ZZ1141H5315W型重型載貨汽車(chē)離合器的設(shè)計(jì)[中國(guó)重汽][單片拉式膜片彈簧],中國(guó)重汽,單片拉式膜片彈簧,ZZ1141H5315W,重型,載貨,汽車(chē),離合器,設(shè)計(jì),中國(guó),單片,膜片,彈簧 畢業(yè)設(shè)計(jì) ZZ1141H5315W型重型載貨汽車(chē) 離合器的設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程B07-3班 學(xué)生姓名： 廉洪運(yùn) 指導(dǎo)教師： 王永梅 職 稱(chēng)： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 Undergraduate graduation design Design of ZZ1141H5315W Type Heavy Cargo Cars Clutch Candidate：Lian Hongyun Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-3 Supervisor：Lecturer.Wang Yongmei Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 離合器是汽車(chē)傳動(dòng)系的一個(gè)重要部件，其設(shè)計(jì)的成功與否決定著車(chē)輛的動(dòng)力性、平順性、經(jīng)濟(jì)性等多方面的設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的離合器，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文以ZZ1141H5315W型重型載貨汽車(chē)為例，根據(jù)重型載貨汽車(chē)離合器的設(shè)計(jì)要求和車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，通過(guò)參考多篇文獻(xiàn)資料，以及國(guó)內(nèi)外離合器設(shè)計(jì)手冊(cè)，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面著手分析，對(duì)其做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)分別從離合器總體方案的選擇、膜片彈簧的設(shè)計(jì)、從動(dòng)盤(pán)總成的設(shè)計(jì)和離合器蓋總成的計(jì)算設(shè)計(jì)著手，從而確定了離合器基本的結(jié)構(gòu)類(lèi)型并計(jì)算了各零部件的參數(shù)尺寸，經(jīng)校核，符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞： 離合器；傳動(dòng)系；重型載貨汽車(chē)；總成；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ABSTRACT Clutch auto transmission system, its design is an important part of the success of the power, determines the vehicle smooth, economy, and other aspects of the design requirements. Design a simple structure, reliable operation and low cost, can greatly reduce the clutch atvproduce total cost, promote the development of car economy. Based on ZZ1141H5315W type heavy cargo cars for example, according to the heavy cargo clutch design requirements and vehicle power transmission system characteristic of oneself, through reference documents many articles, and domestic and foreign clutch design manual, from economy and practicability aspects of its analysis, to do a detailed design. This design separately from the clutch of choice, the overall design of diaphragm spring design, the design of the platen assembly and clutch cover assembly design to the calculation of, so as to determine the basic structure and the calculation of parts of the parameters, check with the size, structure the design requirements. Key words：The clutch; The transmission; Heavy cargo car; Assembly; Structure design II 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1選題的依據(jù)、目的及意義 1 1.2重型載貨汽車(chē)離合器發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 第2章 離合器總體方案的確定 4 2.1離合器的功用及設(shè)計(jì)要求 4 2.2離合器的類(lèi)型 5 2.3重型載貨汽車(chē)原始參數(shù) 6 2.4從動(dòng)盤(pán)的選擇 6 2.5膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式選擇 7 2.6壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 7 2.7本章小結(jié) 7 第3章 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 8 3.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 8 3.2約束條件 9 3.3膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系 10 3.4膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算 11 3.5本章小結(jié) 12 第4章 離合器從動(dòng)盤(pán)總體設(shè)計(jì) 13 4.1從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) 13 4.1.1從動(dòng)片設(shè)計(jì) 13 4.1.2從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì) 13 4.2摩擦片的設(shè)計(jì) 14 4.2.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 14 4.2.2離合器基本參數(shù)的校核 15 4.3扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì) 16 4.3.2減震彈簧設(shè)計(jì) 18 4.3.3從動(dòng)盤(pán)減震器在特性上的局限性 18 4.4本章小結(jié) 20 第5章 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 21 5.1離合器蓋總成設(shè)計(jì) 21 5.2本章小結(jié) 23 結(jié)論 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26 附錄1 27 附錄2 32 第1章 緒 論 1.1選題的依據(jù)、目的及意義 重型載貨汽車(chē)在汽車(chē)行業(yè)中應(yīng)用較廣泛，而離合器是重型載貨汽車(chē)的一個(gè)重要部件，其設(shè)計(jì)的成功與否決定著車(chē)輛的動(dòng)力性、平順性、經(jīng)濟(jì)性等多方面的設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的離合器，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以本題設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的重型載貨汽車(chē)離合器具有一定的實(shí)際意義。 1.2重型載貨汽車(chē)離合器發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)重型載貨汽車(chē)產(chǎn)量從無(wú)到有直至發(fā)展到2004年的37萬(wàn)輛規(guī)模，用了近50年的時(shí)間，其中1999年前產(chǎn)量一直在4萬(wàn)輛以?xún)?nèi)徘徊，2000年以后，重型載貨汽車(chē)的產(chǎn)量呈直線上升趨勢(shì)。2000年至2004年產(chǎn)量分別為：8.2、15.7、25.3、26.2、37.1萬(wàn)輛。 國(guó)內(nèi)重型載貨汽車(chē)市場(chǎng)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：①重型載貨汽車(chē)產(chǎn)量和占載貨汽車(chē)總產(chǎn)量的比重實(shí)現(xiàn)雙增長(zhǎng)；②重型載貨汽車(chē)同比增長(zhǎng)率出現(xiàn)新變化；③市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生明顯變化。④在重型汽車(chē)市場(chǎng)中，大噸位車(chē)輛份額增速明顯。在2002、2003和2004年重型汽車(chē)市場(chǎng)的銷(xiāo)量中，市場(chǎng)份額最大的雖然仍為的8-15t，但所占市場(chǎng)份額呈下降趨勢(shì)；15-25t市場(chǎng)份額逐年增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度明顯；上升幅度最快的為25t以上產(chǎn)品，雖然所占市場(chǎng)份額較少，但其銷(xiāo)量和市場(chǎng)份額都出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。 而且，近幾年，隨著國(guó)內(nèi)重型載貨汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)與國(guó)外重型載貨汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)交流、合資合作的加強(qiáng)及發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)重型載貨汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，研發(fā)工作受到廣泛重視，在汽車(chē)舒適性、安全性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保性等方面取得了一定進(jìn)步。 國(guó)內(nèi)各大重型載貨汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)紛紛推出新款駕駛室，新款駕駛室更加注重外觀和內(nèi)飾的高檔化設(shè)計(jì)。外觀設(shè)計(jì)大多追求整體流線造型的風(fēng)格，內(nèi)飾設(shè)計(jì)體現(xiàn)“以人為本”的理念，內(nèi)飾“轎車(chē)化”趨勢(shì)明顯。推出的主要新款駕駛室有：中國(guó)重汽集團(tuán)的斯太爾王駕駛室、采用MAN駕駛室技術(shù)的中重型黃河王子駕駛室、采用沃爾沃駕駛室技術(shù)的“HOWO”車(chē)型駕駛室等。 為滿(mǎn)足市場(chǎng)高噸位裝載的要求，國(guó)內(nèi)主要重型載貨汽車(chē)產(chǎn)品均采用了加強(qiáng)型改進(jìn)設(shè)計(jì)，如加強(qiáng)型車(chē)橋、加強(qiáng)型懸架、加強(qiáng)型車(chē)架總成等。中國(guó)重汽、陜汽、重慶紅巖、北汽福田、一汽解放及東風(fēng)柳汽等廠家都在采取各種手段構(gòu)建高噸位產(chǎn)品平臺(tái)。 通過(guò)采用機(jī)電一體化技術(shù)，提高安全性及操縱方便性在安全性方面，目前國(guó)產(chǎn)重型汽車(chē)已開(kāi)始匹配制動(dòng)防抱死裝置(ABS)和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)。電渦流緩速器、自動(dòng)間隙調(diào)整臂、盤(pán)式制動(dòng)器、汽車(chē)行駛記錄儀等也得到一定程度的應(yīng)用。GPS等裝置尚處于預(yù)研階段。 在操縱方便性方面，我國(guó)重型載貨汽車(chē)開(kāi)始應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)電噴控制裝置、電控機(jī)械換擋裝置、電動(dòng)門(mén)窗、電加熱后視鏡、電動(dòng)駕駛室翻轉(zhuǎn)裝置及電動(dòng)備胎升降裝置等。另外，集中潤(rùn)滑系統(tǒng)和自動(dòng)充放氣系統(tǒng)裝置等有一定批量的應(yīng)用。 國(guó)外重型載貨汽車(chē)普遍采用空氣懸架，使車(chē)輛具有良好的高速行駛平順性，實(shí)現(xiàn)高運(yùn)輸質(zhì)量，并減小對(duì)路面的破壞程度。2003年，中國(guó)重汽集團(tuán)率先推出裝用空氣懸架的4x2式牽引汽車(chē)；同時(shí)，中國(guó)重汽、一汽解放、北汽福田等廠家正在研制五軸公路運(yùn)輸車(chē)，其中的第五軸采用了浮動(dòng)車(chē)橋技術(shù)。 原有的國(guó)產(chǎn)重型載貨汽車(chē)用柴油機(jī)，如中國(guó)重汽集團(tuán)的斯太爾WD615、WD618系列柴油機(jī)、上海柴油機(jī)廠的D6114型系列柴油機(jī)等通過(guò)高壓共軌等技術(shù)滿(mǎn)足歐Ⅱ、歐Ⅲ排放要求；另一方面，一些廠家則利用合資等手段合作，引進(jìn)大功率柴油機(jī)來(lái)提高功率、降低排放，實(shí)現(xiàn)高功率化。 以?xún)?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)立的總成存在的。離合器安裝在發(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。是任何汽車(chē)都無(wú)法或缺的一部分。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，以便于換擋和減少換擋時(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，起到一定保護(hù)作用。 在采用離合器的傳動(dòng)系統(tǒng)中，早期離合器的結(jié)果形式是摩擦離合器。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。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(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在接合時(shí)也不夠柔和，容易卡住。這種方案一直延續(xù)到20世紀(jì)20年代中葉。 次后，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。但是這種離合器盤(pán)子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘住，導(dǎo)致分離不徹底，造成換擋困難，性能很不穩(wěn)定。所以它又被干式所取代。多片干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(chē)的平穩(wěn)起步。但因片數(shù)較多，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，還是感到換擋不夠容易。另外，中間壓盤(pán)的通風(fēng)散熱不良，易引起過(guò)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(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。 近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，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)間打滑也不致燒傷摩擦片。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。 隨著汽車(chē)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(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，近年來(lái)汽車(chē)的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重汽車(chē)趨向大型化，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，此外，對(duì)離合器的使用要求也越來(lái)越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 結(jié)合這次設(shè)計(jì)要求，利用所選的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，完成離合器類(lèi)型的選擇和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有選擇設(shè)計(jì)所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，離合器的結(jié)構(gòu)方案分析，離合器主要參數(shù)選擇，離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇：通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、汽車(chē)形式、發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)的確定來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型。 （3）總體方案的確定：通過(guò)對(duì)離合器功用及設(shè)計(jì)要求，離合器類(lèi)型以及離合器發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)確定離合器的基本方案。 （4）離合器的計(jì)算與設(shè)計(jì)：通過(guò)離合器基本形式的確定，從而進(jìn)一步完成膜片彈簧、從動(dòng)盤(pán)總成的計(jì)算與設(shè)計(jì)。介紹了離合器的制造工藝。計(jì)算了離合器的強(qiáng)度。 （5）離合器的操縱機(jī)構(gòu)及蓋總成的設(shè)計(jì)：介紹了離合器的操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，確定了離合器蓋總成的結(jié)構(gòu)。 第2章 離合器總體方案的確定 2.1離合器的功用及設(shè)計(jì)要求 1、離合器的功用： （1）使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸接合，保證汽車(chē)平穩(wěn)起步。 （2）暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)系，便于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和變速器平順換擋。 （3）限制所傳遞的轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。 2、離合器的設(shè)計(jì)要求： （1）具有合適的儲(chǔ)備能力，既能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩又能防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。 （2）接合平順柔和，以保證汽車(chē)平穩(wěn)起步。 （3）分離迅速?gòu)氐祝阌趽Q擋和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。 （4）具有良好的散熱能力。由于離合器接合過(guò)程中，主、從動(dòng)部分有相對(duì)的滑轉(zhuǎn)，在使用頻繁時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如不及時(shí)散出，會(huì)嚴(yán)重影響其使用壽命和工作的可靠性。 （5）操作輕便，以減輕駕駛員的疲勞。 （6）從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡量小，以減小換擋時(shí)的沖擊。 3、離合器的工作原理 當(dāng)離合器工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)部件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)轂借滑動(dòng)花鍵與變速器第一軸（離合器從動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧將從動(dòng)盤(pán)壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤(pán)接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤(pán)上，在由此經(jīng)過(guò)變速器的第一軸和傳動(dòng)系統(tǒng)中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。 由于汽車(chē)在行駛過(guò)程中需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，所以汽車(chē)離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分應(yīng)經(jīng)常處于接合狀態(tài)。摩擦副之間采用彈簧作為壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。欲使離合器分離時(shí)，只要踩下操縱機(jī)構(gòu)中的離合器踏板，套在從動(dòng)盤(pán)轂環(huán)槽中的撥叉便撥動(dòng)從動(dòng)盤(pán)，克服壓緊彈簧的壓力向右移動(dòng)而與飛輪分離，摩擦副之間的摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力傳遞。 當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車(chē)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制放松離合器踏板的速度，使從動(dòng)盤(pán)在壓緊彈簧的壓力作用下向左移動(dòng)，與飛輪恢復(fù)接觸，二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤(pán)接合還不緊密，摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤(pán)接合緊密程度的逐步增大，二者的轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車(chē)速度才與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。 摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦副間的最大靜摩擦力矩，而后者又取決于摩擦間的壓緊力、摩擦因數(shù)以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)一定的離合器來(lái)說(shuō)，最大靜摩擦力矩是一個(gè)定值。當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩達(dá)到此值時(shí)，則離合器出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因而限制了傳給傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩，以防止超載。 由上述工作原理可以看出，摩擦離合器主要由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)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(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。 在保證可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，離合器的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿(mǎn)足主、從動(dòng)部分分離徹底，接合柔和，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小，散熱良好，操縱輕便，良好的動(dòng)平衡等基本性能要求。 2.2離合器的類(lèi)型 根據(jù)所用壓緊彈簧布置位置的不同，可分為周布彈簧離合器、中央彈簧離合器和周布斜置彈簧離合器；根據(jù)所用壓緊彈簧形式的不同，可分為圓柱螺旋彈簧離合器、圓錐螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器。 1、 周置彈簧離合器 周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓拄彈簧，并均勻地布置在一個(gè)或同心的兩個(gè)圓周上，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，過(guò)去廣泛的應(yīng)用在各類(lèi)汽車(chē)上。此結(jié)構(gòu)的彈簧壓力直接作用在壓盤(pán)上，為了保證摩擦片上的壓緊力均勻，壓緊彈簧得數(shù)目要隨摩擦片上的直徑增大而增多，而且應(yīng)該是分離杠桿的倍數(shù)。因壓緊彈簧直接與壓盤(pán)接觸，易受熱回火失效。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很該套時(shí)周置彈簧由于受離心力作用而受力向外彎曲，使彈簧有壓緊力顯著下降，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也隨之下降，此外，彈簧靠在定位座上，造成接觸部位嚴(yán)重磨損，甚至回出現(xiàn)彈簧短裂的現(xiàn)象。 2、 中央彈簧離合器 中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓力彈簧，并且布置在離合器的中心。由于可以選用大的杠桿比，因此可以得到足夠的壓力，且有利于減小踏板力，使操縱輕便；壓緊彈簧不與壓盤(pán)直接接觸，不會(huì)使彈簧回火失效；通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)壓盤(pán)對(duì)壓緊彈簧的調(diào)整。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸較大，多用與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩大與400~500N·m的商用車(chē)上，以減輕其操縱力。 3、 斜置彈簧離合器 斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤(pán)上，并通過(guò)壓桿作用在壓盤(pán)上。這種結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是在磨損或分離離合器時(shí)，壓盤(pán)所受的壓緊力幾乎保持不變。與上述兩種離合器相比，它具有工作穩(wěn)定，踏板力較小的優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在最大總質(zhì)量大于14t的商用車(chē)上已有采用。 4、 膜片彈簧離合器 膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有碟形結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要有碟形彈簧部分和分離指部分組成。 膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支撐圈，借6個(gè)膜片彈簧固定釘將起安裝在離合器蓋上。再離合器蓋沒(méi)有固定到飛輪上時(shí)，膜片彈簧不受力，處于自由狀態(tài)。此時(shí)離合器蓋與飛輪安裝面之間有一距離。當(dāng)將離合器蓋用連接螺釘固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠近飛輪，后鋼絲支撐圈則壓向膜片彈簧使之發(fā)生彈性變形，膜片彈簧的圓錐角變小，幾乎接近于壓平狀態(tài)。同時(shí)，在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤(pán)產(chǎn)生壓緊力，使離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)分離離合器時(shí)，分離軸承作移，膜片彈簧被壓在前鋼絲支撐圈上，其徑向截面以支撐圈為支點(diǎn)右移，膜片彈簧變成反錐形狀，使膜片彈簧大端右移，并通過(guò)分離彈簧鉤拉動(dòng)壓盤(pán)使離合器分離。 摩擦離合器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、維修方便，目前為絕大部分汽車(chē)所采用。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的就是膜片彈簧離合器。 2.3重型載貨汽車(chē)原始參數(shù) 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的車(chē)型為中國(guó)重汽ZZ1141H5315W型重型載貨汽車(chē)，其主要參數(shù)如下： 總質(zhì)量(kg)：14490 最高車(chē)速(km/h)：95 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）(mm):8750×2470×2880 額定功率/轉(zhuǎn)速（kw/r/min）：155/2300 最大扭矩/轉(zhuǎn)速(N/m/r/min)：750/1400~1500 Nemax（r/min）：1400 離合器：?jiǎn)纹?、干式、膜片彈? 395mm 2.4從動(dòng)盤(pán)的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底結(jié)合平順，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。 2.5膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式選擇 膜片彈簧離合器有推式和拉式兩種結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)選擇拉式膜片彈簧離合器（式膜片彈簧的支撐形式有兩種：無(wú)支撐環(huán)式和單支撐環(huán)式。本設(shè)計(jì)選擇單支撐環(huán)形式）。這是因?yàn)榕c推式相比有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，拉式膜片彈簧離合器由于取消了中間各支撐零件，并只用一個(gè)（或不用）支撐環(huán)，因此結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊、零件數(shù)更少、重量更輕。 （2）轉(zhuǎn)矩容量更大，由于拉式離合器的膜片彈簧式以中部而不是大端與壓盤(pán)相壓，因此在同樣壓盤(pán)尺寸可采用直徑較大的膜片彈簧，從而提高了壓緊力與轉(zhuǎn)矩容量，而并不增大分離操縱力。 (3)分離效率更高必須提高分離效率，在保證一定壓盤(pán)升程時(shí)，應(yīng)減少分離軸承的分離行程即分離空行程，由于拉式離合器的分離指必須嵌裝在專(zhuān)門(mén)的分離軸承總成中，分離軸承與分離指之間沒(méi)有自由行程，從而可以提高分離效率。 （4）踏板操縱更為輕便。由于拉式離合器膜片的杠桿比大于推式的杠桿比。又由于拉式離合器沒(méi)有中間支撐，這樣減少了許多摩擦副和摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，因此拉式離合器的踏板力相對(duì)推式膜片離合器要降低不少。 （5）使用壽命更長(zhǎng)。由于拉式離合器蓋中央床空加大了，散熱通風(fēng)條件好。 2.6壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤(pán)的方法有凸塊---窗孔式、三種傳力銷(xiāo)式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式的多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓盤(pán)與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)。但反向承載能力差，汽車(chē)反拖時(shí)易折斷從動(dòng)片，故對(duì)材料要求較高，一般采用高碳鋼。經(jīng)比較我選擇傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式。 2.7本章小結(jié) 本章介紹了離合器的工作原理、功用、分類(lèi)以及膜片彈簧與其它類(lèi)型的離合器對(duì)比所體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，還介紹了膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)離合器的從動(dòng)盤(pán)數(shù)及干、濕式做了選擇，確定了壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式及布置、膜片彈簧的支撐形式和壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)形式。介紹了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。從而確定了離合器的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型。 第3章 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 3.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 1.比較H/h的選擇 為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車(chē)離合器用膜片彈簧的H/h通常為1.5~2.0，膜片彈簧板厚為2~4mm，本設(shè)計(jì)H/h=2，h=4。則H=8。 2.R/r比值和R、r的選擇 研究表明，R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈簧特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和緊壓力的要求R/r一般為1.20~1.35，本設(shè)計(jì)去R/r=1.25，摩擦片的平均半徑，r﹥Rc，取r=153mm，則R=191.25mm，取整R=192mm，則R/r=1.255 3.圓錐底角的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角與內(nèi)錐高度H聯(lián)系密切，一般在9°~15°范圍內(nèi)， ，在9°~15°之間。 4.切槽寬度 δ1、δ2及半徑re的確定，δ1=3.2~3.5mm，δ2=9~10mm，re的取值應(yīng)滿(mǎn)足r~re≥δ2的要求。 5.壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定 r1應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R，本設(shè)計(jì)取=190mm，=159mm。 6、膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇： 圖3.1 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 該曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而且λ1H=,膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處。一般λ1B=（0.8~1.0）λ1H，取λ1B=λ1H=4.58。以保證摩擦片在最大磨損限度△λ范圍內(nèi)的壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到C。為最大極限減少踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。 7.分離指數(shù)目n的選擇 分離指數(shù)目n常取為18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸彈簧可取12，本設(shè)計(jì)取18。 3.2約束條件 （1）為了滿(mǎn)足離合器使用性能的要求，彈簧的H/h與初始錐角ɑ=H/(R-r)應(yīng)在范圍內(nèi)，即 1.6≤H/h=2≤2.2 9°≤ɑ≈H/(R-r)=11.76°≤15° (3.21) （2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 1.20≤R/r=1.255≤1.35 70≤2R/h=96≤100 3.5≤R/≤5.0 (3.22) （3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 拉式：=158mm≤=159mm≤D/2=197.5mm (3.23) （4）根據(jù)彈簧布置要求，R1與R、 r1與r之差在一定范圍內(nèi)，即 1≤R-R1=2≤7 0≤r1-r=6≤6 0≤rf-r0≤4 (3.24) （5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)取，即 拉式：3.5≤R1-rf/R1-r1≤9.0 (3.25) 由（3-22）（3-24）（3-25）得=53mm，=50mm 3.3膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系 1.碟形彈簧的形狀如同錐形墊片，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中，膜片彈簧伸出許多有由徑向槽隔開(kāi)的掛狀部分----分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也適用。通過(guò)支承環(huán)和壓盤(pán)加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷。假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)的相對(duì)變形為則壓緊力F1與之間的關(guān)系式為： (3.31) 式中： E——彈性慣量，對(duì)于鋼E=2.1×MPa U——泊松比，對(duì)于鋼u=0.3 H——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 H——彈簧鋼板厚度 R——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑 R——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑 ——壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 ——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 將R=192mm,r=153mm，=190mm，=159mm，H=8,h=4代入上式得： =9300-1755.53 +91.84 2.當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧的加載點(diǎn)將發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)分離指端所加載荷為，相應(yīng)作用點(diǎn)變形為，另外，在分離與壓緊狀態(tài)下，只要膜片彈簧變形到相同的位置，其子午斷面從自由狀態(tài)也轉(zhuǎn)過(guò)相同的轉(zhuǎn)角，則有如下關(guān)系： = (3.32) = (3.33) 3.4膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算 假定膜片彈簧在承載過(guò)程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)力為零，故該店的切向力為零，O點(diǎn)以外得點(diǎn)均存在外向應(yīng)力和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)與子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O，令X軸平行于子午斷面的下邊，則斷面上任意點(diǎn)的切向力為： (3.41) 當(dāng)一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力在ZOY坐標(biāo)系中呈線性分布，當(dāng)時(shí)有： y= (3.42) 因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成tan，由上式可寫(xiě)成Y=tanx，此式表明，對(duì)于一定的，零應(yīng)力分布在過(guò)O點(diǎn)而與X軸呈角的直線上。實(shí)際上，當(dāng)x=-e時(shí)，無(wú)論為何值，均存在y=-e，即對(duì)于一定的，等應(yīng)力線都匯交與K點(diǎn)，其坐標(biāo)為x=-e，y=-e。顯然，OK為零應(yīng)力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力線越遠(yuǎn)離零應(yīng)力線，其應(yīng)力值越高。由此可見(jiàn)，碟形部分內(nèi)上緣B點(diǎn)的切向壓應(yīng)力最大。當(dāng)K點(diǎn)的縱坐標(biāo)e>h/2時(shí)，A點(diǎn)的切向拉應(yīng)力最大；當(dāng)e<2/h時(shí)，A`點(diǎn)的切向拉應(yīng)力最大。 分析表明，B點(diǎn)的應(yīng)力值最高，通常只計(jì)算B點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)校核碟簧的強(qiáng)度。將B點(diǎn)坐標(biāo)x≈-（e-r）和y=h/2代入式（3.41），可得B點(diǎn)的應(yīng)力為：e-r。 =() (3.43) 令d,可求出達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角 =+ (3.44) 式（3-44）表明，B點(diǎn)最大壓應(yīng)力發(fā)生在比碟簧壓平位置再多轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度arctan[h/2(e-r)]≈h/2(e-r)的位置處。 由于e==169.6mm 所以=0.12 3.5本章小結(jié) 本章對(duì)膜片的基本參數(shù)做出了選擇，研究了膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系，并計(jì)算了膜片彈簧的強(qiáng)度,對(duì)膜片彈簧的尺寸做了進(jìn)一步約束從而確定了膜片彈簧尺寸。 第四章 離合器從動(dòng)盤(pán)總體設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代汽車(chē)上一般采用帶有扭轉(zhuǎn)減震的從動(dòng)盤(pán)，用以避免汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命，改善汽車(chē)行駛的舒適性，并使汽車(chē)平穩(wěn)起步。從動(dòng)盤(pán)主要由從動(dòng)片、從動(dòng)盤(pán)轂、摩擦片等組成。 4.1從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) 4.1.1從動(dòng)片設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤(pán)雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)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(dòng)慣量，為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)，具有軸向彈性結(jié)構(gòu)的從動(dòng)片有以下3種結(jié)構(gòu)形式：整體式彈性從動(dòng)片、分開(kāi)式彈簧從動(dòng)片以及組合式彈性從動(dòng)片。前面兩種在小轎車(chē)上采用較多，貨車(chē)上常用第三種組合式從動(dòng)片，故選組合式從動(dòng)片。 從動(dòng)片材料與所用的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，不帶波形彈簧片的從動(dòng)片一般用高碳鋼或彈簧鋼片沖壓而成，經(jīng)熱處理后達(dá)到硬度要求。 采用波形片時(shí)，從動(dòng)片用低碳鋼，波形片用彈簧鋼。 從動(dòng)片直徑對(duì)照摩擦片尺寸確定，即D =395mm，d=215mm，為了減小從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片一般較薄，通常為1.3~2.0mm厚鋼板沖壓而成，取值為1.5mm，從動(dòng)片的外沿部分厚度在0.65~1.0mm之間，取值為0.8mm。 4.1.2從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤(pán)轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，花鍵之間為動(dòng)配合。這樣，在離合器分離和結(jié)合過(guò)程中，從動(dòng)盤(pán)轂?zāi)茉诨ㄦI軸上自由滑動(dòng)。 （1）從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸選擇 根據(jù)GB1144-2-1974選定從動(dòng)盤(pán)轂花鍵尺寸如下： 從動(dòng)盤(pán)外徑D=395mm 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tc=750N.m 花鍵齒數(shù)=10 花鍵外徑D’=45mm 花鍵內(nèi)徑d’=36mm 齒厚b=5mm 有效長(zhǎng)度l=60mm 擠壓力=13.1MPa 摩擦片與從動(dòng)片之間有兩種緊固方法，鉚接法和粘接法。本設(shè)計(jì)中選取鉚接法，其優(yōu)點(diǎn)是可靠及磨損后換裝摩擦片方便。 （2）從動(dòng)盤(pán)轂花鍵的強(qiáng)度校核 ① 花鍵齒的側(cè)面壓力 P=4Temax/(D’+d’)Z (Z為從動(dòng)轂數(shù)目) (4.11) =4×750/(45+36)×2×10 =18518N ② 擠壓應(yīng)力 =P/nhl h為花鍵工作長(zhǎng)度 h=（ D’-d’）/2 =18518/10×4.5×60×10 =6.86×10 Pa =6.86MPa≤13.1MPa (4.12) 所以符合要求。 4.2摩擦片的設(shè)計(jì) 4.2.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 （1）靜摩擦力矩T的確定 靜摩擦力矩—摩擦式離合器是靠存在與主、從動(dòng)部分摩擦表面間的摩擦力矩來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的。 =× (4.21) 式中：－離合器的后備系數(shù)，定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩之比值必須大于1。它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠度。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中磨損后離合器仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過(guò)載以及操縱輕便等因素。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不宜選的太小；為是離合器尺寸不致過(guò)大，減少傳動(dòng)系過(guò)載，保證操縱輕便，不宜選的太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，可選的小一些；當(dāng)使用條件惡劣、需要拖帶掛車(chē)時(shí)，為提高起步能力，減少離合器滑磨，可選的大一些；汽車(chē)總質(zhì)量大，也應(yīng)選得越大。發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)動(dòng)波動(dòng)越小，可選的小一些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，可選值可比螺旋彈簧離合器小些。 最大總質(zhì)量為6-14t的商用車(chē) 取1.50-2.25 取2.0。 則 =2×750=1500N.m （2）單位壓力P0 單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性。對(duì)離合器的工作性能和使用壽命有很大影響。選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。對(duì)于離合器使用頻率、發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)較小、載質(zhì)量大或經(jīng)常在壞路面上行使的汽車(chē)，P0應(yīng)取小些；當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí)，為了降低摩擦片外緣處的熱負(fù)荷，P0應(yīng)取的小些；后備系數(shù)較大時(shí)，可適當(dāng)增大P0。 由表4.21所示，P0的范圍為 0.15~0.25 (MP)，取0.2(MP)。 表4.21 摩擦片單位壓力P0的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力P0/MPa 石棉基材料 模壓 0.15~0.25 編織 0.25~0.35 粉末冶金材料 銅基 0.35~0.50 鐵基 金屬陶瓷材料 0.70~1.50 （3）摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b的確定 該摩擦片外徑給定為395mm，其內(nèi)外徑之比一般為0.53~0.70之間，取c為0.543 則d=D×0.543=395×0.543=215mm 摩擦片厚度主要有3.2mm、3.5mm、4.0mm。由摩擦片內(nèi)外徑查表得，摩擦片厚度取h=3.5mm。 4.2.2離合器基本參數(shù)的校核 (1)摩擦片外徑D的選取應(yīng)使最大圓周速度VD不超過(guò)65~70m/s； VD=nemaxD×10-3 (4.22) =28.94m/s≤65m/s (2)摩擦片內(nèi)外徑的比d/D在0.53～0.70之間； 0.532R0+50； R0=(0.6～0.75)d/2=(0.6～0.75)215/2=64.5～80.6mm (4.23) 2R0+50=180<215 (5)為了反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩保護(hù)自身過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值； (4.24) 由表4.22,得=0.4N?m/mm2。 表4.22 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩許用值 離合器規(guī)格D/mm ≤210 ＞210~250 ＞250~325 ＞325 /×10-2 0.28 0.30 0.35 0.40 （6）為了降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)不同車(chē)型P0值應(yīng)在0.1～1.5MP； 即 0.10MPP01.50MP，0.10MPP0=0.20MP1.50MP。 4.3扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì) 4.3.1扭轉(zhuǎn)減震器組成及功用 扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件和阻尼元件等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開(kāi)由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。因此扭轉(zhuǎn)減振器具有以下功能： （1）降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率。 （2）增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)頻率。 （3）控制動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭轉(zhuǎn)及噪聲。 （4）緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。 扭轉(zhuǎn)減振器具有線性和非線性?xún)煞N特性。單級(jí)線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性如圖4.31所示： 圖4.31 單線級(jí)性扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)特性 其彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，廣泛應(yīng)用于汽油機(jī)汽車(chē)中。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)時(shí)由于怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪間的敲擊，從而產(chǎn)生令人厭煩的變速器怠速噪聲。在扭轉(zhuǎn)減振器中，另設(shè)置一組剛度較小的彈簧，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下起作用，以消除變速器怠速噪聲。此時(shí)可得到兩級(jí)非線性特性，第一級(jí)的剛度很小，稱(chēng)為怠速級(jí)；第二級(jí)的剛度較大。在柴油機(jī)汽車(chē)中，目前廣泛采用具有怠速級(jí)的兩級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器。 在扭轉(zhuǎn)減振器中，也有采用橡膠代替螺旋彈簧作為彈性元件，以液體阻尼器代替干摩擦阻尼的新結(jié)構(gòu)。 減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tμ是兩個(gè)主要參數(shù)，決定了減振器的減振效果。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩Tj、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn和極限轉(zhuǎn)角。 減震器極轉(zhuǎn)矩：=1.5= 1125N.m 摩擦轉(zhuǎn)矩： =0.17=127.5N.m 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩： =0.15=112.5N.m 極限轉(zhuǎn)角：=3°~12° 扭轉(zhuǎn)角剛度：≤1.3=9750N.m/rad 4.3.2減震彈簧設(shè)計(jì) 1、 減震彈簧的安裝位置 =（0.60~0.75）d/2 結(jié)合d>2+50mm 得取=65mm 則/d/2=0.151 2、 全部減震彈簧總的工作負(fù)荷Pz 5921N (4.31) 單位減震彈簧的工作負(fù)荷P P=/Z=493.42N (4.32) 式中Z為減震彈簧個(gè)數(shù)，見(jiàn)下表4.32: 表4.32 摩擦片外徑與減震彈簧個(gè)數(shù)對(duì)照表： 摩擦片外徑 225~250mm 250~325mm 325~350mm ＞350 Z 4~6 6~8 8~10 ＞10 本次設(shè)計(jì)選取Z=12個(gè)。 3.減震彈簧尺寸 （1）彈簧中徑Dc 其一般由布置結(jié)構(gòu)來(lái)決定，通常Dc=11-15mm，故取Dc=13mm。 （2）彈簧鋼絲直徑d (4.33) 式中扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550~600MPa，故取600MPa，所以d≈3mm；旋繞比不要太大也不要太小，一般在4~8中取，根據(jù)下表4.33得： 表4.33 旋繞比C的取值范圍 d/mm 0.2~0.4 0.45~1 11~2.2 2.5~6 7~16 18~42 C 7~14 5~12 5~10 4~9 4~8 4~6 確定旋繞比C=4，曲度系數(shù)K= =1.48 4.3.3從動(dòng)盤(pán)減震器在特性上的局限性 目前通用的從動(dòng)盤(pán)減振器在特性上存在如下局限性： ①它不能使發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率降低到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速以下，因此不能避免怠速時(shí)的共振。研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率一般為40~70Hz，相當(dāng)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200~2100r/min，或六缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速800~1400r/min，一般均高于怠速轉(zhuǎn)速。 ②它在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用轉(zhuǎn)速范圍1000~2000r/min內(nèi)，難以通過(guò)降低減振彈簧剛度來(lái)得到更大的減振效果。因?yàn)樵趶膭?dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)中，減振彈簧位置半徑較小，其轉(zhuǎn)角又受到限制，如降低減振彈簧剛度，就會(huì)增大轉(zhuǎn)角并難以確保允許傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。 近年來(lái)出現(xiàn)了一些稱(chēng)為雙質(zhì)量飛輪減振器。它主要由第一飛輪、第二飛輪、與扭轉(zhuǎn)減振器組成。第一飛輪與聯(lián)結(jié)盤(pán)以螺釘緊固在曲軸凸緣上，并以滾針軸承和球軸承支承在離合器蓋總成緊固的同軸線的第而飛輪的短軸上。在從動(dòng)盤(pán)4上沒(méi)有減振器。 1—第一飛輪 2—第二飛輪 3—離合器蓋總成 4—從動(dòng)盤(pán) 5—球軸承 6—短軸7—滾針軸承 8—曲軸凸緣 9—聯(lián)結(jié)盤(pán) 10—螺釘 11—扭轉(zhuǎn)減振器 圖4.34 雙質(zhì)量飛輪減振器 雙質(zhì)量飛輪減振器具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，以避免在怠速時(shí)發(fā)生共振。 ②可以加大減振彈簧的位置半徑，降低減振彈簧剛度，并允許增大轉(zhuǎn)角。 ③由于雙質(zhì)量飛輪減振器的減振效果較好，在變速器中可采用粘度較低的齒輪油而不致產(chǎn)生沖擊噪聲，并可改善冬季的換擋過(guò)程。而且，由于從動(dòng)盤(pán)中沒(méi)有減振器，減小了從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也有利于換擋過(guò)程。 但是它存在一定的缺點(diǎn)，如由于減振彈簧位置半徑較大，高速時(shí)受到較大離心力的作用，使減振彈簧中段橫向蹺曲而鼓出，與彈簧座接觸產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致彈簧磨損嚴(yán)重，甚至引起早期損壞。 4.4本章小結(jié) 本章確定了靜摩擦力矩T、單位壓力P0及摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b的 值，確定了離合器摩擦片的材料。選擇了從動(dòng)盤(pán)的數(shù)量，確定了花鍵的尺寸。 介紹了扭轉(zhuǎn)減振器組成及功用、確定了極限轉(zhuǎn)矩Tj、扭轉(zhuǎn)角剛度、阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tμ、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn、減振彈簧的個(gè)數(shù)Z的值。 第5章 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 5.1離合器蓋總成設(shè)計(jì) 1、離合器蓋 離合器蓋設(shè)計(jì)要求： ?應(yīng)具有足夠的剛度，否則將影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤(pán)的行程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離，針對(duì)上述問(wèn)題，可采取以下措施：適當(dāng)增大板厚，一般為2.5～5.0mm；在蓋上增加加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周上翻邊，尺寸大的可該用鑄鐵制造； ②應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常工作，對(duì)中方式采用定位銷(xiāo)或定位螺栓，也可采用止口對(duì)中，本設(shè)計(jì)采用止口對(duì)中； ③蓋的膜片彈簧支撐處應(yīng)具有高的尺寸精度，否則回造成分離不徹底； ④為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦片表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗口，或在蓋上加通風(fēng)扇片，本設(shè)計(jì)采用在離合器蓋開(kāi)較大通風(fēng)窗口。 材料：10鋼沖壓而成。 2、壓盤(pán) （1）設(shè)計(jì)要求： ①壓盤(pán)應(yīng)具有較大的質(zhì)量，以增大熱容量，減小溫度，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)計(jì)成各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助通風(fēng)散熱。中間壓盤(pán)可鑄造成通風(fēng)槽，也可采用傳熱較大的鋁合金壓盤(pán)； ②壓盤(pán)應(yīng)具有較大的剛度，使壓緊力在摩擦面上壓力分布均勻并減小受熱后的翹起變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊，及與離合器的徹底分離，厚度該為15～25mm； ③與飛輪保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤(pán)單件的平衡精度應(yīng)不低于15~20g·cm； ④壓盤(pán)高度公差要小。 （2）壓盤(pán)幾何尺寸的確定 確定了摩擦片內(nèi)外徑，與摩擦片相接合的壓盤(pán)的內(nèi)外徑也就確定下來(lái)了，因此壓盤(pán)的幾何尺寸歸結(jié)為確定它的厚度。 壓盤(pán)厚度確定主要依據(jù)有以下兩點(diǎn)： ①壓盤(pán)應(yīng)該具有足夠質(zhì)量，以吸收結(jié)合時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量。 ②壓盤(pán)應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)度，以保證受熱時(shí)不變形，壓盤(pán)厚度一般為15~25mm。本設(shè)計(jì)取值為20mm。 在確定壓盤(pán)厚度以后，應(yīng)該校對(duì)離合器接合一次時(shí)的溫升，不應(yīng)超8~10℃。 壓盤(pán)形狀一般都比較復(fù)雜，而且要求耐磨、傳熱性好和具有比較理想的摩擦性能，故選擇由灰鑄鐵，并添加少量合金材料，硬度為HB170~227。 汽車(chē)中間壓盤(pán)傳動(dòng)片采用中碳鋼（35）并進(jìn)行滲碳處理。 3、傳動(dòng)片：本設(shè)計(jì)為3組傳動(dòng)片，每組2片；每片厚度為1.0mm。 一般由彈簧鋼帶65Mn制成，表面磷化處理。 4、分離杠桿裝置 分離杠桿應(yīng)具有較大的彎曲剛度，以免分離時(shí)杠件彎曲變形過(guò)大，減小了壓盤(pán)行程，使分離不徹底；應(yīng)使分離杠桿支承機(jī)構(gòu)與壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上不發(fā)生干涉；分離杠桿內(nèi)端高度應(yīng)能調(diào)整，使各內(nèi)端位于平行于壓盤(pán)的同一平面，其高度差不大于0.2mm；分離杠桿的支承處應(yīng)采用滾針軸承、滾銷(xiāo)或刀口支承，以減小摩擦和磨損；應(yīng)避免在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因分離杠桿的離心力作用而降低壓緊力；為了提高通風(fēng)散若能力，可將分離杠桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；分離杠桿主要由08低碳鋼板沖壓和35等中碳鋼鍛造成形的。 5、分離軸承總成 離合器的分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成在工作中分離軸承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里。如圖5.1所示為拉式膜片彈簧離合器采用的各種分離軸承的形式，以前主要采用推力球軸承（圖6.1a）或深溝球軸承，但其潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重，噪聲大，可靠性差，使用壽命低。目前國(guó)外已廣泛采用角接觸球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)并使用高溫鋰基潤(rùn)滑脂，其端部形狀與分離指舌尖部的形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平端面或凹弧形端面。 （a）推力球軸承 （b）球形端面角接觸軸承 （c） 平端面角接觸球軸承 圖5.1 推式膜片彈簧離合器的分離軸承裝置 5.2本章小結(jié) 本章介紹了離合器蓋總成的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合本設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)離合器蓋總成的參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的確定，完成了本設(shè)計(jì)的最后部分。 結(jié) 論 汽車(chē)傳動(dòng)系是汽車(chē)的核心組成部分。其任務(wù)是調(diào)節(jié)變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，將動(dòng)力有效而經(jīng)濟(jì)地傳至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，以滿(mǎn)足汽車(chē)的使用要求。離合器是完成傳動(dòng)系任務(wù)的重要部件，也是決定整車(chē)性能的主要部件之一。離合器的結(jié)構(gòu)要求對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、起步的平穩(wěn)性與輕便性等都有直接的影響。 本設(shè)計(jì)的主要成果如下： 1、該離合器的結(jié)構(gòu)形式為：?jiǎn)纹?、干式、拉式膜片彈簧離合器。 2、膜片彈簧部分設(shè)計(jì)主要參數(shù)為：厚度h=4mm，自由狀態(tài)下碟簧部分大小端半徑分別為R=192mm，r=