完整版離合器計(jì)算及設(shè)計(jì)

離合器設(shè)計(jì)與計(jì)算本次設(shè)計(jì)主若是對(duì)離合蓋器總成中的膜片彈簧、壓盤(pán)，從動(dòng)盤(pán)總成中的從動(dòng)片等主要零部件進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算與設(shè)計(jì)，其他零部件采用進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)已知參數(shù)以下：TOC\o"1-5"\h\z(1)發(fā)動(dòng)機(jī)起步轉(zhuǎn)矩: ■.；整車(chē)質(zhì)量， ■；(3)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)半徑.…-；發(fā)動(dòng)機(jī)起步轉(zhuǎn)速 --- ；色 1 E變速器起步檔變速比 .-H八、主傳動(dòng)比一-無(wú)譏3.1離合器設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)在初步確定離合器結(jié)構(gòu)形式后，要經(jīng)過(guò)離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)詳細(xì)確定離合器。離合器設(shè)計(jì)時(shí)所需的基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)主要有：摩擦片外徑D(2)單位壓力p(3)后備系數(shù)B；在選定以上參數(shù)時(shí)，以下車(chē)輛參數(shù)對(duì)其有重要影響：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩’ ；&JZIf整車(chē)總質(zhì)量-叫；傳動(dòng)系總傳動(dòng)比(變速器傳動(dòng)比 ，主減速器傳動(dòng)比)；、車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)半徑“；3.2離合器基本參數(shù)采用和主要尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1離合器轉(zhuǎn)矩容量的確定因此離合器的基本結(jié)構(gòu)是摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 離合器依靠摩擦表面間的摩擦力矩來(lái)傳達(dá)轉(zhuǎn)矩。因此可依照摩擦定律表示出離合器轉(zhuǎn)矩容量公式：

(3.1)Tc=ZfFR5(3.1)式中：亠為離合器轉(zhuǎn)矩容量；f為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，一般取一；F為作用在摩擦面上的總壓緊力，單位 N；為摩擦片的平均摩擦半徑，單位 m；Z為摩擦面數(shù)，單片為2，雙片為3。摩擦片上工作壓力F—般在設(shè)計(jì)離合器時(shí)假設(shè)摩擦片上壓力平均分布:(3.2)(3.2)(3.3)(3.4)應(yīng)大于發(fā)(3.5)(3.3)(3.4)應(yīng)大于發(fā)(3.5)式中：：為摩擦面上平均壓力，單位 N；A為摩擦面積，單位二：；D為摩擦片外徑，單位m；d為摩擦片內(nèi)徑，單位m。式（3.1）中有效作用半徑二-公式以下：H_■一號(hào)式中：D為摩擦片外徑，單位m；d為摩擦片內(nèi)徑，單位m。將式（3.2與式（3.3代人式（3.1得:Tc=-^Z/pD'式中： -為摩擦片內(nèi)、外徑之比，一般在?0.70之間。p為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)：動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)含有設(shè)計(jì)因子，即：式中：冗％為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，單位代二;-為設(shè)計(jì)因子，稱(chēng)為后備系數(shù)，必定大于 1。后備系數(shù)■，平均壓力■，摩擦片內(nèi)外徑d、D以及摩擦片厚度b為離合器基本性能參數(shù)。3.2.2離合器主要基本性能參數(shù)的確定（1）摩擦系數(shù)f的確定影響離合器摩擦系數(shù)的因素很多， 很復(fù)雜，本設(shè)計(jì)不詳細(xì)談?wù)摚?jīng)過(guò)查閱文件資料并與企業(yè)咨詢(xún)后確定取f4-18］。（2）離合器后備系數(shù)梓的確定后備系數(shù)■保證了離合器可靠的傳達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，有助于減少汽車(chē)起步時(shí)的滑磨，提高了離合器的使用壽命。主要作用是：保證離合器在摩擦片磨損后依舊可以可靠地傳達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；防范離合器滑磨過(guò)大，防范傳動(dòng)系過(guò)載。當(dāng)前進(jìn)行離合器設(shè)計(jì)時(shí)，主若是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，依照汽車(chē)的使用條件、離合器的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)初選后備系數(shù) o介紹采用的后備系數(shù)以下：小轎車(chē)：】：_?一';載貨車(chē):片-亠一；帶拖掛的重型車(chē)或牽引車(chē)： ?=瓷1心豈』’本次設(shè)計(jì)選擇’選擇范圍在爭(zhēng)—17庶,取‘o（3）單位壓力；的確定單位壓力.■對(duì)離合器使用壽命影響很大，目前離合器設(shè)計(jì)時(shí)單位壓力介紹選擇范圍如下：石棉基資料 二?；粉末冶金資料「?0.60Mpa；金屬陶瓷資料匚?；對(duì)于采用有基資料為基礎(chǔ)的摩擦片：當(dāng)小轎車(chē) 二三「「二二時(shí)，鉄用m黒

二”]工…二時(shí)，卑=—— -;對(duì)于載貨汽車(chē)二=匚匸二二時(shí)，「’「；?，二二m?「工二-.：時(shí)，??. *。本設(shè)計(jì)采用粉末冶金資料， 丁取0.35MPa。內(nèi)外、徑D、d以及摩擦片厚度b的確定摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，與離合器傳達(dá)的轉(zhuǎn)矩大小有必然關(guān)系。一般采用下式確定：陰《0陰《0=討阿d在上述公式中代入 徉=工、、二二：、嘗池花衷也，可得丁-兀二它_:：■-/，經(jīng)過(guò)查閱離合器摩擦片尺寸系列參數(shù)表 3.1并進(jìn)行比較計(jì)算后：可得與二二最湊近的是:m二汀./...，因此摩擦片外徑D=430mm'內(nèi)徑d=230mm'厚度b=4mm。離合器尺寸應(yīng)吻合尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) GB5764—86《汽車(chē)用離合器蓋片》，所選外徑D應(yīng)使摩擦片最大圓周速度在 65m/s-75m/s之間，依照下式：-_ :?「? - (3.7)式中：.飛為發(fā)動(dòng)機(jī)起步轉(zhuǎn)速：二二廠匕亡:KK，代入摩擦片外徑 D=430mm 可得[ ? -■- ，吻合設(shè)計(jì)要求。3.2.3離合器從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)從動(dòng)盤(pán)總成的設(shè)計(jì)主要包括從動(dòng)片、 從動(dòng)盤(pán)轂、摩擦片等的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)從動(dòng)盤(pán)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)該盡可能小；為了保證汽車(chē)平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布更為平均等，從動(dòng)盤(pán)應(yīng)擁有軸向彈性；為了防范傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤(pán)中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器；從動(dòng)盤(pán)總成要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。(1)從動(dòng)片設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從動(dòng)片晌，為了獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、盡量減少?gòu)膭?dòng)片重量、并使質(zhì)量分布盡可能的湊近旋轉(zhuǎn)中心；從動(dòng)片一般都做得較薄，平時(shí)用1.3~2.0mm厚的鋼板沖制而成。同時(shí)為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車(chē)起步平穩(wěn)，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成擁有軸向彈性的。依照式（3.6確定出的摩擦片內(nèi)、外徑值，本次設(shè)計(jì)從動(dòng)片采用組合式彈性從動(dòng)片。（2）從動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)過(guò)從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔輸出的， 變速器第一軸就插在該花鍵孔內(nèi)。 目前從動(dòng)盤(pán)轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式都采用齒側(cè)放心的矩形花鍵。本設(shè)計(jì)依照GB15758-2008花鍵標(biāo)準(zhǔn)以及SAE矩形花鍵尺寸系列，同時(shí)結(jié)合離合器生產(chǎn)本質(zhì)情況選擇花鍵轂尺寸為：花鍵外徑?=：_內(nèi)徑「二二二二二，齒寬|.二，齒數(shù)二二花鍵轂軸向長(zhǎng)度一般取花鍵外徑的1.2~1.4倍，本設(shè)計(jì)選擇花鍵軸向長(zhǎng)度為花鍵外徑的■■倍，結(jié)合本質(zhì)生產(chǎn)加工取整后得花鍵軸向長(zhǎng)度為??.…廣:，經(jīng)過(guò)查表得有效長(zhǎng)度山二三二二。（3）摩擦片與從動(dòng)片連接方式選擇目前摩擦片的連接方式主要有鉚接和粘接兩種，其中鉚接法應(yīng)用較為廣泛。鉚接法連接的從動(dòng)盤(pán)總成在摩擦片磨損后更換方便，粘接發(fā)連接的從動(dòng)盤(pán)總成中不只無(wú)法更換磨損的摩擦片，同時(shí)無(wú)法在粘接的從動(dòng)盤(pán)總成中安裝波形彈簧片；因此從動(dòng)盤(pán)總成軸向彈性差。因此本設(shè)計(jì)采用鉚接法連接摩擦片和從動(dòng)片。3.2.4壓盤(pán)和離合器蓋設(shè)計(jì)在離合器蓋總成中，壓盤(pán)和離合器蓋是除膜片彈簧外最主要的零部件，對(duì)離合器性能影響很大，需進(jìn)行特地的設(shè)計(jì)。（1）壓盤(pán)的設(shè)計(jì)壓盤(pán)傳力方式的選擇壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)形式的共同缺點(diǎn)是聯(lián)接件間有縫隙，在傳力開(kāi)始的一剎時(shí)將產(chǎn)生沖擊和噪聲，并且隨著磨損的增大而加大了沖擊。依照方案解析，采用傳動(dòng)片連接壓盤(pán)和飛輪。壓盤(pán)幾何尺寸的確定壓盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下三點(diǎn)要求：1）擁有足夠的質(zhì)量，可以吸取摩擦片在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量；2）擁有足夠大的剛度和合理的結(jié)構(gòu)形狀，保證在受熱的情況下不至于因產(chǎn)生翹曲變形而影

響離合器完好分別和摩擦片的平均壓緊;3）壓盤(pán)厚度一般不小于 15mm。依照前面離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、 尺寸的確定,與摩擦片相接合，因此壓盤(pán)的內(nèi)外徑應(yīng)與摩擦片內(nèi)、且大尺寸離合器一般用在載貨汽車(chē)等重型汽車(chē)上，壓盤(pán)厚度應(yīng)該較大以吸取熱量，本次設(shè)計(jì)壓盤(pán)厚度為④壓盤(pán)及傳動(dòng)片的資料依照前面離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、 尺寸的確定,與摩擦片相接合，因此壓盤(pán)的內(nèi)外徑應(yīng)與摩擦片內(nèi)、且大尺寸離合器一般用在載貨汽車(chē)等重型汽車(chē)上，壓盤(pán)厚度應(yīng)該較大以吸取熱量，本次設(shè)計(jì)壓盤(pán)厚度為④壓盤(pán)及傳動(dòng)片的資料確定了摩擦片內(nèi)外徑； 因壓盤(pán)工作時(shí)直接外徑對(duì)應(yīng)。本次設(shè)計(jì)離合器尺寸較大，離合器工作條件惡劣、產(chǎn)生熱量多。因此41mm。壓盤(pán)采用灰鑄鐵（即HT250），為增強(qiáng)壓盤(pán)機(jī)械強(qiáng)度，也可別的增加少量金屬元素（如鎳、鐵、錳合金等）以達(dá)到增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度的目的。本次論文中，傳力片采用 60SiMnA。（2）離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋與飛輪用螺栓固定， 經(jīng)過(guò)離合器蓋將發(fā)動(dòng)機(jī)一部分轉(zhuǎn)矩傳達(dá)給壓盤(pán)， 同時(shí)也是壓緊彈簧和分別杠桿的支撐殼體。 本設(shè)計(jì)對(duì)離合器蓋只進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)， 主要建模參數(shù)結(jié)合已有實(shí)物和工廠供應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。3?3膜片彈簧設(shè)計(jì)3.3.1膜片彈簧的變形特點(diǎn)膜片彈簧起作用部分為其碟形部分， 其特點(diǎn)為非線性。特點(diǎn)和碟簧的原始內(nèi)截錐高度 H及彈簧片厚度h之比區(qū)舟:有關(guān)。其特點(diǎn)圖以下：圖不同B門(mén)時(shí)膜片彈簧特點(diǎn)曲線Fig.3.1DifferentH/hcurveofdiaphragmsprings不同樣值可以獲得不同樣的彈性變形特點(diǎn)。

3.3.2膜片彈簧基本參數(shù)的選擇（1）膜片彈簧外形幾何尺寸參數(shù)膜片彈簧主要尺寸參數(shù)如圖 3.2所示：泊竄；?比值選擇：利用膜片彈簧非線性特點(diǎn)，保證離合器壓緊力變化不大且控制方便，一般汽車(chē)膜片彈簧的龍撫在蟲(chóng) 氣范圍內(nèi)選擇。本設(shè)計(jì)依照廠家采用尺寸，采用選擇 h=4.9mm，H=8mm，貝I」吃普空R及的確定：一般g滄一 迪時(shí)，蝶形彈簧儲(chǔ)蓄的彈性能力最大，彈簧重量的利用率最好。對(duì)于汽車(chē)離合器膜片彈簧不需要儲(chǔ)蓄太多彈性能力，一般 址詐??「寫(xiě)W謳本設(shè)計(jì)中，摩擦片內(nèi)徑 d=230mm，結(jié)合本質(zhì)經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)在市場(chǎng)上生產(chǎn)的 Q430離合器,選擇R=187mm。：的值應(yīng)該介于1.2~1.3之間，本次設(shè)計(jì)選擇 ，則r=150.4mm，結(jié)本質(zhì)生產(chǎn)加工，圓整后取 r=150mm。膜片彈簧初步錐角a的確定：汽車(chē)膜片彈簧的初步錐角 a—般在_y--_4合之間，可依照(3.12)下式確定：(3.12)a=R.-r代入H、R、r值得「二 八，本次設(shè)計(jì)圓整后取血二一：:膜片彈簧小端半徑二及分別軸承作用半徑 的確定：膜片彈簧小端半徑二?主要由結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)該大于變速器第 I軸花鍵的外徑以便安裝。本設(shè)計(jì)參如實(shí)物選擇 36.5mm；分別軸承半徑應(yīng)該大于「，則選擇 =40.0mm。TOC\o"1-5"\h\zJ 1 P分別指數(shù)目n、切槽寬-、窗孔槽寬誇，及窗孔內(nèi)半徑：：的確定：1） 分別指數(shù)目：汽車(chē)離合器膜片彈簧分別指數(shù)目 n〉12，—般采用18、24左右，采用偶數(shù)［⑼，便于制造時(shí)模具分度，因?yàn)槭谴蟪叽缒て瑥椈桑驹O(shè)計(jì)選擇 24。2） 切槽寬「?:切槽認(rèn)一般選擇4mm左右，本設(shè)計(jì)采用認(rèn) 。3）窗孔槽寬?及窗孔內(nèi)半徑￡:-一 ，本設(shè)計(jì)選擇「 「，的宀..Ju丄 丄 丄 丄 丄】■＞『廠］濁鬥遼本設(shè)計(jì)選擇:::..':■:/'^-^，得i'一二4）支撐環(huán)作用半徑|和膜片彈簧與壓盤(pán)接觸半徑L的確定：查閱資料可知，一般|應(yīng)該盡量湊近于r而略大于r，L應(yīng)該湊近R而略小于R［6］。則支撐環(huán)接觸半徑 |取l=152mm；L取L=179mm 。3.3.3膜片彈簧工作地址選擇依照膜片彈簧特點(diǎn)曲線形狀，曲線上有幾個(gè)特定的工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于以下圖3.4中的A、B、C。圖3.4中,B點(diǎn)位為嶄新離合器膜片彈簧處于壓緊狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)地址， A點(diǎn)為摩擦片磨損到極限的地址，C點(diǎn)為離合器分別時(shí)膜片彈簧的工作地址。由式 （3.14）算出的膜片彈簧凸點(diǎn)、凹點(diǎn)、拐點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)圖中的M、N、T點(diǎn)。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)T之間，且湊近或在 T點(diǎn)處［21］，—般*「：；咋,f以保證摩擦片在最大磨損限度 T范圍內(nèi)，壓緊力從-一到”變化不大，本次設(shè)計(jì)取 恤應(yīng)斗-:JH，單片離合器冷：總，7飛hWm?本次設(shè)計(jì)取=::.■'..'.'.o圖3.4膜片彈簧工作點(diǎn)地址Fig.3