汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書離合器設(shè)計

1、汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書離合器設(shè)計作 者： 指導(dǎo)教師：專 業(yè)：車輛工程 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2011年8月10日摘要離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實現(xiàn)對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。本文通過對整車參數(shù)的分析，并在拆裝車輕型膜片彈簧離合器及對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對轎車離合器進(jìn)行重新設(shè)計，使得轎車離合器設(shè)計更合理。首先對貨車離合器的結(jié)

2、構(gòu)型式進(jìn)行合理選擇，主要是對從動盤數(shù)及干濕式的選擇、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置和從動盤的結(jié)構(gòu)型式選擇，并利用cad電子圖板軟件繪制轎車膜片彈簧離合器裝配圖；再進(jìn)行離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇及計算；最后進(jìn)行離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計計算，主要是對從動盤總成設(shè)計，壓盤、傳力片的設(shè)計校核，膜片彈簧主要參數(shù)的選擇、設(shè)計和強度校核，并繪制離合器零件圖。關(guān)鍵字：轎車離合器 膜片彈簧 設(shè)計 校核abstractclutch is the assembly which is directly connected with engine in the automobile power train. and

3、its main function is to cut off or implement the power transmission in the power train. it ensured the engine and the power train perfectly smooth join together when the automobile starting up and insure the automobile smooth starting up. the clutch is disconnected the engine and the power train whe

4、n the automobile stage changeover. it reduced the impact between the shift gears of the transmission. when the transmission worked by the great dynamic load, the clutch can limit the breakdown torque of the power train, to prevent the accessory of the power train damage due to overload. it effective

5、ly reduced the vibration and noise of the power train.in this paper, based on the analysis of the car parameters, on the basis of dismantle and install diaphragm spring clutch of sedans and its structural analysis to redesign the sedan clutch for it makes the design of the car clutch more reasonable

6、. first, we should be choose the structure of the car clutch reasonable. it is mainly choose the structure of the driven disk that wet or dry, the structure of pinched spring and the layout. and i make use of caxa electronic drawing board software draw the assembly drawing of the cars diaphragm spri

7、ng clutch. than i make sure the choice and design calculation of the clutch structure size and the basic parameters. finally, i carry on the structure type slection of clutch parts and the design calculation. it is mainly design and checking the driven disk assembly, platen and patch of force. and i

8、 make sure diaphragm spring main parameters of the selection, design, strength check and draw the clutch detail drawing.key words: car clutch diaphragm spring design checking目錄摘要2abstract3目錄41 緒論61.1離合器概述61.2拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點72. 離合器結(jié)構(gòu)方案選取72.1離合器車型的選定72.2離合器設(shè)計的基本要求82.3離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計82.31 摩擦片的選擇82.32 壓緊彈簧布置形式選擇82

9、.3.3 壓盤的驅(qū)動方式的選擇：83. 離合器基本參數(shù)的確定93.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇93.2 離合器后備系數(shù)的確定103.3 單位壓力p的確定113.4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化114. 離合器從動盤設(shè)計124.1從動盤設(shè)計124.1.1從動盤的選擇和設(shè)計134.1.2從動盤轂的設(shè)計134.1.3摩擦片材料的選取及與從動片的緊固方式145. 離合器壓盤的設(shè)計145.1壓盤的傳力方式的選擇145.2壓盤的幾何尺寸的確定145.3壓盤傳里片的材料選擇155.4離合器蓋的設(shè)計155.5傳力片的設(shè)計及強度校核156. 離合器膜片彈簧的設(shè)計176.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇176.1.1h/h值的選擇1

10、76.1.2r/r值的選擇186.1.3圓錐底角的確定186.1.4切槽寬度186.2 膜片彈簧的設(shè)計196.3膜片彈簧的載荷和變形關(guān)系197. 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計227.1減震器安裝的位置227.2全部減震器總的工作載荷237.3單個減震彈簧的工作載荷p237.4減震彈簧尺寸23結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致謝261 緒論1.1離合器概述離合器是設(shè)置在發(fā)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是在必要時中斷動力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動系換檔時工作平穩(wěn)；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為使離合器起到以上幾個作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩

11、取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。1.2拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點 與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板

12、力比推式的一般可減少約；無論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會形成間隙而增大踏板自由行程，不會產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長。2. 離合器結(jié)構(gòu)方案選取2.1離合器車型的選定其基本參數(shù)如下：發(fā)動機(jī)型號發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩【nm/(r/min)】傳動比驅(qū)動輪類型與規(guī)格汽車總質(zhì)量（kg）使用工況離合器形式1擋住減速比yz495q3202/19006.46.677.00-206045鄉(xiāng)間單片2.2離合器設(shè)計的基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計離合器應(yīng)滿足以下要求： 在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備，又能防止

13、傳動系過載。 接合時要完全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 分離要迅速、徹底。 從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 具有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。 應(yīng)能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 作用在從動盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。 結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、

14、調(diào)整方便。2.3離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計2.31 摩擦片的選擇設(shè)計選擇單片離合器。2.32 壓緊彈簧布置形式選擇膜片彈簧有以下優(yōu)點： 由于膜片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，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； 膜片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； 高速旋轉(zhuǎn)時，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； 由于膜片彈簧大斷面環(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； 易于實現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長；

15、平衡性好； 有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。2.3.3 壓盤的驅(qū)動方式的選擇：窗孔式、銷釘式、鍵塊式它們?nèi)秉c是在聯(lián)接件間有間隙，在驅(qū)動中將產(chǎn)生沖擊噪聲，而且零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低離合器傳動效率。傳動片式此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對中性好，使用平衡性好，簡單可，壽命長。3. 離合器基本參數(shù)的確定3.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。摩擦片外徑d（mm）也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（n.m）按如下經(jīng)驗公式選用 （3.1）由選已知得=202nm，式中，為直徑系數(shù)，取值范圍見表3-1表3-1 直徑系數(shù)的取值范圍車 型直徑系數(shù)乘用車1

16、4.6最大總質(zhì)量為1.814.0t的商用車16.018.5(單片離合器)13.515.0(雙片離合器)最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車22.524.0=16則將各參數(shù)值代入式后計算得 d=227.4mm。根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表3-2表3-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即gb145774）外徑d/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/d0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.54

17、010.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827單位面積f/106132160221302402466546678可取：摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑d=280mm 內(nèi)徑d=165mm 厚度h=3.5mm3.2 離合器后備系數(shù)的確定結(jié)合設(shè)計實際情況，故選擇=1.6。表3-3離合器后備系數(shù)的取值范圍車 型后備系數(shù)乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.003.3 單位壓力p的確定前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；外徑d=280 內(nèi)徑d=165 厚度h=3.5 內(nèi)徑與外徑比值c=0.5

18、89 由公式d fz（1-c ）=12得=0.2357mpa3.4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 摩擦片外徑d（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過6570m/s根據(jù)式子得到為摩擦片最大圓周速度41.04（m/s）；為發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。 摩擦片的內(nèi)，外徑比c應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0。 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， 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(n.m

19、/mm2)，可按表3.7選取經(jīng)檢查,合格。外徑d/mm2102102502503253252.83.03.54.0 為降低離合器滑磨時的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力的最大范圍為0.111.50mpa,即mpampampa 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）j/mm2式中,為單位摩擦面積滑磨(j/mm2)；對于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：j/mm2，對于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：j/mm2：w為汽車起步時離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（j），可根據(jù)下式計算 （3.9）式

20、中，為汽車總質(zhì)量(kg)；為輪胎滾動半徑（m）；為汽車起步時所用變速器擋位的傳動比；為主減速器傳動比；為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計算時乘用車取r/min，商用車取r/min。其中： m kg(6045)代入式（3.9）得j，代入式（3.8）得，合格。離合器接合的溫升m壓-壓盤的質(zhì)量，kg；m壓=5.9 kg式中,t為壓盤溫升,不超過c；c為壓盤的比熱容，j/(kgc)；為傳到壓盤的熱量所占的比例，對單片離合器壓盤；，為壓盤的質(zhì)量m=5.9kg代入得，t=2.137350z4668810107.4減震彈簧尺寸 選擇材料，計算許用應(yīng)力根據(jù)機(jī)械設(shè)計采用65mn彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm,mpa,mp

21、a。 選擇旋繞比，計算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比表3.11旋繞比的薦用范圍d/mm0.20.40.4511.12.22.567161842c714512510494946確定旋繞比，曲度系數(shù) 強度計算mm，與原來的d接近，合格。中徑 mm；外徑 mm 極限轉(zhuǎn)角取 ，則mm 剛度計算彈簧剛度 mm其中，為最小工作力，彈簧的切變模量mpa，則彈簧的工作圈數(shù)取，總?cè)?shù)為 彈簧的最小高度mm 減振彈簧的總變形量mm 減振彈簧的自由高度 mm 減振彈簧預(yù)緊變形量mm 減振彈簧的安裝高度mm結(jié)論本次課程設(shè)計根據(jù)給出的設(shè)計要求和原始設(shè)計參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動方式采用傳動片傳動，分離軸承采用自動調(diào)心式分離軸承，操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。計算方面：確定了離合器的主要參數(shù)、p0、d、d，結(jié)果按照基本公式運算得出并通過約束條件，檢驗合格。根據(jù)膜片彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確