《汽車設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)

1、19學(xué) 號(hào)20080814 汽車設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題 目拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)學(xué) 院物流學(xué)院專 業(yè)交通運(yùn)輸班 級(jí)零八級(jí)一班姓 名指導(dǎo)教師目 錄一 離合器車型的選定 1二 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 2 1 摩擦片主要參數(shù)選擇 2 2 離合器后背參數(shù)的確定 3 3 單位壓力的確定4 4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 5 5 摩片彈簧基本參數(shù)的選擇 7 6 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 8 7 離合器壓盤設(shè)計(jì) 9 8 離合器蓋設(shè)計(jì) 10 9 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 11參考文獻(xiàn)13心得14附圖19一 離合器車型的選定1.本設(shè)計(jì)針對(duì)的車型是長(zhǎng)安福特汽車2.基本參數(shù)如下： 車 型：長(zhǎng)安福特 整車質(zhì)量：1084 (kg) 最高車速：n

2、=170 (km/h) 主要尺寸：3950*1722*1467 長(zhǎng)/寬/高 (mm) 最大功率：63/6000 (kw/rpm) 最大扭矩：123/3500 (n.m/rpm)二 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定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(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)和單位壓力p0，可估算出摩擦片外徑。摩擦片外徑d（mm）也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（n.m）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （2.1）式中，為直徑系數(shù)，取值范圍見表2-1。由選車型得= 123 nm，=14.6，則將各參數(shù)值代入式

3、后計(jì)算得 d=161.9218 mm表2-1 直徑系數(shù)的取值范圍車 型直徑系數(shù)乘用車14.6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2-2表2-2 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/d0.6870.6940.7000.6670.5890.5

4、830.5850.5570.54010.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827單位面積f/1061321602213024024665466782.離合器后備系數(shù)的確定后備系數(shù)是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車=1.21.75。本設(shè)計(jì)的是1.1噸微型轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（見下表2-3），并根據(jù)乘用車及最大總質(zhì)

5、量小于6t的商用車=1.201.75，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇=1.5。表2-3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、單位壓力的確定摩擦面上的單位壓力的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān).離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣(如城市用的公共汽車和礦用載重車),單位壓力較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱厲害，再加上因整個(gè)零件較大

6、，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀?.4查得：取f=0.3由于單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器,又因?yàn)槟Σ撩鏀?shù)z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，所以z=2，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。離合器間隙t是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合器仍能完全接合，在

7、分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙t一般為34mm。取t=4mm。表2.4摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍摩擦材料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.300.50金屬陶瓷材料0.4 （2.2）由式（2.2）得： （2.3） 代入數(shù)據(jù)得： 單位壓力： 表2.5摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力/mpa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料模壓0.350.50編織金屬陶瓷材料0.701.504. 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1） 設(shè)計(jì)變量后備系數(shù)取決于離合器工作壓力f和離合器的主要尺寸參數(shù)d和d。單位壓力

8、p也取決于離合器工作壓力f和離合器的主要尺寸參數(shù)d和d。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量選為：（2） 目標(biāo)函數(shù)離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，是在保證離合器性能要求的條件下使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為（3）約束條件 a 摩擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即 b 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0。 c 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 對(duì)于摩擦片內(nèi)徑d=155 mm, 而減振器彈簧位置半徑(0.60.75)d/2，故取 取為50mm所以d-215

9、525055 mm50 mm故符合d2+50 mm的優(yōu)化條件 d 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即經(jīng)檢查,合格。表.2.6單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格d/mm028030035040 e 為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力的最大范圍為0.111.50mpa,即5. 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇(1) 比值h/h的選擇為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的h/h通常在1.52.0范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚h為24mm，本設(shè)計(jì) ，h=3mm ，則h=6mm 。(2) r/r選擇通過(guò)研究表明

10、，r/r越大，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，r/r常在1.201.35 的范圍內(nèi)取值，且為使摩擦片的壓力分布均勻，拉式膜片彈簧的r值宜取為大于或等于。本設(shè)計(jì)中取，摩擦片的平均半徑 mm 取mm則 mm取整 mm 則。(3)圓錐底角 汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角一般在范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中 得在之間，合格。(4)分離指數(shù)目的選擇 分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。(5)切槽寬度mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求。(6)壓盤加截點(diǎn)半徑和支承環(huán)加截點(diǎn)半徑的確定

11、和的取值將影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于r且盡量小于r，應(yīng)略小于r且盡量接近r。本設(shè)計(jì)中取 mm， mm。6. 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即（2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即（3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 （4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即（5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即推式： 拉式： 由（4）和（5）得 mm， mm。 7. 離合器壓盤設(shè)計(jì)（1）壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器

12、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)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過(guò)程中能自由的沿軸向移動(dòng)。如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。（2）壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑d=256 壓盤內(nèi)徑d=150(3)壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：a.壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過(guò)程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時(shí)間又短（大約在3秒鐘左右），

13、因此熱量根本來(lái)不及全部傳到空氣中去，這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過(guò)程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。b.壓盤應(yīng)具有較大的剛度壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以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。 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15），但一般不小于10。在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤

14、的厚度為15。.(4）壓盤傳動(dòng)片的材料選擇壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為hb170227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中用材料為3號(hào)灰鑄鐵js1，工作表面光潔度取為1.6。8. 離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）離合器的剛度離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣

15、就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為4的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。（2）離合器的通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。（3）離合器的對(duì)中問(wèn)題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對(duì)與飛輪必須有良好的對(duì)中，否則會(huì)破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另有種是用定位銷或定位螺栓對(duì)中，由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而

16、離合器蓋通過(guò)一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中.9. 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)(1) 從動(dòng)盤轂根據(jù)汽車設(shè)計(jì)，從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免再花鍵軸上滑動(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。而而花鍵軸直徑 式中，a為由材料與受載情況決定的系數(shù)，見表2.7:表2.7軸常用幾種材料的及a值軸的材料q235-a，20q275，35（1cr18ni9ti）4545cr,35simn38simnmo,3cr131525203525453556a14912613511212610311297取，n 為軸的轉(zhuǎn)速，n=3500r/min，則 d=35mm，取 mm。故取從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度取為1.2d=1.

17、244=52.8 mm。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)表12.1查出從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸。由于d=250 mm，則查表可得，花鍵尺寸：齒數(shù)n=10， 外徑=35mm, 內(nèi)徑28mm 齒厚t=4mm,有效齒長(zhǎng)l=35mm, 積壓應(yīng)力=10.2 mpa表2.8花健的的選取摩擦片的外徑/mm/n.m花健尺寸擠壓應(yīng)力/mpa齒數(shù)n外徑/mm內(nèi)徑/mm齒厚/mm有效齒長(zhǎng)/mm160491023183209818069102621320116200108102923425111225147103226430113250196103

18、528435102280275103532440125300304104032540105325373104032545114350471104032550130(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(hào)），厚度為取為2.5mm,表面硬度為3540hrc(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(guò)表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧用60si2mna鋼絲。參考文獻(xiàn)1 王望予.汽車設(shè)計(jì)m.機(jī)械工業(yè)出版社.2010.2 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）m.機(jī)械工業(yè)出版社.2010.3 余仁義,梁濤.汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)j.專用汽車.2