離合器的設(shè)計(jì)與分析

1、目錄目錄11 緒論21.1概述21.2離合器的功用21.3離合器分類22.1 摩擦離合器的主要組成及結(jié)構(gòu)型式22.1.1 組成22.2 摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)原理33 離合器的基本參數(shù)和尺寸43.1離合器設(shè)計(jì)所需原始數(shù)據(jù):43.2摩擦片設(shè)計(jì)43.2.1摩擦片主要參數(shù)的選擇43.2.2 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化73.3摩片彈簧設(shè)計(jì)93.3.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇93.3.2 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)103.3.3膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系113.3.4膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算133.4扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)163.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能163.4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇163.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定173.

2、5離合器的操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)214 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)234.1 從動(dòng)盤總成234.1.1摩擦片設(shè)計(jì)234.1.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)234.1.3從動(dòng)片設(shè)計(jì)254.2 壓盤和離合器蓋254.2.1壓盤設(shè)計(jì)25設(shè)計(jì)小結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)291 緒論1.1概述對(duì)于以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系是作為一個(gè)獨(dú)立總成而存在的，它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主、從動(dòng)部之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主從動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四個(gè)部分。1.2離合器的功用1.保證汽車平穩(wěn)起步 起步前汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱

3、是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動(dòng)力突然前沖，不但會(huì)造成機(jī)件的損傷，而且驅(qū)動(dòng)力也不足以克服汽車前沖產(chǎn)生的巨大慣性力，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降而熄火。2.便于換檔汽車行駛過(guò)程中，經(jīng)常換用不同的變速箱檔位，以適應(yīng)不斷變化的行駛條件。如果沒(méi)有離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會(huì)因載荷沒(méi)有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對(duì)待嚙合齒輪會(huì)因二者圓周速度不等而難于嚙合。3.防止傳動(dòng)系過(guò)載 汽車緊急制動(dòng)時(shí)，車輪突然急劇降速，而與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的傳動(dòng)系由于旋轉(zhuǎn)的慣性，仍保持原有轉(zhuǎn)速，這往往會(huì)在傳動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的慣性矩，使傳動(dòng)系的零件容易損壞。1.3離合器分類

4、 汽車離合器有摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。 2摩擦式離合器的結(jié)構(gòu)形式及原理2.1 摩擦離合器的主要組成及結(jié)構(gòu)型式2.1.1 組成摩擦離合器由主動(dòng)部分（飛輪，離合器蓋和壓盤等），從動(dòng)部分（從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂），壓緊機(jī)構(gòu)（螺旋彈簧或膜片彈簧），操縱機(jī)構(gòu)（分離機(jī)構(gòu)和離合器踏板及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，助力機(jī)構(gòu)等）四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本機(jī)構(gòu)。操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。2.1.2 結(jié)構(gòu)型式按結(jié)構(gòu)型式可分為1）周置彈簧離合器 2）中央彈簧離合器 3）膜片彈簧離合器 4）雙片離合

5、器 5）斜置拉式彈簧離合器 6）金屬陶瓷離合器 7）濕式離合器。汽車離合器多采用單片盤形離合器。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤時(shí)也能接合平順，因此被廣泛應(yīng)用于各級(jí)轎車及微、中、輕型客車與貨車上，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不大于1000N·m的大型客車和重型貨車上也有所推廣。因此本設(shè)計(jì)采用單片盤式離合器。2.2 摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)原理就摩擦式離合器本身而言，按其功能要求，結(jié)構(gòu)上應(yīng)由下列幾部分組成：主動(dòng)件、從動(dòng)件、壓緊彈簧和分離杠桿。其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。 （a） （b）圖2-2 離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 （ a）接合 （b）分離1飛輪；2

6、從動(dòng)盤總成；3壓盤；4分離桿；5分離套筒；6分離器制動(dòng)；7離合器踏板；8壓緊彈簧；9離合器蓋；10變速器第一軸（離合器輸出軸）；11分離撥叉及操縱連接桿從圖2-2中可以看出，壓盤3、分離桿4和壓緊彈簧8一起組裝在離合器蓋9內(nèi)，俗稱為離合器蓋總成。蓋總成通過(guò)螺栓安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上。飛輪1和壓盤3為主動(dòng)件，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)這兩個(gè)主動(dòng)件輸入。飛輪1和壓盤3之間為從動(dòng)件總成2，它作為從動(dòng)件通過(guò)摩擦接受由主動(dòng)件傳來(lái)的輸入轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)其中間的從動(dòng)盤轂花鍵輸出轉(zhuǎn)矩（由變速器第一軸10接受）。壓緊彈簧8（它可以是螺旋彈簧或膜片彈簧）通過(guò)壓盤3把從動(dòng)盤總成緊緊壓在飛輪上，形成工作壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)飛輪1和

7、壓盤3一道旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)壓盤上壓緊彈簧產(chǎn)生的工作壓力所形成的摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。如圖2-2（a）所示，離合器通?？偸翘幱诮雍蠣顟B(tài)。當(dāng)需要切斷動(dòng)力時(shí)駕駛員通過(guò)離合器操縱系統(tǒng)中的踏板7，并經(jīng)過(guò)操縱傳動(dòng)桿系及分離撥叉11推動(dòng)分離套筒5向前，消除間隙y，使分離桿4繞其在離合器蓋9上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，克服壓緊彈簧8的工作壓力后，壓盤3向后移動(dòng)，從動(dòng)盤總成2和壓盤3脫離接觸。離合器分離時(shí)的狀況如圖2-2（b）所示，此時(shí)，從動(dòng)盤總成2不再輸出轉(zhuǎn)矩。分離套筒向左移動(dòng)時(shí)，在消除間隙r后，輸出軸10受到了制動(dòng)，轉(zhuǎn)速很快下降。3 離合器的基本參數(shù)和尺寸3.1離合器設(shè)計(jì)所需原始數(shù)據(jù):原始參數(shù)：整車整備質(zhì)

8、量：1360kg排量：1.8L升最大功率：105/6200 KW/rpm 最大扭矩：177/3800 N·m/rpm主減速比：3.23一檔速比：4.58滾動(dòng)半徑：313mm3.2摩擦片設(shè)計(jì)3.2.1摩擦片主要參數(shù)的選擇采用單片摩擦離合器是利用摩擦來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩摩擦片的靜壓力： （3.1） （ 式中：離合器后備系數(shù)（） （1）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

9、求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車=1.21.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇=1.5。則有可有表3.2查得 1.5。=1.5*177=265.5表3.1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1.804.00摩擦片的外徑可有式: （3.3） 求得 為直徑系數(shù)，取值見(jiàn)表3.3 取KD=14.6 得D=203.35mm。表3.2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2

10、2.524.0摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分):表3.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑Dmm160180200225250280300325內(nèi)徑dmm110125140150155165175190厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.50.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8023.5單面面積cm21061321602213024024660.585取第四組數(shù)據(jù)，即：外徑：225內(nèi)徑：150厚度：3.5：0.667：0.703單面面積cm：221摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩

11、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。可由表3.4查得： 表3.4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 摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，因此Z=2。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。離合器的靜摩擦力矩為： （3.4）與式（

12、3.1）聯(lián)立得： （3.5） 代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫0=0.25MPa。表3.5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0.701.503.2.2 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1）摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)6570m/s，即Vd=m/sm/s （3.6）式中，為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。（2）摩擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即（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，不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍

13、為1.24.0。（4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約50mm，即mm （5）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 （3.7）式中，為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm2)，可按表3.6選取經(jīng)檢查,合格。表3.6單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格028030035040 （6）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MPaMPaMPa（7）為了減少汽車起步過(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,離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功

14、應(yīng)小于其許用值,即 （3.8）式中,為單位摩擦面積滑磨(J/mm2)；為其許用值(J/mm2)，對(duì)于乘用車：J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：J/mm2：W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J），可根據(jù)下式計(jì)算 （3.9）式中，為汽車總質(zhì)量(Kg)；為輪胎滾動(dòng)半徑（m）；為汽車起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；為主減速器傳動(dòng)比；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計(jì)算時(shí)乘用車取r/min，商用車取r/min。其中： m Kg代入式（3.9）得J，代入式（3.8）得（乘用車取J/mm2），合格。（8）離合器接合的溫升式中,t為壓盤溫升,不超過(guò)

15、°C；c為壓盤的比熱容，J/(Kg·°C)；為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤；，為壓盤的質(zhì)量Kg代入，°C，合格。3.3摩片彈簧設(shè)計(jì)3.3.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1. 比較H/h的選擇此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)1有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上，見(jiàn)圖3.1。1- 2- 3-4- 5-圖3.1 膜片彈簧的彈性特性曲線為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.52范圍內(nèi)選取

16、。常用的膜片彈簧板厚為24mm，本設(shè)計(jì) ，h=3mm ，則H=6mm 。2. R/r選擇通過(guò)分析表明，R/r越小，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1.21.3 的范圍內(nèi)取值。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。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。4.切槽寬度mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求。5. 壓盤

17、加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取mm，mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為16001700N/mm2。6. 公差與精度離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。3.3.2 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，推式

18、膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑（或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，即推式： 拉式： （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。3.3.3膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見(jiàn)圖3.2，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開的掛狀部分分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片

19、彈簧也適用。通過(guò)支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為1，則壓緊力F1與變形1之間的關(guān)系式為: （3.10）表3.8膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù)RrR1r1Hh106881059063利用Matlab軟件進(jìn)行P1x1特性曲線的繪制，程序和圖形如下：程序如下：x1=0:0.2:7;%x1為膜片彈簧在壓盤接觸點(diǎn)處的軸向變形E=2.1*105;%彈性模量（Mpa）b=0.3;%泊松比R=106;%自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑(mm)r=88;%自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑(mm)H=6;%自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度（mm）h=3;%膜

20、片彈簧鋼板厚度（mm）R1=105;%壓盤加載點(diǎn)半徑（mm）r1=90;%支承環(huán)加載點(diǎn)半徑（mm） 則可知, 上述曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而且則新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)M之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般則取則此時(shí)校核后備系數(shù)滿足要求離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧大端的變形量為（即為壓盤的行程故壓盤剛開始分離時(shí)，壓盤的行程圖3.2膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖3.3.4膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算假定膜片彈簧在承載過(guò)程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4）。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐

21、標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： （3.14）式中 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角e 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=（R-r）/In(R/r) （3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式： （3.16）圖3.4 切向應(yīng)力在子午斷面的分布由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力t在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。當(dāng)時(shí)，因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成，由上式可寫成。此式表明，?duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與X軸承角的直線上。從式（

22、3.16）可以看出當(dāng)時(shí)無(wú)論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2 代入（3.17）式有： （3.17）令可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角由于： mm所以： ，N/mm2B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： （3.18）式中 n分離指數(shù)目 n=18 br單個(gè)分離指的根部寬mm因此： N/mm2由于r

23、B是與切向壓應(yīng)力tB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：N/mm2N/mm2膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過(guò)以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持1214h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。3.4扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)3.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能為了降低汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)，通常在傳動(dòng)系中串聯(lián)一個(gè)彈性一阻

24、尼裝置，它就是裝在離合器從動(dòng)盤上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來(lái)降低傳動(dòng)系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動(dòng)系扭振系統(tǒng)三節(jié)點(diǎn)振型的固有頻率，以便將較為嚴(yán)重的扭振車速移出常用車速范圍(當(dāng)然，在實(shí)際中要做到這一點(diǎn)是非常困難的)；其阻尼元件用來(lái)消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動(dòng)系的共振載荷、非共振載荷及噪聲。3.4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇圖3.5給出了幾種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)圖，它們之間的差異在于采用了不同的彈性元件和阻尼裝置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器(見(jiàn)圖3.5a-d)得到了最廣泛的應(yīng)用。在這種結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅上都開有6個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝有一個(gè)減振彈簧，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由從動(dòng)片傳給從

25、動(dòng)盤毅時(shí)必須通過(guò)沿從動(dòng)片圓周切向布置的彈簧，這樣即將從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅彈性地連接在一起，從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。當(dāng)6個(gè)彈簧屬同一規(guī)格并同時(shí)起作用時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特性的扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，廣泛用于汽油機(jī)汽車中。當(dāng)6個(gè)彈簧屬于兩種或三種規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進(jìn)人工作時(shí)，則稱為兩級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器(圖3.5e為三級(jí)的)。 采用空心圓柱形見(jiàn)(圖3.5)或星形等其他形狀的橡膠彈性元件的扭轉(zhuǎn)減振器，也具有非線性的彈性特性。雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、橡膠變形時(shí)具有較大的內(nèi)摩擦，因而不需另加阻尼裝置，但由于它會(huì)使從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專門的橡

26、膠制造，因此尚未得到廣泛采用。從動(dòng)片；2-從動(dòng)盤轂；3-摩擦片；4-減振彈簧；5-碟形彈簧墊片；6-壓緊彈簧；7-減振盤；8-橡膠彈性元件圖3.5 減振器結(jié)構(gòu)圖減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(圖3.5a)的結(jié)構(gòu)中阻尼摩擦片的正壓力靠從動(dòng)片與減振盤間的連接鉚釘建立。其結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但當(dāng)摩擦片磨損后，阻尼力矩便減小甚至消失。為了保證正壓力從而阻尼力矩的穩(wěn)定，可加進(jìn)碟形彈簧(圖3.5c，d)，同時(shí)采用不同剛度的碟形彈簧和圓柱螺旋壓簧分別對(duì)兩組摩擦片建立不同的正壓力(圖3.5d)，就可實(shí)現(xiàn)阻尼力矩的非線性變化。3.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定1、扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度減振器扭轉(zhuǎn)角剛度Ca決定于減振彈簧的線剛

27、度及結(jié)構(gòu)布置尺寸，按下列公式初選角剛度 Ca13 （3-19）式中：為極限轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算 =（1.52.0） （3-20）式中：2.0適用乘用車，1.5適用商用車，本設(shè)計(jì)為商用車，選取2.0，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得=354N.M，Ca 8273.5本設(shè)計(jì)初選Ca=8000N·m/rad。2、扭轉(zhuǎn)減振器最大摩擦力矩由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度Ca受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)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。一般可按下式初選為 =（0.060.17） （3-21）取=0.15，本設(shè)計(jì)按其選取=26.55N·m。3、扭

28、轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩減振彈簧安裝時(shí)應(yīng)有一定的預(yù)緊。這樣，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩它將降低減振器的剛度，這是有利的，但預(yù)緊力值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。一般選取=（0.050.15），取=0.12=21.24 N·m。4、扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑減振彈簧的分布尺寸R1的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取 R1 =（0.600.75）d/2 （3-22） 取 R1=0.7 d/2其中d為摩擦片內(nèi)徑，代入數(shù)值，得R1 =52.5mm。5、扭轉(zhuǎn)減振器彈簧數(shù)目可參考表3.10選取，本設(shè)計(jì)D=225mm，故選取Z=4。表3.10減振彈簧的選取摩擦片外徑6、扭轉(zhuǎn)減振器減振

29、彈簧的總壓力當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大Tj = （3-23）式中：的計(jì)算應(yīng)按Tj的大者來(lái)進(jìn)行=3371.43N。每個(gè)彈簧工作壓力 =842.8N （3-24）7、從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角 =3.40 （3-25）8、限位銷與從動(dòng)盤缺口側(cè)邊的間隙 （3-26）式中：R2為限位銷的安裝半徑，一般為2.54mm。本設(shè)計(jì)取=4。9、限位銷直徑限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.512mm，本設(shè)計(jì)取=10。10、從動(dòng)盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖3.6所示。 圖3.6 從動(dòng)盤窗口

30、尺寸簡(jiǎn)圖一般推薦A1-A=a=1.416mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí)，開始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm，A=29mm，A1=30.5mm3.4.4減振彈簧尺寸（1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)機(jī)械原理與設(shè)計(jì)(機(jī)械工業(yè)出版社)采用65Mn彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm,MPa,MPa。（2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比表3.11旋繞比的薦用范圍d/mmC確定旋繞比，曲度系數(shù)（3）強(qiáng)度計(jì)算mm，與原來(lái)的d接近，合格。中徑 mm；外徑 mm（4）極限轉(zhuǎn)角°取 °，則mm（5）剛度計(jì)算彈簧剛度 mm其中，為最小工作力，彈簧的切變模

31、量MPa，則彈簧的工作圈數(shù)取，總?cè)?shù)為（6）彈簧的最小高度mm（7）減振彈簧的總變形量mm（8）減振彈簧的自由高度mm（9）減振彈簧預(yù)緊變形量mm（10）減振彈簧的安裝高度mm（11）定位鉚釘?shù)陌惭b位置取mm，則°，mm，mm，合格。3.5離合器的操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求是3：（1）踏板力要小，轎車一般在80150N范圍內(nèi)，貨車不大于150200N；（2）踏板行程對(duì)轎車一般在mm范圍內(nèi)，對(duì)貨車最大不超過(guò)180mm；（3）踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原；（4）應(yīng)有對(duì)踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過(guò)大而損壞；（5）應(yīng)具有足夠的

32、剛度；（6）傳動(dòng)效率要高；（7）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作。2.操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式選擇常用的離合器操縱機(jī)構(gòu)，主要有機(jī)械式、液壓式、機(jī)械式和液壓式的操縱機(jī)構(gòu)的助力器、氣壓式和自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)等。3.離合器踏板行程計(jì)算踏板行程由自由行程和工作行程組成： （3.27）式中，為分離軸承的自由行程，一般為mm，取mm；反映到踏板上的自由行程一般為mm；、分別為主缸和工作缸的直徑；Z為摩擦片面數(shù)；為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：mm，取mm；、為杠桿尺寸。mm，mm，mm，mmmm，mm，mm，mm得：mm，mm，合格。圖3.7液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖4.踏板力的計(jì)算踏板力為（3.28）

33、式中，為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤的總壓力；為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，；為機(jī)械效率，液壓式：%，機(jī)械式：%；為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。N，%；則N合格。分離離合器所作的功為式中，為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力，N，J合格。4 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 從動(dòng)盤總成4.1.1摩擦片設(shè)計(jì)離合器表面片在離合器接合過(guò)程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此，要求面片應(yīng)有下列一些綜合性能：1、在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)；2、在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，步希望出現(xiàn)，摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象；3、在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的耐磨性

34、能；4、能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過(guò)程中表現(xiàn)出良好的性能。4.1.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)從動(dòng)盤毅的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動(dòng)配合相聯(lián)接，以便從動(dòng)盤毅能作軸向移動(dòng)?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取(見(jiàn)表4-1)。從動(dòng)盤毅花鍵孔鍵齒的有效長(zhǎng)度約為花鍵外徑尺寸的(1.01. 4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動(dòng)盤毅沿軸向移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜。表4-1 GB1144-74從動(dòng)盤外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/Nm花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵內(nèi)徑d/mm鍵齒寬b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm擠壓應(yīng)力/MPa160501023183201018

35、07010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力 ( MPa)及剪切應(yīng)力j ( MPa)的強(qiáng)度校核： （4-1） （4-2）式中： ，分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm；n花鍵齒

36、數(shù)；，b分別為花鍵的有效齒長(zhǎng)及鍵齒寬，mm；z從動(dòng)盤毅的數(shù)目；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nmm。從動(dòng)盤毅通常由40Cr ， 45號(hào)鋼、35號(hào)鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，HRC2832。由表4-1選取得：花鍵齒數(shù)n=10；花鍵外徑D=35mm；花鍵內(nèi)徑D=32mm；鍵齒寬b=4mm；有效齒長(zhǎng)l=40mm；擠壓應(yīng)力=12.7MPa；校核=19.342MPa；=8.324MPa符合強(qiáng)度得要求。4.1.3從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片通常用1.32.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤形部分磨薄至0.651.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或

37、65Mn鋼板，熱處理硬度HRC3848；采用波形彈簧片的分開式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.20.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC4351。4.2 壓盤和離合器蓋4.2.1壓盤設(shè)計(jì) 1.壓盤參數(shù)的選擇和校核壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)及耐磨。故通常由灰鑄鐵HT200（密度7.2×10³kg/m³）鑄成，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度HB170227。另外可添加少量金屬元素(如鎳、鐵、錳合金等)以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意其通風(fēng)冷卻要好，例如在壓盤體內(nèi)鑄出導(dǎo)風(fēng)槽。壓盤的厚度初步確定后，應(yīng)校核離合器一次接合的溫升不應(yīng)超過(guò)810溫升的校核按式為： =L/mc （4-3）式中：傳到壓盤的熱量所占的比率。對(duì)單片離合器，=0.5；m壓盤的質(zhì)量，2200kg；c壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為)；L滑磨功，J。若溫升過(guò)高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520g·cm。選擇壓盤厚度為12mm，外徑280mm，內(nèi)徑165mm。代入公式（4-3）進(jìn)行校核計(jì)算，=7.56符合標(biāo)準(zhǔn)。2.傳力片參數(shù)選擇取3組，每組4個(gè)薄片