課程設(shè)計 膜片彈簧離合器 的設(shè)計.doc

題目:膜片彈簧離合器的設(shè)計姓名: 陳瑞杰學(xué)號: 200724248學(xué)院: 汽車與交通班級: 07級車輛工程2班指導(dǎo)老師:郭世永目錄一.摘要二.整體參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案三.結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 膜片彈簧的設(shè)計2. 從動盤數(shù)及干濕式選取3. 壓盤的驅(qū)動方式4. 離合器分離裝置的設(shè)計5.離合器殼的設(shè)計6.離合器的通風(fēng)散熱措施四.基本參數(shù)設(shè)計1. 從動盤2. 壓盤3. 分離軸承4. 扭轉(zhuǎn)減震器5膜片彈簧五.參考文獻(xiàn)六.設(shè)計心得一.摘要 汽車離合器位于發(fā)動機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機(jī)與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機(jī)向變速器輸入的動力。汽車離合器的基本功用第一：在汽車起步時，通過離合器主動部分（和發(fā)動機(jī)曲軸相連）和從動部分（與變速器第一軸相接）之間的滑磨、轉(zhuǎn)速的逐漸接近，使旋轉(zhuǎn)著的發(fā)動機(jī)和原來靜止的傳動系平穩(wěn)地聯(lián)接起來，以保證汽車平穩(wěn)起步。第二：當(dāng)變速器換檔時，通過離合器主從動部分的迅速分離來切斷動力傳遞，以減輕換檔時齒輪間的沖擊，便于換檔。第三：當(dāng)傳給離合器的扭矩超過其所能傳遞的最大力矩（即離合器的最大摩擦力矩）時，其主從動部分將產(chǎn)生相對滑磨。這樣離合器就起著保護(hù)傳動系防止其過載的作用。二.離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計方案整車性能參數(shù)驅(qū)動形式 4*2前輪軸距 2471mm輪距前/后 1429/1422mm整備質(zhì)量 1060kg最高車速 180km/h最大爬坡度 35%最小轉(zhuǎn)彎半徑 11m最大功率/轉(zhuǎn)速 74/5800k/rpm最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 150/4000Nm/rpm輪胎型號 185/60R14T手動5擋離合器的設(shè)計要求在設(shè)計離合器時，應(yīng)根據(jù)車型的類別，使用要求制造條件以及“三化”（系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。 在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮以下幾點： 1：保證離合器結(jié)合平順和分離徹底。 2：離合器從動部分和主動部分各自的連接形式和支承。 3：離合器軸的軸向定位和軸承潤滑 4：運動零件的限位 5：離合器的調(diào)整。目前,汽車上廣泛采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器,稱為膜片彈簧離合器.下面就進(jìn)行對膜片彈簧離合器的設(shè)計.分別對離合器從動盤,離合器壓盤,膜片彈簧,分離軸承總成(分離軸承,分離套筒等)等組成部分進(jìn)行設(shè)計.膜片彈簧離合器根據(jù)分離時分離指內(nèi)端受推力還是受拉力,可分為推式膜片彈簧離合器和拉式膜片彈簧離合器.由于拉式膜片彈簧離合器的綜合性能優(yōu)越,膜片彈簧離合器的推式結(jié)構(gòu)正在逐漸被拉式結(jié)構(gòu)所取代,本設(shè)計就拉式膜片彈簧離合器展開. 三.結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項要求，在本設(shè)計中都將全面的考慮，并采用相應(yīng)的措施予以實現(xiàn)。1.膜片彈簧的設(shè)計 1.1膜片彈簧的結(jié)構(gòu)由前面可以知道，本設(shè)計中的壓緊彈簧是膜片彈簧。而膜片彈簧離合器分推式和拉式，在本設(shè)計中采用拉式結(jié)構(gòu)。膜片彈簧實質(zhì)上是一種用薄彈簧鋼板制成的帶有錐度的碟形彈簧.其小端的錐面上均勻地開有許多徑向切槽,以形成分離指,起分離杠桿的作用,其余未切槽的大端起壓縮彈簧的作用.膜片彈簧的結(jié)構(gòu)形狀如下圖所示,它是由彈簧鋼板沖壓而成的。 膜片彈簧膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支承圈,借膜片彈簧固定鉚釘將其安裝在離合器蓋上.在離合器沒有固定到飛輪上時,膜片彈簧不受力,處于自由狀態(tài),如下圖a所示,此時,離合器蓋與飛裝面之間有一距離l.當(dāng)將離合器蓋用連接螺釘固定到飛輪上時,由于離合器蓋靠向飛輪,膜片彈簧鋼絲支承圈則壓向膜片彈簧使之發(fā)生彈性變形,膜片彈簧的圓錐底角變小.幾乎接近于壓平狀態(tài),同時,在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力,使離合器處于接合狀態(tài),如下圖b所示,當(dāng)分離離合器時,分離軸承左移,如下圖c所示,膜片彈簧被壓在前鋼絲支承圈上,其徑向截面以支承圈為支點轉(zhuǎn)動,膜片彈簧變成反錐形狀.使膜片彈簧大端右移,并通過分離彈簧鉤拉動壓盤使離合器分離.膜片彈簧離合器的工作原理圖 （a）自由狀態(tài)； （b）壓緊狀態(tài)； （c）分離狀態(tài)上圖為推式膜片彈簧離合器的工作原理圖,拉式中膜片彈簧的安裝方向與推式相反,接合時膜片彈簧的大端支承在離合器蓋上,以中部壓緊在壓盤上,將分離軸承向外拉離飛輪,即可實現(xiàn)分離.1.2膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)特點1) 膜片彈簧的軸向尺寸較小而徑向尺寸很大,這有利于在提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力的情況下減小離合器的軸向尺寸.2) 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用,故不需要專門的分離杠桿,使離合器的結(jié)構(gòu)大大簡化,零件數(shù)目少,質(zhì)量輕.3) 由于膜片彈簧軸向尺寸小,所以可以適當(dāng)增加壓盤的厚度,提高熱容量;而且還可以在壓盤上增設(shè)散熱筋及在離合器蓋上開設(shè)較大的通風(fēng)孔來改善散熱條件.4) 膜片彈簧離合器的主要部件形狀簡單,可以采用沖壓加工,大批量生產(chǎn)時可以降低生產(chǎn)成本.采用無支承環(huán)式的拉式膜片彈簧離合器,MFZ型,直接在沖壓離合器蓋上沖壓出一個環(huán)形凸臺以支承膜片彈簧.拉式無支承環(huán)結(jié)構(gòu)形式 2.從動盤的設(shè)計 根據(jù)已知條件知道載重2噸輕型汽車可選取單片干式膜片彈簧摩擦離合器，因為這種結(jié)構(gòu)的離合器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動件轉(zhuǎn)動慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動盤結(jié)合平順，廣泛用于轎車及微、中型客車和貨車上，在發(fā)動機(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。因此該離合器選取單片干式膜片彈簧離合器。2.1從動盤結(jié)構(gòu)及工作原理 在現(xiàn)代汽車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動盤,用以避免汽車傳動系統(tǒng)的共振,緩和沖擊,減少噪聲,提高傳動系統(tǒng)零件的壽命,改善汽車行使的舒適性,并使汽車平穩(wěn)起步。從動盤主要由從動片，從動盤轂，摩擦片等組成，摩擦片1，13分別用鉚釘14，15鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動片鉚在一起。從動片5用限位銷7和減振盤12鉚在一起。這樣，摩擦片，從動片和減振盤三者就被連在一起了。在從動片5和減振盤12上圓周切線方向開有6個均布的長方形窗孔，在在從動片 和減振盤之間的從動盤轂8法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧11，以便三者彈性的連接起來。在從動片和減振盤的窗孔上都制有翻邊，這樣可以防止彈簧滑脫出來。在從動片和從動盤轂之間還裝有減振摩擦片6，9。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，從動片及減振盤相對從動盤轂發(fā)生來回轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。 1，13摩擦片；2，14，15鉚釘；3波形彈簧片；4平衡塊；5從動片；6，9減振摩擦；7限位銷；8從動盤轂；10調(diào)整墊片；11減振彈簧；12減振盤2.2從動盤的設(shè)計要求（1） 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)盡可能?。?） 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盤應(yīng)具有軸向彈性（3） 為了避免傳動系的扭轉(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（4） 要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度3.壓盤的驅(qū)動方式壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由的作軸向移動。 壓盤與飛輪的連接方式或驅(qū)動方式有：凸塊窗孔式、傳力銷式、鍵式以及彈性傳動片式等。近年來廣泛采用彈性傳動片式。因為另外幾種方式有一個共同的缺點，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為0.2mm）。這樣在傳動時將產(chǎn)生沖擊和噪聲，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，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動效率。彈性傳動片是由薄彈簧鋼沖壓而成（見圖2.4e），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片的受力狀況，這時，當(dāng)發(fā)動機(jī)傳動片時受拉，當(dāng)由車輪滑行時反轉(zhuǎn)受壓。這種利用傳動片驅(qū)動壓盤的方式不緊消除了上述缺點，而且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了對裝配精度的要求且有利于壓盤的定中。所以該離合器采用彈性傳動片。 壓盤的驅(qū)動方式a凸塊窗孔式；b傳力銷式；c鍵槽指銷式；d鍵齒式；e彈性傳動片式4.離合器分離裝置的設(shè)計離合器的分離裝置包括分離桿，分離軸承和分離套筒。4.1分離桿的設(shè)計 本設(shè)計才用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計中確定。 4.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在離合器分離時，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在受離心力的作用下，還承受徑向力。在傳統(tǒng)離合器中采用的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承。而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動。 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在分離離合器時由于分離軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，形成其徑向力。故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.常用含潤滑油脂的密封止推球軸承;小型車有時采用含油石墨止推滑動軸承。分離軸承與膜片彈簧之間有沿圓周方向的滑磨，當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)中不同心時也伴有徑向滑磨。為了消除因不同心導(dǎo)致的磨損并使分離軸承與膜片彈簧內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動調(diào)心式分離裝置。它有內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸承，軸承罩，波形片簧4，它由厚約為0.7的65Mn鋼帶制成，油淬、模內(nèi)回火度HRC4351）及分離套筒組成。由于軸承與套筒間都留有足夠徑向間隙以保證分離軸承相對于分離套筒可以徑向移動1mm左右，所以當(dāng)膜片相對分離套筒有偏斜時，由于波形片簧能夠產(chǎn)生變形，允許分離軸承產(chǎn)生相對的偏斜，以保證膜片彈簧仍能被均勻的壓緊，也防止了膜片彈簧分離指處的異常磨損并減少了噪音。另外由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈接觸，則增大了膜片彈簧的杠桿比。 分離套筒支撐著分離軸承并位于變速器第一軸軸承蓋的軸頸上，可以軸向移動。分離器結(jié)合后，分離軸承與分離杠桿之間一般有34mm間隙，以免在摩擦片磨損后引起壓盤壓力不足而導(dǎo)致離合器打滑使摩擦片以及分離軸承燒壞。此間隙使踏板有段自由行程。有的轎車采用無此間隙的內(nèi)圈恒轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，用輕微的油壓或彈簧力使分離軸承與杠桿端（多為膜片彈簧）經(jīng)常貼合，以減輕磨損和減少踏板行程。自動調(diào)心軸承裝置1分離軸承罩；2分離軸承；3分離套筒；4波形彈簧片5.離合器殼的設(shè)計在本設(shè)計中,由于不知道發(fā)動機(jī)曲軸,飛輪等零件的尺寸,因而只有本設(shè)計計算出的壓盤以及該離合器的結(jié)構(gòu)特點和以往經(jīng)驗來確定。該離合器殼采用灰鑄鐵鑄造而成，離合器的剛度離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器分離時，可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動效率，嚴(yán)重時還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為4的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。(2)離合器的對中問題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對與飛輪必須有良好的對中，否則會破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另有種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設(shè)計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中。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。在正常使用條件下，離合器的壓盤工作表面的溫度一般均在180以下，隨著其溫度的升高，摩擦片的磨損將加快。當(dāng)壓盤工作表面的溫度超過180200時，摩擦片的磨損速度將急劇升高。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，該溫度有可能達(dá)到1000。在高溫下壓盤會翹曲變形甚至產(chǎn)生裂紋和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也會燒裂和破壞。為防止摩擦表面的溫度過高，除壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量以保證有足夠的熱容量外，還應(yīng)使其散熱通風(fēng)良好。為此，可在壓盤上設(shè)置散熱筋或鼓風(fēng)筋；在雙片離合器中間壓盤體內(nèi)鑄出足夠多的導(dǎo)風(fēng)槽，這種結(jié)構(gòu)措施在單片離合器壓盤上也開始應(yīng)用；將離合器蓋和壓盤設(shè)計成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)；在保證有足夠剛度的前提下在離合器蓋上開出較多或較大的通風(fēng)口，以加強(qiáng)離合器表面的通風(fēng)散熱和清除摩擦產(chǎn)生的材料粉末，在離合器殼上設(shè)置離合器冷卻氣流的入口和出口等所謂通風(fēng)窗，在離合器殼內(nèi)裝設(shè)冷卻氣流的導(dǎo)罩，以實現(xiàn)對摩擦表面有較強(qiáng)定向氣流通過的通風(fēng)散熱等。為防止壓盤 的受熱翹曲變形，壓盤應(yīng)有足夠大的剛度。四.膜片彈簧離合器基本參數(shù)的確定1.從動盤1.1 摩擦片的尺寸及有關(guān)參數(shù)摩擦片的外徑D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，所以應(yīng)先確定摩擦片的外徑D,根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax 初選摩擦片外徑D(當(dāng)摩擦片不是圓形時,其外徑D為摩擦片安裝的最外緣直徑),在確定外徑時，可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式 D=KD 式中： D摩擦片外徑， T發(fā)動機(jī)最大扭矩，N.m KD直徑系數(shù)設(shè)計原始數(shù)據(jù)：最大轉(zhuǎn)矩 T=150N.m下表為直徑系數(shù)取值范圍 由此可得其外徑為179mm根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表 “離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)”（即GB145774）離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/160180200225250280300325350380405430內(nèi)徑d/110125140150155165175190195205220230厚度/3.23.53.53.53.53.53.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.53210.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847單位面積/1061321602213024024665466787299081037可?。耗Σ疗嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑D=180 內(nèi)徑d=125 厚度h=3.5 內(nèi)徑與外徑比值C=0.694 1.2離合器后備系數(shù)的確定 后備系數(shù) 保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)扭矩，同時它有助于減少汽車起步時的滑磨，提高了離合器的使用壽命。但為了離合器的尺寸不致過大，減少傳遞系的過載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過大。在開始設(shè)計離合器時一般是參照統(tǒng)計質(zhì)料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式等特點，初步選定后備系數(shù) 。汽車離合器的后備系數(shù)的推薦值： 乘用車及總質(zhì)量小于6t的商用車： =1.201.75 本設(shè)計的是乘用車車用離合器，選定其后備系數(shù)=1.31.3單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān). 離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣,單位壓力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因為在其它條件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；外徑D=180 內(nèi)徑d=125 厚度h=3.5 內(nèi)徑與外徑比值=0.694，且 =0.694在0.530.70之間，符合要求。初選=1.3 要求單位壓力p需要先求壓緊力F其中其中為摩擦片的摩擦因數(shù) (選用無石棉有機(jī)材料,則取=0.3),Z為摩擦片數(shù)量(單片Z=2，雙片Z=4) 由此可得F=4216N而單位壓力p=F/a=0.32N/mm2由下圖可知,符合要求.即摩擦面上的單位壓力PP,沒有超出允許范圍.因此上述各基本結(jié)構(gòu)參數(shù)合適。 摩 擦 材 料 石棉基材料模壓0.20.100.25編織0.30.250.35粉末冶金材料銅基0.30.30左右鐵基0.40.30左右金屬陶瓷0.40.350.65無石棉有機(jī)摩擦材料0.20.40.200.401.4從動片的選擇和設(shè)計 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)合過程中，主動盤和從動盤之間的壓力是逐漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長的。由于其采用整體式彈性從動片，從動片沿半徑方向開槽,其結(jié)構(gòu)簡圖見下圖,將外圓部分分割成許多扇形,并將扇形部分沖壓成依次向相同方向彎曲的波浪形,使其具有軸向彈性,兩邊的摩擦片則分別鉚在扇形片上.在離合器結(jié)合的過程中,從動片被壓緊,彎曲的波浪扇形部分被逐漸壓平從動盤摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大,使其結(jié)合過程較平順,柔和,整體式彈性從動片根據(jù)從動片尺寸的大小可制成612個切槽,并常常將扇形部分與中央部分的連接處切成T形槽,目的是進(jìn)一步減小剛度,增加彈性.相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參看設(shè)計圖紙。從動片材料一般采用高碳剛或彈簧剛板沖壓而成，經(jīng)熱處理后達(dá)到所要求的硬度, 整體式彈性從動片 1從動片；2摩擦片；3鉚釘1.5從動盤轂的設(shè)計 從動盤轂在變速器第一軸前端的花鍵上，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，花鍵之間為動配合，以便在離合器分離和結(jié)合時從動盤轂?zāi)軌蛟谳S上自由移動。 本離合器設(shè)計中的從動盤轂花鍵也用齒側(cè)定心的矩形花鍵。在設(shè)計從動盤轂花鍵時，可以根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機(jī)的扭矩來選取。 在本設(shè)計中，根據(jù)從動盤外徑和發(fā)動機(jī)扭矩來選取從動盤花鍵轂花鍵的有關(guān)尺寸，由GB114474，根據(jù)下表可得：從動盤外徑D/發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩/N.m花鍵齒數(shù)n花鍵外徑/花鍵內(nèi)徑/齒厚/b有效齒長l/擠壓應(yīng)力/M160180200225250280300325350380410430450507011015020028031038048060072080095010101010101010101010101010232629323535404040404545521821232628323232323236364133444455555562020253035404045505560656510108113115104127107116132152131135125花鍵齒數(shù) n=10 花鍵外徑 D=28花鍵內(nèi)徑 d=22 齒厚 b=4有效齒長 L=23從動盤轂一般用中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過=20MP，本從動盤轂材料選用40Cr。為了保證從動盤轂在變速器第一軸上滑動時不產(chǎn)生偏斜，而影響離合器的徹底分離，從動盤轂的軸向尺寸不應(yīng)過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對在嚴(yán)重情況下工作的離合器，其長度更大，可達(dá)到花鍵外徑的1.4倍。 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度。 花鍵擠壓應(yīng)力校核公式如下式 =（MPa） 式中：P花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它有下式確定： P=D,d分別為花鍵的外徑，內(nèi)徑，mZ從動盤轂的數(shù)目T發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N.mN花鍵齒數(shù)h花鍵齒工作高度，m；h= l花鍵有效長度，m代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：P=5600N =0.9MPa該花鍵轂花鍵的=0.9MPa=10.8MPa所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適,花鍵的結(jié)構(gòu)簡圖見圖:1.6摩擦片的材料選取及與從動片的固緊方式 摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個方面的要求：應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對摩擦系數(shù)的影響小。 要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應(yīng)耐磨。要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，尤其在高溫時的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較好熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時分離出的粘合劑較少，無味，不易燒焦磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面油水對摩擦性能的影響應(yīng)最小結(jié)合時應(yīng)平順而無“咬住”和“抖動”現(xiàn)象在該設(shè)計中選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。它是由耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右。 固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后， 當(dāng)在高溫條件下工作時，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時，當(dāng)釘頭直接與主動盤表面接觸時，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會加劇主動盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點。2.壓盤的設(shè)計2.1壓盤傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過程中能自由的沿軸向移動。如前面所述采用采用傳動片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。2.2壓盤和傳動片的材料選擇壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為HB170227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計中用材料為3號灰鑄鐵JS1，工作表面光潔度取為1.6.傳力片材料選用80號鋼,根據(jù)前面所設(shè)計的壓盤,摩擦片及從動片的厚度,以及以往的設(shè)計經(jīng)驗,傳動片的結(jié)構(gòu)示意圖傳動片的強(qiáng)度校核初步定傳動片的設(shè)計參數(shù)如下：共設(shè)3組傳動片（i=3）,每組2片（n=2）,傳動片的幾何尺寸為：寬b=14，厚h=1,傳力片上孔間的距離l=50,孔的直徑d=6，傳力片切向布置，圓周半徑（也即是孔中心所在圓周半徑）R=249，傳動片的材料彈性模量E=210MP，根據(jù)上面所選定的尺寸進(jìn)行傳動片的強(qiáng)度校核，根據(jù)下面幾個相關(guān)公式：=ld (有效長度) =12Eni/ （總剛度） =3Eh/(壓盤，膜片彈簧和離合器蓋組裝時的最大應(yīng)力) =3Eh/6/inRb+/ inRbh(正向驅(qū)動時應(yīng)力公式) =3Eh/+6/inRb/ inRbh(反向驅(qū)動時應(yīng)力公式) =f(彈性恢復(fù)力) 根據(jù)以上公式進(jìn)行校核，該傳動片符合要求。壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑D=186 壓盤內(nèi)徑d=115 那么壓盤的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點（1） 在離合器的結(jié)合過程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。（2） 壓盤應(yīng)具有較大的剛度 壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產(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。 鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15），但一般不小于10 在該設(shè)計中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為13。在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時的溫升，其接合一次的溫升不得超過810。若溫升過高可以適當(dāng)增加壓盤的厚度。根據(jù)下面公式來進(jìn)行校核： = 式中：溫升， L滑磨功，N.m,L=0.5JW= ,m=m=分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：單片離合器壓盤=0.50C壓盤的比熱容，對鑄鐵壓盤，C=544.28J/(K)m壓盤質(zhì)量， 根據(jù)公式（5.1）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得；=5 此數(shù)值=5810 故該厚度符合要求3.分離軸承的設(shè)計本設(shè)計的是膜片彈簧離合器，為了保證在分離離合器時分離軸承能均勻地壓緊膜片彈簧內(nèi)端，采用可以自位（自動調(diào)準(zhǔn)中心）的分離裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如下可以彌補(bǔ)因幾何上偏移造成的強(qiáng)烈振動。自動調(diào)心軸承1-分離軸承罩；2分離軸承；3分離套筒；4波形彈簧片 自位分離軸承和分離套筒通過碟形彈簧裝配在一起成為一體，碟形彈簧小端卡緊在軸承套筒座的外凸臺部位，其大端壓緊軸承外圈的內(nèi)端面，依靠摩擦把分離軸承與軸承套筒連在一起。圖中間隙A所允許的調(diào)節(jié)量為1.42.4。這種軸承的內(nèi)外圈可由80Cr2軸承鋼沖制加工而成，外密封環(huán)用0.5厚板材沖制,表面有硫化氟橡膠,其密封刃口朝向軸承內(nèi)座圈來密封.軸承中分布了15個鋼球。 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上，兩者之間為間隙配合，可以在自由移動，而分離軸承內(nèi)圈與分離套筒座相配合處徑向有0.5的間隙.在離合器處于結(jié)合狀態(tài)時,分離軸承的端面與分離杠桿之間應(yīng)留有34間隙，以備在摩擦片磨損的情況下，不致防礙壓盤繼續(xù)壓緊從動盤總成，以保證可靠地傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。這個間隙反映為踏板上的一段自由行程。 在本設(shè)計中，由前面選擇的花鍵轂花鍵的尺寸（外徑28，內(nèi)徑22）因而根據(jù)有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)可初選一系列有關(guān)分離軸承和分離套筒及軸頸之間的配合尺寸：分離軸承內(nèi)徑分離套筒外徑分離套筒內(nèi)徑365826分離軸承必須進(jìn)行潤滑，本設(shè)計采用的潤滑方式為定期進(jìn)行潤滑，在分離套筒上開有用來注潤滑油的缺口，而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處。4.扭轉(zhuǎn)減振器簡單設(shè)計4.1扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)簡單介紹帶扭轉(zhuǎn)減振器的的從動盤結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示彈簧摩擦式:帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤總成結(jié)構(gòu)示意圖1從動盤；2減振彈簧；3碟形彈簧墊圈；4緊固螺釘；5從動盤轂；6減振摩擦片 7減振盤；8限位銷 減振器結(jié)構(gòu)尺寸簡圖如圖減振器尺寸簡圖4.2減振彈簧設(shè)計 在初步選定減振器的主要參數(shù)過后，即根據(jù)布置上的可能性來確定減振器彈簧設(shè)計相關(guān)尺寸。減振彈簧的分布半徑R：R的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R=（0.650.75）d2(式中d為離合器摩擦片內(nèi)徑)所以R=0.71252=43.8減振彈簧數(shù)量Z： 查有關(guān)參考數(shù)據(jù)，取減震器彈簧數(shù)量為4 全部減振彈簧總的工作負(fù)荷P：P=TR （式中T為極限轉(zhuǎn)矩，其一般不會超過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的2倍，一般可取T=1.5 T） 所以P= TR =1.5 TR=1.5150/0.0438=5137N單個減振彈簧的工作負(fù)荷P P= PZ=5137N4=1284N減振彈簧尺寸減振彈簧計算簡圖彈簧中徑D:一般由結(jié)構(gòu)布置來決定,通常D=1115左右,取D=11,彈簧鋼絲直徑d: 通常d取34，所以取d=3在選定T過后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計范圍內(nèi)選定轉(zhuǎn)角，一般在4左右，極限可達(dá)12在此選定6?，F(xiàn)在大多數(shù)廠家傾向于采用單級，本設(shè)計也采用單級，根據(jù)經(jīng)驗可取：扭轉(zhuǎn)剛度K=10T=2250N.mrad。彈簧剛度K：K=138N減振彈簧的有效圈數(shù)i：i=式中，G為材料的剪切模量，對碳鋼可取G=8.310Mpa代入相關(guān)數(shù)據(jù)i=4.5減振彈簧的總?cè)?shù)n,一般在6圈左右n=i+（1.52）=4.6+1.5=6所以取n=6減振彈簧的最小高度l: l=n(d+)1.1dn=1.1 36=19.8減振彈簧總變形量： =PK=1284138=9.30減振彈簧自由高度l= l+=19.8+9.30=29.10減振彈簧預(yù)變形量：=T=0.12T=21.48N.m所以=0.75減振彈簧安裝工作高度l= l=28.35從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角:=2arcsin(2R)因為=-=8.55,所以=5.6限位銷與從動盤轂缺口間隙=Rsin式中R為限位銷的安裝尺寸，取R=45 所以=4.4,限位銷直徑dd按結(jié)構(gòu)布置選定，一般d=9.512,所以取d=10 5膜片彈簧的設(shè)計5.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)a）膜片彈簧 （b）碟形彈簧 5.2膜片彈簧的彈性變形特性前面說過膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的，它是一中非線性的彈簧，其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高H及彈簧片厚h的比值H/h有關(guān)。不同的H/h值可以得到不同的特性變形特性。一般可以分成下列四中情況： 如下圖中H/h=0.5的曲線,其曲線形狀表現(xiàn)為:載荷P的增加,變形總是不斷增加.這種彈簧的剛度很大,可以承受很大的載荷,適合與作為緩沖裝置中的行程限制器。= 如圖中H/h=1.5的曲線,彈性特性曲線在中間有一段很平直,變形的增加,載荷P幾乎不變.這種彈簧叫做零剛度彈簧.2 如圖中=2.75者,彈簧的特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域,即當(dāng)變形增加時,載荷反而減少具有這種特性的膜片彈簧很適合用于作為離合器的壓緊彈簧,因為可利用其負(fù)剛度區(qū),達(dá)到分離離合器時載荷下降,操縱省力的目的,當(dāng)然負(fù)剛度過大也不適宜,以免彈簧工作位置略微變動造成彈簧壓緊力過大. 如下圖,這種彈簧的的特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū),而且有載荷為負(fù)值的區(qū)域.這種彈簧適合于汽車液力傳動中的鎖止機(jī)構(gòu)。三種不同H/h值時的無因次特曲線各種不同H/h值時的無因次彈性變形特性5.3膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定在設(shè)計膜片彈簧時，一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗算，最后優(yōu)選最合適的尺寸。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖下膜片彈簧示意簡圖5.3.1 H/h比值的選取 設(shè)計膜片彈簧時，要利用其非線性的彈性變形規(guī)律，因此要正確選擇其特性曲線的形狀，以獲得最佳性能。一般汽車汽車膜片彈簧的H/h值的范圍在1.52.5之間。一些車型的膜片彈簧的H/h值見下表一些車型的膜片彈簧的H/h值車型H/h車型H/h豐田北京BJ751=1.783=1.654上海SH771雪佛蘭 =1.807=1.54參考上表,取=1.68 R及R/r確定比值R/r對彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響，從材料利用率的角度，比值在1.82.0時，碟形彈簧儲存彈性的能力為最大，就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好。因此設(shè)計用來緩和沖擊，吸收振動等需要儲存大量彈性能時的碟簧時選用。對于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計上并不需要儲存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定，一般R/r取值為1.21.3.對于R,膜片彈簧大端外徑R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)，大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。此外，當(dāng)H，h及R/r等不變時，增加R有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。摩擦片外徑為180mm,內(nèi)徑為125mm，則取膜片彈簧直徑2R=170mm,取R/r=1.2,則可初步確定R/r=85/r=1.2則 r=70.8 5.3.2 膜片彈簧起始圓錐底角汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在1014之間，代入數(shù)值計算可得：=1115 5.3.3 膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑r r的值主要由結(jié)構(gòu)決定，最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外徑，分離軸承作用半徑r大于 r 因為花鍵外徑D=28要使2 rD，所以取r=15，r=185.3.4 分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目n12，一般在18左右，采用偶數(shù)，便于制造時模具分度切槽寬4，12，窗孔半徑r一般情況下由（rr）(0.81.4) ,所以取rr=1=12一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù)n、切槽寬、及半徑車型 n （） （）r（）豐田183.2 911北京BJ751183.21113上海SH77118 3.21112.5雪佛蘭183.21010參考上表可取得n=18, 4，12, r=58.8mm5.3.5 承環(huán)的作用半徑l和膜片與壓盤接觸半徑L由于采用拉式膜片彈簧.l，L的大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來說，l值應(yīng)盡量靠近r而略大于r。L應(yīng)接近R略小于R。一些汽車膜片彈簧離合器的L和l見下表膜片彈簧大端半徑R=85mm,則壓盤接觸半徑L=83mm.碟簧部分半徑r=70.8mm,則支承環(huán)平均半徑l=72mm. 5.3.6膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料，應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限，高的靜力強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，高的沖擊強(qiáng)度，同時應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼60Si2MnA。五 參考資料1. 劉惟信，汽車設(shè)計M，北京：清華大學(xué)出版社出版，2004。2. 王望予，汽車設(shè)計 第4版M，北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004。3. 陳家瑞，汽車構(gòu)造M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1993。4.余志生，汽車?yán)碚?，北? 機(jī)械工業(yè)出版社，2000。5.吳宗澤、羅圣國，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 第2版M，北京：高等教育出版社出版，1999。6. 申永勝，機(jī)械原理教程M，北京：清華大學(xué)出版社，2004。7 .濮良貴、紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計M，北京: 高等教育出版社, 2001。六 設(shè)計心得在自己的努力下，我圓滿完成了本次課程設(shè)計設(shè)計。 本設(shè)計以“機(jī)械設(shè)計、汽車設(shè)計、二維制圖模型”為主線，主要采用AUTOCAD軟件設(shè)計一個載重1噸的輕型汽車膜片彈簧離合器總成，此次設(shè)計充分利用了已學(xué)過的汽車設(shè)計和機(jī)械設(shè)計知識，使我對所學(xué)知識有了一個系統(tǒng)的認(rèn)識、復(fù)習(xí)、鞏固和深入。通過這次設(shè)計，我對機(jī)械設(shè)計和汽車設(shè)計有了更深刻的認(rèn)識，也初步掌握了機(jī)械設(shè)計的方法和使用有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊的方法；對機(jī)械零件、汽車部件、裝配技術(shù)、計算機(jī)軟件使用技術(shù)等作了一個全新的認(rèn)識和再學(xué)習(xí)，加深了理解，并擴(kuò)展了知識面；充分利用計算機(jī)CAD技術(shù)進(jìn)行了繪圖；提高了計算機(jī)的使用能力。 雖然這次設(shè)計內(nèi)容要求較多，涉及范圍較廣，比如材料力學(xué)、汽車構(gòu)造、CAD制圖軟件、汽車設(shè)計、一些生產(chǎn)工藝等，但它使我對實際項目的設(shè)計過程有了充分的了解。另外，也加深了我對一些相關(guān)知識的了解，通過這次設(shè)計，讓我覺得自己平日的理論知識仍沒有真正應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，但利用課程設(shè)計這個平臺，使我充分認(rèn)識到自己理論學(xué)習(xí)中的不足，熟悉了一些新的設(shè)計方法。- 19 -