商用汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）

商用汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）,商用,汽車(chē),離合器,設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì) 本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 商用汽車(chē)離合器設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 學(xué) 院 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 班 級(jí) 車(chē)輛工程 3班 學(xué)生姓名 鄧 駿 鴻 學(xué) 號(hào) 200930082255 提交日期 2012年07月05日 《車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 班級(jí) 姓名 一．設(shè)計(jì)任務(wù)：商用汽車(chē)離合器設(shè)計(jì) 二．基本參數(shù)：協(xié)助同組總體設(shè)計(jì)同學(xué)完成車(chē)輛性能計(jì)算后確定 三．設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要進(jìn)行離合器總成設(shè)計(jì)。離合器總成設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1．查閱資料、調(diào)查研究、制定設(shè)計(jì)原則 2．根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)(發(fā)動(dòng)機(jī)最大力矩，傳動(dòng)系傳動(dòng)比，驅(qū)動(dòng)輪類(lèi)型與規(guī)格，汽車(chē)總質(zhì)量和使用工況)，選擇離合器總成的結(jié)構(gòu)型式及主要特性參數(shù)，設(shè)計(jì)出一套完整的離合器裝置，設(shè)計(jì)過(guò)程中要進(jìn)行必要的計(jì)算。 3．離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1）從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì) （2）壓盤(pán)和離合器蓋設(shè)計(jì) （3）壓緊裝置與離合器分離裝置設(shè)計(jì) （4）扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) （5）操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4．完成三維零件的制作及實(shí)體裝配 5．繪制裝配圖及主要零部件的零件圖 四．設(shè)計(jì)要求 1．離合器總成的裝配圖，1號(hào)圖紙一張。 裝配圖要求表達(dá)清楚各部件之間的裝配關(guān)系，標(biāo)注出總體尺寸，配合關(guān)系及其它需要標(biāo)注的尺寸，在技術(shù)要求部分應(yīng)寫(xiě)出總成的調(diào)整方法和裝配要求。 2．主要零部件的零件圖，3號(hào)圖紙4張。 要求零件形狀表達(dá)清楚、尺寸標(biāo)注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)明對(duì)零件毛胚的要求，材料的熱處理方法、標(biāo)明處理方法及其它特殊要求。 3．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 4．三維裝配模型 五．設(shè)計(jì)進(jìn)度與時(shí)間安排 本課程設(shè)計(jì)為2周 １．明確任務(wù)，分析有關(guān)原始資料，復(fù)習(xí)有關(guān)講課內(nèi)容及熟悉參考資料0.5周。 ２．設(shè)計(jì)計(jì)算 0.5周 ３．繪圖 0.5周 ４．編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、答辯 0.5周 六、主要參考文獻(xiàn) 1．成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 2．汽車(chē)工程手冊(cè)???? 機(jī)械工業(yè)出版社 3．陳家瑞 汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)） 人民交通出版社 4．王望予 汽車(chē)設(shè)計(jì)?????機(jī)械工業(yè)出版社 5．余志生 汽車(chē)?yán)碚???? 機(jī)械工業(yè)出版社 七．注意事項(xiàng) （1）為保證設(shè)計(jì)進(jìn)度及質(zhì)量，設(shè)計(jì)方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果等必須取得指導(dǎo)教師的認(rèn)可，尤其在繪制總裝配圖前，設(shè)計(jì)方案應(yīng)由指導(dǎo)教師審閱。圖面要清晰干凈；尺寸標(biāo)注正確。 （2）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)時(shí)，必須條理清楚，語(yǔ)言通達(dá)，圖表、公式及其標(biāo)注要清晰明確，對(duì)重點(diǎn)部分，應(yīng)有分析論證，要能反應(yīng)出學(xué)生獨(dú)立工作和解決問(wèn)題的能力。 （3）獨(dú)立完成圖紙的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，若發(fā)現(xiàn)抄襲或雷同按不及格處理。 八．成績(jī)?cè)u(píng)定 出勤情況（20%） 設(shè)計(jì)方案與性能計(jì)算（40%） 圖紙質(zhì)量（20%） 說(shuō)明書(shū)質(zhì)量（20%） 評(píng) 語(yǔ) 總 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 注意：此任務(wù)書(shū)要妥善保管，最后要裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的第一頁(yè)。 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 第一節(jié) 概述4 第二節(jié) 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 4 第三節(jié) 離合器主要參數(shù)的選擇5 第四節(jié) 離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算6 第五節(jié) 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)11 第六節(jié) 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14 第七節(jié) 離合器的操縱機(jī)構(gòu)16 參考文獻(xiàn)17 第一節(jié) 概述 對(duì)于以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，它是汽車(chē)傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成。目前，各種汽車(chē)廣泛采用的離合器是一種依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。 主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。 離合器的主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車(chē)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(chē)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；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零部件因過(guò)載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿(mǎn)足如下基本要求： 1) 在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩設(shè)備，又能防止傳動(dòng)系過(guò)載。 2) 接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車(chē)起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)沖擊。 3) 分離時(shí)要迅速、徹底。 4) 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)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 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(pán)上的總壓力和摩擦因數(shù)在離合器工作過(guò)程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 9) 具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(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。 隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。功率的不斷提高和汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來(lái)越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐漸地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 第二節(jié) 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 額定裝載質(zhì)量（Kg） 最大總質(zhì)量（kg） 最大車(chē)速(Km·h-1) 縱梁尺寸 背角與臀角 組號(hào) 6000 10440 95 240*8 α=25°β=110° 15 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：Temax=366.5N·m 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速：nemax=3850rpm 主傳動(dòng)比：i0=6.83 一擋傳動(dòng)比：i1=6.86 車(chē)輪滾動(dòng)半徑：486mm（前輪） 471mm（后輪） 第二節(jié) 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析 一、 從動(dòng)盤(pán)的選擇 對(duì)乘用車(chē)和最大總質(zhì)量小于6t的商用車(chē)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤(pán)。單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證徹底分離，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)課保證接合平順。 本設(shè)計(jì)采用單片離合器。 二、 壓緊彈簧和布置形式的選擇 膜片彈簧離合器是目前汽車(chē)上應(yīng)用最多的一類(lèi)離合器，它的壓緊彈性元件是膜片彈簧，同時(shí)膜片彈簧還起到分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。但它仍然包含主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊裝置、分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)五大組成部分。膜片彈簧離合器在整體結(jié)構(gòu)上還有一個(gè)特點(diǎn)，按其分離軸承運(yùn)動(dòng)的方向可分為推式和拉式兩種。 本設(shè)計(jì)采用拉式膜片離合器。 三、 膜片彈簧的支承形式 拉式膜片彈簧的支承形式分為無(wú)支承環(huán)式和單支承環(huán)式。 本設(shè)計(jì)采用單支承環(huán)形式。 四、壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊—床孔式、傳力銷(xiāo)式和彈性傳動(dòng)片式等多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間都有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式是近年來(lái)廣泛采用的驅(qū)動(dòng)形式。 本設(shè)計(jì)采用彈性傳動(dòng)片式。 第三節(jié) 離合器主要參數(shù)的選擇 一、 后備系數(shù)β 后備系數(shù)β是離合器很重要的參數(shù)，它在保證離合器能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還有助于減少汽車(chē)起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。 在開(kāi)始設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車(chē)的使用條件、離合器結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)。離合器的后備系數(shù)β推薦如下，載貨車(chē)：β=1.7~2.25。 本設(shè)計(jì)初選β=2.0。 二、 摩擦因數(shù)f、摩擦面數(shù)Z和離合器間隙?t 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、單位壓力和消磨速度等因素。摩擦片的材料主要只有石棉基材料、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陶瓷材料的摩擦因數(shù)f較大且穩(wěn)定。 摩擦副 摩擦系數(shù) 許用壓強(qiáng)[p](MPa) 許用溫度(℃) 摩擦材料 對(duì)偶材料 干式 濕式 干式 濕式 干式 濕式 石棉基摩擦材料 鑄鐵、鋼 0.25~0.40 0.08~0.12 0.2~0.3 0.4~0.6 <260 <120 本設(shè)計(jì)選用石棉基摩擦材料，取f=0.3。 三、 摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b 根據(jù)公式 D=100=100N·m=319.1 N·m 式中，一般載貨汽車(chē)K=36（單片） 取值： 外徑D（mm） 內(nèi)徑d（mm） 厚度b（mm） C’=d/D 1- C’3 單面面積（cm2） 325 190 3.5 0.585 0.800 546 四、 單位壓力p 根據(jù)公式 式中：Z為摩擦盤(pán)工作面數(shù)，單盤(pán)為2；A為摩擦片單面面積，m2。 計(jì)算得 p≈0.174 MPa ，滿(mǎn)足條件。 第四節(jié) 離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一、 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)。 1. 摩擦片外徑D(mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度vD不超過(guò)65~70m/s，即 vD=nemaxD*10-3 式中，vD為摩擦片最大圓周速度（m/s）；nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速（rpm）。 計(jì)算得vD=65.5 m/s，滿(mǎn)足要求。 2. 摩擦片的內(nèi)、外徑比c應(yīng)在0.53~0.70范圍內(nèi)，即 0.53≤c≤0.70 c=0.585，滿(mǎn)足要求。 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(chē)型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2~4.0，即 1.2≤β≤4.0 本設(shè)計(jì)取β=2.0，滿(mǎn)足條件。 4. 為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑2R0約50mm，即 d>2R0+50mm 本設(shè)計(jì)d=190mm>2*66mm+50mm=182mm，滿(mǎn)足條件。 5. 為反映離合器傳遞的轉(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 式中，Tc0為單位面積傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m/mm2）；[Tc0]為其允許值（N·m/mm2），按表選取 離合器規(guī)格D/mm ≤210 >210~250 >250~325 >325 [Tc0]*10-2 0.28 0.30 0.35 0.40 計(jì)算得 Tc0=0.366<0.35，滿(mǎn)足條件。 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(chē)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0.10~1.50MPa，即 0.10≤p0≤1.50MPa p0≈0.175Mpa，滿(mǎn)足條件。 7. 為了減少汽車(chē)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，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 式中，w為單位摩擦面積滑磨功（J/mm2）；[w]為其許用值（J/mm2），對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t的商用車(chē)：[w]=0.25J/mm2；W為汽車(chē)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 式中，ma為汽車(chē)總質(zhì)量（kg）；rr為輪胎滾動(dòng)半徑（m）；ig為汽車(chē)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（rpm），計(jì)算時(shí)商用車(chē)取1500rpm。 計(jì)算得W=1387.76J，w=0.127 J/mm2≤0.25J/mm2，滿(mǎn)足條件。 二、 膜片彈簧的彈性特性 通過(guò)支撐環(huán)和壓盤(pán)加在膜片彈簧上的載荷 F1（N）集中在支撐點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相對(duì)軸向變形為（mm）（下圖b)，則膜片彈簧的彈性特性如下式表示 式中，E為材料的彈性膜量（MPa），對(duì)于鋼：E=2.1×105 MPa；μ為材料的泊松比，對(duì)于鋼：μ=0.3；H為膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度（mm）；h為膜片彈簧鋼板厚度（mm）；R、r分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小端半徑（mm）；R1、r1分別為壓盤(pán)加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑（mm）。 三、 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 1) 比值H/h和h的選擇 比值H/h對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車(chē)離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.5～2.0；板厚h為2～4mm。 本設(shè)計(jì)選取h=3.2mm，H/h=1.75，所以H=5.6mm。 2) R/r比值和R、r的選擇 研究表明，R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線(xiàn)受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，拉式膜片彈簧的r值宜取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc 本設(shè)計(jì)Rc=0.5*（0.5*325+0.5*190）=128.75mm，則取R/r=1.2，r=130mm，R=156mm。 3) α的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，α= arctanH/(R-r)≈H/(R-r)，一般在9°～15°范圍內(nèi)。 本設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算，α=12.15°，滿(mǎn)足要求。 4) 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 彈性特性曲線(xiàn)上的四個(gè)特征點(diǎn)： 凸點(diǎn)——M、凹點(diǎn)——N、拐點(diǎn)——H、工作點(diǎn)——B 1（mm） 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 F1（mm） 1690.518 3137.601 4357.675 5367.167 6182.504 6820.113 7296.422 7627.858 7830.847 1（mm） 3 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 5.4 F1（mm） 7921.816 7917.193 7833.405 7686.878 7494.04 7271.318 7035.138 6801.929 6588.116 1（mm） 5.7 6 6.3 6.6 6.9 7.2 7.5 7.8 8.1 F1（mm） 6410.127 6284.39 6227.33 6255.376 6384.953 6632.49 7014.413 7547.149 8247.126 λ1M≈3.1mm(F1M=7677N) λ1N≈6.3mm(F1N=6232N) λ1H=0.5*（λ1M+λ1N）≈4.7mm 新離合器在接合狀態(tài)時(shí)工作點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的變形量λ1B≈4.6mm（F1B≈6995N），摩擦片磨損極限工作點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的變形量λ1A≈2.6mm(F1A=7330N)，且A點(diǎn)處的膜片彈簧工作壓緊力要較B點(diǎn)處略高，離合器分離時(shí)工作點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的變形量λ1C≈6.4mm(F1C=6248N)。 F1B與F1M相差8%，小于12%，可用。 根據(jù)上述取值有λ1B/λ1H =0.98，在λ1B=（0.8~1.0）H范圍之內(nèi)；Δλ=λ1B—λ1A=2.0mm，由得?s0=1mm，滿(mǎn)足?s0在0.65~1.1mm之間的條件；λ1f =λ1C-λ1B =1.8mm，由λ1f=Zc?s得?s =0.9mm，滿(mǎn)足?s =0.75～1.0mm的條件。所以由上述膜片彈簧選取的參數(shù)求得的彈性特性曲線(xiàn)符合要求，膜片彈簧參數(shù)選取也滿(mǎn)足要求。（Zc為摩擦片總的工作面數(shù)，單片式Zc=2；ΔSo為摩擦工作面最大允許磨損量，Δs為徹底分離時(shí)每對(duì)摩擦片面之間的間隙。） 強(qiáng)度校核： 式中，F(xiàn)2為膜片彈簧小端分離軸承作用力，經(jīng)計(jì)算F2=601.11N，將其他參數(shù)帶入算得膜片彈簧所受應(yīng)力為σBd=785MPa。對(duì)于材料為60Si2MnA的彈簧鋼，其許用應(yīng)力為1500～1700MPa。所以膜片彈簧符合要求。 后備系數(shù)校核： β=F1μRcZc/Temax 經(jīng)計(jì)算，β=1.52 5) 分離指數(shù)目n的選擇 分離指數(shù)目n常取為18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12。 本設(shè)計(jì)取n=18。 6) 膜片彈簧小端內(nèi)半徑r0及分離軸承作用半徑rf的確定 r0由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。rf應(yīng)大于r0。 本設(shè)計(jì)取r0=42mm，rf=45mm。 7) 切槽寬度δ1、δ2窗孔槽寬 及窗孔內(nèi)半徑re的確定 δ1=3.2~3.5mm，δ2=9~10mm，re的取值應(yīng)滿(mǎn)足r-re≥δ2的要求。 本設(shè)計(jì)取δ1=3.5mm，δ2=10mm，re=120mm。 8) 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定 R1和r1的取值將影響膜片彈簧的剛度。R1應(yīng)略小于R且盡量接近R，r1應(yīng)略大于r且盡量接近r。 本設(shè)計(jì)取r1=132mm，R1=154mm。 四、 膜片彈簧材料及制造工藝 國(guó)內(nèi)膜片彈簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。為了保證其硬度、幾何形狀、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需進(jìn)行一系列熱處理。 本設(shè)計(jì)膜片彈簧采用60Si2MnA的材料。 第五節(jié) 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件（減振彈簧或橡膠）和阻尼元件（阻尼片）等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階（通常為三階）固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開(kāi)由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。 (一) 扭轉(zhuǎn)減振器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu) 依據(jù)彈簧元件的不同，扭轉(zhuǎn)減震器又可分為彈簧摩擦式、液阻式和橡膠金屬式三種。 本設(shè)計(jì)采用彈簧摩擦式。 (二) 扭轉(zhuǎn)減震器的特性及主要參數(shù)的選擇 1. 極限轉(zhuǎn)矩Tj 極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂缺口之間的間隙△1時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷(xiāo)起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取 T j = (1.5～2.0) Temax 式中，商用車(chē)：系數(shù)取1.5， 即 Tj= 1.5 Temax = 550N?m 2. 扭轉(zhuǎn)角剛度kφ 為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度 ，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來(lái)初選kφ為 kφ≤13Tj =7150 N?m/rad 3. 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tμ 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度受結(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Tμ。一般可按下式初選為 Tμ =(0.06～0.17)T 本設(shè)計(jì)取Tμ=0.1Temax=36.7N·m。 4. 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn 減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，Tn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Tn不應(yīng)大于Tj，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= (0.05～0.15)Temax 本設(shè)計(jì)取Tn=35N·m。 5. 減震彈簧的位置半徑R0 R0的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取 R0=(0.60～0.75)d/2 本設(shè)計(jì)取R0=65mm。 6. 減振彈簧個(gè)數(shù)Zj Zj參照下表選取。 摩擦片外徑D/mm 225~250 250~325 325~350 ＞350 Zj 4~6 6~8 8~10 10 本設(shè)計(jì)取Zj=6。 7. 減振彈簧總壓力F∑ 當(dāng)限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂之間的間隙?1或?2被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tj時(shí)，減震彈簧受到的壓力F∑為 F∑= Tj /R0 =550/0.065 =8461.5N (三) 減振彈簧計(jì)算 1. 單個(gè)彈簧的工作負(fù)荷F F=F∑/Zj =8461.5/6=1410.2N 2. 彈簧中徑Dc 一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定，通常Dc＝11～15mm。本次設(shè)計(jì)選取Dc＝15mm。 3. 彈簧鋼絲直徑d 式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力[τ]可取550~600MPa；通常取d=3~4mm 經(jīng)計(jì)算，dmin=0.3mm，現(xiàn)取d=4mm。 4. 減振彈簧剛度K 應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度 及其分布半徑尺寸 ，由下式算出，即 經(jīng)計(jì)算，K=282 5. 減振彈簧有效圈數(shù)i 經(jīng)計(jì)算i=2.79，取i=3。 E為材料的剪切彈性模量，對(duì)碳鋼可取E =8.3×10^4MPa。 6. 減振彈簧總?cè)?shù)n 一般在6圈左右，總?cè)?shù)n和有效圈數(shù)i之間的關(guān)系為 n=i+(1.5~2) 本設(shè)計(jì)取n=6。 7. 減振彈簧最小長(zhǎng)（高）度lmin 指減振彈簧在最大工作負(fù)荷下的工作長(zhǎng)（高）度，考慮到此時(shí)彈簧的被壓縮各圈之間仍需要一定的間隙，可確定為 經(jīng)計(jì)算， lmin=26.4mm。 8. 減振彈簧總變形量?l 指減振彈簧在最大工作負(fù)荷下所產(chǎn)生的最大壓縮變形，為 經(jīng)計(jì)算，?l=5.00mm。 9. 減振彈簧總自由高度l0 指減振彈簧無(wú)負(fù)荷時(shí)的高度，為 經(jīng)計(jì)算，l0=31.4mm。 10. 減振彈簧預(yù)變形量?l’ 指減振彈簧安裝時(shí)的預(yù)壓縮變形，它和選取的預(yù)緊力矩 有關(guān)，其值為 經(jīng)計(jì)算，?l’=0.318mm。 11. 減振彈簧安裝工作高度l 它關(guān)系到從動(dòng)盤(pán)轂等零件窗口尺寸的設(shè)計(jì)，為l= l0-?l’ 經(jīng)計(jì)算，l=31.082mm。 12. 從動(dòng)盤(pán)鋼片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角φj 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，從動(dòng)鋼片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的極限轉(zhuǎn)角φj與減振彈簧的工作變形量有?l”關(guān)，其值為 通常取3?~12? ，對(duì)平順性要求高或工作不均勻的發(fā)動(dòng)機(jī)，取上限。 經(jīng)計(jì)算φj=4。13?，符合條件。 13. 限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂缺口側(cè)邊的間隙λ 由于限位銷(xiāo)暫時(shí)未選定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 一般為2.5～4mm。因此取λ＝4mm。 6.限位銷(xiāo)直徑d’ 按結(jié)構(gòu)布置選定，一般 ＝9.5～12mm。本次設(shè)計(jì)取 ＝10mm。 第六節(jié) 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 從動(dòng)盤(pán)總成 從動(dòng)盤(pán)對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足如下要求： （1） 為了減少變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小。 （2） 為了保證汽車(chē)平穩(wěn)起步、摩擦片上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤(pán)應(yīng)具有軸向彈性。 （3） 要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。 （4） 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(pán)中應(yīng)盡量選裝扭轉(zhuǎn)減振器。 本設(shè)計(jì)選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的離合器。 1. 從動(dòng)盤(pán)鋼片 從動(dòng)盤(pán)鋼片設(shè)計(jì)要求：1）盡可能小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2）具有軸向彈性結(jié)構(gòu)。 厚度通常1.3~2.0mm，本設(shè)計(jì)取厚度2mm，采用整體式彈性從動(dòng)鋼片。 波形彈簧片的壓縮行程可取0.8~1.1mm，取其1.0mm 2. 從動(dòng)盤(pán)轂 動(dòng)盤(pán)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(lái)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Temax選取 從動(dòng)盤(pán)外徑D（mm） 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m） 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σ（MPa） 325 380 10 40 32 5 45 11.6 花鍵轂軸向長(zhǎng)度取40mm（一般與花鍵外徑大小相同） σjy=Fnhl F=2βTemax(D'+d’)Z h=(D’-d‘)/2 經(jīng)計(jì)算，擠壓應(yīng)力σjy≈11.3MPa<20Pa,滿(mǎn)足條件。 3. 摩擦片 從動(dòng)盤(pán)摩擦片應(yīng)有下列的一些綜合性能： 1） 在工作時(shí)有相對(duì)較高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù) 2） 具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好 3） 在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的熱穩(wěn)定性 4） 能承受較高的壓盤(pán)作用載荷 5） 承受相對(duì)較大的離心力載荷而不破壞 6） 有足夠的剪切強(qiáng)度 7） 摩擦副有高度的容污性能，不易影響它們的摩擦特性 8） 具有優(yōu)良的性能/價(jià)格比，不會(huì)污染壞境 本設(shè)計(jì)摩擦片選取石棉基摩擦材料，從動(dòng)片采用鉚接方式。 二、 離合器蓋總成 1. 離合器蓋 離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： 1) 應(yīng)具有足夠的剛度，否則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(pán)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(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。 本設(shè)計(jì)離合器蓋厚度為4mm，材料為08鋼，蓋上開(kāi)通風(fēng)窗孔，采用止口對(duì)中 2. 壓盤(pán) 壓盤(pán)的內(nèi)外徑尺寸決定于摩擦片的內(nèi)外徑尺寸。根據(jù)摩擦片的內(nèi)外徑尺寸，選擇壓盤(pán)外徑為329mm，內(nèi)徑為186mm。 為滿(mǎn)足剛度要求，壓盤(pán)厚度取值范圍為15～25mm，初選取厚度為18mm。 my=Vρ=h×(D2-d2)πρ4 壓盤(pán)為HT250，密度取7350 kg/m，D=329mm，d=194mm。 利用上式求得壓盤(pán)質(zhì)量為7.65kg。 下面進(jìn)行離合器接合時(shí)溫升的校核： ?t=γLcmy L=0.5Jaω02 Ja=mark2i02ik2 式中，為溫升（）；L為滑磨功（），為汽車(chē)質(zhì)量轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為汽車(chē)總質(zhì)量；為車(chē)輪滾動(dòng)半徑；為主傳動(dòng)比，為變速器起步擋傳動(dòng)比；為離合器開(kāi)始滑磨時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度；為分配到壓盤(pán)上的滑磨功所占的百分比，單片離合器壓盤(pán)，＝0.5；雙片離合器壓盤(pán)，＝0.25；雙片離合器中間壓盤(pán)，＝0.5；c為壓盤(pán)的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤(pán)c=544.28J/(kg·K);為壓盤(pán)質(zhì)量（kg）。 計(jì)算求得=1.123，L=25555J，=3.07，，所以壓盤(pán)參數(shù)滿(mǎn)足要求 。 壓盤(pán)傳力結(jié)構(gòu)選擇： 傳動(dòng)片式傳力結(jié)構(gòu)能消除在傳力開(kāi)始的一瞬間產(chǎn)生沖擊和噪聲的缺點(diǎn)，同時(shí)簡(jiǎn)化了壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)，有利于壓盤(pán)的定中。取3組傳力片，每組4片，傳力片沿圓周切向布置，片厚為1mm，由65Mn制成。 3. 分離杠桿裝置 離合器的分離裝置包括分離桿、分離軸承和分離套筒。 本設(shè)計(jì)采用的膜片彈簧作為壓緊彈簧，因此分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來(lái)完成。根據(jù)JB/T 5312—2001，選取汽車(chē)離合器分離軸承為適用于低速、高軸向負(fù)荷的軸向推力軸承。 第七節(jié) 離合器的操縱機(jī)構(gòu) 1. 對(duì)操縱機(jī)構(gòu)的基本要求 1) 踏板力要盡可能小，乘用車(chē)一般在80～150N范圍內(nèi)，商用車(chē)不大150～200N。 2) 踏板行程一般在80～150mm內(nèi)，最大不應(yīng)超過(guò)180mm。 3) 應(yīng)有踏板行程調(diào)整裝置，以保證摩擦片磨損后，分離軸承的自由行程可以復(fù)原。 4) 應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過(guò)大而損壞。 5) 應(yīng)有足夠的剛度，傳動(dòng)效率要高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。 本次設(shè)計(jì)時(shí)取最大踏板力為200N，踏板行程100mm。 2. 離合器操縱機(jī)構(gòu)選擇 液壓式操縱機(jī)構(gòu)，具有質(zhì)量小、布置方便、傳動(dòng)效率高，便于采用吊掛式踏板，駕駛室容易密封、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和駕駛室與車(chē)駕變形不影響其正常工作，離合器結(jié)合比較柔順等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于各種形式的汽車(chē)中。本次設(shè)計(jì)離合器操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。 3．操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的確定 一般離合器if及ic的大致范圍如下表： 壓緊彈簧類(lèi)型 周置螺旋彈簧 3.6～6.2 7～12 膜片彈簧 2.7～5.4 10～16 中央彈簧 7～8 13～15 本設(shè)計(jì)選取=12，=7。 參考文獻(xiàn) [1] 紀(jì)名剛，陳國(guó)定，吳立言 機(jī)械設(shè)計(jì) 第8版 高等教育出版社 2006年 [2] 鞏云鵬,田萬(wàn)祿,張祖立 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