完整版離合器計算及設(shè)計

離合器設(shè)計與計算本次設(shè)計主若是對離合蓋器總成中的膜片彈簧、壓盤，從動盤總成中的從動片等主要零部件進(jìn)行詳細(xì)的計算與設(shè)計，其他零部件采用進(jìn)行簡單設(shè)計。設(shè)計時已知參數(shù)以下：TOC\o"1-5"\h\z(1)發(fā)動機(jī)起步轉(zhuǎn)矩: ■.；整車質(zhì)量， ■；(3)車輪轉(zhuǎn)動半徑.…-；發(fā)動機(jī)起步轉(zhuǎn)速 --- ；色 1 E變速器起步檔變速比 .-H八、主傳動比一-無譏3.1離合器設(shè)計基本結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)在初步確定離合器結(jié)構(gòu)形式后，要經(jīng)過離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)詳細(xì)確定離合器。離合器設(shè)計時所需的基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)主要有：摩擦片外徑D(2)單位壓力p(3)后備系數(shù)B；在選定以上參數(shù)時，以下車輛參數(shù)對其有重要影響：發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩’ ；&JZIf整車總質(zhì)量-叫；傳動系總傳動比(變速器傳動比 ，主減速器傳動比)；、車輪轉(zhuǎn)動半徑“；3.2離合器基本參數(shù)采用和主要尺寸設(shè)計計算3.2.1離合器轉(zhuǎn)矩容量的確定因此離合器的基本結(jié)構(gòu)是摩擦傳動機(jī)構(gòu)， 離合器依靠摩擦表面間的摩擦力矩來傳達(dá)轉(zhuǎn)矩。因此可依照摩擦定律表示出離合器轉(zhuǎn)矩容量公式：

(3.1)Tc=ZfFR5(3.1)式中：亠為離合器轉(zhuǎn)矩容量；f為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，一般取一；F為作用在摩擦面上的總壓緊力，單位 N；為摩擦片的平均摩擦半徑，單位 m；Z為摩擦面數(shù)，單片為2，雙片為3。摩擦片上工作壓力F—般在設(shè)計離合器時假設(shè)摩擦片上壓力平均分布:(3.2)(3.2)(3.3)(3.4)應(yīng)大于發(fā)(3.5)(3.3)(3.4)應(yīng)大于發(fā)(3.5)式中：：為摩擦面上平均壓力，單位 N；A為摩擦面積，單位二：；D為摩擦片外徑，單位m；d為摩擦片內(nèi)徑，單位m。式（3.1）中有效作用半徑二-公式以下：H_■一號式中：D為摩擦片外徑，單位m；d為摩擦片內(nèi)徑，單位m。將式（3.2與式（3.3代人式（3.1得:Tc=-^Z/pD'式中： -為摩擦片內(nèi)、外徑之比，一般在?0.70之間。p為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳達(dá)發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩， 設(shè)計時應(yīng)：動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時應(yīng)含有設(shè)計因子，即：式中：冗％為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，單位代二;-為設(shè)計因子，稱為后備系數(shù)，必定大于 1。后備系數(shù)■，平均壓力■，摩擦片內(nèi)外徑d、D以及摩擦片厚度b為離合器基本性能參數(shù)。3.2.2離合器主要基本性能參數(shù)的確定（1）摩擦系數(shù)f的確定影響離合器摩擦系數(shù)的因素很多， 很復(fù)雜，本設(shè)計不詳細(xì)談?wù)?，?jīng)過查閱文件資料并與企業(yè)咨詢后確定取f4-18］。（2）離合器后備系數(shù)梓的確定后備系數(shù)■保證了離合器可靠的傳達(dá)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時，有助于減少汽車起步時的滑磨，提高了離合器的使用壽命。主要作用是：保證離合器在摩擦片磨損后依舊可以可靠地傳達(dá)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩；防范離合器滑磨過大，防范傳動系過載。當(dāng)前進(jìn)行離合器設(shè)計時，主若是參照已有的經(jīng)驗和統(tǒng)計資料，依照汽車的使用條件、離合器的結(jié)構(gòu)形式特點初選后備系數(shù) o介紹采用的后備系數(shù)以下：小轎車：】：_?一';載貨車:片-亠一；帶拖掛的重型車或牽引車： ?=瓷1心豈』’本次設(shè)計選擇’選擇范圍在爭—17庶,取‘o（3）單位壓力；的確定單位壓力.■對離合器使用壽命影響很大，目前離合器設(shè)計時單位壓力介紹選擇范圍如下：石棉基資料 二?；粉末冶金資料「?0.60Mpa；金屬陶瓷資料匚?；對于采用有基資料為基礎(chǔ)的摩擦片：當(dāng)小轎車 二三「「二二時，鉄用m黒

二”]工…二時，卑=—— -;對于載貨汽車二=匚匸二二時，「’「；?，二二m?「工二-.：時，??. *。本設(shè)計采用粉末冶金資料， 丁取0.35MPa。內(nèi)外、徑D、d以及摩擦片厚度b的確定摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，與離合器傳達(dá)的轉(zhuǎn)矩大小有必然關(guān)系。一般采用下式確定：陰《0陰《0=討阿d在上述公式中代入 徉=工、、二二：、嘗池花衷也，可得丁-兀二它_:：■-/，經(jīng)過查閱離合器摩擦片尺寸系列參數(shù)表 3.1并進(jìn)行比較計算后：可得與二二最湊近的是:m二汀./...，因此摩擦片外徑D=430mm'內(nèi)徑d=230mm'厚度b=4mm。離合器尺寸應(yīng)吻合尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) GB5764—86《汽車用離合器蓋片》，所選外徑D應(yīng)使摩擦片最大圓周速度在 65m/s-75m/s之間，依照下式：-_ :?「? - (3.7)式中：.飛為發(fā)動機(jī)起步轉(zhuǎn)速：二二廠匕亡:KK，代入摩擦片外徑 D=430mm 可得[ ? -■- ，吻合設(shè)計要求。3.2.3離合器從動盤總成設(shè)計從動盤總成的設(shè)計主要包括從動片、 從動盤轂、摩擦片等的設(shè)計。設(shè)計從動盤時應(yīng)滿足以下要求：為了減少變速器換檔時齒輪間的沖擊，從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)該盡可能??；為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布更為平均等，從動盤應(yīng)擁有軸向彈性；為了防范傳動系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器；從動盤總成要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。(1)從動片設(shè)計設(shè)計從動片晌，為了獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量、盡量減少從動片重量、并使質(zhì)量分布盡可能的湊近旋轉(zhuǎn)中心；從動片一般都做得較薄，平時用1.3~2.0mm厚的鋼板沖制而成。同時為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車起步平穩(wěn)，單片離合器的從動片一般都做成擁有軸向彈性的。依照式（3.6確定出的摩擦片內(nèi)、外徑值，本次設(shè)計從動片采用組合式彈性從動片。（2）從動盤轂設(shè)計發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)過從動盤轂的花鍵孔輸出的， 變速器第一軸就插在該花鍵孔內(nèi)。 目前從動盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式都采用齒側(cè)放心的矩形花鍵。本設(shè)計依照GB15758-2008花鍵標(biāo)準(zhǔn)以及SAE矩形花鍵尺寸系列，同時結(jié)合離合器生產(chǎn)本質(zhì)情況選擇花鍵轂尺寸為：花鍵外徑?=：_內(nèi)徑「二二二二二，齒寬|.二，齒數(shù)二二花鍵轂軸向長度一般取花鍵外徑的1.2~1.4倍，本設(shè)計選擇花鍵軸向長度為花鍵外徑的■■倍，結(jié)合本質(zhì)生產(chǎn)加工取整后得花鍵軸向長度為??.…廣:，經(jīng)過查表得有效長度山二三二二。（3）摩擦片與從動片連接方式選擇目前摩擦片的連接方式主要有鉚接和粘接兩種，其中鉚接法應(yīng)用較為廣泛。鉚接法連接的從動盤總成在摩擦片磨損后更換方便，粘接發(fā)連接的從動盤總成中不只無法更換磨損的摩擦片，同時無法在粘接的從動盤總成中安裝波形彈簧片；因此從動盤總成軸向彈性差。因此本設(shè)計采用鉚接法連接摩擦片和從動片。3.2.4壓盤和離合器蓋設(shè)計在離合器蓋總成中，壓盤和離合器蓋是除膜片彈簧外最主要的零部件，對離合器性能影響很大，需進(jìn)行特地的設(shè)計。（1）壓盤的設(shè)計壓盤傳力方式的選擇壓盤驅(qū)動形式的共同缺點是聯(lián)接件間有縫隙，在傳力開始的一剎時將產(chǎn)生沖擊和噪聲，并且隨著磨損的增大而加大了沖擊。依照方案解析，采用傳動片連接壓盤和飛輪。壓盤幾何尺寸的確定壓盤設(shè)計時應(yīng)該滿足以下三點要求：1）擁有足夠的質(zhì)量，可以吸取摩擦片在工作過程中產(chǎn)生的熱量；2）擁有足夠大的剛度和合理的結(jié)構(gòu)形狀，保證在受熱的情況下不至于因產(chǎn)生翹曲變形而影

響離合器完好分別和摩擦片的平均壓緊;3）壓盤厚度一般不小于 15mm。依照前面離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、 尺寸的確定,與摩擦片相接合，因此壓盤的內(nèi)外徑應(yīng)與摩擦片內(nèi)、且大尺寸離合器一般用在載貨汽車等重型汽車上，壓盤厚度應(yīng)該較大以吸取熱量，本次設(shè)計壓盤厚度為④壓盤及傳動片的資料依照前面離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、 尺寸的確定,與摩擦片相接合，因此壓盤的內(nèi)外徑應(yīng)與摩擦片內(nèi)、且大尺寸離合器一般用在載貨汽車等重型汽車上，壓盤厚度應(yīng)該較大以吸取熱量，本次設(shè)計壓盤厚度為④壓盤及傳動片的資料確定了摩擦片內(nèi)外徑； 因壓盤工作時直接外徑對應(yīng)。本次設(shè)計離合器尺寸較大，離合器工作條件惡劣、產(chǎn)生熱量多。因此41mm。壓盤采用灰鑄鐵（即HT250），為增強(qiáng)壓盤機(jī)械強(qiáng)度，也可別的增加少量金屬元素（如鎳、鐵、錳合金等）以達(dá)到增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度的目的。本次論文中，傳力片采用 60SiMnA。（2）離合器蓋的設(shè)計離合器蓋與飛輪用螺栓固定， 經(jīng)過離合器蓋將發(fā)動機(jī)一部分轉(zhuǎn)矩傳達(dá)給壓盤， 同時也是壓緊彈簧和分別杠桿的支撐殼體。 本設(shè)計對離合器蓋只進(jìn)行簡單設(shè)計， 主要建模參數(shù)結(jié)合已有實物和工廠供應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。3?3膜片彈簧設(shè)計3.3.1膜片彈簧的變形特點膜片彈簧起作用部分為其碟形部分， 其特點為非線性。特點和碟簧的原始內(nèi)截錐高度 H及彈簧片厚度h之比區(qū)舟:有關(guān)。其特點圖以下：圖不同B門時膜片彈簧特點曲線Fig.3.1DifferentH/hcurveofdiaphragmsprings不同樣值可以獲得不同樣的彈性變形特點。

3.3.2膜片彈簧基本參數(shù)的選擇（1）膜片彈簧外形幾何尺寸參數(shù)膜片彈簧主要尺寸參數(shù)如圖 3.2所示：泊竄；?比值選擇：利用膜片彈簧非線性特點，保證離合器壓緊力變化不大且控制方便，一般汽車膜片彈簧的龍撫在蟲 氣范圍內(nèi)選擇。本設(shè)計依照廠家采用尺寸，采用選擇 h=4.9mm，H=8mm，貝I」吃普空R及的確定：一般g滄一 迪時，蝶形彈簧儲蓄的彈性能力最大，彈簧重量的利用率最好。對于汽車離合器膜片彈簧不需要儲蓄太多彈性能力，一般 址詐??「寫W謳本設(shè)計中，摩擦片內(nèi)徑 d=230mm，結(jié)合本質(zhì)經(jīng)驗以及現(xiàn)在市場上生產(chǎn)的 Q430離合器,選擇R=187mm。：的值應(yīng)該介于1.2~1.3之間，本次設(shè)計選擇 ，則r=150.4mm，結(jié)本質(zhì)生產(chǎn)加工，圓整后取 r=150mm。膜片彈簧初步錐角a的確定：汽車膜片彈簧的初步錐角 a—般在_y--_4合之間，可依照(3.12)下式確定：(3.12)a=R.-r代入H、R、r值得「二 八，本次設(shè)計圓整后取血二一：:膜片彈簧小端半徑二及分別軸承作用半徑 的確定：膜片彈簧小端半徑二?主要由結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)該大于變速器第 I軸花鍵的外徑以便安裝。本設(shè)計參如實物選擇 36.5mm；分別軸承半徑應(yīng)該大于「，則選擇 =40.0mm。TOC\o"1-5"\h\zJ 1 P分別指數(shù)目n、切槽寬-、窗孔槽寬誇，及窗孔內(nèi)半徑：：的確定：1） 分別指數(shù)目：汽車離合器膜片彈簧分別指數(shù)目 n〉12，—般采用18、24左右，采用偶數(shù)［⑼，便于制造時模具分度，因為是大尺寸膜片彈簧，本設(shè)計選擇 24。2） 切槽寬「?:切槽認(rèn)一般選擇4mm左右，本設(shè)計采用認(rèn) 。3）窗孔槽寬?及窗孔內(nèi)半徑￡:-一 ，本設(shè)計選擇「 「，的宀..Ju丄 丄 丄 丄 丄】■＞『廠］濁鬥遼本設(shè)計選擇:::..':■:/'^-^，得i'一二4）支撐環(huán)作用半徑|和膜片彈簧與壓盤接觸半徑L的確定：查閱資料可知，一般|應(yīng)該盡量湊近于r而略大于r，L應(yīng)該湊近R而略小于R［6］。則支撐環(huán)接觸半徑 |取l=152mm；L取L=179mm 。3.3.3膜片彈簧工作地址選擇依照膜片彈簧特點曲線形狀，曲線上有幾個特定的工作點，對應(yīng)于以下圖3.4中的A、B、C。圖3.4中,B點位為嶄新離合器膜片彈簧處于壓緊狀態(tài)時的工作點地址， A點為摩擦片磨損到極限的地址，C點為離合器分別時膜片彈簧的工作地址。由式 （3.14）算出的膜片彈簧凸點、凹點、拐點分別對應(yīng)圖中的M、N、T點。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點B一般取在凸點M和拐點T之間，且湊近或在 T點處［21］，—般*「：；咋,f以保證摩擦片在最大磨損限度 T范圍內(nèi)，壓緊力從-一到”變化不大，本次設(shè)計取 恤應(yīng)斗-:JH，單片離合器冷：總，7飛hWm?本次設(shè)計取=::.■'..'.'.o圖3.4膜片彈簧工作點地址Fig.3