輕型貨車離合器設(shè)計本科學位論文

黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計PAGE40PAGEII摘要離合器裝在發(fā)動機與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時切斷發(fā)動機與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護作用。所設(shè)計的離合器是膜片彈簧離合器，此設(shè)計說明書詳細的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計算過程，按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計步驟和要求，對摩擦片外徑的確定，離合器后備系數(shù)的確定，單位壓力的確定,以及從動盤設(shè)計包括從動片設(shè)計和從動盤轂設(shè)計，主動部分的設(shè)計，包括壓盤、離合器蓋設(shè)計、彈性傳動片設(shè)計，其中離合器蓋的設(shè)計只是簡單的設(shè)計，操縱機構(gòu)的設(shè)計是大體上計算出踏板的行程、踏板力，是否符合人體工程學要求。關(guān)鍵詞：離合器；設(shè)計；膜片彈簧；從動盤；壓盤；摩擦片ABSTRACTThecouplinginstallsbetweentheengineandthetransmissiongearbox,theautomobilefromthestarttothetravelentireprocess,needstousethecouplingfrequently.Itsfunctioniscausesbetweentheengineandthetransmissiongearboxcanjoingradually,thusguaranteedthattheautomobilestartssteadily;Shutsoffbetweentheengineandtransmissiongearbox'srelationtemporarily,isadvantageousshiftsgearsandreducesshiftsgearsthetimeimpact;Whenautomobileemergencybrakecanplaytheseparationrole,preventstransmissionsystemsandsoontransmissiongearboxtooverload,playscertainprotectivefunction.Theclutchdesignedisdiaphragmspringclutch,thedesignmanualdetailedtheprocessofthediaphragmspringclutchdesigningoflightvehiclestructure,includingparameterselectionandcalculationprocess,thedeterminationoffrictionplatediameter,back-upclutchcoefficientdeterminationunittodeterminethepressure,aswellasthefollowerplatefollowerpiecedesignincludesthedesignandthedesignofthedrivenwheeldisc,partofthedesignoftheinitiative,includingthepressureplate,Clutchcoverdesign,flexibledrivechipdesign,whichcoveredthedesignoftheclutchisasimpledesign,isdesignedtomanipulatethewholebodyoutofthetrippedal,pedalpower,withtheergonomicrequirements.reversetheshockabsorberofthecoilspringdesign.Keywords：Clutch;Design；DiaphragmSpring;DrivenPlate;PressurePlate;FrictionDisc.PAGE17第1章緒論1.1離合器的設(shè)計要求離合器是設(shè)置在發(fā)動機與變速器之間的動力傳遞機構(gòu)，其功用是能夠在必要時中斷動力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動系換檔時工作平穩(wěn)；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計離合器應滿足在任何條件下行駛，既能可靠的傳遞的發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，并有適當?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備,有能防止傳動系過載，接合時要完全，平順，柔和，保證汽車起動時沒有抖動和沖擊，分離時要迅速，徹底，從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時的變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減少同步器的磨損；應有足夠的吸熱能力和良好的通風能力，以保證工作時的溫度不致過高，延長其使用壽命；應能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)與振動，并且具有吸收振動，緩和沖擊和降低噪聲的能力；操縱輕便，準確，以減輕駕駛員的疲勞。作用在從動盤的總壓力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；具有足夠的強度與動態(tài)平衡，以保證其工作可靠，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝，維修，調(diào)整方便等要求。1.2離合器的工作原理當離合器工作時，發(fā)動機飛輪是離合器的主動部件，帶有摩擦片的從動盤和從動盤轂借滑動花鍵與變速器第一軸（離合器從動軸）相連。壓緊彈簧將從動盤緊在飛輪端面上。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，在由此經(jīng)過變速器的第一軸和傳動系統(tǒng)中一系列部件傳給驅(qū)動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。由于汽車在行駛過程中需經(jīng)常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，所以汽車離合器的主動部分和從動部分應經(jīng)常處于接合狀態(tài)。摩擦副之間采用彈簧作為壓緊裝置即是為了適應這一要求。欲使離合器分離時，只要踩下操縱機構(gòu)中的離合器踏板，套在從動盤轂環(huán)槽中的撥叉便撥動從動盤，克服壓緊彈簧的壓力向右移動而與飛輪分離，摩擦副之間的摩擦力消失，從而中斷了動力傳遞。當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化比較平穩(wěn)，應該適當控制放松離合器踏板的速度，使從動盤在壓緊彈簧的壓力作用下向左移動，與飛輪恢復接觸，二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者的轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度才與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦副間的最大靜摩擦力矩，而后者又取決于摩擦間的壓緊力、摩擦因數(shù)以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。因此，對于結(jié)構(gòu)一定的離合器來說，最大靜摩擦力矩是一個定值。當輸入轉(zhuǎn)矩達到此值時，則離壓合器出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因而限制了傳給傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩，以防止超載。由上述工作原理可以看出，摩擦離合器主要由主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)和操縱機構(gòu)四部分組成。主、從動部分和壓緊機構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。在保證可靠的傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的前提下，離合器的具體結(jié)構(gòu)應能滿足主、從動部分分離徹底，接合柔和，從動部分的轉(zhuǎn)動慣量要盡可能小，散熱良好，操縱輕便，良好的動平衡等基本性能要求。1.3離合器的研究內(nèi)容早期的離合器結(jié)構(gòu)尺寸大，從動部分轉(zhuǎn)動慣量大，引起變速器換檔困難，而且這種離合器在結(jié)合時也不夠柔和，容易卡住，散熱性差，操縱也不方便，平衡性能也欠佳。本次設(shè)計的目的是克服上述困難，使離合器的尺寸減小，便于安裝盒布置；減小從動部分的轉(zhuǎn)動慣量，保證換擋容易，使用起來效果更好，而且具有穩(wěn)定性好、操縱方便等優(yōu)點。膜片彈簧離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大且較穩(wěn)定，操縱輕便，平衡性好，也能大量生產(chǎn)，對于它的研究已經(jīng)變得越來越重要。本設(shè)計是設(shè)計膜片彈簧離合器，在設(shè)計中確定出結(jié)構(gòu)方案，再對離合器的各基本參數(shù)進行選擇計算，設(shè)計出各零件，最終設(shè)計出適用于輕型貨車的離合器。第2章離合器的主要參數(shù)選擇現(xiàn)代各類汽車上應用最廣泛的離合器是干式盤形離合器，可按從動盤數(shù)目不同、壓緊彈簧布置形式不同、壓緊彈簧結(jié)構(gòu)形式不同和分離時作用力方向不同分類。2.1設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求選定車型的參數(shù)在表2.1中有詳細描述。表2.1選定車型的參數(shù)名稱參數(shù)發(fā)動機最大功率75Kw發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速170N.m/4500r/mm整備質(zhì)量4325主減速比6.17變速器低檔傳動比5.913在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮以下幾點：（1）保證離合器結(jié)合平順和分離徹底；（2）離合器從動部分和主動部分各自的連接形式和支承；（3）離合器軸的軸向定位和軸承潤滑；（4）運動零件的限位，離合器的調(diào)整。2.2從動盤數(shù)的選取對乘用車和最大總質(zhì)量不超過6t商用車而言，發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一個從動盤，本設(shè)計選取單片干式摩擦離合器，因為這種結(jié)構(gòu)的離合器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動件轉(zhuǎn)動慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動盤結(jié)合平順，廣泛用于轎車及微、中型客車和貨車上，在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩不大于1000N.m的大型客車和重型貨車上也有所推廣。2.3壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式及布置離合器的壓緊彈簧布置有：沿圓周布置、中央布置、和斜置等布置形式。本設(shè)計所選取的是膜片彈簧離合器。作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來安裝定位。當離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平，圖2.1描述了膜片彈簧離合器的工作原理，同時在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當離合器分離時，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動壓盤移到膜后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此設(shè)計摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的，因此其壓緊力實際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實現(xiàn)良好的通風散熱等。（a）自由狀態(tài)；（b）壓緊狀態(tài)；（c）分離狀態(tài)圖2.1膜片彈簧離合器的工作原理圖膜片彈簧的安裝有正裝和反裝。正裝應用于壓式操縱機構(gòu)，即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。反裝應用于拉式操縱機構(gòu)，將支承圈在膜片彈簧的大端附近，原理如圖2.2（b）,使結(jié)構(gòu)簡化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應力分布也得到改善，最大應力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會形成間隙而增大踏板的自由行程，原理如圖2.2（a）,設(shè)計選用壓式操縱機構(gòu)，即膜片彈簧正裝。（a）一般壓式操縱（b）拉式操縱圖2.2拉式操縱機構(gòu)與壓式操縱機構(gòu)的原理2.4壓盤的驅(qū)動方式壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩時它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，在不傳遞扭矩時，又應能夠與從動盤脫離接觸，所以這種連接應允許壓盤在離合器分離過程中能自由的作軸向移動。壓盤與飛輪的連接方式或驅(qū)動方式有：凸塊—窗孔式、傳力銷式、鍵式以及彈性傳動片式等多種。如圖2.3,近年來廣泛采用彈性傳動片式。因為其他方式有一個共同的缺點，即連接之間有間隙。這樣在傳動時將產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至可能導致凸塊根部產(chǎn)生裂紋而造成零件的早期破壞。另外，在離合器分離時，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動效率。彈性傳動片是由薄彈簧鋼沖壓而成（見圖2.4e），其一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，且一般用3~4組（每組2~3片）沿圓周切向布置以改善傳動片的受力狀況，這時，當發(fā)動機傳動片時受拉，當由車輪滑行時反轉(zhuǎn)受壓。這種利用傳動片驅(qū)動壓盤的方式不緊消除了上述缺點，而且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了對裝配精度的要求且有利于壓盤的定中。所以該離合器采用彈性傳動片。凸塊窗孔式；b—鍵齒式；c—傳力銷式；d—鍵槽—指銷式；e—彈性傳動片式圖2.3壓盤的驅(qū)動方式2.5分離軸承的類型分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作中主要承受軸向力，在分離離合器時由于分離軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，形成其徑向力。故離合器的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承兩種。前者適合于高速低軸向負荷，后者適合于相反情況.常用含潤滑油脂的密封止推球軸承;小型車有時采用含油石墨止推滑動軸承。分離軸承與膜片彈簧之間有沿圓周方向的滑磨，當兩者旋轉(zhuǎn)中不同心時也伴有徑向滑磨。為了消除因不同心導致的磨損并使分離軸承與膜片彈簧內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動調(diào)心式分離裝置結(jié)構(gòu)原理如圖2.4。它有旋轉(zhuǎn)軸承，軸承罩，波形片簧如圖2.4中2，它由厚約為0.7㎜的65Mn鋼帶制成，油淬、模內(nèi)回火度HRC43～51）及分離套筒組成。由于軸承與套筒間都留有足夠徑向間隙以保證分離軸承相對于分離套筒可以徑向移動1mm左右，所以當膜片相對分離套筒有偏斜時，由于波形片簧能夠產(chǎn)生變形，允許分離軸承產(chǎn)生相對的偏斜，以保證膜片彈簧仍能被均勻的壓緊，也防止了膜片彈簧分離指處的異常磨損并減少了噪音。另外由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈接觸，則增大了膜片彈簧的杠桿比。分離套筒支撐著分離軸承并位于變速器第一軸軸承蓋的軸頸上，可以軸向移動。分離器結(jié)合后，分離軸承與分離杠桿之間一般有3~4mm間隙，以免在摩擦片磨損后引起壓盤壓力不足而導致離合器打滑使摩擦片以及分離軸承燒壞。此間隙使踏板有段自由行程。有的轎車采用無此間隙的內(nèi)圈恒轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，用輕微的油壓或彈簧力使分離軸承與杠桿端（多為膜片彈簧）經(jīng)常貼合，以減輕磨損和減少踏板行程。本設(shè)計采用自動調(diào)心分離軸承，其結(jié)構(gòu)如圖2.4所述。1—分離軸承；2—波形彈簧；3—分離軸承罩；4—分離套筒圖2.4動調(diào)心軸承裝置2.6本章小結(jié)本章根據(jù)車型的參數(shù)，對離合器的結(jié)構(gòu)進行選擇，包括從動盤數(shù)目干濕的選擇，壓緊彈簧的分布形式選擇，壓盤的驅(qū)動方式，分離軸承的類型等。第3章離合器基本參數(shù)的確定本章主要是對離合器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如摩擦片內(nèi)外徑、后備系數(shù)單位工作壓力等進行計算與確定，從而得到與符合設(shè)計的離合器參數(shù)。3.1離合器基本參數(shù)的確定離合器的基本參數(shù)主要有性能系數(shù)和單位壓力P,尺寸D、d和摩擦片厚度以及結(jié)構(gòu)參數(shù)摩擦片面數(shù)Z和摩擦因數(shù)f等組成。3.1.1后備系數(shù)的選取后備系數(shù)是離合器設(shè)計中的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，同時它有助于減少汽車起步時的滑磨，提高了離合器的使用壽命。但為了離合器的尺寸不致過大，減少傳遞系的過載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過大。在開始設(shè)計離合器時一般是參照統(tǒng)計質(zhì)料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式等特點，初步選定后備系數(shù)。汽車離合器的后備系數(shù)的推薦值：乘用車及最總大質(zhì)量小于6t的商用車：=1.20~1.75；最大總質(zhì)量為6~14t的商用車:=1.50~2.25；掛車:=1.80~4.00。本設(shè)計的是輕型載重貨車用離合器，根據(jù)其質(zhì)量與后背功率選定其后備系數(shù)=1.5。3.1.2單位壓力P決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應考慮離合器的共走條件、發(fā)動機后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣,單位壓力P較小為好。當摩擦片的外徑較大時也要適當降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因為在其它條件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，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應隨摩擦片外徑的增加而降低。根據(jù)初選=1.50運用公式（3.1）可以校核單位壓力P：T=PD(1－)（3.1）式中：Z對單片離合器取2；為摩擦系數(shù)，可取=0.25； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)則得：P=0.209MP。又由表3.1中的查得：石棉基材料（在后面設(shè)計中，摩擦片材料選擇石棉基材料）單位壓力[p]=0.15~0.25Mpa，也即是摩擦面上的單位壓力P＜[P],沒有超出允許范圍。因此上述各基本結(jié)構(gòu)參數(shù)合適。表3.1摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力/Mpa石棉基材料模壓0.15~0.25編織0.25~0.35粉末冶金材料銅基0.35~0.50鐵基金屬陶瓷0.70~1.503.1.3摩擦片的外徑是離合器的重要參數(shù)，它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。在確定外徑時，可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式（3.2）計算出：D=100（3.2）式中:D——摩擦片外徑，mm；T——發(fā)動機最大扭矩，N.m；A——和車型及使用條件有關(guān)的常數(shù)。將數(shù)據(jù)：T=170N.m，貨車單片摩擦離合器A=46,代入式（3.1），則得：D=229.97mm。根據(jù)離合器摩擦片的標準化，系列化原則，由表3.2“離合器摩片尺寸系列和參數(shù)”獲得有關(guān)摩擦片內(nèi)外徑的標準尺寸：外徑D=225㎜，徑d=150mm厚度h=3.5mm內(nèi)徑與外徑比值C′=0.表3.2離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/㎜160180200225250280300325350380405430內(nèi)徑d/㎜110125140150155165175190195205220230厚度/㎜3.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.5321－0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847單位面積/10613216022130240246654667872990810373.1.4摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。本設(shè)計采用石棉纖維編織，摩擦因數(shù)=0.25。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)矩的大小及結(jié)構(gòu)尺寸。本設(shè)計為單片離合器設(shè)計，所以摩擦面數(shù)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，該間隙一般為3~4mm。3.2本章小結(jié)本章根據(jù)公式計算出摩擦片的內(nèi)外徑尺寸，由標準尺寸表中選出合適的尺寸。同時對離合器的后備系數(shù)、單位壓力、摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)等進行選取和計算，找出適用于離合器的參數(shù)。第4章離合器從動盤設(shè)計離合器從動盤是離合器的從動部分，與變速器輸入軸相連，動力最終經(jīng)過從動盤傳到變速器輸入軸上。從動盤對離合器的工作性能有著很重要的作用，是離合器不能缺少的一部分。4.1從動盤結(jié)構(gòu)總成和設(shè)計從動盤是離合器的從動部分，主要由摩擦片，從動片，從動盤轂等組成。圖4.1具體說明了離合器從動盤的結(jié)構(gòu)，由下圖4.1可以看出，摩擦片1，10分別用鉚釘鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動片鉚在一起。從動片3用限位銷5和減振盤9鉚在一起。這樣，摩擦片，從動片和減振盤三者就被連在一起了。在從動片3和減振盤9上圓周切線方向開有6個均布的長方形窗孔，在在從動片和減振盤之間的從動盤轂6法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧8，以便三者彈性的連接起來。在從動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。在從動片和從動盤轂之間還裝有減振摩擦片4。當系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，從動片及減振盤相對從動盤轂發(fā)生來回轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。1，10—摩擦片；2波形彈簧片；3—從動盤鋼片；4—摩擦阻尼片；5—鉚釘；6從動盤轂；7—調(diào)整墊片；8—減震彈簧；9—減震盤圖4.1從動盤總成圖4.1.1從動片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度高，平面度要求高。這是因為汽車在行駛中進行換檔時，首先要分離離合器，從動盤的轉(zhuǎn)速必然要在離合器換檔的過程中發(fā)生變化，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盤的轉(zhuǎn)動慣量成正比，因此為了見效轉(zhuǎn)動慣量，從動片都做的比較薄，通常是用1.3~2.0㎜厚的薄鋼板沖壓而成,為了進一步減小從動片的轉(zhuǎn)動慣量,有時將從動片外緣的盤形部分磨至0.65～1.0㎜,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，主動盤和從動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。此外，彈性從動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片有以下三種形式：整體式的彈性從動片，分開式的彈性從動片、及組合式彈性從動片。在本設(shè)計中，因為設(shè)計的是輕型貨車的離合器，故可以采用整體式彈性從動片，圖4.2說明了整體式從動片的結(jié)構(gòu)，離合器從動片采用2㎜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D=225㎜，內(nèi)徑由從動盤轂的尺寸決定，由以后的設(shè)計取得d=43㎜。為了防止由于工作溫度升高后使從動盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動剛片上沿徑向開有幾條切口。由于其采用整體式彈性從動片，從動片沿半徑方向開槽,其結(jié)構(gòu)簡圖見下圖4.2,將外圓部分分割成許多扇形,并將扇形部分沖壓成依次向相同方向彎曲的波浪形,使其具有軸向彈性,兩邊的摩擦片則分別鉚在扇形片上.在離合器結(jié)合的過程中,從動片被壓緊,彎曲的波浪扇形部分被逐漸壓平從動盤摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大,使其結(jié)合過程較平順,柔和,整體式彈性從動片根據(jù)從動片尺寸的大小可制成6～12個切槽,并常常將扇形部分與中央部分的連接處切成T形槽,目的是進一步減小剛度,增加彈性.本離合器從動片開6個T形槽，寬度為4mm，橫槽分布圓周直徑=135mm。從動片采用08鋼板沖壓而成，氰化表面硬度HRC45。扇形部分沖壓成波形片，壓縮彈性行程為0.8~1.5mm。1—從動片；2—摩擦片；3—鉚釘圖4.2整體式彈性從動片4.1.2從動盤轂的設(shè)計從動盤轂是從動盤得主要零件之一，它是離合器中承受載荷最大的零件，其結(jié)構(gòu)由盤轂和法蘭兩部分組成，如圖4.3所描述。圖4.3從動盤轂從動盤轂在變速器第一軸前端的花鍵上，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，花鍵之間為動配合，以便在離合器分離和結(jié)合時從動盤轂能夠在軸上自由移動。從動盤轂的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動配合相聯(lián)接，以便從動盤轂能作軸向移動?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取(見表3.4)。從動盤轂花鍵孔鍵齒的有效長度約為花鍵外徑尺寸的(1.0～1.4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動盤轂沿軸向移動時不產(chǎn)生偏斜?；ㄦI擠壓應力校核公式如下：=（MPa）（4.1）式中：P——花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它有下式確定：P=（4.2）D′,d′——分別為花鍵的外徑，內(nèi)徑，m;Z——從動盤轂的數(shù)目;T——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，N.m;N——花鍵齒數(shù);h——花鍵齒工作高度，m；；l——花鍵有效長度，m。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：P=11724N，=13.02MP，該花鍵轂花鍵的=13.02MP﹤[]=20MP，所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適。從動盤轂通常由40Cr，45號鋼、35號鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，HRC28～32。根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機扭矩來選取從動盤花鍵轂花鍵的有關(guān)尺寸，表4.1闡述了摩擦片外徑、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩與從動盤轂尺寸之間的關(guān)系，可以根據(jù)表4.1確定花鍵轂的尺寸：花鍵齒數(shù)n=10花鍵外徑D′=32㎜花鍵內(nèi)徑d′=26㎜齒厚b=4㎜有效齒長L=30㎜圖4.3花鍵結(jié)構(gòu)示意圖表4.1從動盤轂花鍵尺寸系列從動盤外徑D/㎜發(fā)動機轉(zhuǎn)矩/N.m花鍵齒數(shù)n花鍵外徑/㎜花鍵內(nèi)徑/㎜齒厚/㎜有效齒長l/㎜擠壓應力/M16018020022525028030032535038041043045050701101502002803103804806007208009501010101010101010101010101023262932353540404040454552182123262832323232323636413344445555556202025303540404550556065651010．811．311．510．412．710．711．613．215．213．113．512．54.1.3摩擦片是離合器的主要零件，它的性能對離合器有很大影響。摩擦片的性能應滿足以下幾個方面的要求：（1）應具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對摩擦系數(shù)的影響??；（2）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應耐磨；（3）要有足夠的機械強度，尤其在高溫時的機械強度應較好；（4）熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時分離出的粘合劑較少，無味，不易燒焦；（5）磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面；（6）油水對摩擦性能的影響應最小；（7）結(jié)合時應平順而無“咬住”和“抖動”現(xiàn)象。由以上的要求,目前車用離合器上廣泛采用石棉纖維摩擦片，是由耐熱和化學穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右。這種摩擦片的缺點是材料的性能不穩(wěn)定，溫度，滑磨速度及單位壓力的增加都將摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇。所以目前正在研制具有傳熱性好、強度高、耐高溫、耐磨和較高摩擦系數(shù)（可達0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。在該設(shè)計中汽車使用條件良好，所以仍選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。4.2扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計扭轉(zhuǎn)減振器是從動盤的主要零件之一，其具有以下功能：（1）降低發(fā)動機曲軸與傳動系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動系扭振固有頻率；（2）增加傳動系扭振阻尼買一只扭轉(zhuǎn)共振響應振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振；（3）控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振及噪聲；（4）緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。4.2.1扭轉(zhuǎn)減振器的介紹扭轉(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，其主要功用是為了降低汽車傳動系的振動，通常在傳動系中串聯(lián)一個彈性阻尼裝置，它就是裝在離合器從動盤上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來降低傳動系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動系扭振系統(tǒng)三節(jié)點振型的固有頻率，以便將較為嚴重的扭振車速移出常用車速范圍(當然，在實際中要做到這一點是非常困難的)；其阻尼元件用來消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動系的共振載荷、非共振載荷及噪聲。扭轉(zhuǎn)減震器具有線性和非線性兩種特性，單級線性減震器的特性，其彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，在汽油機車中,且越來越趨向采用單級的減振器。減振器結(jié)構(gòu)尺寸簡圖如圖4.4所示。圖4.4減振器尺寸簡圖4.2.3減振彈簧的圖6.1傳動片示意圖傳動片的初定設(shè)計參數(shù)如下：3組傳動片（i=3）,每組2片（n=2）,傳力片切向布置，圓周半徑（也即是孔中心所在圓周半徑）R=130㎜，傳動片的幾何尺寸為：寬b=14㎜，厚h=1㎜,傳動片上孔間的距離l=66㎜,孔的直徑d=12㎜。6.4.1傳動片的傳動片的材料彈性模量E=2×10MP，根據(jù)上面所選定的尺寸進行傳動片的強度校核，根據(jù)下面幾個相關(guān)公式：=－1.5d=66－1.5×12=48(有效長度)（6.4）（總剛度）（6.5）式中：E為傳動片材料彈性模量；為每一片傳動片截面慣性矩。（最大彈性恢復力）（6.6）式中：為傳力片最大軸向變形?！?總裝時的最大應力)（6.7）式中：A為一個傳力片的截面積；F為傳遞轉(zhuǎn)矩近期的拉力。根據(jù)以上公式計算離合器三種狀態(tài)時的最大應力：（1）徹底分離時，，由式（6.5）（6.6）可知；（2）壓盤和離合器蓋總成時，，通過計算分析可知，F(xiàn)=0，公式（6.6）可以化簡為，代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得Mpa；（3）離合器傳遞轉(zhuǎn)矩時，分為正向轉(zhuǎn)動（發(fā)動機到車輪）和反向轉(zhuǎn)動（車輪到發(fā)動機），出現(xiàn)在離合器摩擦片磨損到極限狀況，分析計算可知=3.6mm。①正向轉(zhuǎn)動公式（6.7）變?yōu)椋海?.8）代入相關(guān)數(shù)值求得625.38Mpa。②反向轉(zhuǎn)動公式（6.7）變?yōu)椋海?.9）代入相關(guān)數(shù)據(jù)求得1078.4Mpa?？芍聪騻鲃邮綉ψ畲螅?078.4Mpa，80號鋼符合要求。6.5本章小結(jié)本章主要是對離合器的壓盤、離合器蓋等主動部分進行設(shè)計，設(shè)計包括其主要尺寸，保證動力的傳遞要求的強度，散熱方面的調(diào)整。同時對傳動片也進行了選取，并對其進行了強度校核，符合強度要求。第7章離合器操縱機構(gòu)的設(shè)計離合器操縱機構(gòu)是實現(xiàn)離合器分離、接合的重要部分，其要求操縱輕便以減輕駕駛員的勞動程度。7.1操縱機構(gòu)的設(shè)計要求離合器的操縱機構(gòu)是離合器的重要組成部分，是駕駛?cè)藛T借以使離合分離、接合的一套裝置，它始于離合器踏板，終止于離合器分離軸承。對操縱機構(gòu)的設(shè)計要求如下：（1）踏板力要盡可能小，乘用車一般在80~150N范圍內(nèi)，商用車不大于150~200N；（2）踏板行程一般在80~150mm范圍內(nèi)，最大不應超過180mm；（3）應有踏板行程的調(diào)整裝置，保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可以復原；（4）應有踏板行程的限位裝置，以防止操縱機構(gòu)的零件因受力過大而損壞；（5）應具有足夠的剛度；（6）傳動效率要高；（7）發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作；（8）工作可靠、壽命長，維修保養(yǎng)方便。7.2操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式常用的離合器操縱機構(gòu)，主要有機械式、液壓式、氣壓式和自動操縱機構(gòu)等。機械式操縱機構(gòu)有桿系和繩索兩種形式。桿系操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，廣泛應用于各種汽車中但其質(zhì)量大，傳動效率低，發(fā)動機的振動和車架或駕駛室的變形會影響其正常工作，在遠距離操縱時，布置較困難。繩索操縱機構(gòu)可克服上述缺點，且可采用適宜駕駛員操縱的吊掛式踏板結(jié)構(gòu)；但其壽命短，機械效率仍不高，多用于發(fā)動機排量小于1.6L的乘用車中7.3踏板行程的計算和踏板力的校核為滿足踏板力和踏板行程的要求，需根據(jù)離合器分離杠桿傳動比進行計算與校核，最終合理的設(shè)計出符合的操縱機構(gòu)。離合器踏板行程與壓盤的升程有如下關(guān)系（參考圖7.1）：（7.1）式中：為分離軸承與分離桿之間的間隙，本操縱系統(tǒng)有間隙自動調(diào)整機構(gòu)，=0；為摩擦片與飛輪、壓盤之間的間隙，對于單片離合器=0.75~1.3mm?，F(xiàn)取值為1.15mm；為摩擦面數(shù)目，單片為2；為分離杠桿傳動比，=2.89；為機械操縱機構(gòu)傳動比，（7.2）根據(jù)人體工程學所要求的踏板行程值，按下式初定：（7.3）式中：=175-25=150mm；=0.85。將數(shù)據(jù)代入式中得：=19。一般離合器操縱機構(gòu)的傳動比如表7.1所示。表7.1離合器操縱比一覽表壓緊彈簧類型周置螺旋彈簧膜片彈簧中央彈簧3.6~4.22.7~5.47~87~1210~1613~15用校核離合器踏板力是否合適：（7.4）式中：為壓盤的分離載荷；為系統(tǒng)效率，一般取0.8~0.9，現(xiàn)取值為0.9；代入相關(guān)數(shù)值得：=162.7N，符合要求，設(shè)計成立。圖7.1機械式操縱機構(gòu)簡圖7.4本章小結(jié)本章對分離裝置進行了設(shè)計，主要是分離軸承和分離套筒的設(shè)計，分離軸承使用的是自動調(diào)心式。操縱機構(gòu)設(shè)計主要是踏板力和踏板行程的計算。結(jié)論本設(shè)計主要是對膜片彈簧離合器進行設(shè)計，簡單闡述了膜片彈簧離合器的原理和組成，及其特性。通過查找資料和相關(guān)的計算，繪制出關(guān)于膜片彈簧離合器的裝配圖以及零件圖。在設(shè)計中，首先通過確定摩擦片內(nèi)、外徑尺寸，主要參數(shù)的選擇，根據(jù)該尺寸以及主要參數(shù)對其他部件進行計算和設(shè)計。然后通過計算校核摩擦片內(nèi)、外徑尺寸，選擇其他部件的外形和尺寸，再對其進行校核，確定是否達到設(shè)計要求。設(shè)計包括摩擦片的內(nèi)、外徑計算、其他系數(shù)的確定；然后就是從動盤的設(shè)計，包括從動片的尺寸設(shè)計，從動盤轂的設(shè)計，扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計等。對動盤轂要進行花鍵的校核，確定花鍵達標，同時對于減震彈簧進行強度校核；對壓盤的設(shè)計，要充分考慮到溫度對離合器工作的影響，校核壓盤在工作時的溫度，使其符合要求。對離合器蓋的設(shè)計主要是選取適合的厚度及材料。然后是膜片彈簧的設(shè)計，在設(shè)計中對膜片彈簧的基本參數(shù)進行選取、校核，還要對膜片彈簧進行優(yōu)化設(shè)計，使其滿足離合器的使用性能要求，設(shè)計出符合要求的離合器。參考文獻[1]劉惟信主編《汽車設(shè)計》[M].清華大學出版社,2001.7.[2]王望予主編《機械設(shè)計》[M].機械工業(yè)出版社,2004.8.[3]余志生主編《汽車理論》[M].2009.3.[4]李國斌主編《機械設(shè)計基礎(chǔ)》[M].高等教育出版社,2010.1.[5]臧杰，閻巖主編《汽車構(gòu)造》[M].機械工業(yè)出版社,2005.8.[6]馬蘭主編《機械制圖》[M].機械工業(yè)出版社,2006.5.[7]李廣慧主編《AutuCAD實用教程》[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社,2006.[8]徐安石主編《汽車離合器》[M].清華大學出版社,2005.8.[9]吳宗澤，羅圣國主編《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》[M].2006.5.[10]《輕型貨車離合器工作載荷研究》[J].江蘇大學學報,2002.1.[11]馬明星主編《汽車設(shè)計課程設(shè)計指導書》[M].中國電力出版社,2009.3.[12]李戈，范海榮，林世裕編《膜片彈簧設(shè)計的概率優(yōu)化研究》[J].江蘇理工大學學報,1995年4期.[13]余仁義梁濤主編《汽車離合器操縱機構(gòu)的設(shè)計》[J].專用汽車,2003年4期.[14]張金柱，韓玉敏，石美玉主編《汽車工程專業(yè)英語》[J].化學工業(yè)出版社,2005.[15]王志明，胡樹根，王兆軍主編《汽車離合器蓋成形工藝和模具設(shè)計》[J].實用技術(shù),2005年12期[16]離合器的作用和四大分類[J].騰訊汽車,2010.10.[17]胡加汽車離合器技術(shù)的新發(fā)展[J].專用汽車,2000.3[18]劉惟信，李林汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計[J].清華大學學報,1990.5[19]謝進，萬朝燕，林立杰編《機械原理》[J].高等教育出版社,2004[20]林世俗膜片彈簧離合器的演變、結(jié)構(gòu)型式與應用[J].江蘇大學學報,1990.1[21]A.C.Rao.Trans.OnthePerformanceofKinematicChains.CSME[J].12No.2,1998.[22]LiWeiLiu.Weixin.NewMethodstoRaiseAccuracyforRoadUnevennessMeasurement.in：AhmadianM.ed．AdvancedAutomotiveTechnologies.[J].1993.12.致謝本設(shè)計從設(shè)計到說明書撰寫的過程中，得到了導師楊兆老師全面悉心的指導與幫助，在整個畢業(yè)設(shè)計中楊兆老師耐心的幫助我將存在的問題一一改正。在此，謹向?qū)煑钫字乱哉\摯的敬意和衷心的感謝!同時，通過這次設(shè)計，我對機械設(shè)計、機械制造的各方面知識有了更深入的了解，對汽車設(shè)計有了全新且比較全面的深刻認識，對我有很大的提高。還要感謝在設(shè)計中幫助我的同學和室友，在他們的幫助鼓勵下，我才能更好的完成畢業(yè)設(shè)計。最后，在設(shè)計完成之際，向在我的學業(yè)過程中為我授課的所有老師表示衷心的感謝!同時，也對參加論文審閱、答辯的專家和老師給予的批評指正表示誠摯的感謝。附錄ALittleBriefIntroductionOfClutchNowadaysthepioneersoftheclutchdisc,clutchdiscismorepiecesofituntil1925later.Themulti-gearclutchmainadvantageisthatcarstartedtheclutchengagementisnoimpactonthesmooth.Earlyinthedesign,layoutdesign,accordingtoslicepairsofasteelplatewithabronzeblanks.Usingthefrictionpairofpuremetal,puttheminoil,canachievemoresatisfactoryperformance.Asthepowertocombustioninmechanicaltransmissionautomobiles,clutchisasanindependentassembly.Theclutchisusuallyservedintheengineandtransmission,theactivepartbetweenconnectedwithengineflywheel,drivenandtransmission.Varioustypesofcarsforwidespreadadoptionoffrictionclutch,infact,isakindofdependontheirpart,driventorelaythefrictionbetweenthepowerandtheseparation.Themajorfunctionoftheclutchiscutoffandtherealizationoftheengineandtransmission,toensuresmooth,stablecarWhentheshiftintheengineandtransmissionofseparation,reducetransmissiongearshiftbetweentheimpact,Workinthedynamicloadislarger,canlimitthetransmissionofmaximumtorque,inordertopreventthetransmissionpartsofadamagedbyoverload,Reducingeffectivelythetransmissionofthevibrationandnoise.Intheearlydevelopmentofclutchstructures,themostsuccessfulconicalclutch.Itwastheprototypedesignin1889GermanDaimlercompanyproductionofsteelwheelonthecar.Itistomaketheengineflywheelholetaperasclutchactive.Thetaperclutchschemecontinuestothemiddleofthetwentiethcentury,whenthemanufacture,cone-shapedclutchfrictionrelativelysimple,easytorepair.ItwasusedLuoMaofrictionmaterial,leatherbelt,etc.Thenhavebeenhoof-drumclutch,itsstructureinthesolid-bowlclingyreacheshoof.Hoof-drumclutchfrictioncomponentswithwood,leatherbeltissuch,shoe-drumclutchweightislightconeclutch.Whatevertaperedclutchorhoof-drumclutch,easytocausetheseparationisnotcompleteappearevenLord,followercannotseparateself-lockingphenomenon.Yearsofpracticalexperienceandtechnicalimprovementmakespeopletendtopreferreddryfrictionclutchsinglechip,becauseithasdrivenpartofinertia,goodheat,simplestructure,convenientadjustment,compactsize,etc,butalsobecausecompletelyinstructure,alreadycantakeactiontosmooth,sonowjunctiondisciswidelyusedinlarge,mediumandsmallvariousmodels.Nowmonolithicdrytypeclutchinstructuraldesignisquiteperfect.Usingtheaxialelasticplaten,improvetheclutchofcomfort.Theclutchplatenassemblyinstalledinreverse,preventthetransmissionsystemofshockoftorsionalresonances,reducedthetransmissionsystemofnoiseandload.Asthecarcomfortrequirements,clutchinoriginalbasishasbeenobtainedbycar,bycontinuouslyimprovedbyincreasingthequalityoftheflywheelhasdoubleshockabsorber,canturnbetterreducetransmissionnoise.Duetoheavyclutch,commercial,enginepowertendstolarge-scaleincreasing,butthesizeofthespaceincreasedclutchallowstheuseoflimited,clutch,cool,increaseconditionstoimproveability,preachingclutchtorsionlife-span,simplifytheoperation