《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)-汽車離合器設(shè)計(jì)

1、 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目: 汽車離合器設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 083班 學(xué) 號： * 姓 名： 姚* 指導(dǎo)老師： 韋* 完成日期： 2011年11月15日 一、目錄二、前言2三、正文.3任務(wù)與背景分析3（1）根據(jù)已知參數(shù)，確定離合器形式4（2）離合器主要參數(shù)的確定42.1 后備系數(shù)42.2 單位壓力42.3 初選摩擦片外徑D、內(nèi)徑d、厚度b42.4 摩擦因數(shù)f、離合器間隙t5（3）摩擦片尺寸校核與材料選擇。53.1 判斷d/D：53.2 判斷D是否符合要求：53.3 判斷d是否符合要求：5扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)：6（4）扭轉(zhuǎn)減震器選型：74.1扭轉(zhuǎn)減震器主要參數(shù)的確定6（5）減震彈簧尺寸確

2、定75.1減振彈簧的分布半徑R075.2減振彈簧尺寸75.2.1彈簧中徑Dc75.2.2單個(gè)減震器的工作壓力P75.2.3彈簧鋼絲直徑d85.2.4減振彈簧剛度k85.2.5減振彈簧有效圈數(shù)85.2.6減振彈簧總?cè)?shù)n85.2.6.1減振彈簧最小高度85.2.6.2全部減震彈簧總的工作負(fù)荷85.2.6.3單個(gè)減震彈簧的工作負(fù)荷P85.2.6.4減震彈簧總變形量95.2.6.5減震彈簧自由高度95.2.6.6減震彈簧預(yù)變形量95.2.6.7減震彈簧安裝高度95.2.7從動(dòng)片相對從動(dòng)轂的最大轉(zhuǎn)角9（6）膜片彈簧的設(shè)計(jì)96.1 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇96.1.1 比值 和h的選擇96.1. 2比值

3、和R、r的選擇106.1.3 的選擇106.1.4 分離指數(shù)目n的選取106.1.5 膜片彈簧小端內(nèi)半徑 及分離軸承作用半徑 的確定106.1.6 切槽寬度1、2及半徑106.1.7 壓盤加載點(diǎn)半徑 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 的確定116.2 膜片彈簧的彈性特性116.3膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇136.3.1 B點(diǎn)：136.3.2 A點(diǎn)：146.3.3 C點(diǎn)：146.4 強(qiáng)度校核14（7）從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)157.1 從動(dòng)盤轂157.2 從動(dòng)片167.3 波形片和減振彈簧16（8）壓盤設(shè)計(jì)168.1 離合器蓋168.2 壓盤168.3分離軸承17(9) 總結(jié)17（10）致謝17（11）參考文獻(xiàn)17二、

4、前言設(shè)計(jì)的背景：離合器是汽車傳動(dòng)系中的重要部件，主要功用是是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車平穩(wěn)起步，保證傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順以及限制傳動(dòng)系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過載。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，高速是平衡性好、結(jié)構(gòu)簡單且較緊湊、散熱通風(fēng)性能好、使用壽命長，也能大量生產(chǎn)，對于它的研究已經(jīng)變得越來越重要。此設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計(jì)算過程。（汽車構(gòu)造第五版下冊）設(shè)計(jì)的目的和意義：本次設(shè)計(jì)，我力爭把離合器設(shè)計(jì)系統(tǒng)化，讓離合器在任何行駛條件下，既能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)

5、的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過載。結(jié)合時(shí)要完全、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。分離是要迅速、徹底。從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。應(yīng)有豬狗的吸熱能力和良好的通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。為離合器設(shè)計(jì)者提供一定的參考價(jià)值三、正文設(shè)計(jì)任務(wù)書1）廣泛查閱離合器資料，參考長城酷熊 09款1.5豪華型車型，根據(jù)使用條件，確定離合器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行膜片彈簧離合器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2）確定膜片彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對壓盤、摩擦盤和離合器殼體

6、的結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行選擇，對主要的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。3）繪制一張（A3圖紙）離合器膜片彈簧圖。5）完成設(shè)計(jì)說明書。任務(wù)與背景分析由于本人學(xué)號在班上的排名為23，所以選擇方案：汽車型號長城酷熊 09款1.5豪華型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率整備質(zhì)量發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩輪胎規(guī)格 最高車速車輪半徑最高轉(zhuǎn)速后橋主減速器比載重量變速器擋的傳動(dòng)比本車設(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。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

7、時(shí)的踏板力，是操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對的，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，膜片彈簧本身兼其壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著的縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸，是壓力分布均勻，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的提高，因而這種離合器在轎車及微型輕型客車上得到了廣泛的應(yīng)用，而且逐漸擴(kuò)展到了載貨汽車上。從動(dòng)盤選擇單片式從動(dòng)盤是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。壓盤驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片式

8、是因?yàn)槠錄]有太明顯的缺點(diǎn)且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配要求有有利于壓盤定中。（1）根據(jù)已知參數(shù)，確定離合器形式從動(dòng)盤數(shù)：由于設(shè)計(jì)的是乘用車，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩一般不大，所以選擇：單片離合器。壓緊彈簧和布置形式選擇：綜上所述，本次設(shè)計(jì)選擇推式膜片彈簧離合器。離合器設(shè)計(jì)：（2）離合器主要參數(shù)的確定2.1 后備系數(shù)由于所設(shè)計(jì)的離合器為膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會(huì)變小（開始時(shí)還有些增加），再加上小轎車的后備功率比較大，使用條件較好，宜取較小值，故初取1.20。2.2 單位壓力查汽車設(shè)計(jì)表2-2,選擇粉末冶金材料鐵基，?。?.3 初選摩擦片外徑D、內(nèi)徑d、厚度b查汽車設(shè)計(jì)表2-3，得乘用

9、車的直徑系數(shù)由公式估算得：根據(jù)汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（王國權(quán)，龔國慶編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）表2-5可知，摩擦片（圓環(huán)形）推薦值外徑D/mm內(nèi)徑d/mm厚度t/mm單面面積a/cm22251503.52212501553.5302取D=250mm，d=155mm，b=3.5mm2.4 摩擦因數(shù)f、離合器間隙t故根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）表24摩擦因數(shù)f=0.35 離合器間隙一般為34mm， 此處取 t=3mm選用單片從動(dòng)片所以摩擦面數(shù)取 Z=2（3）摩擦片尺寸校核與材料選擇。3.1 判斷d/D：因?yàn)椋篸/D=155/250=0.62, 符合d/D=(0.530.70)的要

10、求！3.2 判斷D是否符合要求： 因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為：6000(r/min), 故根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）公式（2-10）得： 所以D當(dāng)慎重選擇！3.3 判斷d是否符合要求： 為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減震器彈簧位置直徑2R0約50mm即：d2R0+50mm先確定R0：一般 R0=（0.60-0.75）d/2，此處?。篟0=0.60d/2，所以：R0=0.60*155/2=46.5(mm)，即： 2R0+50=143mm，而d=155mm，所以：d2R0+50mm符合?。▍⒖迹浩囋O(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）-Page62）3.4 為了減

11、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)小于其許可值，即： ， ，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），可以由下式求的： 計(jì)算時(shí)，對于乘用車ne=2000r/min，由以上公式求得：W= 14133.27（J），w= 0.23（J/mm2,），所以：w=，則 x1,f=fminbnd(fun,1,3)x1 = 2.6372f = -3.8708e+003N點(diǎn)：fun=inline(pi*(2.1*105)*2.5*x1/(6*(1-0.32)*log(120/97)/(119-98)2)*( 4.25-x1*(120-

12、97)/(119-98)*( 4.25-(x1/2)*(120-97)/(119-98)+2.52),x1); x1,f=fminbnd(fun,4,6)x1 = 5.1237f = 3.1989e+003M點(diǎn)P1：(pi*(2.1*105)*2.5*2.6372/(6*(1-0.32)*log(120/97)/(119-98)2)*( 4.25-2.6372*(120-97)/(119-98)*( 4.25-(2.6372/2)*(120-97)/(119-98)+2.52)ans = 3.8708e+003B 點(diǎn)P1：(pi*(2.1*105)*2.5*3.492/(6*(1-0.32)*

13、log(120/97)/(119-98)2)*( 4.25-3.492*(120-97)/(119-98)*( 4.25-(3.492/2)*(120-97)/(119-98)+2.52)ans = 3.6872e+003A 點(diǎn)P1：(pi*(2.1*105)*2.5*1.99/(6*(1-0.32)*log(120/97)/(119-98)2)*( 4.25-1.99*(120-97)/(119-98)*( 4.25-(1.99/2)*(120-97)/(119-98)+2.52)ans = 3.7106e+003C點(diǎn)P1：(pi*(2.1*105)*2.5*5.49/(6*(1-0.32)

14、*log(120/97)/(119-98)2)*( 4.25-5.49*(120-97)/(119-98)*( 4.25-(5.49/2)*(120-97)/(119-98)+2.52)ans = 3.246.9e+003得坐標(biāo)：M點(diǎn)（2.6372, 3.8708e+003）,N點(diǎn)（5.1237, 3.1989e+003）,C點(diǎn)（5.49, 3.2469e+003）特性曲線如下圖：6.3膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇6.3.1 B點(diǎn)：通過膜片彈簧的特性曲線，由MATLAB得：由特性曲線圖可查得膜片彈簧在B點(diǎn)的壓緊力：校核后備系數(shù)： 計(jì)算時(shí)一般取 0.25-0.30 ，此處?。?.271.49在范圍：

15、1.201.75內(nèi)，所以合格！6.3.2 A點(diǎn)： 由汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）知： 為每摩擦工作面最大允許磨損量（珋釘頭外露），考慮到彈力衰減，A點(diǎn)（1.99，3.7106e+003）處的膜片彈簧預(yù)緊力較B（3.492，3.6872e+003）點(diǎn)略高，所以 符合要求！6.3.3 C點(diǎn)：由汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）知，它一般在特性曲線凹點(diǎn)附近，此時(shí)分離力較小，C點(diǎn)位置確定于壓盤升程 為徹底分離時(shí)每對摩擦片面之間的間隙，單片式可?。?.751mm，此處取 由汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）式子（2-18）得：所以：膜片彈簧大端的最大變形

16、量（離合器徹底分離時(shí)）6.4 強(qiáng)度校核 由汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）知，膜片彈簧最大應(yīng)力發(fā)生在離合器分離狀態(tài)時(shí)，因此只需校核離合器在分離狀態(tài)時(shí)B點(diǎn)(汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）圖2-13)的當(dāng)量應(yīng)力是否符合要求即可。膜片彈簧大端的最大變形量:1C=5.49mm，對應(yīng)的力P2=3246.9N由汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）公式（4.6.8）知:推式膜片彈簧寬度系數(shù)：由汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）公式（4.6.13）：=1625.48MPa15001700MPa所以強(qiáng)度符合要求!（7 ） 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)7.1

17、從動(dòng)盤轂根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版），從動(dòng)盤轂軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。故取從動(dòng)盤轂軸向長度取為1.2=1.232=38.4mm。從動(dòng)盤轂的材料選取45鍛鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般2632HRC。根據(jù)摩擦片的外徑D的尺寸以及根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）表27查出從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸。由于D=250mm，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te=138 N*m則查表2-7可得：從動(dòng)盤外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te/(N*m)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l/mm擠壓應(yīng)力M

18、pa22514710322643011.325019610352843510.2取花鍵尺寸：齒數(shù)n=10， 外徑=32mm, 內(nèi)徑26mm 齒厚t=4mm,有效齒長l=30mm, 積壓應(yīng)力=11.5Mpa7.2 從動(dòng)片從動(dòng)片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料選用中碳鋼板（50號），厚度為取為3.5mm,表面硬度為3540HRC7.3 波形片和減振彈簧波形片一般采用65Mn,厚度取為1mm,硬度為4046HRC，并經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧用60Si2MnA鋼絲。（8） 壓盤設(shè)計(jì)8.1 離合器蓋 應(yīng)具有足夠的剛度，板厚取4mm，乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。8.2

19、壓盤8.2.1 壓盤傳動(dòng)方式的選擇由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接方式存在傳力處之間有間隙的缺點(diǎn)，故選擇已被廣泛采用的傳動(dòng)片傳動(dòng)方式。根據(jù)汽車離合器（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）P77另選用膜片彈簧作為壓力彈簧時(shí)，則在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧或彈性壓桿之間。8.2.2 傳動(dòng)片根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）由于各傳動(dòng)片沿圓周均勻分布，它們的變形不會(huì)影響到壓盤的對中性和離合器的平衡性。傳動(dòng)片可選為3組，每組4片，每片厚度為1.2mm，一般由彈簧鋼帶65Mn制成。8.3分離軸承由于=6000r/min，離心力造成的徑向力很大，因此采用角接觸式徑向推力球軸承。(9) 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是推式膜片彈簧離合器。這種離合器具有較理想的非線性彈性特性，壓力分布均勻、摩擦片接觸良好、磨損均勻，設(shè)計(jì)簡單、安裝容易、膜片彈簧外徑相對較小、夾緊載荷相對較小等諸多優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)工作中，我認(rèn)真負(fù)責(zé)、積極而勤奮的完成每一項(xiàng)任務(wù)。在困難面前，我不怕挫折，在數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)候，往往一處細(xì)小的錯(cuò)誤都將顛覆前面所有的工作，但是我沒有氣餒，一鼓作氣，