膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)

1、河南科技大學(xué)膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)16第一章概述3第二章離合器的結(jié)構(gòu)方案分析5§2.1離合器的主要結(jié)構(gòu)5§2.2離合器的工作原理6§2.3離合器的功用及其結(jié)構(gòu)方案的選擇7第三章離合器主要參數(shù)的選擇11§3.1離合器參數(shù)的選擇11§3.2摩擦片的約束計(jì)算12第四章離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算15§4.1膜片彈簧的設(shè)計(jì)15§4.2扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算22第五章主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算25§5.1從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)計(jì)算25§5.2軸徑的計(jì)算27§5.3壓盤和離合器蓋得設(shè)計(jì)27第六章離合器的操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)30結(jié)論32參

2、考文獻(xiàn)33致謝34第一章概述汽車誕生之前馬車是人類最好的陸上交通工具。1770年法國(guó)人呢古拉斯古諾將蒸汽機(jī)裝在板車上，制造出第一輛蒸汽板車，這是世界上第一輛利用機(jī)器為動(dòng)力的車輛。1769年，瑞士軍官普蘭捷爾也造出一輛以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的自由行駛的板車，于是又人將普蘭捷爾也認(rèn)定為汽車的始祖之一。1860年，法國(guó)人艾迪勒努瓦發(fā)明了一種內(nèi)部燃燒的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，1885年德國(guó)工程師卡爾奔馳在曼海姆制成一部裝有0.85馬力汽油機(jī)的三輪車。德國(guó)另一位工程師戈特利布戴姆勒也同時(shí)造出了一輛用1.1馬力汽油機(jī)作動(dòng)力的三輪車。他們兩被公認(rèn)為以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的現(xiàn)代汽車的發(fā)明者，1886年1月29日也被公認(rèn)為汽車的誕生日。汽

3、車從無到有并迅猛發(fā)展。從20世紀(jì)初到20世紀(jì)50年代，汽車產(chǎn)量大幅增加，汽車技術(shù)也有很大進(jìn)步，相繼出現(xiàn)了高速汽油機(jī)、柴油機(jī)：弧齒錐齒輪和準(zhǔn)雙面錐齒輪傳動(dòng)、帶同步器的齒輪變速器、化油器、差速器、摩擦片式離合器、等速萬向節(jié)、液壓減震器、石棉制動(dòng)片、充氣式橡膠輪胎等。20世紀(jì)50年代到70年代，汽車的主要技術(shù)是高速、方便、舒適、流線型車身、前輪獨(dú)立懸架、液力自動(dòng)變速器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、全輪驅(qū)動(dòng)、低壓輪胎、子午線輪胎都相繼出現(xiàn)。20世紀(jì)70年代至今，汽車技術(shù)的主要發(fā)展是提高安全性、降低排放污染。由此各種保障安全、減少排放污染的新技術(shù)、新車型相繼出現(xiàn)，如各種防抱死系統(tǒng)、電子控制噴油、電子點(diǎn)火、三元催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)

4、、電動(dòng)汽車等。現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的方向主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）安全可靠應(yīng)用汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）電控穩(wěn)定程序（ESP）、電子巡航控制系統(tǒng)（CCS）、安全帶、安全氣囊（SRS）等。2）環(huán)境保護(hù)采用電控燃油噴射（EFI）、無分電器點(diǎn)火（DLI）、廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)、燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)、氣門升程與配氣相位可變控制系統(tǒng)、斷油控制、進(jìn)氣壓力波增壓及廢氣渦輪增壓控制、共軌電控柴油噴射系統(tǒng)等技術(shù)。3）節(jié)約能源1、整車輕量化美國(guó)專家認(rèn)為今后輕量化的途徑主要是將目前汽車質(zhì)量70%的鋼鐵材料換成輕的其他材料，特別是塑料和鋁。2、降低輪胎的滾動(dòng)阻力采用子午線輪胎、高性能專用輪胎

5、。3、降低空氣阻力汽車造型更加光順圓滑。4）代用材料采用合成燃料、液化石油氣、壓縮天然氣、醇類燃料等代用燃料。5）操縱輕便、乘坐舒適采用自動(dòng)變速器、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向、電控懸架、汽車空調(diào)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、自動(dòng)避撞系統(tǒng)等技術(shù)。摩擦離合器是應(yīng)用的最廣泛也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于結(jié)合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本機(jī)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。在以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車機(jī)械傳動(dòng)系中，離合器用來切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，以保證：在汽車豈不是將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順結(jié)合，使汽車能平穩(wěn)起步

6、，在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系迅速?gòu)氐椎姆蛛x，減少變速器中齒輪沖擊，以便于換擋：在工作中受過大的載荷時(shí)，考離合器打滑來保護(hù)傳動(dòng)系，防止零件因過載而損壞。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提升、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片離合器結(jié)構(gòu)正在逐漸的向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操作形式正向自動(dòng)操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操作，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。第二章離合器的結(jié)構(gòu)方案分析§2.1離合器的主要結(jié)構(gòu)一、主動(dòng)部分主動(dòng)部分包括飛輪、離合器蓋、壓盤等機(jī)件組成。這部分與發(fā)動(dòng)機(jī)

7、曲軸連在一起。離合器蓋與飛輪靠螺栓連接，壓盤與離合器蓋之間是靠傳動(dòng)片傳遞轉(zhuǎn)矩的。二、從動(dòng)部分從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將主動(dòng)部分通過摩擦傳來的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免船東方向的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖擊載荷，大對(duì)數(shù)汽車都不在離合器的從動(dòng)盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。三、扭轉(zhuǎn)減震器離合器結(jié)合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了從動(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震器盤轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)盤本體和減震器盤又通過六個(gè)減震器彈簧把轉(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

8、動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤轂相對(duì)于從動(dòng)盤本體和減震器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的減震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。為了使汽車能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和結(jié)合，這就需要從動(dòng)盤在軸向具有一定彈性。為此，往往在東盤本田圓周部分，沿徑向和周向切槽。再將分割形成的扇形部分沿周向翹曲成波浪形，兩側(cè)的兩片摩擦片分別與其對(duì)應(yīng)的凸起部分相鉚接，這樣從動(dòng)盤被壓縮時(shí)，壓緊力沿翹曲的扇形部分被壓平而逐漸增大，從而達(dá)到結(jié)合柔和的效果。四、壓緊機(jī)構(gòu)壓緊機(jī)構(gòu)主要由螺旋彈簧組成，與主動(dòng)部分一起旋轉(zhuǎn)，它以離合器蓋為依托，將壓盤壓向飛輪，從而將處于飛輪和壓盤間的從動(dòng)盤壓緊。五、操縱結(jié)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)是為駕駛員控制離

9、合器分離與結(jié)合程度的一套專設(shè)機(jī)構(gòu)，它是由位于離合器殼內(nèi)的分離杠桿（在膜片彈簧離合器中，膜片彈簧兼起分離杠桿的作用）、分離軸承、分離套筒、分離叉、回位彈簧等機(jī)件組成的分離機(jī)構(gòu)和位于離合器殼外的離合器踏板及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、阻力機(jī)構(gòu)等組成。§2.2離合器的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的

10、需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于結(jié)合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，攤在分離套筒的環(huán)槽中的撥叉邊推動(dòng)分離叉克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向結(jié)合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤結(jié)合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，既離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和

11、從動(dòng)盤結(jié)合緊密程度的逐漸增大，二者轉(zhuǎn)速也逐漸相等。直到離合器完全結(jié)合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比§2.3離合器的功用及其結(jié)構(gòu)方案的選擇離合器的主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地結(jié)合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零部件因過載而損害；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。一、從動(dòng)盤數(shù)及干、濕式的選擇單片干式摩擦離合器其結(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

12、時(shí)也能結(jié)合平順。因此，廣泛用于各級(jí)轎車及微、輕、中型客車與貨車，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不大于1000牛/米的大型客車和重型貨車上也有所推廣。當(dāng)轉(zhuǎn)矩更大時(shí)可采用雙片干式或雙片濕式摩擦離合器。因本設(shè)計(jì)的離合器是用于微型貨車上的，選用單片干式摩擦離合器。二、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置的選擇周置彈簧離合器的壓價(jià)彈簧均采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在同一個(gè)圓周上。有的重型汽車將壓緊彈簧布置在同心的兩個(gè)圓周上。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易，因此用比較廣泛。在高轉(zhuǎn)速離心力的作用下，周置彈簧易歪斜甚至嚴(yán)重彎曲鼓出而顯著降低壓緊力：另外，壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火，且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，是彈

13、簧壓緊力下降，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力隨之降低。此外，彈簧靠到它的定為面上，造成接觸部位嚴(yán)重磨損，甚至出現(xiàn)彈簧斷裂的現(xiàn)象。中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，這是壓緊彈簧不與壓盤直接接觸，因此壓盤由于摩擦而長(zhǎng)生的熱量不會(huì)直接傳給彈簧而使其回火失效。壓簧的壓緊力是經(jīng)杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用力量較小的彈簧得到足夠的壓盤壓緊力，使操縱輕便。采用中央圓柱螺旋彈簧是離合器的軸向尺寸較大，而矩形斷面的錐形彈簧則可明顯縮小軸向尺寸，但其制造卻比較困難，故中央彈簧離合器多用在重型汽車上以減輕其操縱力。根據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)資料：擋在貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩

14、大于400450牛/米時(shí)，常常采用中央彈簧離合器。斜置彈簧離合器是重型汽車采用的一種新型結(jié)構(gòu)。以數(shù)目較多的一組圓柱螺旋彈簧為壓緊彈簧，分別以傾角a斜向作用于傳力套上，跟著在推動(dòng)壓桿并按杠桿比放大后作用與壓盤上。因此，斜置彈簧離合器與前兩種離合器相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能十分穩(wěn)定。與周置彈簧離合器比較，其踏板力可降低35%左右。膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是采用一個(gè)膜片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：1）膜片彈簧的軸向尺寸較小而徑向尺寸很大，這有利于在提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力的情況下離合器的軸向尺寸。2）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，故不需專門的分離杠桿，使離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，零

15、件數(shù)目少，質(zhì)量輕。3）由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當(dāng)增加壓盤的厚度，提高熱容量；而且還可以在壓盤上增設(shè)散熱筋及在離合器蓋上開設(shè)較大的通風(fēng)孔來改善散熱條件。4）膜片彈簧離合器的主要部件形狀簡(jiǎn)單，可以采用沖壓加工，大批量生產(chǎn)時(shí)可以降低生產(chǎn)成本。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型和中型客車、貨車上得到廣泛的應(yīng)用，而且逐漸擴(kuò)展到大型貨車上。綜上所述：本設(shè)計(jì)采用膜片彈簧。三、操縱機(jī)構(gòu)的選擇由于機(jī)械式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠多應(yīng)用于貨車，但該裝置質(zhì)量大，杠桿之間餃點(diǎn)多，因而摩擦損失較大，傳動(dòng)效率低，其工作受到發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)以及

16、車身或車架變形的影響，不采用那種吊掛式的踏板結(jié)構(gòu)。在平頭汽車上桿系的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合理布置桿系也較困難，踏板的自由行程將加大，剛度也變差。然而，液力操縱機(jī)構(gòu)具有摩擦阻力小，轉(zhuǎn)動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，便于采用吊掛踏板，駕駛室容易密封，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和車架或駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作，離合器接合柔和等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。四、離合器的通風(fēng)散熱實(shí)驗(yàn)表明，離合器的磨損是隨溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面溫度超過一定溫度時(shí)，摩擦片磨損急劇增加。在正常使用條件下的離合器壓盤工作表面溫度在180C。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能高達(dá)1000°C。過高的溫

17、度能使壓盤受熱變形產(chǎn)生裂紋。為了使摩擦表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠的重量以保證足夠的熱容量外，還要求通風(fēng)散熱性良好。改善離合器的通風(fēng)措施有：1）在壓盤上設(shè)置散熱筋；2）在離合器蓋上開較大的通風(fēng)口，在離合器外殼上設(shè)有通風(fēng)窗；五、膜片彈簧的支承形式推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同可分三種：1）雙支承環(huán)形式用臺(tái)肩式鉚釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；2）單支承環(huán)形式在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)來代替后支承環(huán)，使架構(gòu)簡(jiǎn)單，或在鉚釘前側(cè)以彈性當(dāng)環(huán)代替前支承環(huán)，以消除膜片彈簧與支承環(huán)之間的軸向間隙；3）無支承環(huán)形式利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺(tái)將膜

18、片彈簧鉚合在一起，取消前后支承環(huán)，或在鉚釘前側(cè)以彈性當(dāng)環(huán)代替前支承環(huán)，離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)，使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化或取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)彎合在一起，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。本次設(shè)計(jì)選用雙支承環(huán)式。六、壓盤的驅(qū)動(dòng)方式壓盤是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)它和飛輪一同帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以他應(yīng)與飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由作軸向移動(dòng)。壓盤的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊一窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式等多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合

19、器的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式是最近廣泛采用的驅(qū)動(dòng)方式，沿圓周切向布置的三組或四組薄彈簧鋼帶傳動(dòng)片兩端分別于離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓連接，傳動(dòng)片的彈性允許壓盤做軸向移動(dòng)。彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)。故本次選用彈性傳動(dòng)片式。七、分離軸承的類型的選擇分離軸承和支持總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作中主要承受軸向分離時(shí)，他那個(gè)是還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。以前主要采用推力球軸承或向心球軸承，但其潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重、噪聲大、可靠性差、使用壽命低。目前國(guó)外以采用角接觸推力軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鋰基潤(rùn)滑脂，其端部形狀與分離指舌尖

20、部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平斷面或凹弧形端面。本次設(shè)計(jì)選用推力球軸承。第三章離合器主要參數(shù)的選擇為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足如下基本要求：1）能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。2）結(jié)合過程要平順柔和，使汽車豈不是沒有抖動(dòng)和沖擊。3）分離時(shí)要迅速?gòu)氐住?）離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋是變速器輪齒間的沖擊力并方便換擋。5）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有可靠的強(qiáng)度，應(yīng)注意平衡免受離心力的影響。6）應(yīng)使汽車傳動(dòng)系避免共振，具有吸收振動(dòng)，沖擊和減小噪聲的能力。7）操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。以上這些要求中最重要的是使用可靠，壽命長(zhǎng)以及生產(chǎn)和使用中

21、的良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)。§3.1離合器參數(shù)的選擇設(shè)計(jì)所選發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)；功率38.5KW，轉(zhuǎn)速5200r/min，最大轉(zhuǎn)矩70.7N.m一、摩擦片外徑的確定摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小有一定關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要參數(shù)，安發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax（N.m）來選定D，由下列公式可得：D=KD-Temax（3-1）取kD=18Temax=70.7N.m代入數(shù)據(jù)D=18X.70.7=151.3mm在主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中摩擦片的外徑選254mm左右。查摩擦片尺寸的系列化合標(biāo)準(zhǔn)化，選取標(biāo)準(zhǔn)摩擦片外徑D=225mm,內(nèi)徑d=150mm，厚

22、度b=3.5mm,內(nèi)外徑之比d/D=0.667，單位面積A=221mm2。二、離合器后備系數(shù)B的確定后備系數(shù)B是離合器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該確定的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇B時(shí)，應(yīng)考慮一下幾占：八、1）摩擦片在使用中磨損后，離合器還能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。2）要能防止離合器滑磨過大。3）要能防止傳動(dòng)系過載。為可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，B不宜選取太小，當(dāng)使用條件惡劣，為提高起步能力，減小離合器滑磨，B應(yīng)選取大些。采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，B選取值應(yīng)大些。發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，B可選取小些?？紤]以上影響因素和設(shè)計(jì)車型為微型

23、貨車，根據(jù)B的取值范圍B=1.201.75，同時(shí)參考其他同類車型選取B=1.5。三、單位壓力Po單位壓力Po對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大的影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件，發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率大小，摩擦片尺寸，材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。離合器使用頻繁，發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)較小時(shí)，Po應(yīng)取小些。當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí)，為降低摩擦片外源出的熱負(fù)荷，Po應(yīng)取小些，后備系數(shù)較大時(shí)可適當(dāng)增大Po。采用石棉基材料時(shí)Po=0.150.35（MPa）§3.2摩擦片的約束計(jì)算1）摩擦片的外徑D的選取應(yīng)使最大圓周速度V不超過6575m/s。(3-2)nDnV=601000式中：D-摩擦片外徑mmn-發(fā)動(dòng)機(jī)最大

24、功率時(shí)轉(zhuǎn)速r/minV-摩擦片最大圓周速度m/s;V=nDn=3.142502000=26.17m/sv65m/s601000601000符合條件2）摩擦片的內(nèi)外徑比c應(yīng)在0.530.7范圍內(nèi)。在本設(shè)計(jì)中c=0.620符合要求3）后備系數(shù)B的最大范圍1.204.0。在本設(shè)計(jì)中B=1.54）單位壓力。摩擦離合器是靠摩擦表面的摩擦力矩來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。離合器的靜摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為：Tc=fFZRc（3-3）式中：Tc-為靜摩擦力矩牛每米。f-摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，取f=0.30。F-壓盤施加在摩擦面上的工作壓力，單位：N。Z-摩擦面數(shù)，為從動(dòng)盤數(shù)兩倍。Z=2。Rc-摩擦片的平均摩擦半徑，

25、單位：mm(3-4)假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有：Rc=3(D2d2)(3-5)F=PoA=Po式中：Po-摩擦面單位壓力，單位：MPa。A-一個(gè)摩擦面的面積：mm2;D-摩擦片外徑：mm;d-摩擦片內(nèi)徑：mm摩擦片的平均摩擦半徑Rc根據(jù)壓力均勻假設(shè)，可表示將式（2-4）與（2-5）帶入（3-3）得：Tc=nfZ12PoD3(1-c3)(3-6)式中：c-摩擦片內(nèi)外徑之比，c=0.620。為了保證離合器在任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)時(shí)Tc應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即TC=BTernax（3-7）則根據(jù)以上相應(yīng)計(jì)算公式及相關(guān)數(shù)據(jù)可得：由（3-7）得：Tc=BTemax=1.5X1

26、60=240N.m314240=二1412由（3-6）驗(yàn)算單位壓力Po,貝U:330.32Po0.25(10.620)Po=0.129MPa在所要求范圍內(nèi)。由式（3-5）：33Rc=0.1030m0.250.1553(0.2520.1552)有公式（3-3）:2400.320.10303883.5N第四章離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算§4.1膜片彈簧的設(shè)計(jì)一、膜片彈簧主要參數(shù)的選取1)比值H/h和板厚h的選擇。比值H/h對(duì)于膜片彈簧的彈性特性影響極大，如圖4-1。通過分析可知，當(dāng)H/hV.2時(shí)，F(xiàn)1=f(1)為增函數(shù)；H/h=、2時(shí)，F(xiàn)1=f(1)有一極值，該極值點(diǎn)恰為拐點(diǎn)；當(dāng)H/h&g

27、t;2時(shí)，F(xiàn)1=f(J有一極大值和一極小值；當(dāng)H/h=22時(shí)，F(xiàn)1=f(1)的極小值落在橫坐標(biāo)上。為保證離合器壓緊力變化不大和操作輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h般為1.52.0，板厚h為24mmFIB/h<1.414圖4-1膜片彈簧的彈性特性曲線2) 比值R/r和R、r的選擇，研究表明，R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r一般為1.21.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的R值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc。3) a的選擇。膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角a與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切，a/H

28、(R-r),一般在915。的范圍內(nèi)。4) 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。膜片彈簧工作點(diǎn)拐點(diǎn)H對(duì)著膜片彈簧的壓平位置，而且!H1M1N/2o新離合器在結(jié)合狀態(tài)時(shí)，一般ib=(0.81.0)ih,以保證摩擦片在最大磨損限度范圍內(nèi)的壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B到Co為了最大限度的減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。圖4-2膜片彈簧工作點(diǎn)位置5)分離指數(shù)n的選取。分離指數(shù)n常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸彈簧可取12o6) 膜片彈簧小端半徑ro，及分離軸承作用半徑rf的確定。ro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。rf應(yīng)大于roo7）切槽寬度1、2

29、及半徑re,1=3.23.5mm,2=910mm,re的取值應(yīng)滿足rL>2的要求。8）壓盤加載半徑R1和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑r-i的確定。R1和r1的取值將影響膜片彈簧得剛度。r1應(yīng)略大于r,R1應(yīng)略小于R且盡量接近R。本次設(shè)計(jì)取，H/h=1.5,H=3mm,h=2mm,R/r=1.2,R=108mm,r=90mm,a=12.7,n=18,r0=20mm,1=3.2mm,2=10mm,re=10mm,rf=21mm。二、膜片彈簧的彈性特性假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)0轉(zhuǎn)動(dòng)。通過支持環(huán)和壓盤加載膜片彈簧上的載荷F1集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相對(duì)軸向變形為1（m

30、m）,則膜片彈簧的彈性特性如下式表達(dá)F1=fh2(4-1)nEh1InR/ruRru1Rr2H1H61R1»RA2RA式中，E為材料的彈性模量（MPa）,對(duì)于鋼：E=2.1X105MPa；為材料的泊松比，對(duì)于鋼：=0.3;H為膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截面錐高度（mm）；h為膜片彈簧鋼板厚度（mn）；R、r分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小端半徑（mn）R1、*分別為壓盤加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑（mm）。代入數(shù)據(jù)F1=3.142105223|13-2.633-1.3+461-0.321079121079110791=2038N當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧的加載點(diǎn)將發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)分

31、離指端所加載荷為F2，相應(yīng)作用點(diǎn)變形為2（mm）;另外，在分離與壓緊狀態(tài)下，只要膜片彈簧變形到相同的位置，其子午斷面從自由狀態(tài)也轉(zhuǎn)過相同的角度，則有如下關(guān)系(4-2)Arf2=R車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2.6=11.4mm_91-212=10791Rr1A-rfF1(4-3)22217式中，rf為分離軸承和分離指的接觸半徑（mm）10791F2=2038=466N9121三、膜片彈簧得強(qiáng)度校核子午斷面在中性點(diǎn)O處沿圓周方向的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變力和切向應(yīng)力。建立坐標(biāo)xOy，則斷面上任意點(diǎn)（x、y）的切向應(yīng)力t（MPa）為(4-4)/2yex式中，a為自由狀態(tài)時(shí)圓錐底

32、角（rad）;為從自由狀態(tài)起，子午斷面的轉(zhuǎn)角（rad）;e為中性點(diǎn)半徑（mn）,e=Rr/lnR/r。由上公式可知，當(dāng)一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力t在坐標(biāo)軸系中呈現(xiàn)線性分布，當(dāng)t=0時(shí)有y=/2x（4-5）因/2很小，/2tan（/2）則表明：對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在過O點(diǎn)而與x軸成-/2角的直線上。實(shí)際上，當(dāng)x=e時(shí)，無論t為何值，均存在y=-/2e，即對(duì)于一定的，等應(yīng)力線都匯交與K點(diǎn)，其坐標(biāo)為x=-e，y=-/2e。顯然，OK為零應(yīng)力直線，其內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)；等應(yīng)力線越遠(yuǎn)離零應(yīng)力線，其應(yīng)力值越高。由此可見，彈簧部分內(nèi)上緣E點(diǎn)的切向壓應(yīng)力最大。當(dāng)K點(diǎn)的縱坐標(biāo)-/2e>h/2時(shí)，A

33、、點(diǎn)的切向拉應(yīng)力最大。分析表明，B點(diǎn)的應(yīng)力值最高，通常只計(jì)算B點(diǎn)的應(yīng)力來校核其強(qiáng)度。將B點(diǎn)坐標(biāo)x-e-r和yh/2代入（4-4），可得B點(diǎn)的應(yīng)力tB為erer(4-6)代入數(shù)據(jù)可得:tB=1329MPa車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書33令dtB/d二0,可求出tB達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角2er(4-7)式(4-7)表明，B點(diǎn)最大壓應(yīng)力發(fā)生在比其壓平位置再多轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度h/2er的位置。fp，計(jì)其值為(4-8)(mm)。當(dāng)離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧子午斷面的實(shí)際轉(zhuǎn)角算tB時(shí)，取p；如果fVp，貝U取fo,在分離軸承推力F2的作用下，E點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力rB，6rrfF2rB=2nQh式中，n為分離指數(shù)目

34、；br為一個(gè)分離指根部的寬度代入數(shù)據(jù)可得：rB=136MPa考慮到彎曲應(yīng)力rB是與切向壓應(yīng)力tB相互垂直的拉力，根據(jù)最大切應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為jBrBtB(4-9)代入數(shù)據(jù)可得jB=1465MPa實(shí)驗(yàn)表明，裂紋首先在最大應(yīng)力點(diǎn)E點(diǎn)產(chǎn)生，但此時(shí)裂紋并不發(fā)展到損壞，且不明顯影響其承載能力。繼后，在A點(diǎn)由于拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，這種裂紋是發(fā)展性的，一直發(fā)展到使其破壞。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)膜片彈簧采用60Si2MnA時(shí)，jB不應(yīng)大于1700MPa。.四、膜片彈簧材料及制造工藝國(guó)內(nèi)膜片彈簧一般采用60Si2MnA和50CVA等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。為了保證其硬度、幾何尺寸、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要

35、求，需進(jìn)行一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理，即沿其分離狀態(tài)的工作方向，超過徹底分離點(diǎn)后繼續(xù)施加過量的位移，使其過分38次，以產(chǎn)生一定的塑性變形，從而是膜片彈簧的表面產(chǎn)生于使用狀態(tài)反方向的殘余應(yīng)力而達(dá)到強(qiáng)化的目的。一般說，經(jīng)強(qiáng)化處理后，在同樣的工作條件下，可提高膜片彈簧的疲勞壽命5%30%。另外，對(duì)膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理，即以高速?gòu)椡枇鲊娚涞侥て砻妫贡砻娈a(chǎn)生塑性變形，從而形成一定厚度的表面強(qiáng)化層，起到冷作硬化的作用，同樣也可以提高承載能力和疲勞強(qiáng)度。為了提高分離指的耐磨性，可對(duì)其端部進(jìn)行高溫淬火、噴鍍鉻和鍍鎘或四氟乙烯。在膜片彈簧與壓盤接觸處，為了

36、防止由于拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂紋，可對(duì)該處進(jìn)行擠壓處理，以消除應(yīng)力源。膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分的硬度一般在4550HRC,分離指端硬度為5562HRC,在同一片上同一范圍的硬度差不應(yīng)大于3個(gè)單位，碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏體和少量的索氏體。單面脫碳層得深度一般不得超過厚度的3%。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差一般為H11和h11，厚度公差為土0.025mm，初始底錐角公差為土10'。膜片彈簧上下表面的表面粗糙度為1.6m，地面的平面度一般要求小于0.1mm。膜片彈簧處于接合狀態(tài)時(shí)，其分離指端得相互高度差一般要求小于0.81.0mm。五、膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)膜片彈簧

37、的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要確定一組彈簧得基本參數(shù)，使彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強(qiáng)度也滿足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到最佳的綜合效果。a）目標(biāo)函數(shù)目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)主要有以下幾點(diǎn)：1）彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小。2）在從動(dòng)盤摩擦片磨損前后，彈簧壓緊力之差的絕對(duì)值為最小。3）在分離行程中，駕駛員作用在分離軸承扇的分離操縱力的平均值為最小。4）在摩擦片磨損極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對(duì)值得平均值為最小。5）選3）和4）兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)為雙目標(biāo)。為了既保證離合器使用過程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴(yán)重過載，且能保證操縱省力，選取5）作為目標(biāo)函數(shù)，通過兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分配不同的權(quán)重來協(xié)調(diào)他們之間

38、的矛盾，并用轉(zhuǎn)化函數(shù)將兩個(gè)目標(biāo)合成一個(gè)目標(biāo)，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標(biāo)函數(shù)，則fX=w1f1X+w2f2X（4-10）式中W1和W2分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)f1X和f2X的加權(quán)因子，視設(shè)計(jì)要求選定。b）設(shè)計(jì)變量從膜片彈簧彈性特性計(jì)算式可以看出，應(yīng)選取H、h、R、r、Ri、ri這六個(gè)尺寸參數(shù)以及在結(jié)合工作點(diǎn)相應(yīng)與彈簧工作壓緊力Fib的大端變形量ib為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，即X=HhRrR!r11BT（4-11）c）約束條件1）應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力Fib與要求的壓緊力Fy相等，即Fib=Fy2）為了保證各工作點(diǎn)A、B、C有較適合的位置，應(yīng)正確選擇1B相對(duì)于拐點(diǎn)1H的位置，一般1B/1H=0.81.0，即0.8&l

39、t;<1.0（4-12）HR1A3）為了保證摩擦片磨損后離合器仍可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力F1a應(yīng)大于或等于新摩擦片的壓緊力F1b，即F1AF1B4）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧得H/h與初始底錐角aH/Rr應(yīng)在一定范圍內(nèi)即1.5 <H/h<2.09°<aH/Rr<15°5）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20<R/r<1.353.5 <R/r0<5.06）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑R1應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，

40、即推式：Dd/4R1D/27）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，R1與R，r1與r,“與r。之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1<RR1<70<口一r<60<rf-r。<48）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)選擇，即rr推式：2.3<-_-<4.5Riri9）彈簧在工作過程中，B點(diǎn)的最大壓應(yīng)力tBmax應(yīng)不超過其允許值,即tBmaxWtB10）彈簧在工作過程中，A點(diǎn)的最大拉應(yīng)力tAmax應(yīng)不超過其相應(yīng)的需用值，即tAmaxtAFhFhFrFr0.05(4-13)11）彈簧在制造的過程中，由于其主要尺寸參數(shù)H、h、R和r都存在誤差，對(duì)彈簧得壓緊

41、力有一定的影響。因此，為了保證在加工精度范圍內(nèi)彈簧得工作性能，必須使由制造誤差引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差不超過某一范圍，即F1B式中，F(xiàn)h、Fh、Fr、Fr分別為由于H、h、R和r的制造誤差引起的彈簧壓緊力的偏差。12）在離合器裝配誤差范圍內(nèi)引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差，也不得超過某一范圍即-FW0.05（4-14）F1b式中，F(xiàn)ib為離合器裝配誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值。§4.2扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算扭轉(zhuǎn)減震器主要參數(shù)的選擇1) 極限轉(zhuǎn)矩Tj:有減震彈簧的最大變形量來確定，它規(guī)定了其作用的轉(zhuǎn)矩上線，極限轉(zhuǎn)矩為減震器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口間的間隙時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。Tj=(1.5

42、2.0)Temax(4-15)式中的微型貨車取Tj=1.5Temax=106.05N.m2) 扭轉(zhuǎn)剛度K為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減震器的扭轉(zhuǎn)剛度K,使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。K決定于減震器彈簧得線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸。設(shè)減震彈簧分布在半徑為Ro的圓周上，當(dāng)從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過弧度時(shí)，彈簧相應(yīng)變形量為Ro。此時(shí)所需加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為T=1000KZjR；(4-16)式中，T為是從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過弧度所需加的轉(zhuǎn)矩：；K為每個(gè)減震彈簧的線剛度；Zj為減震彈簧的個(gè)數(shù)；Ro為減震彈簧位置半徑。根據(jù)扭轉(zhuǎn)減震器扭轉(zhuǎn)剛度的定義，K=T則K=1000KZjR；(4-17)式

43、中，K為減震器扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來處選取K13Tj本設(shè)計(jì)中取K=1000N.m/rad3) 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T由于減震器扭轉(zhuǎn)剛度T，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)最有效的消振，必須合理選擇減震器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T。一般可按下式初選T=(0.060.17)Temax(4-18)本設(shè)計(jì)中初選T=7.07N.m4) 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn減震彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，Tn增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是Tn不應(yīng)大于T，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減震器將提前停止工作，故取Tn=(0.050.15)Temax,本設(shè)計(jì)中初選=6.36N.m

44、5) 減震彈簧的位置半徑RoRo的尺寸引進(jìn)可能大些，一般取Ro=(0.600.75)d(4-19)2式中的d為摩擦片的直徑。本設(shè)計(jì)中取R。=50mm6) 減震彈簧的個(gè)數(shù)Zj(參考下表)摩擦片外徑為225式減震彈簧的個(gè)數(shù)可取46本設(shè)計(jì)中Zj=47) 減震彈簧總壓力F當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙1與2被消除，減震彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tj時(shí)，減震彈簧收到的壓力F為F=Tj/Ro(4-20)F=2121N第五章主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算§5.1從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)計(jì)算從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式，帶扭轉(zhuǎn)減震器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，本次設(shè)計(jì)從動(dòng)盤為帶扭轉(zhuǎn)減震器的形式。從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下幾個(gè)方面的要求：為了

45、減少變速器換擋是輪齒間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能?。粸榱吮ＷC汽車平穩(wěn)起步，摩擦面上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性；為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減震器；具有足夠的抗暴裂強(qiáng)度。一、從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，應(yīng)盡量減輕其重量，并應(yīng)使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片一般都做的比較薄，通常使用1.32.0mm厚的鋼板沖制而成。本次設(shè)計(jì)的微型貨車，故取從動(dòng)片厚度為1.5mm。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(dòng)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(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的。具有軸向

46、彈性的從動(dòng)片有整體式、分開式和組合式三種型式。比較三種型式的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)從動(dòng)片采用整體式彈性從動(dòng)片。整體式彈性從動(dòng)片能達(dá)到軸向彈性的要求，且生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。二、從動(dòng)盤轂發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)從動(dòng)盤轂的花鍵孔輸出，變速器輸入軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤轂和變速器輸入軸的花鍵結(jié)合方式采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。設(shè)計(jì)花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)參照國(guó)標(biāo)GB1144-1974的花鍵標(biāo)準(zhǔn)，表5-1從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸摩擦片發(fā)動(dòng)機(jī)齒數(shù)n外徑mm內(nèi)徑mm齒厚mm有效齒擠壓應(yīng)外徑mm最大轉(zhuǎn)長(zhǎng)mm力MPa矩N.m160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.12251

47、4710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0從動(dòng)盤轂花鍵尺寸如下：花鍵齒數(shù)：n=10；花鍵外徑：D=32mm；花鍵內(nèi)徑：d=26mm；齒厚：B=4mm；有效齒長(zhǎng)：l=30mm。Pnhl由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而全破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計(jì)算。有公式：(5-1)式中：P-花鍵的齒側(cè)面壓力，由下式確定：P=4Temax(Dd)Z(5-2)式中：d,D-花鍵的內(nèi)外徑，mm;Z-從動(dòng)盤轂的數(shù)目；Temax-

48、發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，N.m；n-花鍵齒數(shù)；h-花鍵工作高度，m,h=(D-d)/2；1-花鍵有效長(zhǎng)度，m。由已知條件:p=470.7(0.0300.026)1=4876N4876100.0030.035.4MPa從動(dòng)盤轂由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過20MPa。故所選花鍵尺寸滿足要求§5.2軸徑的計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：(53)式中：t軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa;T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm;Wt軸的抗扭截面系數(shù)，mm3;對(duì)于實(shí)心軸，將Wt=nd3/16代入（51）可得：八3P”t(9550)-Vn=106%0.1948=20.7mm本地設(shè)計(jì)取值d=26mm。§

49、5.3壓盤和離合器蓋得設(shè)計(jì)一、壓盤幾何尺寸的確定在摩擦片的尺寸確定以后，與它摩擦相接觸的壓盤內(nèi)外徑尺寸也就基本確定下來了。這樣，壓盤幾何尺寸最后歸結(jié)為如何去確定它的厚度。壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：1）壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量，以增大熱熔，減少升溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以以幫助散熱通風(fēng)，使每次結(jié)合時(shí)的溫升不至于過高：2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減少受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及離合器的分離，厚度約1525mm。3）與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520g.cm。4）壓盤高度公差

50、要小。鑒于以上原因，本次設(shè)計(jì)壓盤厚度取20mm。在初步確定壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器結(jié)合一次的溫升，它不應(yīng)超過810C。Lcm校核公式：(5-4)式中：-溫升，°C；L-滑磨功，N.m;-分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比，單片離合器壓盤=0.50;C-壓盤的熱容量，對(duì)于鑄鐵壓盤：c=481.4J/（Kg.K）;m-壓盤質(zhì)量，Kg。m=v=7.0X103x3.14X（0.225X0.2250.15X0.145）-4X0.020=2.78Kg=0.540064.1481.43.1=9.8Cv10C符合要求二、離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤

51、。對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：1）應(yīng)具有足夠的剛度，否則將會(huì)影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減少壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。為此采取以下措施：適當(dāng)增大蓋得板厚，一般為2.54mm2）應(yīng)與飛輪保持良好的隊(duì)中性，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，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。經(jīng)以上敘述與實(shí)物類比，本次設(shè)計(jì)取厚度4mm。三、支承環(huán)支承環(huán)和支承鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性要好。支承環(huán)一般采用34mm的碳素彈簧鋼絲。本次設(shè)計(jì)取3mm。第六章離合器的操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、對(duì)離合器操

52、縱機(jī)構(gòu)的基本要求1）踏板力要盡可能小，2）踏板行程一般在80150mm內(nèi)，最大不要超過180mm。3）應(yīng)有踏板行程調(diào)整裝置，以保證摩擦片磨損后，分離軸承的自由行程可以復(fù)原。4）應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過大而損壞。5）應(yīng)有足夠的剛度，傳動(dòng)效率要高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。二、踏板位置離合器踏板位置以人體左右對(duì)稱中心向左移動(dòng)80100mm,作為離合器踏板中心線的位置。三、踏板行程踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2兩部分組成，即S=S1+S2=SofZS幺a2bd2（6-1）Ga1b1d1式中Sof為分離軸承的自由行程，一般為1.53.0mm，反映到踏板上的自由行程3般為2030mm；本次取2mmd“、d?分別為主缸和工作缸的直徑；Z為摩擦片面數(shù)；S為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：S=0.851.30mm，本次取1mm。a1=320mm>a2=60mm、b1=80mm、b2=70mmC1=71mm、C2=18mm為杠桿尺寸。圖6-1液力操縱機(jī)構(gòu)示意圖踏板力Ff，且踏板力不得大于300N。本次設(shè)計(jì)取踏板力180N，a1=320mm，aGOmm,踏板傳動(dòng)比ip=5.333。則主缸所受的力為FF=FfXip(6-2)代入數(shù)據(jù)得F=180