(zhuǎn)速很快下降。此種狀況成為離合器制動(dòng)，其目 的是為了容易換擋。但這種離合器制動(dòng)主要用在重型離合器上，一般離合器不一定采 用。第二章離合器結(jié)構(gòu)方案選取2.1 離合器設(shè)計(jì)的技術(shù)條件發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)如下：型號(hào)：6G72最大功率（kw/r/min ）: 118/5000最大扭矩（nm/r/min: 240/2500整車最大總質(zhì)量：2000 kg 最高車速：140 km/h2.2 離合器設(shè)計(jì)的基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足以下要求：1）在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩， 并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又 能防止傳動(dòng)系過

11、載。2）接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。3）分離要迅速、徹底。4）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。5）具有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命06）應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(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）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。8）作用在從動(dòng)盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程 中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。9）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。10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性

12、好，拆裝、維修、調(diào)整方便。2.3離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，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。2.3.2 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。周置彈簧離合器的壓緊彈簧是采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在一個(gè)圓周上。有的 重型汽車將壓緊彈簧布置在同心的兩個(gè)圓周上。周置彈簧離合器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方 便，過去廣泛用于各類汽車上?，F(xiàn)代由于轎車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，在高轉(zhuǎn)速離心力的 作用下周置彈簧容易歪斜甚至

13、嚴(yán)重彎曲鼓出而顯著降低壓緊力；另外，也使彈簧靠到 定位座柱上而使接觸部位嚴(yán)重磨損甚至出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。在中、重型汽車上，周置彈簧 離合器仍得到使用。在設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意彈簧與壓盤間的隔熱，例如加裝隔熱墊、加強(qiáng) 散熱通風(fēng)等，因彈簧易受壓盤熱而回火失效。為了保證摩擦片上的壓力均勻，壓簧的 數(shù)目不應(yīng)太多，且要隨摩擦片直徑的增大而增多。在選擇離合器的后備系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮 到這種離合器在摩擦片磨損后壓盤的壓緊力無法調(diào)整。2.3.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式(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)簡單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)： 壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過程中

14、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)特征與徑向傳動(dòng)方式相 同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。第三章離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定3.1 離合器的轉(zhuǎn)矩容量Tc為保

15、了證能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)該進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng) 使離合器的轉(zhuǎn)矩容量大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，寫成如下關(guān)系式：TcTemax3 3-1 )式中，B是離合器的后備系數(shù)。3.2 離合器后備系數(shù)(3后備系數(shù)B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B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大；c.要求能夠防止傳動(dòng) 系過載。通常轎車和輕型貨車 B =1.21.75。本設(shè)計(jì)是2噸乘用車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”(見下表3.1),結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇 0=

16、1.5。則有B可有表3.1查得 B = 1.5表3.1離合器后備系數(shù)的取值范圍車 型后備系數(shù)3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)量為614t的商用車1.50 2.25掛車1.80 4.003.3 摩擦片尺寸摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決 定性的影響。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)B和單位壓力P0,可估算出摩擦片外徑。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來確定D時(shí)，可以查表3.2來確定摩擦片外徑D的尺。表3.2離合器尺寸選擇參數(shù)表摩擦片外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max

17、/N - m單片離合器雙片離合器重負(fù)荷中等負(fù)荷極限值2251301501702501702002302802402803203002603103603253203804503504104805503805106007004106207208304303506808009304503808209501100摩擦片外徑D (mm也可以根據(jù)靜摩擦力矩Tc=BTemax (N.m)算出 公式如下：D3 Tt fZPo (1-C3) =12 B Temax(3-2)式中：Temax = 240N mB是后備系數(shù)，取B=1.5f為摩擦系數(shù),取f=0.21D為摩擦片外徑，d為內(nèi)徑，c=d/D ,取c=0.6

18、P0是單位面積上的壓力，范圍在 0.150.25MPa ,取P0=0.21MPa 代入，可得：D=275.37mm根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表3.3表3.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)(即 GB1457-74)外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54C =d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5850.5570.5401- C 30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.802

19、0.8000.827單位回積F/ cm106132160221302402466546678續(xù)表3.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)可取摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：外徑 D=280mm內(nèi)徑 d=165mm厚度 h=3.5mm內(nèi)徑與外徑的比 C =d/D=0.589 , 1 - C 3=0.796單面面積F=40200mm3.4 單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系 數(shù)，摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān).離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣(如城市用的公共汽車和礦用載重車)，單位壓 力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因?yàn)樵谄渌鼦l件

20、不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨 時(shí)發(fā)熱厲害，再加上因整個(gè)零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了 避免這些不利因素，單位壓力 P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；外徑 D=280nm內(nèi)徑 d=165mm 厚度 h=3.5 mm內(nèi)徑與外徑比值 C' =0.589 1 - C 3=0.796 由公式D3 兀 fZP (1-c 3) =12 0 Temax(3-3)得：P=0.187mpa當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí)，Po按下列范圍選取：石棉基材料 Po=0.100.35Mpa粉末冶金材料Po=0.35 0.60Mpa金屬陶瓷

21、材料Po=0.70 1.50Mpa所以采用石棉基材料。第四章離合器圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由前面可以知道，本設(shè)計(jì)中的壓緊彈簧是圓柱螺旋彈簧。本次設(shè)計(jì)的周布式彈簧離合器采用的壓緊彈簧是圓柱螺旋彈簧。在設(shè)計(jì)螺旋彈簧 的時(shí)候，螺旋彈簧的兩端必須保證平整卻螺旋彈簧一二圈之間沒有間隙，每一端需保 證有一圈是齊平的，這樣可以增加螺旋彈簧與壓盤和離合器蓋的接觸面積。也能保證 彈簧工作時(shí)各圈的受力均衡，而卻不會(huì)傾斜。螺旋彈簧是周布在壓盤上的，而卻彈簧 的數(shù)目通常不少于6個(gè)。但是如果摩擦片的外徑很大的話，螺旋彈簧的數(shù)目就必須增 加而卻是分離桿的整數(shù)倍，。具體的關(guān)系見表4.1 ,這樣可以使離合器摩擦片上有

22、均勻 的壓緊力。表4.1周置圓柱彈簧的數(shù)目摩擦片外徑/mm螺旋彈簧數(shù)目<200620028091228038012183804501830在本設(shè)計(jì)中根據(jù)摩擦片外徑D=280mn®(螺旋彈簧數(shù)Z=10。4.2 彈簧的材料及許用應(yīng)力周布彈簧離合器的彈簧鋼絲直徑不大，通常在 4mmfc右，工作環(huán)境的溫度也在正 常狀態(tài)下，所以它的材料一般選用65Mnffl、碳素彈簧鋼等。彈簧材料的許用應(yīng)力 對(duì) 于碳素和硅鉆鋼具推薦許用應(yīng)力 口 一般為(03 04 b約為(450 600) MPa 0離合 器的壓緊彈簧的直徑較小則用冷卷法制成。但是一般都不會(huì)做淬火處理，用低溫回火 來消除內(nèi)應(yīng)力就行了。本

23、設(shè)計(jì)選用 65Mnffl。4.3 彈簧的參數(shù)計(jì)算1 .每一個(gè)彈簧的工作壓力P設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時(shí)，應(yīng)根據(jù)摩擦片的外徑 D選定彈簧數(shù)目乙并根據(jù)離合器工 作的總壓力P ,確定每一個(gè)彈簧的工作壓力 P:(4-1)式中：P為工作總壓力，NZ為離合器壓簧數(shù)目。通過下式計(jì)算工作總壓力：PTemax_ 3853 N(4-2)fD(1 d/D)每個(gè)彈簧的工作壓力：P = 385.3 N設(shè)計(jì)上，每一個(gè)周置圓柱螺栓彈簧的工作壓力應(yīng)不超過1000NO2 .彈簧絲直徑/mm'一一 一 一 一一,PKC “ 385.3 1.24 6.2d1 1.6 j 1.61 3.894mm(4-3): I 500式中：P 為

24、每個(gè)彈簧的工作壓力,NC 為彈簧指數(shù)，一般取58,初選彈簧指數(shù)C=6.2K '為曲度系數(shù)，初取K' =1.24初選500MPa根據(jù)規(guī)范鋼絲直徑，取d1 4mm3 .根據(jù)規(guī)范彈簧中徑選取彈簧的外徑D/mmD130 mm4 .彈簧中徑D01/mmD01 D1 d1 30 4 26mm(4-4)105 .彈簧指數(shù)C D26C 016.5(4-5)d146 .曲度系數(shù)K4c 10.6154C 4 C4 6.5 10.6151.23 (4-6)4 6.5 46.5車輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書7 .實(shí)際的彈簧工作應(yīng)力/MPa8PCK'8 385.3 6.5 1.23di23.1

25、4 42 10 6490.27MPa(4-7)238 .彈簧工作圈數(shù)iGd；3-8D01 K8 104 448 263 207.283(4-8)可取i 7.5式中:G為材料剪切彈性模數(shù)，碳鋼?。篏 (8.08.3) 104MPa ；K 需盡量小，一般取 K 1645N/m,初選K 20N/mm。9 .彈簧實(shí)際剛度KGd：8D58 104 448 263 7.519.4N/m(4-9)10 .彈簧的總?cè)?shù)nn i (1.5 2.5)7.5 1.5 9(4-10)11 .彈簧工作變形f/mmP 385.3 f - 19.86mm(4-11)K 19.412 .彈簧的附加變形量A f/mm對(duì)于單片離

26、合器 f / mm 1.5 2.5mm;對(duì)于雙片離合器f / mm 1.5 3.0mm。本設(shè)計(jì)取 f / mm 2.0mm 013 .彈簧自由高度H/mmH0 (n 0.5)d1 f f i (4-12)代入：H0 (9 0.5) 4 19.86 2 7.5 0.7 61.11mm式中，彈簧在最大負(fù)荷時(shí)的間隙0.5 1.5mm,本設(shè)計(jì)取0.7mm14 .彈簧工作高度H/mmH H0 f 64.44 23.19 41.25mm(4-13)15 .彈簧最大負(fù)荷Pma/NPmax K f p 19.4 2 385.3 424.1N500N(4-14)Pmax為離合器徹底分離時(shí)的彈簧最大負(fù)荷，一般Pm

27、ax (1.151.20) P通過驗(yàn)算可知滿足強(qiáng)度要求。第五章扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性 元件的主要作用是降低傳動(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(通常為三階)固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引 起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。所以，扭轉(zhuǎn)減振器具有如下 功能：1)降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳，動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率。2)增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭 振。3)控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變

28、速器怠速噪聲 和主減速器與變速器的扭振與噪聲。4)緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。減振器的扭轉(zhuǎn)剛度k和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩T是兩個(gè)主要參數(shù)。其設(shè)計(jì)參 數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩Tj、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn和極限轉(zhuǎn)角j等。1 .極限轉(zhuǎn)矩Tj極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙1時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取：Tj (1.52.0)Temax 1.5 240 360 (N - m) (5-1)2 .扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度是為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度c ,使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。c決定

29、于減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸,需要加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為：_2_T 1000CZ Ri(5-2)式中：C：彈簧剛度Z:彈簧數(shù)目R：減震器彈簧分布半徑設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來初選是cc <13Tj =4680 (N - m)(5-3)可知：c =4680(N m)3 .阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tf由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度是，受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩，通過計(jì)算與實(shí)踐表明Tf 一般可按下式初選：Tf (0.060.17)Temax(5-4)取 Tf 0.15Temax 36N m4 .預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Ty減振彈簧在安裝時(shí)都

30、有一定的預(yù)緊。研究表明，Ty增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是 Ty不應(yīng)大于Tf ,否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故?。篢y =(0.05-0.15)T emaX=24 N m5 .減振彈簧的位置半徑RR的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取dRi (0.60 0.75) (5-5)2式中，d為離合器摩擦片的內(nèi)徑。由于摩擦片的內(nèi)徑要滿足d 2R 50mm結(jié)合兩個(gè)條件，取 R=55mm6 .減振彈簧個(gè)數(shù)Z表5.1減振彈簧數(shù)目參考表摩擦片外徑D/mm225-250250-325325-350>350減震彈簧數(shù)目4-66-88-10>10取Z=67 .扭轉(zhuǎn)減振器減振

31、彈簧的總壓力當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大TjP總 Tj / R(5-6)式中：Tj=360Nm代入，得：P總=6545.45N每個(gè)彈簧工作壓力：P=P總/z =1090.91N8 .限位銷直徑 . . , .,、 . , . , 限包銷直徑d按結(jié)構(gòu)布置選止，一般d =9.512mm,本設(shè)計(jì)取d =119 .從動(dòng)盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖5.1所示。圖5.1從動(dòng)盤窗口尺寸簡圖一般推薦A1-A=a=1.416mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽頉_擊時(shí)，開始只有部分彈簧參 加工作，剛度較小，

32、有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm, A=25mm , A1=26.510.減振彈簧的尺寸確定在初步選定減振器的主要尺寸后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振彈簧設(shè)計(jì) 的相關(guān)尺寸。彈簧的平均直徑D2：股由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取 D2 =1115左右。本設(shè)計(jì)選取 D2=12o彈簧鋼絲直徑:8PD2(5-7)式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力34mm左右。代入數(shù)值,二550600MPa, Di算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為 得d1=3.82mm,符合上述要求。減振彈簧剛度:Ca1000Ri2z=257.85N/mm(5-8)減振彈簧的有效圈數(shù):(5-9)4i=*8D2c式中：G為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼 G=8

33、3000N/mm2,代入數(shù)值,得：i =7.05減振彈簧的總?cè)?shù)n i 1.52 =9.05。減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)最小長度：Lmin n d11.1d1n =37.82mm(5-10)式中：0.1d1 =0.382為彈簧圈之間的間隙。減振彈簧的總變形量：l P/c =4.23 mm (5-11)減振彈簧的自由高度：Io lmin l =42.05 mm (5-12)減振彈簧的預(yù)變形量：l'=T 預(yù)/czR1=0.28mm(5-13)減振彈簧安裝后的工作高度：l lo l'=42.05-0.28=41.77mm(5-14)第六章離合器壓盤設(shè)計(jì)6.1 壓盤的傳力方式的選擇壓盤

34、是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)， 所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過程中能自由 的沿軸向移動(dòng)。如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端怫在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為 了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。6.2 壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定故壓盤外徑 D=285mm 壓盤內(nèi)徑d=160 mm壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：(1)壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而 每次結(jié)合的時(shí)間又短(大約在 3秒鐘左右)，因

35、此熱量根本來不及全部傳到空氣中去， 這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦 片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸 收熱量。(2)壓盤應(yīng)具有較大的剛度壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形，而影響離 合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚(載重汽車上一般不小于15nlm),但一般不小于10 mm在該設(shè)計(jì)中，初步確定

36、：該離合器的壓盤的厚度為15 nlm6.3 壓盤傳動(dòng)片的材料選擇壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為 HB173227,其摩擦表面 的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中 用材料為3號(hào)灰鑄鐵JS-1,工作表面光潔度取為1.6。第七章 離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。止匕外，它 還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：(1)離合器的剛度離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器

37、分離時(shí)，可 能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能 造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器的換檔困難。因此 為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為 4 mm的低碳鋼板(如08鋼板)沖 壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。(2)離合器的通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧 座處開有通風(fēng)窗口。(3)離合器的對(duì)中問題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對(duì)與飛輪必須有良好的對(duì)中，否則會(huì)破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另有種是用定位

38、銷或定位螺栓對(duì)中， 由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口 對(duì)中.第八章離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)8.1 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹在現(xiàn)代汽車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動(dòng)盤，用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振， 緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命，改善汽車行使的舒適性，并使汽車平穩(wěn) 起步。從動(dòng)盤主要由從動(dòng)片，從動(dòng)盤轂，摩擦片等組成，由下圖8.1可以看出，摩擦 片1, 13分別用怫釘14, 15怫在波形彈簧片上，而后者又和從動(dòng)片怫在一起。從動(dòng)片 5用限位銷7和減振12怫在一起。這樣，摩擦片，從動(dòng)片和減振盤三者就被連在一起 了。在從動(dòng)片5和減振盤12上圓周切線方向開有6個(gè)均布的長方

39、形窗孔，在在從動(dòng)片 和減振盤之間的從動(dòng)盤轂8法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動(dòng)片窗孔，在這些窗孔中裝有 減振彈簧11,以便三者彈性的連接起來。在從動(dòng)片和減振盤的窗孔上都制有翻邊，這 樣可以防止彈簧滑脫出來。在從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間還裝有減振摩擦片6, 9。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，從動(dòng)片及減振盤相對(duì)從動(dòng)盤轂發(fā)生來回轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會(huì)很 快被減振摩擦片的摩擦所吸收。圖8.1帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤1, 13摩擦片；2, 14, 15一怫釘；3一波形彈簧片；4一平衡塊5一從動(dòng)片;6, 9一減振摩擦；7限位銷；8從動(dòng)盤轂10一調(diào)整墊片；11一減振彈簧；12一減振盤8.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成由摩擦片，從動(dòng)片，減震

40、器和從動(dòng)盤毅等組成。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)為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小(2)為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性(3)為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器(4)要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度8.2.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡量減輕質(zhì)量，并使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得小 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)槠囋谛旭傊羞M(jìn)行換檔時(shí)，首先要分離離合器，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速 必然要在離合器換檔的過程中發(fā)生變化

41、，或是增速(由高檔換為低檔)或是降速(由 低檔換為高檔)。離合器的從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，而使變速器換檔齒輪之間 產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與沖動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正 比，因此為了見效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用1.32.0 mm厚的薄鋼板沖壓而成，為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨至 0.651.0 mm,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都作成具 有軸向彈性的結(jié)構(gòu)，這樣，在離合器的結(jié)合過程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐 漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長的。止

42、匕外，彈性從動(dòng)片還使壓力 的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。具有軸向彈性的的傳動(dòng)片有以下三種形式：整體式的彈性從動(dòng)片，分開式的彈性從動(dòng) 片、及組合式彈性從動(dòng)片。，在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是型轎車的離合器，故可以采用整體式彈性從動(dòng)片，離合器從動(dòng)片采用2 nlm厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取225 mm,內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度 升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開 有幾條切口。8.2.2 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。

43、它一般采用齒側(cè)對(duì)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Tema做國標(biāo)GB114外74選取。從動(dòng)盤的軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底， 一般取1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼（如35、45、40Cr等），并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍銘工藝：對(duì)減振彈簧窗口 及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理?；ㄦI選取后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力6j （MPa及剪切應(yīng)力p j （MPa的強(qiáng)度校核:8Temaxj (D2 d2)znlj2(8-1)4Te max(D d)znlb 'j 152(8-2)表8-1

44、離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列摩擦片發(fā)動(dòng)機(jī)的花鍵尺寸外徑最大轉(zhuǎn)矩齒數(shù)外徑內(nèi)徑齒厚后效四K擠壓應(yīng)力D/mmTemax/NJ-mND' /mmd' /mmb/mml/mm j/Mpa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.2式中，z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目;其余參數(shù)見表（8-1）。根據(jù)摩擦片的外徑D=280

45、mmt發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=240Nm由表8-1查得：n=10D' =35mmd' =32mmb=4mml=40mmg=12.7Mpa,則由公式校核得：(rj=0.29MPa<(rj=18.3 MPa 。rj=2.15 MPa < r j=13.7 MPa 。所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求8.2.3 摩榛片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：(1)應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響 小。(2)要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐