汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1、離合器概述對(duì)于以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，它是汽車(chē)傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的總成。目前，各種汽車(chē)廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動(dòng)部分之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)、和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。離合器的功用主要的功用是切斷和實(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)起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；在換檔時(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之間的沖擊；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)系各零件因過(guò)載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。2、設(shè)計(jì)要求及其

2、技術(shù)參數(shù)基本要求：1） 在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過(guò)載。2） 接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。3） 分離時(shí)要迅速、徹底。4） 從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。5） 應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過(guò)高，延長(zhǎng)壽命。6） 操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。7） 具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。技術(shù)參數(shù):車(chē)型：華麗特銳2wd整車(chē)質(zhì)量（kg）：1050最大扭矩/轉(zhuǎn)速（nm/rpm）：120/3200主減速比：5.285一檔速比

3、：滾動(dòng)半徑：350mm3、結(jié)構(gòu)方案分析3.1從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇：?jiǎn)纹x合器單片離合器：對(duì)乘用車(chē)和最大質(zhì)量小于6t的商用車(chē)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤(pán)。單片離合器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，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，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)可保證結(jié)合平順。3.2壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。1. 膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：1) 具有較理想的非線性彈性特性。2) 兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用。

4、3) 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定。4) 以整個(gè)圓周與壓盤(pán)接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。5) 通風(fēng)散熱良好，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。2. 與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小等。3.3膜片彈簧的支撐形式圖3-1為拉式膜片彈簧的支承形式單支承環(huán)形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋殺中的支承環(huán)上。圖3-14、離合器主要參數(shù)的選擇4.1后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)

5、，應(yīng)考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過(guò)載以及操縱輕便等因素。乘用車(chē)選擇：1.201.75 ，本次設(shè)計(jì)取 = 1.2。4.2摩擦因數(shù)f、摩擦面數(shù)z和離合器間隙t摩擦片的摩擦因數(shù)f取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦因數(shù)f的取值范圍見(jiàn)下表。表4-1 摩擦材料的摩擦因數(shù)f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0.350.50金屬陶瓷材料0.701.50本次設(shè)計(jì)取f = 0.30 。摩擦面數(shù)z為離合器從動(dòng)盤(pán)數(shù)的兩倍，決定于離合器所

6、需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本次設(shè)計(jì)取單片離合器 z = 2 。離合器間隙t是指離合器處于正常結(jié)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結(jié)合，在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 。本次設(shè)計(jì)取t =3 mm 。4.3單位壓力p 單位壓力p 決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。p 取值范圍見(jiàn)表4-2。表4-2 摩擦片單位壓力p的取值范圍摩擦片材料單位壓力p/mpa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250

7、.35粉末冶金材料銅基0.350.50鐵基金屬陶瓷材料0.701.50p選擇：0.10 mpa p0 1.50 mpa ，本次設(shè)計(jì)取 p = 0.3mpa 。4.4摩擦片外徑d、內(nèi)徑d和厚度b摩擦片外徑是離合器的重要參數(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。d = error! no bookmark name given. 160 mm (2-1)取d =198 mm當(dāng)摩擦片外徑d確定后，摩擦片內(nèi)徑d可根據(jù)d/d在0.530.70之間來(lái)確定。取c = d/d = 0.7 ，d = 0.7d = 140 mm ，取d = 139mm摩擦片厚度b主要有3.2 mm、3.5 mm、

8、4.0 mm三種。取b = 3.5 mm 。t = t= 1.2120 = 143 n.m 5、離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)離合器要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，這些參數(shù)的變化直接影響離合器的工作性能和結(jié)構(gòu)尺寸。這些參數(shù)的確定在前面是采用先初選、后校核的方法。下面采用優(yōu)化的方法來(lái)確定這些參數(shù)。1） 摩擦片外徑d（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度v不超過(guò)6570m/s，即v =nd10 =320020010 =38.28m/s 6570m/s (2-2)符合要求。式中, v 為摩擦片最大圓周速度(m/s);n為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。2）摩擦片的內(nèi)、外徑比c應(yīng)在0.530

9、.70范圍內(nèi)，本次設(shè)計(jì)取c = 0.7 。3）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，不同的車(chē)型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0 ，本次設(shè)計(jì)取= 1.20 。4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑2r約50mm，即 d 2r + 50 mm5）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(chē)型,單位壓力p根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，p的最大范圍為0.101.50 mpa。本次設(shè)計(jì)取p = 0.3 mpa 。6）為了減少汽車(chē)起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)高而發(fā)生燒傷，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功w應(yīng)小于其

10、許用值w。汽車(chē)起步時(shí)離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(j)為：w = () = 6994.4(j) (2-4)式中，m 為汽車(chē)總質(zhì)量(kg)；rr 為輪胎滾動(dòng)半徑(m)；i為汽車(chē)起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比；i為主減速器傳動(dòng)比；n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；乘用車(chē)n取2000 r/min 。w = = = 0.22 350z466881010摩擦片外徑d = 198mm，選取z=47）減振彈簧總壓力 f當(dāng)限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙或被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值t時(shí)，減震彈簧受到的壓力f為f = t/r = 240000nmm/37.5 = 6400 n (2-11)8）極限轉(zhuǎn)角本次設(shè)計(jì)

11、取10。6.1.3扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì) 1）取彈簧鋼絲直徑d=3mm2）彈簧指數(shù)比c=63）曲度系數(shù)k=1.254）彈簧中徑dm=18mm5）外徑d=dm+d=21mm6）彈簧總?cè)?shù)n=i+1.57）工作負(fù)荷下變形f=p/k=308）n=i+1.5=4.79)f=1.510)=(n-0.5)d+f+f+0.2=99.211.h=-f=30表6-2壓簧的計(jì)算公式表6.2從動(dòng)盤(pán)總成的設(shè)計(jì)6.2.1從動(dòng)盤(pán)轂從動(dòng)盤(pán)轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的遲鈍可根據(jù)摩擦片的外徑d與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩t由表3-1選取。表6-2 從

12、動(dòng)盤(pán)轂花鍵的尺寸摩擦片外徑 d/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩t/(nm)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力/mpa齒數(shù)n外徑d/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效齒長(zhǎng)l/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0本次設(shè)計(jì)d = 198mm ，t= 120 nm 故選擇花鍵類(lèi)型為：摩擦片外徑 d/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩t/(nm)花鍵尺

13、寸擠壓應(yīng)力/mpa齒數(shù)n外徑d/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效齒長(zhǎng)l/mm20012010322643011.36.2.2從動(dòng)片的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤(pán)對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：1)從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊。2) 從動(dòng)盤(pán)應(yīng)具有軸向彈性，使離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。3)應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。6.2.3摩擦片的設(shè)計(jì)摩擦片應(yīng)滿足以下要求：1)摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對(duì)其影響要小2)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性3)密度要小，以減少?gòu)膭?dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4)熱穩(wěn)定性要好5)磨

14、合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤(pán)表面6.3離合器蓋總成的設(shè)計(jì)6.3.1離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：1)應(yīng)具有足夠的剛度，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤(pán)升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。2)應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作。3)蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。4)為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。乘用車(chē)離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。6.3.2壓盤(pán)的設(shè)計(jì)對(duì)壓盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求:1)壓盤(pán)應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫

15、助散熱通風(fēng)。中間壓盤(pán)可鑄出通風(fēng)槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤(pán)。2)壓盤(pán)應(yīng)具有較大剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為1525 mm 。3)與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤(pán)單件的平衡精度應(yīng)不低于1520 gcm 。4)壓盤(pán)高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。壓盤(pán)形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用ht200、ht250、ht300，硬度為170227hbs。6.4壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇取溫升t=10 t = = = 10 m = = = 1.375 kg (3-1)所以h=6取h=15 為鑄鐵密度，取7800 kg/m，v為壓盤(pán)估算面積式中，t為壓盤(pán)溫升(),不超過(guò)810；c為壓盤(pán)的比熱容，鑄鐵：c=