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1、 第1章 緒 論 1.1引言 以內(nèi)燃機(jī)在作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車(chē)中，離合器是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的。離合器通常裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，其主動(dòng)部分與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相連，從動(dòng)部分與變速器相連。為各類(lèi)型汽車(chē)所廣泛采用的摩擦離合器，實(shí)際上是一種依靠其主、從動(dòng)部分間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的機(jī)構(gòu)。離合器的主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順的接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系個(gè)零部件因過(guò)載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪音。 1.2離合器的發(fā)展 在早期研發(fā)的離合器結(jié)

2、構(gòu)中，錐形離合器最為成功。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在1889年德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車(chē)輪的小汽車(chē)上。它是將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動(dòng)件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀(jì)20年代中葉，對(duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，錐形離合器的制造比較簡(jiǎn)單，摩擦面容易修復(fù)。它的摩擦材料曾用過(guò)駱毛帶、皮革帶等。那時(shí)曾出現(xiàn)過(guò)蹄-鼓式離合器，其結(jié)構(gòu)有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄-鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等，蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。無(wú)論錐形離合器或蹄-鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動(dòng)件根本無(wú)法分離的自鎖現(xiàn)象。 現(xiàn)今所用的盤(pán)式離合器的先驅(qū)是多片盤(pán)式離合器，它是直到1925年以后才

3、出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車(chē)起步時(shí)離合器的接合比較平順，無(wú)沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤(pán)片對(duì)著一青銅盤(pán)片。采用純粹的金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達(dá)到更為滿意的性能。 浸在油中的盤(pán)片式離合器，盤(pán)子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤(pán)片粘住，不易分離。但畢竟還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。 石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤(pán)片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。20世紀(jì)20年

4、代末，直到進(jìn)入30年代時(shí)，只有工程車(chē)輛、賽車(chē)和大功率的轎車(chē)上才使用多片離合器。 早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問(wèn)題，即離合器接合時(shí)不夠平順。但是，由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱良好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)經(jīng)常采用它，尤其是成功地開(kāi)發(fā)了價(jià)格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。 實(shí)際上早在1920年就出現(xiàn)了單片干式離合器，這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關(guān)。但在那時(shí)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù)設(shè)計(jì)上的缺陷，造成了單片離合器在接合時(shí)不夠平順的問(wèn)題。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動(dòng)盤(pán)金屬片上是沒(méi)有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動(dòng)件飛輪和壓盤(pán)上的，彈簧布置在中央，通過(guò)

5、杠桿放大后作用在壓盤(pán)上。后來(lái)改用多個(gè)直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓盤(pán)上，成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的好處，使壓盤(pán)上的彈簧的工作壓力分布更均勻，并減小了軸向尺寸。 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器，因?yàn)樗哂袕膭?dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到接合盤(pán)式平順，因此現(xiàn)在廣泛采用于大、中、小各類(lèi)車(chē)型中。 如今單片干式離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán)，提高了離合器的接合平順性。離合器從動(dòng)盤(pán)總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)

6、系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲和載荷。 隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車(chē)上愈來(lái)愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更好地降低傳動(dòng)系的噪聲。 對(duì)于重型離合器，由于商用車(chē)趨于大型化，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸的空間有限，離合器的使用條件日酷一日，增加離合器傳扭能力，提高使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車(chē)上可采用雙片干式離合器。從理論上講，在相同的徑向尺寸下，雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的2倍。但受到其他客觀因素的影響，實(shí)際的效果要比理論值低一些。 近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)

7、上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型車(chē)上又開(kāi)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(guò)93℃)，因此，起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國(guó)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(shí)現(xiàn)的，超過(guò)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膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 1.3.1膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu) 膜片彈簧離合總成由膜片彈簧、離合器蓋、壓盤(pán)、傳動(dòng)片和分離軸承總成等部分組成。 1、離合器蓋 離合器蓋一般為120°或90°旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的板殼沖壓結(jié)構(gòu)，通

8、過(guò)螺栓與飛輪聯(lián)結(jié)在一起。離合器蓋是離合器中結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的承載構(gòu)件，壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來(lái)承受。 2、膜片彈簧 膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內(nèi)孔圓周表面上開(kāi)有許多均布的長(zhǎng)徑向槽，在槽的根部制成較大的長(zhǎng)圓形或矩形窗孔，可以穿過(guò)支承鉚釘，這部分稱(chēng)之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個(gè)無(wú)底寬邊碟子，其截面為截圓錐形，稱(chēng)之為碟簧部分。 3、壓盤(pán) 壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)一般是環(huán)形盤(pán)狀鑄件，離合器通過(guò)壓盤(pán)與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相連。壓盤(pán)靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺(tái)，最外緣均布有三個(gè)或四個(gè)傳力凸耳。 4、傳動(dòng)片 離合器接合時(shí)，飛輪驅(qū)動(dòng)離合器蓋帶動(dòng)壓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)摩擦

9、片之間的摩擦力使從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；在離合器分離時(shí)，壓盤(pán)相對(duì)于離合器蓋作自由軸向移動(dòng)，使從動(dòng)盤(pán)松開(kāi)。這些動(dòng)作均由傳動(dòng)片完成。傳動(dòng)片的兩端分別與離合器蓋和壓盤(pán)以鉚釘或螺栓聯(lián)接，一般采用周向布置。在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤(pán)共同旋轉(zhuǎn)；在離合器分離時(shí)，可利用它的彈性恢復(fù)力來(lái)牽動(dòng)壓盤(pán)軸向分離并使操縱力減小。 5、分離軸承總成 分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時(shí)主要承受軸向分離力，同時(shí)還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。目前國(guó)產(chǎn)的汽車(chē)中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鏗基潤(rùn)滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)

10、采用平端面或凹弧形端面。 1.3.2膜片彈簧離合器的工作原理 由圖1.1可知，離合器蓋1與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起，當(dāng)膜片彈簧3被預(yù)加壓緊，離合器處于接合位置時(shí)，由于膜片彈簧大端對(duì)壓盤(pán)5的壓緊力，使得壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)6摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(構(gòu)成離合器主動(dòng)部分)，就通過(guò)摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)總成和變速器一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 （1）接合位置 （2）分離位置 1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤(pán) 6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸 圖1.1膜片彈簧離合器的工作原理圖 要分離

11、離合器時(shí)，將離合器踏板8踏下，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成7前移推動(dòng)膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開(kāi)壓盤(pán)，壓盤(pán)在傳動(dòng)片的彈力作用下離開(kāi)摩擦片，使從動(dòng)盤(pán)總成處于分離位置，切斷了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞。 1.3.3膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)： 1、膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性； 2、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； 3、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定； 4、膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤(pán)接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻； 5、易于實(shí)現(xiàn)良好的通

12、風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)； 6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。 1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、壓盤(pán)設(shè)計(jì)。 2、離合器蓋設(shè)計(jì)。 3、從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)。 4、膜片彈簧設(shè)計(jì)。 1.5 Pro/E軟件的特點(diǎn) Pro/Engineer是美國(guó)PTC公司開(kāi)發(fā)的一套機(jī)械CAD/CAE/CAM集成軟件，其技術(shù)領(lǐng)先，在機(jī)械、電子、航空、郵電、兵工、仿真等各行各業(yè)都有應(yīng)用，在CAD/CAE/CAM領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位。它集零件設(shè)計(jì)、大型組件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)、數(shù)控加工、運(yùn)動(dòng)分析、有限元分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一身，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)，特征驅(qū)動(dòng)，單一數(shù)據(jù)庫(kù)等特點(diǎn)，大大加快了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。 本設(shè)計(jì)

13、使用的Pro/Engineer Wildfire3.0是Pro/Engineer的最新版本，其功能較以前的版本有了很大的提高，而且操作界面也更為好用，可以大大提高技術(shù)人員的工作效率。 1.6方案選擇 本車(chē)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

14、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)?/p>

15、其沒(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??；并且分離杠桿較大，使其踏板操縱力較輕。 綜上本次設(shè)計(jì)選擇單片拉式膜片彈簧離合器。  第2章 基本尺寸參數(shù)選擇 2.1離合器基本性能關(guān)系式 摩擦片或從動(dòng)盤(pán)的外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸有決定性的影響，并根據(jù)離合器能全部傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇。為了能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，離合器的靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，而離合器傳遞的摩擦力矩又決定于其摩擦面數(shù)Z、摩擦系數(shù)f

16、、作用在摩擦面上的總壓緊力PΣ與摩擦片平均摩擦半徑Rm，即 （2.1） 式中：—離合器的后備系數(shù)，見(jiàn)下表。 —摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取0.25～0.30。 該車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為190N·m，取摩擦系數(shù)為3.0可得離合器的靜摩擦力矩為N·m[1]。 2.2后備系數(shù)的選擇 離合器的后備系數(shù)，選擇時(shí)應(yīng)考慮摩擦片磨損后仍能傳遞及避免起步時(shí)滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；同時(shí)應(yīng)考慮防止傳動(dòng)系過(guò)載及操縱輕便等。 表2.1后備系數(shù)表 車(chē) 型 轎車(chē) 輕型貨車(chē) 中

17、、 重型貨車(chē) 越野車(chē) 牽引車(chē) 后 備 系 數(shù) 1.30～1.75 1.60～2.25 2.0～3.5 本設(shè)計(jì)是基于長(zhǎng)城賽弗F1汽車(chē)的離合器設(shè)計(jì)，該車(chē)型屬于越野車(chē)類(lèi)型，故選擇本次設(shè)計(jì)的后背系數(shù)β在2.0～3.5之間選擇。因?yàn)樵撥?chē)型為城市越野車(chē)，不需要太大的后備系數(shù)，取=2.0。 2.3摩擦片外徑的確定 摩擦片外徑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，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要大的尺寸。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來(lái)確定D時(shí)，可以查表2.2來(lái)確定摩擦片外徑D的尺。 表2.2離

18、合器尺寸選擇參數(shù)表 摩擦片外徑D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max/N·m 單片離合器 雙片離合器 重負(fù)荷 中等負(fù)荷 極限值 225 — 130 150 170 250 — 170 200 230 280 — 240 280 320 300 — 260 310 360 325 — 320 380 450 350 — 410 480 550 380 — 510 600 700 410 — 620 720 830 430 350 680 800 930 450 380 820

19、950 1100 所選的尺寸D應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(JB1457-74)的規(guī)定。表2.2給出了離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)。另外，所選的D應(yīng)符合其最大圓周速度不超過(guò)65～70m/s的要求，且重型汽車(chē)不應(yīng)超過(guò)50m/s。 表2.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)外徑之比 單位面積 160 110 3.2 0.687 10600 180 125 3.5 0.694 13200 200 140 3.5 0.700 16000 225 150 3.5 0.667 22100 250 155 3.5 0.620 30200 2

20、80 165 3.5 0.589 40200 300 175 3.5 0.583 46600 325 190 3.5 0.585 54600 350 195 4 0.557 67800 380 205 4 0.540 72900 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)該車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max為190N·m及表2.1可查出本車(chē)將使用單片式離合器，且離合器摩擦片外徑為250mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具體參數(shù)，如下： 摩擦片外徑D=250mm 摩擦片內(nèi)徑d=155mm 摩擦片厚度h=3.5mm 摩擦片內(nèi)外徑比d/D=0.620 單面面積F

21、=30200mm2 2.4摩擦片的Pro/E繪圖過(guò)程 首先畫(huà)出一個(gè)環(huán)形的盤(pán)體，先建立一個(gè)平面的俯視圖樣如圖2.1所示，再將其拉伸成體如圖2.2所示。然后在盤(pán)體上剪切出孔如圖2.3所示并進(jìn)行陣列如圖2.4所示。 圖2.1摩擦片Pro/E建立過(guò)程1 圖2.2摩擦片Pro/E建立過(guò)程2 圖2.3摩擦片Pro/E建立過(guò)程3 圖2.4摩擦片Pro/E建立過(guò)程4 2.5本章小結(jié) 本章對(duì)離合器的摩擦片進(jìn)行了設(shè)計(jì)選擇，確定了離合器摩擦片的外徑尺寸，對(duì)以后其他多個(gè)部件總成的外形尺寸選擇起了決定作用。通過(guò)對(duì)摩擦片這個(gè)零件的設(shè)計(jì)選擇，還可以間接確定離合器的外形尺寸等。

22、  第3章 主動(dòng)部分設(shè)計(jì) 3.1壓盤(pán)設(shè)計(jì) 3.1.1壓盤(pán)參數(shù)的選擇和校核 壓盤(pán)形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)及耐磨。故通常由灰鑄鐵HT200鑄成，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度HB170～227。另外可添加少量金屬元素(如鎳、鐵、錳合金等)以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。壓盤(pán)的外徑可根據(jù)摩擦片的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了使每次接合的溫升不致過(guò)高，壓盤(pán)應(yīng)具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量；為了保證在受熱情況下不致翹曲變形，壓盤(pán)應(yīng)具有足夠大的剛度且一般都較厚(載貨汽車(chē)的離合器壓盤(pán)，其厚度一般不小于15mm)。此外，壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意其通風(fēng)冷卻要好，例如在壓盤(pán)體內(nèi)鑄出導(dǎo)風(fēng)

23、槽。壓盤(pán)的厚度初步確定后，應(yīng)校核離合器一次接合的溫升不應(yīng)超過(guò)8℃～10℃溫升τ的校核按式為： τ=γL/mc （3.1） 式中：γ—傳到壓盤(pán)的熱量所占的比率。對(duì)單片離合器，γ=0.5； m—壓盤(pán)的質(zhì)量，kg； c—壓盤(pán)的比熱容，鑄鐵的比熱容為℃)； L—滑磨功，J。 若溫升過(guò)高，可適當(dāng)增加壓盤(pán)的厚度。壓盤(pán)單件的平衡精度應(yīng)不低于15～20g·cm。 選擇壓盤(pán)厚度為20mm，外徑255mm，內(nèi)徑150mm。 代入公式（3.1）進(jìn)行校核計(jì)算，τ=6.732℃符合標(biāo)準(zhǔn)[2，3]。 3.1.2壓盤(pán)的Pro/E繪圖過(guò)

24、程 首先畫(huà)出壓盤(pán)的盤(pán)體部分如圖3.1所示再在盤(pán)體上畫(huà)出突起并進(jìn)行陣列如圖3.2所示，最后畫(huà)出凸耳如圖3.3所示。 圖3.1壓盤(pán)Pro/E建立過(guò)程1 圖3.2壓盤(pán)Pro/E建立過(guò)程2 圖3.3壓盤(pán)Pro/E建立過(guò)程3 3.2離合器蓋設(shè)計(jì) 一般采用厚2. 5～5mm的低碳鋼鋼板沖壓制造。離合器蓋的形狀和尺寸由離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意的是剛度、對(duì)中、通風(fēng)散熱等問(wèn)題。離合器蓋的剛度不夠，會(huì)產(chǎn)生較大變形，這不僅會(huì)影響操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，還可能導(dǎo)致分離不徹底、引起摩擦片早期磨損，甚至使變速器換檔困難。離合器蓋內(nèi)裝有壓盤(pán)、分離杠桿、壓緊彈簧等，因此，其對(duì)于飛輪軸線的對(duì)

25、中十分重要。對(duì)中方式可采用定位銷(xiāo)或定位螺栓以及止口對(duì)中。為了加強(qiáng)通風(fēng)散熱和清除摩擦片的磨損粉末，在保證剛度的前提下，可在離合器蓋上設(shè)置循環(huán)氣流的入口和出口，甚至將蓋設(shè)計(jì)成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)離合器蓋要求離合器蓋內(nèi)徑大于離合器摩擦片外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可[4]。 3.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì) 壓盤(pán)與飛輪通過(guò)彈性傳動(dòng)片連接時(shí)，則傳動(dòng)片應(yīng)進(jìn)行拉伸應(yīng)力的強(qiáng)度校核；若通過(guò)凸塊一窗孔、傳力銷(xiāo)或鍵連接時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核： （3.2） 式中：—考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配到壓盤(pán)上的比例

26、系數(shù)，單片離合器??； —力的作用半徑(見(jiàn)圖3.4)，m； —工作元件(例凸塊一窗孔、傳動(dòng)銷(xiāo)、鍵)的數(shù)目，這里取3組每組4片； —接觸面積，mm2，這里取長(zhǎng)為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。 計(jì)算得=15.22符合標(biāo)準(zhǔn)[5]。 1-傳力裝置；2-分離杠桿中間支承；3-支承叉；4-調(diào)整螺母 圖3.4壓盤(pán)及分離杠桿計(jì)算用圖 3.4本章小結(jié) 本章對(duì)離合器主動(dòng)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算、選擇及校核。主動(dòng)件包括離合器蓋、壓盤(pán)等。這些部件都是給離合器傳遞扭矩的部件，他們共同的特點(diǎn)是都要有良好的散熱能力，有能有效把在主動(dòng)部分的熱傳遞出去的能力。這些部件總成都是符合標(biāo)準(zhǔn)的部件，經(jīng)

27、過(guò)嚴(yán)格的校核計(jì)算，可以符合使用的標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用的需要。 第4章 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì) 4.1摩擦片設(shè)計(jì) 離合器表面片在離合器接合過(guò)程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此，要求面片應(yīng)有下列一些綜合性能： 1、在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)； 2、在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，步希望出現(xiàn)，摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象； 3、在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的耐磨性能； 4、能承受較高的壓盤(pán)作用載荷，在離合器接合過(guò)程中表現(xiàn)出良好的性能； 5、能抵抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞； 6、在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度； 7、具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好；

28、 8、在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)偶材料壓盤(pán)、飛輪等有良好的兼容摩擦性能； 9、摩擦副對(duì)偶面有高度的溶污性能，不易影響它們的摩擦作用； 10、具有良好的性能/價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。 鑒于以上各點(diǎn)，近年來(lái)，摩擦材料的種類(lèi)增長(zhǎng)極快。挑選摩擦材料的基本原則是： 1、滿足較高性能標(biāo)準(zhǔn)； 2、成本最小； 3、考慮代替石棉。 本設(shè)計(jì)離合器摩擦片選用金屬陶瓷材料。它是由金屬機(jī)體、陶瓷成分和潤(rùn)滑劑組成的一種多元復(fù)合材料。金屬基體的主要作用是以機(jī)體接合方式將陶瓷成分和潤(rùn)滑劑保持其中，形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的整體；陶瓷組分主要起摩擦劑作用；而潤(rùn)滑劑組分則主要起提高材料抗咬合性和抗戰(zhàn)粘性的潤(rùn)滑作用，

29、并使摩擦副工作平穩(wěn)。潤(rùn)滑劑組分和陶瓷組分一起共同形成金屬陶瓷摩擦磨損性能調(diào)節(jié)劑。 這種材料能和好的的完成上邊提到的各種要求，所以選擇這種材料。 摩擦片的尺寸參數(shù)在第2.3節(jié)中已經(jīng)查表得出，不再敘述[6]。 4.2從動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤(pán)毅的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動(dòng)配合相聯(lián)接，以便從動(dòng)盤(pán)毅能作軸向移動(dòng)?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤(pán)外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取(見(jiàn)表4.1)。從動(dòng)盤(pán)毅花鍵孔鍵齒的有效長(zhǎng)度約為花鍵外徑尺寸的(1.0～1. 4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動(dòng)盤(pán)毅沿軸向移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜。 表4.1 GB1144-74 從動(dòng)盤(pán)

30、外徑D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/Nm 花鍵 齒數(shù) n 花鍵 外徑 D/mm 花鍵 內(nèi)徑 d/mm 鍵齒寬 b/mm 有效 齒長(zhǎng) l/mm 擠壓 應(yīng)力 /MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12

31、.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 380 600 10 40 32 5 55 15.2 410 720 10 45 36 5 60 13.1 430 800 10 45 36 5 65 13.5 450 950 10 52 41 6 65 12.5 花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力 ( MPa)及剪切應(yīng)力τj ( MPa)的強(qiáng)度校核：

32、 （4.1） （4.2） 式中： ，—分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm； n—花鍵齒數(shù)； ，b—分別為花鍵的有效齒長(zhǎng)及鍵齒寬，mm； z—從動(dòng)盤(pán)毅的數(shù)目； —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nmm。 從動(dòng)盤(pán)毅通常由40Cr ， 45號(hào)鋼、35號(hào)鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，HRC28～32。 由表4.1選取得： 花鍵齒數(shù)n=10； 花鍵外徑D=35mm； 花鍵內(nèi)徑D=28mm； 鍵齒寬b=4mm； 有效齒長(zhǎng)l=35mm； 擠壓應(yīng)力=10.4MPa；

33、校核=19.342MPa； =8.324MPa符合強(qiáng)度得要求。 4.3從動(dòng)片設(shè)計(jì) 從動(dòng)片通常用1.3～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤(pán)形部分磨薄至0.65～1.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度HRC38～48；采用波形彈簧片的分開(kāi)式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.2～0.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC43～51。 4.4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 4.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能 為了降低汽車(chē)傳動(dòng)系的振動(dòng)，

34、通常在傳動(dòng)系中串聯(lián)一個(gè)彈性一阻尼裝置，它就是裝在離合器從動(dòng)盤(pán)上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來(lái)降低傳動(dòng)系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動(dòng)系扭振系統(tǒng)三節(jié)點(diǎn)振型的固有頻率，以便將較為嚴(yán)重的扭振車(chē)速移出常用車(chē)速范圍(當(dāng)然，在實(shí)際中要做到這一點(diǎn)是非常困難的)；其阻尼元件用來(lái)消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動(dòng)系的共振載荷、非共振載荷及噪聲[7]。 4.4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 圖4.1給出了幾種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)圖，它們之間的差異在于采用了不同的彈性元件和阻尼裝置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器(見(jiàn)圖4.1a-d)得到了最廣泛的應(yīng)用。在這種結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)片和從動(dòng)盤(pán)毅上都開(kāi)有6個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝

35、有一個(gè)減振彈簧，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由從動(dòng)片傳給從動(dòng)盤(pán)毅時(shí)必須通過(guò)沿從動(dòng)片圓周切向布置的彈簧，這樣即將從動(dòng)片和從動(dòng)盤(pán)毅彈性地連接在一起，從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。當(dāng)6個(gè)彈簧屬同一規(guī)格并同時(shí)起作用時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特性的扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，廣泛用于汽油機(jī)汽車(chē)中。當(dāng)6個(gè)彈簧屬于兩種或三種規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進(jìn)人工作時(shí)，則稱(chēng)為兩級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器(圖4.1e為三級(jí)的)。這種非線性扭轉(zhuǎn)減振器，廣泛為現(xiàn)代汽車(chē)尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)所采用。柴油機(jī)的怠速旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪輪齒問(wèn)的敲擊。為此，可使扭轉(zhuǎn)減振器具有兩級(jí)或三級(jí)非線性彈性特性。第一級(jí)剛度很

36、小，稱(chēng)怠速級(jí)，對(duì)降低變速器怠速噪聲效果顯著。線性扭轉(zhuǎn)減振器只能在一種載荷工況(通常為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩)下有效地工作，而三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性則擴(kuò)大了適于其有效工作的載荷工況范圍，這有利于避免傳動(dòng)系共振，降低汽車(chē)在行駛和怠速時(shí)傳動(dòng)系的扭振和噪聲。 采用空心圓柱形見(jiàn)(圖4.1f)或星形等其他形狀的橡膠彈性元件的扭轉(zhuǎn)減振器，也具有非線性的彈性特性。雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、橡膠變形時(shí)具有較大的內(nèi)摩擦，因而不需另加阻尼裝置，但由于它會(huì)使從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專(zhuān)門(mén)的橡膠制造，因此尚未得到廣泛采用。 減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(圖4.1a)的結(jié)構(gòu)中阻尼摩擦片的正

37、壓力靠從 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)圖 動(dòng)片與減振盤(pán)間的連接鉚釘建立。其結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但當(dāng)摩擦片磨損后，阻尼力矩便減小甚至消失。為了保證正壓力從而阻尼力矩的穩(wěn)定，可加進(jìn)碟形彈簧(圖4.1c，d)，同時(shí)采用不同剛度的碟形彈簧和圓柱螺旋壓簧分別對(duì)兩組摩擦片建立不同的正壓力(圖4.1d)，就可實(shí)現(xiàn)阻尼力矩的非線性變化。 4.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定 1、扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度 減振器扭轉(zhuǎn)角剛度Ca決定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸，按下列公式初選角剛度

38、 Ca≤13 （4.3） 式中：為極限轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算 =（1.5～2.0） （4.4） 式中：2.0適用乘用車(chē)，1.5適用商用車(chē)，本設(shè)計(jì)為商用車(chē)，選取1.5，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得=380，Ca ≤ 7273.5本設(shè)計(jì)初選Ca=7000N·m/raD。 2、扭轉(zhuǎn)減振器最大摩擦力矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度Ca受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦

39、轉(zhuǎn)矩。一般可按下式初選為 =（0.06～0.17） （4.5） 取=0.15，本設(shè)計(jì)按其選取=28.5N·m。 3、扭轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩 減振彈簧安裝時(shí)應(yīng)有一定的預(yù)緊。這樣，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩它將降低減振器的剛度，這是有利的，但預(yù)緊力值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。 一般選取=（0.05～0.15）=19 N·m。 4、扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑 減振彈簧的分布尺寸R1的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取

40、 R1 =（0.60～0.75）D/2 （4.6） 其中D為摩擦片內(nèi)徑，代入數(shù)值，得R1 =56mm。 5、扭轉(zhuǎn)減振器彈簧數(shù)目 可參考表4.1選取，本設(shè)計(jì)D=250mm，故選取Z=4。 表4.2減振彈簧的選取 離合器摩擦片外徑 減振彈簧數(shù)目Z 225～250 4～6 250～325 6～8 325～355 8～10 >35

41、0 10以上 6、扭轉(zhuǎn)減振器減振彈簧的總壓力 當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大Tj = （4.7） 式中：的計(jì)算應(yīng)按Tj的大者來(lái)進(jìn)行=678.57N。 每個(gè)彈簧工作壓力 （4.8） =169.64N。 7、從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角

42、 （4.9） =4.52 8、限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)缺口側(cè)邊的間隙 （4.10） 式中：R2為限位銷(xiāo)的安裝半徑，λ一般為2.5～4mm。本設(shè)計(jì)取λ=3。 9、限位銷(xiāo)直徑 限位銷(xiāo)直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.5～12mm，本設(shè)計(jì)取=11。 10、從動(dòng)盤(pán)轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤(pán)轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖4.2所示。 圖4.2 從動(dòng)盤(pán)窗口尺寸簡(jiǎn)圖 一般推薦A1-A=a=1.4～16mm。這樣，當(dāng)?shù)孛?/p>

43、傳來(lái)沖擊時(shí)，開(kāi)始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm，A=25mm，A1=26.5 4.4.4減振彈簧的尺寸確定 在初步選定減振器的主要尺寸后，即可根據(jù)布置上的可能來(lái)確定和減振彈簧設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸。 彈簧的平均直徑：一般由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取=11～15左右。本設(shè)計(jì)選取=12。 彈簧鋼絲直徑： （4.11） 式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力=550～600MPa，D1算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為 3～4mm左右。代入數(shù)值，得=3.398，符合上述

44、要求。[8] 減振彈簧剛度： （4.12） =200.9N/mm 減振彈簧的有效圈數(shù)： = （4.13） 式中：G為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼=83000N/mm2，代入數(shù)值，得=3.984。 減振彈簧的總?cè)?shù)=5.98。 減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)最小長(zhǎng)度： （4.14） =22.37 式中：=0.337為彈簧圈之間的間隙。 減振彈簧的總

45、變形量： （4.15） =3.51 減振彈簧的自由高度： （4.16） =25.88 減振彈簧的預(yù)變形量： （4.17） =0.21 減振彈簧安裝后的工作高度：

46、 （4.18） =24.13 4.4.5扭轉(zhuǎn)減振器的Pro/E繪圖過(guò)程 首先畫(huà)出減振盤(pán)如圖4.3，圖4.4所示； 圖4.3減振盤(pán)Pro/E建立過(guò)程1 圖4.4減振盤(pán)Pro/E建立過(guò)程2 再畫(huà)出減振彈簧如圖4.5，圖4.6所示； 圖4.5減振盤(pán)Pro/E建立過(guò)程3 圖4.6減振盤(pán)Pro/E建立過(guò)程4 最后進(jìn)行裝備如圖4.7所示。 圖4.7減振盤(pán)Pro/E建立過(guò)程5 4.5本章小結(jié) 本章對(duì)離合器從動(dòng)盤(pán)各部件總成進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。從動(dòng)盤(pán)包括摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、波形彈簧、從動(dòng)盤(pán)轂及其他一些起緊固、傳遞力作用的零件?？紤]了其各

47、方面的要求及特征，改進(jìn)了原零件的一些設(shè)計(jì)方案和材料，使整體效果更好一些。并能提高離合器本身的使用壽命及汽車(chē)的舒適性等。  第5章 膜片彈簧設(shè)計(jì) 5.1膜片彈簧的概念 膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類(lèi)似無(wú)底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈簧一樣，故稱(chēng)作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開(kāi)槽部分，形成許多稱(chēng)為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長(zhǎng)方孔，分離指根部的過(guò)渡圓角半徑應(yīng)大于4.5mm，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長(zhǎng)方孔又可用來(lái)安置銷(xiāo)釘固定膜片彈簧。 5.2膜片彈簧的彈性特性 膜片彈簧

48、的彈性特性是由其碟簧部分所決定，是非線性的，與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高H及彈簧的鋼板厚h有關(guān)。不同的H/h值有不同的彈性特性(見(jiàn)圖5.1)。當(dāng)(H/h)<時(shí)，P為增函數(shù)，這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。當(dāng)(H/h)=，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若(H/h)=1.5≈，則特性曲線中段平直，即變形增加但載荷P幾乎不變，故這種彈簧稱(chēng)零剛度彈簧。當(dāng)<H/h)<2，則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即變形增加而載荷反而減小。這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧。因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載荷下降，達(dá)到操縱省力的目的。當(dāng)然，負(fù)剛度也不宜過(guò)大，以免彈簧工作位置略微變

49、動(dòng)就引起彈簧壓緊力過(guò)大的變化。為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大，汽車(chē)離合器膜片彈簧通常取1.5<(H/h)<2。當(dāng)(H/h)=則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫坐標(biāo)軸上；當(dāng)(H/h)>2，則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車(chē)液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)[9，10，11]。 圖5.1不同時(shí)的無(wú)彈性特性曲線 碟形彈簧當(dāng)其大、小端部承受壓力時(shí)，載荷P與變形久之間有如下關(guān)系： （5.1） 式中：E—彈性模量，對(duì)于鋼：E=21 X 104MPa μ—波桑比，鋼材料取μ=0. 3； h—彈簧鋼板厚度

50、，mm； H—碟簧的內(nèi)截錐高，mm； R—碟簧大端半徑，mm； A—系數(shù)， m—碟簧大、小端半徑之比，m=R/r。 汽車(chē)離合器膜片彈簧在實(shí)際安裝中的支承點(diǎn)如圖4-10所示。 （a） 自由狀態(tài)；（b）結(jié)合狀態(tài)；（c）分離狀態(tài) 圖5.2膜片彈簧在離合器接合和分離狀態(tài)時(shí)的受力以及變形 （b） (5.2) 經(jīng)過(guò)整理式（5.1）可得如下關(guān)系式： （5.3） 利用式（5.3）可繪制出膜片彈簧的

51、—特性曲線，如圖5.3所示。 圖5.3 膜片彈簧特性曲線 （5.4） 式（5.2）即為分離軸承推力與膜片彈簧變形的關(guān)系式。將（5.5）與（5.6）代入（5.4）中， （5.5） （5.6） 可得到與的關(guān)系式（5.7），式中為分離軸承作用半徑 =25mm （5.7） 5.3膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 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

52、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5.4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： （5.8） 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5.4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； 。 經(jīng)計(jì)算=537MPa，不大于

53、1500~1700Mpa，符合適用強(qiáng)度。 5.4膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 1、膜片彈簧原始內(nèi)截錐高與彈簧片厚度比的選擇 此比值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/ h對(duì)彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車(chē)的膜片彈簧離合器多?。? 其中：h為鋼板厚度，取3mm，H/h取等于1.5則膜片彈簧原始內(nèi)截錐高H=4.5。 2、膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 汽車(chē)離合器膜片彈簧特性曲線的形狀如圖5.5所示。選擇好曲線上的幾個(gè)特定工 圖5.5膜片彈簧工作位置圖 作點(diǎn)的位置很重要。拐點(diǎn)T對(duì)應(yīng)著

54、膜片彈簧的壓平位置，而τ為曲線凸點(diǎn)M和凹點(diǎn)N的橫坐標(biāo)平均值。B點(diǎn)為新離合器(摩擦片無(wú)磨損)在接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，通常取在使其橫坐標(biāo)為=(0.8～1.0)τ的位置，以保證摩擦片在最大磨損后的工作點(diǎn)A處壓緊力變化不大。摩擦片總的最大允許磨損量可按下式求得： （5.9） 式中：—離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，例單片=2； —每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為=0.5～lmm。 C點(diǎn)為離合器徹底分離時(shí)的工作點(diǎn)。它以靠近N點(diǎn)為好，以減小分離軸承的推力使操縱輕便。 這里本離合器為單片式離

55、合器，所以=2，該車(chē)型以城市公路為主，再考慮經(jīng)濟(jì)性，故取=lmm。由上可知=2mm。 3、膜片彈簧大端半徑及大端半徑與分離指半徑比的選擇 膜片彈簧的大端半徑R應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和摩擦片的尺寸來(lái)確定。比值R/r的選定影響到材料的利用效率。R/r愈小，則彈簧材料的利用效率愈好。碟形彈簧儲(chǔ)存彈性能的能力在R/r=1.8～2.0為最大，用于緩和沖擊、吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能的碟簧最佳。但對(duì)汽車(chē)離合器膜片彈簧來(lái)說(shuō)，并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，而應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置及壓緊力的需要，通常取R/r=1.2～1.3(即1.25左右) [17，18]。 膜片彈簧大端半徑即為摩擦片外徑取R=250mm。而R/r=1.

56、25，所以r=200mm。 4、膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α在10°～12°范圍內(nèi)選擇。 取α=10°。 5、膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑 膜片彈簧小端半徑由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸的花鍵外徑。 分離軸承作用半徑為標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)大于。按華健外徑選用=22.5，也應(yīng)大于華健外徑35mm，取=20mm。 6、分離指的數(shù)目和切槽寬及半徑 分離指的數(shù)目n多取為18；切槽寬=3.2～3.5mm；=9～l0mm；半徑的取值應(yīng)滿足(r-)> δ2的要求。 選取=3.3mm，=9mm；=90

57、mm，其滿足(r-)>的要求[17，18，19]。 7、支承圈平均半徑和膜片彈簧與壓盤(pán)的接觸半徑 支承圈平均半徑與膜片彈簧與壓盤(pán)的接觸半徑的取值將影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于r且盡量接近r；應(yīng)略小于R且盡量接近于R。 5.5膜片彈簧的Pro/E繪圖過(guò)程 先拉伸出一個(gè)整體的外形如圖5.6，圖5.7所示， 圖5.6膜片彈簧Pro/E建立過(guò)程1 圖5.7膜片彈簧Pro/E建立過(guò)程2 然后對(duì)其進(jìn)行抽殼處理如圖5.8所示， 圖5.8膜片彈簧Pro/E建立過(guò)程3 最后把不需要的部分剪切出去，留下分離指如圖5.9所示。 圖5.9膜片彈簧Pro/E建立過(guò)程4 5.6

58、本章小結(jié) 本章膜片彈簧進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。使其可以更好的在該設(shè)計(jì)的離合器中工作，提高離合器的使用壽命及工詳細(xì)DWG圖 紙 請(qǐng) 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六 全套資料低價(jià)拾元起 作效率。膜片彈簧本身就兼起壓緊彈簧和分離杠桿作用，是離合器上最重要的部件，將其設(shè)計(jì)做好可以是離合器的各項(xiàng)性能得到大幅度的提高。  結(jié) 論 本設(shè)計(jì)分析了本設(shè)計(jì)所要采用的的膜片彈簧離合器，對(duì)膜片彈簧離合器進(jìn)行了分類(lèi)，闡述了膜片彈簧離合器的原理和組成，及其特性。通過(guò)詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程積累了大量的數(shù)據(jù)，并成功的繪制出了膜片彈簧離合器的成品圖。 主要敘述了離

59、合器的發(fā)展現(xiàn)狀，和它的工作原理，在此過(guò)程中，經(jīng)過(guò)對(duì)比結(jié)合，初步確定了合適的離合器結(jié)構(gòu)形式，選取了拉式膜片彈簧離合器，并且?guī)в信まD(zhuǎn)減振器，為后面的計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。 在計(jì)算中，首先確定摩擦片外徑尺寸，然后根據(jù)該尺寸對(duì)其他部件總成進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。通過(guò)計(jì)算校核摩擦片外徑尺寸，計(jì)算選擇出其他部件的外形尺寸，再對(duì)其進(jìn)行校核，確定是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)包括對(duì)從動(dòng)盤(pán)總成的設(shè)計(jì)校核，對(duì)壓盤(pán)的設(shè)計(jì)校核，對(duì)離合器蓋的設(shè)計(jì)校核及離合器蓋的設(shè)計(jì)校核和優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)計(jì)算了摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、膜片彈簧、壓盤(pán)、離合器蓋、傳動(dòng)片等多個(gè)部件總成 在上述工作完成之后，通過(guò)計(jì)算機(jī)Pro/E軟件的學(xué)習(xí)運(yùn)用，對(duì)離合器總體裝配

60、圖、從動(dòng)盤(pán)總成、壓盤(pán)、膜片彈簧、摩擦片進(jìn)行了繪制，在繪制的過(guò)程中對(duì)離合器的裝配又有了進(jìn)一步的理解，并且完善了計(jì)算部分的遺漏。 詳細(xì)DWG圖 紙 請(qǐng) 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六 全套資料低價(jià)拾元起  參考文獻(xiàn) [1]臧杰,閻巖.汽車(chē)構(gòu)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005,8. [2]王望予主編.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004,8. [3]徐石安，江發(fā)潮.汽車(chē)離合器[M].清華大學(xué)出版社,2005,2. [4]劉惟信主編.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社,2001,7. [5]林世裕主編.膜片彈簧與碟

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