小型汽車離合器的設(shè)計

西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書E第三部分方案繪制與設(shè)計提案西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書一、設(shè)計定位在開展方案時，要把握好禮品的使用群體，以文化和一定理念為設(shè)計元素。價格定位在中低價位，適合大眾的消費(fèi)水平，以自然質(zhì)樸型為主進(jìn)行設(shè)計，再從所調(diào)查的其他地區(qū)的禮品信息中吸取精華，優(yōu)勢互補(bǔ)；材料工藝方面最好要求工藝簡單可行，把成本降低；禮品主要針對那些喜愛旅游的朋友設(shè)計，所以，在造型上可以夸張隨意點(diǎn)，有更多的創(chuàng)意，而且設(shè)計要有特色，色彩也要能夠吸引不同的人群。二、設(shè)計系列草圖及選定草圖針對該次成都旅游紀(jì)念品設(shè)計，我準(zhǔn)備了五個方案，分別是太極八卦禮品、“熊貓”牌禮品、三國文化禮品、金沙禮品、臉譜禮品等，從這五個方面展開構(gòu)思與設(shè)計，同時還都具備了自然質(zhì)樸的特點(diǎn)，展現(xiàn)了成都的特色文化與人文風(fēng)情，給人一種“舍我其誰”的創(chuàng)意感和購買欲。（一）設(shè)計系列草圖1）太極八卦禮品草圖成都的青城山是中國著名的道教名山，也是道教的發(fā)源地之一。這里，選用太極為設(shè)計元素，為這一系列設(shè)計取名為“CONTINUE”，它們演繹了道家古老哲學(xué)的精髓，傳達(dá)出了對中國傳統(tǒng)文化的理解和秉承。道家樸素哲學(xué)滋潤了這次設(shè)計理念，更加符合了中國人的傳統(tǒng)審美觀。設(shè)計理念在設(shè)計哲學(xué)上，“CONTINUE”體現(xiàn)了功能不斷延續(xù)的思想，它的概念來自于中國傳統(tǒng)圖案“八卦”，這個圖案的意思是陰陽相互轉(zhuǎn)化，生命生生不熄，這個意思也是本系列設(shè)計的功能和名稱的來源。理念來源太極——中國古代哲學(xué)文化的精華的代表，包含了“萬物循環(huán)變化，周而復(fù)始”物質(zhì)再生理論。這種循環(huán)的和順其自然的思想，正是本次系列設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)和靈感來源。西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書MBEDPBrush西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書PAGEPAGE57畢業(yè)設(shè)計說明書題目:小型汽車離合器的設(shè)計學(xué)院(直屬系):機(jī)械工程與自動化學(xué)院年級、專業(yè):機(jī)械制造及其自動化姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:完成時間:目錄摘要…………31緒論………………………51.1離合器的概述……………51.2離合器的功用……………51.3膜片彈簧離合器的概述…………………62離合器結(jié)構(gòu)方案選取……………………82.1離合器設(shè)計的基本要求…………………82.2離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計…………83離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定……………133.1摩擦片主要參數(shù)的選擇………………133.2離合器后備系數(shù)β的確定……………143.3單位壓力P的確定……………………154離合器從動盤設(shè)計………164.1從動盤結(jié)構(gòu)介紹………164.2從動盤設(shè)計……………165離合器壓盤設(shè)計…………205.1壓盤的傳力方式的選擇…………………205.2壓盤的幾何尺寸的確定…………………205.3壓盤的材料選擇…………215.4離合器蓋的設(shè)計…………216離合器分離裝置設(shè)計……………………236.1分離桿的設(shè)計…………236.2分離桿材料和熱處理…………………237離合器膜片彈簧設(shè)計……………………247.1膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………………247.2膜片彈簧的彈性變形特性……………257.3膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定……………277.4膜片彈簧的強(qiáng)度計算……………………308飛輪的設(shè)計………………348.1飛輪的組成和材料的選取……………348.2飛輪原理及在發(fā)動機(jī)中的作用…………348.3飛輪設(shè)計…………………35總結(jié)……………40致謝…………41參考文獻(xiàn)………………………42摘要離合器是汽車傳動系中的重要部件，主要功用是是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機(jī)對傳動系的動力傳遞，保證汽車平穩(wěn)起步，保證傳動系統(tǒng)換擋時工作平順以及限制傳動系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系統(tǒng)過載。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，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。此設(shè)計說明書詳細(xì)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。本文根據(jù)推式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求，采用系統(tǒng)化設(shè)計方法，把離合器分為主動部分、從動部分、操縱機(jī)構(gòu)。通過對各個部分設(shè)計方案的原理闡釋和優(yōu)缺點(diǎn)的比較，確定了相關(guān)部分的基本結(jié)構(gòu)及其零部件的制造材料。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計步驟和要求，主要進(jìn)行了以下工作：選擇相關(guān)設(shè)計參數(shù)主要為：摩擦片外徑D的確定，離合器后備系數(shù)β的確定，單位壓力P的確定。并進(jìn)行了總成設(shè)計主要為：分離裝置的設(shè)計，以及從動盤設(shè)計（從動盤轂的設(shè)計）和膜片彈簧設(shè)計等。[關(guān)鍵字]：離合器；膜片彈簧；從動盤；壓盤；摩擦片AbstractTheclutchistheimportantcomponentsinautomobiletransmissionsystem,themainfunctionistoachieveiscutoffandtheenginetothepowertransmission,guaranteedthattheautomobilestartssmoothly,ensuredrivesystemwhentheshiftworksmoothlyandlimitthetransmissionsystemtowithstandthemaximumtorque,preventthetransmissionsystemoverload.Diaphragmspringclutchisinrecentyearsinthevehicleandlightvehicleusedinaclutch,thetorquecapacityoflargeandrelativelystable,convenientoperation,goodbalance,canbemassproduction,andtheresearchonithasbecomemoreandmoreimportant.Thisdesignmanualthedetaileddescriptionoflightautomobilediaphragmspringclutchstructure,parameterselectionandcalculationprocess.Accordingtopushtypediaphragmspringclutchworkingprincipleandtheusingrequirement,thesystemdesignmethod,theclutchisdividedintoactivepart,thedrivenpart,operatingmechanism.Throughthevariousdesignprincipleexplanationandcomparisonofadvantageanddisadvantage,determinetherelevantpartofthebasicstructureanditspartsandcomponentsmanufacturingmaterials.Accordingtotrafficconditionsandvehicleparameters,inaccordancewiththeclutchsystemdesignstepsandrequirements,mainlyforthefollowingwork:choosethedesignforthemainparameters:frictionplatediameterDdetermination,coefficientofclutchβdeterminationunitdeterminingP,pressure.Andthedesignofthemainassembly:theseparationdevicedesign,setdesignandfollower(hub-drivendesign)andadiaphragmspringdesign.[Keywords]:clutch;diaphragmspring;plate;plate;frictionplate1緒論1.1離合器概述按動力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動系中的第一個總成。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)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞機(jī)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。為使離合器起到以上幾個作用，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。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時其性能良好，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)動機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)合時平順、柔和，使汽車起步時不震動、沖擊；（2）離合器分離徹底；（3）從動部分慣量小，以減輕換檔時齒輪副的沖擊；（4）散熱性能好；（5）高速回轉(zhuǎn)時只有可靠強(qiáng)度；（6）避免汽車傳動系共振，具有吸收震動、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)動機(jī)與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動機(jī)不能帶負(fù)荷啟動，它必須先在空負(fù)荷下啟動，然后再逐漸加載。發(fā)動機(jī)啟動后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，一個運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動機(jī)，要帶一個靜止的傳動系，是不能突然剛性接合的。因為如果是突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發(fā)動機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動機(jī)與傳動系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動機(jī)加給傳動系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時，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，也可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)與傳動系的分離。但變速器在空檔位置時，變速器內(nèi)的主動齒輪和發(fā)動機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，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)動機(jī)和傳動系，發(fā)動機(jī)起動是很困難的。所以離合器的第二個功用，就是暫時分開發(fā)動機(jī)和傳動系的聯(lián)系，以便于發(fā)動機(jī)起動。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，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時分離傳動系，即能便利脫檔。同時在掛檔時，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造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時又需要離合器暫時分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動時，傳動系受到很大的慣性負(fù)荷，此時由于離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護(hù)作用。1.3膜片彈簧離合器概述膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。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(dāng)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。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(dāng)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(diǎn)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后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：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(fēng)散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經(jīng)設(shè)計出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~~2021N.m、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達(dá)28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱采用壓式機(jī)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。2離合器結(jié)構(gòu)方案選取參照現(xiàn)如今國內(nèi)小轎車的主流標(biāo)準(zhǔn)，選取參數(shù)：最大扭矩：220N.m最大轉(zhuǎn)數(shù)4500r/min軸距:L=3500mm使用環(huán)境：市區(qū)及郊區(qū)等路況較好的路段2.1離合器設(shè)計的基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計離合器應(yīng)滿足以下要求：在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備，又能防止傳動系過載。接合時要完全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。分離要迅速、徹底。從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。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。應(yīng)能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。作用在從動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。具有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便。2.2離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1摩擦片的選擇單片離合器因為結(jié)構(gòu)簡單，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)計選擇單片離合器。離合器摩擦面片在離合器結(jié)合過程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對很短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此要求摩擦面應(yīng)有下列一些綜合性能：在工作中有相對較高的摩擦系數(shù)；在整個在、工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦性能，不希望出現(xiàn)摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象；在短時間內(nèi)吸收相對高的能量，具有好的摩擦性能；能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器結(jié)合過程中表現(xiàn)出較好的結(jié)合性能（不易出現(xiàn)顫抖）；在抵抗高轉(zhuǎn)速下（變速器換擋時容易發(fā)生）大的離心力載荷而不被破壞；在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，有足夠的剪切強(qiáng)度；具有較小的轉(zhuǎn)動慣量，材料加工性能良好；在整個正常工作溫度范圍內(nèi)，和對偶材料壓盤，飛輪（都是鑄鐵件）等有良好的兼容摩擦性能；摩擦副對偶面有較高的容污性能，不影響他們的摩擦作用；具有優(yōu)良的性能/價格比，不會污染環(huán)境。鑒于以上各點(diǎn)，近年來，摩擦材料的種類增長極快。挑選摩擦材料的基本原則是：滿足較高性能的標(biāo)準(zhǔn)；成本最低；考慮替代石棉；直至今天，我國離合器的摩擦材料中，多數(shù)還是以基礎(chǔ)為石棉的材料編織而成，這種編織的面片是由石棉纖維和銅絲或鋅絲繞制成石棉線制成。因此，本離合器摩擦片采用石棉基質(zhì)的材料。采用它的原因是：一方面石棉有較好的耐熱性能，另一方面它又得到了銅絲等材料的加強(qiáng)，是一中性價比良好的摩擦材料。2.2.2壓盤的驅(qū)動方式在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種：（1）凸臺—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)：壓盤上凸臺在傳動過程中存在滑動摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。（2）徑向傳動驅(qū)動式：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，但它沒有相對滑動部分，因而不存在磨損，同時踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時壓盤和離合器蓋徑向相對位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會失去平衡而產(chǎn)生異常振動和噪聲。（3）徑向傳動片驅(qū)動方式：它用彈簧鋼制的傳動片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動驅(qū)動方式相同。比較以上集中方案，結(jié)合時機(jī)情況，我們選取徑向傳動片驅(qū)動方式。此種方式結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低且便于維護(hù)。此類離合器，一般采用3—6組傳力片，每組2—4片。在本設(shè)計中，結(jié)合實際情況，采用三組傳力片，每組兩片，均勻分布在壓盤切線位置。2.2.3離合器的分離離合器分離時，根據(jù)分離力的作用方式，分為推式和拉式。其結(jié)構(gòu)如圖2.1圖2.1推式和拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)圖其優(yōu)缺點(diǎn)比較，如表2.1表2.1推式和拉式膜片彈簧優(yōu)缺點(diǎn)比較項目類型離合器蓋變形分離軸承膜片彈簧外徑彈簧應(yīng)力夾緊載荷支撐環(huán)數(shù)設(shè)計負(fù)荷安裝推式大簡單大容易相對小相對大相對小2拉式小復(fù)雜小較難相對大相對小相對大1結(jié)合上述所述，優(yōu)先選擇推式膜片彈簧離合器。常用的離合器分離裝置為：1分離鉤+滑動軸承+周置彈簧。通過機(jī)械傳動驅(qū)動壓板，壓分離杠桿，使得壓盤和離合器摩擦片分離，從而中斷動力的輸出。其結(jié)構(gòu)如圖2.21.分離杠桿2.壓板3.軸圖2.2離合器分離裝置示意圖2．膜片彈簧+滑動軸承+分離板。此類結(jié)構(gòu)傳力方式與1類似，但是結(jié)構(gòu)更簡單。在此次設(shè)計中，我選用此結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖2.3圖2.3桑塔納汽車離合器分離裝置示意圖2.2.4離合器的散熱通風(fēng)試驗表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過°C時摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時溫度一般在°C以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時溫度有可能達(dá)到。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。3離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數(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。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力P0，可估算出摩擦片外徑。摩擦片外徑D（mm）也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）按如下經(jīng)驗公式選用式中，系數(shù)A反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對D的影響，可參考下列范圍：小轎車D=47；一般載貨汽車A=36（單片）或A=50（雙片）；自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車A=19；其中Temax=220N.m帶入公式，得：D=216.35mm根據(jù)我國摩擦片尺寸的標(biāo)準(zhǔn)：如下表3.1表3.1離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/mm200225250內(nèi)徑d/mm140150155厚度/mmC’=d/D0.6570.6670.620單面面積160221302選取 D=250,d=155,C’是另一個反映離合器摩擦片性能的參數(shù)，推薦C’=0.53—0.7。摩擦片的校核: 1.摩擦片外徑D（mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度不能超過65～70m/s,即-365～70m/s-3=58.87m/s滿足要求。為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許有值，即按下表3.1選取表3.1單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格D/mm210>210～250>250～325>325/10-20.280.300.350.40 滿足要求。3.2離合器后備系數(shù)β的確定后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇β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(jī)最大扭矩；b.防止離合器本身滑磨程度過大；c.要求能夠防止傳動系過載。本設(shè)計的是小型轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”選取B=1.20，如表3.2表3.2離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)β乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.20～1.3最大總質(zhì)量為6～14t的商用車1.7～2.25掛車2.0～3.03.3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也要適當(dāng)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(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=250㎜內(nèi)徑d=155㎜厚度h=3.5㎜內(nèi)徑與外徑比值C′=0.620，1－=0.762由公式D3πfZP（1-c3）=12β得:P=0.14Mpa（計算過程略）其中β=1.2f=0.34離合器從動盤設(shè)計4.1從動盤結(jié)構(gòu)介紹在現(xiàn)代汽車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動盤,用以避免汽車傳動系統(tǒng)的共振,緩和沖擊,減少噪聲,提高傳動系統(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。從動盤主要由從動片，從動盤轂，，摩擦片等組成從動盤根據(jù)是否具有減震功能，分為帶減震從動盤和不帶減震從動盤。不帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動盤結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕。帶扭矩減震器的從動盤，用以避免汽車傳動系統(tǒng)的共振，緩和沖擊，較少噪聲，提高系統(tǒng)傳動系的壽命。為了降低生產(chǎn)成本，采用不帶減震的從動盤。采用彈性較好的材料，沖壓制成從動片，具有較好的減震作用，同時大大降低了生產(chǎn)維護(hù)成本。圖4.1從動盤裝配圖4.2從動盤設(shè)計從動盤總成由摩擦片，從動片，減震器和從動盤穀等組成。它雖然對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)計的重點(diǎn)。從動盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計要求：（1）為了減少變速器換檔時齒輪間的沖擊，從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡可能??；（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盤應(yīng)具有軸向彈性；（3）為了避免傳動系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器；（4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度；4.2.1從動片的選擇和設(shè)計設(shè)計從動片時要盡量減輕質(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)動慣量。這是因為汽車在行駛中進(jìn)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(jìn)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)計的是小轎車的離合器，考慮各種因素，采用不帶減震彈簧的從動片，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250，內(nèi)徑由從動盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計中取得。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。4.2.2從動盤轂的設(shè)計從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對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)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax按國標(biāo)GB1144－74選取。從動盤的軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動時產(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，可采用鍍鉻工藝：對減振彈簧窗口及從動片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理?；ㄦI選取后應(yīng)進(jìn)行動連接強(qiáng)度校核：（4.1）式中，N為從動盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見表（4-1）。表4-1離合器從動盤轂花鍵尺寸系列摩擦片外徑D/mm發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax/N·m花鍵尺寸擠壓應(yīng)力σc/Mpa齒數(shù)N外徑D′/mm內(nèi)徑d′/mm齒厚b/mm有效齒長l/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.325020010352843510.428027510352844012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0根據(jù)摩擦片的外徑D=250mm與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=220N·m，由表4-1查得N=10，D′=35mm，d′=28mm，b=4mm，l=3500mm，=10.4Mpa，則由公式校核得：=5.72MPa<[σj]=10.4MPa。所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求。4.2.3摩檫片的材料選取及與從動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摩擦系數(shù)的影響小。（2）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應(yīng)耐磨。（3）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，尤其在高溫時的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)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(yīng)最小 。（7）結(jié)合時應(yīng)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塑料摩擦片，是由耐熱和化學(xué)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(diǎn)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(qiáng)度高、耐高溫、耐磨和較高摩擦系數(shù)（可達(dá)0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。在該設(shè)計中選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當(dāng)在高溫條件下工作時，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時，當(dāng)釘頭直接與主動盤表面接觸時，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會加劇主動盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)。5離合器壓盤設(shè)計5.1壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，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。如前面所述采用采用傳動片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。這種傳力片的連接方式還簡化了壓盤的結(jié)構(gòu)，降低了對裝配精度的要求，并且有利于壓盤的定中。5.2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，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑D=250㎜壓盤內(nèi)徑d=155㎜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)合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因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。它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時甚至?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。鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15㎜），但一般不小于10㎜在該設(shè)計中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為15㎜。圖5.1壓盤5.3壓盤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HB170～227，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)計中用材料為HT250，工作表面光潔度取為1.6。5.4離合器蓋的設(shè)計離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。此外，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)計中應(yīng)注意以下幾個問題：（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)離合器分離時，可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動效率，嚴(yán)重時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㎜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，因此它相對與飛輪必須有良好的對中，否則會破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另有種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設(shè)計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中。圖5.2殼體6離合器分離裝置設(shè)計6.1分離桿的設(shè)計在離合器分離和結(jié)合的過程中，踏板與壓盤之間運(yùn)動聯(lián)系的最后環(huán)節(jié)為分離彈簧。本設(shè)計才用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計中確定。在設(shè)計分離桿時應(yīng)注意以下幾個問題：（1）分離桿要有足夠的剛度在分流離合器時，分離桿要受很大的力，如果剛度不夠，會引起較大的變形，這不僅要降低離合器操作機(jī)構(gòu)的傳動效率，甚至出現(xiàn)離合器分離不徹底，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要設(shè)法增加分離桿的剛度，提高其抗彎曲的能力，以減少受力時的變形。（2）分離桿的鉸接處應(yīng)避免運(yùn)動上的干涉分離離合器時，壓盤沿其軸線做平行移動，分離桿與壓盤的交接點(diǎn)也隨壓盤一起平移。同時，這個點(diǎn)必須繞分離桿的支點(diǎn)做圓弧運(yùn)動，。顯然，同一個點(diǎn)同時要做兩種不同的運(yùn)動是不可能的，這就是所說的運(yùn)動干涉。為了避免這種運(yùn)動干涉，保證離合器能夠順利分離，在離合器分離桿結(jié)合區(qū)必須采取相應(yīng)的措施。（3）分離桿內(nèi)端的高度可以調(diào)整為了保證離合器分離時分離軸承能同時壓緊所有分離推桿，是每個分離推桿受力均勻，并使壓盤不至于產(chǎn)生傾斜，照成離合器分離不徹底和結(jié)合過程中離合器抖動現(xiàn)象，要求各分離桿的內(nèi)端面在同意水平面上，為打到這一要求，分離桿在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有調(diào)節(jié)裝置。6.2分離桿材料和熱處理分離桿一般由低碳鋼板沖壓或者由中碳鋼鍛造而成。為了提高耐磨度性能，表面應(yīng)進(jìn)行氰化處理，層深0.15—0.3mm，硬度HRC58-63 .7離合器膜片彈簧設(shè)計7.1膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。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(dāng)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。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(dāng)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(diǎn)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后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：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(fēng)散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經(jīng)設(shè)計出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~~2021N.m、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達(dá)28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)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。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)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。7.2膜片彈簧的彈性變形特性前面說過膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的，它是一中非線性的彈簧，其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高H及彈簧片厚h的比值H/h有關(guān)。不同的H/h值可以得到不同的特性變形特性。一般可以分成下列四中情況：⑴＜如下圖7.1中H/h=0.5的曲線,其曲線形狀表現(xiàn)為:載荷P的增加,變形總是不斷增加.這種彈簧的剛度很大,可以承受很大的載荷,適合與作為緩沖裝置中的行程限制器。⑵=如圖7.1中H/h=1.5≈的曲線,彈性特性曲線在中間有一段很平直,變形的增加,載荷P幾乎不變.這種彈簧叫做零剛度彈簧.⑶＜＜2如圖7.1中=2.75者,彈簧的特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域,即當(dāng)變形增加時,載荷反而減少具有這種特性的膜片彈簧很適合用于作為離合器的壓緊彈簧,因為可利用其負(fù)剛度區(qū),達(dá)到分離離合器時載荷下降,操縱省力的目的,當(dāng)然負(fù)剛度過大也不適宜,以免彈簧工作位置略微變動造成彈簧壓緊力過大.⑷＞如下圖7.2,這種彈簧的的特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū),而且有載荷為負(fù)值的區(qū)域.這種彈簧適合于汽車液力傳動中的鎖止機(jī)構(gòu)。圖7.1三種不同H/h值時的無因次特曲線圖7.2各種不同H/h值時的無因次彈性變形特性7.3膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定在設(shè)計膜片彈簧時，一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗算，最后優(yōu)選最合適的尺寸。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖7.3圖7.3膜片彈簧示意簡圖7.3.1H/h比值的選取設(shè)計膜片彈簧時，要利用其非線性的彈性變形規(guī)律，因此要正確選擇其特性曲線的形狀，以獲得最佳性能。一般汽車汽車膜片彈簧的H/h值的范圍在1.5～2.5之間。在本設(shè)計中。H=5mmh=2.5mmH/h=27.3.2R及R/r確定比值R/r對彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響，從材料利用率的角度，比值在1.8～2.0時，碟形彈簧儲存彈性的能力為最大，就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好。因此設(shè)計用來緩和沖擊，吸收振動等需要儲存大量彈性能時的碟簧時選用。對于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計上并不需要儲存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定，一般R/r取值為1.2～1.3.對于R,膜片彈簧大端外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)，大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。此外，當(dāng)H，h及R/r等不變時，增加R有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。參考下表可7-1表7-1一些車型膜片彈簧的R和R/r的值車型外徑（㎜）內(nèi)徑（㎜）半徑2R（㎜）R/r豐田225160206103/81=1.27北京BJ751228150210105/8.5=1.25上海SH771280165252126/103.5=1.21參照以上數(shù)據(jù)，初步確定：R=113mm；r=90mm所以R/r=113/90=1.257.3.3膜片彈簧起始圓錐底角汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在10°～14°之間，≈代入數(shù)值計算可得：=11°7.3.4膜片彈簧小端半徑及分離軸承的作用半徑的值主要由結(jié)構(gòu)決定，最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外徑，分離軸承作用半徑大于。因為花鍵外徑D=35㎜，要使2＞D，所以取=20，=27㎜7.3.5壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計取mm，mm。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度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。7.3.6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，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即（2）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(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即推式：拉式：（3）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即（4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即（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，即推式：拉式：由（4）和（5）得mm，mm。7.3.7分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目n＞12，一般在18左右，采用偶數(shù)，便于制造時模具分度切槽寬≈4㎜，≈12㎜，窗孔半徑r一般情況下由（r－r）≈(0.8～1.4),所以取r－r=10=12㎜參考下表7-2表7-2一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù)n、切槽寬、及半徑車型n（㎜）（㎜）r－（㎜）豐田183.2911北京BJ751183.21113上海SH771183.21112.5雪佛蘭183.21010參考上表7-2可取得n=18,≈4㎜，≈12㎜,r=807.4膜片彈簧的強(qiáng)度計算假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動（圖7.4）。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖试擖c(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：（7.4.1）圖7.4.1膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）α——碟簧部分子有狀態(tài)時的圓錐底角e——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=(R-r)/In(R/r)(7.4.2)為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（7.4.1）式寫成Y與X軸的關(guān)系式：（7.4.3）圖7.4.2切向應(yīng)力在子午斷面的分布由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置φ一定時，一定的切向應(yīng)力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。當(dāng)時，因為的值很小，我們可以將看成，由上式可寫成。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與X軸承角的直線上。從式（7.4.1）可以看出當(dāng)時無論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2代入（7.4.1）式有：令可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角由于：mm所以：，N/mm2B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力：（7.4.4）式中n——分離指數(shù)目n=18br——單個分離指的根部寬mm因此：N/mm2由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：N/mm2N/mm2膜片彈簧的設(shè)計應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持12～14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。8飛輪的設(shè)計8.1飛輪的組成和材料的選取飛輪總成（Flywheelassembly）一般由飛輪、齒圈、離合器定位銷、軸承等組成，部分產(chǎn)品軸承用花鍵代替。現(xiàn)在隨著汽車行業(yè)的不斷鉆研擴(kuò)展，發(fā)動機(jī)飛輪已演變出實用的好多類型，如雙質(zhì)量減震飛輪（主要用于柴油發(fā)動機(jī)），45#鍛鋼輕質(zhì)量飛輪，鋁合金T6飛輪，輕質(zhì)量飛輪主要用于賽車和特殊愛好者使用，安裝這種飛輪以后，發(fā)動機(jī)加速快，缺點(diǎn)是收油門后減速也快。材質(zhì)：一般使用鑄鐵：HT200HT250；球鐵：QT450-10、QT600-3、QT500-7等，國外也有用45號鋼制作的飛輪?；诣T鐵的力學(xué)性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關(guān)。灰鑄鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學(xué)性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強(qiáng)度和硬度最低，故應(yīng)用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細(xì)小，有較高的強(qiáng)度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。8.2飛輪原理及在發(fā)動機(jī)中的作用飛輪(Flywheel)裝置在曲柄的軸的一端，是鑄鐵制造較重的輪盤，在爆發(fā)沖程傳遞回轉(zhuǎn)力，由飛輪一時吸收儲蓄，供給下一次動力沖程，能使曲柄軸圓滑的回轉(zhuǎn)作用，外環(huán)的齒圈可供起時搖轉(zhuǎn)引擎之用，背面與離合器片接觸，成為離合器總成的主件飛輪是發(fā)動機(jī)在曲軸后端的較大的圓盤狀的零件，它具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，具有以下功能：將發(fā)動機(jī)作功形成的部分能量儲存起來，以克服其他形成的阻力，使曲軸均勻旋轉(zhuǎn)。通過安裝在飛輪上的離合器，把發(fā)動機(jī)和汽車傳動系統(tǒng)連接起來。裝有與起動機(jī)結(jié)合的齒圈，便于發(fā)動機(jī)啟動。驅(qū)動盤，也是飛輪的一種，材質(zhì)用45號鋼沖壓成型，再壓制齒圈。飛輪是一個延著固定軸旋轉(zhuǎn)的輪子或圓盤，能量以\o"旋轉(zhuǎn)動能"旋轉(zhuǎn)動能的方式儲存在\o"轉(zhuǎn)子"轉(zhuǎn)子中：其中ω是\o"角速度"角速度I是\o"質(zhì)量"質(zhì)量相對軸心的\o"轉(zhuǎn)動慣量"轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動慣量是物體抵抗\o"力矩"力矩的能力，給予一定力矩，轉(zhuǎn)動慣量越大的物體轉(zhuǎn)速越低。固體圓柱的轉(zhuǎn)動慣量為,若是薄壁空心圓柱，轉(zhuǎn)動慣量為,若是厚壁空心圓柱，轉(zhuǎn)動慣量則為.其中m表示質(zhì)量，r表示半徑，在\o"轉(zhuǎn)動慣量列表"轉(zhuǎn)動慣量列表中可以找到更多的信息。在使用\o"國際單位制"國際單位制計算時，質(zhì)量、半徑及角速度的單位分別是公斤、米，弧度/秒，所得到的結(jié)果會是\o"焦耳"焦耳。由于飛輪可儲存的能量是和轉(zhuǎn)動慣量成正比，因此在設(shè)計飛輪時，會盡量在不變動質(zhì)量的條件下，去增加其轉(zhuǎn)動慣量，例如說中間摟空將，質(zhì)量集中在飛輪的外圍等作法。在利用飛輪儲存能量時，還需要考慮在轉(zhuǎn)子不變形或斷裂的前提下，飛輪可儲存的能量上限，轉(zhuǎn)子的\o"環(huán)向應(yīng)力"環(huán)向應(yīng)力（\o"en:hoopstress"hoopstress）是主要的考量因素：其中：σt是轉(zhuǎn)子外圈所受到的張應(yīng)力ρ是轉(zhuǎn)子的密度r是轉(zhuǎn)子的半徑ω是轉(zhuǎn)子的\o"角速度"角速度8.3飛輪設(shè)計8.3.1飛輪設(shè)計摘要圖示為某一機(jī)械在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其等效構(gòu)件在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個周期內(nèi)所受等效驅(qū)動力矩與等效阻力矩的變化曲線。圖8.1飛輪驅(qū)動力矩與等效力矩變化曲線圖由圖（b）可得，該機(jī)械系統(tǒng)在b點(diǎn)處具有，對應(yīng)于最大的虧功，其值等于（-f1）；而在c點(diǎn)，具有，對應(yīng)于最大的盈功，其值等于f2與（-f1）之和。用表示最大盈虧功，則當(dāng)時,;當(dāng)時,，飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量為，則根據(jù)動能定理可[]=所以設(shè)計時，應(yīng)滿足δ≤[δ]即所以其中J為系統(tǒng)中除飛輪以外其它運(yùn)動構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量。

若，則若用平均轉(zhuǎn)速n(r/min)取代平均角速度ωm，則有900上式中，當(dāng)[]與n一定時，加大，[δ]下降，起到減小機(jī)械速度波動的作用，達(dá)到調(diào)速的目的。8.3.2飛輪的轉(zhuǎn)動慣量核算圖8.2飛輪尺寸參數(shù)通常，在計算圓形規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量時，我們可以將其劃分為若干塊，以此計算其轉(zhuǎn)動慣量。飛輪結(jié)構(gòu)如上圖8.2：根據(jù)具體要求，本次設(shè)計的飛輪可以劃分為四部分，轉(zhuǎn)動慣量分別為,,,飛輪材料為HT250，密度8g/J=m/2().J=+++J=41.1+146.6+224.7+268.78J=681.18g/計算過程略總結(jié)本次課程設(shè)計根據(jù)給出的設(shè)計要求和原始設(shè)計參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動方式采用傳動片傳動，分離軸承采用自動調(diào)心式分離軸承，操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用60Si2MnA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；傳動片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計后的離合器溫升校核合格。計算方面：確定了離合器的主要參數(shù)β、P0、D、d，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得出并通過約束條件，檢驗合格。根