猛獅LBC6110客車底盤離合器的設(shè)計(jì)校核

1、猛獅LBC6110客車底盤離合器的設(shè)計(jì)校核newmaker猛獅客車有限公司在引進(jìn)德國(guó)高檔客車底盤的基礎(chǔ)上，自行研發(fā)了LBC6110高檔大型旅游客車底盤，采用MAN D0836LOH02進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)及其他國(guó)產(chǎn)總成件，選裝<420單片干式膜片彈簧離合器為此在原進(jìn)口客車底盤的離合器操縱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)離合器操縱系統(tǒng)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，使之完全滿足整車的要求 1 技術(shù)參數(shù) 整車及發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1；離合器的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2；離合器操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3 2 結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1離合器壓盤及從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu) 選用膜片彈簧離合器，是由于其具有很多優(yōu)點(diǎn)：具有理想的非線性特性曲線（見(jiàn)圖1），膜片彈簧與壓盤以

2、整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑磨；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸小并且操縱輕便省力，維修保養(yǎng)方便該離合器壓盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2 在離合器從動(dòng)盤中采用剛度扭轉(zhuǎn)減振器，避免發(fā)動(dòng)機(jī)傳到汽車傳動(dòng)系中的轉(zhuǎn)矩發(fā)生周期性的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與傳動(dòng)系的自振頻率相重合時(shí)，發(fā)生共振；提高了傳動(dòng)系各個(gè)零部件的壽命離合器從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3 2.2離合器總泵及分泵 離合器總泵上帶有卸壓閥和平衡油罐，避免管路中壓力突然升高造成的沖擊和系統(tǒng)中的離合器油的損失，從而使離合器踏板操縱起來(lái)比較平順柔和無(wú)臺(tái)階感 離合器分泵采用液壓操縱，

3、氣壓助力式，減輕了駕駛員操縱時(shí)的踏板力，提高了系統(tǒng)操縱的可靠性 2.3離合器踏板機(jī)構(gòu) 離合器踏板機(jī)構(gòu)中帶有彈簧助力裝置，使離合器踏板操縱起來(lái)比較輕松且感覺(jué)舒適；離合器撥叉采用鋼板沖壓的整體結(jié)構(gòu)，加裝工藝性較好 3 離合器的設(shè)計(jì)校核 3.1后備系數(shù)設(shè)計(jì)校核 離合器壓盤額定壓緊力為21762N，最小值為19942N，從動(dòng)盤外徑D1為<420mm內(nèi)徑D2為<220mm離合器所能傳遞轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為： Mc=Fe×Rcp×n×××10-3 式中：Fe為離合器壓盤的壓緊力；Rcp為摩擦面的有效半徑；n為離合器摩擦面的系數(shù)；為壓盤對(duì)摩擦面的摩擦

4、系數(shù)，取0.3；為傳動(dòng)效率，取0.95 摩擦面有效半徑Rcp按力均法計(jì)算： 則壓緊力最小時(shí)離合器所能傳遞的最大摩擦轉(zhuǎn)矩為： 已知該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩Me max=1100N.m，根據(jù)膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造后備系數(shù)計(jì)算公式：=Me max/Mc max=1877.82/1100=1.71符合大型客車后備系數(shù)1.52.25之間的要求 3.2滑磨功的設(shè)計(jì)校核 汽車起步或換檔時(shí)，因離合器的從動(dòng)盤和壓盤的轉(zhuǎn)速不同，從而產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)摩擦，通過(guò)相對(duì)摩擦使汽車平穩(wěn)地起步或平順地?fù)Q檔 根據(jù)膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造中滑磨功的計(jì)算公式為： W=2n2e×ma R2r/（18

5、00×i2g×i20） 式中：ne為汽車起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，取650r/min；ma為整車總質(zhì)量；Rr為車輪滾動(dòng)半徑；ig為汽車起步檔的速比；i0為主減速比 把表1中的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式中計(jì)算可得： W=8115.35（J）（I檔起步），W=23975.71（J）（檔起步） 單位面積滑磨功為： 1=W/（n×A）=4.735（J/cm2）（檔起步） 2=W/（n×A）=13.989（J/cm2）（檔起步） 式中A為從動(dòng)盤單面摩擦面的面積 根據(jù)膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造中推薦的許用單位面積滑磨功：2533（J/cm2），可知該離合器單位面積滑磨功符

6、合使用要求 3.3單位面壓和最大圓周速度的設(shè)計(jì)校核 1）單位面壓的設(shè)計(jì)校核根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和企業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從動(dòng)盤上的摩擦片單位面積承受的許用壓力f ，對(duì)于中型客車應(yīng)為：2.03<f<3.26； f=Fe/A 對(duì)于該離合器從動(dòng)盤，將前面的數(shù)據(jù)代入該式中，計(jì)算可得： f max=Fe max/A=2.75符合要求 2）最大圓周速度的設(shè)計(jì)校核根據(jù)摩擦片材料生產(chǎn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于適用于大型客車的摩擦片的最大圓周速度V盡量不超過(guò)7075m/s 由V=ne max×D1/60 式中nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，等于2400r/min 計(jì)算可得： V=52.75m/s<657

7、0m/s 3.4汽車起步壓盤溫升的設(shè)計(jì)校核 當(dāng)汽車起步時(shí)，離合器壓盤與從動(dòng)盤之間相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生熱量，并由壓盤吸收，因此應(yīng)校核離合器每次結(jié)合時(shí)壓盤的溫升t，要符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)：每次接合時(shí)，壓盤的許用溫升t10 根據(jù)膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造，壓盤起步溫升為： t=W/（mc） 式中：為傳給所校核壓盤的熱量比例，單片式=0.5；W為滑磨功；m為所校核壓盤的質(zhì)量，該壓盤為16.7kg；c為壓盤材料的比熱，鑄鐵為544（J/（kg·） 將前面計(jì)算的滑磨功等參數(shù)代入上式中，可求得： t1=0.45ü10（檔起步） t2=1.32ü10（檔起步） 因此，此離合器壓盤

8、在檔起步時(shí)的溫升符合要求 4 離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核 4.1離合器踏板行程的設(shè)計(jì)校核 圖4為該汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)的示意圖離合器的操縱機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)，氣壓助力式，踏板采用吊掛式踏板各個(gè)總成采用國(guó)產(chǎn)件，對(duì)離合器分泵進(jìn)行了重新匹配設(shè)計(jì)，滿足了使用要求和互換性 離合器踏板的總行程SG是由工作行程SG1和自由行程SG2兩部分組成的，即： SG=SG1+SG2 1）由表3可算出：分離杠桿的傳動(dòng)比i1=e/f=5.755；分離撥叉的傳動(dòng)比i2=c/d=2.1；離合器踏板的傳動(dòng)比i3=a/b=4.54，離合器總泵和分泵的傳動(dòng)比i4=3.958 2）分離軸承的行程SRSR1=S1=10mm；自由行程SR2=

9、0mm；總行程SR=SR1+SR2=10mm 3）離合器分泵推桿行程SS工作行程SS1=SR1×i2=21mm；自由行程SS2=SR2×i2=0mm；總行程SS=SS1+SS2=21mm 4）踏板行程SG工作行程SG1=i3×VNק×1000/（s×A1） 式中：VN為離合器分泵中的液體流量m3，與離合器分泵的設(shè)計(jì)特性曲線有關(guān)，與推桿的行程有一定的函數(shù)關(guān)系，在此當(dāng)離合器分泵的工作行程SS1=21mm時(shí)，取VN=12.16cm3；s為操縱系統(tǒng)帶氣壓助力時(shí)的傳動(dòng)效率，在此取s=90%；§為管路在油壓作用下的膨脹系數(shù)；

10、A1為離合器總泵活塞缸的面積，A1=（<2/2）2 計(jì)算可得SG1=149.23mm 自由行程SG2=i3×（b2+t2）=11.35mm 式中：b2總泵活塞唇部與進(jìn)油孔之間距離為2mm；t2總泵活塞與推桿之間的間隙為0.5mm離合器總泵示意圖如圖5所示 踏板的總行程SG=SG1+SG2=160.58mm而離合器踏板的總行程200mm（推薦數(shù)據(jù)），可見(jiàn)離合器踏板的總行程符合設(shè)計(jì)要求 4.2離合器踏板力的設(shè)計(jì)校核 1）離合器壓盤最大分離力FQ為4995N，則此時(shí)離合器分泵上推桿的推力 FN=FQ/i2=2378.57N 離合器踏板力FP根據(jù)如下式求得： FP=（PHA1/p+FF）/i 式中：PH為離合器系統(tǒng)液壓油的壓力，根據(jù)離合器分泵的特性曲線圖6查得（在空氣壓力為0.8MPa，離合器推桿推力為FN時(shí)），PH=0.875MPa；p為離合器總泵的機(jī)械傳動(dòng)效率，取p=80%；FF為克服離合器總泵在踏板踏下時(shí)的力，根據(jù)如下式求得： FF=（C1+C2）SG/i3+Fvor 式中：C1為踏板回位彈簧強(qiáng)度，約為1.04N/mm；C2為總泵內(nèi)回位彈簧強(qiáng)度，約為1.06N/mm；Fvor為離合器踏板等組件對(duì)總泵上的預(yù)加載荷，約為44.5N 把以上數(shù)據(jù)代入上式，可求得FF=118.78N 所以，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求得FP max=135N150N（推薦數(shù)據(jù)），符合使用要求 2）