單片干式中央彈簧汽車離合器設(shè)計
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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）
題目： 單片干式中央彈簧汽車離合器
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： XXXXXXXXX
學(xué) 號： XXXXXXXXX
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
年 級： 機(jī)制081
指導(dǎo)教師： XXXXXXXXX 職 稱： 實(shí)驗(yàn)助理師
二0一二 年 五 月
單片干式中央彈簧汽車離合器
摘要
離合器是汽車傳動系中的重要部件，位于發(fā)動機(jī)和變速器之間。它的功用是，根據(jù)需要隨時切斷和接通發(fā)動機(jī)傳給傳動系統(tǒng)的動力，從而保證汽車平穩(wěn)起步、換擋平順及防止傳動系過載。此次設(shè)計的是單片干式中央彈簧離合器，因?yàn)樗哂袕膭硬糠謧鲃討T量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計內(nèi)容有：離合器的結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸和參數(shù)的選擇、離合器各個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和離合器的操縱系統(tǒng)等。設(shè)計目的是：設(shè)計出使用壽命長，可靠，生產(chǎn)和使用中有良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)的離合器。
關(guān)鍵詞：傳動系 切斷 接通 單片 從動部分
Abstract
The clutch is an important component of automobile transmission, is located between the engine and transmission. Its function is, according to the need to cut and connected to the transmission power of the engine to pass in order to ensure the car a smooth start, smooth shifting and prevent driveline overload. The design is a monolithic dry central spring clutch, because it has a small inertia of the driven part transmission, good heat dissipation, a simple structure, easy adjustment, compact size, complete separation of the advantages. Design: clutch structure, basic dimensions and the selection of parameters, the structural design of various parts of the clutch and clutch control system. Is designed to: design a long life, reliable, production and use of a clutch of good economic indicators and environmental indicators.
Keywords: transmission cut off connected to the monolithic the driven part
目錄
前言 1
1離合器概述 2
1.1摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)原理 2
1.2摩擦式離合器的基本要求 3
2離合器的結(jié)構(gòu)形式和工作特性 3
3離合器零件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計 5
3.1從動盤總成 5
3.1.1從動盤的結(jié)構(gòu) 5
3.1.2從動片的設(shè)計 6
3.1.3從動盤轂的設(shè)計 8
3.1.4從動盤摩擦面片的設(shè)計 10
3.2壓盤和離合器蓋設(shè)計 11
3.2.1壓盤的設(shè)計 11
3.2.2離合器蓋的設(shè)計 13
3.3分離軸承和分離套筒的設(shè)計 14
3.4圓柱螺旋壓緊彈簧設(shè)計 15
4離合器操縱系統(tǒng)設(shè)計 17
4.1離合器傳動操縱原理 17
4.2操縱傳動的計算 18
參考文獻(xiàn) 19
致 謝 20
單片干式中央彈簧汽車離合器
前言
在以內(nèi)燃機(jī)作為汽車動力的機(jī)械傳動汽車中，無論是AMT還是MT，離合器都作為一個獨(dú)立的部件而存在。雖然發(fā)展自動傳動系統(tǒng)是汽車傳動系的發(fā)展趨勢，但有人指出，手動換擋汽車目前仍然是世界車款的主流。談到未來，考慮到傳動系由MT向自動傳動系過渡，采用AMT技術(shù)其產(chǎn)品改造較容易，因此AMT技術(shù)是自動傳動系統(tǒng)的有力競爭者?？梢哉f從目前到將來離合器這一部件將伴隨著內(nèi)燃機(jī)一起存在，不可能在汽車上消失。
多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨于首選單片干式摩擦離合器。采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器的結(jié)合平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減震器，防止了傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動共振，減小了傳動系噪聲和動載荷。隨著人們對離合器舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車上愈來愈多的采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減震器，能更加有效的降低傳動系的噪聲。
對于重型離合器，由于商用車大型化，發(fā)動機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大的尺寸空間有限，增加離合器的傳扭能力，提高其使用壽命，簡化操作，已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢。為了提高離合器的扭轉(zhuǎn)能力，在重型汽車上可采用雙片干式離合器。
結(jié)構(gòu)上采用拉式膜片彈簧的離合器，其允許的扭轉(zhuǎn)能力要比其它的結(jié)構(gòu)形式大。從動盤采用金屬陶瓷的離合器比一般有機(jī)摩擦材料的離合器扭轉(zhuǎn)能力要提高30%，使用壽命至少提高70%以上。
近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷不改進(jìn)，在國外某些重型牽引汽車和自卸汽車上又開始采用多片濕式離合器。與干式相比，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，因此起步時長時間打滑也不致燒毀摩擦片。
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。此外由于石棉基摩擦材料后可用較小的的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)。
1離合器概述
1.1摩擦式離合器的基本結(jié)構(gòu)原理
全套離合器應(yīng)由兩部分組成：離合器和離合器操縱
就摩擦式離合器本身而言，按其功能要求，結(jié)構(gòu)上應(yīng)由下列幾部分組成：主動件，從動件,壓緊彈簧和分離杠桿。其結(jié)構(gòu)原理如圖1.1所示。
從圖1.1可以看到，壓桿3，分離桿4和壓緊彈簧8一起組裝在離合器9內(nèi)，俗稱離合器蓋總成。蓋總成通過董建螺栓安裝到發(fā)動機(jī)的飛輪上。飛輪1和壓盤3為主動件，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過這兩個主動件輸入。飛輪1和壓盤3為主動件，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過這兩個主動件輸入。從動盤總成2作為從動件通過摩擦接受由主動件傳來的輸入轉(zhuǎn)盤總矩，并通過中間的從動盤轂花鍵輸出轉(zhuǎn)矩（由變速器第一軸10接受）。壓緊彈簧8通過壓盤3一道旋轉(zhuǎn)時，通過壓盤上壓緊彈簧產(chǎn)生的工作壓力所形成的摩擦力，帶動從動成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。
如圖1.1所示，離合器通?？偸翘幱诮Y(jié)合狀態(tài)。當(dāng)需要切斷動力時，駕駛員通過離合器操縱系統(tǒng)中的踏板7，并通過操縱傳動桿系及分離撥叉11推動分離套筒5向前，消除間隙Δy，是分離桿4繞其在離合器蓋9上的指點(diǎn)轉(zhuǎn)動，克服壓緊彈簧8的工作壓力后壓盤3向后移動，從動盤總成2和壓盤3脫離接觸。離合器分離時，從動盤總成2不再輸出轉(zhuǎn)矩。分離套筒向左移動時，在消除間隙Δr后，輸出軸10受到了制動，轉(zhuǎn)速很快降下來。此種狀況稱為離合器制動，其目的是為了容易換擋。分離桿和分離軸承之間的間隙Δy通常是需要的，因?yàn)閺膭颖P總成因摩擦面磨損后會使壓盤3向左移動，如果這一移動收到分離軸承的限制，就會導(dǎo)致壓盤3不能很好地壓緊摩擦面，從而造成從動盤在傳扭時發(fā)生打滑現(xiàn)象。離合器使用一段時間后由于間隙Δy消失需要重新調(diào)整。
1.2摩擦式離合器的基本要求
離合器在使用上對它的基本要求是一致的，它們應(yīng)該包括以下幾點(diǎn)：
1.分離時要迅速徹底；
2.結(jié)合過程要平和柔順，是汽車起步時沒有震動和沖擊；
3.能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；
4.離合器從動部位的轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪輪齒間的沖擊并方便換擋；
5.高速旋轉(zhuǎn)時具有可靠地強(qiáng)度，應(yīng)注意平衡并免受離心力的影響。
6.應(yīng)使汽車傳動系免受共振，具有吸收震動沖擊和減小噪聲的能力；
7.操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長。
以上這些要求中最為重要的是使用可靠、壽命長以及生產(chǎn)和使用中的良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)。
2離合器的結(jié)構(gòu)形式和工作特性
中央彈簧離合器采用1-2個圓柱螺旋彈簧或用一個矩形斷面的錐形螺旋彈簧做壓簧并布置在離合器正中間的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式如圖2.1。
它的離合器蓋9用螺栓固定在飛輪上，而在離合器蓋9的中間圓孔中裝有壓緊彈簧座4，它可在圓孔內(nèi)自由滑動。圓錐螺旋彈簧6的一端支承在座4上，另一端靠在滑動套筒7的法蘭上?；瑒犹淄?的另一端用彈性擋圈固定著一對鋼球座圈。在彈性力的作用下，滑動套筒7帶著彈性壓桿5的內(nèi)端向右移動，彈性壓桿5則以彈簧座4為支點(diǎn)使其外端向左移動，壓向壓盤2而產(chǎn)生壓緊力。當(dāng)分離離合器時，滑動套筒7受到分離軸承的軸向推力而向左自由的在彈簧座4的內(nèi)孔中滑動，并壓縮彈簧6，同時向左推動彈性壓桿的內(nèi)端。因此彈性壓桿的外端便繞著它在彈簧座4上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動向右移動，放松了對壓盤的壓力。壓盤在3個分離彈簧3的作用下向右移，使離合器分離。
3離合器零件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計
3.1從動盤總成
3.1.1從動盤的結(jié)構(gòu)
從動盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶減震器的和不帶減震器的，現(xiàn)今幾乎都用到扭轉(zhuǎn)減震器的從動盤以減少震動和摩擦。
不論從動盤是否帶有減震器，它們都有從動片、摩擦片和從動盤轂3個部分組成。帶減震器的從動盤中，從動片和從動盤轂是通過減震彈簧彈性的連接在一起。不帶減震器的直接鉚在從動盤轂上。
從圖3.1.1可以看出從動片1和從動盤轂2之間通過減震彈簧彈性得連接在一起。從動片1和減震盤4用限位銷鉚在一起，這樣摩擦片，從動盤和減震盤三者被連在一起。當(dāng)離合器傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，從動片1和從動盤轂2之間的減震彈簧4被壓縮而產(chǎn)生相對角度。
從動盤傳遞的轉(zhuǎn)矩越大，從動片和從動盤轂的轉(zhuǎn)角也愈大，為防止發(fā)生過載，才用限位銷以防止最大變形。
從動盤的設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：
1.為減少換擋時齒輪間的沖擊，從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡可能小。
2.為保證汽車平穩(wěn)起步，從動盤應(yīng)具有軸向彈性。
3.應(yīng)具有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。
4.從動盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減震器。
3.1.2從動片的設(shè)計
彈性從動片有整體式，分開式，組合式，我選擇整體式。因?yàn)榇朔N從動片，在離合器結(jié)合時，彎曲的波浪形扇形部分逐漸被壓平，從動盤摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，使結(jié)合過程較平順，柔和。
從動片的設(shè)計一般應(yīng)包含以下兩點(diǎn)：
1.設(shè)計從動片時，應(yīng)盡量減輕其重量，并使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動慣量。從動片一般都比較薄，通常是用1.3-2.0mm厚的鋼板沖制而成。為了進(jìn)一步減小從動片的轉(zhuǎn)動慣量，有時將從動片外圓的盤形部分磨薄至0.65-1.0mm，使其質(zhì)量分布的更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。
2.為了保證汽車平穩(wěn)起步，離合器結(jié)合平順，單片離合器的從動片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)形式。這樣，在離合器的接合過程中，主動盤和從動盤中的壓力是逐漸增加的。
如圖3.1.2是整體式彈性從動片，從動片沿半徑方向開槽，將外緣部分分割成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不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。整體是彈性從動片根據(jù)從動片尺寸的大小可制成6-12個切槽。這種切槽還有利于減小從動片的翹曲，為了進(jìn)一步減小從動片的剛度，增加其彈性，常常將扇形部分與中央部分的連接處切成T形槽。
在設(shè)計時，為了保證從動片的彈性作用，波形彈簧片的壓縮行程可取為0.8-1.1mm之間，不能太大，但至少不小于0.6mm。從動片的軸向彈性變化規(guī)律(即軸向加載與其變形的關(guān)系)的大致趨勢是拋物線形，即在開始變形時力較小，而后隨著變形的增加，力的增長很快，最后很快就被壓平。
如圖3.1.31是從動片軸向彈性結(jié)構(gòu)和高總承壓簧在離合器結(jié)合過程中摩擦片上加緊載荷的變化曲線，從圖可看出，由于從動片有軸向彈性從而保證了離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩能平緩增長，這樣就允許離合器在發(fā)動機(jī)較低的轉(zhuǎn)速下結(jié)合，從而延長了摩擦片的使用壽命。
彈性從動片還能使作用在摩擦面片上的壓力分布的更均勻，改善了摩擦副表面的接觸，減少了摩擦表面熱點(diǎn)的形成（它使鑄件表面生成堅硬的馬氏體），有利于摩擦片磨損均勻減小。尤其是壓盤內(nèi)緣發(fā)生翹曲突起的情況，從動片的軸向彈性能較好地阻止摩擦力矩的下降，減小離合器打滑的傾向。
。
3.1.3從動盤轂的設(shè)計
發(fā)動機(jī)是經(jīng)從動盤轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在花鍵孔內(nèi)。從動盤轂和變速器第1軸的花鍵結(jié)合方式眼下都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。花鍵之間為動配合，這樣在離合器結(jié)合和分離過程中，從動盤轂就能在花鍵軸上自由滑動。
從動盤轂的結(jié)構(gòu)由兩部分組成：盤古和法蘭，其結(jié)構(gòu)如圖3.1.31
根據(jù)國標(biāo)GB1144-1974，我選定的從動盤轂花鍵尺寸系列為：
從動盤外徑
D/
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩
Te/N·m
花鍵齒數(shù)
n
花間外徑
D’/mm
花鍵內(nèi)徑
d’/
齒厚
b/mm
有效齒長
l/mm
擠壓應(yīng)力
σ/MPa
280
280
10
35
32
4
40
12.7
花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計算，當(dāng)應(yīng)力偏大時可適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長度。
擠壓應(yīng)力的計算公式如下：
σ擠壓=(MPa)
式中，P-花間的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定：
P=
d’,D’─分別為花鍵的內(nèi)外徑，m；
Z─從動盤轂的數(shù)目；
Temax─發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
n─花鍵齒數(shù)；
h─花鍵齒數(shù)工作高度，m；h=(D’-d’)/2;
l─花間有效長度，m。
3.1.4從動盤摩擦面片的設(shè)計
摩擦片的結(jié)構(gòu)如圖3.1.4所 示： 離合器摩擦面片在離合器結(jié)合過程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對很短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此要求摩擦面片有下列性能：
1.工作時有相對較高的摩擦系數(shù)；
2.在整個工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，不要出現(xiàn)摩擦衰退現(xiàn)象；
3.在短時間內(nèi)吸收相對高的能量；
4.能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器結(jié)合過程中表現(xiàn)出良好的性能；
5.在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時，有足夠的剪切強(qiáng)度。
摩擦片的材料是以基礎(chǔ)為石棉的材料編織而成，這種編制的面片是由石棉纖維和銅絲或鋅絲繞制成石棉線繩制成這種編織布可用兩種方法之一處理：
（1）把加強(qiáng)的石棉線繩織成布并在圓模中壓制成所需的圓環(huán)直徑尺寸，接著再把若干個這種圓環(huán)縫合在一起達(dá)到所希望的厚度，然后把它浸在樹脂中是編織的石棉線繩粘結(jié)在一起。
（2）將石棉線直接編繞形成所希望厚度的圓環(huán)，然后再壓制成形。壓制前經(jīng)多次浸漬和烘干，添加金屬粉末，橡膠或石墨等一些添加劑。壓制形成后，再一次浸漬在樹脂溶液中，最后將此剛硬的面片進(jìn)行機(jī)加工并鉆鉚釘孔。
3.2壓盤和離合器蓋設(shè)計
3.2.1壓盤的設(shè)計
壓盤是離合器的主動部分，在傳遞轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪有一定的聯(lián)系。
壓盤和飛輪的連接方式有：1）凸臺是連接方式2）鍵式連接方式3）銷式連接方式。我選擇第三種連接方式，因?yàn)樗b拆容易且不易磨損。
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
在離合器結(jié)合過程中，每次接合都要產(chǎn)生大量的熱，且每次結(jié)合時間短，熱量來不及傳到空氣中，必然導(dǎo)致摩擦副的升溫。會引起摩擦片和壓盤的燒壞。在滑磨過程中所產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，所以壓盤要有足夠大的質(zhì)量來吸收熱量。
2.壓盤應(yīng)具有較大的剛度
壓盤應(yīng)有足夠大的剛度和合理的結(jié)構(gòu)形狀，以保證受熱情況下不至于因產(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。
鑒于以上兩原因，壓盤一般都做的比較厚，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)緣的凸起。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)冷卻。壓盤的結(jié)構(gòu)如圖3.2.1。
壓盤在設(shè)計時，在初步確定壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器結(jié)合一次時的升溫，它不應(yīng)超過8-10℃。
校核計算的公式如下：
ζ=
式中，ζ─溫度，℃；
L─滑磨功，N·m；
r─分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：單片離合器壓盤，r=0.50；雙片離合器壓盤，r=0.25；
c─壓盤的比熱容，對鑄鐵壓盤，c=544.28J/（kg·K）；
m─壓盤質(zhì)量，kg。
當(dāng)采用壓盤的凸臺傳力時，由于它與離合器蓋的接觸面積很小，所以必須進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核計算，擠壓應(yīng)力的計算公式如下：
σ擠壓=F/A
式中，F(xiàn)─作用在每個凸臺上的力，N；
A─離合器蓋與凸臺的接觸面積，cm2
計算面積F時，分配給該盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩按該盤摩擦片的數(shù)目Z和離合器的全部摩擦面的數(shù)目ZC之比來確定（單片離合器的壓盤Z=1，ZC=2），因此R3Zd
F= Temax
式中，Temax─發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
Z/ ZC分配到該壓盤上的轉(zhuǎn)矩占發(fā)動機(jī)總轉(zhuǎn)矩的百分比；
R3─凸臺分布的平均半徑，m；
Zd─凸臺數(shù)目；
最后得到
σ擠壓= （Mpa）
凸臺擠壓許用應(yīng)力為10-15Mpa。
壓盤通過傳力片和離合器蓋相連而被驅(qū)動。它一端用鉚釘固定在壓盤上，另一端用螺釘與離合器蓋相連，它們沿圓周切向布置，一般布置有3-4組，而每組由3-4個彈性薄片組成。厚片一般為1-1.2mm,保證其有足夠的軸向彈性。
3.2.2離合器蓋的設(shè)計
離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體，設(shè)計時應(yīng)從以下幾方面考慮：
1.剛度問題
為了減輕重量和增加剛度，小轎車和一般載貨汽車的離合器蓋常用厚度約為3-5mm的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成比較復(fù)雜的形狀。重型汽車由于批量少，為了降低成本，增加剛度則常采用鑄鐵的離合器蓋。
2.通風(fēng)散熱問題
為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開許多通風(fēng)窗口。
3，對中問題
離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件，因此它相對于發(fā)動機(jī)飛輪曲軸中心線必須要有良好的定心對中，對中方式有兩種；1)用止口對中，鑄造的離合器蓋以外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中。2）用定位銷或定位螺栓對中。
鑒于以上考慮，離合器蓋結(jié)構(gòu)簡圖如下：
3.3分離軸承和分離套筒的設(shè)計
分離軸承在工作中主要承受軸向力。在分離離合器時，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，他同時還承受徑向力。
在設(shè)計中，分離軸承的內(nèi)圈通常壓配在鑄造的分離套筒上，而分離套筒則裝在變速器第一軸軸承蓋套管外軸頸上，可以自由移動，分離離合器時軸承內(nèi)座圈不動，外座圈旋轉(zhuǎn)。
分離軸承和分離套筒的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.3所示：
我選擇的相關(guān)尺寸見表3.3
表3.3分離軸承、分離套筒及軸頸間的配合尺寸 mm
車型
分離軸承內(nèi)徑
分離套筒外徑
分離套筒內(nèi)徑
第一軸承蓋軸頸外徑
BJ212
φ52.388+00.025
φ52.413+0.005
φ44+.003
φ440-0.015
3.4圓柱螺旋壓緊彈簧設(shè)計
圓錐螺旋彈簧的旋繞比D/d1是變化的，從小到大，故圓錐螺旋彈簧工作時有以下一些特點(diǎn)：1）彈簧工作圈是逐圈融合壓平的；2）彈簧的特性曲線不是簡單的直線
圓錐螺旋彈簧特性的計算如下：
1.第一圈觸合以前（O≤P≤P融合），彈簧變形公式為：(r12 + r22 ) (r1+r2 ) (r12 + r22 )ΠлЛ
λ=л(mm)
式中，P ─加在彈簧上的力，N;
r1─彈簧小端半徑，mm；
r2 ─彈簧大端半徑，mm；
i─彈簧工作圈數(shù)；
G─材料剪切彈性系數(shù)，對于碳鋼G=（8.0-8.3）104Mpa;
Jp─截面極慣性矩
2.第一圈觸合時，彈簧變形為:
λ觸合=0.25（H0-a）(1+m0)(1+m02)(mm)
式中，m0= r1 / r2
H0─彈簧的自由高度，mm；
a─彈簧鋼絲截面高度；
取r1 =95/2+7/2=50.0mm, r2=172/2-7/2=82.5mm,H0=115mm,a=16.5mm
算得：λ觸合=55mm
3.第一圈融合時，作用在彈簧上的力P融合為GJp(H0-a) 2iл
P融合= (N)
取G=8×104Mpa,Jp=b4=0.574×74, i=2代入上式得：
P融合=1540N
4離合器操縱系統(tǒng)設(shè)計
4.1離合器傳動操縱原理
離合器操縱系統(tǒng)的功能是，把駕駛員對離合器踏板的輸入（力和位移）變成在分離軸承上的輸入(也是力和位移)，來控制離合器的分離和結(jié)合，從而完成對汽車傳動系統(tǒng)的動力切斷和傳遞。傳動系統(tǒng)操縱簡圖如圖4.1
圖中的桿系傳動，由踏板及踏板臂5，拉桿7及分離叉9等組成，當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)時，踏板臂5及分離軸承10在復(fù)位彈簧作用下處于圖中所示位置，分離軸承10與分離桿11之間有間隙；離合器分離時，踩下離合器踏板，經(jīng)拉桿7使分離叉9擺動，推動分離軸承10向左移動，消除間隙后推動分離干11使壓盤向右移動，離合器被分離。
4.2操縱傳動的計算
離合器踏板位置需適當(dāng)靠右，具體布置應(yīng)以人體左右對稱中心為準(zhǔn)左移80-100mm，作為踏板中心線的位置，踏板最大行程應(yīng)<175mm。我選擇150mm。踏板力我選擇PT=120N。
離合器踏板行程Sn的計算公式如下：
Sn=(S0+Zc ΔS i分)i操/η
式中，S0─分離軸承和分離桿之間的間隙，沒有自動調(diào)節(jié)的離合器一般為2-4mm,有自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的為0.
ΔS─摩擦片與壓盤，飛輪之間的間隙；
Zc─摩擦面數(shù)目；
i分─離合器分離桿傳動比；
i操─系統(tǒng)傳動比；
η─傳動中的行程損失；
取ΔS =1，Zc=2， i分=7.5，i操=14，η=0.85；得：Sn=198mm。
參考文獻(xiàn)
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劉鴻文主編.材料力學(xué).高等教育出版社.2004
致 謝
在XXXXXXXXX老師的悉心指導(dǎo)之下，經(jīng)過一個多月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計《單片干式中央彈簧汽車離合器》終于完成了。這也意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束，在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)和思想上都受益匪淺，這與各位老師、朋友和同學(xué)的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。而畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)所學(xué)知識的一次綜合性考核，它要求我們將大學(xué)所學(xué)到的知識融會貫通、綜合運(yùn)用，并要求我們能夠理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識解決實(shí)際問題的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平。
在這次設(shè)計中我學(xué)到了很多，也在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺陷不足，意識到自己大學(xué)所學(xué)的知識沒有得到系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，基礎(chǔ)知識不夠扎實(shí)，以至現(xiàn)在想用的時候卻記不起來，還得浪費(fèi)過多的時間去翻閱以前的課本，體會到不能學(xué)以致用，缺乏綜合運(yùn)用理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這次的畢業(yè)設(shè)計對我是一個很好的檢閱，讓我從各方面了解自己的能力，能在以后對自己不足的地方加以彌補(bǔ)，對即將走上工作崗位有很好的幫助。
在本次的畢業(yè)設(shè)計過程中，我的指導(dǎo)老師XXXXXXXXX老師傾注了大量的心血，從選題的確定到開題報告，從拿到材料無從下手到設(shè)計的完成，中間經(jīng)過了設(shè)計方案的確定、尺寸擬定、零部件的選擇以及計算、繪制裝配圖和零件圖等幾個階段。在此過程中王老師一遍一遍的指導(dǎo)，嚴(yán)格把關(guān)，才使我的畢業(yè)設(shè)計得以按時順利的完成，在此我表示衷心的感謝。
衷心的感謝在百忙之中評閱設(shè)計和參加答辯的各位專家、老師，謝謝！由于自己能力的不足，在設(shè)計中的錯誤和不足之處在所難免，懇請各位老師的批評指正，不勝感激！
最后，我依然要衷心的感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師XXXXXXXXX，還有其他所有在學(xué)習(xí)期間給過我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)!
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附 錄
How Does the Clutch Work
The clutch is a device to engage and disengage power from the engine, allowing the vehicle to stop and start.
A pressure plate or “driving member” is bolted to the engine flywheel, and a clutch plate or “driven member” is located between the flywheel and the pressure plate. The clutch plate is spline to the shaft extending from the transmission to the flywheel, commonly called a clutch shaft or input shaft. When the clutch and pressure plates are locked together by friction, the clutch shaft rotates with the engine crankshaft. Power is transferred from the engine to the transmission, where it is routed through different gear rations to obtain the best speed and power to start and keep the vehicle moving.
The flywheel is located at the rear of the engine and is bolted to the crankshaft. It helps absorb power impulses, resulting in a smoothly-idling engine and provides momentum to carry the engine through its operating cycle. The rear surface of the flywheel is machined flat and the clutch components are attached to it. The driving member is commonly called the pressure plate. It is bolted to the engine flywheel and its main purpose is to exert pressure against the clutch plate, holding the plate tight against the flywheel and allowing the power to flow from the engine to the transmission. It must also be capable of interrupting the power flow by releasing the pressure on the clutch plate. This allows the clutch plate to stop rotating while the flywheel and pressure plate continues to rotate.
The pressure plate consist of a heavy metal plate, coil springs or diaphragm spring, release levers (fingers), and a cover. When coil springs are used, they are evenly spaced around the metal plate and located between the plate and the metal cover. This places an even pressure against the plate, which in turn presses the clutch plate tight against the flywheel. The cover is bolted tightly to the flywheel and the metal pate is movable, due to internal linkages. The coil springs are arranged to exert direct or indirect tension on the metal plate, depending upon the manufacturer’s design. Three release levers (fingers), evenly spaced around the cover, are used on most pressure plates to release the holding pressure of the springs on the clutch plate, allowing it to disengage the power flow.
When a diaphragm spring is used instead of coil springs, the internal linkage is necessarily different to provide an “over-center” action to release the clutch plate from the flywheel. Its operation can be compared to the operation of an oilcan. When depressing the slightly curved metal on the bottom of the oilcan, it goes over-center and gives out a loud “clicking” noise; when released, the noise is again heard as the metal returns to its original position. A click is not heard in the clutch operation, but the action of the diaphragm spring is the same as the oilcan.
The clutch plate or driven member consists of a round metal plate attached to a splined hub. The outer portion of the round plate is covered with a friction material of molded or woven asbestos and is riveted or bonded to the plate. The thickness of the clutch plate and /or facings may be warped to give a softer clutch engagement. Coil springs are often installed in the hub to help provide a cushion against the twisting force of engagement. The splined hub is mated to (and turns) a splined transmission shaft when the clutch is engaged.
The release (throw out) bearing is usually a ball bearing unit, mounted on a sleeve, and attached to the release or throw out lever. Its purpose is to apply pressure to the diaphragm spring or release levers in the pressure plate. When the clutch pedal is depressed, the pressure of the release bearing or lever actuates the internal linkages of the pressure plate, releasing the clutch plate and interrupting the power flow. The release bearing is not in constant contract with the pressure plate. A linkage adjustment clearance should be maintained.
The clutch pedal provides mechanical means for the driver to control the engagement and disengagement of the clutch. The pedal is connected mechanically to either a cable or rods, which are directly connected to the release bearing lever.
When the clutch pedal is depressed, the linkage moves the release bearing lever. The release lever is attached at the opposite end to a release bearing which straddles the transmission clutch shaft, and presses inward on the pressure plate gingers or the diaphragm spring. This inward pressure acts upon the fingers and internal linkage of the pressure plate and allows the clutch plate to move away from the flywheel, interrupting the flow of power.
While the clutch pedal is depressed and the power flow interrupted, the transmission can be shifted in to any gear. The clutch pedal is slowly released to gradually move the clutch pate toward the flywheels under pressure of the pressure plate springs. The friction between the clutch plate and flywheel becomes greater as the pedal is released and the engine speed increased. Once the vehicle is moving, the need for clutch slippage is lessened, and the clutch pedal can be fully released.
Coordination between the clutch pedal and accelerator is important to avoid engine stalling, shock to the driveline components and excessive clutch slippage and overheating.
離合器如何工作
離合器是傳遞和分離發(fā)動機(jī)動力的裝置，實(shí)現(xiàn)車輛的停車和啟動。
壓盤也就是主動部分，用螺栓連接到發(fā)動機(jī)飛輪上，從動盤也就是從動部分，位于飛輪和壓盤之間。從動盤花鍵連接到變速器與飛輪之間的軸上，這段軸一般稱作離合器軸或者變速器輸入軸。當(dāng)離合器主動部分和壓盤被摩擦力鎖定到一起時，離合器軸與發(fā)動機(jī)曲軸一起旋轉(zhuǎn)。動力從發(fā)動機(jī)傳出，傳到變速器上，在這里動力通過不同的齒輪傳動比獲得起車或繼續(xù)前行的最佳速度和動力。
飛輪位于發(fā)動機(jī)的邊上，并用螺栓連接到曲軸上。它有助于吸收發(fā)動機(jī)的動力沖量，保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，并在運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)過程中提供動量帶動發(fā)動機(jī)。飛輪的背面加工成平面，離合器組件結(jié)合在上邊。
離合器主動件通常被稱作壓盤。它螺栓連接到發(fā)動機(jī)飛輪上，主要目的是在離合器片上施加壓力，使離合器片緊緊接觸在飛輪上，以保證動力從發(fā)動機(jī)傳送到變速器，離合器片上的壓力撤銷時，離合器需能夠切斷動力的傳輸。這就意味著在飛輪和壓盤保持旋轉(zhuǎn)的時候，離合器片卻能停止轉(zhuǎn)動。
主動部分由一個較重的金屬，螺旋彈簧或者膜片彈簧，分離杠桿（分離指）和離合器蓋組成。
當(dāng)使用螺旋彈簧時，彈簧位于壓盤與金屬殼之間，均勻的分布在金屬壓盤周圍。這就給壓盤提供了一個均勻的壓緊力，壓盤又將離合器片緊緊地壓緊在飛輪上。離合器殼用螺栓緊緊地連接在飛輪上，由于內(nèi)在的連接，壓盤可以軸向移動。均勻分布的螺旋彈簧給壓盤提供直接過間接地壓力，這取決于生產(chǎn)廠家的設(shè)計。大部分離合器壓盤有三個均勻分布在離合器殼周圍的分離杠桿（分離指），分離杠桿用來解除彈簧施加在離合器片上的壓緊力，從而切斷動力的傳輸。
當(dāng)用膜片彈簧代替螺旋彈簧時，內(nèi)部連接是截然不同的，它提供一個通過中心的動作來時離合器片與飛輪分離。它的運(yùn)作可以比喻成油罐的動作。當(dāng)壓下罐子底部的輕微彎曲金屬時，金屬就彈到中心的另一側(cè)，并且發(fā)出很大的聲音，當(dāng)放松時，金屬恢復(fù)到最初的位置，同樣伴隨著很大的聲音。在離合器運(yùn)作時，并聽不到敲擊的聲音，但膜片彈簧的動作和油罐的動作是相同的。
離合器片或者從動部分由連接在花鍵轂上的圓形金屬片構(gòu)成。金屬圓片的外部覆蓋著摩擦材料，這些摩擦材料是模鍛的或者是編制的石棉，摩擦材料鉚接或粘合在金屬圓片上。離合器片的厚度或成彎曲狀的表面能使離合器的結(jié)合比較的柔和。螺旋彈簧經(jīng)常安裝在輪轂上來協(xié)助提供對離合器結(jié)合事的扭曲力的一個較軟的阻抗。當(dāng)離合器結(jié)合時，花鍵轂緊密結(jié)合到變速器花鍵軸上。
分離軸承通常是一個安放在分離套筒上的球軸承，并接觸在分離杠桿上，它的作用是給與壓盤接觸的膜片彈簧或者分離杠桿提供壓力。當(dāng)離合器踏板被踩下時，分離軸承或者分離杠桿的壓力驅(qū)動壓盤的內(nèi)部連接，放松離合器片，中斷動力的傳輸。分離軸承并不是一直與壓盤接觸的，這就該設(shè)置一個清楚間隙的調(diào)節(jié)器。
離合器踏板給駕駛員提供一個機(jī)械的方式來控制離合器的結(jié)合和分離。踏板用鋼索或者桿等機(jī)械連接，鋼索或者桿直接連接到分離軸承的分離叉上。
當(dāng)離合器踏板踩下時，連接系驅(qū)動分離軸承的分離叉。分離杠桿接觸在分離軸承的另一端，分離軸承跨在在變速器、離合器軸上，和內(nèi)部的壓盤分離指或者膜片彈簧上。內(nèi)在的壓力作用在分離指上和壓盤的內(nèi)在連接桿上，實(shí)現(xiàn)離合器片離開飛輪，中斷動力傳輸。
當(dāng)離合器踏板被踩下，動力傳輸被切斷，變速器移動到任何齒輪。離合器踏板緩慢的放松，在壓盤彈簧壓力下，離合器片漸漸的向飛輪移動。在離合器踏板放開和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，離合器片和飛輪之間的摩擦力變大。當(dāng)車輛開始移動，離合器滑動的必要性就減少，離合器踏板就可以完全的放開。
對于避免發(fā)動機(jī)拋錨，動力傳動系統(tǒng)的組件的沖擊，過多的離合器滑磨和過熱，加速踏板和離合器踏板的協(xié)調(diào)是非常重要的。
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