膜片彈簧說明書

1、目錄1結(jié)構(gòu)方案設(shè)計11.1從動盤數(shù)選擇11.2壓緊彈簧選擇11.3膜片彈簧支撐形式選擇12離合器設(shè)計及計算22.1摩擦片主要參數(shù)的選擇22.2摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化43膜片彈簧設(shè)計與計算53.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇53.2膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計64扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計74.1減振彈簧的設(shè)計75從動盤總成的設(shè)計105.1從動盤轂105.2從動片105.3波形片和減振彈簧116壓盤設(shè)計116.1離合器蓋116.2壓盤116.3傳動片116.4分離軸承117小結(jié)128參考文獻13151結(jié)構(gòu)方案設(shè)計1.1 從動盤數(shù)選擇選擇單片離合器。本車型為寶馬，汽車總質(zhì)量為1335kg,發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩為200N-m對于乘用車

2、，發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸允許條件下，通常離合器只設(shè)有一片從動盤。盤片離合器結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動盤可保證結(jié)合平順。1.2 壓緊彈簧選擇選擇拉式膜片彈簧離合器選擇膜片彈簧的原因：1）膜片彈簧的軸向尺寸小而徑向尺寸很大，有利于提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力的情況下減小離合器軸向尺寸。2）不需要專門的分離杠桿，使離合器結(jié)構(gòu)簡化，零件數(shù)目少，質(zhì)量輕。3）可適當增加壓盤厚度提高熱容量；還可以在壓盤上增設(shè)散熱筋及離合器蓋上開設(shè)較大的通風孔來改善散熱條件。4）主要部件形狀簡單，大批量生產(chǎn)可降低生產(chǎn)成本。選擇拉式膜

3、片彈簧的原因：1）由于拉式膜片彈簧是以其中部壓緊壓盤，在壓盤大小相同的條件下課使用直徑相對較大的膜片彈簧，從而實現(xiàn)在不增加分離時的操縱力的前提下，提高壓盤的壓緊力和傳遞轉(zhuǎn)矩的能力；或在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的條件，減小壓盤的尺寸。2）零件數(shù)目少，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕。3）拉式膜片彈簧的杠桿比大于推式膜片彈簧的杠桿比，且中間支承少，減小了摩擦損失，傳動效率高，使分離的踏板力更小。4）無論在接合或分離狀態(tài)下，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧的大端始終與離合器蓋支承保持接觸，在支承環(huán)磨損后，不會產(chǎn)生沖擊和噪聲。5）在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，使分離效率更高。6）使用壽命長。1.3 膜片彈簧支撐形式選

4、擇選擇單支承環(huán)式中的DT/DTP型，如圖1.1，將膜片彈簧的大端支承在沖壓離合器蓋的支承環(huán)上，主要用于轎車和貨車上圖1.12離合器設(shè)計及計算2.1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傳遞發(fā)動機扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩Tc應(yīng)大于發(fā)動機最大扭矩Temax摩擦片的靜壓力：TCTemax(2.1)式中：離合器后備系數(shù)(1)(1) 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)動機最大扭矩的可靠程度，選擇B時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：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)動機最大扭矩；b.防止離合器本身滑磨程度過大；c.要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車B

5、=1.21.75。結(jié)合設(shè)計實際情況，故選擇B=1.4。則有B可有表2.1查得B=1.4。表2.1離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)B乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)里為614t的商用車1.502.25掛車1.804.00得TC280N?m(2.2)摩擦片的外徑可有式DKd.Temax(2.3)Kd為直徑系數(shù)，取值見表2.2取Kd=14.6得D=244.3mm表2.2直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)Kd乘用車14.6取大總質(zhì)里為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22.524.0摩擦片的尺寸

6、已系列化和標準化，標準如下表（部分）：表2.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑Dmm160180200225250280300325內(nèi)徑dmm110125140150155165175190厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.5C'dD0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.585'31C0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.800單面面積cm106132160221302402466546取外徑D=250mm內(nèi)徑d=155mm厚度3.5mm1C3=0.762,CdD=0.62，摩擦片的摩擦

7、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?.4查得：摩擦面數(shù)Z為離合器從動盤數(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)計單片離合器，因此Z=2。離合器間隙t是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過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t一般為34mm取厶t=4mm表2.4摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍摩擦材料摩擦因數(shù)f石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.300.50金屬陶瓷材料離合器的靜摩擦力矩為:TcfFZR

8、與式(2.1)聯(lián)立得:Po12Temax3fzD1C0.4（2.4）（2.5）代入數(shù)據(jù)得：單位壓力p00.5MPa表2.5摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力p°/MPa石棉基材料模壓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0.701.502.2摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化(1) 摩擦片外徑D(mrj)的選取應(yīng)使最大圓周速度v0不超過6570m/s,即vDnemaxD103360025010347.1m/s6570m/s(2.6)6060式中，V0為摩擦片最大圓周速度(m/s);nemax為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速(r/min)。(2) 摩擦片的內(nèi)、外

9、徑比C'應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即0.53C0.620.7(3) 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同車型的B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2R0約50mm即d2R050mm(5) 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即Tc04TcZD2d20.25Tc0（2.7）式中，Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mnm)，可按表2.6選取經(jīng)檢查,合格表2.6單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格210210250250325325T

10、c0/1020.280.300.350.40（6）為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力P。的最大范圍為0.111.50MPa,即卩O.IOMPap00.50MPa1.50MPa（7）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(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(2.8)4WZD2d2式中,為單位摩擦面積滑磨（J/mm2）;為其許用值（J/mm2），對于乘用車：0.40J/mm，對于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：0.33J/mm,對于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：0.25J/mm：W為汽車起步時離合器接合一次所產(chǎn)生的總

11、滑磨功（J），可根據(jù)下式計算(2.9)222_nemar1800ioif式中，ma為汽車總質(zhì)量（Kg）;rr為輪胎滾動半徑（m）；ig為汽車起步時所用變速器擋位的傳動比；i0為主減速器傳動比；ne為發(fā)動機轉(zhuǎn)速r/min，計算時乘用車取2000r/min，商用車取1500r/min。其中：i。3.38ig14.350rr0.3mma1335Kg代入式（2.9）得W1.2104J，代入式（3.8）得0.30.4，合格。3.膜片彈簧設(shè)計與計算3.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1. 比較H/h的選擇此值對膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當Hh2時，F(xiàn)2為增函數(shù)

12、；Hh2時，F(xiàn)1有一極值，而該極值點又恰為拐點；Hh、2時，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當Hh2時,F1極小值在橫坐標上，見圖3.1o1-H/h/h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H/h通常在1.52范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為24mm本設(shè)計H/h2,h=3mm,貝UH=6mm2. R/r選擇通過分析表明，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的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計中取Rr1.25，摩擦片的平均半徑R,-d101.25mm4r艮取r102mm貝R12

13、7.5mm取整R128mm則Rr1.255。3. 圓錐底角汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時，圓錐底角a般在915°范圍內(nèi)，本設(shè)計中arctanHRrHRr得13.48°在915°之間，合格。分離指數(shù)常取為18,大尺寸膜片彈簧有取24的，對于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計所取分離指數(shù)為18。4. 切槽寬度1 3.23.5mm2910mm取13mm210mmre應(yīng)滿足rre2的要求。5. 壓盤加載點半徑R和支承環(huán)加載點半徑r1的確定r1應(yīng)略大于且盡量接近r，R1應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計取R1127mmr1103mm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

14、度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA當量應(yīng)力可取為16001700N/mrii3.2膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(1)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的Hh與初始錐角HRr應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1.6H.h2229H.Rr13.4815（2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20Rr1.2551.35702Rh85.3100（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半徑R1（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑r1）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即拉式：（Dd）/4101.25r1103D/2125（4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，R1與R，rf與r。之差應(yīng)在一定

15、范圍內(nèi)選取，即1RR1160r1r160rfr04（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，即卩拉式：3.5一匕9.0R1A由（4）和（5）得rf35mn，r°32mm4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計減震器極轉(zhuǎn)矩Tj1.5Temax420Nm摩擦轉(zhuǎn)矩Tu0.17Temax47.6Nm預緊轉(zhuǎn)矩Tn0.15Temax42N"m極限轉(zhuǎn)角j312°扭轉(zhuǎn)角剛度k13Tj5460Nm/rad4.1減振彈簧的設(shè)計1減振彈簧的安裝位置R0(0.600.75)d2，結(jié)合d2r050mm得R0取50mm則0.645。2 全部減振彈簧總的工作負荷PzTjPZ一8400NRo

16、3 單個減振彈簧的工作負荷PPFZZ1400N式中Z為減振彈簧的個數(shù)，按表4.1選擇：取Z=6表4.1減振彈簧個數(shù)的選取摩擦片的外徑D/mm225250250325325350350Z466881010圖3.5扭轉(zhuǎn)減振器4 減振彈簧尺寸(1) 選擇材料，計算許用應(yīng)力根據(jù)機械原理與設(shè)計(機械工業(yè)出版社)采用65Mn彈簧鋼絲，設(shè)彈簧絲直徑d4mm,b1620MPa,0.5b810MFa(2) 選擇旋繞比，計算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比d/mm0.20.40.4511.12.22.567161842C714512510494846表2.8旋繞比的薦用范圍確定旋繞比C4，曲度系數(shù)K(4C1)(4C4)

17、0.615C1.40(3)強度計算dj3.9mm與原來的d接近，合格中徑D2Cd16mm外徑DD2d20mm(4) 極限轉(zhuǎn)角j2arcsinL312。取j3.823。，貝Ul3.269mmj2R。j(5) 剛度計算彈簧剛度k(F1F2).l214.13mm其中，F(xiàn)2為最小工作力，F(xiàn)20.5F1彈簧的切變模量G80000MPa則彈簧的工作圈數(shù)n取n4，總?cè)?shù)為n16(6) 彈簧的最小高度(7) 減振彈簧的總變形量(8) 減振彈簧的自由高度l0(9) 減振彈簧預緊變形量色4卑4.068F1C38C3k1mindniPk1minI16mm6.538mm22.538mm0.741mm'kZf(

18、10) 減振彈簧的安裝高度lI。h21.797mm(11) 定位鉚釘?shù)陌惭b位置取R252mmJ則j3.859364477°，l3.30mn，k151.52mmn4.12，合格。5.從動盤總成的設(shè)計5.1從動盤轂根據(jù)汽車設(shè)計（王望予編著，機械工業(yè)出版社出版），從動盤轂軸向長度不宜過小，以免再花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。故取從動盤轂軸向長度取為1.2d=1.2x26=31.2mm從動盤轂的材料選取45鍛鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般2632HRC根據(jù)摩擦片的外徑D的尺寸以及表5.1查出從動盤轂花鍵的尺寸。由于D=250mn則查表可得花鍵尺

19、寸：齒數(shù)n=10,外徑D=35mm內(nèi)徑d=28mm齒厚t=4mm,有效齒長l=35mm擠壓應(yīng)力c=10.2Mpa。8Temax22(Dd)Znl815222(3532)16400.125MPaj30MPa4Temax(Dd)Znlb4152(3532)16343.50.3246MPaj15MPa表5.1花健的的選取摩擦片的外徑D/mmTemax/N.m花健尺寸齒數(shù)n外徑1D/mm內(nèi)徑1d/mm齒厚t/mm有效齒長l/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.3250196103528435

20、10.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0花鍵尺寸選定后應(yīng)進行擠壓應(yīng)力j和剪切應(yīng)力j校核:5.2從動片從動片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料選用中碳鋼板（50號），厚度為取為2mm表面硬度為3540HRC5.3 波形片和減振彈簧波形片一般采用65Mn,厚度取為0.8mm硬度為4046HRC并經(jīng)過表面發(fā)藍處理。減振彈簧用60Si2MnA鋼絲。6壓盤設(shè)計6.1離合器蓋應(yīng)具有足夠的剛度，板厚取9mm乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。6.2壓盤6.2.1 壓

21、盤傳動方式的選擇由于傳統(tǒng)的凸臺式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接方式存在傳力處之間有間隙的缺點，故選擇已被廣泛采用的傳動片傳動方式。另選用膜片彈簧作為壓力彈簧時，則在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧或彈性壓桿之間。6.2.2 壓盤幾何尺寸的確定傳動片采用3組，每組3片的形式，具體尺寸為，寬b=22mm厚b=16mm,孔直徑為d=10mm傳動片彈性模量E=2105MPa6.3 傳動片由于各傳動片沿圓周均勻分布，它們的變形不會影響到壓盤的對中性和離合器的平衡性。傳動片可選為3組，每片厚度為1mm般由彈簧鋼帶65Mn制成6.4 分離軸承由于nemax=3600r/min,離心力造成的徑向力很大，因此采用角接觸式徑向推力球軸承。小結(jié)本設(shè)計以“機械設(shè)計、汽車設(shè)計、二維制圖模型”為主線，主要采用AUTOCAD軟件設(shè)計一個寶馬汽車膜片彈簧離合器總成，由于時間和能力的限制，本設(shè)計對分離機構(gòu)只作了簡單的設(shè)計。本次設(shè)計我利用AUTOCAD軟件繪制了離合器總成和部分零件的二維圖形，由于能力有限，難免有些不合理的地方，此次設(shè)計充分利用了已學過的汽車設(shè)計和機械設(shè)計知識，使我對所學知識有了一個系統(tǒng)的認識、復習、鞏固和深入。通過這次設(shè)計，我對機械設(shè)計和汽車設(shè)計有了更深刻的認識，也初步掌握了機械設(shè)計