拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)說明書

1、摘 要本設(shè)計(jì)主要分析了膜片彈簧離合器，對(duì)膜片彈簧離合器進(jìn)行了分類，闡述了膜片彈簧離合器的原理和組成，及其特性。通過詳細(xì)的推導(dǎo)過程積累了大量的數(shù)據(jù)，并成功的繪制出了膜片彈簧離合器的成品圖。敘述了離合器的發(fā)展現(xiàn)狀，和它的工作原理，在此過程中，經(jīng)過對(duì)比結(jié)合，初步確定了合適的離合器結(jié)構(gòu)形式，選取了拉式膜片彈簧離合器，并且?guī)в信まD(zhuǎn)減振器，為后面的計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。在計(jì)算中，首先確定摩擦片外徑尺寸，然后根據(jù)該尺寸對(duì)其他部件總成進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。通過計(jì)算校核摩擦片外徑尺寸，計(jì)算選擇出其他部件的外形尺寸，再對(duì)其進(jìn)行校核，確定是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)包括對(duì)從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)校核，對(duì)壓盤的設(shè)計(jì)校核，對(duì)離合器蓋的設(shè)

2、計(jì)校核及離合器蓋的設(shè)計(jì)校核和優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)計(jì)算了摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、膜片彈簧、壓盤、離合器蓋、傳動(dòng)片等多個(gè)部件總成在上述工作完成之后，通過計(jì)算機(jī)AUTOCAD，CATIA軟件的學(xué)習(xí)運(yùn)用，對(duì)離合器總體裝配圖、從動(dòng)盤總成、壓盤、膜片彈簧、摩擦片進(jìn)行了繪制，在繪制的過程中對(duì)離合器的裝配又有了進(jìn)一步的理解，并且完善了計(jì)算部分的遺漏。 這次的設(shè)計(jì)，可以對(duì)原有離合器的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化和修改的建議，對(duì)其以后的設(shè)計(jì)過程起參考作用。通過這次設(shè)計(jì)達(dá)到了優(yōu)化改進(jìn)原有離合器，提高該型汽車使用性，舒適性，并提高了汽車的工作效率的目的。關(guān)鍵詞:離合器，膜片彈簧， 從動(dòng)盤 ， 壓盤 ，摩擦片1緒論1.1引 言以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的

3、機(jī)械傳動(dòng)汽車中，離合器是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的。離合器通常裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，其主動(dòng)部分與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相連，從動(dòng)部分與變速器相連。為各類型汽車所廣泛采用的摩擦離合器，實(shí)際上是一種依靠其主、從動(dòng)部分間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的機(jī)構(gòu)。離合器的主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順的接合，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，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；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)系個(gè)零部件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪音。1.2離合器的發(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年德國戴姆勒公司生

4、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)來說，錐形離合器的制造比較簡單，摩擦面容易修復(fù)。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。那時(shí)曾出現(xiàn)過蹄-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)件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。現(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，無沖擊。

5、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。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

6、的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問題，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，通過杠桿放大后作用在壓盤上。后來改用多個(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

7、為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來了實(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

8、不斷改進(jìn)，乘用車上愈來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，簡化操作，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。近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國外某些重型車上又開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

9、面溫度較低(不超過93)，因此，起步時(shí)長時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內(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膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)膜片彈簧離合總成由膜片彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動(dòng)片和分離軸承總成等部分組成。1、離合器蓋離合器蓋一般為120°或90°旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的板殼沖壓結(jié)構(gòu)，通過螺栓與飛輪聯(lián)結(jié)在一起。離合器蓋是離合器中結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的承載構(gòu)件，壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來承受。2、膜片彈簧膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內(nèi)孔圓周表面上

10、開有許多均布的長徑向槽，在槽的根部制成較大的長圓形或矩形窗孔，可以穿過支承鉚釘，這部分稱之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個(gè)無底寬邊碟子，其截面為截圓錐形，稱之為碟簧部分。3、壓盤壓盤的結(jié)構(gòu)一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過壓盤與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺(tái)，最外緣均布有三個(gè)或四個(gè)傳力凸耳。4、傳動(dòng)片離合器接合時(shí)，飛輪驅(qū)動(dòng)離合器蓋帶動(dòng)壓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過壓盤與從動(dòng)盤摩擦片之間的摩擦力使從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；在離合器分離時(shí)，壓盤相對(duì)于離合器蓋作自由軸向移動(dòng)，使從動(dòng)盤松開。這些動(dòng)作均由傳動(dòng)片完成。傳動(dòng)片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，一般采用周向布置。在離合器接

11、合時(shí)，離合器蓋通過它來驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)；在離合器分離時(shí)，可利用它的彈性恢復(fù)力來牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。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。目前國產(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。1.4膜片彈簧離合器的工作原理由圖1.1可知，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

12、動(dòng)盤6摩擦片之間產(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 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸圖1.1膜片彈簧離合器的工作原理圖要分離離合器時(shí)，將離合器踏板8踏下，通過操縱機(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，其大端離開壓盤，壓盤在傳動(dòng)片的彈力作用下離開摩擦片，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。1.5膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)膜片彈簧離合器與其他形式離合器相

13、比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：1、膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性；2、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量?。?、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；4、膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻；5、易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長；6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。1.6設(shè)計(jì)內(nèi)容1、壓盤設(shè)計(jì)。2、離合器蓋設(shè)計(jì)。3、從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)。4、膜片彈簧設(shè)計(jì)。1.7方案選擇本車設(shè)計(jì)采用單片膜片彈簧離合器。本車采用的摩擦式離合器是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，維修方便，目前大多數(shù)汽車都采用這種形式的離合器。而采用

14、干式離合器是因?yàn)闈袷诫x合器大多是多盤式離合器，用于需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的離合器，而該車型不在此列。采用膜片彈簧離合器是因?yàn)槟て瑥椈呻x合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設(shè)計(jì)成當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)的，因此其壓力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良

15、好的散熱通風(fēng)等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴(kuò)展到載貨汽車上。從動(dòng)盤選擇單片式從動(dòng)盤是一位其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。壓盤驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片式是因?yàn)槠錄]有太明顯的缺點(diǎn)且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了裝配要求又有利于壓盤定中。選擇拉式離合器是因?yàn)槠漭^拉式離合器零件數(shù)目更少，結(jié)構(gòu)更簡化，軸向尺寸更小，質(zhì)量更??；并且分離杠桿較大，使其踏板操縱力較輕。綜上本次設(shè)計(jì)選擇單片拉式膜片彈簧離合器。2.離合器基本尺寸性能關(guān)系選擇2.1離合器基本性能關(guān)系式摩擦片或從動(dòng)盤的外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺

16、寸有決定性的影響，并根據(jù)離合器能全部傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩來選擇。為了能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，離合器的靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，而離合器傳遞的摩擦力矩又決定于其摩擦面數(shù)Z、摩擦系數(shù)f、作用在摩擦面上的總壓緊力P與摩擦片平均摩擦半徑Rm，即 （2.1）式中：離合器的后備系數(shù)，見下表。摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取0.250.30。145×0.3=53.5該車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為145N·m，取摩擦系數(shù)為0.3可得離合器的靜摩擦力矩為 N·m 。2.2后備參數(shù)的選擇離合器的后備系數(shù)，選擇時(shí)應(yīng)考慮摩擦片磨損后仍能傳遞及避免起步時(shí)滑磨時(shí)間過長；同時(shí)應(yīng)考慮防止傳動(dòng)系過載及操縱

17、輕便等。表2.1后備系數(shù)表車 型轎車 輕型貨車中、重型貨車越野車 牽引車后備系數(shù)1.301.751.602.252.03.5本設(shè)計(jì)是基于速騰1.6L手動(dòng)時(shí)尚型汽車的離合器設(shè)計(jì)，該車型屬于轎車類型，故選擇本次設(shè)計(jì)的后背系數(shù)在1.301.75之間選擇。因?yàn)樵撥囆蜑槌鞘修I車，不需要太大的后備系數(shù)，取=1.5。2.3摩擦片外徑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)矩來確定D時(shí)，可以查表2.2來確定摩擦片外徑D的尺。表2.2離合器尺寸選擇參數(shù)表摩擦片外徑D

18、/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max/N·m單片離合器雙片離合器重負(fù)荷中等負(fù)荷極限值2251301501702501702002302802402803203002603103603253203804503504104805503805106007004106207208304303506808009304503808209501100所選的尺寸D應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(JB1457-74)的規(guī)定。表2.2給出了離合器摩擦片的尺寸系列和參數(shù)。另外，所選的D應(yīng)符合其最大圓周速度不超過6570m/s的要求，且重型汽車不應(yīng)超過50m/s。表2.3離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑內(nèi)徑厚度內(nèi)外徑之比d/D單

19、位面積F/mm21601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)該車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max為145N·m及表2.1可查出本車將使用單片式離合器，且離合器摩擦片外徑為225mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具體參數(shù)，如下：摩擦片外徑D=225mm摩

20、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單面面積F=22100mm2 2.4本章小結(jié)本章對(duì)離合器的摩擦片進(jìn)行了設(shè)計(jì)選擇，確定了離合器摩擦片的外徑尺寸，對(duì)以后其他多個(gè)部件總成的外形尺寸選擇起了決定作用。通過對(duì)摩擦片這個(gè)零件的設(shè)計(jì)選擇，還可以間接確定離合器的外形尺寸等。3主動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.1壓盤設(shè)計(jì)3.1.1壓盤參數(shù)的選擇和校核壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)及耐磨。故通常由灰鑄鐵HT200鑄成，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度HB170227。另外可添加少量金屬元素(如鎳、鐵、錳合金等)以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。壓盤的外徑可根據(jù)摩擦片的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了使

21、每次接合的溫升不致過高，壓盤應(yīng)具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量；為了保證在受熱情況下不致翹曲變形，壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度且一般都較厚(載貨汽車的離合器壓盤，其厚度一般不小于15mm)。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意其通風(fēng)冷卻要好，例如在壓盤體內(nèi)鑄出導(dǎo)風(fēng)槽。壓盤的厚度初步確定后，應(yīng)校核離合器一次接合的溫升不應(yīng)超過810溫升的校核按式為：=L/mc （3.1）式中：傳到壓盤的熱量所占的比率。對(duì)單片離合器，=0.5；m壓盤的質(zhì)量，kg；c壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為)；L滑磨功，J。若溫升過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520g·cm。選擇壓盤厚度為20mm，外徑255mm

22、，內(nèi)徑150mm。代入公式（3.1）進(jìn)行校核計(jì)算，=6.732符合標(biāo)準(zhǔn)。3.2離合器蓋設(shè)計(jì)一般采用厚2. 55mm的低碳鋼鋼板沖壓制造。離合器蓋的形狀和尺寸由離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意的是剛度、對(duì)中、通風(fēng)散熱等問題。離合器蓋的剛度不夠，會(huì)產(chǎn)生較大變形，這不僅會(huì)影響操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，還可能導(dǎo)致分離不徹底、引起摩擦片早期磨損，甚至使變速器換檔困難。離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離杠桿、壓緊彈簧等，因此，其對(duì)于飛輪軸線的對(duì)中十分重要。對(duì)中方式可采用定位銷或定位螺栓以及止口對(duì)中。為了加強(qiáng)通風(fēng)散熱和清除摩擦片的磨損粉末，在保證剛度的前提下，可在離合器蓋上設(shè)置循環(huán)氣流的入口和出口，甚至將蓋設(shè)計(jì)成帶

23、有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)離合器蓋要求離合器蓋內(nèi)徑大于離合器摩擦片外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可。3.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì)壓盤與飛輪通過彈性傳動(dòng)片連接時(shí)，則傳動(dòng)片應(yīng)進(jìn)行拉伸應(yīng)力的強(qiáng)度校核；若通過凸塊一窗孔、傳力銷或鍵連接時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核： （3.2）式中：考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配到壓盤上的比例系數(shù)，單片離合器取；力的作用半徑(見圖3.4)，m；工作元件(例凸塊一窗孔、傳動(dòng)銷、鍵)的數(shù)目，這里取3組每組4片；接觸面積，mm2，這里取長為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。計(jì)算得=15.22符合標(biāo)準(zhǔn)。1-傳力裝置；2-分離杠桿中間支承；3-支承叉；4-調(diào)整螺母圖3.4壓盤及

24、分離杠桿計(jì)算用圖3.4本章小結(jié)本章對(duì)離合器主動(dòng)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算、選擇及校核。主動(dòng)件包括離合器蓋、壓盤等。這些部件都是給離合器傳遞扭矩的部件，他們共同的特點(diǎn)是都要有良好的散熱能力，有能有效把在主動(dòng)部分的熱傳遞出去的能力。這些部件總成都是符合標(biāo)準(zhǔn)的部件，經(jīng)過嚴(yán)格的校核計(jì)算，可以符合使用的標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用的需要。從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)4.1摩擦片設(shè)計(jì)離合器表面片在離合器接合過程中將遭到嚴(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，步希望出現(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

25、耐磨性能；4、能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過程中表現(xiàn)出良好的性能；5、能抵抗高轉(zhuǎn)速下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、飛輪等有良好的兼容摩擦性能；9、摩擦副對(duì)偶面有高度的溶污性能，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。鑒于以上各點(diǎn)，近年來，摩擦材料的種類增長極快。挑選摩擦材料的基本原則是：1、滿足較高性能標(biāo)準(zhǔn)；2、成本最??；3、考慮代替石棉。本設(shè)計(jì)離合器摩擦片選用金屬陶瓷材料。它是由金屬機(jī)體、陶瓷成分和潤滑劑組成的一種多元復(fù)合材料。金屬基

26、體的主要作用是以機(jī)體接合方式將陶瓷成分和潤滑劑保持其中，形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的整體；陶瓷組分主要起摩擦劑作用；而潤滑劑組分則主要起提高材料抗咬合性和抗戰(zhàn)粘性的潤滑作用，并使摩擦副工作平穩(wěn)。潤滑劑組分和陶瓷組分一起共同形成金屬陶瓷摩擦磨損性能調(diào)節(jié)劑。這種材料能和好的的完成上邊提到的各種要求，所以選擇這種材料。摩擦片的尺寸參數(shù)在第2.3節(jié)中已經(jīng)查表得出，不再敘述。4.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動(dòng)配合相聯(lián)接，以便從動(dòng)盤轂?zāi)茏鬏S向移動(dòng)?；ㄦI的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取(見表4.1)。從動(dòng)盤毅花鍵孔鍵齒的有效長度約為花鍵

27、外徑尺寸的(1.01. 4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動(dòng)盤轂沿軸向移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜。表4.1 GB1144-74從動(dòng)盤外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩/Nm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l/mm擠壓應(yīng)力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.23806001

28、0403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力 ( MPa)及剪切應(yīng)力j ( MPa)的強(qiáng)度校核： （4.1） （4.2）式中： ，分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm；n花鍵齒數(shù)；，b分別為花鍵的有效齒長及鍵齒寬，mm；z從動(dòng)盤毅的數(shù)目；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nmm。從動(dòng)盤毅通常由40Cr ， 45號(hào)鋼、35號(hào)鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，HRC2832。由表4.1選取得：花鍵齒數(shù)n=10；花鍵外徑D=32mm；花鍵內(nèi)徑d=26mm；鍵齒寬b=4mm；有效齒長l=30mm；擠壓應(yīng)力=28.125M

29、Pa；剪切應(yīng)力 =14.47MPa。符合強(qiáng)度得要求。4.3從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片通常用1.32.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤形部分磨薄至0.651.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度HRC3848；采用波形彈簧片的分開式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.20.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC4351。4.4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)4.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能為了降低汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)，通常在傳動(dòng)系中串聯(lián)一個(gè)彈性一阻尼裝置，它就是裝在離

30、合器從動(dòng)盤上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來降低傳動(dòng)系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動(dòng)系扭振系統(tǒng)三節(jié)點(diǎn)振型的固有頻率，以便將較為嚴(yán)重的扭振車速移出常用車速范圍(當(dāng)然，在實(shí)際中要做到這一點(diǎn)是非常困難的)；其阻尼元件用來消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動(dòng)系的共振載荷、非共振載荷及噪聲。4.4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇圖4.1給出了幾種扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)圖，它們之間的差異在于采用了不同的彈性元件和阻尼裝置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器(見圖4.1a-d)得到了最廣泛的應(yīng)用。在這種結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅上都開有6個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝有一個(gè)減振彈簧，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由從動(dòng)片傳給從動(dòng)盤毅時(shí)必須通過沿從

31、動(dòng)片圓周切向布置的彈簧，這樣即將從動(dòng)片和從動(dòng)盤毅彈性地連接在一起，從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。當(dāng)6個(gè)彈簧屬同一規(guī)格并同時(shí)起作用時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特性的扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)較簡單，廣泛用于汽油機(jī)汽車中。當(dāng)6個(gè)彈簧屬于兩種或三種規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進(jìn)人工作時(shí)，則稱為兩級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器(圖4.1e為三級(jí)的)。這種非線性扭轉(zhuǎn)減振器，廣泛為現(xiàn)代汽車尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車所采用。柴油機(jī)的怠速旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪輪齒問的敲擊。為此，可使扭轉(zhuǎn)減振器具有兩級(jí)或三級(jí)非線性彈性特性。第一級(jí)剛度很小，稱怠速級(jí)，對(duì)降低變速器怠速噪聲效果顯著。線性扭轉(zhuǎn)減振器只能在

32、一種載荷工況(通常為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩)下有效地工作，而三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性則擴(kuò)大了適于其有效工作的載荷工況范圍，這有利于避免傳動(dòng)系共振，降低汽車在行駛和怠速時(shí)傳動(dòng)系的扭振和噪聲。采用空心圓柱形見(圖4.1f)或星形等其他形狀的橡膠彈性元件的扭轉(zhuǎn)減振器，也具有非線性的彈性特性。雖然其結(jié)構(gòu)簡單、橡膠變形時(shí)具有較大的內(nèi)摩擦，因而不需另加阻尼裝置，但由于它會(huì)使從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專門的橡膠制造，因此尚未得到廣泛采用。減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(圖4.1a)的結(jié)構(gòu)中阻尼摩擦片的正壓力靠從1-從動(dòng)片；2-從動(dòng)盤轂；3-摩擦片；4-減振彈簧；5-碟形彈簧墊片；6

33、-壓緊彈簧；7-減振盤；8-橡膠彈性元件圖4.1減振器結(jié)構(gòu)圖動(dòng)片與減振盤間的連接鉚釘建立。其結(jié)構(gòu)雖簡單，但當(dāng)摩擦片磨損后，阻尼力矩便減小甚至消失。為了保證正壓力從而阻尼力矩的穩(wěn)定，可加進(jìn)碟形彈簧(圖4.1c，d)，同時(shí)采用不同剛度的碟形彈簧和圓柱螺旋壓簧分別對(duì)兩組摩擦片建立不同的正壓力(圖4.1d)，就可實(shí)現(xiàn)阻尼力矩的非線性變化。4.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定1、扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度減振器扭轉(zhuǎn)角剛度Ca決定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸，按下列公式初選角剛度Ca13 （4.3）式中：為極限轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算=（1.52.0） （4.4）式中：2.0適用乘用車，1.5適用商用車，本設(shè)計(jì)為商用車，選

34、取1.5，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得=380，Ca 7273.5本設(shè)計(jì)初選Ca=7000N·m/raD。2、扭轉(zhuǎn)減振器最大摩擦力矩由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度Ca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。一般可按下式初選為=（0.060.17） （4.5）取=0.15，本設(shè)計(jì)按其選取=28.5N·m。3、扭轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩減振彈簧安裝時(shí)應(yīng)有一定的預(yù)緊。這樣，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩它將降低減振器的剛度，這是有利的，但預(yù)緊力值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。一般選取=（

35、0.050.15）=19 N·m。4、扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑減振彈簧的分布尺寸R1的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取R1 =（0.600.75）D/2 （4.6）其中D為摩擦片內(nèi)徑，代入數(shù)值，得R1 =56mm。 5、扭轉(zhuǎn)減振器彈簧數(shù)目 可參考表4.2選取，本設(shè)計(jì)D=225mm，故選取Z=4。表4.2減振彈簧的選取離合器摩擦片外徑減振彈簧數(shù)目Z 225250 46 250325 68 325355 810 >350 10以上6、扭轉(zhuǎn)減振器減振彈簧的總壓力當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大Tj= （4.7）式中：的計(jì)算應(yīng)按Tj的大者來進(jìn)行=678.57N。每

36、個(gè)彈簧工作壓力 （4.8）=169.64N。7、從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角 （4.9）=4.52 8、限位銷與從動(dòng)盤缺口側(cè)邊的間隙 （4.10）式中：R2為限位銷的安裝半徑，一般為2.54mm。本設(shè)計(jì)取=3。9、限位銷直徑限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.512mm，本設(shè)計(jì)取=11。10、從動(dòng)盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖4.2所示。 圖4.2 從動(dòng)盤窗口尺寸簡圖一般推薦A1-A=a=1.416mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽頉_擊時(shí)，開始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm，A=

37、25mm，A1=26.5mm。5 膜片彈簧設(shè)計(jì)5.1膜片彈簧的概念膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長方孔，分離指根部的過渡圓角半徑應(yīng)大于4.5mm，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長方孔又可用來安置銷釘固定膜片彈簧。5.2膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定，是非線性的，與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高H及彈簧的鋼板厚h有關(guān)。不同的H/h值有不同的彈性

38、特性(見圖5.1)。當(dāng)(H/h)<時(shí)，P為增函數(shù)，這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。當(dāng)(H/h)=，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若(H/h)=1.5，則特性曲線中段平直，即變形增加但載荷P幾乎不變，故這種彈簧稱零剛度彈簧。當(dāng)<H/h)<2，則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即變形增加而載荷反而減小。這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧。因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載荷下降，達(dá)到操縱省力的目的。當(dāng)然，負(fù)剛度也不宜過大，以免彈簧工作位置略微變動(dòng)就引起彈簧壓緊力過大的變化。為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大，汽車離合器膜片彈簧通常取1.5<(H/h)<2。當(dāng)

39、(H/h)=則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫坐標(biāo)軸上；當(dāng)(H/h)>2，則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。圖5.1不同時(shí)的無彈性特性曲線碟形彈簧當(dāng)其大、小端部承受壓力時(shí)，載荷P與變形久之間有如下關(guān)系：（5.1）式中：E彈性模量，對(duì)于鋼：E=21 × 104MPa波松比，鋼材料取=0. 3；h彈簧鋼板厚度，mm； H碟簧的內(nèi)截錐高，mm；R碟簧大端半徑，mm；A系數(shù)， m碟簧大、小端半徑之比，m=R/r。汽車離合器膜片彈簧在實(shí)際安裝中的支承點(diǎn)如圖4-10所示。（a）自由狀態(tài)；（b）結(jié)合狀態(tài)；（c）分離狀態(tài)圖5.2膜片彈簧在離合器接合

40、和分離狀態(tài)時(shí)的受力以及變形 (5.2)經(jīng)過整理式（5.1）可得如下關(guān)系式：（5.3）利用式（5.3）可繪制出膜片彈簧的特性曲線，如圖5.3所示。圖5.3 膜片彈簧特性曲線（5.4）式（5.2）即為分離軸承推力與膜片彈簧變形的關(guān)系式。將（5.5）與（5.6）代入（5.4）中，（5.5）（5.6）可得到與的關(guān)系式（5.7），式中為分離軸承作用半徑=25mm(5.7)5.3膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算前述膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系式，是在假定膜片彈簧在承載過程中，其子午截面無變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下推導(dǎo)出的。根據(jù)這一假定可知，截面在O點(diǎn)處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖蚨擖c(diǎn)處的切

41、向應(yīng)力亦為零。O點(diǎn)以外的截面上的點(diǎn)，一般均產(chǎn)生切向應(yīng)變，故亦有切向應(yīng)力。若如圖5.4所示以中性點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系，則截面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：（5.8）式中：碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角，rad；膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角，rad；圖5.4中性點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立x-y坐標(biāo)系中性點(diǎn)O的半徑，mm；。經(jīng)計(jì)算=537MPa，不大于15001700Mpa，符合適用強(qiáng)度。5.4膜片彈簧基本參數(shù)的選擇1、膜片彈簧原始內(nèi)截錐高與彈簧片厚度比的選擇此比值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/ h對(duì)彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車的膜片彈簧離合器多取：其中：h為鋼板厚度，取3mm，H/h取等于1.5則膜片彈簧原始內(nèi)截錐高H=4.5。2、膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇汽車離合器膜片彈簧特性曲線的形狀如圖5.5所示。選擇好曲線上的幾個(gè)特定工圖5.5膜片彈簧工作位置圖作點(diǎn)的位置很重要。拐點(diǎn)T對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而為曲線凸點(diǎn)M和凹點(diǎn)N的橫坐標(biāo)平均值。B點(diǎn)為新離合器(摩擦片無磨損)在接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，通常取在使其橫坐標(biāo)為=(0.81.0)的位置，以保證摩擦片在最大磨損后的工作點(diǎn)A處壓緊力變化不大。摩擦片總的最大允許磨損量可按下式求得：（5.9）式中：離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，例單片=2；每