《汽車(chē)單盤(pán)離合器設(shè)計(jì)》17000字（論文）

緒論1.1離合器的簡(jiǎn)介離合器，顧名思義主要功能為一離一合，主要安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，滿足變速器的分離與結(jié)合。也就是說(shuō)它可以起到一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪雙向轉(zhuǎn)換傳動(dòng)裝置的雙向傳動(dòng)離合器和傳動(dòng)器的作用。換句話說(shuō)就是，當(dāng)用一只腳直接踩下汽車(chē)上的離合器,那么汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部動(dòng)力和傳動(dòng)裝置與個(gè)車(chē)輪就可能會(huì)直接斷開(kāi)連接,發(fā)動(dòng)機(jī)的全部的驅(qū)動(dòng)力就不會(huì)直接從它傳到車(chē)輪上，以此方式來(lái)驅(qū)動(dòng)這輛汽車(chē)了。當(dāng)只要輕輕松開(kāi)這個(gè)電動(dòng)離合器,那么傳動(dòng)裝置就自然而然地會(huì)與車(chē)輪連接上,動(dòng)力就直接由它傳到車(chē)輪上,車(chē)子自然就能動(dòng)了。在明白了各種液力液壓離合器的基本結(jié)構(gòu)工作原理作用之后,那么具體來(lái)說(shuō)就需要結(jié)合實(shí)際。當(dāng)一輛車(chē)在高速公路起步時(shí),車(chē)輪一定不會(huì)是運(yùn)動(dòng)的或是靜止的,要及時(shí)想一個(gè)辦法不要讓你的一輛車(chē)在其他車(chē)輪靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀態(tài)下再運(yùn)轉(zhuǎn)并更改為車(chē)在高速時(shí)的運(yùn)行狀態(tài),這時(shí)你開(kāi)車(chē)需要的這個(gè)車(chē)輪的承推力一定不會(huì)是很大的,但比其他一輛車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)大的多,此時(shí)一定要注意踩下離合器,掛一檔。當(dāng)輕輕用腳踩下一個(gè)慢速離合器,即已經(jīng)完全做好了用這個(gè)慢速齒輪直接地來(lái)驅(qū)動(dòng)那個(gè)慢速車(chē)輪的心理準(zhǔn)備,掛上一檔,就是把慢速齒輪傳動(dòng)裝置齒輪直接地推送到慢速齒輪傳動(dòng)裝置上,當(dāng)再緩慢抬起離合器時(shí),齒輪傳動(dòng)裝置就直接向驅(qū)動(dòng)這輛車(chē)輪的那個(gè)傳動(dòng)裝置上慢慢地緊緊靠去了。如果車(chē)輛在離合器上的轉(zhuǎn)速比你抬的很快,那么兩個(gè)屬于傳動(dòng)器的齒輪就立即完全自動(dòng)接合了,由于車(chē)本身齒輪是完全運(yùn)動(dòng)靜止的,需要的傳動(dòng)齒輪輸出推力很大,發(fā)動(dòng)機(jī)本身需要齒輪輸出的巨大的驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以一下子即使車(chē)轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到一檔時(shí)的最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度,那么車(chē)就很有可能還是會(huì)突然一動(dòng),然后立即自動(dòng)熄火。車(chē)一動(dòng)就已經(jīng)直到了這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的的這個(gè)驅(qū)動(dòng)力已經(jīng)直接把它傳到了這個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上,這就是說(shuō)不把這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力推過(guò)來(lái)就無(wú)法驅(qū)動(dòng)去駕駛那輛車(chē),于是這個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪就被這個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)卡住,發(fā)動(dòng)機(jī)就已經(jīng)開(kāi)始自動(dòng)熄火了。所以這就是為什么高速起步時(shí)剎車(chē)要額外加一個(gè)油門(mén),抬車(chē)時(shí)離合器速度要慢的基本原理。隨著全球汽車(chē)引擎的進(jìn)一步改善和提高,同時(shí)科技的進(jìn)步使得現(xiàn)代汽車(chē)中所使用的電子技術(shù)發(fā)展十分迅猛，而人們對(duì)離合器的要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。因此，汽車(chē)行業(yè)的從業(yè)者們應(yīng)當(dāng)想盡辦法提高離合器的可靠性，把離合器的使用壽命延長(zhǎng)，同時(shí)改進(jìn)離合器扭矩以及轉(zhuǎn)速的傳輸能力，并盡可能的簡(jiǎn)便化操作，而這些則是離合器接下來(lái)的戰(zhàn)略目標(biāo)和總的發(fā)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，諸如計(jì)算、性能演示、計(jì)算機(jī)圖形繪制和制造后的故障統(tǒng)計(jì)之類的設(shè)計(jì)任務(wù)已從手冊(cè)轉(zhuǎn)移到使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成任務(wù)，更容易也更方便地供相關(guān)人員進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)和研發(fā)。離合器具有如下的功能：保證汽車(chē)平穩(wěn)起步如果起步時(shí)沒(méi)有離合器來(lái)切斷動(dòng)力，一旦汽車(chē)掛上擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)不僅瞬間就會(huì)拖動(dòng)全部傳動(dòng)系運(yùn)作，造成汽車(chē)突然前沖現(xiàn)象。而且其還會(huì)因短時(shí)間承受巨大的阻力矩而停止工作。保證換擋平順性汽車(chē)在行駛過(guò)程中會(huì)遇到各種復(fù)雜的路況，如遇到紅綠燈的路口、前方路面低凹不平整與緊急制動(dòng)等。汽車(chē)為了滿足這些復(fù)雜行駛條件下的正常運(yùn)行，就必須進(jìn)行適應(yīng)性的加速或減速。汽車(chē)速度的調(diào)整需要切換變速器的工作擋位，而直接換擋時(shí)齒輪副之間運(yùn)轉(zhuǎn)速度不一致，會(huì)致使齒間嚙合困難損壞輪齒。這時(shí)需要控制離合器切斷變速器的動(dòng)力，降低輪齒轉(zhuǎn)速來(lái)確保平順換擋。防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載當(dāng)汽車(chē)產(chǎn)生的慣性阻力轉(zhuǎn)矩已經(jīng)超過(guò)離合器所能夠傳遞的大小時(shí)，離合器中的壓盤(pán)能夠自發(fā)地與從動(dòng)盤(pán)斷開(kāi)連接，分離動(dòng)力傳遞，進(jìn)而防止傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受有害的、過(guò)大的轉(zhuǎn)矩被損壞。1.2離合器的特點(diǎn)按照動(dòng)力傳遞的順序，離合器必須是傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)的第一個(gè)組件。如今，彈簧壓縮型的摩擦離合器已廣泛用于各種汽車(chē)上，它可以向汽車(chē)傳遞的最大扭矩是由摩擦襯片之間的工作壓力、摩擦襯片的面積大小以及摩擦面的表面狀況。也就是說(shuō)，它主要依賴于一個(gè)離合器的基本參數(shù)和主要尺寸參數(shù)。螺旋彈簧離合器對(duì)技術(shù)要求不高且成本較低，同時(shí)具有出色的性能、高可靠性和更長(zhǎng)的壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操作輕巧方便。而這些都是一個(gè)必須前提的條件，即確保這個(gè)離合器能夠可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前行。螺旋彈簧離合器有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[2]：（1）能夠保證在接合時(shí)柔滑、平順，并能防止汽車(chē)在啟動(dòng)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)或產(chǎn)生沖擊；（2）離合器分離徹底、完全；（3）從動(dòng)部件具有較小的慣性，就可以減小變速過(guò)程中齒輪副的沖擊損害，保持零件的完整性；（4）散熱性能良好，可以快速降溫；（5）可靠強(qiáng)度高，尤其是高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，不易變形從而失去其應(yīng)有的效果；（6）能夠減少甚至防止汽車(chē)內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)共振的能力，可以吸收部分震蕩和外力的沖擊，同時(shí)降低噪聲，提高車(chē)內(nèi)人員的舒適性；（7）操作簡(jiǎn)單，容易上手；（8）使用壽命較長(zhǎng)，可以降低維護(hù)的成本，有較高的經(jīng)濟(jì)性。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究1.3.1國(guó)外發(fā)展研究隨著汽車(chē)技術(shù)不斷地發(fā)展，離合器也進(jìn)行了多次更新?lián)Q代。最早期的離合器出現(xiàn)于19世紀(jì)后期，是由滾輪與皮帶組成。通過(guò)控住制皮帶的松緊度來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸，但由于其結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單且遇到水容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因此很快被淘汰了。1889年，戴姆勒公司首先成功研制出基于摩擦力作用傳動(dòng)原理的錐形離合器[3]，這種類型的離合器帶有錐形盤(pán)，具有自由移動(dòng)的能力，當(dāng)把它安裝在變速器的主軸上時(shí)，幾乎能夠與曲軸上帶錐形凹槽相互之間緊密地連接。當(dāng)我們需要斷開(kāi)這種連接想要進(jìn)行換檔時(shí)，又可以直接用腳踩下腳踏板，通過(guò)分離套筒和彈簧的方式，將此錐形盤(pán)拉回原來(lái)的位置，如此便能夠達(dá)到臨時(shí)性斷開(kāi)動(dòng)力傳輸?shù)哪康?。在一開(kāi)始的時(shí)候，這種離合器的摩擦面采用的材料是駝毛，但皮革材質(zhì)沒(méi)多久就代替了這種皮毛材質(zhì)。因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)，把皮革放在蓖麻油中浸泡之后，可以明顯地防止潮濕、防止出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，保持摩擦面的穩(wěn)定性。采用皮革制摩擦面的優(yōu)點(diǎn)有：離合器具備進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的能力，當(dāng)有外力產(chǎn)生或者輸入時(shí)，可以不受其影響，繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)；但同時(shí)質(zhì)量太大也是它一個(gè)非常大的缺陷。與此同時(shí)，由于摩擦片的結(jié)構(gòu)原因，導(dǎo)致其磨損太快，需要經(jīng)常性的更換摩擦片，而更換摩擦片的過(guò)程又太麻煩，耗時(shí)費(fèi)力又占用較高的成本，因此后來(lái)在皮革制摩擦片中他們又設(shè)計(jì)研發(fā)出來(lái)了壓緊彈簧銷以及傳動(dòng)片來(lái)尋求改變和突破，降低成本，。1904年，DeDion和Bouton在研究已有的多盤(pán)離合器組成中獲得啟發(fā)，共同研制發(fā)明出了結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化的單盤(pán)式離合器。這種類型的離合器從動(dòng)盤(pán)質(zhì)量的比較小，這樣就可使得在離合器斷開(kāi)連接之后，從動(dòng)盤(pán)能比多盤(pán)式離合器更快地停止轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到讓換檔更為方便的目的。后來(lái)1920年代新型的高摩擦系數(shù)的石棉材料被引用到離合器中，進(jìn)一步推動(dòng)單盤(pán)離合器在汽車(chē)的使用上，直到石棉摩擦片被取代。1.3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展研究我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展明顯落后于歐美國(guó)家落后于亞洲的日本，離合器于1930年代開(kāi)始小規(guī)模化生產(chǎn)。由于當(dāng)時(shí)制造水平落后、人才儲(chǔ)備稀缺等條件限制，只能簡(jiǎn)單加工出離合器的小零件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)離合器整體化生產(chǎn)的水平[5]。相比之下，同期法國(guó)的瓦雷奧與西德的菲希特爾兩家離合器公司就已經(jīng)能夠獨(dú)立完成工作性能最好的膜片彈簧離合器，并且公司人數(shù)都達(dá)到千人以上，能實(shí)現(xiàn)離合器規(guī)?；慨a(chǎn)。我國(guó)在1950年后才建立了一批離合器生產(chǎn)的公司，一汽、上汽與東風(fēng)等汽車(chē)公司紛紛出現(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)離合器制造正式進(jìn)入工廠化時(shí)代。20世紀(jì)70年代后期，“科技是第一生產(chǎn)力”的概念正式被提出，于是國(guó)家開(kāi)始構(gòu)建汽車(chē)的發(fā)展戰(zhàn)略[5]。同時(shí)國(guó)家引進(jìn)具有先進(jìn)離合器設(shè)計(jì)的外國(guó)汽車(chē)企業(yè)，建立合資共同經(jīng)營(yíng)的體系。此舉幫助了我國(guó)汽車(chē)人員深化汽車(chē)技術(shù)、研究與攻克技術(shù)難點(diǎn)，從而我國(guó)建立起多支膜片彈簧研究的科研團(tuán)隊(duì)，他們圍繞外國(guó)豐富的經(jīng)驗(yàn)與理論開(kāi)展了大量膜片彈簧研究，最終取得了實(shí)質(zhì)性的突破，就此我國(guó)走上了膜片彈簧獨(dú)立自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的道路。在汽車(chē)膜片彈簧離合器的研究中，1989年林世裕參考A-L公式建立了拉、推式膜片彈簧力學(xué)模型，并推導(dǎo)出膜片彈簧理論設(shè)計(jì)與校核的方法，其研究成果成為膜片彈簧設(shè)計(jì)最詳實(shí)的理論支撐。1990年起，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了多種仿真分析軟件的開(kāi)發(fā)，由此我國(guó)掀起來(lái)一股基于運(yùn)動(dòng)仿真軟件的優(yōu)化膜片彈簧的研究熱潮，很多學(xué)者利用Matlab軟件強(qiáng)大的函數(shù)工具，開(kāi)展了以膜片彈簧高厚比、彈簧壓緊力與最小應(yīng)力等為目標(biāo)，多種影響膜片彈簧特性的基本尺寸參數(shù)為約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真分析[6]。他們的研究結(jié)果更加精確細(xì)致，有效縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期與降低生產(chǎn)成本，如胡靜以新舊摩擦片工作時(shí)的最小彈簧壓緊力差值作為優(yōu)化目標(biāo)，利用實(shí)測(cè)的捷達(dá)膜片彈簧載荷與數(shù)據(jù)做出多項(xiàng)式回歸方程與著名的A-L公式進(jìn)行對(duì)比分析，得出膜片彈簧的理論與實(shí)際彈性特性曲線具有一定程度的偏差的結(jié)論，并增加了修正系數(shù)。1.4離合器的功用第一點(diǎn)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速約為300至500r/min，但汽車(chē)只能從停止?fàn)顟B(tài)起步。運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)動(dòng)機(jī)需要固定的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)才能發(fā)揮作用，而兩者是不能突然而緊密地連接在一起的。此時(shí)，離合器就開(kāi)始發(fā)揮自己的功用，把發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸地連接起來(lái)，隨者發(fā)動(dòng)機(jī)施加至車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩慢慢增加，達(dá)到足以克服阻力時(shí)，汽車(chē)就能夠緩慢而平穩(wěn)地起步并行駛了。第二點(diǎn)，在寒冷的天氣中，如果沒(méi)有將發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)分開(kāi)的離合器，則很難啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)斷開(kāi)和傳動(dòng)系統(tǒng)的連接，只有這樣才能便于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。第三點(diǎn)，當(dāng)人們?cè)隈{駛汽車(chē)時(shí)需要經(jīng)常換檔，這也就意味著傳動(dòng)齒輪對(duì)常需要斷開(kāi)和連接。當(dāng)齒輪由于原本嚙合時(shí)的壓力存在而被切割時(shí)，可能使其難以脫檔，但是使用離合器暫時(shí)分離動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)將使其更易于脫檔。不僅如此，在換檔時(shí)，僅依靠駕駛員自身想要去同步嚙合齒輪對(duì)的圓周速度并不是一件容易的事情，因?yàn)榇嬖谟趪Ш淆X輪對(duì)之間的圓周速度差有很大可能導(dǎo)致產(chǎn)生換檔時(shí)的巨大沖擊甚至無(wú)法達(dá)到換擋的目的，從而導(dǎo)致?lián)Q擋失敗。由此可見(jiàn)，在換檔時(shí)切斷動(dòng)力傳輸系統(tǒng)十分重要，而離合器的存在便解決了這樣的問(wèn)題，離合器通過(guò)減少與離合器驅(qū)動(dòng)齒輪相連的質(zhì)量，便減少了換擋時(shí)產(chǎn)生的影響同時(shí)實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)的換擋。1.5離合器應(yīng)當(dāng)具備的性能要求通過(guò)查閱資料可知，離合器的功用應(yīng)該具備下面的一些要求：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大扭矩必須在任何工況下被可靠地傳遞。因此，離合器的摩擦扭矩必須大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。（2）接和平穩(wěn)柔順。也就是說(shuō)，離合器傳遞的扭矩應(yīng)緩慢增加，以防止汽車(chē)產(chǎn)生突然的沖擊亦或者是抖動(dòng)異常激烈。（3）離合器的分離應(yīng)當(dāng)完全、迅速。假如在換檔過(guò)程中離合器不能夠完全斷開(kāi)與傳動(dòng)系統(tǒng)的連接，則部分扭矩會(huì)將繼續(xù)傳遞到變速器，使換檔困難并引起換擋沖擊，甚至發(fā)生打齒現(xiàn)象造成零部件的損壞。（4）從動(dòng)盤(pán)的慣性矩小。當(dāng)離合器分離時(shí)，只有離合器從動(dòng)盤(pán)連接到變速器的驅(qū)動(dòng)齒輪。減少?gòu)膭?dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小了換檔時(shí)的沖擊。（5）具備吸收振動(dòng)、噪音和沖擊的能力。（6）良好的散熱性，可防止因高溫而導(dǎo)致摩擦件燃燒，以及由于摩擦系數(shù)降低而引起的打滑。（7）操作輕巧，易于減輕駕駛員疲勞。這點(diǎn)非常重要，特別是對(duì)于在城市中行駛的汽車(chē)和公共汽車(chē)而言。（8）對(duì)于摩擦離合器，摩擦襯片必須承受高溫和耐磨損。襯套的磨損應(yīng)在一定范圍內(nèi)，并且離合器應(yīng)可調(diào)節(jié)以便實(shí)現(xiàn)正常的工作。

2GBC汽車(chē)離合器離合器總體設(shè)計(jì)方案的確定2.1GBC汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定在開(kāi)始，首先需要確定GBC汽車(chē)離合器大致的輪廓尺寸，而確定這一尺寸，摩擦片的尺寸以及從單盤(pán)的尺寸等是非常關(guān)鍵的一部分內(nèi)容，關(guān)系到離合器尺寸大小的確定，有很大的影響。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)GBC汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩來(lái)設(shè)計(jì)規(guī)劃，以達(dá)到設(shè)計(jì)的合理性。需要離合器能夠傳遞輸出發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大扭矩，因此設(shè)計(jì)的GBC汽車(chē)離合器必須擁有極高的可靠性以及穩(wěn)定性，所以GBC汽車(chē)離合器的最大靜摩擦力矩必須大于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩[1]，需要通過(guò)公式2-1去計(jì)算，即（2-1）在公式中：—是GBC汽車(chē)離合器的后備系數(shù)，可以通過(guò)查找表2-1確定；—為GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)在根據(jù)任務(wù)書(shū)中給出的設(shè)計(jì)資料可知，本次設(shè)計(jì)的GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為608N·m。2.2GBC汽車(chē)離合器后備系數(shù)的選擇通過(guò)查找資料以及翻閱書(shū)籍，明確后備系數(shù)不需要過(guò)大，因此通過(guò)篩選表格2-1，即可初步確定取=1.50。表2-1車(chē)輛后備系數(shù)表車(chē)型后備系數(shù)中型貨車(chē)、重型貨車(chē)1.50~2.25越野車(chē)、牽引車(chē)1.80~4.00在確定和的具體數(shù)值之后，則可將數(shù)據(jù)帶入公式2-1中，計(jì)算得出該GBC汽車(chē)離合器的最大靜摩擦力矩=N·m。2.3GBC汽車(chē)摩擦片的設(shè)計(jì)GBC汽車(chē)的離合器摩擦片在和其他的構(gòu)件緩慢接合過(guò)程中受到嚴(yán)重的沖擊和摩擦,因此，其會(huì)在相對(duì)較短的工作時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的靜電和熱能。綜合前面的因素,便要求摩擦片應(yīng)當(dāng)具備下列的主要綜合特點(diǎn)：（1）摩擦片首先應(yīng)當(dāng)有相對(duì)較高的摩擦面系數(shù)，如此可以保證扭矩和力的穩(wěn)定傳遞；（2）從新裝配上摩擦片起到更換這塊摩擦片，該摩擦片應(yīng)始終能夠維持我們所希望的摩擦系數(shù)以及摩擦性能；（3）當(dāng)摩擦片參與工作產(chǎn)生熱量時(shí)，依舊能夠保持有好的磨擦性能、抗疲勞性能；（4）要求使用的離合器摩擦片的兩端均能夠承受在壓盤(pán)壓力作用下產(chǎn)生的較高載荷，并且在需要接合或者斷開(kāi)連接時(shí)依舊表現(xiàn)出良好的性能；（5）能抵抗住較為惡劣的工況影響而不發(fā)生損壞；（6）在把發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩傳遞出去時(shí)，摩擦片依舊具有足夠的工作強(qiáng)度；（7）有良好的材料加工性能，可以便于量產(chǎn)、購(gòu)買(mǎi)、更換，降低使用成本，節(jié)省時(shí)間；（8）在一個(gè)完整的工作循環(huán)中產(chǎn)生的溫度區(qū)間內(nèi)，確保摩擦片能和壓盤(pán)、飛輪的材料等具有良好的兼容性以及摩擦能力；（9）摩擦片在其工作的接觸面上應(yīng)當(dāng)具有一定的溶污能力，能夠保持自身工作的穩(wěn)定、可靠，同時(shí)不產(chǎn)生影響其他構(gòu)件運(yùn)轉(zhuǎn)的副作用；（10）摩擦片屬于消耗品，所以應(yīng)當(dāng)具有較高的性價(jià)比，同時(shí)盡可能小的產(chǎn)生污染，最好不會(huì)發(fā)生污染環(huán)境的現(xiàn)象。鑒于上述的各個(gè)特征和宗旨，又因?yàn)榻陙?lái)摩擦復(fù)合材料產(chǎn)品的數(shù)量和價(jià)格都有所提高，所以我們更需要在選擇摩擦片材料時(shí)顯得慎重。石棉雖然擁有各方面的優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)樗陨碛卸镜奶匦裕瑫?huì)對(duì)人的身體健康造成不良影響，再者通過(guò)借鑒網(wǎng)上的各類資料，所以在本次的GBC汽車(chē)離合器的設(shè)計(jì)中，摩擦片的使用材料最終敲定為使用金屬-陶瓷材料。這種類型的材料包含了金屬成分、陶瓷成分以及結(jié)合這兩部分材料的潤(rùn)滑粘合劑，屬于多元復(fù)合材料。金屬成分的存在主要為了使摩擦片整體擁有一定的硬度和穩(wěn)定性，并且擁有一定的延展性；而陶瓷成分是為了更好地吸收產(chǎn)生的熱量以便了迅速散熱，因?yàn)樘沾杀旧砭哂屑?xì)微氣孔，故具有良好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性，可塑性較強(qiáng)[6]。此外，選用的摩擦片片數(shù)為2片，因此摩擦面Z為4。通過(guò)查找資料（表2-2）可知，摩擦片所使用的材料會(huì)影響到摩擦片的摩擦系數(shù)f以及其所能承受的單位壓力p。表2-2摩擦片材料信息表摩擦片所使用的摩擦材料摩擦系數(shù)f單位可承受壓力p范圍（）金屬陶瓷0.40.35-0.652.4GBC汽車(chē)摩擦片的尺寸參數(shù)計(jì)算GBC汽車(chē)離合器的尺寸參數(shù)，關(guān)系到了離合器的使用壽命以及自身的重量、結(jié)構(gòu)等情況。而離合器中摩擦片的尺寸參數(shù)又關(guān)系到離合器的尺寸參數(shù)的確定，同時(shí)摩擦片又是傳遞來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的關(guān)鍵參與部件，有著重要的緊密聯(lián)系。常識(shí)中，我們知道汽車(chē)離合器的摩擦片尺寸越大，則該離合器所能傳遞的扭矩越大，顯而易見(jiàn)，在這次設(shè)計(jì)任務(wù)中我們必須選用較大的摩擦片尺寸。根據(jù)GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為608N·m，再通過(guò)查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB1457-74（表2-3和表2-4）可以確定我們所需的離合器摩擦片的各項(xiàng)尺寸參數(shù)。表2-3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB1457-74中各類型離合器的摩擦片尺寸參數(shù)表摩擦片的外徑D（mm）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（N·m）單片離合器雙片離合器中等負(fù)荷重度負(fù)荷極限數(shù)值325/320380450350/410480550380/510600700410/620720830430350680800930表2-4國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB1457-74中規(guī)定的離合器摩擦片尺寸參數(shù)摩擦片外徑D（mm）摩擦片內(nèi)徑d（mm）摩擦片厚度h（mm）內(nèi)外徑之比d/D單位面積F（mm2）2801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900現(xiàn)通過(guò)篩選上述表格后，可以確定的摩擦片參數(shù)如表2-5所示：表2-5GBC汽車(chē)離合器中摩擦片的尺寸參數(shù)序號(hào)名稱數(shù)值單位1外徑D380mm2內(nèi)徑d205mm3厚度h4mm4內(nèi)外徑比d/D0.540/5單面面積F72900mm22.5GBC汽車(chē)校核摩擦片的基礎(chǔ)參數(shù)在公式2-1的基礎(chǔ)上，延伸出一個(gè)等式的變形，現(xiàn)公式如2-3所示：（2-3）在公式中：Z—為摩擦片的接觸摩擦面，數(shù)值是4，單位是個(gè)；f—為摩擦面的摩擦系數(shù)，在表2-2中可查得數(shù)值為0.4；p—為摩擦面上的單位壓緊力，單位是MPa；D—為摩擦片的外徑，數(shù)值是380，單位是mm；d—為摩擦片的內(nèi)徑，數(shù)值是205，單位是mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式2-3，計(jì)算可得：p=0.6408MPa將計(jì)算結(jié)果放入表2-2中校核，成立。

3GBC汽車(chē)離合器主動(dòng)部分的設(shè)計(jì)3.1GBC汽車(chē)壓盤(pán)的設(shè)計(jì)因?yàn)镚BC汽車(chē)本身的工作特性以及工作環(huán)境的特殊性，在本次設(shè)計(jì)中，要求GBC汽車(chē)的壓盤(pán)擁有良好的散熱功能以及較高的可靠性能，這就注定了設(shè)計(jì)的壓盤(pán)形狀不會(huì)比較簡(jiǎn)單，具有一定的復(fù)雜性。通過(guò)查閱資料可以得知由灰鑄鐵HT200鑄成的材料，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度達(dá)到HB170～227，可見(jiàn)非常適合用來(lái)作為本次GBC汽車(chē)離合器的壓盤(pán)材料，能夠滿足之前所述的性能要求。不僅如此，如果想要增強(qiáng)提高離合器壓盤(pán)自身的機(jī)械強(qiáng)度以及獲得更強(qiáng)的性能，可以在鑄造這個(gè)壓盤(pán)時(shí)還可以加入少量的金屬元素。此外，除了選用合適有效的材料來(lái)鑄成GBC汽車(chē)的壓盤(pán)，我們還可以通過(guò)加大壓盤(pán)自身的質(zhì)量，來(lái)吸收運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的部分熱量，同時(shí)保證不會(huì)產(chǎn)生熱扭曲、熱變形等糟糕的情況發(fā)生，提高離合器的穩(wěn)定性和可靠性。除了靠壓盤(pán)本身的質(zhì)量、尺寸來(lái)吸收部分的熱量，還可以在壓盤(pán)上設(shè)計(jì)出導(dǎo)風(fēng)槽，利用風(fēng)冷的原理，使GBC汽車(chē)的壓盤(pán)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以被空氣帶走一部分的熱量，從另一方面達(dá)到給壓盤(pán)冷卻的目的。那說(shuō)完了如何處理產(chǎn)生的熱量，我們接下來(lái)應(yīng)該考慮這些熱量是怎么產(chǎn)生的。在車(chē)輛不斷行駛的過(guò)程中，常需要進(jìn)行換擋行為，從而離合器會(huì)不斷的進(jìn)行分離結(jié)合的操作，而每次結(jié)合都會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦，摩擦就會(huì)產(chǎn)生熱量，如此反復(fù)產(chǎn)生的熱量，取一個(gè)專有的物理概念叫做溫升τ。根據(jù)資料顯示，離合器每一次接合的溫升都不應(yīng)超過(guò)10℃，而溫升τ的校核公式如3-1所示：τ=γL/mc（3-1）在公式中：γ—為傳導(dǎo)到壓盤(pán)的熱量占GBC汽車(chē)離合器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的比例。本設(shè)計(jì)中，因?yàn)镚BC汽車(chē)的離合器是單片離合器，則取γ=0.5；m—為GBC汽車(chē)離合器中壓盤(pán)的總質(zhì)量，單位為kg；c—為鑄造GBC汽車(chē)壓盤(pán)所用材料的比熱容，查閱資料可知鑄鐵的比熱容為℃)；L—為GBC汽車(chē)產(chǎn)生的滑磨功，單位為J。除了壓盤(pán)應(yīng)該擁有足夠大的質(zhì)量之外，壓盤(pán)的厚度也是需要考慮的一個(gè)重要因素之一，并且采用的厚度應(yīng)該較厚，如此才能保持壓盤(pán)具有足夠的剛度，保持足夠的性能以及可靠性。通過(guò)翻閱資料可以得知載貨汽車(chē)的離合器壓盤(pán)厚度，通常不會(huì)小于15mm。[2，3]此外，因?yàn)槟Σ疗?huì)與壓盤(pán)接觸，因此在考慮設(shè)計(jì)壓盤(pán)的尺寸時(shí)還要考慮到之前選取的摩擦片尺寸參數(shù)。通過(guò)考慮，初步選擇壓盤(pán)厚度為23mm，外徑405mm，內(nèi)徑215mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式（3-1）進(jìn)行校核計(jì)算，可得τ=7.658℃，符合標(biāo)準(zhǔn)。3.2GBC汽車(chē)離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋不僅起到連接的作用，同時(shí)也對(duì)整個(gè)離合器機(jī)構(gòu)起到一定的保護(hù)作用，因此保證離合器蓋的剛度是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮因素，因?yàn)榈帽ＷC整個(gè)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行以及工作效率，所以離合器蓋不能產(chǎn)生很大的變形。如果發(fā)生了較大程度的變形，可能會(huì)導(dǎo)致離合器工作時(shí)斷開(kāi)連接不徹底、完全，出現(xiàn)換擋困難、造成摩擦片的過(guò)度磨損以及各個(gè)嚙合齒輪的打齒現(xiàn)象或者剪切現(xiàn)象的出現(xiàn)，后果很?chē)?yán)重；同時(shí)也應(yīng)當(dāng)把離合器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量也考慮進(jìn)去，使它能夠分擔(dān)部分的熱量，讓整個(gè)離合器的運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定。通過(guò)查閱資料可以得知，在制造離合器蓋時(shí)，人們通常把厚度為2.5～5mm低碳鋼的鋼板進(jìn)行機(jī)器沖壓，從而制造成我們所需要的離合器蓋。在離合器蓋的下方，安裝著有壓盤(pán)、壓緊彈簧等主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如圖3-1所示，因此離合器蓋的尺寸需要能夠?qū)⑦@些零部件包含進(jìn)去即可，不僅如此，離合器蓋的設(shè)計(jì)對(duì)于飛輪軸線的對(duì)中也有很大的影響。飛輪軸線的對(duì)中方式可依靠定位銷或定位螺栓的輔助以及止口對(duì)中的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。圖3-1離合器蓋尺寸結(jié)構(gòu)示意圖1-傳力裝置；2-分離杠桿中間支承；3-支承叉；4-調(diào)整螺母

4GBC汽車(chē)離合器從動(dòng)部分的設(shè)計(jì)4.1GBC汽車(chē)從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì)因?yàn)閺膭?dòng)盤(pán)轂的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸的連接方式，靠的是齒側(cè)定心矩形花鍵的相對(duì)動(dòng)配合，這樣的連接方式就能夠滿足從動(dòng)盤(pán)轂?zāi)苎剌S方向進(jìn)行自由移動(dòng)的需求，同時(shí)也能夠承受較大的載荷，受力均勻、導(dǎo)向性好。在材料方面，一般采用40Cr、45號(hào)鋼、35號(hào)鋼來(lái)鍛造從動(dòng)盤(pán)轂，還需要經(jīng)過(guò)HRC28～32調(diào)質(zhì)熱處理，便可以提供抵抗沖擊的韌性以及綜合機(jī)械性能，這里采用40Cr?；ㄦI的具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，可以通過(guò)查找相關(guān)書(shū)籍資料，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1144-74（表4-1）選取。為了能夠保證從動(dòng)盤(pán)轂在沿軸方向進(jìn)行自由移動(dòng)時(shí)，不出現(xiàn)偏斜的狀況，因而從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔鍵齒的有效尺寸應(yīng)保證是花鍵外徑尺寸的1.4倍左右，因?yàn)镚BC汽車(chē)的工作環(huán)境非常惡劣，必須保證可靠性。表4-1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1144-74中規(guī)定的關(guān)于花鍵的尺寸參數(shù)表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）從動(dòng)盤(pán)外徑R（mm）花鍵的外徑D（mm）花鍵的內(nèi)徑d（mm）花鍵的齒數(shù)n鍵齒寬a（mm）花鍵有效尺長(zhǎng)l（mm）鍵齒間擠壓應(yīng)力（MP)48035040321055013.260038040321055515.272041045361056013.1由表4-1選取得本次花鍵的相關(guān)尺寸參數(shù)得：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩=608N·m花鍵的外徑D=410mm；花鍵的內(nèi)徑d=36mm；花鍵的齒數(shù)n=10；鍵齒寬a=5mm；花鍵有效齒長(zhǎng)l=60mm；得到花鍵的相關(guān)參數(shù)之后，就需要進(jìn)行強(qiáng)度的校核計(jì)算，計(jì)算校核擠壓應(yīng)力(式4-1)，要求計(jì)算結(jié)果不能超過(guò)30MPa：（4-1）計(jì)算校核剪切應(yīng)力(式4-2)，要求計(jì)算結(jié)果不能超過(guò)15MPa：（4-2）在公式中：—為GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，數(shù)值為608，單位為Nmm；D—為GBC汽車(chē)的花鍵外徑，單位為mm；d—為GBC汽車(chē)的花鍵內(nèi)徑，單位為mmn—為GBC汽車(chē)的花鍵齒數(shù)；a—為GBC汽車(chē)花鍵的鍵齒寬，單位為mm；l—為GBC汽車(chē)花鍵的有效齒長(zhǎng)，單位為mm。代入上述相關(guān)數(shù)據(jù)可得：擠壓應(yīng)力=20.68MPa剪切應(yīng)力=13.92MPa符合。4.2GBC汽車(chē)從動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)在從動(dòng)盤(pán)材料的選擇上，本次設(shè)計(jì)選擇采用被機(jī)器沖壓而成的1.3～2.0mm厚的鋼板。而在有些情況下需要將從動(dòng)盤(pán)的外緣盤(pán)形部分磨薄到0.65～1.0mm的區(qū)間范圍，這樣操作的目的是為了以減小從動(dòng)盤(pán)的質(zhì)量從而減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。此外，從動(dòng)盤(pán)的材料又和它的結(jié)構(gòu)型式之間有比較緊密的聯(lián)系。整體式的從動(dòng)盤(pán)，又稱為不帶波形彈簧片的從動(dòng)盤(pán)，一般采用高碳鋼，比如50號(hào)鋼或者85號(hào)鋼，又或著采用65Mn鋼板制成，再需經(jīng)過(guò)硬熱度處理，要求是：HRC38～48。本次設(shè)計(jì)采用整體式的從動(dòng)盤(pán)，材料選取使用85號(hào)鋼。4.3GBC汽車(chē)摩擦片的扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)4.3.1扭轉(zhuǎn)減振器的作用汽車(chē)在使用的過(guò)程中，車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)受到各種沖擊和震蕩，為了盡可能地減少這種不良影響，保持車(chē)輛的穩(wěn)定性，考慮在車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)彈性阻尼裝置，以起到吸收震動(dòng)、緩解沖擊的作用。由此扭轉(zhuǎn)減震器便應(yīng)運(yùn)而生，通常將其裝在離合器的從動(dòng)盤(pán)上，用來(lái)緩解上述的不良影響。它的主要特點(diǎn)之一是可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系結(jié)合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系的扭振固有頻率。這樣就可以比較方便地將較為嚴(yán)重的扭振車(chē)速移出常用車(chē)速范圍，來(lái)保證合理性、安全性以及可靠性。其中的彈性阻尼單元件被廣泛的用來(lái)抑制扭轉(zhuǎn)共振相應(yīng)的振幅，并且能夠衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭轉(zhuǎn)，從而消除各部件在不同工況下產(chǎn)生的噪聲[7]。4.3.2扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)類型的介紹與選擇1-從動(dòng)片；2-從動(dòng)盤(pán)轂；3-摩擦片；4-減振彈簧；5-碟形彈簧墊片；6-壓緊彈簧；7-減振盤(pán)；8-橡膠彈性元件圖4-1減振器結(jié)構(gòu)示意圖圖4-1中給出了幾種類型的扭轉(zhuǎn)減振器的主要總體原件的結(jié)構(gòu)框架圖，它們的因?yàn)槭褂昧瞬煌膹椥宰枘嵩兴煌?，其中，已?jīng)得到人們認(rèn)可以及使用率最普遍的是如圖4-1a-d所示的采用圓柱型螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)減振器。在這種類型的減震器中，從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)轂上都各有6個(gè)口，在每個(gè)口中裝有一個(gè)用來(lái)吸收能量、緩解沖擊的減振彈簧，因而來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)從動(dòng)盤(pán)一直傳遞到從動(dòng)盤(pán)轂，此時(shí)這些沿從動(dòng)盤(pán)圓周切向布置的減振彈簧被壓縮，從而吸收了傳動(dòng)系統(tǒng)本該所受的沖擊，隨后使從動(dòng)盤(pán)轂作相對(duì)從動(dòng)盤(pán)的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，消耗吸收的能量，極大程度地提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度以及穩(wěn)定性能。在圖4-1e中，當(dāng)安裝在扭轉(zhuǎn)減震器上的相同規(guī)格的彈簧同時(shí)發(fā)揮作用時(shí)，產(chǎn)生的效果會(huì)具有線性的特性。這種帶有線性特性的扭轉(zhuǎn)式彈簧減振器，結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，成本較低，已經(jīng)受到了一定程度上的歡迎。在另一方面，當(dāng)安裝在扭轉(zhuǎn)減震器上的彈簧不是統(tǒng)一的，屬于固定的兩種或三種不同規(guī)格時(shí)，當(dāng)需要它們工作時(shí)，產(chǎn)生的效果就是非線性的，因?yàn)樗鼈兊膭偠扔尚∠虼蟀l(fā)生變化并且按照先后順序再次轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行減振工作（如圖4-1e中的坐標(biāo)圖所示），因此我們稱這樣的扭轉(zhuǎn)減震器為兩級(jí)或三級(jí)非線性反向扭轉(zhuǎn)的彈簧減振器。這種類型的扭轉(zhuǎn)式減振器，現(xiàn)已經(jīng)普遍地為各種類型的車(chē)輛所服務(wù)，特別是柴油車(chē)輛。對(duì)于柴油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不夠穩(wěn)定，所以變速器常嚙合齒輪的常會(huì)發(fā)生敲擊或者沖撞的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，而使用剛才介紹的這種兩級(jí)或者三級(jí)非線性反向扭轉(zhuǎn)的彈簧減震器，可以高效地優(yōu)化這樣的情況。與此同時(shí)，兩級(jí)或者三級(jí)的非線性扭轉(zhuǎn)減振器因?yàn)樗锰飒?dú)厚的工作原理，能夠更大范圍的涵蓋柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作的載荷區(qū)間，擁有更高的包容性，并改善離合器接合的柔和性。不僅如此，這種變剛度的扭轉(zhuǎn)減震器還能在傳動(dòng)系統(tǒng)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下，減少扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪聲。本次設(shè)計(jì)的思路是使用于GBC汽車(chē)離合器的扭轉(zhuǎn)減震器使用的是圖4-1中（c）的類型，同時(shí)里面采用兩級(jí)或三級(jí)非線性反向扭轉(zhuǎn)的變剛度減震器。對(duì)于采用空心圓柱型扭轉(zhuǎn)減振器(如圖4-1f所示)，也可以選擇星型等其他形狀類型的橡膠彈性元件，都是具有非線性的彈性特性的減振器。盡管它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且橡膠發(fā)生變形時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力，但并不需要添加額外的阻尼元件?？墒怯捎谶@些減振器會(huì)非常明顯地增大從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)，必須要用專門(mén)特定的橡膠元件制造，才能保證在離合器熱狀態(tài)下工作的穩(wěn)定和順暢，因此沒(méi)有得到廣泛的使用。在本次設(shè)計(jì)的減振器中，GBC汽車(chē)離合器的阻尼元件采用的是橡膠摩擦片。在圖4-1a所顯示的結(jié)構(gòu)中，由鉚釘建立起從動(dòng)盤(pán)與減振盤(pán)之間的聯(lián)系，再對(duì)摩擦片產(chǎn)生正壓力。因?yàn)椴捎玫氖莾杉?jí)或三級(jí)非線性反向扭轉(zhuǎn)的變剛度減震器，可以通過(guò)考慮加進(jìn)碟形彈簧(如圖4-1c和圖4-1d)的方式，通過(guò)采用一組不同負(fù)載剛度的碟形加壓彈簧和一組螺旋式加壓彈簧的方式，各自對(duì)兩組碟形摩擦片進(jìn)行加壓，為了建立起的壓緊力不相同，由此就能夠?qū)崿F(xiàn)上述的非線性變化。4.3.3離合器的扭轉(zhuǎn)減振器尺寸參數(shù)的確定①、GBC汽車(chē)離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的剛度計(jì)算扭轉(zhuǎn)減震器的扭轉(zhuǎn)角剛度Ca可以根據(jù)減振彈簧的線性剛度特性以及在結(jié)構(gòu)上的彈簧布置位置來(lái)決定，利用公式4-3計(jì)算，可初步得出所需要的剛度數(shù)值：Ca≤13（4-3）在公式中：—為GBC汽車(chē)的極限轉(zhuǎn)矩。而汽車(chē)的極限轉(zhuǎn)矩，可以通過(guò)下式4-4計(jì)算求得：=（1.5～2.0）（4-4）在公式中：查閱資料可知關(guān)于前的系數(shù)，乘用車(chē)一般使用2.0，而商用車(chē)選取1.5，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是GBC汽車(chē)，是商用車(chē)，則選取=1.5，代入公式4-4，得=912N·m算得算之后，再將數(shù)據(jù)代入公式4-3，求得：Ca≤N·m/rad所以，本次設(shè)計(jì)GBC汽車(chē)的離合器時(shí)，初選Ca=11800N·m/rad。②、GBC汽車(chē)離合器的扭轉(zhuǎn)減振器最大摩擦力矩出于對(duì)整體結(jié)構(gòu)因素的考慮，還受發(fā)動(dòng)機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩的限制，這也是扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)角剛度Ca初步數(shù)值取的比較高的原因。此外，我們還需要裝入一個(gè)彈性阻尼裝置來(lái)高效的消除在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行工作的范圍內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)，自然而然的，該阻尼裝置的摩擦力矩需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常來(lái)說(shuō)可以按照如下式4-5進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：=（0.06～0.17）（4-5）在公式中，—為GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，數(shù)值為608，單位為Nmm。根據(jù)GBC汽車(chē)的工作特性，此處系數(shù)取值不應(yīng)太小，因此初步選擇為0.15，帶入公式4-5，可得=N·m。③、GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩計(jì)算為了能夠降低傳動(dòng)系在傳遞扭矩時(shí)，減輕扭轉(zhuǎn)減震器的壓力，達(dá)到更好的吸收振動(dòng)和能量的目的，在安裝減振彈簧時(shí)，應(yīng)當(dāng)給每一個(gè)彈簧加上一定的預(yù)緊力，還可以優(yōu)化工作條件。為了保證扭轉(zhuǎn)減震器在逆向工作時(shí)不會(huì)發(fā)生停止運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況，安裝的減振彈簧的預(yù)緊力在數(shù)值上通常不會(huì)超過(guò)上面求得的最大摩擦力矩。計(jì)算施加給彈簧的預(yù)緊力矩，公式4-6如下所示：=（0.05～0.15）（4-6）在公式中：—為GBC汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，數(shù)值為608，單位為Nmm。此處選取系數(shù)為0.1，則該次設(shè)計(jì)中，扭轉(zhuǎn)減震器上的彈簧預(yù)緊力可計(jì)算求得：=N·m④、GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑計(jì)算計(jì)算彈簧位置分布半徑的公式如式4-7所示：R1=（0.60～0.75）d/2（4-7）在公式中：d—為摩擦片的內(nèi)徑，數(shù)值為205，單位是mm。此處系數(shù)取0.70，代入相關(guān)數(shù)值，可計(jì)算得：R1=mm⑤、GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的減震彈簧數(shù)目選取查閱資料，減振彈簧的數(shù)目可以根據(jù)參考表4-2的數(shù)據(jù)選取。在本次設(shè)計(jì)中，GBC汽車(chē)選取的摩擦片外徑D=380mm，因此根據(jù)表中所列舉的信息，選擇數(shù)目Z=12表4-2減振彈簧數(shù)目選取的參照表名稱取值范圍離合器摩擦片的外徑D（mm）225-250250-325325-350＞350減震彈簧的使用個(gè)數(shù)Z（根）4-66-88-10＞10⑥、GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的減振彈簧的總壓力計(jì)算當(dāng)位于彈簧與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙被消除時(shí)，離合器傳動(dòng)系所傳遞的扭矩便達(dá)到最大值，因次需要計(jì)算此時(shí)減振彈簧所產(chǎn)生的總壓力，計(jì)算方法如式4-8所示：=（4-8）在公式中：—為GBC汽車(chē)的極限轉(zhuǎn)矩，數(shù)值是912，單位是N·m；R1—為扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑，數(shù)值是71.75，單位是mm。代入數(shù)據(jù)，則可得：=N隨后可以根據(jù)公式4-9計(jì)算出所使用的12根彈簧中每根彈簧工作時(shí)的平均壓力：=N（4-9）在公式中：—為減振彈簧所受的總壓力，數(shù)值是12710.8，單位是N；Z—為所用到的減振彈簧數(shù)目，數(shù)值為12，單位是根。⑦、減振彈簧的尺寸參數(shù)確定先用一張圖示4-2來(lái)表示下面計(jì)算過(guò)程中，會(huì)用到的各項(xiàng)符號(hào)所代表的意思。圖4-2減振彈簧計(jì)算符號(hào)示意圖通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，減振彈簧的中徑，取值范圍在11～15mm左右，同時(shí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93中的表4-3的數(shù)據(jù)可知，本設(shè)計(jì)選取=14mm。表4-3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93彈簧中徑表10121416在確定了之后，就該計(jì)算彈簧截面的鋼絲直徑，該值在得出之后應(yīng)取繼續(xù)查找表4-4來(lái)確定就近值，計(jì)算公式如式4-10所示：（4-10）在公式中：P—為單個(gè)減振彈簧所受的壓力，數(shù)值是1059.23，單位是N；—為減震彈簧的中徑，數(shù)值是14，單位是mm；τ—為汽車(chē)的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，通常的取值范圍是550-600MPa[8]。此處選取為575MPa。代入上述所列數(shù)值，可得出：=表4-4國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93彈簧截面的鋼絲直徑表33.544.5根據(jù)表4-7可得：=4mm根據(jù)已經(jīng)計(jì)算得出的扭轉(zhuǎn)減震器的剛度值Ca計(jì)以及彈簧位置分布半徑R1，可以計(jì)算出減振彈簧的剛度c，計(jì)算公式如式4-11所示：（4-11）在公式中：Ca—為GBC汽車(chē)離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的剛度，數(shù)值是11800，單位是N·m/rad；R1—為GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑，數(shù)值是71.75，單位是mm；Z—為使用的減振彈簧數(shù)目，數(shù)值是12，單位是根。帶入上述數(shù)據(jù)，計(jì)算可得：N/mm計(jì)算減振彈簧的有效圈數(shù)i，如式4-12所示：=（4-12）在公式中：G—為本次使用材料的彈性模數(shù)，對(duì)于碳鋼可取=83000N/mm2；—為彈簧截面的鋼絲直徑，數(shù)值為4，單位是mm；—為減震彈簧的中徑，數(shù)值是14，單位是mm；C—為減振彈簧的剛度，數(shù)值是191，單位是N/mm。代入式4-12中，可得：則根據(jù)表4-5可知，i=5表4-5國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93彈簧的有效圈數(shù)表4.54.7555.5接下來(lái)則可以計(jì)算減振彈簧的總?cè)?shù)n，總?cè)?shù)n與有效圈數(shù)i的關(guān)系是，如式4-13所示：（4-13）在公式中：i—為減振彈簧的有效圈數(shù)，數(shù)量是5，單位是圈。代入公式4-13可得：n=7應(yīng)當(dāng)在GBC汽車(chē)的減振彈簧受到最大工作壓力P時(shí)，計(jì)算所能達(dá)到的最小長(zhǎng)度，如式4-14所示：（4-14）在公式中：—為彈簧截面的鋼絲直徑，數(shù)值是4，單位是mm；n—為所用減震彈簧的總?cè)?shù)，數(shù)值是7，單位是圈。將上述參數(shù)代入式4-14可得：=30.8mm計(jì)算GBC汽車(chē)減振彈簧的總體變形量，計(jì)算公式如式4-15所示：（4-15）在公式中：P—為單個(gè)減振彈簧所受的壓力，數(shù)值是1059.23，單位是N；C—為減振彈簧的剛度，數(shù)值是191，單位是N/mm。代入上述參數(shù)，通過(guò)式4-15計(jì)算可得：=5.55mm計(jì)算GBC汽車(chē)減振彈簧的自由高度，計(jì)算公式如式4-16所示：（4-16）在公式中：—為當(dāng)減振彈簧受到最大工作壓力P時(shí)，計(jì)算所能達(dá)到的最小長(zhǎng)度，數(shù)值是30.8，單位是mm；—為減振彈簧的總體變形量，數(shù)值是5.55，單位是mm。將上述參數(shù)代入公式4-16中，計(jì)算可得：=36.35mm計(jì)算GBC汽車(chē)減振彈簧的預(yù)變形量數(shù)值，計(jì)算公式如4-17所示：（4-17）在公式中：—為扭轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩，數(shù)值是60.8，單位是N·m；c—為減振彈簧的剛度，數(shù)值是191，單位是N/mm；—為扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑，數(shù)值是71.75，單位是mm；Z—為減振彈簧的個(gè)數(shù)，數(shù)值是12，單位是根。將上述數(shù)據(jù)代入公式4-17，計(jì)算可得：=0.370mm計(jì)算GBC汽車(chē)減振彈簧安裝后可達(dá)到的工作高度l，計(jì)算公式如4-28所示：（4-18）在公式中：—為減振彈簧的自由高度，數(shù)值是36.35，單位是mm；—為減振彈簧的預(yù)變形量數(shù)值，數(shù)值是0.370，單位是mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式4-18，計(jì)算可得：l=35.98mm⑧、GBC汽車(chē)從動(dòng)盤(pán)相對(duì)于從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角計(jì)算計(jì)算公式如4-19所示：（4-19）在公式中：—為減振彈簧的總體變形量，數(shù)值是5.55，單位是mm；R1—為GBC汽車(chē)扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑，數(shù)值是71.75，單位是mm。將上述參數(shù)代入公式4-19，計(jì)算可得：=4.43°通過(guò)查閱資料可知，的取值范圍通常在3°-12°之間，因此成立。

5壓緊螺旋彈簧的設(shè)計(jì)5.1螺旋彈簧的要求說(shuō)明為了能夠讓壓緊彈簧的兩頭沒(méi)有間隙地挨著接觸面同時(shí)平整地進(jìn)行摩擦，當(dāng)壓緊式的彈簧需要沿著離合器的壓盤(pán)呈現(xiàn)繞圓周的形式安裝時(shí),通常情況下，都會(huì)用圓柱型螺旋彈簧來(lái)壓緊離合器的壓盤(pán)，這樣便能使得螺旋彈簧的兩端挨緊并且磨擦平整，因?yàn)閮啥说闹С忻娣e較大，所以各圈能夠均勻地受力，并且螺旋彈簧與軸線垂向之間的豎向偏差也較小。為了能夠使得離合器的摩擦片上都具備均勻的壓緊力，螺旋式彈簧的總數(shù)最好超過(guò)6個(gè)，同時(shí)還應(yīng)隨著摩擦片外徑的擴(kuò)展程度一同增加壓緊力,并增加彈簧的使用個(gè)數(shù)。在設(shè)計(jì)圓柱型螺旋彈簧的過(guò)程中，要留心于各分離桿的位置和數(shù)目，使彈簧能夠均勻分布到各個(gè)分離桿之間。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)使用的摩擦片的外徑比較大，因此彈簧的根數(shù)必須是分離杠桿數(shù)的倍數(shù)，分離杠桿。5.2螺旋彈簧的使用數(shù)量通過(guò)查找資料中的表格5-1可知，彈簧的使用數(shù)量應(yīng)當(dāng)根據(jù)摩擦片的外徑大小來(lái)確定。表5-1周置式圓柱型螺旋彈簧的數(shù)目參照表使用的摩擦片外徑（mm）螺旋彈簧的數(shù)目（根）280-38012-18380-45018-30在本次設(shè)計(jì)中，所使用的摩擦片外徑有380mm的大小，因此選擇使用的螺旋彈簧數(shù)目為18根。5.3螺旋彈簧的使用材料因?yàn)橹懿际綇椈呻x合器的特性，使用的工作環(huán)境溫度比較正常，而且彈簧鋼絲的直徑不需要太大，一般取4mm，因此彈簧所選用的材料經(jīng)常是65Mn鋼等合成鋼，本次設(shè)計(jì)使用的是65Mn鋼，其許用應(yīng)力的范圍區(qū)間是450-600MPa之間。5.4螺旋彈簧的數(shù)據(jù)計(jì)算1）每根彈簧的工作壓力P在原則上，出于可靠性、安全性的考慮，每根彈簧所產(chǎn)生的壓緊力都不應(yīng)該超過(guò)1000N。計(jì)算每根彈簧的工作壓力P的公式如5-1所示：（5-1）在公式中：p—為摩擦面上的單位壓緊力，數(shù)值是0.6408，單位是MPa；D—為摩擦片的外徑，數(shù)值是380，單位是mm；d—為摩擦片的內(nèi)徑，數(shù)值是205，單位是mm；Z—為所使用的彈簧數(shù)量，數(shù)值是18，單位是根。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-1，計(jì)算可得：P=696.3N＜1000N合格。彈簧絲的直徑彈簧鋼絲的直徑，計(jì)算公式如5-2所示：(5-2)在公式中：P—為每根彈簧的工作壓力，數(shù)值是696.3，單位是N；—為彈簧的曲度系數(shù)，通過(guò)查資料可初步確定為1.24；C—為彈簧指數(shù)，查找資料初步選取數(shù)值為6.2；—為彈簧使用材料的許用應(yīng)力，數(shù)值處取550，單位是MPa。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-2，計(jì)算可得：=4.99mm通過(guò)查找表5-2，可以確定取值為5mm。表5-2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93彈簧截面的鋼絲直徑表44.556彈簧的外徑通過(guò)查找表5-3，選取合適的數(shù)值。表5-3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1358-93彈簧的外徑表25283032初步確定彈簧的外徑=30mm彈簧的中徑計(jì)算公式如式5-3所示：（5-3）在公式中：—為彈簧的外徑，數(shù)值是30，單位是mm；—為彈簧絲的直徑，數(shù)值是5，單位是mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-3，計(jì)算可得：=25mm5）計(jì)算彈簧實(shí)際工作時(shí)的許用應(yīng)力計(jì)算公式如5-4所示：（5-4）在公式中：P—為每根彈簧的工作壓力，數(shù)值是696.3，單位是N；C—為彈簧指數(shù)，數(shù)值為6.2；—為彈簧的曲度系數(shù)，數(shù)值為1.24；—為彈簧絲的直徑，數(shù)值是5，單位是mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-4，計(jì)算可得：=545.78MPa彈簧的有效工作圈數(shù)i計(jì)算公式如5-5所示：（5-5）在公式中：G—為使用材料的剪切彈性模數(shù)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中使用的是鋼，因此數(shù)值為，單位是MPa；—為彈簧絲的直徑，數(shù)值是5，單位是mm；—為彈簧的中徑，數(shù)值是25，單位是mm；K—為彈簧的剛度，查找資料可知，取值范圍是16-45N/mm，初選數(shù)值是45，單位是N/mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-5，計(jì)算可得：i=9彈簧的總?cè)?shù)n計(jì)算公式如式5-6所示：n=i+1.5（5-6）在公式中：i—為彈簧的有效工作圈數(shù)，數(shù)值是9，單位是圈。將上述參數(shù)代入公式5-6，計(jì)算可得：n=10.5彈簧的工作變形量f計(jì)算公式如式5-7所示：（5-7）在公式中：P—為每根彈簧的工作壓力，數(shù)值是696.3，單位是N；K—為彈簧的剛度，數(shù)值式45，單位是N/mm。將上述參數(shù)代入公式5-7，計(jì)算可得：f=15.47mm彈簧的附加變形量查找資料后可知，單片離合器的彈簧變形量取值范圍是1.5-2.5mm，在本設(shè)計(jì)中，取=2.0mm。彈簧的自由高度計(jì)算公式如式5-8所示：（5-8）在公式中：n—為彈簧的總?cè)?shù)，數(shù)值式10.5，單位是圈；—為彈簧絲的直徑，數(shù)值是5，單位是mm；f—為彈簧的工作變形量，數(shù)值是15.47，單位是mm；—為彈簧的附加變形量，數(shù)值是2.0，單位是mm；i—為彈簧的有效工作圈數(shù)，數(shù)值是9，單位是圈；—為彈簧在最大負(fù)荷時(shí)的間隙，查找資料可知，取值范圍是0.5-1.5mm，此處取1.0mm。將上述參數(shù)代入公式5-8中，計(jì)算可得：=76.47mm彈簧的工作高度H計(jì)算公式如式5-9所示：（5-9）在公式中：—為彈簧的自由高度，數(shù)值是76.47，單位是mm；f—為彈簧的工作變形量，數(shù)值是15.47，單位是mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式5-9中