離合器設(shè)計(jì)基本過程

1、離合器設(shè)計(jì),華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,主要步驟：,1、離合器概述2、離合器主要參數(shù)的選擇及計(jì)算校核3、從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)4、離合器蓋總成的設(shè)計(jì),華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,1、離合器概述,1.1設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)1.2結(jié)構(gòu)方案分析1.3膜片彈簧的支撐形式,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,1.1設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù),發(fā)動(dòng)機(jī)功率：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩：傳動(dòng)比:汽車的質(zhì)量汽車的滾動(dòng)半徑=273mm,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,1.2結(jié)構(gòu)方案分析,從動(dòng)盤數(shù)的選擇：

2、單片離合器壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器1.3膜片彈簧的支撐形式拉式膜片彈簧的支承形式單支承環(huán)形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋中的支承環(huán)上。,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2、離合器主要參數(shù)的選擇及計(jì)算校核,2.1離合器主要的參數(shù)2.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)2.4減振彈簧的計(jì)算,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.1.1后備系數(shù),后備系數(shù)是離合器設(shè)計(jì)中的一個(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。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離

3、合器滑磨時(shí)間過長、防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等因素。乘用車選擇：，本次設(shè)計(jì)取=1.2,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.1.2摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度,摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。式中為汽車的最大轉(zhuǎn)矩；乘用車取取摩擦片的厚度主要有三種。取,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.1.3單位壓力,單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。選擇：，由于在范圍之內(nèi)

4、。式中取,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,離合器基本參數(shù)的校核,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算,2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇2.2.2膜片彈簧的校核,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.2離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算,2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1)比值和的選擇為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.52.0，板厚h為24mm。取h=2mm，=

5、1.7，即=3.4mm。2)比值和、的選擇,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,一般為=1.201.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，拉式膜片彈簧的r值宜為大于或等于。取=85；取=1.25則=85取=1053)的選擇膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切，一般在915范圍內(nèi)。,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,符合要求。4)分離指數(shù)目的選取分離指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧n可取24，小尺寸膜片彈簧n可取12。取分離之?dāng)?shù)目n=18。5)膜片彈簧小段內(nèi)半徑及分離軸承作用半徑的確定由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一

6、軸花鍵的外徑。應(yīng)大于。,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,表27可查得第一軸的外徑為29mm;取=30mm=32mm6)切槽寬度、及半徑的確定=3.23.5mm，=910mm，的取值應(yīng)滿足r-re。本次設(shè)計(jì)取1=3.5mm，2=10mm，rer2=75mm。7)壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定取=87又取,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.2.2膜片彈簧的校核,為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始底錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即（符合要求）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式

7、膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,4)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即5)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)選取，即,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,經(jīng)驗(yàn)算校核，尺寸符合設(shè)計(jì)要求,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù),2.3.1極限轉(zhuǎn)矩2.3.2.扭轉(zhuǎn)角剛度2.3.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩2.3.4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩2.3.5.減振彈簧的位置半徑2.3.6.減振彈簧個(gè)數(shù)2.3.7.減振

8、彈簧總壓力2.3.8.極限轉(zhuǎn)角,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.1極限轉(zhuǎn)矩,極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用力等因素，與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取=(1.52.0)對(duì)于乘用車，系數(shù)取2.0。則=2.02.077154（Nm）,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.2.扭轉(zhuǎn)角剛度,為了避免引起傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度，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)13Tj=13x154=2002(Nm/rad),華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩,

9、由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度結(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)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。一般可按下式初選：=(0.060.17)Temax取Tu=0.1Temax=0.1*77Nm=7.7Nm,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩,減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是不應(yīng)大于，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取Tn=(0.050.15)Temax取Tn=0.1Temax=0.1*77Nm=7.7Nm,華南理工大學(xué)廣州汽

10、車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.5.減振彈簧的位置半徑,2.3.6.減振彈簧個(gè)數(shù),取=6,2.3.7.減振彈簧總壓力,當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙或被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值時(shí)，減震彈簧受到的壓力為,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.3.8.極限轉(zhuǎn)角,一般通常取，對(duì)汽車平順性要求高或發(fā)動(dòng)機(jī)工作不均勻時(shí)，取上限。本次設(shè)計(jì)取10。,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.4減振彈簧的計(jì)算,2.4.1.減振彈簧的分布半徑：2.4.2.全部減振彈簧總的工作負(fù)荷2.4.3.單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷：2.4.

11、4.彈簧減振尺寸2.4.5.從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角2.4.6.限位銷與從動(dòng)盤轂缺口側(cè)邊的間隙2.4.7.限位銷直徑,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.4.1.減振彈簧的分布半徑：,式中，d為離合器摩擦片的內(nèi)徑。,2.4.2.全部減振彈簧總的工作負(fù)荷,它是指在從動(dòng)盤轂法蘭上缺口中的間隙消除時(shí)，減振彈簧壓縮到極限位置時(shí)的工作負(fù)荷。此時(shí)扭轉(zhuǎn)減振器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩即為極限轉(zhuǎn)矩,由此可得為,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.4.3.單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷,2.4.4.彈簧減振尺寸,1)彈簧中徑；一般由結(jié)構(gòu)布置來決定，通常左右。本

12、次取12mm。2)彈簧鋼絲直徑：,式中為扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，可取550-600MPa。本次取550MPa通常所以取,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,3)彈簧剛度：應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值及其布置尺寸，根據(jù)式子：4)減振彈簧有效圈數(shù)：根據(jù)式子：式中，G為材料的剪切彈性模量，對(duì)碳鋼可取,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,5)減振彈簧總?cè)?shù)n：一般在6圈左右，總?cè)?shù)和有效圈數(shù)的關(guān)系為6)減振彈簧最小高度：7)減振彈簧總變形量8)減振彈簧自由高度,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,9)減振彈簧預(yù)變形量10

13、)減振彈簧安裝工作高度2.4.5.從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,2.4.6.限位銷與從動(dòng)盤轂缺口側(cè)邊的間隙式中，為限位銷的安裝尺寸。值一般為2.54mm。所以可取為3mm,為41.10mm.2.4.7.限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般9.512mm。可取為10mm,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,3從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì),3.1從動(dòng)盤轂3.2從動(dòng)片的設(shè)計(jì)3.3.摩擦片的設(shè)計(jì),華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)

14、院丁偉華allrightreserved.,3.1從動(dòng)盤轂,從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩T.由查表得,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,3.2從動(dòng)片的設(shè)計(jì),從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：1)從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊。2)從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性，離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。3)應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。,華南理工大學(xué)

15、廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,3.3.摩擦片的設(shè)計(jì),摩擦片應(yīng)滿足以下要求：1)摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對(duì)其影響要小2)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性3)密度要小，以減少從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4)熱穩(wěn)定性要好5)磨合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤表面,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,4離合器蓋總成的設(shè)計(jì),4.1.離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求4.2.壓盤的設(shè)計(jì)4.3.壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,4.1.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，否則影響離合器的工作特

16、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。2)應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作。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。乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。,華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院丁偉華allrightreserved.,4.2.壓盤的設(shè)計(jì),對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求:1)壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。2)受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為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1520gcm。4)壓盤高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱