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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 一種新型液壓控制多片式摩擦離合器設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 2016年3月9日 摘 要 伴隨著社會(huì)的高速發(fā)展，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個(gè)行業(yè)在受到其他國家先進(jìn)技術(shù)沖擊的同時(shí)，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機(jī)會(huì)也變的越來越多。汽車離合器行業(yè)通過行業(yè)展會(huì)、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實(shí)力和核心競爭力，縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距。 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)零部件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪音。在新的市場需求的驅(qū)動(dòng)下，汽車離合器的更新和優(yōu)化升級(jí)更加迫切。國內(nèi)汽車離合器生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展離合效果好，精度高的汽車離合器，在機(jī)動(dòng)車輛向高精度化的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮積極作用。一般生產(chǎn)汽車離合器的企業(yè)對(duì)離合器的離合指數(shù)上都有嚴(yán)格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，都充分考慮到離合器在汽車運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的種種問題，從而減少離合器由于故障而導(dǎo)致出現(xiàn)剎車失控、引發(fā)交通事故等現(xiàn)象。 本文介紹了新型液壓控制多片式摩擦離合器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算，通過對(duì)傳統(tǒng)的汽車離合器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使得此種類型的汽車離合器的使用范圍更廣泛，更加靈活，并且對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：新型液壓控制多片式摩擦離合器 結(jié)構(gòu)；工作原理；參考 Abstract Along with the rapid development of society, under the environment of global economic development. Chinas various industries in by the other countries the impact of advanced technology at the same time, opportunity to communicate with foreign brand enterprises has become more and more. The automobile clutch industry through a variety of ways industry exhibition, scientific research cooperation, constantly improve their own strength and core competitiveness, narrow the gap between developed countries. The main function of the clutch is cut off and the engine and transmission system to achieve smooth engagement and ensure a smooth start car; in the shift will be separated from the engine and transmission system and reduce the transmission of shocks between the gear shift; in work by larger dynamic load and to limit the transmission under the maximum torque, in order to prevent the transmission components of the damage due to overload; effectively reduce vibration and noise of the transmission system of. In the new market demand driven, updating and upgrading of automobile clutch more urgent. The domestic automobile clutch production enterprises fully tap the potential of the market, vigorously develop the automobile clutch clutch has good effect, high precision, play a positive role to change the high accuracy of a motor vehicle. There are strict requirements of general production index of automobile clutch clutch to clutch on the enterprise. The enterprise in the production equipment, give full consideration to the clutch may arise in the car to run in all sorts of problems, thereby reducing clutch due to a fault and led to the emergence of a brake is out of control, causing traffic accidents and so on. The small car clutch structure composition, working principle and main parts design must have the theoretical calculation, through carries on the optimization to the traditional structure of automobile clutch, making the use of this type of automobile clutch broader, more flexible, and has a certain reference value for future design and selection are introduced in this paper. Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft;Significance 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的內(nèi)容 2 1.3離合器工作原理 4 1.4液壓系統(tǒng)概述 5 第二章 新型液壓控制多片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 2.1新型液壓控制多片式摩擦離合器液壓系統(tǒng)原理圖的確定 7 2.2離合器結(jié)構(gòu)的選擇 8 2.2.1摩擦片的選擇 9 2.2.2壓緊彈簧布置形式的選擇 11 2.2.3加壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 13 2.3 離合器主要零件的設(shè)計(jì) 14 2.3.1從動(dòng)盤 15 2.3.2摩擦片 15 2.3.3壓縮彈簧 15 2.3.4壓盤 16 2.3.5離合器蓋 16 第三章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 18 3.2摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 19 3.3壓縮彈簧主要參數(shù)的選擇 20 3.4壓縮彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 20 3.5壓縮彈簧的應(yīng)力計(jì)算 21 結(jié) 論 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 第一章 緒 論 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 目前市面上的液壓控制多片式摩擦離合器大多都是采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在某些特定的區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)形式的液壓控制多片式摩擦離合器非常不受歡迎。由于以往的液壓控制多片式摩擦離合器采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，這樣就造成傳動(dòng)精度不好控，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)存在一定的安全隱患。因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也；會(huì)給工作人員帶來強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。雖然傳統(tǒng)的液壓控制多片式摩擦離合器的傳動(dòng)效率較高，離合效果較好，但是價(jià)格也較昂貴，對(duì)于一般的用戶難以接受。所以研究一種新型的液壓控制多片式摩擦離合器勢在必行！傳統(tǒng)的液壓控制多片式摩擦離合器的產(chǎn)品圖片如下圖1.1所示： 圖1.2 傳統(tǒng)壓控制多片式摩擦離合器 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本課題是對(duì)新型液壓控制多片式摩擦離合器的原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。具體包括以下內(nèi)容： (1)介紹新型液壓控制多片式摩擦離合器的結(jié)構(gòu)原理以及液壓控制原理，根據(jù)合理地設(shè)計(jì)和改善將其結(jié)構(gòu)等效簡化，確定新型液壓控制多片式摩擦離合器的結(jié)構(gòu)。 (2)設(shè)計(jì)出新型液壓控制多片式摩擦離合器的液壓系統(tǒng)原理圖以及結(jié)構(gòu)圖紙。 (3)對(duì)新型液壓控制多片式摩擦離合器的安全系數(shù)進(jìn)行測定，得出影響效率的主要因素，驗(yàn)證理論分析的正確性。 1.3 離合器工作原理 如圖1.2所示，該新型液壓控制多片式摩擦離合器一般是有外罩、加壓盤、外齒摩擦片、法蘭盤、活塞、活塞缸、管結(jié)構(gòu)、軸、壓縮彈簧組成。 新型液壓控制多片式摩擦離合器從大的地方來分主要由壓力液壓缸和分離機(jī)構(gòu)兩部分組成,由3個(gè)均布的液壓缸直接將動(dòng)力傳遞給分離機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式大大簡化。由于其液壓缸活塞具有一定的行程儲(chǔ)備,在使用過程中無需調(diào)整摩擦片片間間隙,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了可靠性和安全性.通過對(duì)新型液壓控制多片式摩擦離合器液壓控制原理和電氣控制原理的介紹,充分說明了該新型裝置具有較好的可操縱性和較高的自動(dòng)化水平,具有較好的應(yīng)用前景。 圖1.2 離合器總成 1.4 液壓系統(tǒng)概述 廣泛的液壓工程和多方位的服務(wù)領(lǐng)域都需要液壓系統(tǒng)的支持，在各行各業(yè)，特別是工程機(jī)械領(lǐng)域，氣彈簧的使用非常廣泛，幾乎無處不在。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)形式已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)今越來越快的工業(yè)腳步的進(jìn)展，迫切需要液壓系統(tǒng)進(jìn)行更新?lián)Q代處理，從而來滿足當(dāng)今社會(huì)液壓工業(yè)發(fā)展的需要?？傊F(xiàn)代液壓工程有五個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域：能源液壓的開發(fā)和交付，用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的液壓開發(fā)和交付，在各種液壓服務(wù)的開發(fā)和交付，以及家庭和個(gè)人生活中的應(yīng)用提供了各種液壓的發(fā)展，液壓臂的開發(fā)和交付。水利工程的理論基礎(chǔ)的建立和發(fā)展。例如，在工程力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)流體和壓力的研究；金屬和非金屬材料性能的研究，材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用；熱生成熱力學(xué)，傳導(dǎo)和開關(guān)；各種液壓部件的研究有不同的功能，工作原理，結(jié)構(gòu)，和液壓原理和液壓零件的科學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算；研究金屬和非金屬成型和金屬切削加工技術(shù)和非技術(shù)等。研究，并開發(fā)新的液壓產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代液壓產(chǎn)品來滿足當(dāng)前和未來的需求設(shè)計(jì)。 23 第二章 新型液壓控制多片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 新型液壓控制多片式摩擦離合器液壓系統(tǒng)原理圖的確定 新型液壓控制多片式摩擦離合器液壓系統(tǒng)的控制原理為：操作時(shí)，先打開電瓶開關(guān)，板動(dòng)鈕子開關(guān)，給電磁閥通電，液壓泵為系統(tǒng)提供壓力油，使液壓缸伸縮，實(shí)現(xiàn)摩擦離合器開合。液壓系統(tǒng)中電磁閥疊加了壓力控制閥，該閥可根據(jù)離合器的使用工況以及負(fù)載的大小調(diào)整系統(tǒng)的控制壓力。電氣控制系統(tǒng)中可安裝傳感器，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不但降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了該離合器的自動(dòng)化程度，使其具有廣泛的實(shí)用性。具體的液壓系統(tǒng)原理圖如下圖1.3所示： 圖1.3 液壓系統(tǒng)原理圖 2.1 離合器結(jié)構(gòu)的選擇 2.1.1 摩擦片的選擇 多片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，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)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇多片離合器。摩擦片數(shù)為8。 2.1.2 壓緊彈簧布置形式的選擇 離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、壓縮彈簧式等。其中壓縮彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)壓縮彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。壓縮彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[9]： （1）由于壓縮彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力； （2）壓縮彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小； （3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降； （4）由于壓縮彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命； （5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長； （6）平衡性好； （7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 但壓縮彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，壓縮彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用壓縮彈簧式離合器。 2.1.3 加壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 在壓縮彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種[9]： （1）凸臺(tái)—窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)， 通過二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。 （2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。 （3）徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 2.3 離合器主要零件的設(shè)計(jì) 2.3.1從動(dòng)盤 扇形波狀彈簧兩兩對(duì)置鉚接與從動(dòng)鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于0.2mm，從動(dòng)盤本體采用45號(hào)鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動(dòng)盤本體上設(shè)徑向切口。 2.3.2 摩擦片 摩擦片在性能上要滿足如下要求： （1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對(duì)其影響； （2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好； （3）有利于接合平順；4.長期停放離合器摩擦面會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。 （4）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為。石棉基摩擦材料密度小，工作溫度小于180℃，價(jià)格便宜，使用效果良好，在汽車離合器中廣泛使用。 2.3.3 壓縮彈簧 壓縮彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。為了提高壓縮彈簧的承載能力，要對(duì)壓縮彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止壓縮內(nèi)緣離開，同時(shí)對(duì)壓縮彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持小時(shí)），使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)壓縮彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，噴丸是φ0.8的白口鐵小丸， 可提高彈簧的疲勞壽命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，若壓縮彈簧許用應(yīng)力可取為1500～1700N/mm2。 2.3.4 壓盤 壓盤的材料選用HT20-40鑄造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，并進(jìn)行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于0.8。壓盤殼用M812mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。 2.3.5 離合器蓋 離合器蓋的壓縮彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，壓縮彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時(shí)，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用10鋼材材料、HRc40-50。 第三章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇 采用多片摩擦離合器是利用摩擦來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 摩擦片的靜壓力： （3.1） （ 式中：離合器后備系數(shù)（） 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩可由式: （3.2）求得 式中： Kw,r/min。α在1.1～1.3之間 ，取α=1.16，則N.m （1）后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇β時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過大；c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.5。 則有β可有表3.2查得 β＝1.5。 表3.2　離合器后備系數(shù)的取值范圍 車型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 摩擦片的外徑可有式: （3.3） 求得 為直徑系數(shù)，取值見表3.3 取 得D=221.11mm。 表3.3　直徑系數(shù)的取值范圍 車型 直徑系數(shù) 乘用車 14.6 最大總質(zhì)量為1.8～14.0t的商用車 16.0～18.5(多片離合器) 13.5～15.0(雙片離合器) 最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車 22.5～24.0 摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分): 表3.4　離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑D\mm 160 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑d\mm 110 125 140 150 155 165 175 190 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 單面面積cm2 106 132 160 221 302 402 466 546 摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀?.5查得： 摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計(jì)多片離合器，因此Z=2。離合器間隙Δt是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過程中離合 器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙Δt一般為3～4mm。取Δt=4mm。 表3.5　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) 石棉基材料 模壓 0.20～0.25 編織 0.25～0.35 粉末冶金材料 銅基 0.25～0.35 鐵基 0.30～0.50 金屬陶瓷材料 0.4 離合器的靜摩擦力矩為： （3.4） 與式（3.1）聯(lián)立得： （3.5） 代入數(shù)據(jù)得：單位壓力MPa。 表3.6　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 0.15~0.25 編織 0.25~0.35 粉末冶金材料 模壓 0.35~0.50 編織 金屬陶瓷材料 0.70~1.50 3.2 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （1）摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過65～70m/s，即 m/sm/s （3.6） 式中，為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。 （2）摩擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.53～0.70范圍內(nèi)，即 （3）為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過載，不同車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2～4.0。 （4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約50mm，即 mm （5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 （3.7）式中，為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm2)，可按表3.6選取 經(jīng)檢查,合格。 表3.7　單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格 0．28 0．30 0．35 0．40 （6）為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力的最大范圍為0.11～1.50MPa,即 MPaMPaMPa （7）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷,離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值,即 （3.8） 式中,為單位摩擦面積滑磨(J/mm2)；為其許用值(J/mm2)，對(duì)于乘用車：J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：J/mm2：W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J），可根據(jù)下式計(jì)算 （3.9） 式中，為汽車總質(zhì)量(Kg)；為輪胎滾動(dòng)半徑（m）；為汽車起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；為主減速器傳動(dòng)比；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計(jì)算時(shí)乘用車取r/min，商用車取r/min。其中： m Kg代入式（3.9）得J，代入式（3.8）得，合格。 （8）離合器接合的溫升 式中,t為壓盤溫升,不超過C；c為壓盤的比熱容，J/(KgC)；γ為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)多片離合器壓盤；，為壓盤的質(zhì)量Kg 代入，C，合格。 3.3 壓縮彈簧主要參數(shù)的選擇 1. 比較H/h的選擇 此值對(duì)壓縮彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)1有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上，見圖3.1。 1- 2- 3- 4- 5- 圖3.1 壓縮彈簧的彈性特性曲線 為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用壓縮彈簧的H/h通常在1.5～2范圍內(nèi)選取。常用的壓縮彈簧板厚為2～4mm，本設(shè)計(jì) ，h=3mm ，則H=6mm 。 2. R/r選擇 通過分析表明，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器壓縮彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.2～1.3 的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取，摩擦片的平均半徑mm， 取mm則mm取整mm 則。 3.圓錐底角 汽車壓縮彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角α一般在范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中 得在之間，合格。分離指數(shù)常取為18，大尺寸壓縮彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸壓縮彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。 4.切槽寬度 mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求。 5. 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 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mm，mm。壓縮彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。 6. 公差與精度 離合器蓋的壓縮彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。 3.4 壓縮彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) （1）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 （2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 （3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式壓縮彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑（或拉式壓縮彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 推式： 拉式： （4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 （5）壓縮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)選取，即 推式： 拉式： 由（4）和（5）得mm，mm。 3.5 壓縮彈簧的應(yīng)力計(jì)算 假定壓縮彈簧在承載過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)（圖3.4）。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，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上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： （3.14） 圖3.3 壓縮彈簧工作點(diǎn)位置 式中 φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起） α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角 e ——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑 e=（R-r）/In(R/r) （3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式： （3.16） 圖3.4 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當(dāng)壓縮彈簧變形位置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? ，由上式可寫成。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)算壓縮彈簧的應(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： （3.17） 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： （3.18） 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 壓縮彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高壓縮彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：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)壓縮彈簧進(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)壓縮彈簧的凹表面進(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。 故壓縮彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。 結(jié) 論 到如今，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過這次對(duì)于新型液壓控制多片式摩擦離合器的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是新型液壓控制多片式摩擦離合器的設(shè)計(jì)，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 致 謝 時(shí)間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類新型液壓控制多片式摩擦離合器的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 參考文獻(xiàn) [1]張福學(xué)編著.新型液壓控制多片式摩擦離合器的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.新型液壓控制多片式摩擦離合器的原理.北京：高等教育出版社，1996。 [3]張利平著. 實(shí)用技術(shù)速查手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12。 [4]李寶仁著. 氣動(dòng)技術(shù)—低成本綜合自動(dòng)化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.9。 [5]宋學(xué)義著. 新型液壓控制多片式摩擦離合器速查手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.3。 [6]陳奎生著. 氣與液壓傳動(dòng). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.5。 [7]SMC（中國）有限公司. 新型液壓控制多片式摩擦離合器實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10 [8]徐文燦著. 新型液壓控制多片式摩擦離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。 [9]曾孔庚.新型液壓控制多片式摩擦離合器的發(fā)展趨勢. 新型液壓控制多片式摩擦離合器技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [10]高微,楊中平,趙榮飛等.新型液壓控制多片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2006.1。 [11]孫兵,趙斌,施永輝.新型液壓控制多片式摩擦離合器的研制. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。 [12]馬光,申桂英.工業(yè)新型液壓控制多片式摩擦離合器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫2002年。 [13]李如松.新型液壓控制多片式摩擦離合器的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫1994年第4期。 [14]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. 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