輕型貨車螺旋彈簧離合器設(shè)計

《輕型貨車螺旋彈簧離合器設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《輕型貨車螺旋彈簧離合器設(shè)計（78頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第VII頁 本科畢業(yè)設(shè)計 輕型貨車螺旋彈簧離合器設(shè)計 LIGHT TRUCK SPIRAL SPRING CLUTCH DESIGN 摘 要 在汽車傳動系中，離合器是一種分離、接合裝置，通過這種分離和接合實(shí)現(xiàn)對傳動系動力的中斷和傳遞。離合器能夠?qū)l(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的

2、動載荷時，限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；同時還能有效地降低傳動系中的振動和噪聲。由此可見，離合器在汽車上起著至關(guān)重要的連接發(fā)動機(jī)與變速器紐帶作用。其設(shè)計中結(jié)構(gòu)的合理性，性能的穩(wěn)定性，操作的便捷性將直接關(guān)系到整個汽車的動力性，操作性和經(jīng)濟(jì)性。隨著汽車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，離合器的設(shè)計還要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)新的使用條件。 本論文針對輕型貨車，根據(jù)給定的要求和參數(shù)，設(shè)計完成了與之性能相匹配的離合器。從汽車的總體設(shè)計開始，首先對汽車的結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)進(jìn)行了確定。對各種現(xiàn)有的離合器結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了分析對比，選擇出與設(shè)計要求相匹配的離合器結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)已確定的汽車參數(shù)

3、，對離合器基本尺寸、參數(shù)進(jìn)行了選擇，同時對離合器各零部件進(jìn)行選型、設(shè)計，并計算校核了設(shè)計得出的數(shù)據(jù)。最后通過對機(jī)械式操縱系統(tǒng)和液壓式操縱系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，選取了液壓式式操縱系統(tǒng)，結(jié)合人體工程學(xué)要求的舒適性，對其進(jìn)行了設(shè)計和尺寸計算。 總體來說，本論文做了對汽車上常用的干式摩擦離合器設(shè)計工作，較詳細(xì)地介紹了有關(guān)結(jié)構(gòu)、設(shè)計、試驗(yàn)等方面的具體方法?？梢哉f，如果對汽車上一般摩擦離合器的設(shè)計理論、方法和試驗(yàn)有較清楚的了解和實(shí)踐體會的話，那么對解決其他如自動離合器的設(shè)計等問題也會有所啟發(fā)和幫助。 關(guān)鍵詞： 離合器 螺旋彈簧 選擇 Abstract In t

4、he automobile transmission, the clutch is a separation, bonding device by which to achieve the interruption and transmission of the transmission power .Clutch can join the Engine and transmission smoothly , to ensure that a smooth start of car; When during the shift, separate the engine and transmis

5、sion, to reduce the impact of gearbox’s shift gears；In the work by the large dynamic loads, limit the maximum transmission torque exposed, to prevent the transmission parts damaged due to overload; While effectively reduce the vibration and noise of transmission. Thus, the clutch in the car plays a

6、vital role in connecting the engine and the transmission. The structure reasonability, performance stability, operation convenience of the design will be directly related to the vehicle power, maneuverability and economy. With the development of motor transport, the design of the clutch still needs

7、continuous improvement and enhance based on the original to adapt to new use conditions。 This thesis focuses on light trucks, according to the given requirements and parameters, designs and completes the clutch with matching performance. Start from the car's overall design, first determines the str

8、ucture on the vehicle and the main parameters. Analyzes and compares the structure of the various types of clutch existed, and selects the clutch structure matched with the design requirements. Then according to the identified vehicle parameters, selects the basic dimensions of the clutch and the pa

9、rameters, simultaneously selects and designs the clutch parts and checks calculations obtained from the design. Finally, analyzes the characteristics of the mechanical and hydraulic control systems, and selects hydraulic control system, then calculates its size and completes the design combining wit

10、h the comfort of ergonomic requirements, Overall, this study does the design of the dry friction clutch which is often used in the car, and describes the specific methods of the structure, design and test. It can be said that if having a clearer understanding and practice of the general of frictio

11、n clutch design theory, methods, and test, that will inspire and help to solve other issues such as automatic clutch design. Key words: Clutch Spiral Spring Choose 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 汽車離合器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.2 選題的目的及意義 3 1.3 汽車離合器的設(shè)計基本要求 4 第2章 汽車總體設(shè)計 6 2.1 設(shè)計要求給定參數(shù) 6 2.2 汽車形式的選

12、擇和質(zhì)量參數(shù)的確定 6 2.3 汽車主要尺寸的確定 7 2.4 汽車主要性能參數(shù)的選擇 7 2.4.1 動力性參數(shù) 7 2.4.2 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 8 2.4.3 汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑 8 2.4.4 通過性幾何參數(shù) 9 2.4.5 操縱穩(wěn)定性參數(shù) 9 2.4.6 制動性參數(shù) 9 2.5 發(fā)動機(jī)的選擇和主要性能指標(biāo)的確定 9 2.6 輪胎的選擇 12 2.7 本章小結(jié) 12 第3章 離合器的結(jié)構(gòu)型式及工作特性 13 3.1 汽車離合器的分類和結(jié)構(gòu)原理 13 3.1.1 汽車離合器的分類 13 3.1.2 汽車離合器的結(jié)構(gòu)原理 14 3.2 離合器的結(jié)構(gòu)型式 14

13、3.2.1 周置彈簧離合器 15 3.2.2 中央彈簧離合器 16 3.2.3 膜片彈簧離合器 16 3.3 離合器的工作特性 17 3.3.1 摩擦副的摩擦磨損特性 17 3.3.2 離合器接合過程分析及滑磨功計算 18 3.3.3 離合器的熱負(fù)荷 19 3.4 本章小結(jié) 20 第4章 離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 21 4.1 離合器轉(zhuǎn)矩容量 21 4.2 離合器基本性能關(guān)系式 22 4.3 基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇 23 4.3.1 摩擦片外徑D的確定 23 4.3.2 摩擦片后備系數(shù)β的確定 24 4.3.3 單位壓力p的確定 25 4.4 摩擦片參數(shù)的校

14、核 26 4.4.1 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 26 4.4.2 最大圓周速度 27 4.4.3 單位摩擦面積滑磨功 27 4.5 本章小結(jié) 28 第5章 離合器零部件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計 29 5.1 從動盤總成設(shè)計 29 5.1.1 從動片設(shè)計 29 5.1.2 從動盤轂設(shè)計 32 5.1.3 從動盤摩擦材料 34 5.2 壓盤和離合器蓋 35 5.2.1 壓盤設(shè)計 35 5.2.2 離合器蓋的設(shè)計 38 5.3 離合器的分離裝置設(shè)計 39 5.3.1 分離桿設(shè)計 39 5.3.2 分離軸承及分離套筒設(shè)計 41 5.4 圓柱螺旋彈簧設(shè)計 41 5.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)

15、計要點(diǎn) 41 5.4.2 彈簧參數(shù)計算、選材及校核 42 5.5 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計 44 5.5.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功用、一般結(jié)構(gòu)和工作原理 44 5.5.2 扭轉(zhuǎn)減振器的特性及主要參數(shù)的選擇 46 5.5.3 減振彈簧的計算 49 5.5.4 雙質(zhì)量飛輪設(shè)計優(yōu)點(diǎn) 49 5.6 本章小結(jié) 50 第6章 離合器操縱系統(tǒng)設(shè)計 51 6.1 離合器操縱系統(tǒng)總體設(shè)計要求 51 6.2 離合器踏板位置、行程和踏板力 51 6.1.1 踏板位置的確定 51 6.1.2 踏板行程的計算 51 6.1.3 踏板力的計算 53 6.3 操縱系統(tǒng)周邊工作環(huán)境和時間因素的影響 53 6.4

16、 離合器操縱傳動的確定 54 6.3.1 機(jī)械式傳動 54 6.3.2 液壓式傳動 56 6.5 操縱傳動的設(shè)計與計算 57 6.4.1 操作系統(tǒng)傳動比 57 6.4.2 液壓傳動各主要尺寸的確定 58 6.4.3 油管設(shè)計 59 6.6 本章小結(jié) 60 第7章 離合器實(shí)驗(yàn) 61 7.1 概述 61 7.2 離合器總成室內(nèi)試驗(yàn) 62 7.2.1 離合器的黏著和銹死試驗(yàn) 62 7.2.2 離合器的靜平衡 62 7.3 離合器零部件試驗(yàn) 63 7.3.1 軸向彈性波紋耐久試驗(yàn) 63 7.3.2 離合器蓋總成耐久試驗(yàn) 63 7.4 離合器操縱系統(tǒng)試驗(yàn) 63 7.4.

17、1 耐久試驗(yàn) 64 7.4.2 效率試驗(yàn) 64 7.4.3 振動試驗(yàn) 64 7.5 本章小結(jié) 64 結(jié)論 65 致謝 66 參考文獻(xiàn) 67 附錄 68 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第71頁 第1章 緒 論 1.1 汽車離合器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 汽車是作為一種交通工具而產(chǎn)生的，但是汽車發(fā)展到今天已經(jīng)不能把它理解為單純的“行”的手段。因?yàn)椤捌嚮备淖兞水?dāng)代世界的面貌，它已經(jīng)成為當(dāng)代物質(zhì)文明與進(jìn)步的象征及文明形態(tài)的一種代表。人類社會及人民生活的“汽車化”，大大地

18、擴(kuò)大了人們?nèi)粘Ｉ畹幕顒臃秶?，擴(kuò)大并加速了地區(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們的活動節(jié)奏，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展與人類的快速進(jìn)步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會”這樣一個嶄新的時代。 隨著社會節(jié)奏的加速以及人們生活水平的提高，對汽車來說，人們要求它有自重輕、行使速度高、加速性能好、使用于各種路面上甚至無路地區(qū)行駛及機(jī)動靈活等特點(diǎn)。為了滿足汽車各種行使的需求，在汽車上要需要有一套復(fù)雜的傳動系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車上最常用的是機(jī)械式傳動系統(tǒng)，它是由發(fā)動機(jī)以及離合器、變速器、萬向節(jié)傳動軸、主減速器、差速器和驅(qū)動車輪的傳動裝置（如半軸）等部件組成。其中離合器是作為一個獨(dú)立的部件

19、而存在的。它在傳動系統(tǒng)中起著傳扭、分離傳動、減振和過載保護(hù)多重功用，其品質(zhì)攸關(guān)汽車的性能，對于使用工況復(fù)雜、超載嚴(yán)重的中國汽車更是如此。隨著汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)果正逐步地向拉式結(jié)果發(fā)展，傳統(tǒng)的操作形式正向自動操作形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 現(xiàn)代汽車工業(yè)具有世界性，是開發(fā)型的綜合工業(yè)，競爭也越來越激烈。我國自1953年創(chuàng)建第一汽車制造廠至今，已有130多家汽車制造廠，700多家汽車改裝廠。

20、隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對汽車的使用功能不斷提出新的要求。目前大部分汽車采用離合器作為汽車的動力傳遞機(jī)構(gòu)。 在采用離合器的傳動系統(tǒng)中，早期離合器的結(jié)果形式是錐形摩擦離合器。錐形摩擦離合器傳遞扭矩的能力，比相同直徑的其他結(jié)構(gòu)形式的摩擦離合器要大。但是，其最大的缺點(diǎn)是從動部分的轉(zhuǎn)動慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在接合時也不夠柔和，容易卡住。 此后，在油中工作的所謂濕式的多片離合器逐漸取代了錐形摩擦離合器。但是多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘?。ㄓ绕涫窃诶涮煊鸵鹤儩鈺r更容易發(fā)生），導(dǎo)致分離不徹底，造成換擋困難。所以它又被干式所取代。多片干

21、式摩擦離合器的主要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面數(shù)多，故接合平順柔和，保證了汽車的平穩(wěn)起步。但因片數(shù)較多，從動部分的轉(zhuǎn)動慣量較大，還是感到換擋不夠容易。另外，中間壓盤的通風(fēng)散熱不良，易引起過熱，加快了摩擦片的磨損甚至燒傷和破裂。如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)使人們逐漸趨向于采用單片干式摩擦離合器。它具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底等優(yōu)點(diǎn)。而且只要在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，也能使其接合平順。因此，它得到了極為廣泛的應(yīng)用。 如今，單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面也相當(dāng)完善：采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器的接合平順性；離合器中裝有扭

22、轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動系統(tǒng)的共振，減少了噪音；以及采用了摩擦較小的分離桿機(jī)構(gòu)等。另外，采用了膜片彈簧作為壓簧，可同時兼起到分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡化，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。膜片彈簧和壓盤的環(huán)行接觸，可保證壓盤上的壓力均勻。由于膜片彈簧本身的特性，當(dāng)摩擦片磨損時，彈簧的壓力幾乎沒有改變，且可減輕分離離合器時所需要的踏板力。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車上多采用多片干式離合器。次外，近年來由于多片濕式離合器在技術(shù)上的不段改善，在國外的某些重型牽引汽車和自卸車上又開始采用多片濕式離合器，并有不斷增加的傾向。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制制冷的結(jié)果，摩擦表面的溫度較低（不

23、超過 93℃）。因此，允許起步時長時間地打滑或用高檔起步而不致燒損摩擦片，具有良好的起步能力。據(jù)說這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的五、六倍。 為了實(shí)現(xiàn)離合器的自動操縱，有自動離合器。采用自動離合器時可以省去離合器踏板，實(shí)現(xiàn)汽車的“雙踏板”操縱。與其他自動傳動系統(tǒng)（如液力傳動）相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉及傳動效率高的優(yōu)點(diǎn)。因此，在歐洲小排量汽車上曾得到廣泛的應(yīng)用。但是在現(xiàn)有自動離合器的各種結(jié)構(gòu)中，離合器的摩擦力矩的力矩調(diào)節(jié)特性還不夠理想，使用性能不盡完善。例如，汽車以高檔低速上坡時，離合器往往容易打滑。因此必須提前換如低檔以防止摩擦片的早期磨損以至燒壞。這些都需要進(jìn)一步改善。

24、 隨著汽車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)新的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來汽車的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重汽車趨向大型化，國內(nèi)也有類似的情況。此外，對離合器的使用要求也越來越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢。 1.2 選題的目的及意義 本次課題為摩擦式離合器設(shè)計，設(shè)計摩擦離合器意義重大，因?yàn)殡x合器作為底盤傳動系統(tǒng)中的重要部件，它起著從發(fā)動機(jī)到傳動系中齒輪之間橋梁的作用，故它的重要性不可忽視，一個良好的離合器能夠提高汽車的壽命，所以設(shè)計一個操作簡便分離快速的離合器更是十分

25、重要的，故選擇設(shè)計離合器能夠做到對汽車重要部件的了解。， 在汽車傳動系中，離合器是一種分離，接合裝置，通過離合器的分離和 接合實(shí)現(xiàn)對傳動系動力的中斷和傳遞。 ? ? 在汽車的傳動系中設(shè)置離合器主要是由于：目前，汽車上仍廣泛采用往復(fù)式發(fā)動機(jī)作動力，這種發(fā)動機(jī)有一個最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，若發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于這個最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)將熄火而停止工作。另外，在低速時，發(fā)動機(jī)無法產(chǎn)生足夠的動力。因此，發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速總是大于這個最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。然而，在汽車起步時，其車速是由零逐漸增加的，因此，為使汽車平穩(wěn)起步，就需在汽車驅(qū)動輪與發(fā)動機(jī)飛輪之間有一個既能轉(zhuǎn)遞動力，有能產(chǎn)生相對滑轉(zhuǎn)的裝置，這個裝置就是離合器。

26、 如果沒有離合器，而是把發(fā)動機(jī)與轉(zhuǎn)動系剛性地聯(lián)結(jié)在一起，那么汽車起步時，只要變速器一掛上擋，驅(qū)動輪就會突然產(chǎn)生驅(qū)動力而使汽車猛烈前沖。由于汽車質(zhì)量較大，由靜止突然 前沖會產(chǎn)生很大的慣性力，這個慣性力以慣性阻力的方式傳遞給發(fā)動機(jī)，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速瞬間急劇下降而低于最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，造成發(fā)動機(jī)熄火。所以，沒有離合器，汽車將根本無法實(shí)現(xiàn)起步。 在汽車行駛過程中，道路條件、交通狀況等客觀環(huán)境千變?nèi)f化。為了適應(yīng)汽車行駛條件的變化，就需要經(jīng)常改變變速器的檔位，使汽車具有合適的驅(qū)動力和車速。 目前在汽車上廣泛采用齒輪式變速器，這種變速器有幾對齒輪，每對齒輪有各種不同的傳動比，形成了變速器

27、的各個檔。通過換檔撥叉使不同的齒輪副進(jìn)入嚙合，就可以得到不同的傳動比，于是在相同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下可得到不同的汽車行駛速度，從而實(shí)現(xiàn)汽車的變速。 換檔時，首先踩下離合器踏板，使離合器處于分離狀態(tài)，即中斷發(fā)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞。變速器處于非傳力狀態(tài)時，通過換擔(dān)撥叉可輕松的使嚙合著的一對齒輪分開，再使另一對齒輪進(jìn)入嚙合，從而實(shí)現(xiàn)變速器檔位的變化。但是，前一對齒輪分開時，后一對即將進(jìn)入嚙合的主、從動齒輪的圓周速度必然不等，此時，若通過撥叉強(qiáng)行使這對齒輪進(jìn)入嚙合的話，勢必產(chǎn)生強(qiáng)烈的齒間沖擊，這不僅使齒輪容易損壞，同時產(chǎn)生刺耳的噪聲。利用離合器，采用一定的換檔順序，則可以使這對齒輪的圓周速度

28、達(dá)到相等，再使其進(jìn)入嚙合，也就不會產(chǎn)生沖擊和噪聲了。即使換檔時這對齒輪的圓周速度并不完全相同，但由于離合器已徹底分離，變速器處于非傳力狀態(tài)，換檔時產(chǎn)生的沖擊和噪聲也會大大減少。所以，離合器減小了換檔時齒輪間的沖擊和噪聲，提供了新檔位齒輪副圓周速度相等而實(shí)現(xiàn)同步嚙合的可能。 如果沒有離合器，那么當(dāng)汽車緊急制動時，發(fā)動機(jī)因和傳動系剛性聯(lián)接，其轉(zhuǎn)速將急劇下降，此時，發(fā)動機(jī)會產(chǎn)生比發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時輸出的動力大得多的慣性力，這個很大的慣性力作用于傳動系的各個零件，會使各個零件此時承受的載荷超過本身的承載能力而損壞零件。有了離合器，一旦發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的慣性力超過離合器所能傳遞的最大動力，離合器的主、

29、從動部分就會出現(xiàn)相對滑磨，從而有效地防止了因傳動系過載而使傳動系零件損壞的現(xiàn)象發(fā)生。 綜上所述，離合器時汽車中不可或缺的重要組成部分，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)對傳動系的動力傳遞，以保證汽車起步時將發(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。故能夠設(shè)計出一款轉(zhuǎn)動慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底的離合器是對整個汽車研究發(fā)展具有重大的意義。 1.3 汽車離合器的設(shè)計基本要求 ? 為

30、了保證離合器具有良好的工作性能，對汽車離合器設(shè)計提出如下基本要求： （1）在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備。 （2）接合時要平順柔和，以保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 （3）分離時要迅速、徹底。 （4）離合器從動部分轉(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。 （5）應(yīng)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。 （6）應(yīng)使傳動系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 （7）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。

31、 （8）作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 （9）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 （10）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)整方便等。 摩擦離合器主要由主動部分(發(fā)動機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤等)、從動部分(從動盤)、壓緊機(jī)構(gòu)(壓緊彈簧)和操縱機(jī)構(gòu)(分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件等)四部分組成。主、從動部分和壓緊機(jī)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)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動部分分離的裝置。隨著汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，

32、人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 第2章 汽車總體設(shè)計 2.1 設(shè)計要求給定參數(shù) 要求根據(jù)給定的汽車參數(shù)設(shè)計一套螺旋彈簧式汽車離合器系統(tǒng)，并使之滿足相應(yīng)的工況要求。具體給定參數(shù)如下：汽車最高時速為125km/h，裝載質(zhì)量為1.5t，最小轉(zhuǎn)彎直徑為13m，最大爬坡度為0.3。 2.2

33、汽車形式的選擇和質(zhì)量參數(shù)的確定 根據(jù)設(shè)計要求，選擇平頭式，發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)的布置形式，根據(jù)該設(shè)計車型的1.5載重量，參考現(xiàn)有車型初選2軸，42后輪驅(qū)動后輪雙胎的車型。 汽車質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量、軸荷分配等。 質(zhì)量系數(shù)是指汽車的裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量的比值，即 (2-1) 其取值一般在（0.8 ~ 1.1）之間，初取=1.0，所以 貨車的載客量取3人，即 貨車的總質(zhì)量可按下面公式計算

34、 (2-2) 汽車的軸數(shù)是根據(jù)車輛的用途、總質(zhì)量、使用條件、公路車輛使用法規(guī)和輪胎負(fù)荷能力而確定的。根據(jù)下表2-1選擇該車型的軸荷分配 表2-1 42后輪雙胎車型的軸荷分配 車型 空載 滿載 前 軸 后 軸 前 軸 后 軸 貨 車 后輪單胎 50% ~59% 41% ~50% 32% ~40% 60% ~68% 初步選取該貨車的軸荷分配，如下表2-2所示 表2-2 設(shè)計貨車的軸荷分配 空載 滿載 前軸 后軸 前軸 后軸 55% 45% 35% 65% 0.825 0.

35、675 1.11825 2.07675 由此可以得出滿載時單側(cè)前輪的負(fù)荷為：559.125 滿載時單側(cè)后輪的負(fù)荷為：1038.375 2.3 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸，軸距，輪距，前懸，后懸等。 輕型貨車的軸距和輪距由表2-3查到，初步選取軸距：，輪距： 長寬高：530018002000；前懸：800；后懸：1300；車頭長度：1400；空載重心高度：680；車箱邊板高度：500 此外，設(shè)計還需注意根據(jù)貨車載貨量，車箱內(nèi)寬應(yīng)在汽車外寬符合國家標(biāo)準(zhǔn)下適當(dāng)取寬，以利于縮短邊板高度和車箱長度。而車箱內(nèi)長在滿足運(yùn)送噸位條件下盡可能取短，以利于減小裝備質(zhì)量。

36、表2-3 各類汽車的軸距和輪距 車 型 類 別 軸距 輪距/ 貨車 總質(zhì)量/t 2.2 1.7~2.9 1.15~1.35 2.2~3.0 2.3~3.2 1.30~1.50 3.5~5.0 2.6~3.3 1.40~1.65 6.0~9.0 3.6~4.2 1.70~1.85 2.4 汽車主要性能參數(shù)的選擇 2.4.1 動力性參數(shù) 汽車動力性參數(shù)包括最高車速，加速時間，上坡能力，比功率和比轉(zhuǎn)矩等。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計針對輕型貨車，所以直接檔最大動力因數(shù)在0.06~0.1范圍內(nèi)取值，在此選取直接檔的最大動力因數(shù)：； 而檔最大動力因數(shù)標(biāo)志著汽車的最大爬

37、坡能力和越過困難路段的能力，還標(biāo)志著起步連續(xù)換檔的能力，對于公路用車，這個參數(shù)設(shè)計在0.3~0.4之間，選取檔的最大動力因數(shù)。 表2-4 汽車動力性能參數(shù) 汽車類別 最高車速 比功率 比轉(zhuǎn)矩 輕型貨車 總質(zhì)量/t 1.8~6.0 80~135 15~25 38~44 設(shè)計要求最高車速：；最大爬坡度為0.3。 根據(jù)表2-4選取汽車的比功率和比轉(zhuǎn)矩，20；40。 2.4.2 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速或多工況滿載行駛的百公里耗油量來評價。該值越小燃油經(jīng)濟(jì)性越好。貨車由于載重量不同對油耗影響很大，有時則用單位

38、質(zhì)量百公里油耗來評價。此輕型貨車采用柴油機(jī)，由表2-5 可知該車型發(fā)動機(jī)單位燃油消耗量約為2.5/(100)。 總質(zhì)量/t 汽油機(jī) 柴油機(jī) 總質(zhì)量/t 汽油機(jī) 柴油機(jī) < 4 3.0~4.0 2.0~2.8 6~12 2.68~2.82 1.55~1.86 4~6 2.8~3.2 1.9~2.1 〉12 2.50~2.6 1.43~1.53 表2-5 貨車單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 2.4.3 汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑。由設(shè)計要求可知，汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑13。

39、 表2-6 商用貨車的最小轉(zhuǎn)彎半徑 車型 級別 / 商用貨車 最大總質(zhì)量/ 1.8 8.0~12 1.86.0 10.0~19.0 6.014.0 12.0~20.0 14.0 13.0~21.0 2.4.4 通過性幾何參數(shù) 總體設(shè)計要求確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑。貨車為了保證其良好的通過性，現(xiàn)將設(shè)計為250mm，設(shè)計取為50°，取為30°，取為4.0。 2.4.5 操縱穩(wěn)定性參數(shù) 汽車操縱穩(wěn)定性的評價參數(shù)較多，與總體設(shè)計有關(guān)并能作為設(shè)計指標(biāo)的有： （1）轉(zhuǎn)向性參數(shù) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，

40、驅(qū)車應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車以0.4g的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向前，前后輪側(cè)偏角之差作為評價參數(shù)，此參數(shù)在1°~3°為宜。 （2）車身側(cè)傾角 汽車以0.4g的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側(cè)傾角控制在3°以內(nèi)最好，最大不許超過7°。 （3）制動前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4g的減速度制動時，車身前俯角不大于1.5°。 2.4.6 制動性參數(shù) 目前常用制動距離，平均制動減速度j和行車制動踏板力及應(yīng)急制動時的操縱力來評價制動效能。根據(jù)本次設(shè)計要求，汽車滿載時，我們在取制動初車速為50km/h情況下，行車制動時要求制動距離小于20m，制動減速度大于5.4m/s2

41、。應(yīng)急制動時制動距離小于18m，制動減速度大于2.6m/s2。 2.5 發(fā)動機(jī)的選擇和主要性能指標(biāo)的確定 （1）汽油機(jī)與柴油機(jī)的選用 當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動機(jī)仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)為主。它分為汽油機(jī)、柴油機(jī)兩類。 與汽油機(jī)比較，柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機(jī)壓縮比可以達(dá)到15～23，而汽油機(jī)一般控制在8～10；柴油機(jī)熱效率高達(dá)38％，而汽油機(jī)為30％；柴油機(jī)工作呵靠，壽命長，排污量少。 汽油機(jī)與柴油機(jī)不僅使用的燃料不同，而且因排放對環(huán)境造成的污染，工作噪聲，振動，使用可靠性，耐久性以及質(zhì)量大小等諸多方面均有較大區(qū)別。目前世界上絕大

42、多數(shù)汽車發(fā)動機(jī)是采用往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。近20年來在少數(shù)汽車上出現(xiàn)新的動力裝置，如轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，高能蓄電池等，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的原因，這些新型發(fā)動機(jī)至今尚未被廣泛采用。而且據(jù)專家們預(yù)測：在本世紀(jì)初或者更長的時間內(nèi)，外復(fù)式內(nèi)燃機(jī)仍將是汽車發(fā)動機(jī)的主要型式。因此，下面討論的選型問題是針對這種發(fā)動機(jī)而言的，它可分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。目前在我國汽車上主要采用汽油機(jī)，它與柴油機(jī)在數(shù)量上的百分比為88：12。但世界發(fā)展的趨勢是汽車發(fā)動機(jī)逐步走向柴油化?，F(xiàn)在歐美大型汽車的發(fā)動機(jī)已經(jīng)柴油化，中型汽車也多采用柴油機(jī)。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)具有燃料經(jīng)濟(jì)性好，工作可靠，壽命長，使用成本低及排污少等優(yōu)點(diǎn)。但是

43、柴油機(jī)也有工作粗暴，振動及噪聲大，尺寸和質(zhì)量大，造價高，起動較困難及易生黑煙等缺點(diǎn)。近年來，由于柴油機(jī)設(shè)計的不斷完善，以上缺點(diǎn)得到較好的克服，并提高了轉(zhuǎn)速，故在輕型車和轎車上采用柴油機(jī)的也日益增多。 設(shè)計選用平頭式車型，發(fā)動機(jī)布置在駕駛室下面，不存在布置上影響駕駛員的視線的問題，所以可以選用尺寸稍大于汽油機(jī)的柴油機(jī)，從而獲得更好的工作可靠性并且獲得更高的燃油經(jīng)濟(jì)性，以降低該車型維修費(fèi)用和運(yùn)輸成本。 （2）汽缸排列形式與冷卻方式的選擇 按氣缸排列的形式分，有直列，水平對置和V型幾種。直列式結(jié)構(gòu)簡單，寬度小，布置方便。但發(fā)動機(jī)缸數(shù)過多時會顯得過長，因此直列式只適用于 6缸的發(fā)動機(jī)。V形發(fā)動機(jī)

44、具有長度小，高度低，曲軸剛度大等優(yōu)點(diǎn)，且易成系列，故在大型轎車和長度受限的重型貨車上得到應(yīng)用。但是其造價也較高，寬度大，在平頭車上布置較困難，故這里不會采用。水平對置式的主要優(yōu)點(diǎn)是平衡性好，高度低，用在少量車輛總長較長的客車上應(yīng)用。所以在這里我們選用結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、工作可靠的直列式四缸發(fā)動機(jī)。 發(fā)動機(jī)按冷卻方式分為水冷和風(fēng)冷發(fā)動機(jī)兩種。風(fēng)冷發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是冷卻系統(tǒng)簡單，維修方便，對沙漠和異常氣候環(huán)境的適應(yīng)性好，但存在冷卻不均，消耗功率大和噪聲大等缺點(diǎn)，在汽車上應(yīng)用不多，只在22kW以下的小發(fā)動機(jī)和軍用越野車上有所應(yīng)用。大部分汽車都采用水冷發(fā)動機(jī)，它的主要優(yōu)點(diǎn)有冷卻均勻可靠，散熱性好，噪聲小

45、，能解決車內(nèi)供暖問題，氣缸變形小，缸蓋，活塞等主要零件熱負(fù)荷低等有地等，所以選用水冷發(fā)動機(jī)。 根據(jù)車型以及上述資料選擇：四缸直列式水冷柴油機(jī)。 （3）發(fā)動機(jī)最大功率及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 汽車的動力性在很大程度上取決于發(fā)動機(jī)的功率值。發(fā)動機(jī)功率越大，動力性越好。粗略估計發(fā)動機(jī)功率時，可參考同級汽車的比功率統(tǒng)計值選定新車所用的比功率值，乘以所設(shè)計車型的總質(zhì)量，即可求得所需的最大功率值。它也可根據(jù)汽車應(yīng)達(dá)到的的最大車速，用下式估算最大功率 （2-3） 式中，為發(fā)動機(jī)最大功率（）；為傳動系效率對于主減速器驅(qū)動橋的42的汽車取0.9；

46、為汽車總質(zhì)量（3195）；為重力加速度（9.8）；為滾動系數(shù)，對貨車取0.02；為空氣阻力系數(shù)，這里取0.8；為汽車正面投影面積（）；為最高車速（125 km/h）。 可選取發(fā)動機(jī)最大功率： 此外，還應(yīng)規(guī)定最大功率轉(zhuǎn)速的范圍，它可以根據(jù)發(fā)動機(jī)類型，最高車速，最大功率，活塞平均速度及發(fā)動機(jī)制造條件等因素來確定。目前汽油機(jī)的在3000~7000之間，轎車上的較高，在4000以上的較多，輕型貨車的在4000~5000之間，中型貨車的就更低些。柴油機(jī)的值在1800~4000之間。乘用車和總質(zhì)量小一些的貨車用高速柴油機(jī)，常取在3200~4000之間；總質(zhì)量大一些的貨車的柴油機(jī)值在1800~260

47、0之間。初選該貨車的轉(zhuǎn)速： （4）發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速 用下式確定 （2-4） 式中為最大轉(zhuǎn)矩，為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)；一般在1.1~1.3之間選取，這里選取1.1；為做最大功率轉(zhuǎn)矩；為最大功率；為最大功率轉(zhuǎn)速。 可選取發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： 選擇時希望在1.4~2.0之間，這里取，所以 （2-5） （5）發(fā)動機(jī)適應(yīng)性系數(shù) （2-6） 值越大，說明發(fā)動機(jī)

48、適應(yīng)性越好。采用值大的發(fā)動機(jī)可減少換擋次數(shù)，減小傳動系磨損和減低油耗?，F(xiàn)代汽油機(jī)在1.4~2.4之間，而柴油機(jī)在1.6~2.6之間。顯然值在1.6~2.6之間。 (6) 發(fā)動機(jī)的懸置 汽車是多自由度的振動體，并受到各種振源的作用而發(fā)生振動。發(fā)動機(jī)就是振源之一。發(fā)動機(jī)是通過懸置元件安裝在車架上。懸置元件既是彈性元件又是減振裝置，其特性直接關(guān)系到發(fā)動機(jī)振動向車體的傳遞，并影響整車的振動與噪聲。合理的懸置不但可以減小振動、降低噪聲以改善乘坐舒適性，還能提高零部件和整車壽命。 發(fā)動機(jī)懸置應(yīng)滿足下述要求：因懸置元件要承受動力總成的質(zhì)量，為使其不產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作，因此要求懸置元件剛度大些

49、為好；發(fā)動機(jī)本身的激勵以及來自路面的激勵都經(jīng)過懸置元件來傳遞，因此又要求懸置元件有良好的隔振性能；因發(fā)動機(jī)工作頻帶寬，大約在10～500Hz范圍內(nèi)，要求懸置元件有減振降噪功能，并要求懸置元件工作在低頻大振幅時(如發(fā)動機(jī)怠速狀態(tài))提供大的阻尼特性。 2.6 輪胎的選擇 根據(jù)軸荷分配來考慮輪胎所能承受的最大負(fù)荷以及根據(jù)動力性要求選擇輪胎半徑R。 根據(jù)該車型的最小離地間隙和滿載輪荷結(jié)合輪胎的選取標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步的選擇，選用輪胎的規(guī)格為：10層7.50-15。輪胎的最大負(fù)荷為10600。 2.7 本章小結(jié) 本章完成了汽車的總體設(shè)計，選擇了汽車的結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸和性能參數(shù)，發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)等

50、。 第3章 離合器的結(jié)構(gòu)型式及工作特性 3.1 汽車離合器的分類和結(jié)構(gòu)原理 3.1.1 汽車離合器的分類 汽車離合器有摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。因?yàn)楸敬卧O(shè)計為摩擦式離合器，所以重點(diǎn)介紹摩擦式離合器的分類。 摩擦式離合器結(jié)構(gòu)類型較多，可由圖3-1表示。 圖3-1 汽車機(jī)械式離合器分類圖 3.1.2 汽車離合器的結(jié)構(gòu)原理 全套離合器應(yīng)由兩部分組成：離合器和離合器操縱就摩擦式離合器本身而言，按其功能要求，結(jié)構(gòu)上應(yīng)該由下列幾部分組成：主動件、從動件、壓緊彈簧和分離杠桿。結(jié)構(gòu)原理如圖1-2所示 （a） 接合；

51、 （b） 分離 1-飛輪；2-從動盤總成；3-壓盤；4-分離桿；5-分離套筒；6-離合器制動；7-離合器踏板； 8-壓緊彈簧；9-離合器蓋；10-變速器第一軸（離合器輸出軸）；11-分離撥叉及操縱連接桿 圖3-2 離合器結(jié)構(gòu)簡圖 離合器通常總是處于接合狀態(tài)如圖1-2（a）所示，當(dāng)需要切斷動力時，駕駛員通過踩踏離合器操縱系統(tǒng)中的離合器踏板7，并經(jīng)過操縱傳動桿系及分離撥叉11推動分離套筒5向前，消除間隙，使分離桿4繞其在離合器蓋9上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，克服壓緊彈簧8的工作壓力，壓盤3向后移動，從動盤總成2和壓盤3脫離接觸。離合器

52、分離時的狀態(tài)如圖1-2（b）所示，此時，從動盤總成2不再輸出轉(zhuǎn)矩。分離套筒向左移時，在消除間隙后，輸出軸10受到制動，轉(zhuǎn)速很快下降。此種狀況成為離合器制動，其目的是為了容易換擋。但這種離合器制動主要用在重型離合器上，一般離合器不一定采用。 本次設(shè)計以單片干式離合器的設(shè)計為指導(dǎo)思想。盡管離合器的設(shè)計已經(jīng)趨于成熟，但是為了更高的舒適性和更好的質(zhì)量。研究還應(yīng)該繼續(xù)向前。希望在設(shè)計中，加深對單片離合器的原理，結(jié)構(gòu)的理解 。 3.2 離合器的結(jié)構(gòu)型式 汽車離合器大多是盤形摩擦離合器，按其從動盤的數(shù)目可分為單片、雙片和多片三類。根據(jù)壓緊彈簧布置形式不同，可分為圓周布置、中央布置和斜向布置等形式；根據(jù)

53、使用的壓緊彈簧不同，可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧離合器；根據(jù)分離時所受作用力的方向不同，又可分為拉式和推式兩種形式。 3.2.1 周置彈簧離合器 周置彈簧離合器目前主要用在商用載重汽車上，結(jié)構(gòu)上，螺旋彈簧沿著壓盤的圓周作同心圓布置。壓盤，分離桿及螺旋彈簧均裝在離合器蓋中組成離合器總成。離合器蓋固定在發(fā)動機(jī)飛輪上，飛輪作為離合器的一個主動摩擦面，而另一個主動摩擦面是壓盤。壓盤由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動，使壓盤成為離合器的主動件。這是離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要一環(huán)。 圖3-3 周置彈簧離合器 在兩個主動件飛輪和壓盤之間裝有從動盤，從動盤的兩面都鉚有摩擦片，從動盤的盤轂花鍵中孔中，插入

54、變速器第1軸的花鍵軸段。在壓緊彈簧的作用下，壓盤將從動盤緊壓在在飛輪上。這樣，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，依靠飛輪和壓盤對從動盤的摩擦傳給從動盤，并通過從動盤的花鍵傳給變速器第一軸。 周置彈簧離合器所用的螺旋彈簧是線性的，當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧伸長，壓緊力下降，這對離合器可靠傳扭是不利的。如果采用剛度小的彈簧，壓緊力P的下降就不會很明顯。但降低彈簧剛度需要增加彈簧的圈數(shù)，以增加彈簧高度尺寸，這對壓簧來說容易產(chǎn)生縱向不穩(wěn)定性，尤其在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速時，壓簧處有很大的離心力作用，容易使簧絲鼓出。 壓簧沿圓周布置時，彈簧壓緊力直接作用于壓盤。為了保證摩擦片上壓力分布盡量均勻，壓簧的數(shù)目不應(yīng)太少，且要隨摩擦片的直徑增

55、加而增加。有時甚至布置成兩排。 3.2.2 中央彈簧離合器 采用一到兩個圓柱螺旋彈簧或用一個矩形斷面的的錐形螺旋彈簧做壓簧并布置在離合器正中間的結(jié)構(gòu)型式，稱為中央彈簧離合器。 圖3-4 中央彈簧離合器 中央彈簧離合器的壓簧不和壓盤直接接觸，因此壓盤由于摩擦而生成的熱量不會直接傳給彈簧使其回火失效。中央彈簧的壓緊力通過杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用較小的彈簧力而達(dá)到足夠大的壓盤壓緊力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，壓盤的壓緊力可通過調(diào)整墊片或螺紋進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)從動盤摩擦面磨損后，通過調(diào)整可以回到原來的壓緊力，也就減輕了操縱。為了使壓盤的壓緊力分布均勻，使離合器接

56、合柔和，中央彈簧離合器的傳力杠桿常常采用數(shù)目較多并由彈簧鋼片做成扁平桿有些中央彈簧離合器彈性壓桿的中段常常做成葉片形狀，成為風(fēng)扇葉片，有利于離合器的通風(fēng)散熱。中央彈簧采用圓柱螺旋螺旋簧，其軸向尺寸較大，而采用矩形截面的錐形彈簧可大大縮小軸向尺寸，但矩形截面簧制造起來比較困難。 3.2.3 膜片彈簧離合器 膜片彈簧離合器是用膜片代替了一般螺旋彈簧及分離桿機(jī)構(gòu)而做成的離合器，因?yàn)樗植荚谥醒?，所以可做成中央彈簧離合器。在離合器中采用膜片彈簧有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使零件數(shù)目減小，重量減輕；其次離合器結(jié)構(gòu)大大簡化并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸；再者，膜片彈簧具

57、有良好的非線性特性，設(shè)計合適，可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很小的變化，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便。 圖3-5 膜片彈簧離合器 綜合設(shè)計要求，本次設(shè)計選用單片周置螺旋彈簧離合器。 3.3 離合器的工作特性 離合器在接合狀態(tài)，離合器的主、從動件作為整體一起旋轉(zhuǎn)，直接傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。此狀態(tài)下，離合器的主、從動件沒有相對運(yùn)動，摩擦副表面就沒有磨損，也不發(fā)熱，也沒有能量損耗。但是，在汽車豈不過程中需要利用離合器主、從動件間的相對滑動，也就是說，離合器在接合過程中讓其從動件的轉(zhuǎn)速增長有一過程，使汽車平穩(wěn)起步。因此，離合器接合過程的滑磨是其重要特性。離合器滑磨的結(jié)果，一方面

58、使摩擦片磨損，另一方面會引起壓盤、飛輪等零件的溫度升高，而摩擦表面溫度的過分升高，將加劇摩擦片的磨損，并將嚴(yán)重影響離合器的正常工作和使用壽命。為此，必須充分了解離合器在接合過程中的滑磨特性及其評價和分析計算方法、壓盤等零件的熱負(fù)荷狀況，以便能正確設(shè)計和使用離合器。 3.3.1 摩擦副的摩擦磨損特性 離合器的正常工作離不開摩擦副，而摩擦就必然會造成磨損。作用在摩擦表面上的發(fā)向載荷（工作壓力）N和切向載荷（摩擦力）之間的關(guān)系式，一般可以寫成： （3

59、-1） 式中，為摩擦系數(shù)。 摩擦系數(shù)和滑動速度、壓力、溫度等一些因素有關(guān)，但通常在摩擦式離合器的有關(guān)計算中，認(rèn)為是一常數(shù)。但也可以利用如下圖3-6所示的近似的單因子關(guān)系曲線來確定不同的溫度和不同滑磨速度下的摩擦系數(shù)。 對于磨損的分析，現(xiàn)今已經(jīng)有可能利用電腦來分析發(fā)生在摩擦離合器滑磨的動態(tài)過程中和它有關(guān)摩擦表面的磨損情況。只要知道摩擦系數(shù)及磨耗強(qiáng)度與其有關(guān)引述之間的函數(shù)關(guān)系即可。 滑磨速度或溫度升高都將使摩擦副的磨損率增加，而且溫度因素影響更大。 （a）對滑磨速度 （b）對溫度 圖3-6

60、 石棉及材料-鑄鐵摩擦副摩擦系數(shù)變化曲線 3.3.2 離合器接合過程分析及滑磨功計算 離合器在接合狀態(tài)，離合器的主從動件作為整體一起旋轉(zhuǎn)，直接傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。此狀態(tài)下，離合器的主、從動件沒有相對運(yùn)動，摩擦副表面就沒有磨損，也不發(fā)熱，也沒有能量損耗。但是，在汽車起步過程中需要利用離合器主、從動件間的相對滑動，也就是說，離合器在接合過程中讓其從動件的轉(zhuǎn)速增長有一過程，使汽車平穩(wěn)起步。因此離合器接合過程中的滑磨是其重要特性。離合器的接合過程為：在汽車起步前，駕駛員首先要踩下離合器踏板，是離合器分離，變速器掛上抵擋，此時離合器的主動件與發(fā)動機(jī)相連，從動件通過傳動系和車輪相連。主、從動件間轉(zhuǎn)速相差很

61、大。起步時，駕駛員逐漸放松離合器踏板，并踩下加速踏板，這時離合器的主、從動件開始接合。其工作過程大致可以分成兩個階段： a. 壓緊力快速增長，但摩擦力矩開始還不足以克服外界阻力讓汽車很快起步，由此，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較離合器從動盤轉(zhuǎn)速上升快。這一段時間約0.5s。 b. 工作壓力p幾乎不變，從動盤轉(zhuǎn)速增長很快，盡管駕駛員繼續(xù)加大油門開度，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速還是幾乎呈直線下降，直到和離合器從動盤轉(zhuǎn)速同步，停止打滑為止。 在離合器接合過程中要通過評價其滑磨嚴(yán)重程度來說明離合器接合過程的負(fù)荷狀況，通常用指標(biāo)“滑磨功”來評價。按定義，滑磨功L可由下式來決定：

62、 （3-2） 式中，為離合器從接合開始到接合終了離合器停止打滑所經(jīng)過的時間；為摩擦力矩；為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；為離合器從動盤轉(zhuǎn)速。 在不懂得駕駛員的不同操作技巧下，所得到的滑磨功不完全一樣，但比較接近。由于滑磨功在計算上的不確定因素很多，難以精確計算，為此基本上有3類處理方法。 （1）分析計算法：把起步滑磨過程依據(jù)實(shí)際情況適度理想化，以便計算。此種方法在忽略道路阻力矩的情況下，可以得到下式： （3-3） 式中，是由汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化為相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動慣量，

63、為離合器開始滑磨時發(fā)動機(jī)的角速度。 此法簡單明了，對影響滑磨功主要因素的數(shù)量關(guān)系分析得相當(dāng)清楚，但是他只能反映一般情況。 （2）圖解法：它是方法（1）的發(fā)展，進(jìn)一步考慮到了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩變化等非線性因素對滑磨功的影響。由于求解困難，只能采用圖解的方法來代替分析計算。這里不多做解釋。 （3）統(tǒng)計試驗(yàn)分析法：它考慮到更多的實(shí)際使用情況。由于汽車的使用情況復(fù)雜，所以要對大量的汽車起步情況進(jìn)行分類，并做各類起步試驗(yàn)、統(tǒng)計。按理說此方法更能反映實(shí)際情況，但若運(yùn)用不當(dāng)還不如前兩種方法。 目前比較流行的是分析計算法。 3.3.3 離合器的熱負(fù)荷 離合器摩擦?xí)r熱的生成研究是依據(jù)機(jī)械-分子理論。依據(jù)此理

64、論，認(rèn)為固體形成摩擦副的接觸式離散的。摩擦實(shí)際是在接觸點(diǎn)上發(fā)生的。這些接觸點(diǎn)不均勻的分布在法相接觸的表面上。摩擦過程中他們會有轉(zhuǎn)移變化，這種轉(zhuǎn)移和變化的特性由摩擦副的相對滑動速度，法向載荷及溫度和機(jī)械-物理過程所決定的。在滑磨發(fā)生時，離合器處于高速大負(fù)荷下工作，伴有大量熱的生成。熱會使摩擦副的機(jī)械物理性能發(fā)生變化，摩擦片的磨損就和其熱負(fù)荷狀況有很大關(guān)系。熱負(fù)荷導(dǎo)致摩擦片的對偶件—飛輪、壓盤可能出現(xiàn)裂紋和翹曲變形，這又將加劇摩擦片的磨損。在設(shè)計階段如能計算摩擦副的溫度，預(yù)測咋使用條件下的摩擦熱狀況，明確影響熱過程各因素得到相互關(guān)系，就能有效地改變著些因素，做好摩擦副的材料匹配，降低熱應(yīng)力，減少壓

65、盤裂紋的生成和變形，從而可有效地提高離合器的可靠性。 離合器的熱負(fù)荷受許多因素的左右，定量的準(zhǔn)確計算有相當(dāng)難度，但從物理上作一定量的分析還是必要的，其目的不是為了作定量計算，而是從量上去了解一些物理因素對離合器熱負(fù)荷所發(fā)生的影響。摩擦副摩擦?xí)r的熱負(fù)荷狀況可由摩擦副表面的最高溫度來表現(xiàn)。對離合器的摩擦副來說，它由以下3項(xiàng)組成： （3-4） 由以上分析可知，摩擦副的熱負(fù)荷狀況，不是簡單地看它們平均的提溫度和表面溫度，而要更深入到表面局部點(diǎn)的溫度，故為3項(xiàng)之和，即摩擦副元件體積溫度、表面溫度和表面熱點(diǎn)

66、溫度。 3.4 本章小結(jié) 本章主要完成了對摩擦式離合器的工作特性的分析，離合器的結(jié)構(gòu)型式分類和各自工作原理的分析，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計要求，對離合器型式進(jìn)行了選擇。選擇了單片干式周置螺旋彈簧離合器。 第4章 離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 汽車上所用的摩擦離合器，既要傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨使得汽車平穩(wěn)起步，工作條件甚為惡劣。因此在設(shè)計離合器時，不僅要求它在任何情況下都能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而且還應(yīng)該使它有足夠的使用壽命，這就要合理的選擇離合器的結(jié)構(gòu)尺寸及其設(shè)計參數(shù)。 4.1 離合器轉(zhuǎn)矩容量 眾所周知，摩擦力的大小和正壓力成正比，但是摩擦力本質(zhì)上是非線性的，它有多個值，其最大值為。如果作用力,則摩擦力就只能等于作用力，當(dāng)時，滑塊就要產(chǎn)生運(yùn)動運(yùn)動。當(dāng)滑塊繞其作用半徑等速旋轉(zhuǎn)時，最大的摩擦力產(chǎn)生的摩擦力矩為： （4-1） 式中，為有效作用半徑。 在另外一種模型中，認(rèn)定壓力從到遞減，所以認(rèn)為離合器的有效作用半徑為：