離合器設(shè)計(jì)基本過程

1、華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.1、離合器概述、離合器概述2、離合器主要參數(shù)的選擇及計(jì)算校核、離合器主要參數(shù)的選擇及計(jì)算校核3、從動盤總成的設(shè)計(jì)、從動盤總成的設(shè)計(jì)4、 離合器蓋總成的設(shè)計(jì)離合器蓋總成的設(shè)計(jì)華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.1.1 設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)1.2 結(jié)構(gòu)方案分析結(jié)構(gòu)方案分析1.3膜片彈簧的支撐形式膜片彈簧的支撐形式華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.發(fā)動機(jī)功率：發(fā)動機(jī)功率：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩：傳動比傳動比: 汽車的質(zhì)量汽車的質(zhì)量 汽車

2、的滾動半徑汽車的滾動半徑 =273mmmin/6000/39maxrkwPemin/3600/77maxrmNTe090. 3gi266. 40ikgma780rr華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.從動盤數(shù)的選擇從動盤數(shù)的選擇：單片離合器壓緊彈簧和布置形式的選擇壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器 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中的支承環(huán)上。華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.2.1離合器主要的參數(shù)2.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)2.4減振彈簧的計(jì)算 華南理工大

3、學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)中的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。 在選擇時，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)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時間過長、防止傳動系過載以及操縱輕便等因素。乘用車選擇： ，本次設(shè)計(jì)取 = 1.2 75. 120. 1華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 摩擦片外徑是離合器的重要參數(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。 式中為汽車的最大轉(zhuǎn)矩；乘用車取 取 摩擦片的厚度主要有三種 。 取1284777100max100AT

4、eD47AmmD200mmd1407 . 053. 0/Dd7 . 0200/140/Ddcmmmmmm0 . 45 . 3 ;2 . 3；mmb5 . 3mNTeTc4 .92772 . 1max華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動機(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。選擇： ，由于在范圍之內(nèi)。式中取 MPapMPa50. 11 . 00330330)7 . 01 (23 . 0772 . 112)1 (max12pcfpTeDMP

5、ap11. 003 . 0f2Z華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇2.2.2 膜片彈簧的校核華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1) 比值比值 和和 的選擇的選擇 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 一般為1.52.0 ，板厚 h 為24 mm 。 取h = 2 mm ， =1.7 ，

6、即 =3.4 mm 。2) 比值比值 和和 、 的選擇的選擇hH /hhH /rR/Rr華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.一般為 =1.201.35 。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，拉式膜片彈簧的 r值宜為大于或等于 。取 =85； 取 =1.25 則 =85 取 =1053) 的選擇的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切，一般在915范圍內(nèi)。rR/cR8541402004dDRcrrR/RR5 .10625. 1華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 符合要求。 4) 分離指數(shù)目的選取分離指數(shù)目的選取 分離

7、指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧n可取24，小尺寸膜片彈簧n可取12 。 取分離之?dāng)?shù)目n =18 。5) 膜片彈簧小段內(nèi)半徑膜片彈簧小段內(nèi)半徑 及分離軸承作用半徑及分離軸承作用半徑 的確定的確定 由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。 應(yīng)大于 。65. 9)85105/(4 . 3arctan)/(arctanrRH0rfr0rfr0r華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 表27可查得第一軸的外徑為29mm; 取 =30mm =32mm6) 切槽寬度切槽寬度 、 及半徑及半徑 的確定的確定 = 3.23.5 mm， = 910 mm， 的

8、取值應(yīng)滿足r - re 。 本次設(shè)計(jì)取1 = 3.5 mm，2= 10 mm ，re r 2= 75 mm 。7) 壓盤加載點(diǎn)半徑壓盤加載點(diǎn)半徑 和和 支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 取 =87 又 取0rfr12er12er21r1R85r1r105R1031R華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始底錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 （符合要求） 彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 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2 . 27 .

9、 1/6 . 1hH1565. 9)/(9rRH35. 125. 1/20. 1rR0 . 504. 426/105/5 . 30rR2/854/ )(1DrdD1r華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.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)，即5) 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即1RRfr0r7211RR6201rr4200rrf0 . 943. 487103321035 . 3111rRrRf華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 a

10、ll right reserved. 2.3.1 極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩 2.3.2.扭轉(zhuǎn)角剛度扭轉(zhuǎn)角剛度 2.3.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 2.3.4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 2.3.5.減振彈簧的位置半徑減振彈簧的位置半徑 2.3.6.減振彈簧個數(shù)減振彈簧個數(shù) 2.3.7.減振彈簧總壓力減振彈簧總壓力 2.3.8.極限轉(zhuǎn)角極限轉(zhuǎn)角華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用力等因素，與發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)， 一般可取 = (1.52.0) 對于乘用車，系數(shù)取2.0。 則 =2.0 2.077154（Nm）jTjTmaxeTmaxeT華南理工大

11、學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 為了避免引起傳動系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)13Tj=13x154=2002(Nm/rad)K華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度 結(jié)構(gòu)及發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 。 一般可按下式初選： =(0.060.17)Temax 取Tu= 0.1 Temax = 0.1*77Nm=7.7NmKuTuT華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 a

12、ll right reserved. 減振彈簧在安裝時都有一定的預(yù)緊。研究表明， 增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動，這是有利的。但是 不應(yīng)大于 ，否則在反向工作時，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取Tn = (0.050.15) Temax 取 Tn = 0.1 Temax=0.1*77Nm=7.7NmnTnTuT華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. jZ取 =6 當(dāng)限位銷與從動盤轂之間的間隙 或被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值 時，減震彈簧受到的壓力 為12jTF)(667. 3042. 0/154/0kNRTFj華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 al

13、l right reserved. 一般通常取一般通常取 ，對汽車平順性要求高或發(fā)，對汽車平順性要求高或發(fā)動機(jī)工作不均勻時，動機(jī)工作不均勻時， 取上限。本次設(shè)計(jì)取取上限。本次設(shè)計(jì)取10。j123j華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.2.4.1.減振彈簧的分布半徑：減振彈簧的分布半徑：2.4.2.全部減振彈簧總的工作負(fù)荷全部減振彈簧總的工作負(fù)荷2.4.3.單個減振彈簧的工作負(fù)荷：單個減振彈簧的工作負(fù)荷：2.4.4.彈簧減振尺寸彈簧減振尺寸2.4.5.從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角2.4.6. 限位銷與從動盤轂缺口側(cè)邊的間隙限位銷與從動

14、盤轂缺口側(cè)邊的間隙2.4.7. 限位銷直徑限位銷直徑華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.式中，d為離合器摩擦片的內(nèi)徑。mmdR422/1406 . 02/)75. 06 . 0(0 它是指在從動盤轂法蘭上缺口中的間隙消除時，減振彈簧壓縮到極限位置時的工作負(fù)荷。此時扭轉(zhuǎn)減振器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩即為極限轉(zhuǎn)矩 ,由此可得 為jTzPNRTPjz60.366671042/154/30華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.NZPPjz11.6116/67.3667/ 1)彈簧中徑 ；一般由結(jié)構(gòu)布置來決定，通常 左右。本次取12mm。 2)

15、彈簧鋼絲直徑 ：cDcDmm1511d mmPDdc4 . 310550101267.36667883633式中為 扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，可取550-600MPa。本次取550MPa通常 所以取 mmd43mmd5 . 3華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.3)彈簧剛度 ：應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值 及其布置尺寸 ，根據(jù)式子：4)減振彈簧有效圈數(shù) ：根據(jù)式子：式中，G為材料的剪切彈性模量，對碳鋼可取kK0R)/(189. 0642100020021000320mmNnRKki76. 41891285 . 3103 . 8834434kDGdicMPaG4103

16、. 8華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.5)減振彈簧總?cè)?shù)n：一般在6圈左右，總?cè)?shù)和有效圈數(shù)的關(guān)系為6)減振彈簧最小高度 ：7)減振彈簧總變形量8)減振彈簧自由高度6)25 . 1 ( inminl23.1mm=6 3.5 1.1=1 . 1)(mindndnlmmkPl23. 3189/11.611/26.33mm3.2323.1min0lll華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 9) 減振彈簧預(yù)變形量10) 減振彈簧安裝工作高度 最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量 有關(guān)，其值為16. 0104261897 . 730k

17、ZRTlnl26.17mm0.16-26.330lll)( llll 4.19=)2/arcsin(21Rl華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.sin21R12R112Rdddd華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.3.1從動盤轂從動盤轂3.2從動片的設(shè)計(jì)從動片的設(shè)計(jì)3.3. 摩擦片的設(shè)計(jì)摩擦片的設(shè)計(jì)華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒

18、側(cè)對中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩T.由查表得華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 從動盤對離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足如下要求： 1) 從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。 2) 從動盤應(yīng)具有軸向彈性，離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。 3) 應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.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、滑磨速度的變化對其

19、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，以減少從動盤的轉(zhuǎn)動慣量。 4) 熱穩(wěn)定性要好 5) 磨合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤表面華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved.4.1. 離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求4.2. 壓盤的設(shè)計(jì)壓盤的設(shè)計(jì)4.3. 壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院 丁偉華 all right reserved. 1) 應(yīng)具有足夠的剛度，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時使摩擦面不能徹底分離。 2) 應(yīng)與飛輪保持良好的對中，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