汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)方案.doc

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畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 系部 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 講師 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 東風(fēng)EQ1090E膜片彈簧離合器開(kāi)題報(bào)告 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀 2.選題目的 離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，汽車(chē)從啟動(dòng)到行駛的整個(gè)過(guò)程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車(chē)平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類(lèi)似開(kāi)關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，因此，任何形式的汽車(chē)都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進(jìn)入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車(chē)上。本設(shè)計(jì)以東風(fēng)EQ1090E車(chē)離合器為研究對(duì)象。 　離合器原始數(shù)據(jù) 車(chē)型 東風(fēng) 汽車(chē)的質(zhì)量 1300kg 汽車(chē)最大加載質(zhì)量 600 kg 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 3600r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 180N.m 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 68KW 主減速比 3．38 汽車(chē)最大時(shí)速 180 km/h 3.設(shè)計(jì)意義 設(shè)計(jì)采用單片膜片彈簧離合器。本車(chē)采用的摩擦式離合器是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，維修方便，目前大多數(shù)汽車(chē)都采用這種形式的離合器。而采用干式離合器是因?yàn)闈袷诫x合器大多是多盤(pán)式離合器，用于需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的離合器，而該車(chē)型不在此列。采用膜片彈簧離合器是因?yàn)槟て瑥椈呻x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，因此可設(shè)計(jì)成當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)的，因此其壓力實(shí)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，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤(pán)是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良好的散熱通風(fēng)等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車(chē)及微型、輕型客車(chē)上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴(kuò)展到載貨汽車(chē)上。從動(dòng)盤(pán)選擇單片式從動(dòng)盤(pán)是一位其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片式是因?yàn)槠錄](méi)有太明顯的缺點(diǎn)且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配要求又有利于壓盤(pán)定中。選擇拉式離合器是因?yàn)槠漭^拉式離合器零件數(shù)目更少，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，軸向尺寸更小，質(zhì)量更小；并且分離杠桿較大，使其踏板操縱力較輕。 二、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1.基本內(nèi)容 1) 收集資料，仔細(xì)研究現(xiàn)有的離合器，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目選擇出設(shè)計(jì)方案； 2) 根據(jù)先前做出的分析確定離合器方案，方案設(shè)計(jì)就是要確定這些組成部件的結(jié)構(gòu)型式及主要設(shè)計(jì)參數(shù),并實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)參數(shù)之間的最佳匹配，繪制一份草圖； 3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算； 4) 運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。 2.擬解決的主要問(wèn)題 1) 校核問(wèn)題：進(jìn)行校核時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)之前設(shè)計(jì)的不正確處，需要重新修改先前某些設(shè)計(jì)參數(shù)。為避免大范圍的重復(fù)修改，提高設(shè)計(jì)效率，在設(shè)計(jì)的每一步都細(xì)心計(jì)算并及時(shí)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果。 比如前述膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系式，是在假定膜片彈簧在承載過(guò)程中，其子午截面無(wú)變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下推導(dǎo)出的。根據(jù)這一假定可知，截面在O點(diǎn)處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，因而該點(diǎn)處的切向應(yīng)力亦為零。O點(diǎn)以外的截面上的點(diǎn)，一般均產(chǎn)生切向應(yīng)變，故亦有切向應(yīng)力。若如圖7.2所示以中性點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系，則截面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： （7.8） 式中：—碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角，rad； —膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角，rad； 圖7.2中性點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系 —中性點(diǎn)O的半徑，mm； 。 了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3-14）式寫(xiě)成Y與X軸的關(guān)系式： （7.9） 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置φ一定時(shí)，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(shí)，因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成，由上式可?xiě)成。此式表明，對(duì)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（3.16）可以看出當(dāng)時(shí)無(wú)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(jì)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（3-17）式有： （7.10） 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/mm2 B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： （7.11） 式中 n——分離指數(shù)目 n=18 br——單個(gè)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/mm2 N/mm2 膜片彈簧的設(shè)計(jì)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(guò)以下工藝：先對(duì)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(duì)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(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)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，所以符合使用強(qiáng)度。 2）首先，應(yīng)在保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個(gè)基本性能要求：1.分離徹底；2.接合柔和。 三、技術(shù)路線（研究方法） （1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。為此，離合器的摩擦力矩（）應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（）； （2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加，以免汽車(chē)起步?jīng)_撞或抖動(dòng)； （3）分離迅速、徹底。換檔時(shí)若離合器分離不徹底，則飛輪上的力矩繼續(xù)有一部份傳入變速器，會(huì)使換檔困難，引起齒輪的沖擊響聲； （4）從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。離合器分離時(shí)，和變速器主動(dòng)齒輪相連接的質(zhì)量就只有離合器的從動(dòng)盤(pán)。減小從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，換檔時(shí)的沖擊即降低； （5）具有吸收振動(dòng)、噪聲和沖擊的能力； （6）散熱良好，以免摩擦零件因溫度過(guò)高而燒裂或因摩擦系數(shù)下降而打滑； （7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞。 （8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內(nèi)，要能通過(guò)調(diào)整，使離合器正常工作。 列出幾種離合器設(shè)計(jì)方案 確定離合器設(shè)計(jì)方案 確定部件選型方案 各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 離合器的密封潤(rùn)滑 對(duì)重要部件進(jìn)行校核，并進(jìn)行強(qiáng)度校核 完成設(shè)計(jì)圖紙，說(shuō)明書(shū) 準(zhǔn)備答辯 四、進(jìn)度安排 第 1-2 周（2月28日～3月13日），調(diào)研、資料收集，完成開(kāi)題報(bào)告。 第 3 周（3月14日～3月20日），開(kāi)題答辯，基本參數(shù)的確定，傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。 第4-5周（3月21日～4月3日），齒輪傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，材料選擇與校核。 第 6 周（4月4日～4月10日），開(kāi)始撰寫(xiě)齒輪部分說(shuō)明書(shū)。 第 7 周（4月11日～4月17日），軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第 8 周（4月18日～4月24日），繪制一份草圖,中期檢查。 第 9 周（4月25日～5月1日），軸段強(qiáng)度剛度校核。 第10-11周（5月2日～5月15日），進(jìn)行CAD繪圖，進(jìn)行有限元分析。 第 12 周（5月16日～5月22日），修改及完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪圖。 第 13 周（5月22日～5月29日），完善圖紙。 第 14 周（5月30日～6月5日），畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。 第15-16周（6月6日～6月19日），畢業(yè)設(shè)計(jì)修改。 第 17 周（6月20日～6月 26日），畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 五、參考文獻(xiàn) [1].崔勝民.汽車(chē)主減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[C].會(huì)議論文，2007. 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