汽車(chē)離合器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 .PAGE23 / NUMPAGES24 .車(chē)輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc219651680引言.1HYPERLINK l _Toc2196516811汽車(chē)離合器2HYPERLINK l _Toc2196516821.1離合器的基本組成和分類(lèi)2HYPERLINK l _Toc2196516831.2 離合器的功用3HYPERLINK l _Toc2196516841.3設(shè)計(jì)要求3HYPERLINK l _Toc2196516862摩擦離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇4HYPERLINK l _Toc2196516872.

2、1 摩擦片外徑與其它尺寸的確定4HYPERLINK l _Toc2196516882.1.1摩擦片外徑D.4HYPERLINK l _Toc2196516892.1.2摩擦片徑d4HYPERLINK l _Toc2196516902.1.3摩擦片厚度h5HYPERLINK l _Toc2196516912.1.4校核離合器所選尺寸5HYPERLINK l _Toc2196516923離合器零件的結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)計(jì)算7HYPERLINK l _Toc2196516933.1從動(dòng)盤(pán)總成7HYPERLINK l _Toc2196516943.1.1從動(dòng)片7HYPERLINK l _Toc2196516

3、953.1.2從動(dòng)盤(pán)轂.7HYPERLINK l _Toc2196516963. 2 壓蓋和離合器蓋9HYPERLINK l _Toc2196516973. 2. 1 壓盤(pán)設(shè)計(jì)9HYPERLINK l _Toc2196516983. 2. 2 離合器蓋的設(shè)計(jì).12HYPERLINK l _Toc2196516993. 3 離合器分離裝置的設(shè)計(jì)13HYPERLINK l _Toc2196517003. 3. 1 分離桿.13HYPERLINK l _Toc2196517013.4 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì).15341 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn).15342 彈簧的材料與許用應(yīng)力.16343 彈簧的計(jì)算.16344 離

4、合器的平衡.194 參考文獻(xiàn).201汽車(chē)離合器分析11 離合器的基本組成和分類(lèi)離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，它的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車(chē)行使過(guò)程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下離合器或松開(kāi)離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。其構(gòu)造如圖11所示，一般由主動(dòng)部分（飛輪、離合器蓋、壓盤(pán)）、從動(dòng)部分（從動(dòng)盤(pán)）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）、分離機(jī)構(gòu)（分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等）和操縱機(jī)構(gòu)（離合器踏板）五大部分組成。摩擦離合器按從動(dòng)盤(pán)的數(shù)目分為：?jiǎn)纹x合器和雙片離合器；按壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式分為

5、：螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器。12 離合器的功用離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。其主要作用：= 1 * GB3.汽車(chē)起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；= 2 * GB3.在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；= 3 * GB3.限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過(guò)載而損壞；= 4 * GB3.有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。13 汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)的基本要求在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，應(yīng)根據(jù)車(chē)型的類(lèi)別，使用要求制造條件以與“三化”（系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮以下幾點(diǎn)：= 1 *

6、 GB3.在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過(guò)載。= 2 * GB3.接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。= 3 * GB3.分離時(shí)要迅速、徹底。= 4 * GB3.從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。= 5 * GB3.應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過(guò)高，延長(zhǎng)壽命。= 6 * GB3.避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。= 7 * GB3.操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。= 8 * GB3.作用在從動(dòng)盤(pán)上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)

7、程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。= 9 * GB3.具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。= 10 * GB3.結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。 2 摩擦離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇21 摩擦片外徑與其它尺寸的確定211 摩擦片外徑摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命。它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要大的尺寸。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（Nm）來(lái)選定時(shí)，可根據(jù)公式 (2-1) 式中摩擦片外徑，mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm A和車(chē)型與使用情況有關(guān)的系數(shù)，小轎車(chē)A47；一

8、般載貨汽車(chē)A36（單片）或A50（雙片），取A50.所給題目中的最大轉(zhuǎn)矩為660 Nm，則摩擦片外徑為按照我國(guó)摩擦片尺寸標(biāo)準(zhǔn)，由表21最終選定摩擦片的尺寸為280 mm。212 摩擦片徑摩擦片的徑不作為一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，它和外徑有一定的關(guān)系，用比值來(lái)反映，定義為 QUOTE (2-2)比值 QUOTE 關(guān)系到從動(dòng)片總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用性能。增加 QUOTE 有利于離合器的散熱和減少摩擦片外緣滑磨速度差。但是，過(guò)分增加 QUOTE 會(huì)使得摩擦片面積減小，影響其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。按照目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般說(shuō)來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高， QUOTE 取值越大。由離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)表21取得C=0.540

9、，徑205 mm。表21離合器尺寸系列和參數(shù)外徑徑厚度外徑之比C單位面積1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.540729002.1.3 摩擦片厚度對(duì)摩擦片的厚度，我國(guó)已規(guī)定了3種規(guī)格：3.2 mm，3.5 mm和4 mm。根據(jù)離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)表21，取厚度4 mm。綜

10、上所述，選取摩擦片外徑380 mm，徑205mm，厚度4 mm， QUOTE 0.540.2.1.4 校核離合器所選尺寸離合器尺寸的校核可用如下公式 QUOTE （23）式中 摩擦片外徑，mm；摩擦片徑，mm；單位壓力，MPa；摩擦片工作面數(shù)，單片為2，雙片為3； QUOTE 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm； QUOTE 離合器后備系數(shù)；離合器的轉(zhuǎn)矩容量，Nm。后備系數(shù) QUOTE 是離合器一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇 QUOTE 時(shí)，應(yīng)保證離合器應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、要防止離合器滑磨過(guò)大、要能防止傳動(dòng)系過(guò)載。因此，在選擇 QUOTE 時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

11、為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， QUOTE 不宜選取太??；為減少傳動(dòng)系過(guò)載，保證操縱輕便， QUOTE 又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)， QUOTE 可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，為提高起步能力、減少離合器滑磨， QUOTE 應(yīng)選取大些；汽車(chē)總質(zhì)量越大， QUOTE 也應(yīng)選得越大；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小， QUOTE 可選取小些；螺旋彈簧離合器選取 QUOTE 值可比膜片彈簧離合器大些；雙片離合器的 QUOTE 應(yīng)大于單片離合器；不同車(chē)型的 QUOTE 值應(yīng)在一定圍，最大圍 QUOTE 為1.24.0.綜上所述，由于采用的是螺旋彈簧，基本上在公路上行使，取 QUOTE 2

12、.4，摩擦系數(shù) QUOTE 0.3， QUOTE 660N.m，外徑380mm，徑205mm，代入（23）得：可得0.145MPa單位壓力在容許的圍，因此所選擇的離合器尺寸。參數(shù)合理。3 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)計(jì)算31 從動(dòng)盤(pán)總成從動(dòng)盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，本次設(shè)計(jì)中選取的是不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕，從動(dòng)盤(pán)中的從動(dòng)片直接鉚在從動(dòng)盤(pán)轂上。按從動(dòng)盤(pán)數(shù)可分為單片離合器、雙片離合器和多片離合器，單片離合器結(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。雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力較大，徑向尺寸較小，接合平順

13、。但中間壓盤(pán)通風(fēng)散熱不良，分離不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換檔機(jī)構(gòu)中，它具有接合平順柔和、摩擦表明溫度較低、磨損較小，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車(chē)和自卸車(chē)上。根據(jù)課題與參照同類(lèi)產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選取雙片離合器。從動(dòng)盤(pán)由從動(dòng)片、摩擦片和從動(dòng)盤(pán)轂等3個(gè)基本部分組成。311從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)應(yīng)滿足以下要求：1、設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少其重量，并使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；2、為了使離合器接合平順，保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。采用具有軸向彈性的從動(dòng)片結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，此外由于軸向彈性需要增加分離行程才能保證離合器的徹底分離。因

14、此在一些情況下（如雙片離合器），從動(dòng)片采用剛性的更有利。根據(jù)題目要求，本次設(shè)計(jì)選取的從動(dòng)片不做成具有軸向彈性的。這首先是因?yàn)殡p片離合器的接合過(guò)程本身就比較平順；其次，若雙片離合器從動(dòng)片做成彈性的，其結(jié)果是要大大增加踏板的工作行程（或是要縮小離合器傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比而使踏板操縱力增大），才能保證離合器的分離徹底。顯然，這些都不利于離合器的操縱。無(wú)論何種從動(dòng)片都要保證其結(jié)構(gòu)形狀的熱穩(wěn)定性，防止翹曲變形，以免摩擦面片壓力不均。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照同類(lèi)產(chǎn)品，選取從動(dòng)片的材料為50熱處理HRC4050，外徑為280mm。312從動(dòng)盤(pán)轂發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔。從動(dòng)盤(pán)轂和

15、變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。花鍵之間為動(dòng)配合，這樣，在離合器分離和結(jié)合過(guò)程中，從動(dòng)盤(pán)轂?zāi)茉诨ㄦI軸上自由滑動(dòng)。為了保證從動(dòng)盤(pán)轂在變速器第一軸上滑動(dòng)不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從動(dòng)盤(pán)轂的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小一樣，對(duì)在艱難情況下工作的離合器，其盤(pán)轂的長(zhǎng)度更大，可達(dá)花鍵外徑的1.4倍。1 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸選擇根據(jù)GB11441974選定從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸系列表31選取其尺寸入下：從動(dòng)盤(pán)外徑380mm，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 QUOTE 660 Nm，花鍵齒數(shù)10，花鍵外徑 QUOTE 40mm，花鍵徑 QUOTE 32mm，齒厚5mm，有效長(zhǎng)度55mm，擠

16、壓應(yīng) QUOTE 15.2MPa。表31 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸系列從動(dòng)盤(pán)外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/ Nm花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵徑d/mm鍵齒寬b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm擠壓應(yīng)力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.1430

17、80010453656513.545095010524166512.5摩擦片與從動(dòng)片之間有兩種緊固方法：鉚接法和粘接法，本次設(shè)計(jì)中選取鉚接法，其優(yōu)點(diǎn)是可靠與磨損后換裝摩擦片方便。2 從動(dòng)盤(pán)轂花鍵的強(qiáng)度校核花鍵齒的側(cè)面壓力 （3-1）式中從動(dòng)盤(pán)轂的數(shù)目。因此擠壓應(yīng)力. （3-2）式中h花鍵齒的工作高度，m，。因此 MPa所以符合要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類(lèi)產(chǎn)品，選取從動(dòng)盤(pán)摩擦材料為石棉基摩擦材料。采用它的原因是，一方面石棉有良好的耐熱性能，而另一方面它又得到銅絲或鋅絲的加強(qiáng)，可以說(shuō)是一種性能比較良好的摩擦材料.32 壓蓋和離合器蓋321 壓盤(pán)設(shè)計(jì)壓盤(pán)的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇與其幾何尺寸的確定兩個(gè)方面

18、。1壓盤(pán)傳力方式的選擇壓盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又應(yīng)允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能自由地做軸向移動(dòng)，使壓盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)脫離接觸。壓盤(pán)和飛輪間常用的連接方式有：凸臺(tái)式、鍵式、銷(xiāo)式。在雙片離合器中一般都采用綜合式的連接方法，即中間壓盤(pán)通過(guò)鍵，壓盤(pán)則通過(guò)凸臺(tái)。還可以用銷(xiāo)子傳力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照磁品，采用6個(gè)傳力銷(xiāo)將飛輪與中間壓盤(pán)、壓盤(pán)連接在一起。傳力銷(xiāo)的尺寸為，壓盤(pán)上的傳力銷(xiāo)尺寸為。傳力銷(xiāo)的材料為中碳鋼（35號(hào)鋼），壓盤(pán)材料為灰鑄鐵。2傳力銷(xiāo)的強(qiáng)度校核圖3-1 傳力銷(xiāo)的受力圖由圖3-1可知，傳力銷(xiāo)同時(shí)承受由力、所引起的彎曲

19、應(yīng)力和（接合時(shí)的彈簧壓緊力）引起的拉伸應(yīng)力。此外，傳力銷(xiāo)表面在寬度與的圍還受其和的擠壓作用。其強(qiáng)度校核如下。1） 拉彎復(fù)合應(yīng)力作用力 （3-3） （3-4）式中發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；傳力銷(xiāo)數(shù)目；力和的作用半徑，m。因此 NN 傳力銷(xiāo)的彎曲應(yīng)力 （3-5）式中彎矩，Nm，；傳力銷(xiāo)根部直徑，cm；傳力銷(xiāo)抗彎截面模量，；力和的作用力臂，cm。因此，Mpa350mm時(shí)，周布圓柱螺旋彈簧的數(shù)目一般為10個(gè)，故取=20.設(shè)計(jì)上，每一個(gè)周布圓柱螺旋彈簧的工作壓力P應(yīng)不超過(guò)1000N 。周布?jí)壕o彈簧的外徑通常限制在2730mm之間。這樣，便于把同樣的壓簧裝在不同尺寸的離合器上。有的離合器廠，有時(shí)還把用得較多的

20、一些彈簧的工作高度做成一樣的尺寸，而用改變鋼絲直徑和工作圈數(shù)的辦法，以獲得彈簧不同壓緊力，有利于壓簧在不同的離合器上通用。342 彈簧的材料與許用應(yīng)力離合器周布螺旋彈簧的鋼絲直徑一般在4mm左右，由于其直徑不大，周?chē)h(huán)境的工作溫度特也在正常圍之，所以彈簧的材料大都選用65Mn鋼或碳素彈簧鋼。碳素彈簧鋼的特點(diǎn)是：價(jià)格低廉，原材料來(lái)源方便，鋼中雜質(zhì)較少，在一樣表面狀態(tài)與熱處理?xiàng)l件下，它的疲勞性能他也不低于合金鋼彈簧。錳彈簧鋼與碳素彈簧鋼比較，優(yōu)點(diǎn)是：淬性好和強(qiáng)度高，脫碳傾向小，雖然它有過(guò)熱敏感性和回火脆性的缺點(diǎn)，但錳彈簧鋼價(jià)格便宜，原材料易得，故很適合于做離合器彈簧。彈簧材料的許用應(yīng)力t必須按照彈

21、簧的工作特點(diǎn)來(lái)確定。一般彈簧按工作特點(diǎn)與所受負(fù)荷的類(lèi)型可分為3類(lèi) :1類(lèi)：受動(dòng)載荷的彈簧；2類(lèi)：受靜負(fù)荷或負(fù)荷均勻增加的彈簧；3類(lèi)：不重要的彈簧。由于彈簧的許用應(yīng)力受材料、負(fù)荷特點(diǎn)、制造工藝等因素的影響，因此要根據(jù)具體情況規(guī)定許用應(yīng)力值。對(duì)于汽車(chē)離合器的壓簧來(lái)說(shuō)其符合狀況介于1類(lèi)和2類(lèi)之間，按照目前我國(guó)的工藝條件，一般推薦其許用應(yīng)力為800Mpa左右。離合器的壓簧由于其簧絲直徑較小，可用冷卷法制成，卷成后一般不再淬火處理，只需要低溫回火以消除應(yīng)力。343 彈簧的計(jì)算已知摩擦片外徑=380mm，壓緊彈簧的數(shù)目=20，離合器的總壓緊=18333.3N。彈簧的相關(guān)計(jì)算如下：1）每一個(gè)彈簧的工作壓力N材料選用65Mn鋼2）彈簧絲直徑 QUOTE (3-14)式中，=916.65N，初選彈簧指數(shù)（旋繞比）=6，曲度系數(shù)=1.25，選=715Mpa，代入上式得mm取鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑 QUOTE =4.5mm3）由結(jié)構(gòu)上確定彈簧的外徑=30mm4）彈簧中徑因此 mm5）彈簧指數(shù)（旋繞比）因此 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為6.6）實(shí)際的工作應(yīng)力因此MPa初選彈簧剛度=40N/mm7）彈簧的工作圈數(shù) 式中，材料的剪切彈性模數(shù)，對(duì)于碳鋼： 。取=6.5 圈。8）彈簧的實(shí)際剛度 (3-19)對(duì)于離合器壓簧來(lái)