膜片式離合器的設(shè)計(jì)

1、膜片式離合器的設(shè)計(jì)摘要：離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，汽車從啟動(dòng)到行駛的整個(gè)過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進(jìn)入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車上。關(guān)鍵詞：從動(dòng)盤總成 傳動(dòng)系 膜片彈簧非線性彈性特性 Diaphragm type coupling

2、9;s designAbstract: The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that

3、 the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearbox's relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission

4、 gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any form's automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different.Now, the electronic technology also entered the coup

5、ling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car.Key words:Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property目 錄一、離合器簡(jiǎn)介31.1離合器的功用31.2離合器設(shè)計(jì)要求 41.3離合器的分類4二、離合器的工作原理及過程 52.1離合器的工作原理52.2 離合器的工作過

6、程 6三、離合器的結(jié)構(gòu)形式123.1摩擦離合器的類型分類123.2膜片彈簧離合器的構(gòu)造和工作理133.3周布彈簧離合器 133.4中央彈簧離合器18四、離合器結(jié)構(gòu)的選擇204.1從動(dòng)盤盤的選擇 204.2壓緊彈簧和布置形式的選擇214.3從動(dòng)盤總成234.4離合器蓋總成24五、膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要尺寸的選擇255.1摩擦尺寸的選擇255.3碟形彈簧的計(jì)算315.4膜片彈簧的具體計(jì)算 325.5花鍵的強(qiáng)度校核345.6鉚釘?shù)膹?qiáng)度校核35六、結(jié)論37七、致謝38八、參考文獻(xiàn)39一 離合器簡(jiǎn)介1.1離合器的功用汽車傳動(dòng)系的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪。離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)

7、機(jī)相聯(lián)系的部件。在汽車起步前，先要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)應(yīng)使變速器處于空擋位置，將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間聯(lián)系斷開，以卸除發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。待發(fā)動(dòng)機(jī)已起動(dòng)并開始正常的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)后，方可將變速器掛上一定檔位，使汽車起步。汽車起步時(shí)，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)汽車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖動(dòng)一下，但并未能起步。這是因?yàn)槠噺撵o止到前沖時(shí)，產(chǎn)生很大慣性力。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低轉(zhuǎn)速（一般為300-500r/min）以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然汽車也不能起步。   &

8、#160;離合器的首要功用是保證汽車平穩(wěn)起步。在傳動(dòng)系中裝設(shè)了離合器后，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器逐漸接合，在離合器逐漸接合過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩也逐漸增加，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以上，不致熄火。由于離合器的接合緊密程度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加。到牽引力足以克服起步阻力時(shí)，汽車即從靜止開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。  離合器的另一項(xiàng)功用是保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)。在汽車行使過程中，為了適應(yīng)不斷變化的行使條件，傳動(dòng)系經(jīng)常要換用不同檔位工作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速

9、器的換檔，一般是撥動(dòng)齒輪或其它掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳遞，便于使原用檔位的齒輪副脫開，同時(shí)有可能使新檔位齒輪副的嚙合部位的速度逐漸相等（同步），這樣，進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大為減輕。    離合器的第三功用是防止傳動(dòng)系過載。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動(dòng)件會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對(duì)傳動(dòng)系造成超過其承載能力的載荷,而是其機(jī)件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部

10、分之間可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。    欲使離合器起到以上幾個(gè)作用，離合器應(yīng)該是這樣一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉(zhuǎn)矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)（液力耦合器），或是利用磁力傳動(dòng)（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產(chǎn)生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用或電磁吸力。1.2離合器設(shè)計(jì)要求 離合器的具體結(jié)構(gòu)，首先，應(yīng)在保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個(gè)基本性能要求：1.分離徹底；

11、2.接合柔和。1）離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。 3）接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。 4）操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便其次，離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當(dāng)變速器換檔時(shí)，中斷動(dòng)力傳遞，以減輕齒輪沖擊。如果與變速器主動(dòng)軸相連的離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，當(dāng)換檔時(shí)，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間聯(lián)系脫開，但離合器從動(dòng)部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當(dāng)于分離不徹底，就不能很好的起到減輕齒輪間沖擊的作用。 此外，還要求離合器散熱良好。因?yàn)樵谄囆?/p>

12、駛過程中，駕駛員操縱離合器的次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相對(duì)滑磨而產(chǎn)生大量的熱。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生熱量愈大。這些熱量如不及時(shí)地散發(fā)，對(duì)離合器的工作將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值取決于摩擦面間的壓緊力和摩擦系數(shù)，以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦材料，或適當(dāng)加強(qiáng)壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。1.3離合器的分類 摩擦離合器根據(jù)從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧，并

13、安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。二 離合器的工作原理及過程2.1 離合器的工作原理離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(dòng)(電磁離合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡(jiǎn)稱為摩擦離合器)。 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動(dòng)盤接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離。圖2-1所示為摩擦

14、離合器中的兩種壓緊彈簧（膜片彈簧和螺旋彈簧）的彈性特性，在離合器蓋總成中的螺旋彈簧處于壓緊狀態(tài)，其彈性特性的曲線如圖中曲線1所示。膜片彈簧彈性特性曲線如圖中曲線2所示。假如所設(shè)計(jì)的兩種離合器的壓緊力均相同，即壓緊力均為,軸向壓緊變形量為。當(dāng)摩擦片磨損量達(dá)到容許的極限值時(shí)，彈簧壓縮變形量減小到。此時(shí)螺旋彈簧壓緊力便降低到，兩值相差較大，將使離合器中的壓緊力不足而產(chǎn)生滑磨，而膜片彈簧壓緊力則只降低到與相差無幾的，使離合器仍能可靠得工作。當(dāng)離合器分離時(shí)，如兩種彈簧的進(jìn)一步壓縮均為，由圖可知，膜片彈簧所需的作用力為不螺旋彈簧所需的作用力減小約20%?？梢姡て瑥椈呻x合器操縱輕便。圖2-1離合器兩種壓緊

15、彈簧的彈性曲線顯然在離合器中采用膜片彈簧作壓緊彈簧有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，膜片彈簧具有壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減小，并顯著得縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻。另外，由于膜片彈簧具有上述的非線性彈性特性，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，仍能可靠得傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不產(chǎn)生滑磨。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因膜片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少。而螺旋彈簧在高速時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向饒曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤的壓緊力。2.2離

16、合器的工作過程離合器的接合過程離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦片，帶動(dòng)從動(dòng)盤本體和與從動(dòng)盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤轂相對(duì)于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減下來。當(dāng)離合器接合時(shí)，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉(zhuǎn)速不等到轉(zhuǎn)速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時(shí)嚴(yán)重得多，而離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功來衡量，以下討論起步時(shí)離合器的接合過程和滑磨功。圖2-2離合器的接合過程的力學(xué)模型圖2-2為討論汽車起步時(shí)離合器接合過程的力學(xué)模型為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和離合器主動(dòng)部分的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為簡(jiǎn)化到離合器從動(dòng)軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在