沃爾沃S40離合器設(shè)計(jì)

39/39摘要隨著汽車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，汽車性能趨于高速化，載貨汽車趨于大型化，要求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷地提高，使離合器的使用條件也日漸惡化。因此，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，提高其使用可靠性及壽命，簡化操作(在某些車型上以至向自動(dòng)操縱發(fā)展)，已成為當(dāng)代汽車離合器的發(fā)展趨勢。離合器是汽車傳動(dòng)系中的重要部件，它的構(gòu)造特性與發(fā)展和傳動(dòng)系緊密相關(guān)，本文針沃爾沃汽車的各項(xiàng)參數(shù)，設(shè)計(jì)推式膜片彈簧離合器。離合器設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括壓盤總成、從動(dòng)盤總成、膜片彈簧三個(gè)部分。首先，對(duì)離合器各零件的參數(shù)、尺寸、材料、及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后用AutoCAD工程圖。本文還重點(diǎn)研究了膜片彈簧在分離過程中的受力，對(duì)受力過程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，并對(duì)其進(jìn)行校核，以提高膜片彈簧離合器的使用壽命，使膜片彈簧離合器在工作過程中處于最佳狀態(tài)。關(guān)鍵詞：離合器；膜片彈簧；設(shè)計(jì)；壓盤；從動(dòng)盤ABSTRACTTheclutchisanimportantpartoftheautomobilepowertrain,itscharacteristicanddevelopmenthavecloserelationwiththepowertrain.BasedonBeijingqienuoji’sparameter,thispaperaimtodesignpushingtypediaphragm-springclutch.Therearethreemainpartsoftheclutchdesign:drivendiscdesign,diaphragm-springdesignandthedrivingdiscdesign.Firstly,thispapercalculatestheparameters,andchoosessizesandmaterialsfortheclutch’sparts.Thendrawthethree-dimension-blueprintoftheassemblyandcomponents.Finallytransformsthethree-dimension-blueprintintoAutoCADengineeringplat.Alongwiththedevelopmentofautomobiletransportation,carperformance,autohigh-speedtendstorequesttheenginetendstolarge-scale,powerandspeedcontinuouslyimprovetheconditionsofuse,makeclutchisworsening.Therefore,toincreasetheabilityoftransmissiontorqueclutch,improveitsuse,simplifytheoperationreliabilityandlife(insomemodelsandautomaticcontrollingtodevelop),hasbecomethedevelopmenttrendofmodernautomobileclutch.Thispaperalsostudiesforceexertedondiaphragmintheprocessofseparation,andanalyzingtheprocessmathematically,thenexaminesandcalculatesrelativeparameter.Inconclusion,thedesignwillprolongthelifetimeofdiaphragm-springclutch,andmakestheclutchinbeststatewhenit’sworking.Keywords:Clutch;Diaphragm-spring;Design;Pressure-plate;Platen目錄摘要 ⅠAbstract II第1章緒論 51.1離合器的設(shè)計(jì)要求 51.2離合器的發(fā)展歷史 51.3離合器概況 6第2章離合器基本尺寸參數(shù)的選擇 92.1摩擦離合器機(jī)構(gòu)形式的選擇 92.2從動(dòng)盤數(shù)及干、濕式的選擇 92.3壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置 92.4壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 102.5從動(dòng)盤數(shù)的選擇 112.6離合器基本性能關(guān)系式 112.7離合器后備系數(shù)的選擇 122.8摩擦材料中單位壓力和摩擦因數(shù)的選擇 122.9本章小結(jié) 13第3章離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 143.1摩擦片的設(shè)計(jì) 143.2從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) 163.3從動(dòng)片和波形彈簧片的設(shè)計(jì) 173.4扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 183.5本章小結(jié) 21第4章離合器壓盤總成設(shè)計(jì) 224.1壓盤的設(shè)計(jì) 224.2離合器蓋的設(shè)計(jì) 234.4本章小結(jié) 24第5章膜片彈簧設(shè)計(jì) 255.1膜片彈簧初選 255.2膜片彈簧的分析 265.5本章小結(jié) 29第6章離合器的滑磨及熱工況 306.1工況分析 306.2約束條件 356.3本章小結(jié) 36結(jié)論 37參考文獻(xiàn) 38致謝 40附錄A 41附錄B 44第1章緒論1.1離合器的設(shè)計(jì)要求隨著現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高，對(duì)離合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保持傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉(zhuǎn)機(jī)械強(qiáng)度，以保證安全可靠的工作。離合器在工作過程中與變速器飛輪相連，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成比較復(fù)雜，零件極易在高速旋轉(zhuǎn)過程中在離心力的作用下，產(chǎn)生破壞，因此開發(fā)耐用的離合器使其能承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的能力，避免其在使用過程中出現(xiàn)事故是十分必要的。1.2離合器的發(fā)展歷史隨著科技的飛速發(fā)展，特別是液壓技術(shù)、電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，汽車傳動(dòng)系發(fā)生巨大的變化。作為傳動(dòng)系重要組成部件之一的離合器總成，擔(dān)負(fù)著傳力、減震和防止系統(tǒng)過載等重要作用。伴隨著自動(dòng)變速器技術(shù)及與之相配套的離合器技術(shù)的完善，離合器產(chǎn)品不論是性能結(jié)構(gòu)方面還是生產(chǎn)制造方面都發(fā)生了很大變化。1981年，法國人制成了摩擦片式離合器，此后浸在油中工作的濕式多片離合器逐漸取代了錐形離合器，但多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油粘住，致使離合底，造成換檔困難，所以它又逐漸被干式多片離合器取代。多片干式離合器的主要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面多，故接合平順柔和，保證了汽車的平穩(wěn)起步；但因片數(shù)多，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，還是感到換檔不夠容易。另外，中間壓盤的通風(fēng)散熱不良，容易引起過熱，加快了離合器的磨損，甚至燒傷和碎裂，如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。在離合器的操縱機(jī)構(gòu)中，由于重型和中型汽車的離合器壓緊彈簧的壓緊力很大，人們又采取各種助力裝置來減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，如日本產(chǎn)TKL20型重型汽車采用彈簧助力；紅巖CQ261和北京BJ370等重型車采用氣壓助力等。隨著汽車運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷提高改進(jìn)，以適應(yīng)新的使用條件。從國外的發(fā)展動(dòng)向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載貨汽車趨于大型化，國內(nèi)也有類似情況。此外，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速功率的不斷提高和汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來越高，離合器的使用條件也越來越苛刻。從提高離合器性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)推式膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作，已成為離合器目前發(fā)展趨勢。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的不斷提高和汽車電子技術(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)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步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)操作的形式發(fā)展。自動(dòng)離合器、雙離合變速器等等使得操作簡便、動(dòng)力更強(qiáng)的新技術(shù)層出不窮。所以，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速，增加離合器傳遞扭矩的能力和簡化操作系統(tǒng)，已成為離合器的發(fā)展趨勢[5]：離合器是汽車傳動(dòng)系的重要部件，它的構(gòu)造特性與發(fā)展和傳動(dòng)系緊密相關(guān)。在以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中，雖然發(fā)展自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車傳動(dòng)系的發(fā)展趨勢，但手動(dòng)擋車款式仍然占多數(shù)，且考慮商用車中更多數(shù)采用手動(dòng)變速器，則手動(dòng)擋汽車目前仍然使世界汽車的主流?？梢哉f，從目前到將來，離合器這一部件將會(huì)隨著內(nèi)燃機(jī)一起存在，不可能在汽車上消失。因此，研究離合器結(jié)構(gòu)有實(shí)際的意義，設(shè)計(jì)更優(yōu)質(zhì)的離合器也就成為了推動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)步的課題之一。1.3離合器概況按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭轉(zhuǎn)，防止傳動(dòng)系過載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn):1)結(jié)合時(shí)平順、柔和，使汽車起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊；2)離合器分離徹底；3)從動(dòng)部分慣量小，以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊；4)散熱性能好；5)高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度；6)避免汽車傳動(dòng)系共振，具有吸收震動(dòng)、沖擊和減小噪聲能力；7)操縱輕便；8)工作性能；9)使用壽命長。1.3.1離合器的功用1.使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。汽車由靜止到行駛的過程，其速度應(yīng)由零逐漸增大。如果傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間沒有離合器，而是剛性地連接，汽車起步時(shí)，駕駛將傳動(dòng)系統(tǒng)的變速器掛入一定的工作檔位，靜止的汽車在突然接上動(dòng)力的瞬間將會(huì)猛烈前沖，產(chǎn)生很大的慣性力的作用下，轉(zhuǎn)速急劇下降到最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速300～500r/min以下，而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。這樣，汽車將不能起步。在發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間裝有離合器。則汽車在起步前，駕駛員先踏下離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)分開，待掛上適當(dāng)?shù)臋n位后，再慢慢抬起離合器踏板，同時(shí)，逐漸加大加速踏板開度增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也就逐漸地增大，于是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩便可由小到大地逐漸傳給傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力足以克制行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地逐漸加速，實(shí)現(xiàn)汽車平穩(wěn)起步。2.暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的了解，便于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和變速器平順換檔發(fā)動(dòng)機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)，讓離合器切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的了解，就可除去部分阻力，有利于提高起動(dòng)轉(zhuǎn)速，提高起動(dòng)成功率。在汽車行駛過程中，為了適應(yīng)不斷變化的行駛條件，傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常要換用不同檔位工作，實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，即將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，換入新檔位。3.限制所傳遞的轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)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)系統(tǒng)剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因而其中所有零件將產(chǎn)生很大的慣性力矩（其數(shù)值可能大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩），對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成超過其承載能力的載荷，而使其機(jī)件損壞。有了離合器，一方面在緊急制動(dòng)時(shí)，可先踏下離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)分離，解除了它們之間的相互作用的；另一方面即使來不及先踏下離合器，當(dāng)慣性力矩超過了離合器允許的最大摩擦力矩時(shí)，離合器主、從動(dòng)部分就相對(duì)滑轉(zhuǎn)以消除這一危險(xiǎn)。從而防止傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。1.3.2現(xiàn)代汽車離合器應(yīng)滿足的要求:在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止傳動(dòng)系過載。接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。分離時(shí)要迅速、徹底。從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。作用在從動(dòng)盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。第2章離合器的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)的選擇2.1摩擦離合器機(jī)構(gòu)型式的選擇汽車離合器有摩擦式、電磁式和液力式三種類型。其中，摩擦式的應(yīng)用最廣泛?，F(xiàn)代汽車摩擦離合器的典型結(jié)構(gòu)型式是單片或雙片干式，它由從動(dòng)盤、壓盤、壓盤驅(qū)動(dòng)裝置、壓緊彈簧（有沿圓周均布的圓柱螺旋彈簧、中央布置的錐形或圓柱螺旋彈簧和膜片彈簧等）、離合器蓋、分離杠桿、分離軸承等構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)選定的機(jī)構(gòu)型式為單片摩擦式。2.2從動(dòng)盤數(shù)及干、濕式的選擇（一）單片干式摩擦離合器單片干式摩擦離合器其結(jié)構(gòu)簡單，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)也能接合柔順。因此，廣泛用于各級(jí)轎車及微、輕、中型客車與貨車上，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。當(dāng)轉(zhuǎn)矩更大時(shí)可以采用雙片離合器。（二）雙片干式摩擦離合器雙片干式摩擦離合器與單片離合器相比，由于摩擦面增多使傳遞轉(zhuǎn)矩的能力增大，接合也更平順、柔和；在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，其徑向尺寸較小，踏板力較小。但軸向尺寸加大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；中間壓盤的通風(fēng)散熱性差易引起過熱而加快摩擦片的磨損甚至燒傷碎裂；分離行程大調(diào)整不當(dāng)分離也不易徹底；從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大易使換檔困難等。僅用于傳遞的轉(zhuǎn)矩大且徑向尺寸受到限制時(shí)。（三）多片濕式離合器摩擦面更多，接合更加平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損小。但分離行程大、分離也不易徹底，特別是在冬季油液粘度增大時(shí)；軸向尺寸大；從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，故過去未得到推廣。近年來，由于多片濕式離合器在技術(shù)方面的不斷完善，重型車上又有采用，并有不斷增加的趨勢。因?yàn)樗捎糜捅脤?duì)摩擦表面強(qiáng)制冷卻，使起步時(shí)即使長時(shí)間打滑也不會(huì)過熱，起步性能好，據(jù)稱其使用壽命可較干式高出5～6倍。通過各結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的比較及本次設(shè)計(jì)所針對(duì)的車型，故本次設(shè)計(jì)選用的是單片干式摩擦離合器。2.3壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置離合器壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧等。可采用沿圓周布置、中央布置和斜置等布置形式。根據(jù)壓緊彈簧的型式及布置，離合器分為：周置彈簧離合器周置彈簧離合器的壓緊彈簧是采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在一個(gè)圓周上。有的重型汽車將壓緊彈簧布置在同心的兩上圓周上。周置彈簧離合器的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，過去廣泛用于各種類型的汽車上。現(xiàn)代由于轎車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高（最高轉(zhuǎn)速高達(dá)5000～7000r/min或更高），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，也使彈簧靠到定位座位柱上而使接觸部位嚴(yán)重磨損甚至出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。因此，現(xiàn)代轎車及微、輕、中型客車多改用膜片彈簧離合器。但在中、重型貨車上，周置彈簧離合器仍得到廣泛采用。中央彈簧離合器采用一個(gè)矩形斷面的圓錐螺旋彈簧或用1～2個(gè)圓柱螺旋彈簧做壓簧并布置在離合接觸，因此壓盤由于摩擦而產(chǎn)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，使操縱較輕便。采用中央圓柱螺旋彈簧時(shí)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)國外的統(tǒng)計(jì)資料：當(dāng)載貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大于400～450N.m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（彈簧中心線與離合器中心線間的夾角）斜向作用于傳力套上，后者再堆動(dòng)壓桿并按杠桿比磨損后壓桿內(nèi)端隨傳力套前移，使彈簧伸長，壓力減小，傾角亦減小，而cos值則增大。這樣即可使在摩擦片磨損范圍內(nèi)壓緊彈簧的軸向推力幾乎保持不變，從而使壓盤的壓緊力也幾乎保持不變。同樣，當(dāng)離合器分離時(shí)后移傳力套，壓盤的壓緊力也大致不變。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)是工作為性能十分穩(wěn)定。與周置彈簧離合器比較，其踏板力約可降低35%。膜片彈簧離合器作為壓緊彈簧的膜片彈簧，是由彈簧鋼制成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片。且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余未切的槽大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)則有支撐圈。它借助固定在離合器蓋上的一些鉚釘來安裝定位。當(dāng)離合器蓋未固定到飛輪上是，膜片彈簧不受力而處于自由狀態(tài)。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支撐圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角度變大，甚至膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)，分離軸承前移使膜片彈簧壓前支撐圈并以此為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動(dòng)壓盤使離合器分離。2.4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)它和飛輪一起帶動(dòng)傳動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它與飛輪連接在一起。但是這種連接應(yīng)該允許壓盤在離合器分離過程中能自由地作軸向移動(dòng)。壓盤與飛輪的連接方式或其他的驅(qū)動(dòng)方式有：凸塊—窗口式、傳力銷式、鍵式（鍵槽—指銷式，鍵齒式）以及彈性傳動(dòng)片式等。凸塊—窗口試是在單片離合器中長期采用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是在壓盤外緣鑄出3~4個(gè)凸片，裝配時(shí)伸入離合器蓋對(duì)應(yīng)的長方形窗口中，而離合器蓋則與飛輪相連。考慮到摩擦片磨損后壓盤向前移。因此凸塊應(yīng)凸出窗口以外。其結(jié)構(gòu)簡單，但是凸塊與窗口的配合處磨損后易使定心精度降低而失去平衡，且會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪音。所以在現(xiàn)在的離合器中已經(jīng)很少使用。傳力銷式是雙片離合器采用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它是用沿圓周均勻分布的幾個(gè)傳力銷將飛輪與中間的壓盤連接在一起。鍵式也是一種壓盤的驅(qū)動(dòng)方式，包括鍵槽—指銷式和鍵齒式兩種。它是用鍵槽—指銷或鍵齒將壓盤與飛輪相連接而又不影響分離時(shí)壓盤的軸向移動(dòng)。在雙片離合器的結(jié)構(gòu)中也有采用綜合式的壓盤驅(qū)動(dòng)方式的，即中間壓盤通過鍵連接，壓盤則通過凸塊—窗孔驅(qū)動(dòng)。上述幾種壓盤的驅(qū)動(dòng)方式有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約是0.2mm左右）。這樣，在傳動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生沖擊和噪音。且隨著接觸部分磨損的增加，間隙將加大，引起更大的沖擊和噪音，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部出現(xiàn)裂紋而造成零件的早期損壞。另外，在離合器分離時(shí)，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率。近年來，廣泛采用了彈性傳動(dòng)片的傳力方式。彈性傳動(dòng)片（鋼帶傳動(dòng)片）是由薄彈簧鋼帶沖壓制成一端鉚在離合器蓋上，另一端用鉚釘固定在壓盤上，并且多用3～4組（每組2～3片）沿圓周作切向布置以改善傳動(dòng)片的受力狀況。這時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)3.5本章小結(jié)從動(dòng)盤對(duì)離合器來說是一個(gè)十分重要的部件它由摩擦片；從動(dòng)盤轂；從動(dòng)片；波形彈簧片；扭轉(zhuǎn)減震器等部件組成。所以其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)離合器的總體性能起著決定性的作用，因此在設(shè)計(jì)過程中我們要對(duì)其各項(xiàng)結(jié)論精細(xì)的計(jì)算和校核，使其達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。第4章離合器壓盤總成設(shè)計(jì)4.1壓盤的設(shè)計(jì)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)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪有一定的了解，但這種了解有應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中自由的做軸向移動(dòng)，使壓盤和從動(dòng)盤脫離接觸。壓盤和飛輪間常用的連接方式有凸臺(tái)式、鍵式和銷式。但這些連接方式在離合器分離和結(jié)合的過程中，由于傳力零件之間有摩擦，將降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率。為了消除上述缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中采用傳力片式。在離合器的基本參數(shù)選定后，壓盤的基本尺寸應(yīng)和摩擦片的外徑和內(nèi)徑相同，確定壓盤的厚度應(yīng)符合下面四點(diǎn)要求。(1)壓盤應(yīng)具有較大質(zhì)量，以增大熱容量，減少溫升。應(yīng)用下式校核壓盤的一次接合的溫升：(4.1)式中：t—壓盤溫升(oC)；c—壓盤的比熱容，鑄鐵：c=481.4J/(kg·oC)；m—壓盤質(zhì)量(kg)，經(jīng)計(jì)算約為4.2kg；W—汽車起步時(shí)離合器接合一次產(chǎn)生的總滑磨功(J)，經(jīng)上面計(jì)算得W=14983J；—傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)于單片離合器壓盤：=0.5。根據(jù)式4—1得：t=3.7oC≤8oC。(2)蓋的膜片彈簧支撐處應(yīng)具有高的尺寸精度，否則回造成分離不徹底；(3)壓盤應(yīng)具較大的剛度。能使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減少受熱后翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離[8]。(4)為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦片表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)窗口，或在蓋上加通風(fēng)扇片，本設(shè)計(jì)采用前者。與飛輪保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度不低于15～20g·cm基于以上四點(diǎn)，選取壓盤的厚度為12mm。由于壓盤的形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，所以采用灰鑄鐵，采用HT300，硬度為170～227HBS，另外添加少量的金屬元素（鎳鐵合金）以增加其機(jī)械強(qiáng)度[10]。4.2離合器蓋的設(shè)計(jì)(1)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。應(yīng)具有足夠的剛度，否則將影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離。為此可采用如下的措施：適當(dāng)?shù)脑龃笊w的板厚，使鋼板厚度達(dá)到4mm；在蓋內(nèi)的圓周處翻邊。離合器蓋應(yīng)和飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作，其膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。(2)離合器蓋的材料。由于設(shè)計(jì)的離合器是乘用車用的，所以離合器蓋的加工工藝為沖壓制造，所以采用的是4mm的10號(hào)鋼板沖壓而成[11]。4.3傳力片的設(shè)計(jì)傳力片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過它來驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)，又可以利用它的彈性來牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。傳力片為3組，每組2片，每片厚度為0.8mm，由65Mn的彈簧鋼帶制成。在布置傳力片時(shí)要注意，通常情況下傳力片應(yīng)該受拉力[11]。傳力片的校核：用公式4.2計(jì)算傳力片的有效長度：EQ(4.2)式中：l１—傳力片的有效長度；l—傳力片上兩孔之間的距離；—孔的直徑。用公式4.3計(jì)算傳力片的彎曲總剛度：(4.3)式中：E—傳力片材料的彈性模量；—截面慣性矩；n—為傳力片數(shù)量；i—傳力片的組數(shù)；l１—傳力片的有效長度。用公式4.4計(jì)算壓盤和離合器蓋組裝時(shí)的最大應(yīng)力：(4.4)式中：σmax—最大應(yīng)力值；W—傳力片的截面系數(shù)；n—傳力片數(shù)量；i—傳力片的組數(shù)；l１—傳力片的有效長度；P—傳力片作用力的大小。帶入數(shù)值計(jì)算得到913MPa離合器傳扭時(shí)分為正向驅(qū)動(dòng)和反向驅(qū)動(dòng)，用公式4.5計(jì)算正向驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大應(yīng)力:=204.5MPa≤913MPa(4.5)式中：σmax—最大應(yīng)力值；W—傳力片的截面系數(shù)；n—傳力片數(shù)量；i—傳力片的組數(shù)；P—傳力片作用力的大?。籦—傳力片的寬度；l１—傳力片的有效長度；h—傳力片厚度；R—傳力片的圓周半徑；fmax—傳力片軸向變形力最大值；Temax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。用公式4.6計(jì)算反向驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大應(yīng)力:=823.5MPa≤913MPa(4.6)式中：σmax—最大應(yīng)力值；W—傳力片的截面系數(shù)；n—傳力片數(shù)量；i—傳力片的組數(shù)；P—傳力片作用力的大?。籦—傳力片的寬度；l—傳力片的有效長度；h—傳力片厚度；R—傳力片的圓周半徑；fmax—傳力片軸向變形力最大值；Temax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩?？梢姡瑐髁ζ脑O(shè)計(jì)符合要求。4.4本章小結(jié)通過資料的學(xué)習(xí)我們可知壓盤的驅(qū)動(dòng)方式有很多種如，傳力銷式；鍵式等。但是，在離合器分離時(shí)，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率。為了消除上述缺點(diǎn)，近年來廣泛采用了彈性傳動(dòng)片的傳力方式。所以本設(shè)計(jì)也采用此方式作為此壓盤的驅(qū)動(dòng)方式。膜片彈簧設(shè)計(jì)5.1膜片彈簧的初選設(shè)計(jì)膜片彈簧，一定要初步選定其全部尺寸，然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算，最后優(yōu)選出合適的尺寸[12]。表5.1膜片彈簧的主要參數(shù)的選用參考值基本參數(shù)常用范圍一般范圍外內(nèi)徑比R/r1.2～1.3 1.2～1.35膜片鋼板厚度h(mm)2～3.42～4高厚比H/r1.7～2.01.6～2.2外徑厚度比H/h75～9570～100比值R/r04～53.5～5.0杠桿比（推式）(r1-rf)/(R1-r1)2.3～4.5-分離指的數(shù)目n18-分離指舌尖切槽寬δ1(mm)3.2～3.5-分離指舌根切槽寬δ2(mm)9～10-分離指舌部最寬處半徑re(mm)≤r-δ2-初始錐底角(o)10～139～15半徑差值(mm)1=R-R12～41～72=r1-r0.5～30～63=rf-r00～30～4圖5.1膜片彈簧的基本尺寸膜片的外徑R的大小約為摩擦片的平均半徑，即(D+d)/4，所以R的初選為106mm，根據(jù)表5—1和圖5—1以及R的大小，選擇膜片彈簧的以下數(shù)值[13～15]：大端半徑：R=120mm；碟簧部分內(nèi)徑：r=100mm；碟簧在自由狀態(tài)下的內(nèi)錐高：H=14mm；膜片鋼板厚度：h=2.45mm；膜簧壓盤加載點(diǎn)半徑：R1=118mm；膜簧支承環(huán)加載點(diǎn)半徑：r1=99mm；小端內(nèi)徑r0=25mm；分離加載半徑：rf=35mm；分離指舌尖切槽寬：δ1=3.4mm；分離指舌根切槽寬：δ2=10mm；分離指舌部最寬處半徑：re=75mm。5.2膜片彈簧的分析圖5.2膜片彈簧的特征曲線膜片彈簧由于它的變形和載荷關(guān)系并不成線性關(guān)系，在壓緊狀態(tài)時(shí)，通過支承環(huán)和壓盤在膜片彈簧上的載荷F1(N)集中在支承處，加載點(diǎn)相對(duì)軸向變形1(mm)的彈簧的彈性特征如下式：(5.1)式中：材料的彈性模量(MPa)，對(duì)于剛材料：E=2.1×105MPa；—材料的泊松比，對(duì)于鋼：=0.3；H、h、R、r、R1、r1代表均是圖5—1中的含義[16～18]。當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧的加載點(diǎn)將發(fā)生變化，從支承環(huán)和壓盤的加載點(diǎn)轉(zhuǎn)移到支承環(huán)和分離軸承的加載點(diǎn)，設(shè)分離軸承的加載的力為F2(N)，則有如下的關(guān)系：(5.2)把上式代入式5.1則F1與膜片彈簧末端變形1關(guān)系為(5.3)根據(jù)圖5.2中的膜片彈簧的彈性特征曲線，M和N點(diǎn)為曲線的一階導(dǎo)數(shù)點(diǎn)為0點(diǎn)，而中間的H點(diǎn)位曲線的拐點(diǎn)，即為曲線的二階導(dǎo)數(shù)點(diǎn)為0點(diǎn)，所以：(5.4)(5.5)當(dāng)=0時(shí)，得：(5.6)式5.6代入R、r、R1、r1得1=2.16mm，即1H=3.24mm而B點(diǎn)為膜片彈簧壓緊狀態(tài)的而1B：0.81H≤1B≤1H則選1B=3mm當(dāng)=0時(shí)，得(5.7)式5—7代入R、r、R1、r1得1=2.25mm和4.28mm，即1M=2.25mm，1N=4.28mm。而A點(diǎn)為摩擦片在最大磨損的情況下的膜片彈簧的彈性變形，其：=1B－1A=ZcS0式中：Zc—離合器的摩擦片摩擦片表面數(shù)目，單片Zc=2；S0—每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為S0=0.5～1mm。根據(jù)摩擦片的特點(diǎn)，=1.6mm，也就是1A=1.4mm。而C點(diǎn)為離合器徹底分離的的點(diǎn)，其1C略大于1N，所以1N=4.4mm。將1B，1A，1C分別代入：得F1B=442.5N，F(xiàn)1A=453N，F(xiàn)1B=98.1N，得到壓緊時(shí)的力為453N，分離軸承的分離終端時(shí)的用力為98.1N。5.3膜片彈簧的校核在圖5.1中，在Ⅰ點(diǎn)所受的應(yīng)力是最大的，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行許用應(yīng)力的校核：(5.8)(5.9)(5.10)式中：tI—I點(diǎn)的彎曲應(yīng)力(MPa)；rI—I點(diǎn)的切向壓應(yīng)力(MPa)；jI—I點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力(MPa)；e—中性點(diǎn)的半徑(mm)，e=(R－r)/ln(R/r)；—離合器撤離分離時(shí)膜片彈簧相對(duì)于自由狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)角；F2—分離時(shí)的分離軸承的力；[jI]—材料的當(dāng)量應(yīng)力的許用值，采用60Si2MnA時(shí)，[jI]=1500～1700MPa[19，20]。經(jīng)過計(jì)算代入，jI=tI－rI=1785MPa－352.8MPa=1432.2MPa≤[jI]校核得知，膜片彈簧的設(shè)計(jì)在允許的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)是合理的。5.4膜片彈簧的材料以及制造工藝材料使用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼（60Si2Mn）,并進(jìn)行熱處理，特別要注意表面不能有傷痕。為了避免應(yīng)力集中，在內(nèi)圓周部位的下面要進(jìn)行倒角。倒角的半徑值為R=1～2mm；為了減少彈簧的離散性，同時(shí)為了控制支承點(diǎn)處的間隙，要求板厚有較高的精度；為了防止膜片彈簧在循環(huán)載荷的作用下，產(chǎn)生彈簧的彈力下降（疲勞變形），一般采用下面的方法處理：①強(qiáng)壓處理②噴丸處理國內(nèi)膜片彈簧一般采用60Si2Mn或50CrVA等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。為了保證其硬度、幾何形狀、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，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)施加過量位移，使其超過3～8次，以產(chǎn)生一定的塑性變形，從而使膜片彈簧的表面產(chǎn)生與使用狀態(tài)的反方向的殘余應(yīng)力而達(dá)到強(qiáng)化的目的。一般來說，經(jīng)強(qiáng)壓處理后，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，即以高速彈丸流噴射到默片彈簧表面，使表層產(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)行高頻淬火、噴鍍鉻合金和鍍鎘或四氟乙烯。在膜片彈簧與壓盤接觸圓形處，為了防止由于拉應(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。膜片彈簧表面不應(yīng)有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分硬度一般為45～50HRC，分別指端硬度55～62HRC，在同一片上同一范圍內(nèi)的硬度差不大與3個(gè)單位。碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏和少量的索氏體。單面脫碳層的深度一般不超過厚度的3%。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差一般為H11和h11，厚度公差為±0.025mm，初始底錐角公差為±10。膜片彈簧上下表面的表面粗糙度為1.6μm，底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)，其分離指端的相互高度差一般要求小于0.8～1.0mm。5.5本章小結(jié)通過初選，我們可以初步確定膜片彈簧的各個(gè)尺寸，用公式分析計(jì)算可得知初選的尺寸是否合理，最后通過校核，我們得到了符合本設(shè)計(jì)要求的膜片彈簧。第6章離合器的滑磨及熱工況6.1工況分析圖6.1給出的是汽車起步時(shí)的工作過程。在汽車起步前，首先要踩下離合器踏板使離合器主從動(dòng)部分分離，在掛如變速器低檔。這時(shí)，離合器主動(dòng)部分的角速度與發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度一致，為點(diǎn)；從動(dòng)部分經(jīng)過傳東西與車輪相連，其角速度為零。起步時(shí)死機(jī)逐漸放松離合器踏板并逐漸踏下油門踏板。這時(shí)，可將離合器的接合過程分為兩個(gè)階段：圖6.1汽車起步時(shí)離合器的工作過程簡圖第一階段：時(shí)間從0到，由于小于，故從動(dòng)部分的角速度仍為零，汽車不動(dòng)，但離合器開始滑磨。第二階段：時(shí)間從到，此時(shí)由于大于，汽車開始起步，從動(dòng)部分的角速度迅速上升，而發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度由開始上升到B點(diǎn)后變?yōu)檠杆傧陆?，到時(shí)刻，主、從動(dòng)部分的角速度達(dá)到一致時(shí)候，離合器的滑磨停止，其整個(gè)接合過程結(jié)束。為滑磨時(shí)間。換算到離合器從動(dòng)部分上的汽車阻力矩為：（6.1）式中——汽車總質(zhì)量，1820㎏；——掛車總質(zhì)量；——車輪滾動(dòng)半徑，=0.31725m；——汽車的行駛阻力系數(shù)，取=0.1；——傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，=·=3.778×4.235=16；——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，=0.9；——重力加速度。由式（6.1）可得=392.1N·m圖6.2為研究汽車起步時(shí)離合器接合過程的力學(xué)模型。其中為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部分（主要是飛輪）和離合器主動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為汽車及掛車的總平移質(zhì)量換算到離合器從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（這里忽略了自離合器從動(dòng)盤到驅(qū)動(dòng)輪之間全部旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）。圖6.2摩擦離合器接合過程的力學(xué)模型為了確定滑磨功，先建立力學(xué)模型所示系統(tǒng)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的微分方程：（6.2）其中可由下式確定；而離合器從動(dòng)部分的角速度為（6.3）所以得：（6.4）飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：初估算飛輪的質(zhì)量為4.5㎏。因此飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.041。滑磨功為（6.5）式中——離合器的滑磨角，而，因此有，（6.6）相對(duì)于和求解這些方程的困難在于，和都是隨時(shí)間變化的，非線性的。為了相對(duì)的評(píng)價(jià)離合器的結(jié)構(gòu)，先不考慮司機(jī)駕駛技能的影響，并假設(shè)離合器為瞬間接合及起步時(shí)離合器的摩擦力矩為常量。為了簡化問題并求解式（6.2）的微分方程，也假設(shè)在離合器滑磨過程中和亦為常量。則可由求解式（6.2）得出系統(tǒng)主從動(dòng)部分的角速度和隨時(shí)間的變化而變化的表達(dá)式。主動(dòng)部分：（6.7）從動(dòng)部分：（6.8）當(dāng)和的值達(dá)到完全一致時(shí)滑磨過程完畢。因此，使式（6.7）中的等于式（6.8）中的，則可求出滑磨時(shí)間為：（4.17）由上式可得出滑磨時(shí)間=1.3秒。在上述假設(shè)條件下，系統(tǒng)主、從動(dòng)部分的角速度將與時(shí)間t成線性關(guān)系（圖6.3）。式（6.6）的積分相當(dāng)于圖4-6中所示的三角形OSD的面積，該面積的大小向大于滑磨角的值。因此，滑磨功可表達(dá)為：（6.10）式中——離合器的滑磨時(shí)間；——汽車開始起步時(shí)離合器主動(dòng)部分的初始角速度。，其中為對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，設(shè)=2000r/min。將的表達(dá)式及式（6.9）代入上式，則得（6.11）經(jīng)過整理數(shù)據(jù)，L=31565.58J由圖6.3可以看到，在發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速及變速器的高檔位下起步，滑磨功會(huì)急劇增大，因?yàn)長∝;L∝1/的緣故。由式（4.12）也可知∝，因此L∝。由此可見汽車拖掛車時(shí)將使其離合器工作狀況顯著惡化。此外，汽車拖帶掛車時(shí)，離合器的分離和接合次數(shù)也將增多，這將家具摩擦片的磨損。由上也可看出：離合器的后備系數(shù)越大，也就意味著較大，則滑磨功要減小。圖6.3當(dāng)，和為常量時(shí)和的變化情況按照式（6.11）計(jì)算的滑磨功式其最小可能值，它與接合是否平順無關(guān)，可用于對(duì)各型號(hào)車的離合器工作狀況的比較計(jì)算。離合器的滑磨功L與其從動(dòng)盤摩擦面積之比，（6.12）稱為離合器比滑磨功。它是離合器摩擦表面耐磨性的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)汽車用Ⅰ檔起步且=0.1時(shí)，單片離合器比滑磨功的許用值為。經(jīng)過計(jì)算，本設(shè)計(jì)中離合器比滑磨功為，符合單片離合器的單片離合器比滑磨功的許用值。在確定離合器的熱工況時(shí)，通常是計(jì)算壓盤的溫度，因?yàn)轱w輪的質(zhì)量要比壓盤的質(zhì)量大得多，其溫升相對(duì)不大。計(jì)算時(shí)假設(shè)它們不向周圍散熱。則熱平衡方程式為：（6.13）式中——壓盤的質(zhì)量，初步估算為3㎏；——傳到壓盤的熱量所占的比率。對(duì)單片離合器，=0.5；——壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為481.4J/（㎏·℃）；——溫升，℃；——滑磨功，J。則壓盤的溫升為9.84℃對(duì)單車，一次接合離合器的壓盤溫升不應(yīng)超過10℃；計(jì)算所得的溫升是汽車一次起步的結(jié)果。該算法可用于比較不同類型的熱工況。在世界運(yùn)行中，離合器的主從動(dòng)盤的溫升過程要復(fù)雜的多。在城市擁擠的交通條件下，對(duì)于模壓石棉基離合器摩擦片來說，長時(shí)間作用的容許溫度為200℃，而短時(shí)間作用的容許溫度不應(yīng)超過350℃。6.2約束條件1、摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)是最大圓周速度，（6.14）2、為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減震器彈簧的位置直徑約為50mm，即3、滑磨功的驗(yàn)算，根據(jù)另一經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)上述的滑磨功值進(jìn)行驗(yàn)算。（6.15）為單位摩擦面積滑磨功（）；為需用值（），對(duì)于本車：=0.40（）；W為汽車起步時(shí)離合器接合一次產(chǎn)生的總的滑磨功（J）（6.16）經(jīng)過計(jì)算，符合要求。4、為了反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩保護(hù)自身過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值；（6.17）由表6.3，得=0.3。表6.3單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩許用值離合器規(guī)格（D/mm）≤210（D/mm）＞210~250（D/mm）＞250~325（D/mm）＞325（D/mm）/×10-20.280.300.350.40因此，符合要求。6.3本章小結(jié)而在汽車使用中，在交通繁忙的城市內(nèi)，起步次數(shù)相當(dāng)頻繁，如果再加上換檔時(shí)對(duì)離合器的使用，則離合器的接合次數(shù)相當(dāng)頻繁，滑磨相當(dāng)嚴(yán)重。離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功的大小來衡量。離合器的滑磨功是指離合器接合過程中有多少機(jī)械能變成熱能。離合器的滑磨功愈大，則零件的溫升和磨損也會(huì)愈嚴(yán)重?；スΦ拇笮”砻髁穗x合器摩擦表面磨損的嚴(yán)重程度。因此，滑磨與熱工況正確分析對(duì)汽車的安全行駛十分重要。結(jié)論本文針對(duì)沃爾沃汽車設(shè)計(jì)了一款推式膜片彈簧離合器，沃爾沃汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩是離合器設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)的膜片彈簧離合器，能夠滿足沃爾沃汽車在正常行駛中，保證汽車平穩(wěn)起步、順利換擋、防止傳動(dòng)系過載等基本要求。選擇的離合器后備系數(shù)β應(yīng)適當(dāng)增大，以保證對(duì)離合器的使用要求。最終確定摩擦片的尺寸為：外徑250mm；內(nèi)徑155mm；厚度3.5mm。材料選用粉末冶金。膜片彈簧的尺寸，在經(jīng)過初選后，仔細(xì)分析其受力，結(jié)合離合器的設(shè)計(jì)要求，最終確定尺寸為：大端半徑120mm，碟簧部分100mm，碟簧在自由狀態(tài)下的內(nèi)錐高14mm，膜片鋼板厚度2.45mm，膜簧壓盤加載點(diǎn)半徑118mm，膜簧支承環(huán)加載點(diǎn)半徑99mm，小端內(nèi)徑25mm，分離加載半徑35mm，分離指舌尖切槽寬3.4mm，分離指舌根切槽寬10mm，分離指舌部最寬處半徑75mm。膜片彈簧要求具有較高的尺寸精度，同樣在膜片彈簧的制造中，也需要好的加工工藝。參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)正峰.汽車離合器行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略探討[J].汽車與配件，2007，10：22～24[2]蔡興旺主編.汽車構(gòu)造與原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：67～132[3]許石安主編.離合器.北京：人民交通出版社，1981：5～128[4]閻春利，張希棟.汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2006，3：33～35[5]廖林清，曹建國.汽車離合器膜片彈簧的三次設(shè)計(jì)[J].四川兵工學(xué)報(bào),1997，2：24～26[6]司傳勝.汽車膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2004，12：33～34[7]林世裕主編.膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造.東南大學(xué)出版社，1995：48～67[8]《汽車工程手冊》編輯委員會(huì)編.汽車工程手冊.北京：人民交通出版社，2001：103～129[9]余志生主編.汽車?yán)碚摚谌?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：167～190[10]李林，劉惟信.汽車離合器蓋結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì).北京汽車，1991，6：45～49[11]林鋒編.汽車離合器鋼片的熱處理.汽車工藝與材料，2001，5：12～18[12]林明芳等.汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì).汽車工程，1988，2：35～38[13]高翔，朱茂桃，夏長高編.膜片彈簧疲勞強(qiáng)度可靠性計(jì)算方法膜片.1996：37～44[14]高翔.膜片彈簧應(yīng)力測試研究[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào),1997,5：35～36[15]劉紅欣.膜片彈簧應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)和有限元分析[J]力學(xué)與實(shí)踐,1997,(03)：26～28[16]蘇軍,吳建國.碟形彈簧特性曲線非線性有限元計(jì)算[J]力學(xué)與實(shí)踐,1997,(04)：18～22[17]張衛(wèi)波.汽車膜片彈簧離合器智能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究.中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)2007(01)：67～70[18]LiuWeixin，GePing，LiWei.OptimalDesignTorsionalDampersinAutomobileClutch.ProceedingsoftheInternationalConferenceonCADofMachinery.1991，Sept：16～20，[19]LiWeiLiu，Weixin.NewMethodstoRaiseAccuracyforRoadUnevennessMeasurement.in：AhmadianM，ed．AdvancedAutomotiveTechnologies.1993，12：65～70[20]Ahern,Kathy,Manathunga,Catherine.clutch-StartingStalledResearchStudents.InnovativeHigherEducation.2004，22:237～254致謝本文從選題、設(shè)計(jì)到說明書撰寫的過程中，得到了導(dǎo)師李榮老師全面、悉心的指導(dǎo)，在此，謹(jǐn)向?qū)熤乱哉\摯的敬意和衷心的感謝!過這次的設(shè)計(jì)，我更深刻地了解了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的各方面知識(shí)，對(duì)汽車設(shè)計(jì)有了全新且比較全面的深刻認(rèn)識(shí)，達(dá)到了前所未有的高度，并鍛煉了獨(dú)立思考解決問題的能力。再次向王老師表示衷心的感謝！最后，借設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向在我的學(xué)習(xí)過程中為我授課的所有老師表示衷心的感謝!同時(shí)，也對(duì)向參加論文審閱、答辯的專家和老師表示誠摯的感謝。附錄A對(duì)于手動(dòng)擋的車型而言，離合器是汽車動(dòng)力系統(tǒng)的重要部件，它擔(dān)負(fù)著將動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行切斷與連接的工作。在城市道路或者復(fù)雜路段駕駛時(shí)，離合器成了我們最頻繁使用的部件之一，而離合器運(yùn)用的好壞，直接體現(xiàn)了駕駛水平的高低，也體現(xiàn)了對(duì)于車輛保護(hù)的好壞。正確使用離合器，掌握離合器的原理以在特殊情況下利用離合器來解決問題，是每個(gè)駕駛手動(dòng)擋車型的車友應(yīng)該掌握的。所謂離合器，顧名思義就是說利用“離”與“合”來傳遞適量的動(dòng)力。離合器由摩擦片，彈簧片，壓盤以及動(dòng)力輸出軸組成，布置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，用來將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上儲(chǔ)存的力矩傳遞給變速箱，保證車輛在不同的行駛狀況下傳遞給驅(qū)動(dòng)輪適量的驅(qū)動(dòng)力和扭矩，屬于動(dòng)力總成的范疇。在半聯(lián)動(dòng)的時(shí)候，離合器的動(dòng)力輸入端與動(dòng)力輸出端允許有轉(zhuǎn)速差，也就是通過其轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)傳遞適量的動(dòng)力。離合器分為三個(gè)工作狀態(tài)，即不踩下離合器的全連動(dòng)，部分踩下離合器的半連動(dòng)，以及踩下離合器的不連動(dòng)。當(dāng)車輛在正常行駛時(shí)，壓盤是緊緊擠靠在飛輪的摩擦片上的，此時(shí)壓盤與摩擦片之間的摩擦力最大，輸入軸和輸出軸之間保持相對(duì)靜摩擦，二者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)車輛起步時(shí)，司機(jī)踩下離合器，離合器踏板的運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)壓盤向后靠，也就是壓盤與摩擦片分離，此時(shí)壓盤與飛輪完全不接觸，也就不存在相對(duì)摩擦。最后一種，也就是離合器的半連動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，壓盤與摩擦片的摩擦力小于全連動(dòng)狀態(tài)。離合器壓盤與飛輪上的摩擦片之間是滑動(dòng)摩擦狀態(tài)。飛輪的轉(zhuǎn)速大于輸出軸的轉(zhuǎn)速，從飛輪傳輸出來的動(dòng)力部分傳遞給變速箱。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間相當(dāng)于一種軟連接狀態(tài)。一般來說，離合器是在車輛起步和換擋的時(shí)候發(fā)揮作用，此時(shí)變速箱的一軸和二軸之間存在轉(zhuǎn)速差，必須將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與一軸切開以后，同步器才能很好的將一軸的轉(zhuǎn)速保持與二軸同步，擋位掛進(jìn)以后，再通過離合器將一軸與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力結(jié)合，使動(dòng)力繼續(xù)得以傳輸。在離合器中，還有一個(gè)不可或缺的緩沖裝置，它由兩個(gè)類似于飛輪的圓盤對(duì)在一起，在圓盤上打有矩形凹槽，在凹槽內(nèi)布置彈簧，在遇到激烈的沖擊時(shí)，兩個(gè)圓盤之間的彈簧相互發(fā)生彈性作用，緩沖外界刺激。有效的保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器。在離合器的各個(gè)配件中，壓盤彈簧的強(qiáng)度，摩擦片的摩擦系數(shù)，離合器直徑，摩擦片位置以及離合器數(shù)目就是決定離合器性能的關(guān)鍵因素，彈簧的剛度越大，摩擦片的摩擦系數(shù)越高，離合器的直徑越大，離合器性能也就越好。起步時(shí)需要有一定的半聯(lián)動(dòng)時(shí)間，以保證起步的平順。坐新手開的車都有這樣的體會(huì)，要么起步時(shí)熄火，要么是一顫一顫出去的，這些都是半聯(lián)動(dòng)技巧沒有掌握好的表現(xiàn)。汽車在起步的時(shí)候，變速箱的二軸是靜止的，當(dāng)我們掛一擋以前，需要踩下離合器，此時(shí)變速箱的一軸與動(dòng)力分開，通過同步器掛上一擋以后，一軸也同樣變?yōu)殪o止。動(dòng)力從飛輪出來是有一定轉(zhuǎn)速的，此時(shí)與一軸存在巨大的轉(zhuǎn)速差，這也就是為何起步時(shí)對(duì)于半聯(lián)動(dòng)的要求要比換擋時(shí)高得多的主要原因，離合器的前后部件一個(gè)靜止一個(gè)運(yùn)動(dòng)。這樣的轉(zhuǎn)速差必須由半聯(lián)動(dòng)來消化，也就是動(dòng)力開始的時(shí)候部分傳遞給一軸，使車輛能以較平穩(wěn)的姿態(tài)起步，一旦車輛行駛起來，轉(zhuǎn)速差就會(huì)變得很小，此時(shí)將離合器完全抬起，就不會(huì)有沖擊了。坡道起步需要較高的半聯(lián)動(dòng)技巧。半聯(lián)動(dòng)可以消化發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車輪之間的轉(zhuǎn)速差，也就是說可以有在動(dòng)力已經(jīng)傳遞到車輪上，但車輪并不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)，這種情況常常發(fā)生在坡道。一般對(duì)于駕駛技術(shù)不熟練的駕駛員而言，在坡道起步時(shí)會(huì)拉起手剎，然后讓離合器處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，松下手剎，車輛保持靜止，防溜車殃及后車。而車輛向后滑行的重力是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力來抗衡的，而離合器則負(fù)責(zé)消除這里存在的轉(zhuǎn)速差。車輛處于這種情況下，駕駛員就能很輕松的起步了，繼續(xù)踩下油門踏板讓轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提升獲得足夠的扭力，車輛就順利坡起了。此時(shí)對(duì)于半聯(lián)動(dòng)的技巧要求較高，如果半聯(lián)動(dòng)力度太弱，就可能在松開手剎時(shí)車輛向后滑動(dòng)，容易造成新手的驚慌失措，如果半聯(lián)動(dòng)力度過強(qiáng)則容易是車輛加速過猛而撞到前車。所以對(duì)于新手而言，此時(shí)可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略高，并采用較大的半聯(lián)動(dòng)力度，使車輛有個(gè)向前走的趨勢時(shí)，再松開手剎。新手駕駛的時(shí)候會(huì)存在一些離合器使用上的錯(cuò)誤操作。作為新手，由于駕駛技術(shù)的不熟練，很難將油離很好的配合，導(dǎo)致在使用離合器的時(shí)候出現(xiàn)一些有損離合器的操作方法，而這些情況同樣是出現(xiàn)在半聯(lián)動(dòng)的時(shí)候。避免離合器長時(shí)間處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)才能有效的保護(hù)離合器。有些新手剛上路時(shí)由于緊張，油離配合不好，害怕自己在起步時(shí)熄火滅車，于是就轟大油門而離合器卻壓得很低，半天也不全部抬起實(shí)現(xiàn)全聯(lián)動(dòng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與一軸的轉(zhuǎn)速存在巨大的轉(zhuǎn)速差，而車輛則是慢慢起步的，這些巨大的轉(zhuǎn)速差全部由離合器的半聯(lián)動(dòng)消化，這是非常毀離合器的做法。為了避免頻繁的坡道起步，用腳半踩離合，這樣能用半聯(lián)動(dòng)來控制車的行駛速度，也就是俗稱悶著離合器走。整個(gè)過程離合器都是發(fā)生滑動(dòng)摩擦的，這種長時(shí)間的滑動(dòng)摩擦也會(huì)損害離合器。開車上路總喜歡把左腳放到離合器踏板上，從而導(dǎo)致不自覺的壓下了離合器踏板，車輛長時(shí)間處于半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。所有這些操作都會(huì)加速離合器片的磨損，對(duì)車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都會(huì)造成損失。離合器是汽車上一個(gè)頻繁摩擦的部件，它會(huì)隨著使用時(shí)間和使用頻率的增加而產(chǎn)生磨損，就會(huì)產(chǎn)生離合器打滑現(xiàn)象。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員是可以提早發(fā)現(xiàn)的，比如判斷離合器是否打滑我們可以在原地著車時(shí)掛入一擋，這時(shí)不要松手剎，然后慢慢抬離合器直至完全抬起，如果在離合器抬起時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火這就證明你的離合器不打滑，反正如果離合器都完全抬起了而車還不熄火就證明你的離合器有問題了。還有就是在起步時(shí)明顯感覺到離合器位置突然變高了，也是離合器打滑的前兆，再有就是我們在急加速時(shí)只是感覺發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在不斷升高，而車速卻沒有升高等等這些情況都是離合器打滑的征兆。當(dāng)出現(xiàn)離合器磨損或打滑時(shí)我們要及時(shí)檢查、更換，否則這會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力不能有效的傳遞給輸出軸上，而是將動(dòng)力損失在離合器片與飛輪之間的滑動(dòng)摩擦上，并將相互之間的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡簦@樣會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力傳輸下降，同時(shí)還會(huì)費(fèi)油增加用車的成本。附錄BSticktothecar,clutchisanimportantcomponentoftheautopowersystem,itbearswillpowerandtheenginecutandconnectionbetweenthework.Inurbanroadsectionsorcomplex,ourmostfrequentlyusedclutchbecameoneofthecomponents,andclutch,usedirectlyreflectsthedrivingoflevel,butalsoreflectsthegoodprotectionforvehicles.Usedcorrectly,principleofclutchclutchinspecialcircumstancesusingclutchtosolveproblems,eachblockisdrivingthecarmanualshouldmasterenthusiasm.So-calledclutch,justasitsnameimpliesisusing"from"and"close"todelivertheamountofpower.Byfrictionclutch,shrapnal,pressureplateanddynamicoutputshaft,decorateintheengineandtransmissionbetween,usedtobetheflywheelstorageenginetorquetogearbox,ensurevehiclesindifferentdrivingconditionsapplytodrivewheels,belongtothedrivingforceandtorquepowertraincategory.Inhalfthetimeoftheclutch,linkagepowerinputandoutputpowerisallowed,namelythroughrotationalspeedtorealizetheamountofpowertransmission.Theclutchisdividedintothreeworkingcondition,notontheclutchtypeonthepartoftheclutch,underhalfstepdown,andthetypeofclutchtype.Whenthevehicleinnormaloperation,thepressure