汽車離合器設(shè)計cj

1、1.2技術(shù)參數(shù)及論文要求發(fā)動機型號：ca488整車質(zhì)量：2105 kg最大扭矩/轉(zhuǎn)速（n·m/rpm）: 157/2800主減速比：4.55一檔速比：4.218驅(qū)動輪類型與規(guī)格：195/80r14一、 離合器摩擦片參數(shù)的確定2.1 摩擦片參數(shù)的選擇2.1.1 初選摩擦片外徑d、內(nèi)徑d、厚度b摩擦片外徑是離合器基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和壽命，它和離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。d=式中，為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，取；a為不同結(jié)構(gòu)和使用條件對d的影響系數(shù)， 取a=47。離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)表1表1外徑d/mm16018020022525028030032535038040543

2、0內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195205220230厚度b/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/d0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351- c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847單位面積1061321602213024024665466787299081037摩擦片標準系列尺寸，取。2.1.2 后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機最大扭矩的可

3、靠程度，選擇時，應從以下幾個方面考慮：1.摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動機最大扭矩；2.防止離合器本身滑磨程度過大；3.要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車。所以取2.1.3 離合器傳遞的最大靜摩擦力矩tc=204.12.1.4 單位壓力p0摩擦面上的單位壓力p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,工作條件比較惡劣單位壓力p較小為好。當摩擦片的外徑較大時也要適當降低摩擦片摩擦面上的單位壓力p。因為在其它條件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫

4、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p應隨摩擦片外徑的增加而降低。選取時應考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。 式中，為摩擦因數(shù)取0.3；為單位壓力（）為摩擦面數(shù)取2；為摩擦片外徑取200；為摩擦片內(nèi)徑取140；摩擦片材料選擇石棉基材料，為單位壓力0.33，為摩擦因數(shù)取0.3。 摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應滿足以下幾個方面的要求：應具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對摩擦系數(shù)的影響小。要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應耐磨。要有足夠的機械強度，尤

5、其在高溫時的機械強度應較好熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時分離出的粘合劑較少，無味，不易燒焦磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面油水對摩擦性能的影響應最小結(jié)合時應平順而無“咬住”和“抖動”現(xiàn)象由以上的要求,目前車用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右,在該設(shè)計中選取的是石棉合成物制成的摩擦片。2.2 離合器基本參數(shù)的校核2.2.1 最大圓周速度式中， 為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速取2800；為摩擦片外徑徑取200；故符合條件。2.2.2 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩=(n·/)

6、式中，為離合器傳遞的最大靜摩擦力矩204.1；當摩擦片外徑d210mm時，=0.28 n·/>0.0062 n·/，故符合要求2.2.3 單位壓力為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，選取單位壓力的最大范圍為0.15.35mpa，由于已確定單位壓力0.33mpa，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求2.2.4單位摩擦面積滑磨功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，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功w應小于其許用值w。汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(j)為：w = () = () = 11270(j)式中，w為汽車起步時離合器結(jié)合一

7、次所產(chǎn)生的總滑磨功(j)m 為汽車總質(zhì)量取2105kg；rr 為輪胎滾動半徑14*25.4/2+195*0.8=0.3m；i為汽車起步時所用變速器檔位的傳動比4.218；i為主減速器傳動比4.55；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min),乘用車n取2000 r/min;w = = = 0.28 式中，w為汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功取11270j滿足w < w = 0.4 0j/mm要求。摩擦片的相關(guān)參數(shù)如表2表2摩擦片外徑d摩擦片內(nèi)徑d后備系數(shù)厚度b單位壓力po200mm140mm1.33.50.33mpa二、 膜片彈簧的設(shè)計3.1 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇3.1.1 截錐高度h與板

8、厚h比值和板厚h的選擇為了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一般為1.52.0，板厚h為24故初選h=2, =1.5則h=1.5h=3.5.3.1.2自由狀態(tài)下碟簧部分大端r、小端r的選擇和比值比值對彈簧的載荷及應力特性都有影響，從材料利用率的角度，比值在1.82.0時，碟形彈簧儲存彈性的能力為最大，就是說彈簧的質(zhì)量利用率較好。因此設(shè)計用來緩和沖擊，吸收振動等需要儲存大量彈性能時的碟簧時選用。對于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計上并不需要儲存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定，一般取值為1.21.3。對于，膜片彈簧大端外徑應滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應，

9、大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。此外，當，及等不變時，增加有利于膜片彈簧應力的下降。當時，摩擦片平均半徑rc=，對于拉式膜片彈簧的r值，應滿足關(guān)系100rrc=85mm故取r=90,再結(jié)合實際情況取r/r=1.25,則r=72mm。3.1.3膜片彈簧起始圓錐底角的選擇arctanh/(r-r)=arctan3.5/(90-72)11°，滿足9°15°的范圍。3.1.4 分離指數(shù)目n的選取取為n=18。3.1.5 切槽寬度1、2及半徑取13.5mm, 2=10mm, 滿足r->=2,則<=r-2=72-10=62mm故取60mm.3.1.6 壓盤加載點半

10、徑r1和支承環(huán)加載點半徑r1的確定r1和r1需滿足下列條件：故選擇r188mm， r172mm.3.1.7膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料，應具有高的彈性極限和屈服極限，高的靜力強度及疲勞強度，高的沖擊強度，同時應具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼60si2mna或50crva。3.1.8 膜片彈簧的變形特性和加載方式由于膜片彈簧采用拉式結(jié)構(gòu)，故其正裝。離合器在分離和結(jié)合時，膜片彈簧的加載情況不一樣，相應的有兩種加載方式和變形情況：1) 接合時：離合器接合時，膜片彈簧起壓緊彈簧之用，在壓盤離合器蓋總成未與飛輪裝合以前，膜片彈簧近似處于自由狀態(tài)，膜片彈簧對壓盤無

11、壓緊作用。當壓盤離合器蓋總成與飛輪裝合時，離合器蓋前端面靠攏。因此，離合器蓋通過支承環(huán)4對膜片施加載荷，膜片彈簧幾乎變平。同時在壓盤處也作用有載荷。我們把稱作壓緊力。支承環(huán)4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形，膜片彈簧分離軸承相對于壓盤高度的變化稱之為小端變形。2) 分離時：當分離軸承以力作用在膜片彈簧的小端時，支承環(huán)4逐漸不起作用，而支承環(huán)5開始起作用。當力達到一定值時，膜片彈簧被壓翻。分離時在膜片彈簧的大端處及小端處將進一步產(chǎn)生附加變形和。此時膜片彈簧大端處的變形。3.2 膜片彈簧的彈性特性曲線假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午線剛性地繞上地某中性點轉(zhuǎn)動。設(shè)通過支承環(huán)和壓盤加載膜

12、片彈簧上地載荷p1(n)集中在支承點處，加載點間的相對軸向變形為x1(mm),則膜片彈簧的彈性特性如下式表示：式中，e彈性模量，鋼材料取e=2.06×mpa； b泊松比，鋼材料取b=0.3； r自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑，mm； r自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑，mm； r1壓盤加載點半徑，mm； r1支承環(huán)加載點半徑，mm； h自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度，mm；h膜片彈簧鋼板厚度，mm。圖形如下：圖4.1彈性特性曲線膜片彈簧的相關(guān)參數(shù)如表3表3截錐高度h板厚h分離指數(shù)n圓底錐角3.5mm2mm1811三、 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計4.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)帶扭轉(zhuǎn)減振器的的從動盤結(jié)構(gòu)簡圖如下圖

13、4.1所示彈簧摩擦式:圖4.2帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤總成結(jié)構(gòu)示意圖1從動盤；2減振彈簧；3碟形彈簧墊圈；4緊固螺釘；5從動盤轂；6減振摩擦片7減振盤；8限位銷由于現(xiàn)今離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計大多采用以往經(jīng)驗和實驗方法通過不斷篩選獲得,且越來越趨向采用單級的減振器。極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用應力等因素，與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取，tj=(1.52.0) 對于乘用車，系數(shù)取2.0。則tj=2.0×2.0×157314（n·m）4.1.2 扭轉(zhuǎn)剛度k由經(jīng)驗公式初選k tj即ktj13×3144082（n·m/rad）4.1.3 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩t可按

14、公式初選tt（0.060.17）取t=0.1 =0.1×157=15.7(n·m)4.1.4 預緊轉(zhuǎn)矩tn減振彈簧在安裝時都有一定的預緊。tn滿足以下關(guān)系：tn（0.050.15）且tnt15.7n·m而tn（0.050.15）7.8523.55 n·m則初選tn15n·m4.1.5 減振彈簧的位置半徑r0r0的尺寸應盡可能大些，一般取r0=(0.600.75)d/2則取r0=0.65d/2=0.65×140/2=45.5(mm),可取為46mm.4.1.6 減振彈簧個數(shù)zj當摩擦片外徑d250mm時，zj=46故取zj=64.1.7

15、 減振彈簧總壓力f當減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達到最大值tj時，減振彈簧受到的壓力f為ftj/r0314/(46×)6.826(kn)4.2 減振彈簧的計算在初步選定減振器的主要參數(shù)以后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振器設(shè)計相關(guān)的尺寸。4.2.1 減振彈簧的分布半徑r1r1的尺寸應盡可能大些，一般取r1=(0.600.75)d/2式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故r1=0.65/2=0.65×140/2=45.5(mm)，即為減振器基本參數(shù)中的r04.2.2單個減振器的工作壓力pp= f/z=6826/61137.7(n)4.2.3 減振彈簧尺寸1）彈簧中徑dc其一般由布置結(jié)構(gòu)來決定，

16、通常dc=1115mm故取dc=12mm2）彈簧鋼絲直徑dd=3.91mm式中，扭轉(zhuǎn)許用應力可取550600mpa,故取為580mpad取4mm3）減振彈簧剛度k應根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k及其布置尺寸r1確定，即k=4）減振彈簧有效圈數(shù)4.05）減振彈簧總?cè)?shù)n其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關(guān)系為n=+(1.52)=6減振彈簧最小高度=30.8mm彈簧總變形量mm減振彈簧總變形量=30.8+3.54=34.34mm減振彈簧預變形量=0.169mm減振彈簧安裝工作高度=34.34-0.169=34.171mm6）從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為=4

17、.19972°7）限位銷與從動盤轂缺口側(cè)邊的間隙式中，為限位銷的安裝尺寸。值一般為2.54mm。所以可取為3mm, 為52mm.8）限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般9.512mm?？扇?0mm扭轉(zhuǎn)減振器相關(guān)參數(shù)表4表4極限轉(zhuǎn)矩tj阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩t預緊轉(zhuǎn)矩tn減振彈簧的位置半徑r0減振彈簧個數(shù)zj314 n·m15.7 n·m15 n·m46mm6四、 離合器其它主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1從動盤轂的設(shè)計從動盤總成由摩擦片、從動片、扭轉(zhuǎn)減振器和從動盤轂等組成。它雖然對離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計的重點。從動盤轂

18、是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動機傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(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)動機的最大轉(zhuǎn)矩t花鍵尺寸表5表5摩擦片外徑 d/mm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩t/(n·m)花鍵尺寸擠壓應力/mpa齒數(shù)n外徑d/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長l/mm20015710322643011.55.2從動片的設(shè)計為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)，這樣，在離合器的結(jié)合過程中，主動盤和從動盤之間的壓力是逐漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長的。此外，彈性從動片還使壓力的分

19、布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。具有軸向彈性的傳動片有以下三種形式：整體式的彈性從動片，分開式的彈性從動片及組合式的彈性從動片。從動盤對離合器工作性能影響很大，設(shè)計時應滿足如下要求：1)從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應盡可能小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。2) 從動盤應具有軸向彈性，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)應安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。本次設(shè)計初選從動片厚度為2mm5.3離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求： 1)應具有足夠的剛度，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，嚴重時使摩擦面不能徹底分離。2)應與飛輪保持良好的

20、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具有高的尺寸精度。4)為了便于通風散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風窗孔，或在蓋上加設(shè)通風扇片等。乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。本次設(shè)計初選08鋼板厚度為3mm5.4壓盤的設(shè)計對壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求:1)壓盤應具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風筋，以幫助散熱通風。中間壓盤可鑄出通風槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。2)壓盤應具有較大剛度，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)與飛輪應保持良好的對中，并要進行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應不低于1520 g·cm 。4)壓盤高度(從承壓點到摩擦面的距離)公差要小。壓盤形狀較復雜，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。5.5壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪連