3噸商用車膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)講解

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)生姓名：郭巍巍 學(xué) 號(hào)：11010142X21學(xué)院（系）：信息商務(wù)學(xué)院 機(jī)械系專 業(yè)：車輛工程題 目3噸商用車膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)綜合成績(jī)：指導(dǎo)教師：楊世文職稱：2014年12月25日中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2014/15 學(xué)年第1學(xué)期學(xué)院（系）:信息商務(wù)學(xué)院機(jī)械系專業(yè)：車輛工程學(xué)生姓名:郭巍巍學(xué)號(hào)：11010142X21課程設(shè)計(jì)題目：3噸商用車膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)起迄日期:2015年1月26日2015年2月5日課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：指導(dǎo)教師：楊世文王吉昌系主任：暴建崗下達(dá)任務(wù)書日期：2015年1月25日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的：本課程設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)

2、， 使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握汽車底盤總成及 零部件設(shè)計(jì)的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想；在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)查找、 使用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)獨(dú)立的、全面的、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力2. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì) 要求等）：原始數(shù)據(jù)：3噸商用車。計(jì)算內(nèi)容及要求：1）確定離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)；2）設(shè)計(jì)膜片彈簧；3）離合器其它零部件設(shè)計(jì)。3. 課程設(shè)計(jì)成果形式及要求課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書、圖紙、實(shí)物樣品等:1）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份2）膜片彈簧圖紙一份4. 主要參考文獻(xiàn)篇數(shù)及書寫要求:1）汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì)汽車工程手冊(cè).北京：人民交通出版社，20012）汽車設(shè)計(jì)王望予主編北

3、京：機(jī)械工業(yè)出版社，20043）汽車離合器徐石安，江發(fā)潮編著.北京:清華大學(xué)出版社，20055. 工作計(jì)劃及進(jìn)度：1月26日 2月03日：查閱相關(guān)資料，完成設(shè)計(jì)任務(wù),并撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書；2月03日 2月05日：進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯。系主任審查意見(jiàn)：簽字：年 月 日目錄第1章緒論 61.1引言 61.2離合器的發(fā)展 61.3膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 71.3.1膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu) 81.3.2膜片彈簧離合器的工作原理 81.3.3膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 91.4設(shè)計(jì)內(nèi)容 91.5 Pro/E軟件的特點(diǎn) 91.6方案選擇 10第2章基本尺寸參數(shù)選擇 112.1離合器基本性能關(guān)系式 112.2后備

4、系數(shù)的選擇 112.3摩擦片外徑的確定 112.4摩擦片的Pro/E繪圖過(guò)程 132.5本章小結(jié) 15第3章主動(dòng)部分設(shè)計(jì) 163.1壓盤設(shè)計(jì) 163.1.1壓盤參數(shù)的選擇和校核 163.1.2壓盤的Pro/E繪圖過(guò)程 163.2離合器蓋設(shè)計(jì) 183.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì) 183.4本章小結(jié) 19第4章從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 204.1摩擦片設(shè)計(jì) 204.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì) 204.3從動(dòng)片設(shè)計(jì) 224.4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 224.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能 224.4.2扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇 224.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定 244.4.4減振彈簧的尺寸確定 264.4.5扭轉(zhuǎn)減振器的Pro/E繪圖過(guò)程 27第

5、5章膜片彈簧設(shè)計(jì) 315.1膜片彈簧的概念 315.2膜片彈簧的彈性特性 315.3膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 335.5膜片彈簧的Pro/E繪圖過(guò)程 365.6本章小結(jié) 38結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40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。為各類型汽車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

6、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)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)的鋼制車輪的小汽車上。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

7、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?，F(xiàn)今所用的盤式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車起步時(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)鋼盤片對(duì)著一青銅盤片。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。浸在油中的盤片式離合器，盤子直徑不能太大，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

8、進(jìn)，使得盤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年代末，直到進(jìn) 入30年代時(shí)，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車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 的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功地開發(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

9、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)件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過(guò) 杠桿放大后作用在壓盤上。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 為它具有從動(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)，而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到接

10、合盤式平順，因此現(xiàn)在廣泛 采用于大、中、小各類車型中。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，提 高了離合器的接合平順性。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)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

11、， 在重型汽車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)上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型車上又開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)93C），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

12、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、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)稱的板殼沖壓結(jié)構(gòu)，通過(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，稱之為碟簧部分。3、壓盤壓盤的結(jié)構(gòu)一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過(guò)壓盤與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相連。壓

13、盤靠近 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)壓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)壓盤與從動(dòng)盤摩擦 片之間的摩擦力使從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；在離合器分離時(shí)，壓盤相對(duì)于離合器蓋作自由軸向移 動(dòng)，使從動(dòng)盤松開。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 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

14、。目前國(guó)產(chǎn)的汽車中多使用角 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)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5的壓緊力，使得壓盤與從動(dòng)盤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6-

15、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，其大端離開壓盤，壓盤在傳動(dòng)片的彈力 作用下離開摩擦片，使從動(dòng)盤總成處于分離位置，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)圓周與壓盤接

16、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、壓盤設(shè)計(jì)。2、離合器蓋設(shè)計(jì)。3、從動(dòng)盤總成設(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公司開發(fā)的一套機(jī)械CAD/CAE/CA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 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

17、點(diǎn)，大大加快了產(chǎn)品開發(fā)速度。本設(shè)計(jì)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方案選擇本車設(shè)計(jì)采用單片膜片彈簧離合器。本車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合器大多是多盤式離合器，用于需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的離合器，而該車型 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

18、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及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用， 而且逐漸擴(kuò)展到載貨汽車上。從動(dòng)盤選擇單片式從動(dòng)盤是

19、一位其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。壓盤驅(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?。徊⑶曳蛛x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-cmax，離合器的靜摩擦力矩-c應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩-cmax，而離合器傳遞的 摩擦力矩-c又決定于其摩擦面數(shù)Z

20、、摩擦系數(shù)f、作用在摩擦面上的總壓緊力 R與摩 擦片平均摩擦半徑R,即c - -cmax =ZfPrReNm(2.1 )式中：一離合器的后備系數(shù)，見(jiàn)下表。f 摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取0.250.30。該車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩-cmax為579.165N m取摩擦系數(shù)f為0.25可得離合器的靜摩擦力矩一c為579.165 0.25 =144.8nrT。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-cmax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)表車型轎車輕型貨車中、重型貨車越野車牽引車后 備 系 數(shù)1.30 1.751.60 2.25

21、2.0 3.5本設(shè)計(jì)是基于長(zhǎng)城賽弗F1汽車的離合器設(shè)計(jì)，該車型屬于越野車類型，故選擇本 次設(shè)計(jì)的后背系數(shù)B在2.03.5之間選擇。因?yàn)樵撥囆蜑槌鞘性揭败?，不需要太大?后備系數(shù)，取一：=1.7。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225一130150170

22、250一170200230280一240280320300一260310360325一320380450350一410480550380一510600700410一6207208304303506808009304503808209501100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) 6570m/s的要求, 且重型汽車不應(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D / mm內(nèi)徑d/mm厚度h/mm內(nèi)外徑之比d/D單位面積2F / mm1601103.20.68710600180

23、1253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)該車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Te max為190NE及表2.1可查出本車將使 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/

24、D=0.620單面面積F=30200mm22.4摩擦片的Pro/E繪圖過(guò)程首先畫出一個(gè)環(huán)形的盤體，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2.4摩擦片Pro/E建立過(guò)程42.5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。第3章主動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.1壓盤設(shè)計(jì)3.1.1壓盤參數(shù)的選擇和校核壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩

25、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HB170227。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，壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度且一般都較厚（載貨汽車的離合器 壓盤，其厚度一般不小于15mm）。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意其通風(fēng)冷卻要好， 例如在壓盤體內(nèi)鑄出導(dǎo)風(fēng)槽。壓盤的厚度初步確定后，應(yīng)校核離合器一次接合的溫升 不應(yīng)超過(guò)8C10C溫升t的校核按式為：t = 丫 L/mc（3.1 ）式中：y傳到壓盤的熱量所

26、占的比率。對(duì)單片離合器，y=0.5；m壓盤的質(zhì)量，kg;c壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為481.4J/（kg C）;L滑磨功，J若溫升過(guò)高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520g cm。選擇壓盤厚度為20mm，外徑255mm，內(nèi)徑150mm。代入公式（3.1 ）進(jìn)行校核計(jì)算,t =6.73込符合標(biāo)準(zhǔn)2，3。3.1.2壓盤的Pro/E繪圖過(guò)程首先畫出壓盤的盤體部分如圖 3.1所示再在盤體上畫出突起并進(jìn)行陣列如圖 3.2 所示，最后畫出凸耳如圖3.3所示。圖3.1壓盤Pro/E建立過(guò)程1圖3.2壓盤Pro/E建立過(guò)程 2圖3.3壓盤Pro/E建立過(guò)程 33.2離合器蓋設(shè)計(jì)一般采用

27、厚2. 55mm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、分離 杠桿、壓緊彈簧等，因此，其對(duì)于飛輪軸線的對(duì)中十分重要。對(duì)中方式可采用定位銷 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

28、上的 部件包括其中即可。3.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì)壓盤與飛輪通過(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、傳力銷或鍵連接時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核：式中：考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Temax分配到壓盤上的比例系數(shù)，單片離合器取=0.5 ；R 力的作用半徑（見(jiàn)圖3.4），m；z 工作元件（例凸塊一窗孔、傳動(dòng)銷、鍵）的數(shù)目，這里取3組每組4片；F 接觸面積，mm2,這里取長(zhǎng)為65mm,寬為20mm，所以F=1300 mm2。；j Temax/ RzF計(jì)算得二j =15.22符合標(biāo)準(zhǔn)(3.2 )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壓盤及分離杠桿計(jì)算用圖3.

29、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)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

30、能；4、能承受較高的壓盤作用載荷，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；&在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)偶材料壓盤、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?。?、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

31、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，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 。4.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)從動(dòng)盤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)盤毅能作軸向移動(dòng)?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取（見(jiàn)表4.1）。從動(dòng)盤毅花鍵孔鍵齒的有效長(zhǎng)度約為

32、花鍵外徑尺寸的（1.01.4）倍（上限用于工作條件惡劣的離合器），以保證從動(dòng)盤毅沿軸向移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生 偏斜。8TemaxDd2 znl4 _ e maxD d znlbJ j 】 = 1.3MPa(4.1 )(4.2)表 4.1 GB1144-74從動(dòng)盤發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩花鍵花鍵花鍵有效擠壓鍵齒寬外徑Temax /N *m齒數(shù)外徑內(nèi)徑齒長(zhǎng)應(yīng)力D/mmnD/mmd/mmb/mml/mm口 /MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.4280280103532440

33、12.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力 二j （ MPa）及剪切應(yīng)力t j （ MPa）的強(qiáng)度校核:式中：D , d 分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm；n花鍵齒數(shù)；l , -emax b分別為花鍵的有效齒長(zhǎng)及鍵齒寬，mm ；Z從動(dòng)盤毅的數(shù)目;-emax 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N *mm。從動(dòng)盤毅通常由40Cr , 45號(hào)鋼、35號(hào)鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)

34、處理，HRC2832。 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)力匚=10.4MPa；校核 cj =19.342MPa ；j =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1.32.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤形部分磨薄至 0.651.0mm,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，

35、層深0.20.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC4351。 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傳動(dòng)系的振動(dòng)，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)重的扭振車速移出常用車速 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。4.4.2扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇圖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

36、置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器（見(jiàn)圖4.1 a-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)盤毅上都開有6個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝有一個(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)，則稱為兩級(jí)或三級(jí)非 線性扭轉(zhuǎn)減振器（圖4.1 e為三級(jí)的）。這種非線性扭轉(zhuǎn)減振器，廣泛為現(xiàn)代汽車尤其是

37、 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車所采用。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 很小，稱怠速級(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)盤的

38、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專門的橡膠制造，因此尚未得到廣泛采用減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在何(bl（圖4.1 a）的結(jié)構(gòu)中阻尼摩擦片的正壓力靠從1討011)1-從動(dòng)片；2-從動(dòng)盤轂；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；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4.1 d)，就可實(shí)現(xiàn)阻尼力矩的非線性變化。443扭轉(zhuǎn)減

39、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Ca 13(4.3 )式中：Tj為極限轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算Tj = (52.0) Temax( 44)式中：2.0適用乘用車，1.5適用商用車，本設(shè)計(jì)為商用車，選取1.5, Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得Tj=869, Ca 35010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)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大TjP總=Tj（4.7）Ri式中：P總的計(jì)算應(yīng)按Tj的大者來(lái)進(jìn)行P、=15517.86N。每個(gè)彈簧工作壓力(4.8 )=3879.5N。7、從動(dòng)片相對(duì)從

40、動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角(4.9)(4.10)a =2arcs in la 一2R=4.52&限位銷與從動(dòng)盤缺口側(cè)邊的間隙 = si na&式中：R2為限位銷的安裝半徑，入一般為2.54mm。本設(shè)計(jì)取 入=39、限位銷直徑限位銷直徑d按結(jié)構(gòu)布置選定，一般d =9.512mm,本設(shè)計(jì)取d =1110、從動(dòng)盤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)盤轂上的 窗口尺寸稍大一些，如圖4.2所示。圖4.2 從動(dòng)盤窗口尺寸簡(jiǎn)圖一般推薦Ai-A=a=1.416mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí)，開始只有部分彈簧參 加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm, A

41、=25mm，Ai=26.54.4.4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D2 : 一般由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取 D2=1115左右。本設(shè)計(jì)選取 D2=12。彈簧鋼絲直徑:(4.11 )式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力.=550600MPa, D1算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為34mm左右。代入數(shù)值，得4=4,符合上述要求8減振彈簧剛度:(4.12 )=876.9N/mm減振彈簧的有效圈數(shù):Gd：8D；C(4.13)式中：G為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼 G =83000N/mm2，代入數(shù)值，得i =3.984減振彈簧的總?cè)?shù)n =1

42、.52 =5.98減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)最小長(zhǎng)度：Lmin =n a、.（4.14 ）= 1.ia n= 22.37式中：=0.14=0.337為彈簧圈之間的間隙。減振彈簧的總變形量：I 二 Pc（4.15）=3.51減振彈簧的自由高度：Io = Imi n I（ 4.16）=25.88減振彈簧的預(yù)變形量：了預(yù) czR1（ 417）=0.21減振彈簧安裝后的工作咼度：I = 0 - I（4.18 ）=24.134.4.5扭轉(zhuǎn)減振器的Pro/E繪圖過(guò)程首先畫出減振盤如圖4.3，圖4.4所示；圖4.3減振盤Pro/E建立過(guò)程1圖4.4減振盤Pro/E建立過(guò)程2再畫出減振彈簧如圖4.5，圖4.6

43、所示；圖4.5減振盤Pro/E建立過(guò)程3圖4.6減振盤Pro/E建立過(guò)程4最后進(jìn)行裝備如圖4.7所示mil圖4.7減振盤Pro/E建立過(guò)程54.5本章小結(jié)本章對(duì)離合器從動(dòng)盤各部件總成進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。從動(dòng)盤包括摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、波形彈簧、從動(dòng)盤轂及其他一些起緊固、傳遞力作用的零件?？紤]了其各 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，類似無(wú)底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈 簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧

44、不同 的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、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)安置銷釘固定 膜片彈簧。5.2膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧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)v、.2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)= =2，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若(H/h)=1.5理2，則特性曲線中段

45、平直，即變形增加但載荷P幾乎不變，故這種彈簧稱零剛度彈簧。當(dāng).2 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，汽車離合器膜片彈簧通常取1.5(H/h)2 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H ZAC/T碟形彈簧當(dāng)其大、小端部承受壓力時(shí)，載荷 P與變形久

46、之間有如下關(guān)系:Eh- 2 2P =22 (H Zj H i+h(1 一2)r2a il式中：E彈性模量，對(duì)于鋼：E=21 X 104MPa廠波桑比，鋼材料取 卩=0. 3h彈簧鋼板厚度，mm；H 碟簧的內(nèi)截錐高，mm；R碟簧大端半徑，mm；A系數(shù),6: In mm-門II m丿m碟簧大、小端半徑之比，m=R/r。汽車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(5.1 )（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)P1R1R1(5.2)經(jīng)過(guò)整理式（5.1 ）可得如下關(guān)系式:P =329片3 -2164人2 +4563打(5.

47、3 )利用式（5.3 ）可繪制出膜片彈簧的R 1特性曲線，如圖5.3所示圖5.3膜片彈簧特性曲線二 Eh、In R/r6 1 - R| - ri ji ri - rfR -rR - ri乙上L+h2l2 & _ ri(5.4 )式（5.2 ）即為分離軸承推力F2與膜片彈簧變形的關(guān)系式。將（5.5 ）與（5.6 ）代入（5.4 ）中,ri(5.5 )卩2=斗（5.6 ）Of可得到F2與爲(wèi)的關(guān)系式（5.7），式中rf為分離軸承作用半徑rf =25mm(5.7)2 =65 ； -418； 862 25.3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

48、無(wú)變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn)0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0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。0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)0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：一碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角，rad ；a 膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角，rad；圖5.4中性點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系e 中性點(diǎn)O的半徑，mm；R - rIn(R/ r)經(jīng)計(jì)算G=537MPa，不大于15001700Mpa,符合適用強(qiáng)度。5.4膜片彈簧基本參

49、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。一般汽車的膜片彈簧離合器多?。篐15： :：: 2h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)著膜片彈簧的壓平位置，而i t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

50、在使其橫坐標(biāo)為ib=（0.81.0） i t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：乙一離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，例單片 乙=2;厶S。一每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為So =0.5ImmC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合器，所以 Zc=2，該車型以城市公路為主，再考慮經(jīng)濟(jì) 性，故取 So =lmmb由上可知 =2mm03、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=1.82.0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=1.25,所以r=200mm4、