膜片離合器說(shuō)明書(shū)

1、目錄一緒論 2離合器概述 2膜片彈簧離合器概述 2二離合器設(shè)計(jì) 3離合器的容量參數(shù)計(jì)算 32.1.1 滑磨功 32.1.2 溫升速率H 32.1.3 離合器轉(zhuǎn)矩容量 32.1.4 離合器摩擦片外徑 D內(nèi)徑d及面積A 32.1.5壓緊力F 4從動(dòng)盤(pán)零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì) 42.2.1從動(dòng)片42.2.2從動(dòng)盤(pán)轂52.2.3 從動(dòng)盤(pán)摩擦材料的選擇 52.2.4膜片彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算52.2.5 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì) 6壓盤(pán)設(shè)計(jì) 7結(jié)論 10致謝 11參考文獻(xiàn)12第一章緒論離合器是汽車(chē)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(duì)傳動(dòng) 系的動(dòng)力傳遞，保證汽車(chē)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)

2、系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車(chē)和 輕型汽車(chē)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，平 衡性好，也能大量生產(chǎn)，對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。 此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)詳細(xì) 的說(shuō)明了輕型汽車(chē)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(guò)程。本文基于設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)，確定了以推式膜片彈簧離合器作為設(shè)計(jì)目 標(biāo)。根據(jù)推式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求，采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法，把離 合器分為主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、操縱機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)各個(gè)部分設(shè)計(jì)方案的原理闡釋 和優(yōu)缺點(diǎn)的比較，確定了相關(guān)部分的基本結(jié)構(gòu)及其零部件的制造材料。離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō)，離合器應(yīng)是傳動(dòng)

3、系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分 離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng) 力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞， 保證汽車(chē)平穩(wěn)地起步；保 證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過(guò)載。 為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車(chē)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。膜片彈簧離合器概述膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)上廣泛采用的一

4、種離合器。因其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量 減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。 其次，由于膜片彈簧與壓盤(pán)以整個(gè)圓 周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性， 故能在從動(dòng) 盤(pán)摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩， 而不致產(chǎn)生滑離。離合器 分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因膜片是一種 對(duì)稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速 時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤(pán)的壓緊 力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。 那么可以看出，對(duì)于輕型車(chē)膜片彈簧離 合器的

5、設(shè)計(jì)研究對(duì)于改善汽車(chē)離合器各方面的性能具有十分重要的意義。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝 水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車(chē)及微型、 輕型客車(chē)上得到廣泛運(yùn)用，由 于設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用膜片彈簧離合器。第二章離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)離合器的容量參數(shù)的計(jì)算離合器的容量是反映某一確定的汽車(chē)在正常使用離合器情況下，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。一般包括：最大滑磨轉(zhuǎn)矩、滑磨功和溫升速率。離合器容量設(shè)計(jì)合適， 可使離合器在滿足汽車(chē)各種要求的同時(shí)，最大限度地提高使用壽命。2.1.1 滑磨功W通常采用單位壓盤(pán)質(zhì)量的滑磨功(WD/ma)、單位摩擦片面積滑磨功(W d/A)、單位壓盤(pán)質(zhì)量的發(fā)

6、動(dòng)機(jī)功率(P/ma)、單位摩擦片面積的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 (P/A)、溫升速率Hr和后備系數(shù)？等來(lái)評(píng)價(jià)離合器傳遞扭矩的能力和使用壽命。wd =900 i 1 i 0 ( T e max2 2n n Temas 的 aki1 i 0 / 9.81 m a sin10 fm a )(2-1)式中：n =, n=4000r/min , Temax=580N- m r= , ma =2545kg, i 0 = , i 1 = , sin 0 1=,f=,n =。則W d = m (根據(jù)文獻(xiàn)1 中表 2-1 , 2-2 , 2-3)82.1.2溫升速率H RH R=nTemaxn nrma.30i0i1(Tem

7、ax 1“9.81ma S“10 fma)(2-2)式中：各符號(hào)數(shù)值同上。則H R =。2.1.3離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc (Nn)Tc =em ax(2-3)式中：，離合器的后備系數(shù)=(根據(jù)文獻(xiàn)1 中表2-4 ),T emax = 580則 Tc= 783。2.1.4離合器摩擦片外徑 D內(nèi)徑d及面積A根據(jù)文獻(xiàn)1 中圖2-4所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T emax初選摩擦片外徑D, 由表2-5選定摩擦片的尺寸，然后根據(jù)摩擦面數(shù)量計(jì)算摩擦片總面積 A,根據(jù)式 (2-1 )、(2-2 )計(jì)算單位摩擦片面積的滑磨功 WD/A、溫升速率H r/A和發(fā)動(dòng)機(jī)功率單位摩擦片面積P/A,并且應(yīng)不大于表2-6中的推薦值。

8、因設(shè)計(jì)要求Te max580,排量為6L汽車(chē)，所以本設(shè)計(jì)采用外徑。=325mm內(nèi)徑d=190mn摩擦片厚度為3.5mm單面面積為54604.8mnf類(lèi)型的摩擦片。則 WD/AN m/ mnfH r/AN m/( mm s1/2)可以看出W/A和H R/A均小于表2-6中的推薦值 2.1.5壓緊力F(N)因本設(shè)計(jì)Dd 1.711.7所以F(2-4)3000 Temx(D d)22Z(D Dd d )式中：1.35 , Z(雙片)=4貝U F=、, 22.1.6 摩擦片的單位壓力 P(N/ mm )P=F/a(2-5)2 式中,a= mm ,P=,均小于表2-7中的許用值。從動(dòng)盤(pán)零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)

9、計(jì)從動(dòng)盤(pán)由從動(dòng)片、摩擦片和從動(dòng)盤(pán)轂3個(gè)基本組成部分。從動(dòng)盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減振器的。不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，從動(dòng)盤(pán)中從動(dòng)片直接鉚在從動(dòng)盤(pán)轂上；而帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)，其從動(dòng)片和從動(dòng)盤(pán)轂之間卻是通過(guò)減振彈簧彈性地連接在一起。2.2.1從動(dòng)片從動(dòng)片要盡量減輕重量，并是質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。為了見(jiàn)笑轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊， 從動(dòng)片一般都做 得比較薄，本設(shè)計(jì)用1.5mm厚的鋼板沖制而成。從動(dòng)片分為整體式彈性從動(dòng)片、 分開(kāi)式彈性從動(dòng)片、組合式彈性從動(dòng)片。由于本設(shè)計(jì)為雙片離合器，所以選取整 體式從動(dòng)片。222從動(dòng)盤(pán)轂根據(jù)文

10、獻(xiàn)1表2-10，本設(shè)計(jì)用從動(dòng)盤(pán)外徑為325mm選花鍵齒數(shù)為10 個(gè),花鍵外徑為40mm花鍵內(nèi)徑為32mm齒厚為5mm有效齒長(zhǎng)為45mm計(jì)算擠壓應(yīng)力jynhl,P=emax(D d )Z(2-6 )式中:n=10, Temax=580Nm，D=40mm,d=32mm,Z=2,h=4,l=45mm 貝U jy =。2.2.3從動(dòng)盤(pán)摩擦材料的選擇從動(dòng)盤(pán)摩擦材料大體可分為：石棉基摩擦材料、替代石棉的有機(jī)摩擦材料、金屬陶瓷摩擦材料。由于前兩種摩擦材料摩擦產(chǎn)生的粉塵對(duì)環(huán)境有污染，所以本設(shè)計(jì)采用金屬陶瓷摩擦材料。2.2.4膜片彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算膜片彈簧是使離合器得到滿意的壓緊力、分離力、壓緊升程的關(guān)鍵部件，它

11、的計(jì)算方式較多，但有些與實(shí)際結(jié)果差別很大，推薦使用下列方法。(1) 負(fù)荷與變形按下式計(jì)算F=2n Etln（D/de）心 e/2）Ce）At? B（C e）（ 2-7 ）3We（D de）其中，F(xiàn)是彈簧支點(diǎn)處負(fù)荷N; de是當(dāng)量?jī)?nèi)徑（mr） ce是de處的錐形高（mr） t是彈簧鋼板厚度（mm； B是強(qiáng)壓修正系數(shù)；e是de處的變形（mm； E是彈性 模量，取E=*io5MPa D是彈簧外徑（mm； A是噴丸修正系數(shù)；We是支點(diǎn)變換系 數(shù)。關(guān)于式中de、A、B的計(jì)算：de受窗口寬度、內(nèi)徑、窗口底邊的形式影響，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。本 設(shè)計(jì)底邊為圓弧de d（0.9744 0.0000483N）

12、（2-8）式中，N是膜片彈簧分離指?jìng)€(gè)數(shù)。A與噴丸的材料、硬度、碰撞角有關(guān)，同時(shí)還和膜片彈簧的尺寸參數(shù)有關(guān)。 在設(shè)計(jì)彈簧負(fù)荷時(shí)，可在范圍內(nèi)選取。B取決于堂皇的塑性變形的范圍。它與設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)壓變形量及膜片彈簧的 結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，B的取值參見(jiàn)文獻(xiàn)1 中圖2-27。按文獻(xiàn)1 中表2-9所列的步驟計(jì)算。外徑D=*325mm=內(nèi)徑d=*D=分離指數(shù)目N=16當(dāng)量?jī)?nèi)徑de=+*16)mm=支點(diǎn)轉(zhuǎn)換系數(shù)W 283.2-241.8e 一288.6-235.26膜片厚度取。錐形高度修正系數(shù)取A=,B=(K壓平點(diǎn)變形F =Ce =峰值點(diǎn)變形fi22P=Ce -J 3(Ce2*t2 2* B)mm=谷值點(diǎn)變形v=Ce

13、+ 3(Ce22*t22* B)mm=壓平點(diǎn)處負(fù)荷2冗 *2.1*105*3.379*ln(288.7/235.26)F F7.32* (7.323* 0.764(288.7I 學(xué))* (7.32235.26)22 27.32) 3.379 1.0058* 3.3793.1613* (7.32 7.32) N同樣可求得峰值點(diǎn)處負(fù)荷F14232.37N ;谷值點(diǎn)處負(fù)荷 F V 5351.2N 。2.2.5扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)減震器極限轉(zhuǎn)矩j =2Temax = 1160N m角鋼度Caa=13 T j =15080N m,設(shè)計(jì)所需角剛度需小于等于此摩擦剛度Tff em ax預(yù)緊力矩Ty極限轉(zhuǎn)角max=

14、4阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tu=* T emax=58min=4 5 10冗 *2.1* 10 * ln(288.7/235.26)9* 8700*(288.7235.26)2* 刖叫口 3.3655mm減震彈簧的位置半徑R 0=*d2 =預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn=*=58nem ax減振器扭轉(zhuǎn)角剛度=13*T j =15080減震彈簧的線剛度k=1000*8* R0扭轉(zhuǎn)彈簧數(shù)nn=8=Tj/ R 0減震彈簧總壓力極限轉(zhuǎn)角 =10壓盤(pán)設(shè)計(jì)(1) 壓盤(pán)傳力方式的選擇壓盤(pán)和飛輪間常用的連接方式有：凸臺(tái)連接方式，鍵連接方式，銷(xiāo)連接方式。 單片離合器常采用凸臺(tái)連接方式，也可采用鍵連接方法，在雙片離合器中一般采 用綜合式的連接

15、方法，即中間壓盤(pán)通過(guò)鍵，壓盤(pán)則通過(guò)凸臺(tái)，由于這種設(shè)計(jì)比較 復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用傳力銷(xiāo)式。(2) 壓盤(pán)幾何尺寸的確定在摩擦片的尺寸確定后與它摩擦相接觸的壓盤(pán)內(nèi)外徑尺寸也就基本確定下 來(lái)了。這樣壓盤(pán)幾何尺寸最后歸結(jié)為如何去確定它的厚度。壓盤(pán)厚度的確定主要 依據(jù)以下兩點(diǎn)：壓盤(pán)應(yīng)具有足夠的質(zhì)量來(lái)吸收熱量； 壓盤(pán)應(yīng)具有較大的剛 度保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的 均勻壓緊。本設(shè)計(jì)壓盤(pán)的厚度為 15mm(3) 壓盤(pán)及傳力銷(xiāo)的材料壓盤(pán)形狀一般都比較復(fù)雜，而且還要求耐磨、傳熱性好和具有較理想的摩擦 性能，本設(shè)計(jì)壓盤(pán)材料為灰鑄鐵，為了增加其機(jī)械強(qiáng)度，另外增添了少量的錳。傳力銷(xiāo)采

16、用中碳鋼，為了提高表面耐磨性能，進(jìn)行了滲碳處理，層深,洛氏 硬度 5562HRC（4）傳力銷(xiāo)的強(qiáng)度校核傳力銷(xiāo)強(qiáng)度校核如下：QJemax2nRn(2-9)q = Temax4nRn(2-10)式中，Temax=580N m,n=5,Rn =0.335m。貝U Q=16.2mm Q=8.1mm傳力銷(xiāo)根部的彎曲應(yīng)力（Mpa）為M b Temax (2a b)WB4nRn * 0.1d3(2-11 )式中,MB = Temax(2a b)，d=10, a=，b=25mm 則 4Rn n3.174 Mpa傳力銷(xiāo)的拉伸應(yīng)力為7t4Pd2n(2-12 )則169.85 N傳力銷(xiāo)的復(fù)合應(yīng)力為拉貝U 合=。傳力

17、銷(xiāo)的擠壓應(yīng)力為（Mpa(2-13) Qsd * 100擠Q(2-14)式中，d1是傳力銷(xiāo)的直徑=10cm s1, s2是作用寬度=12cm則擠 0.601Mpa。(5) 主要零件的材料和熱處理離合器各零件的材料和熱處理是比較復(fù)雜的，各生產(chǎn)廠依據(jù)其自身的能力和特長(zhǎng)，在材料選擇和使用上是不同的， 工藝處理上也不相同，詳情參照文獻(xiàn)1 表2-13所示各主要零件通常采用的材料和熱處理工藝。通過(guò)以上對(duì)膜片彈簧離合器及液壓操縱機(jī)構(gòu)的工作原理的闡述及各構(gòu)件的 計(jì)算說(shuō)明，可以看出離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要從選材，尺寸約束，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，駕駛員操作等各方面的綜合考慮。計(jì)算方面：離合器的主要參數(shù) B，P。，D, d,

18、，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得 出并通過(guò)約束條件，檢驗(yàn)合格。操縱機(jī)構(gòu)自由行程符合規(guī)格，總行程131mm180mm 符合標(biāo)準(zhǔn)條件，在此前提下同時(shí)也保證了機(jī)件具有足夠的剛度， 在有外部壓力的 情況下不會(huì)輕易變形。設(shè)計(jì)所得尺寸既符合工作機(jī)理的需求又滿足安裝的要求。選材方面：摩擦片選用金屬陶瓷摩擦材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、 熱穩(wěn)定性、磨合性，不會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。設(shè)計(jì)后的離合器順利通過(guò)溫升校核，目 的是防止摩擦元件過(guò)快地磨損和溫度過(guò)高。綜上所述，本次設(shè)計(jì)遵從了： （ 1）分離徹底；（2）接合柔和；（3）操縱輕便， 工作特征穩(wěn)定；（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)， 數(shù)據(jù)全部通過(guò)約束條件檢 驗(yàn)，原件所使用的材料基本上符合耐磨， 耐壓和耐高溫的