輕型卡車?yán)侥て瑥椈呻x合器設(shè)計(jì)

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And its main function is to cut off and implement the transmission of power in the power train. It ensures the engine and the power train perfectly smooth join together when the automobile is starting up and insures the automobile started up smooth. The clutch disconnects the engine and the power train when the automobile stage change over. It reduces the impact between the shift gears of the transmission. When the transmission worked on the great dynamic load, the clutch can limit the breakdown torque of the power train in order to prevent the accessory of the power train that is damaged due to overload. It also can effectively reduce the vibration and noise of the power train.This article is based on the design requirements and the design parameters of the light truck, it is identified with the pull-type diaphragm spring clutch as the design goal. In recent years, diaphragm spring clutch is a kind of clutch that was widely adopted in saloon cars and light vehicles. It has great capacity of torque and more stable. Meanwhile it manipulate conveniently and has good balance. And It also has high output. So the research of the clutch is become more and more important. This design manual elaborated on the construction form, the parameters choose and process of calculate of the light trucks.According to the vehicle category, the operation requirements, the manufacture condition as well as three (that is seriation, universalization and standardization) requirements, and so on, this design choose the structure scheme and relevant parameters. Meanwhile this design complete assembly design and checking for some of its parts. They include the determination of friction plate diameter, the determination of backup coefficient, the determination of the unit pressure, the design of driven plat, the design of pressure plate and diaphragm, etc. This design can lay a good foundation for engaging in vehicle technology work in the future. In addition, this design profit from the related material, and use the related standard, and fully absorb predecessors valuable experience.Key words: I目錄1 緒論.11.1 引言 .11.2 汽車離合器結(jié)構(gòu)的發(fā)展 .11.3 離合器概述 .31.3.1 離合器的功用.41.3.2 汽車離合器設(shè)計(jì)的基本要求.41.3.3 離合器工作原理.52 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析.72.1 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) .72.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .72.2.1 從動(dòng)盤數(shù)及干、濕式的選擇 .72.2.2 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置.82.2.3 膜片彈簧的支承形式.92.2.4 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式.102.2.5 分離軸承總成.102.2.6 離合器的通風(fēng)散熱措施.113 離合器主要參數(shù)的選擇.123.1 摩擦片外徑 D 的確定.12II3.2 離合器后備系數(shù)的確定 .133.3 摩擦因數(shù)F、摩擦面數(shù) Z 和離合器間隙T的確定.143.4 單位壓力P的確定.1504 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化.164.1 設(shè)計(jì)變量 .164.2 目標(biāo)函數(shù) .164.3 約束條件 .165 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算.195.1 從動(dòng)盤總成 .195.1.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì).195.1.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì).205.1.3 摩擦片設(shè)計(jì).225.2 離合器蓋總成設(shè)計(jì) .235.2.1 離合器蓋設(shè)計(jì).245.2.2 壓盤設(shè)計(jì).245.2.3 傳動(dòng)片設(shè)計(jì).265.2.4 支承環(huán)設(shè)計(jì).266 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì).276.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的確定 .276.2 減振器的結(jié)構(gòu)計(jì)算 .28III7 膜片彈簧設(shè)計(jì).327.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn) .327.2 膜片彈簧的彈性特性 .327.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 .337.4 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) .347.5 膜片彈簧材料及制造工藝 .357.6 膜片彈簧的計(jì)算 .367.6.1 繪制膜片彈簧的特性曲線.367.6.2 確定膜片彈簧的工作點(diǎn)位置.377.6.3 求離合器徹底分離時(shí)分離軸承作用的載荷 F2.387.6.4 求分離軸承的行程 2.387.6.5 膜片彈簧強(qiáng)度校核.398 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析.409 結(jié)論.41致謝.42參考文獻(xiàn).4311 緒論1.1 引言在以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中，無(wú)論是 AMT 或 MT，離合器都作為一個(gè)獨(dú)立的部件而存在。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(shì)，但有人指出：根據(jù)德國(guó)出版的 2003 年世界汽車年鑒，2002 年世界各國(guó) 114 家汽車公司所生產(chǎn)的 1864 款乘用車中，手動(dòng)機(jī)械變速器車款數(shù)為 1337 款；在我國(guó)，乘用車中自動(dòng)擋車款式只占全國(guó)平均數(shù)的 26.53%；若考慮到商用車中更多是多數(shù)采用手動(dòng)變速器，手動(dòng)擋汽車目前仍然是世界車款的主流（當(dāng)然并不排除一些國(guó)家或地區(qū)自動(dòng)擋式車款是主流產(chǎn)品） 。談及未來(lái)，考慮到傳動(dòng)系由 MT 向自動(dòng)傳動(dòng)系過(guò)渡，采用 AMT 技術(shù)其產(chǎn)品改造較為容易，因此 AMT 技術(shù)是自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者?？梢哉f(shuō)，從目前到將來(lái)離合器這一部件將會(huì)伴隨著內(nèi)燃機(jī)一起存在，不可能在汽車上消失。1.2 汽車離合器結(jié)構(gòu)的發(fā)展在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中，錐形離合器最為成功。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在 1889 年德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車輪的小汽車上。它是將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動(dòng)件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到 20 世紀(jì) 20 年代中葉，對(duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，錐形離合器的制造比較簡(jiǎn)單，摩擦面容易修復(fù)。它的摩擦材料曾用過(guò)駱毛帶、皮革帶等。那時(shí)曾出現(xiàn)過(guò)蹄-鼓式離合器，其結(jié)構(gòu)有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄-鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等，蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。無(wú)論錐形離合器或蹄-鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動(dòng)件根本無(wú)法分離的自鎖現(xiàn)象?，F(xiàn)今所用的盤式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到 1925 年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車起步時(shí)離合器的接合比較平順，無(wú)沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤片對(duì)著一青銅盤片。采用純粹的金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達(dá)到更為滿意的性能。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)2浸在油中的盤片式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。但畢竟還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。20 世紀(jì) 20 年代末，直到進(jìn)入 30 年代時(shí)，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問(wèn)題，即離合器接合時(shí)不夠平順。但是，由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱良好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功地開(kāi)發(fā)了價(jià)格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。實(shí)際上早在 1920 年就出現(xiàn)了單片干式離合器，這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關(guān)。但在那時(shí)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù)設(shè)計(jì)上的缺陷，造成了單片離合器在接合時(shí)不夠平順的問(wèn)題。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動(dòng)盤金屬片上是沒(méi)有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動(dòng)件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過(guò)杠桿放大后作用在壓盤上。后來(lái)改用多個(gè)直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓盤上，成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的好處，使壓盤上的彈簧的工作壓力分布更均勻，并減小了軸向尺寸。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器，因?yàn)樗哂袕膭?dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到接合盤式平順，因此現(xiàn)在廣泛采用于大、中、小各類車型中。如今單片干式離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤，提高了離合器的接合平順性。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲和載荷。隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車上愈來(lái)愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更好地降低傳動(dòng)系的噪聲。對(duì)于重型離合器，由于商用車趨于大型化，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸的空間有限，離合器的使用條件日酷一日，增加離合器傳扭能力，提高使用壽命，3簡(jiǎn)化操作，已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車上可采用雙片干式離合器。從理論上講，在相同的徑向尺寸下，雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的 2 倍。但受到其他客觀因素的影響，實(shí)際的效果要比理論值低一些。近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型車上又開(kāi)始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低(不超過(guò)93)，因此，起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國(guó)內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的 5-6 倍，但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的，超過(guò)這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完善。1.3 離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō)，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矩，防止傳動(dòng)系過(guò)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(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)沒(méi)有抖動(dòng)、沖擊；2）離合器分離迅速、徹底；3）從動(dòng)部分慣量小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪輪齒間的沖擊并方便換擋；4）散熱性能好；5）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有可靠的強(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； 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)47）操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。1.3.1 離合器的功用離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步?，F(xiàn)代車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為 300500r/min，而汽車則只能由靜止開(kāi)始起步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開(kāi)始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒(méi)有離合器來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開(kāi)嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來(lái)嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開(kāi)傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。1.3.2 汽車離合器設(shè)計(jì)的基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)汽車離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求：1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。52)接合時(shí)要平順柔和，以保證汽車起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。3)分離時(shí)要迅速、徹底。4)離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。5)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(guò)高，延長(zhǎng)其使用壽命。6)應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。7)操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。8)作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)程中變化要盡可能小，以保9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長(zhǎng)。10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。1.3.3 離合器工作原理由圖 1-1 可知，摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分、從動(dòng)部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。離合器蓋 1 與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起，當(dāng)膜片彈簧 3 被預(yù)加壓緊，離合器處于接合位置時(shí)，由于膜片彈簧大端對(duì)壓盤 5 的壓緊力，使得壓盤與從動(dòng)盤之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(構(gòu)成離合器主動(dòng)部分)，就通過(guò)摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)盤總成和變速器一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。（1）接合位置 （2）分離位置1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤 6-摩擦片 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)67-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸圖 1-1 離合器的工作原理圖Fig.1-1 The clutchs the working principle要分離離合器時(shí)，將離合器踏板 8 踏下，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成 7 前移推動(dòng)膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開(kāi)壓盤，壓盤在傳動(dòng)片的彈力作用下離開(kāi)摩擦片，使從動(dòng)盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞。72 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析為了滿足現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)汽車離合器時(shí)應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用要求、制造條件，以及“系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”的要求等，合理地選擇離合器總成結(jié)構(gòu)及有關(guān)組件結(jié)構(gòu)。2.1 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速：63Kw/3800rpm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速：179 N.m/2500rpm整車總質(zhì)量： 4.095t裝載質(zhì)量： 2t主減速比： 5.83變速器低檔傳動(dòng)比： 5.56輪胎型號(hào)： 6.50-162.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 從動(dòng)盤數(shù)及干、濕式的選擇單片干式摩擦離合器結(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)盤時(shí)也能接合平順。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 1000Nm 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)可采用雙片離合器。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)8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(guò)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)。多片離合器多為濕式，它有分離不徹底、軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。但它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。本次設(shè)計(jì)為輕型卡車離合器設(shè)計(jì)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為 179 Nm，其小于1000Nm，故選用單片干式磨擦離合器作為本次設(shè)計(jì)對(duì)象。2.2.2 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；6）平衡性好；7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在9不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為 802000Nm、最大摩擦片外徑達(dá) 420mm 的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質(zhì)量達(dá) 2832t 的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。另外，與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：1)由于取消了中間支承各零件，并只用一個(gè)或不用支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小。2)由于拉式膜片彈簧是以中部與壓盤相壓，因此在同樣壓盤尺寸條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，從而提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，而并不增大踏板力；或在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)。3)在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故分離效率更高。4)拉式的杠桿比大于推式杠桿比，且中間支承少，減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，使踏板操縱更輕便。拉式踏板力比推式一般約可減少 2530。5)拉式無(wú)論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪聲。6)使用壽命更長(zhǎng)。綜上，根據(jù)本所設(shè)計(jì)離合器的已知系數(shù)和使用條件選取拉式膜片彈簧離合器比較合適。2.2.3 膜片彈簧的支承形式圖 2-1 為拉式膜片彈簧的支承結(jié)構(gòu)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，這種支承形式廣泛應(yīng)用于轎車和貨車上。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)10圖2-1 拉式膜片彈簧單支承形式Fig.2-1 the form of Rumsfeld diaphragm spring single support2.2.4 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)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器分離過(guò)程中能自由的作軸向移動(dòng)。壓盤與飛輪的連接方式或其驅(qū)動(dòng)方式有：凸塊窗孔式、傳力銷式、鍵式以及彈性傳動(dòng)片式等。凸塊窗孔式是在單片離合器中曾長(zhǎng)期采用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是在壓盤外緣鑄出34 個(gè)凸塊，裝配時(shí)伸入離合器蓋對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)方形窗孔中，而離合器蓋則與飛輪相連。考慮到摩擦片磨損后壓盤將向前移，因此凸塊應(yīng)突出窗孔以外。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但凸塊與窗孔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)生沖擊和噪聲。因此，在現(xiàn)代離合器中已很少采用，為彈性傳動(dòng)片所取代。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)。上述的幾種壓盤驅(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為 0.2mm） 。這樣在傳動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生沖擊和噪聲。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聲，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部產(chǎn)生裂紋而造成零件的早期破壞。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。為了消除上述缺點(diǎn)，近年來(lái)廣泛采用了彈性傳動(dòng)片的傳力方式。11彈性傳動(dòng)片是由薄彈簧鋼沖壓而成，其一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，且一般用 34 組（每組 23 片）沿圓周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)時(shí)傳動(dòng)片受拉，當(dāng)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)傳動(dòng)片受壓。這種利用傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)壓盤的方式不緊消除了上述缺點(diǎn)，而且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求且有利于壓盤的定中。故本次設(shè)計(jì)選用彈性傳動(dòng)片式驅(qū)動(dòng)壓盤。2.2.5 分離軸承總成分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時(shí)主要承受軸向分離力，同時(shí)還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。離合器的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承兩種。前者適合于高速低軸向負(fù)荷，后者適合于相反情況。目前國(guó)產(chǎn)的汽車中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鏗基潤(rùn)滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平端面或凹弧形端面。2.2.6 離合器的通風(fēng)散熱措施提高離合器工作性能的有效措施是借助于其通風(fēng)散熱系統(tǒng)降低其摩擦表面的溫度。試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過(guò)180200時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件下的離合器盤的工作表面的瞬時(shí)溫度一般在 180以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到 1000。過(guò)高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩等。本次設(shè)計(jì)為了使離合器實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，設(shè)計(jì)時(shí)在離合器蓋上開(kāi)有許多通風(fēng)窗口，以加強(qiáng)離合器的冷卻。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)123 離合器主要參數(shù)的選擇在初步確定離合器的結(jié)構(gòu)型式之后，就要確定其基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)，它們是：（1）摩擦片外徑 D；（2）單位壓力 p0；（3）后備系數(shù) 。在選定這些尺寸參數(shù)時(shí)，下列一些車輛參數(shù)對(duì)它們有重大影響：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax ；（2）整車總質(zhì)量 ma；（3）傳動(dòng)系總的速比 i；（4）車輪滾動(dòng)半徑 rk 。下面討論有關(guān)參數(shù)的選擇。3.1 摩擦片外徑 D 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)重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要大的尺寸。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax（Nm）來(lái)確定 D 時(shí)，有下列經(jīng)驗(yàn)公式參考：13 （3-1）ATDemax100式中，系數(shù) A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì) D 的影響，可參考下列范圍：小轎車 A=47；一般載貨汽車 A=36（單片）或 A=50（雙片） ；自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車 A=19。由所選車型得 Temax=179Nm，A=36。則將各參數(shù)值代入式(3-1)后計(jì)算得 D=222.98mm。根據(jù)離合器摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化原則，根據(jù)下表 3-1表 3-1 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即 GB1457-74）Tab.3-1 Clutch friction slices size series and parameters(GB1457-74)外徑 D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑 d/mm110125140150155165175190195厚度 h/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54C=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5401- C30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827單位面積F/mm3106132160221302402466546678可?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：摩擦片外徑 D=225mm；摩擦片內(nèi)徑 d=150mm；摩擦片厚度 h=3.5mm；摩擦片內(nèi)外徑比 d/D=0.667。3.2 離合器后備系數(shù) 的確定在確定摩擦片外徑的同時(shí)，還應(yīng)初選離合器的后備系數(shù) 。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)14后備系數(shù) 是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(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)考慮以下幾點(diǎn)：1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。2)要防止離合器滑磨過(guò)大。3)要能防止傳動(dòng)系過(guò)載。顯然，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(guò)大， 不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過(guò)大，減少傳動(dòng)系過(guò)載，保證操縱輕便， 又不宜選取太大；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)， 可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車時(shí)，為提高起步能力、減少離合器滑磨， 應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大， 也應(yīng)選得越大；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的 值應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小， 可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的 值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的 值應(yīng)大于單片離合器。各類汽車離合器 的取值范圍見(jiàn)表 3-2。表 3-2 離合器后備系數(shù) 的取值范圍Tab.3-2 the numeric area of clutchs backup coefficient 車 型后備系數(shù) 乘用車及最大總質(zhì)量小于 6t 的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為 614t 的商用車1.502.25掛車1.804.00本次設(shè)計(jì)是基于輕型卡車的離合器設(shè)計(jì)，參考有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)最大總質(zhì)量不超過(guò) 6 噸的載貨汽車 =1.201.75，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，選取后備系數(shù) 的值為1.40。3.3 摩擦因數(shù) f、摩擦面數(shù) Z 和離合器間隙t 的確定摩擦片的摩擦因數(shù) f 取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因數(shù) f 受工作溫度、單位壓力和滑磨速度的影響較大，而粉末冶金材料和金屬15陶瓷材料的摩擦因數(shù) f 較大且穩(wěn)定。各種摩擦材料的摩擦因數(shù) f 的取值范圍見(jiàn)表 3-3。表 3-3 摩擦材料的摩擦因數(shù) f 的取值范圍Tab.3-3 the numeric area of friction materials friction factor f摩 擦 材 料摩擦因數(shù)f模壓0.200.25石棉基材料編織0.250.35銅基0.250.35粉末冶金材料鐵基0.350.50金屬陶瓷材料0.4本次設(shè)計(jì)取 f = 0.30。摩擦面數(shù) Z 為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本次設(shè)計(jì)取單片離合器 Z = 2。離合器間隙t 是指離合器處于正常結(jié)合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合器仍能完全結(jié)合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙t 一般為 34mm 。本次設(shè)計(jì)取t =3 mm。3.4 單位壓力 p 的確定0單位壓力 p0 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)后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。對(duì)于離合器使用頻繁、發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)較小、在質(zhì)量大或經(jīng)常在壞路面上行駛的汽車，p0應(yīng)取小些；當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí)，為了降低摩擦片外緣處的熱負(fù)荷，p0應(yīng)取小些；后備系數(shù)較大時(shí)，可適當(dāng)增大 p0。當(dāng)摩擦片采用不同的材料時(shí)，p0取值范圍見(jiàn)表 3-4。表 3-4 摩擦片單位壓力 p0的取值范圍Tab.3-4 the numeric area of Friction slices unit pressure p0摩擦片材料單位壓力 p0/Mpa石棉基材料模壓0.150.25 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)16編織0.250.35銅基粉末冶金材料鐵基0.350.50金屬陶瓷材料0.701.50前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑 D=225mm，內(nèi)徑 d=150mm，厚度h=3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值 d/D=0.667，又初選 =1.40，運(yùn)用式（3-2）可校核單位壓力p0。 （3-)1 (12330maxcDfZpTTec2）式中：f 為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，取 f=0.3；Z 為摩擦面數(shù)，單片離合器的 Z=2。根據(jù)式（3-2）代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫?p0=0.20MPa。本次設(shè)計(jì)摩擦片采用石棉基材料，查表 3-4 可知單位壓力 p0的取值范圍為0.150.35MPa。顯然，單位壓力 p0在容許范圍之內(nèi)，故所選離合器的尺寸、基本參數(shù)合適。4 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)離合器要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，這些參數(shù)的變化直接影響離合器的工作性能和結(jié)構(gòu)尺寸。這些參數(shù)的確定在前面是采用先初選、后校核的方法。下面采用優(yōu)化的方法來(lái)確定這些參數(shù)。4.1 設(shè)計(jì)變量后備系數(shù) 取決于離合器工作壓力 F 和離合器的主要尺寸參數(shù) D 和 d。單位壓力 p0也取決于離合器工作壓力 F 和離合器的主要尺寸參數(shù) D 和 d。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量選為：TTFDdxxxX321174.2 目標(biāo)函數(shù)離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，是在保證離合器性能要求的條件下使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為：)(4min)(22dDxf4.3 約束條件1）摩擦片外徑 D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò) 6570m/s，即Dv （4-smDnveD/706510603max1）式中，為摩擦片最大圓周速度（m/s） ；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min） 。Dvmaxen 所以 v =nD 10 =3800 225 10 =44.75m/s 6570m/sD60emax3603故符合條件。2）摩擦片的內(nèi)外徑比 c 應(yīng)在 0.530.70 范圍內(nèi)，即0.53c0.70本次設(shè)計(jì) c=d/D=150/225=0.667，顯然滿足 0.53c0.70 的條件范圍。3）為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型 的值應(yīng)在一定的范圍內(nèi)，最大范圍為 1.24.0，即 1.24.0 本次設(shè)計(jì)取 =1.40，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求。4）為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑2R0約50mm，即d2R0+50mm式中，減振器彈簧位置半徑R0(0.60.75)d/2，故R0=0.65d/2=48.75mm，取R0為48mm。 所以d-2R0150-248=54mm50mm，故符合d2R0+50mm的優(yōu)化條件。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)185）為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 （4-2）)(40220cccTdDZTT式中，Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(Nm/mm2)；Tc0為其允許值(Nm/mm2)，按表41選取。表4-1 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 (Nm/mm2)Tab.4-1 allowable values in unit friction area transmission torque (Nm/mm2)離合器規(guī)格 D/mm210210250250325325Tc0/10-20.280.300.350.40 根據(jù)式（3-2）知 Tc=1.4179=250.6(Nm)，故maxeT)150225(214. 36 .2504)(422220dDZTTcc =0.0057(Nm/mm2) 根據(jù)表 4-1 可知，當(dāng)摩擦片外徑 D210250mm 時(shí)，Tc0=0.30Nm/mm20.0057Nm/mm2，故符合要求。6)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力 p0根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，p0的最大范圍為 0.101.50Mpa，即0.10MPap01.50MPa本次設(shè)計(jì) p0=0.20Mpa，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求。 7）為了減少汽車起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)高而發(fā)生燒傷，每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 （4-3）)(422dDZW式中，為單位摩擦面積滑磨功(J/mm2)；為其許用值(J/mm2)，對(duì)于乘用車車：=0.40J/mm2，對(duì)于輕型貨車：=0.33J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t的商用車：=0.25J/mm2；W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(J)，可根據(jù)下式計(jì)算 （4-4）2202221800graeiirmnW19式中，ma為汽車總質(zhì)量(kg)；rr為輪胎滾動(dòng)半徑(m)；ig為起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；i0為主減速器傳動(dòng)比；ne為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)，計(jì)算時(shí)乘用車取2000r/min，商用車取1500r/min。根據(jù)式（4-3）及（4-4）代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：=0.139J/mm20.33J/mm2=，故滿足設(shè)計(jì)要求。5 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 從動(dòng)盤總成從動(dòng)盤總成主要由摩擦片、從動(dòng)片、扭轉(zhuǎn)減振器、從動(dòng)盤轂等組成。它是對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成時(shí)應(yīng)注意滿足以下幾個(gè)方面的要求：1）為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小。2）為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性。 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)203）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)減振器。4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。5.1.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，要盡量減輕其重量，并應(yīng)使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)槠囋谛旭傊羞M(jìn)行換檔時(shí)，首先要切斷動(dòng)力分離離合器，而在變速器掛檔的過(guò)程中，與變速器第一軸相連的離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速一定發(fā)生變化，或是增速（由高檔換低檔時(shí)）或是降速（由低檔換高檔時(shí)） 。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換檔齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊，從動(dòng)片一般都做的比較薄，通常是用 1.32.0mm 厚的鋼板沖制而成。為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨至 0.651.0mm，使其質(zhì)量分布更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。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)片一般都作成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣，在離合器的結(jié)合過(guò)程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的。由于從動(dòng)片有軸向彈性，從而保證離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩能平穩(wěn)增長(zhǎng)，這樣就允許離合器在發(fā)動(dòng)機(jī)較低的轉(zhuǎn)速下結(jié)合，從而延長(zhǎng)了摩擦片的使用壽命。此外，彈性從動(dòng)片還能使作用在摩擦面片上的壓力分布得更均勻，改善了摩擦副表面的接觸，減少摩擦表面熱點(diǎn)的形成，有利于摩擦片磨損均勻并減小。具有軸向彈性的的從動(dòng)片有以下三種結(jié)構(gòu)型式：整體式彈性從動(dòng)片，分開(kāi)式彈性從動(dòng)片及組合式彈性從動(dòng)片。整體式彈性從動(dòng)片是在從動(dòng)片上開(kāi) T 形槽，外緣形成許多扇形，并將它們沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩邊的摩擦片則分別鉚在每相隔一個(gè)的扇形片上。在離合器接合時(shí)，從動(dòng)片被壓緊，彎曲的波浪形扇形部分被逐漸壓平，使從動(dòng)盤上的壓力和傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，故接合平順柔和。這種切槽有利于減少?gòu)膭?dòng)片的翹曲，其缺點(diǎn)是很難保證每片扇形部分的剛度完全一致。分開(kāi)式結(jié)構(gòu)中，波形彈簧片與從動(dòng)片分別沖壓成型后鉚在一起。由于波形彈簧片是21由同一模具沖制，故其剛度比較一致；由于波形彈簧是采用比從動(dòng)片更薄的鋼板(厚度僅為 0.7mm)，故這種結(jié)構(gòu)容易得到更小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這些方面都優(yōu)于整體式結(jié)構(gòu)。 在載貨汽車上常采用一種所謂組合式從動(dòng)片。這種結(jié)構(gòu)在靠近壓盤一側(cè)的從動(dòng)片上鉚著波形彈簧片，摩擦片則鉚在波形彈簧片上，而靠近飛輪一側(cè)的摩擦片則直接鉚在從動(dòng)片上。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，但對(duì)于要求剛度較高、外形穩(wěn)定性較好的大型從動(dòng)片來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)也是可以采用的。當(dāng)載貨汽車離合器的直徑小于 380mm 時(shí)，則從動(dòng)片仍可采用前兩種結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)考慮車型及從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)，選擇從動(dòng)片的結(jié)構(gòu)型式為整體式。整體式彈性從動(dòng)片一般用高碳鋼（如 50）或 65Mn 鋼板，熱處理硬度 3848HRC。離合器從動(dòng)片采用2mm 厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取 225mm，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開(kāi)有幾條切口。5.1.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)從動(dòng)盤轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。花鍵之間為動(dòng)配合，這樣，在離合器分離和結(jié)合過(guò)程中，從動(dòng)盤轂就能在花鍵軸上自由滑動(dòng)。為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從動(dòng)盤轂的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在艱難情況下工作的離合器，其盤轂的長(zhǎng)度更大，可達(dá)花鍵外徑的 1.4 倍?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按 GB1144-74 選取(見(jiàn)表 5-1)。表 5-1 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列Tab.5-1 Size series of platen hub spline 從動(dòng)盤外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/N maxem花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵內(nèi)徑d/mm鍵齒寬b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm擠壓應(yīng)力/MPa1605010231832010 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)221807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5本次設(shè)計(jì) D=225mm，Temax= 179Nm，故選擇花鍵類型為：表 5-2 所選從動(dòng)盤轂花鍵參數(shù)Tab.5-2 The parameters of platen hub spline 從動(dòng)盤外徑D/mm花鍵齒數(shù)n花鍵外徑D/mm花鍵內(nèi)徑d/mm齒厚b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm擠壓應(yīng)力22510322643011.5本從動(dòng)盤轂材料選用 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，要求滿足擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)=20MPa。 花鍵的尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過(guò)大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核，如果應(yīng)力偏大可以適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式如下： （5-1）)(MPanhlPj式中，P花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定： （5-2）ZdDTPe)(4max23d，D分別為花鍵的內(nèi)外徑，m；Z從動(dòng)盤轂的數(shù)目；Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；n花鍵齒數(shù)；h花鍵齒工作高度，m；h=（D-d）/2l花鍵有效長(zhǎng)度，m。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：P=12344.83N，j=13.7MPa。 顯然，j=13.7MPa=20MPa，故符合要求。5.1.3 摩擦片設(shè)計(jì)離合器摩擦面片在離合器接合過(guò)程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此，要求摩擦面片應(yīng)有下列一些綜合性能：1）在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)；2）在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，不希望出現(xiàn)摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象；3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的耐磨性能；4）能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過(guò)程中表現(xiàn)出良好的性能（不易出現(xiàn)顫動(dòng)） ；5）能抵抗高轉(zhuǎn)速下（變速器換擋時(shí)容易發(fā)生）大的離心力載荷而不破壞；6）在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度；7）具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好；8）在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)偶材料壓盤、飛輪（都是鑄鐵件）等有良好的兼容摩擦性能；9）摩擦副對(duì)偶面有高度的容污性能，不易影響它們的摩擦作用；10）具有良好的性能/價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。離合器摩擦片所用的材料有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金屬陶瓷摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因數(shù)較高(大約為 0.30.45)、密度較小、制造容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但它性能不夠穩(wěn)定，摩擦因數(shù)受工作溫度、單位壓力、滑磨速度的影響大， 輕型卡車離合器設(shè)計(jì)24目前主要應(yīng)用于中、輕型貨車中。由于石棉在生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境有污染，對(duì)人體有害，所以現(xiàn)在正以玻璃纖維、金屬纖維等來(lái)替代石棉纖維。粉末冶金和金屬陶瓷摩擦材料具有傳熱性好、熱穩(wěn)定性與耐磨性好、摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定、能承受的單位壓力較高以及壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴，密度較大，接合平順性較差，主要應(yīng)用于載質(zhì)量較大的商用車上。摩擦片與從動(dòng)片的連接方式有鉚接和粘接兩種。鉚接方式連接可靠，更換摩擦片方便，適宜在從動(dòng)片上安裝波形片，但其摩擦面積利用率小，使用壽命短。粘接方式可增大實(shí)際摩擦面積，摩擦片厚度利用率高，具有較高的抗離心力和切向力的能力，但更換摩擦片困難，且使從動(dòng)盤難以安裝波形片，無(wú)軸向彈性，可靠性低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及上述分析，參照同類產(chǎn)品，并綜合考慮本次設(shè)計(jì)的車型，選取從動(dòng)盤摩擦材料為石棉基摩擦材料，摩擦片與從動(dòng)片的連接方式為鉚接，其優(yōu)點(diǎn)是可靠及磨損后換裝摩擦片方便。摩擦片的尺寸參數(shù)在第 3.1 節(jié)中已經(jīng)查表得出，不再敘述。5.2 離合器蓋總成設(shè)計(jì)離合器蓋總成除了壓緊彈簧外還有離合器蓋、壓盤、傳動(dòng)片、分離杠桿裝置及支承環(huán)等。5.2.1 離合器蓋設(shè)計(jì)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。為此可采取如下措施：適當(dāng)增大蓋的板厚，一般為2.54.0mm；在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周處翻邊；尺寸大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造。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。對(duì)中方式采用定位銷或定位螺栓，也可采用止口對(duì)中。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(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗口，25或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。中、輕型貨車及轎車的離合器蓋一般用08F、08Al、08鋼等低碳鋼板，重型汽車則常用鑄鐵件或鋁合金壓鑄件。本次設(shè)計(jì)為輕型卡車離合器設(shè)計(jì)，為了減輕重量和增加剛度，設(shè)計(jì)時(shí)離合器蓋采用厚度約為4mm的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成比較復(fù)雜的形狀。5.2.2 壓盤設(shè)計(jì) 由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故與摩擦片相接合的壓盤的內(nèi)外徑也就基本確定下來(lái)，初步確定壓盤外徑為 231mm，內(nèi)徑為 138mm。這樣，壓盤幾何尺寸最后歸結(jié)為如何確定它的厚度。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)量在離合器的接合過(guò)程中，由于滑磨的存在，每接合一次的過(guò)程中都要產(chǎn)生大量的熱，而每次接合的時(shí)間又短(大約 3s 左右)，因此熱量根本來(lái)不及全部傳到周圍空氣中去，必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在使用頻繁和艱難條件下工作的離合器，這種溫升就更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)下降，加劇磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的燒損。由于用石棉(或其他有機(jī)物)材料制成的摩擦片導(dǎo)熱很差，在滑磨過(guò)程中所產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高，故要求壓盤具有足夠大的質(zhì)量來(lái)吸收熱量。 2) 壓盤應(yīng)具有較大的剛度 壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度和合理的結(jié)構(gòu)形狀，以保證在受熱的情況下不致因產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩個(gè)原因，壓盤一般都做的比較厚(一般不小于 10mm)，而且在內(nèi)緣做成一定錐度以彌補(bǔ)壓盤因受熱變形后內(nèi)緣的凸