離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-1-第一章引言離合器裝在發(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。自動(dòng)變速器的液力變扭器已經(jīng)具有離合作用，而手動(dòng)變速器的離合器主要是采用摩擦形式，并獨(dú)立成為一種裝置，有自己的控制系統(tǒng)。因此，普通手動(dòng)變速器汽車(chē)都有離合器踏板裝置，安裝在駕車(chē)者座椅地面前左端。本文內(nèi)容主要闡述手動(dòng)變速器轎車(chē)上的摩擦片式離合器及其控制形式。轎車(chē)采用膜片離合器，它由主動(dòng)部分（由殼體、膜片彈簧、壓盤(pán)等組成的整體并用螺釘固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上），被動(dòng)部分（由摩擦片與從動(dòng)盤(pán)組成）和操縱部分組成。被動(dòng)部分裝在飛輪與壓盤(pán)之間，通過(guò)滑動(dòng)花鍵套在變速器的輸入軸上。在膜片彈簧的彈力作用下，從動(dòng)盤(pán)、壓盤(pán)與飛輪夾緊，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，飛輪和壓盤(pán)通過(guò)它們與摩擦片之間的摩擦帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，將扭矩傳遞給變速器主動(dòng)軸。當(dāng)駕車(chē)者踩下離合器踏板，操縱部分的分離叉將分離軸承推向前，推動(dòng)膜片彈簧下端，使膜片彈簧上端繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)壓盤(pán)向后移動(dòng)，解除了壓盤(pán)與摩擦片之間的壓緊力，發(fā)動(dòng)機(jī)只能帶動(dòng)主動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)，無(wú)法將扭矩傳遞給變速器。當(dāng)駕車(chē)者松開(kāi)離合器踏板，操縱部分將分離軸承拉回來(lái)，膜片彈簧下端壓力解除，恢復(fù)原位，壓盤(pán)在膜片彈簧壓力下又向前移動(dòng)并將摩擦片壓緊，發(fā)動(dòng)機(jī)又可將扭矩傳遞至變速器。摩擦片上還均勻分布了若干只橫置的螺旋小彈簧，用于減少離合時(shí)的沖擊和振動(dòng)。目前，汽車(chē)離合器操縱形式有拉線和液壓式兩種，轎車(chē)多用液壓操縱式，它具有噪聲小、省力、平穩(wěn)、布置方便的優(yōu)點(diǎn)，由總泵、分泵、軟管、踏板等組成。當(dāng)駕車(chē)者踩下離合器踏板時(shí)，推桿推動(dòng)總泵活塞使油壓增高，通過(guò)軟管進(jìn)入分泵，迫使分泵拉桿推動(dòng)分離叉，將分離軸承推向前；當(dāng)駕車(chē)者松開(kāi)離合器踏板時(shí)，液壓解除，分離叉在回位彈簧作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態(tài)。實(shí)際上早在1920年就出現(xiàn)了單片干式離合器,這和前面提到的與發(fā)明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,造成了單片離合器的接合時(shí)不第一章引言-2-夠平順等問(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帖附在主動(dòng)輪飛輪和壓盤(pán)上,彈簧布置在中央,通過(guò)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(一般至少6個(gè)),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)上彈簧的工作壓力分布更均勻,并減少了軸向尺寸。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力離合器,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,已能做到接合平順,因此現(xiàn)在廣泛用于大,中,小各類(lèi)車(chē)型中。如今單片干式摩擦離合器在結(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)總成中裝有扭矩減震器,防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振,減少了傳動(dòng)系噪聲和動(dòng)載荷。隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性能要求的提高,離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷的改善,乘用車(chē)上越來(lái)越多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭矩減震器,能更有效地降低傳動(dòng)系的噪音。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(現(xiàn)離合器從動(dòng)盤(pán)的直徑已達(dá)430mm),離合器的使用條件日酷一日,增加離合器的傳扭能力,提高其使用壽命,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1倍.但受到其他客觀因素的影響(如散熱等),實(shí)際的效果要比理論值低一點(diǎn)?，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。其ECU匯集油門(mén)踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車(chē)速傳感器等信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)機(jī)構(gòu)施行自動(dòng)變速。江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-3-第二章離合器（DS395）的設(shè)計(jì)2.1摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦離合器的基本結(jié)構(gòu)是摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它依靠摩擦來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。摩擦力F是一種耗散力，它的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。摩擦力定律說(shuō)明，摩擦力F的大小和正壓力N成正比。比例系數(shù)為摩擦系數(shù)。摩擦力本質(zhì)是非線性的,他有多個(gè)值,其最大值為N.如果,作用力FN時(shí),滑塊就要產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),引起滑塊加速的力為Fa=F-=F-Ff.當(dāng)滑塊繞作用半徑等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)最大的摩擦力Ff（假想）產(chǎn)生的摩擦力矩為T(mén)f:Tf=ReFf=ReN式中，Re為有效作用半徑。Tf就是摩擦機(jī)構(gòu)利用摩擦的轉(zhuǎn)矩容量。轉(zhuǎn)矩容量（或扭矩容量）反映的是摩擦所傳遞轉(zhuǎn)矩的極限能力而不一定是它實(shí)際傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。其中Re如何確定非常重要，它是兩種數(shù)學(xué)模型可用。一種模型是認(rèn)為正壓力均勻分布于摩擦面上，現(xiàn)如下分析。設(shè)定一圓環(huán)，其上作用有一正壓力N和轉(zhuǎn)矩T，圓環(huán)外徑為Ro,內(nèi)徑為Ri。若圓環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生摩擦力矩。因假定壓力均勻分布，則圓環(huán)上單位面積的壓力為P=N/(Ro2-Ri2)現(xiàn)考慮圓環(huán)上微圓面積上產(chǎn)生的摩擦力矩dTf，它距離中心為r,圓環(huán)厚dr，則該微圓環(huán)面積上產(chǎn)生的摩擦力矩dTf為dTf=2rdrpr摩擦盤(pán)上壓力均勻分布時(shí)其有效的摩擦作用半徑Re為Re=2(R3o-R3i)N/3(R2o-R2i)實(shí)際上，由于溫度等因素影響造成接觸表面的翹曲使正壓力分布不均，摩擦系數(shù)在各處也并不相等，于是提出了另一種模型。該模型認(rèn)定壓力從Ri到Ro遞減，它是1/R的函數(shù)，此時(shí)認(rèn)為有效的摩擦半徑Re為Re=(Ro+Ri)/2下面根據(jù)轉(zhuǎn)矩容量的概念來(lái)確定實(shí)際離合器的轉(zhuǎn)矩容量Tc。由于離合器的從動(dòng)盤(pán)兩面都是摩擦面，而且離合器所用的從動(dòng)盤(pán)不止1個(gè)，這樣離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc的基本計(jì)算公式為T(mén)c=ZTf=ZreNTc=2(297+260)/210-33100=1726.7(Nm)式中，Z為離合器摩擦工作面數(shù)，單片為2，雙片為3若把兩種模型不同的Re代入式，就得到兩種不同的離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc的計(jì)算公式，第二章離合器（DS395）的設(shè)計(jì)-4-它們之間的差別之是反映了兩種不同的假設(shè)。不管怎樣解釋?zhuān)瑢?duì)上述兩種模型既不能說(shuō)誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)，也難分清楚那一種模型更好。這是由于二者都只是把復(fù)雜的現(xiàn)象作一系列簡(jiǎn)化后得出的，它們只能起對(duì)離合器的轉(zhuǎn)矩容量作估算的作用。而現(xiàn)實(shí)情況時(shí)，溫度、時(shí)間因素都會(huì)影響離合器容量的大小，所以不能肯定上述簡(jiǎn)單公式何者更準(zhǔn)。在初步確定離合器的結(jié)構(gòu)形式（如單片、采用有機(jī)面片、膜片彈簧等）之后，就要確定其基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)，它們是：（1）摩擦片外徑D=297mm；（2）單位壓力p=25N/cm2；（3）后備系數(shù)=0.36；在選定這些尺寸參數(shù)時(shí)，下列一些車(chē)輛參數(shù)對(duì)它們有重大影響：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax；（2）整車(chē)總質(zhì)量ma；（3）傳動(dòng)系總的速比i；（4）車(chē)輪滾動(dòng)半徑rk；2.2壓盤(pán)設(shè)計(jì)2.2.1壓盤(pán)傳力方式的選擇壓盤(pán)是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又應(yīng)允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能自由地做軸向移動(dòng)，使壓盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)脫離接觸。壓盤(pán)和飛輪間常用的連接方式以下幾種。離合器蓋用螺栓固定在飛輪上，在蓋上開(kāi)有長(zhǎng)方形的窗口，壓盤(pán)上則鑄有相應(yīng)的凸臺(tái)，凸臺(tái)伸進(jìn)蓋上的窗口，由離合器蓋帶動(dòng)壓盤(pán)。考慮到摩擦片磨損后壓盤(pán)將向前移，因此在設(shè)計(jì)新離合器時(shí)，應(yīng)使壓盤(pán)凸臺(tái)適當(dāng)高出蓋上窗口以外，以保證摩擦片磨損至極限時(shí)仍能可靠傳動(dòng)。此外,在單片離合器中也采用鍵式連接方法，中間壓盤(pán)通過(guò)鍵，壓盤(pán)則通過(guò)凸臺(tái)?，F(xiàn)在廣泛采用傳力片的傳動(dòng)方式，由彈簧鋼帶制成的傳