輕型車膜片彈簧離合器設(shè)計【含9張CAD圖紙和文檔全套】【LB3】

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The main purpose of this design is using traditional methods to learn the basic steps, comprehending the design process, using the learned knowledge to the design process, thus a more solid grasp of the knowledge learned.The clutch designed is diaphragm spring clutch, the design manual detailed the process of the diaphragm spring clutch designing of light vehicle structure, including parameter selection and calculation process.This paper is a car diaphragm spring clutch design. In accordance with the conditions of vehicles and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements for the following main tasks: choosing the main design parameters are: the determination of friction plate diameter, back-up clutch coefficient determination unit to determine the pressure. And designed primarily for the assembly: the design of separation devices (including the separation of bearings, sleeve separation, etc.), as well as the follower plate follower piece design includes the design and the design of the driven wheel disc, part of the design of the initiative, including the pressure plate, Clutch cover design, flexible drive chip design, which covered the design of the clutch is a simple design, is designed to manipulate the whole body out of the trip pedal, pedal power, with the ergonomic requirements. To reverse the shock absorber of the coil spring design.Key words：Clutch; Diaphragm Spring; Driven Plate; Pressure Plate; Friction Disc.47目 錄摘要 Abstract 第1章 緒論 1 1.1 研究背景1 1.2 研究現(xiàn)狀21.3 研究內(nèi)容3第2章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取42.1 設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求42.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2.1 從動盤數(shù)及干濕式選擇42.2.2 壓緊彈簧結(jié)構(gòu)形式及布置42.2.3 壓盤驅(qū)動方式62.2.4 分離軸承類型72.2.5 離合器通風(fēng)散熱措施82.3 本章小結(jié)8第3章 離合器基本參數(shù)確定93.1 摩擦片內(nèi)外徑及其他尺寸計93.2離合器后備系數(shù)的確定93.3單位壓力P的確定103.4 本章小結(jié)11第4章 離合器從動盤設(shè)計 124.1從動盤結(jié)構(gòu)簡要介紹124.2 從動盤設(shè)計 134.2.1從動片的選擇和設(shè)計134.2.2從動盤轂的設(shè)計144.2.3 摩擦片的材料選取及與從動片的固緊方式164.3 扭轉(zhuǎn)減震器簡單介紹174.4 減震彈簧設(shè)計184.5 本章小結(jié)20第5章 壓盤與離合器蓋的設(shè)計215.1 壓盤傳力方式的選擇215.2 壓盤的幾何尺寸的確定215.3壓盤和傳動片的材料選擇 225.4離合器蓋的設(shè)計 245.5 本章小結(jié)24第6章 分離裝置和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計256.1分離桿的設(shè)計256.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計256.3操縱機(jī)構(gòu)踏板力和行程266.4 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式276.5 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算286.6 本章小結(jié)29第7章 離合器膜片彈簧的設(shè)計307.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)307.2膜片彈簧的變形特性和加載方式317.3 膜片彈簧的彈性變形特性317.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定327.4.1 H/h比值的選取337.4.2 R及R/r確定337.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角347.4.4 膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑r347.4.5 分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r347.4.6 承環(huán)的作用半徑l和膜片與壓盤接觸半徑L347.4.7 膜片彈簧材料357.5 膜片彈簧的計算357.6 本章小結(jié)40結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝43附錄44第1章 緒 論 1.1 研究背景汽車是重要的交通運(yùn)輸工具，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志，隨著現(xiàn)代生活的節(jié)奏越來越快，人們對交通工具的要求也越來越高。汽車作為最普通的交通工具，在日常的生活和工作中起了重要的作用。因此，汽車工業(yè)的規(guī)模及產(chǎn)品的質(zhì)量就成為衡量一個國家技術(shù)的重要標(biāo)志之一。 a） b）圖1.1 離合器工作原理圖1飛輪；2從動盤；3離合器踏板；4壓緊彈簧；5變速器第一軸；6從動盤轂在機(jī)械式傳動系統(tǒng)中，離合器作為一個獨(dú)立的部件而存在。它實際上是一種是一種依靠其主、從動件之間的摩擦來傳遞動力且能分離的機(jī)構(gòu)，圖1.11簡單闡述了離合器的工作原理。離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機(jī)相連接的部件，用來分離或給發(fā)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞2。其基本功用有三1：第一：在汽車起步時，通過離合器主動部分（和發(fā)動機(jī)曲軸相連）和從動部分（與變速器第一軸相接）之間的滑磨、轉(zhuǎn)速的逐漸接近，使旋轉(zhuǎn)著的發(fā)動機(jī)和原來靜止的傳動系平穩(wěn)地聯(lián)接起來，以保證汽車平穩(wěn)起步。第二：當(dāng)變速器換檔時，通過離合器主從動部分的迅速分離來切斷動力傳遞，以減輕換檔時齒輪間的沖擊，便于換檔。第三：當(dāng)傳給離合器的扭矩超過其所能傳遞的最大力矩（即離合器的最大摩擦力矩）時，其主從動部分將產(chǎn)生相對滑磨。這樣離合器就起著保護(hù)傳動系防止其過載的作。由于離合器上述三方面的功用，使離合器在汽車結(jié)構(gòu)上有著舉足輕重的地位。1.2 研究現(xiàn)狀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2。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，因膜片彈簧是一種對稱零件，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3。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計研究在改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。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802000N.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1。甚至某些總質(zhì)量達(dá)2832t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2。近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低(不超過93)，因此，起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的5-6倍，但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實現(xiàn)的，超過這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完善。1.3 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(diǎn)。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)計就是設(shè)計膜片彈簧離合器，在設(shè)計中對各種離合器類型進(jìn)行分析，確定出結(jié)構(gòu)方案，再對離合器的各基本參數(shù)進(jìn)行選擇計算，設(shè)計出個零件，最終設(shè)計出使用于普通轎車的車用離合器。第2章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取汽車離合器廣泛采用摩擦離合器，本次設(shè)計也是采用摩擦式，要根據(jù)選定車型的參數(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案的選擇。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(xì)描述。表2.1 選定車型的參數(shù)名稱參數(shù)發(fā)動機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速90Kw/6000rpm發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速160 N.m/4200rpm整備質(zhì)量1240kg主減速比5.104變速器低檔傳動比3.83輪胎型號195/60 R15在設(shè)計離合器時，應(yīng)根據(jù)車型的類別，使用要求制造條件以及“三化”（系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。 在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮以下幾點(diǎn)： 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(yùn)動零件的限位，離合器的調(diào)整。2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項要求，在本設(shè)計中都將全面的考慮，并采用相應(yīng)的措施予以實現(xiàn)。2.2.1 從動盤數(shù)及干濕式選取 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(jī)轉(zhuǎn)矩不大于1000N.m的大型客車和重型貨車上也有所推廣。2.2.2 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式及布置離合器的壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧等?？刹捎醚貓A周布置、中央布置、和斜置等布置形式。根據(jù)本所設(shè)計的離合器的已知系數(shù)和使用條件選取膜片彈簧離合器比較合適。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，圖2.11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(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(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。圖2.1 膜片彈簧離合器的工作原理圖 （a）自由狀態(tài)； （b）壓緊狀態(tài)； （c）分離狀態(tài)膜片彈簧的安裝有正裝和反裝。正裝應(yīng)用于壓式操縱機(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。反裝應(yīng)用于拉式操縱機(jī)構(gòu)，將支承圈在膜片彈簧的大端附近，原理如圖2.22b,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，原理如圖2.2a,設(shè)計選用壓式操縱機(jī)構(gòu)，即膜片彈簧正裝。 圖2.2 拉式操縱機(jī)構(gòu)與壓式操縱機(jī)構(gòu)的原理 (a) 一般壓式操縱 (b) 拉式操縱2.2.3 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(jī)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(yīng)能夠與從動盤脫離接觸，所以這種連接應(yīng)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如圖2.32,近年來廣泛采用彈性傳動片式。因為另外幾種方式有一個共同的缺點(diǎn)，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為0.2mm）。這樣在傳動時將產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至可能導(dǎo)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34組（每組23片）沿圓周切向布置以改善傳動片的受力狀況，這時，當(dāng)發(fā)動機(jī)傳動片時受拉，當(dāng)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(diǎn)，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。decba圖2.3 壓盤的驅(qū)動方式a凸塊窗孔式；b傳力銷式；c鍵槽指銷式；d鍵齒式；e彈性傳動片式2.2.4 分離軸承的類型 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(fù)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(dāng)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(dǎo)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2.42。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HRC4351）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(dāng)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34mm間隙，以免在摩擦片磨損后引起壓盤壓力不足而導(dǎo)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。圖2.4 動調(diào)心軸承裝置1分離軸承；2波形彈簧；3分離軸承罩；4分離套筒2.2.5 離合器的通風(fēng)散熱措施3提高離合器工作性能的有效措施是借助于其通風(fēng)散熱系統(tǒng)降低其摩擦表面的溫度。 在正常使用條件下，離合器的壓盤工作表面的溫度一般均在180以下，隨著其溫度的升高，摩擦片的磨損將加快。當(dāng)壓盤工作表面的溫度超過180200時，摩擦片的磨損速度將急劇升高。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，該溫度有可能達(dá)到1000。在高溫下壓盤會翹曲變形甚至產(chǎn)生裂紋和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也會燒裂和破壞。為防止摩擦表面的溫度過高，除壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量以保證有足夠的熱容量外，還應(yīng)使其散熱通風(fēng)良好。為此，可在壓盤上設(shè)置散熱筋或鼓風(fēng)筋；在雙片離合器中間壓盤體內(nèi)鑄出足夠多的導(dǎo)風(fēng)槽，這種結(jié)構(gòu)措施在單片離合器壓盤上也開始應(yīng)用；將離合器蓋和壓盤設(shè)計成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)；在保證有足夠剛度的前提下在離合器蓋上開出較多或較大的通風(fēng)口，以加強(qiáng)離合器表面的通風(fēng)散熱和清除摩擦產(chǎn)生的材料粉末，在離合器殼上設(shè)置離合器冷卻氣流的入口和出口等所謂通風(fēng)窗，在離合器殼內(nèi)裝設(shè)冷卻氣流的導(dǎo)罩，以實現(xiàn)對摩擦表面有較強(qiáng)定向氣流通過的通風(fēng)散熱等。為防止壓盤 的受熱翹曲變形，壓盤應(yīng)有足夠大的剛度。鑒于以上對質(zhì)量和剛度的要求，一般壓盤都設(shè)計得比較厚，一般不小于10。2.3 本章小結(jié)本章根據(jù)選定車型的參數(shù)，為滿足汽車要求，對離合器的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行選擇，包括從動盤干濕的選擇，壓緊彈簧的類型選擇，壓盤的驅(qū)動方式分離軸承的類型，離合器通風(fēng)散熱措施等。第3章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 在初步確定了離合器的結(jié)構(gòu)形式之后，就要根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式確定其需要確定的結(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。3.1 摩擦片外徑及其它尺寸的確定摩擦片的外徑D是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，所以應(yīng)先確定摩擦片的外徑D在確定外徑時，可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式（3.13）計算出： D=100 (3.1)式中:D摩擦片外徑，mm；T發(fā)動機(jī)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=160N.m，轎車單片摩擦離合器A=47,代入式（3.1），則得：D=184.5mm。根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，由3.12“離合器摩片尺寸系列和參數(shù)”（即GB145774）可取摩擦片有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：外徑D=200，徑d=140mm厚度h=3.5mm內(nèi)徑與外徑比值C=0.7。表3.1 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/3.23.53.53.53.53.53.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.53210.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847單位面積/10613216022130240246654667872990810373.2離合器后備系數(shù)的確定 后備系數(shù) 保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)扭矩，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(diǎn)，初步選定后備系數(shù)。 汽車離合器的后備系數(shù)的推薦值2： 小轎車：=1.31.75； 載重車: =1.72.25；帶拖掛的重型車或牽引車: =2.03.0。本設(shè)計的是轎車用離合器，因為小轎車的離合器都采用膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會變小，再加上小轎車的后備功率比較大，使用條件好故宜取小值，選定其后備系數(shù)=1.30。3.3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2。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=200mm內(nèi)徑d=140mm，厚度h=3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值C=0.70 。又初選=1.30運(yùn)用公式（3.2）可以校核單位壓力4P： T=PD(1) (3.2)式中：Z對單片離合器取2為摩擦系數(shù)，可取=0.26代入相關(guān)數(shù)據(jù)則得：P=0.29MP 又由表3.21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=0.250.35Mpa，也即是摩擦面上的單位壓力PP,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3.2 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0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.350.50鐵基金屬陶瓷0.701.503.4 本章小結(jié) 本章首先根據(jù)經(jīng)驗公式計算出摩擦片的內(nèi)外徑尺寸，再由標(biāo)準(zhǔn)尺寸表中選出合適的尺寸。后備系數(shù)的選擇是根據(jù)車型的不同選擇出一個范圍，在選定范圍內(nèi)，根據(jù)車的使用情況，車的配置等選擇出合適的后備系數(shù)。單位壓力是根據(jù)摩擦片的尺寸、后備系數(shù)計算出來的，最后看單位壓力是否在允許范圍內(nèi)，本設(shè)計的數(shù)據(jù)選擇都比較合適，單位壓力合適。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)簡要介紹在現(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。圖4.11說明了離合器從動盤的結(jié)構(gòu)，從動盤主要由從動片，從動盤轂，摩擦片等組成，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(dāng)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。圖4.1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤 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；4.2 從動盤設(shè)計設(shè)計從動盤時一般應(yīng)滿足以下幾個方面的要求: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1.32.0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0.651.0,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心3。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3：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)計的是普通轎車的離合器，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)3，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=200，內(nèi)徑由從動盤轂的尺寸決定，由以后的設(shè)計取得d=40。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612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(jìn)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，具體相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參看設(shè)計圖紙。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0.81.5mm。 圖4.2 整體式彈性從動片 1從動片；2摩擦片；3鉚釘4.2.2從動盤轂的設(shè)計從動盤轂的結(jié)構(gòu)由兩部分組成：盤轂和法蘭，如圖4.31所描述。詳細(xì)尺寸見設(shè)計圖紙。 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?zāi)軌蛟谳S上自由移動。 本離合器設(shè)計中的從動盤轂花鍵也用齒側(cè)定心的矩形花鍵。在設(shè)計從動盤轂花鍵時，可以根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機(jī)的扭矩來選取。根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機(jī)扭矩來選取從動盤花鍵轂花鍵的有關(guān)尺寸，表4.11闡述了摩擦片外徑、發(fā)動機(jī)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=29 花鍵內(nèi)徑 d=23 齒厚 b=4 有效齒長 L=25從動盤轂一般用中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過=20MP，本從動盤轂材料選用40Cr。 為了保證從動盤轂在變速器第一軸上滑動時不產(chǎn)生偏斜，而影響離合器的徹底分離，從動盤轂的軸向尺寸不應(yīng)過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對在嚴(yán)重情況下工作的離合器，其長度更大，可達(dá)到花鍵外徑的1.4倍。花鍵的尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核，如果應(yīng)力偏大可以適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長度?；ㄦI擠壓應(yīng)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=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(jī)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=12307N，=16.4MP，該花鍵轂花鍵的=16.4MP=20MP，所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適,花鍵的結(jié)構(gòu)簡圖見圖4.31,從動盤轂見零件圖紙。表4.1 從動盤轂花鍵尺寸系列從動盤外徑D/發(fā)動機(jī)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(yīng)力/M160180200225250280300325350380410430450 50 70 110 150200280310380480600720800950 10 10 10 10 101010101010101010 23 26 29 32 35 35 40 40 40 40 45 45 52 18 21 23 26 28 32 32 32 32 32 36 36 41 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 20 20 25 30 35 40 40 45 50 55 60 65 65 10 108 113 115 104 127 107 116 132152131135125 圖4.3花鍵結(jié)構(gòu)示意圖4.2.3 摩擦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。要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應(yīng)耐磨。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，不易燒焦磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面油水對摩擦性能的影響應(yīng)最小結(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。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)。4.3 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)簡單介紹帶扭轉(zhuǎn)減振器的的從動盤結(jié)構(gòu)簡圖如下圖4.41所示彈簧摩擦式:圖4.4帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤總成結(jié)構(gòu)示意圖1從動盤；2減振彈簧；3碟形彈簧墊圈；4緊固螺釘；5從動盤轂；6減振摩擦片7減振盤；8限位銷由于現(xiàn)今離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計大多采用以往經(jīng)驗和實驗方法通過不斷篩選獲得,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4.54所示。圖4.5減振器尺寸簡圖4.4 減振彈簧設(shè)計 減震彈簧的材料采用65號彈簧鋼絲，即根據(jù)布置上的可能性來確定減振器彈簧設(shè)計相關(guān)尺寸。減振彈簧的分布半徑R：R的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R=（0.650.75）d2(式中d為離合器摩擦片內(nèi)徑)所以R=0.751402=52.5減振彈簧數(shù)量Z：參看下表4.21，表對摩擦片的外徑與減震彈簧的關(guān)系做了相關(guān)描述。表4.2 減振彈簧數(shù)量選取表離合器摩擦片外徑/ 減振彈簧數(shù)量Z 225250 46 250325 68 325350 810 350 10以上查上表4.2可得：Z=6全部減振彈簧總的工作負(fù)荷P：P=TR (4.2)式中：T為極限轉(zhuǎn)矩，乘用車取T=2.0 T。T代入上式得：P= TR =2.0 TR=6095.24N。單個減振彈簧的工作負(fù)荷P (4.3)代入數(shù)據(jù)得:P= PZ=6095.24N6=1015.87N減振彈簧尺寸減震彈簧的各尺寸在圖4.61中已經(jīng)標(biāo)出。圖4.6減振彈簧計算簡圖彈簧中徑D:一般由結(jié)構(gòu)布置來決定,通常D=1115左右,取D=14.5。彈簧鋼絲直徑d: 通常d取34，所以取d=4。扭轉(zhuǎn)剛度： (4.4)代入數(shù)據(jù)得：K=10T=3200N.mrad。彈簧剛度K： (4.5)代入數(shù)據(jù)得：K= =193.50N。減振彈簧的有效圈數(shù)i：i= (4.6)式中，G為材料的剪切模量，對碳鋼可取G=8.310Mpa。代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：i=4.5減振彈簧的總?cè)?shù)n,一般在6圈左右n=i+（1.52）=4.5+1.5=6。減振彈簧的最小高度l: l=n(d+)1.1dn=1.146=26.4。減振彈簧總變形量： =PR=1015.87193.5=5.2。減振彈簧自由高度l= l+=26.4+5.20=31.6。減振彈簧預(yù)變形量：= (4.7)式中：是預(yù)緊力矩，=24mm。數(shù)據(jù)代入公式（8.6）得：=0.4。減振彈簧安裝工作高度l：l= l=31.2。彈簧校核：彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力： (4.8) 式中：C為纏繞比：，C=14.5/4=3.625； F為所受載荷，F(xiàn)=1015.87N。 將數(shù)據(jù)代入式（8.8）中得：=667N.m，65號彈簧鋼絲的許用切應(yīng)力=810N.m, ,所以滿足剛度要求。從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角:=2arcsin(2R) (4.9)式中=-=4.8,代入上式得=5.2。限位銷與從動盤轂缺口間隙：=Rsin (4.10) 式中R為限位銷的安裝尺寸，取R=54 ，代入式中得=4.89mm。限位銷直徑d:d按結(jié)構(gòu)布置選定，一般d=9.512,取d=10 。4.5 本章小結(jié)本章先對從動盤進(jìn)行了介紹，對其結(jié)構(gòu)、作用、連接做了詳細(xì)的解釋。然后進(jìn)行零件的設(shè)計，包括從動片的尺寸設(shè)計、從動盤轂的尺寸選擇，從動盤轂的強(qiáng)度校核，最后對各部分的緊固方式、材料做出的選擇。扭轉(zhuǎn)減震器的彈簧計算出扭轉(zhuǎn)剛度，最后校核彈簧的剛度。第5章 壓盤與離合器蓋的設(shè)計 壓盤和離合器蓋式離合器的主動部分，要有足夠的強(qiáng)度來傳遞動力。此外，壓盤要有足夠的質(zhì)量來吸收摩擦產(chǎn)生的熱量，離合器蓋要保證通風(fēng)散熱等，防止離合器過熱，影響工作性能。5.1 壓盤傳力方式的選擇壓盤（其結(jié)構(gòu)見零件圖）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。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。壓盤的外徑D=206，壓盤內(nèi)徑d=135。那么壓盤的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。壓盤的厚度確定主要依據(jù)3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12。在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時的溫升，其接合一次的溫升不得超過810。若溫升過高可以適當(dāng)增加壓盤的厚度。根據(jù)下面公式（5.13）來進(jìn)行校核： = (5.1)式中：溫升，； L滑磨功，N.m,L=0.5JW= ,m=m=；分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：單片離合器壓盤=0.50；C壓盤的比熱容，對鑄鐵壓盤，C=544.28J/(K)；m壓盤質(zhì)量，。根據(jù)公式L=代入有關(guān)數(shù)據(jù)可得:L=。根據(jù)公式（5.1）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=5.12 此數(shù)值=5.12810，故該厚度符合要求。5.3壓盤和傳動片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HB170227，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3。在本設(shè)計中用材料為3號灰鑄鐵JS1，工作表面光潔度取為1.6。傳力片材料選用80號鋼,根據(jù)前面所設(shè)計的壓盤,摩擦片及從動片的厚度,以及以往的設(shè)計經(jīng)驗,傳動片的結(jié)構(gòu)示意圖可確定為圖5.11所示。圖5.1傳力片示意圖初步定傳動片的設(shè)計參數(shù)如下：共設(shè)3組傳動片（i=3）,每組2片（n=2）,傳動片的幾何尺寸為：寬b=14，厚h=1,傳力片上孔間的距離l=60,孔的直徑d=6，傳力片切向布置，圓周半徑（也即是孔中心所在