豐田轎車離合器設(shè)計(jì)【膜片彈簧離合器】【豐田花冠汽車】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目:豐田轎車離合器的設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程 B07-5
學(xué) 生 姓 名: 李龍
導(dǎo) 師 姓 名: 呂德剛
開 題 時(shí) 間:
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報(bào)告撰寫要求
一、“開題報(bào)告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開題報(bào)告”撰寫規(guī)范
請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
李龍
系部
汽車與交通
工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程B07-5班
指導(dǎo)教師姓名
呂德剛
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
豐田轎車離合器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀，選題目的和意義及國(guó)內(nèi)外背景：
1、選題目的：本次選擇課題為豐田轎車離合器的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)為膜片彈簧離合器，而此設(shè)計(jì)有重大的意義和廣泛的用途，因?yàn)殡x合器作為底盤傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，它起著從發(fā)動(dòng)機(jī)到傳動(dòng)系中齒輪之間橋梁的作用，故它的重要性不可忽視，一個(gè)良好的離合器能夠提高汽車的壽命，所以設(shè)計(jì)一個(gè)操作簡(jiǎn)便分離快速的離合器是十分必要的，且選擇了設(shè)計(jì)離合器能夠做到對(duì)汽車內(nèi)重要部件的了解。
2、選題意義：離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，以保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，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；在工作中受到大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。膜片彈簧離合器是用膜片彈簧代替了一般螺旋彈簧以及分離桿機(jī)構(gòu)而做成的離合器，因?yàn)樗贾迷谥醒?，所以也可算中央彈簧離合器。
它的優(yōu)點(diǎn)：首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使得零件數(shù)目減少，重量減輕；其次，離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化并顯著地縮短了離合器的軸間尺寸；再者，膜片彈簧具有良好的非線性特性，設(shè)計(jì)合適可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很少改變，且減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便。
因此，離合器作為汽車重要的基礎(chǔ)部件它的功能不能忽視，設(shè)計(jì)如此重要的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)意義重大。
３、研究現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外背景及發(fā)展趨勢(shì)：傳統(tǒng)離合器分有拉線和液壓式兩種，自動(dòng)離合器也分為兩種：機(jī)械電機(jī)式自動(dòng)離合器和液壓式自動(dòng)離合器。機(jī)械電機(jī)式自動(dòng)離合器的ECU匯集油門踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器等信號(hào)，經(jīng)處理后發(fā)送指令驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)，通過拉桿等機(jī)械形式驅(qū)使離合器動(dòng)作；液壓式自動(dòng)離合器則是由ECU發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)液壓系統(tǒng)，通過液壓操縱離合器動(dòng)作。
液壓式自動(dòng)離合器在目前通用的膜片離合器的基礎(chǔ)上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執(zhí)行系統(tǒng)，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關(guān)裝置控制電動(dòng)油泵去操縱離合器油缸活塞。變速器控制單元（ECU）與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）是集成在一起的，根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度等傳感器反饋信息，計(jì)算出離合器最佳的接合時(shí)間與速度。
自動(dòng)離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當(dāng)ECU發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)油泵，電動(dòng)油泵產(chǎn)生的高壓油液通過電磁閥輸送到離合器油缸。通過ECU控制電磁閥的電流量來(lái)控制油液流量和油液的通道變換，實(shí)現(xiàn)離合器油缸活塞的移動(dòng)，從而完成汽車起動(dòng)、換檔時(shí)的離合器動(dòng)作。
為了實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)操縱，采用自動(dòng)離合器，可以省去離合器踏板，實(shí)現(xiàn)汽車的“雙踏板”操縱，與其他自動(dòng)離合傳動(dòng)系統(tǒng)（如液力傳動(dòng)）相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉及傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。因此，在歐洲小排量汽車上曾得到廣泛的應(yīng)用。但是在現(xiàn)有自動(dòng)離合器的各種結(jié)構(gòu)中，離合器的摩擦力矩調(diào)節(jié)性還不夠理想，使用性能不盡完善。例如，汽車以高檔低速上坡時(shí)，離合器容易打滑。因此必須提前換低檔以防止摩擦片的早期磨損以至燒壞。這些都需要進(jìn)一步改善。
我國(guó)汽車業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)我國(guó)汽車離合器市場(chǎng)需求持續(xù)大幅增長(zhǎng)。隨著我國(guó)自動(dòng)檔轎車的增加，我國(guó)傳統(tǒng)離合器行業(yè)的發(fā)展前景日益擔(dān)憂，不少企業(yè)都在尋求新的持續(xù)發(fā)展的途徑。2007年以前，我國(guó)汽車產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)、汽車保有量的增加、出口市場(chǎng)需求的擴(kuò)張等三大因素推動(dòng)我國(guó)汽車離合器行業(yè)連續(xù)8年快速發(fā)展，2007年我國(guó)汽車離合器的產(chǎn)量突破1000萬(wàn)套。自2008年以來(lái)，受全球金融危機(jī)影響，中國(guó)汽車銷量為938萬(wàn)輛，增長(zhǎng)率僅為6.7%，離合器的市場(chǎng)規(guī)模約為55億元。到2010年，我國(guó)離合器總銷售額將達(dá)84億元，其中，蓋總成2800萬(wàn)件，從動(dòng)盤總成5700萬(wàn)件，液力變矩器100萬(wàn)套以上。目前國(guó)產(chǎn)離合器已經(jīng)能夠全面覆蓋國(guó)內(nèi)各種車型產(chǎn)品并具有足夠的研發(fā)、制造和供貨能力，干摩擦式離合器仍將是“十一五”期間汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用部件。在技術(shù)目標(biāo)方面，離合器的可靠性和壽命指標(biāo)要達(dá)到或接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平，傳遞轉(zhuǎn)矩超過3000牛米的大容量重型離合器要形成批量供貨，要掌握AT、LTD、DCT和DMF等關(guān)鍵技術(shù)，在離合器及其電子操控系統(tǒng)的集成開發(fā)方面取得突破，建立離合器的綜合自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，以及建立模擬工況和實(shí)車試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，形成更為完善的離合器產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系。按照離合器行業(yè)的規(guī)劃，“十一五”期間，汽車離合器行業(yè)要形成3~5家年銷售量超過300萬(wàn)套的“小巨人”企業(yè)和5~10家年銷售量超過120萬(wàn)套的規(guī)模企業(yè)，并出現(xiàn)產(chǎn)銷規(guī)模進(jìn)入世界離合器行業(yè)前10名的中國(guó)企業(yè)。
國(guó)內(nèi)外主要汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。而比較先進(jìn)的離合器為液力偶合器、電磁離合器、具體如下介紹：
（1）摩擦式離合器：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（即變速器的主動(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)常處于接合和狀態(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，套在從動(dòng)盤轂的環(huán)槽中的拔叉便推動(dòng)從動(dòng)盤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，向接合的方向移動(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)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。
摩擦離合器又可分為：
單盤離合器：只有一片從動(dòng)盤，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個(gè)摩擦面。
雙盤離合器：即增加了一個(gè)從動(dòng)盤。
周布彈簧離合器：采用若干個(gè)螺旋彈簧座壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布。
中央彈簧離合器：僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧并安置在中央。
膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧
（2）液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)矩，外殼與泵輪連為一體，是主動(dòng)件；渦輪與泵輪相對(duì)，是從動(dòng)件。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪不能被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于分離狀態(tài)；隨著泵輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪被帶動(dòng)，主動(dòng)件與從動(dòng)件之間處于接合狀態(tài)。
（3）電磁離合器靠線圈的通斷電來(lái)控制離合器的接合與分離。如在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，則可以加強(qiáng)兩者之間的結(jié)合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。
（4）自動(dòng)離合器隨著電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用，一種自動(dòng)離合器系統(tǒng)也進(jìn)入了汽車領(lǐng)域，這種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在一些轎車上，使手動(dòng)變速器換擋的一個(gè)重要步驟——離合器的斷開與接合能夠自動(dòng)地適時(shí)完成，簡(jiǎn)化了駕駛員的操縱動(dòng)作。
隨著汽車運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，以使用心得使用條件。從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，近年來(lái)汽車的性能在向高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重汽車趨向大型化，國(guó)內(nèi)也有類似的情況。此外，對(duì)離合器的使用要求也越來(lái)越高。所以，增加離合器的傳扭能力，提高使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢(shì)?！?
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
１、膜片彈簧離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇（摩擦片外徑Ｄ、離合器后備系數(shù)β和單位壓力ρ）、性能計(jì)算和設(shè)計(jì)。
２、離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算
１）離合器裝配圖；
２）從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)；
３）壓盤和離合器蓋總成設(shè)計(jì)；
４）膜片彈簧的強(qiáng)度校核、主要參數(shù)的選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
如何選擇離合器的這些參數(shù)，將直接影響到離合器的性能。根據(jù)合適的數(shù)據(jù)規(guī)格進(jìn)行離合器的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于提高汽車的變速性能將會(huì)起到很重要的作用。
三、技術(shù)路線（研究方法）
查找資料，了解離合器歷史及發(fā)展趨勢(shì)等。
結(jié)合離合器的實(shí)物，對(duì)離合器進(jìn)行拆裝，了解摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)。
根據(jù)給定參數(shù)對(duì)摩擦片外徑、離合器后備系數(shù)和單位壓力，及其性能進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)?！?
畫出各個(gè)零件的零件圖。然后結(jié)合離合器的結(jié)構(gòu)總成，完成離合器的裝配圖。
對(duì)從動(dòng)盤、壓盤和離合器蓋進(jìn)行總成設(shè)計(jì)。包括分離裝置的設(shè)計(jì)，以及從動(dòng)盤設(shè)計(jì)和圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)等。
最后對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)度校核、檢查其合理性。確定最終設(shè)計(jì)方案，完成設(shè)計(jì)。
四、進(jìn)度安排
（1） 第1、2周確定課題，查閱相關(guān)的離合器設(shè)計(jì)資料并進(jìn)行收集。完成開題報(bào)告。
（2） 第3 周研究 對(duì)離合器進(jìn)行拆解和組裝，了解摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)。
（3） 第4 周對(duì)從動(dòng)盤、壓盤和離合器蓋進(jìn)行總成設(shè)計(jì)。膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)度校核。
（4） 第5-6 周開始用軟件進(jìn)行繪圖撰寫說明書。
（5） 第7-12 周完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，畫出各個(gè)零件的零件圖。
（6） 第13 周進(jìn)行預(yù)答辯。
（7） 第14 周結(jié)合離合器的結(jié)構(gòu)總成，完成離合器的裝配圖。
（8） 第15-16周設(shè)計(jì)說明書修改及完善。
（9） 第17 周準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
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