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1、上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)變速箱離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要………………………………………………………………………………… 1 ABSTRACT…………………………………………………………………… 2 1 緒論……………………………………………………………………… 3 1.1選題原因及意義…………………………………………………………… 3 1.2汽車變速箱及其離合器發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………… 4 1.2.1自動(dòng)變速箱現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢…………………………………………… 4 1.2.2自動(dòng)變速箱離合器現(xiàn)狀

2、及發(fā)展趨勢…………………………………… 6 1.3當(dāng)今主流自動(dòng)變速器離合器介紹……………………………………… 6 1.3.1液力自動(dòng)變速器(AT)離合器…………………………………… 6 1.3.2電控機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT)離合器…………………………… 7 1.3.3無級變速器(CVT)離合器……………………………………… 8 1.3.4雙離合器自動(dòng)變速器離合器……………………………………… 9 1.4自動(dòng)變速器離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案………………………………… 9 2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 10 2.1 離合器選型…………………

3、…………………………………………… 10 2.2 干式雙離合器工作原理………………………………………………… 12 2.3 雙離合器基本參數(shù)選擇………………………………………………… 14 2.3.1 基礎(chǔ)公式確立……………………………………………………… 14 2.3.2 β后備系數(shù)的選擇………………………………………………… 15 2.3.3 摩擦系數(shù) μ的選定……………………………………………… 16 2.3.4 膜片彈簧參數(shù)選擇……………………………………………… 16 2.4 本章小結(jié)…………………………………………………………… 17 3 離合器從動(dòng)

4、盤總成設(shè)計(jì)……………………………………………… 18 3.1 摩擦片設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 18 3.1.1 摩擦片主要參數(shù)的計(jì)算………………………………………………… 18 3.1.2摩擦片尺寸的選用計(jì)算……………………………………………… 19 3.1.3摩擦片校核…………………………………………………………… 20 3.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 22 3.3 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 23 3.4 減振彈簧的設(shè)計(jì)……………………………………………………………

5、 24 3.5本章小結(jié)………………………………………………………………… 27 4 離合器壓盤設(shè)計(jì)……………………………………………………… 27 4.1 離合器壓盤設(shè)計(jì)………………………………………………………… 27 4.1.1 壓盤傳力方式的選擇…………………………………………………… 27 4.1.2 壓盤幾何尺寸確定……………………………………………………… 28 4.1.3 壓盤溫升校核…………………………………………………………… 29 4.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………… 30 5 膜片彈簧設(shè)計(jì)………………………

6、………………………………………… 30 5.1 膜片彈簧……………………………………………………………………… 30 5.2 常開式離合器膜片彈簧的工作特性………………………………………… 31 5.3 膜片彈簧參數(shù)的選擇和計(jì)算………………………………………………… 34 5.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………… 35 結(jié)論 ……………………………………………………………………………… 36 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 37 2 摘 要

7、 離合器是汽車傳動(dòng)系中關(guān)鍵總成之一，它被配置在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，起到平穩(wěn)傳遞轉(zhuǎn)矩，防止過載等作用。自動(dòng)離合器的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)能否有效傳遞扭矩--即直接關(guān)系到車輛的動(dòng)力性的好壞。 本文針對現(xiàn)代的小型乘用車，對現(xiàn)有各類離合器進(jìn)行了性能分析并選擇了雙離合器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然后參閱圖表標(biāo)準(zhǔn)，選擇雙離合器設(shè)計(jì)所需基本參數(shù)，再對其各部件進(jìn)行尺寸和應(yīng)力計(jì)算，最后對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。本文具體設(shè)計(jì)了摩擦片、從動(dòng)盤、扭轉(zhuǎn)減振器、膜片彈簧、壓盤等多個(gè)離合器部件，最后經(jīng)過Catia進(jìn)行總體裝配，由三維模型出圖。 本次設(shè)計(jì)成果為常用7速干式雙離合器，擬定了詳細(xì)的設(shè)計(jì)、分析、裝配等流程，達(dá)到了雙離合器機(jī)械效

8、率高的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：雙離合器，摩擦片，從動(dòng)盤，膜片彈簧 Structure Design of Automobile Clutch ABSTRACT The clutch of automatic transmission is an important part of the automobile transmission system, it connect directly with the engine and it can transfer torque smoothly, preventing ove

9、rload and undertake other functions. The design of the automatic clutch is directly related to the engines ability to transmit torque effectively, which is what directly related to the power of the vehicle. This thesis aims at modern passenger car, analysis varieties of clutches’ performance an

10、d chose DCT as the design target. Then according to the vehicle parameters that have been determined to choose basic parameters and constraints. At the same time, select the dual clutch components. After calculation, make the parameters checking. The thesis particularly designed the friction plate,

11、Clutch disc, torsional damper, diaphragm spring, pressure plate and other clutch parts. At last, assemble the clutch by Catia and drawing from the three-dimensional model. The design result is the commonly used 7 speed dry dual clutch,designed a detail process and The characteristics of high effic

12、iency of dual clutch are achieved. Key words: dual clutch, friction plate, driven plate, diaphragm spring 自動(dòng)變速箱離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 吳琦 062111116 1 緒論 21世紀(jì)以來中國科技發(fā)展逐步跟上了世界的軌跡，汽車行業(yè)也未曾于此落后。隨著中國經(jīng)濟(jì)的超速發(fā)展，人們越來越傾向于高科技與舒適性，傳統(tǒng)的手動(dòng)檔——機(jī)械變速器已不能再滿足國人的需求。確實(shí)，在現(xiàn)今的中低端汽車市場中，手動(dòng)變速器的車輛仍然是隨處可見的，可是與自動(dòng)變速

13、器相比較，它已處在退役邊緣。自動(dòng)控制檔位在日常家用中將有很大的可能性能夠完全代替它的前輩，手動(dòng)變速箱[2]。 現(xiàn)在的汽車市場顯示，中低檔車存在手動(dòng)變速器較多，而中高檔車輛幾乎已經(jīng)完全普及自動(dòng)變速器。目前，國內(nèi)自動(dòng)變速器的價(jià)格相對于手動(dòng)變速器依舊較高，而對于中低端的市場開拓來說，這是不利的。而針對自動(dòng)變速器的研究和開發(fā)就是要降低自動(dòng)變速器的市場價(jià)格，簡化結(jié)構(gòu)的同時(shí)并同時(shí)盡量提高其性能，設(shè)計(jì)出能沖入中低端市場的自動(dòng)變速器。由此可見，自動(dòng)變速器未來的的發(fā)展空間仍然非常客觀，值得我們投入資源去進(jìn)行研究和開發(fā)，創(chuàng)造更加舒適的駕駛條件。 1.1 選題原因及意義 如今，離合器的各項(xiàng)核心技術(shù)都主要掌握在

14、國外先進(jìn)汽車企業(yè)中，它們對我國的態(tài)度大多都是只賣產(chǎn)品不賣技術(shù)，在中國的合作也只是堅(jiān)持只生產(chǎn)不研發(fā)的策略，以便達(dá)到核心技術(shù)壟斷。 在這種國外先進(jìn)汽車及其零部件企業(yè)對中國車企技術(shù)封鎖的大背景下，國產(chǎn)汽車想要得到一定的發(fā)展，并拉進(jìn)與國外老牌先進(jìn)汽車的技術(shù)差距就只能通過國人自己努力不懈的研發(fā)，并掌握屬于自己的核心技術(shù)。若只靠進(jìn)口國外的成熟產(chǎn)品卻無法掌握其核心技術(shù)，那么中國車企將永遠(yuǎn)只起到組裝的作用，無法擁有屬于國人的先進(jìn)汽車和技術(shù)。作為學(xué)習(xí)了四年汽車工程知識的當(dāng)代大學(xué)生，希望可以通過自己的努力和對汽車設(shè)計(jì)尚不成熟的認(rèn)知，為國產(chǎn)汽車技術(shù)帶來哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的綿薄之力。 1.2 汽車變速箱及其離合器發(fā)展現(xiàn)

15、狀 1.2.1 自動(dòng)變速箱現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 車輛銷售量在國內(nèi)外日益提升，很多家庭甚至擁有兩臺(tái)及以上的家用車，離合器作為汽車行業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)，自然隨著汽車銷售量的增大而增加。離合器是有手動(dòng)檔和自動(dòng)檔兩種種類之分的，根據(jù)國內(nèi)汽車市場銷售報(bào)告，除去出租車公司的大批量訂單之外（出租車全部配備手動(dòng)變速箱），散戶在購買車輛時(shí)選擇自動(dòng)檔的概率達(dá)到92.1%，許多豪華級車輛品牌，譬如奧迪、奔馳、凱迪拉克、雷克薩斯、克萊斯勒等在4S店已經(jīng)全線停止供應(yīng)手動(dòng)檔配置車輛，如此現(xiàn)狀清晰的體現(xiàn)了自動(dòng)控制檔位的技術(shù)在現(xiàn)代汽車零配件市場的地位。 自動(dòng)變速箱在90年代時(shí)還是大眾普及率比較少的一種變速器，現(xiàn)如今已經(jīng)是使用率最高

16、的一種變速器了。自動(dòng)變速箱從1939年被研發(fā)出來至今已經(jīng)擁有70多年的歷史，在這段時(shí)間里，它的技術(shù)一直在各國工業(yè)科學(xué)家的手中創(chuàng)新和改進(jìn)?？萍嫉目焖龠M(jìn)步導(dǎo)致了人們對車輛各種性能的要求日益新高。與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱相比較，自動(dòng)變速箱的性能并不輸于前者，雖然結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，但是不用手動(dòng)換擋這個(gè)特點(diǎn)使得自動(dòng)變速箱愈發(fā)受到絕大多數(shù)消費(fèi)者的垂青，尤其在這幾年中，自動(dòng)變速箱已經(jīng)能更優(yōu)秀地同時(shí)具備舒適性、經(jīng)濟(jì)性以及高機(jī)械傳動(dòng)性等性能，這些性能特點(diǎn)使其在世界各地汽車市場中能夠占據(jù)愈發(fā)高的配備率。目前國內(nèi)外的主流自動(dòng)變速箱主要有四種形，它們是：液力自動(dòng)變速箱（AT）、電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱（AMT）、無極式自動(dòng)變速

17、箱（CVT）、雙離合自動(dòng)變速箱（DCT）。從目前國內(nèi)外汽車變速箱的裝備現(xiàn)狀上來看，此四種變速箱在工作方式和結(jié)構(gòu)上各具它們的優(yōu)勢，國內(nèi)外各個(gè)品牌的汽車廠家都在不斷加快對現(xiàn)有變速器的改革和新品種的創(chuàng)新，而其目標(biāo)只有一個(gè)，那就是以高科技這一點(diǎn)為特色，從而能夠奪取更大的市場份額[1]。 上文提及的幾種變速箱特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作模式包括零部件材料都各不相同，所以各個(gè)不同種類的變速箱根據(jù)其優(yōu)勢和劣勢都有它們相對應(yīng)的發(fā)展趨勢。優(yōu)勢劣勢及其對應(yīng)發(fā)展趨勢如表1.1、1.2。 表1.1 各變速器的優(yōu)勢劣勢 各變速器 優(yōu)勢 劣勢 液力自動(dòng)變速器 1.舒適性好 1.

18、傳遞效率低、燃油經(jīng)濟(jì)系差 2.功率傳遞能力強(qiáng) 2.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造成本高 3.零件使用壽命長 3.變矩范圍有限、有換擋沖擊 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器 1.傳動(dòng)效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性最好 1.換擋不平穩(wěn)、舒適性差 2.控制參量多、自動(dòng)化難度大 2.結(jié)構(gòu)簡單、制造維護(hù)成本低 3.適用于多種車型 無極式自動(dòng)變速器 1.無實(shí)際檔位，舒適性好 1.扭矩傳遞范圍有限 2.結(jié)構(gòu)簡單、體積小 2.傳動(dòng)帶易磨損，使用壽命短 3.傳動(dòng)效率高，功率損失少 3.制造繁復(fù)、核心零件需進(jìn)口 雙離合自動(dòng)變速器 1.換擋時(shí)間短 1.電控系統(tǒng)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度大 2.

19、加速性能好、燃油經(jīng)濟(jì)性高 2.生產(chǎn)成本高 3.無功率傳遞限制 3.核心控制模塊被少數(shù)國外廠商掌控、普及性差 表1.2為各變速箱型針對其現(xiàn)有缺陷的技術(shù)發(fā)展趨勢。 表1.2 各變速箱型發(fā)展趨勢 AT技術(shù)發(fā)展趨勢 ATM技術(shù)發(fā)展趨勢 CVT技術(shù)發(fā)展趨勢 DCT技術(shù)發(fā)展趨勢 傳動(dòng)系向多速發(fā)展 提高系統(tǒng)可靠性 協(xié)調(diào)化控制 精確換擋 提高扭矩傳動(dòng)效率 滑輪優(yōu)化設(shè)計(jì) 提高在混合動(dòng)力車上的應(yīng)用率 提高換擋性能 完善控制技術(shù) 滿足運(yùn)動(dòng)車型的需求 簡化電控系統(tǒng) 液力變矩器結(jié)構(gòu)優(yōu)化 總成輕量化 降低工作噪音 換擋控制平穩(wěn)性優(yōu)化 由上方數(shù)個(gè)表格可看出車

20、輛變速器器的大致發(fā)展趨勢主要注重在： (1） 動(dòng)力傳遞 (2） 電控精確性 (3） 電控系統(tǒng)簡化 (4） 降低成本 (5） 舒適性 (6） 經(jīng)濟(jì)性 1.2.2 自動(dòng)變速箱離合器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1885年末，戴姆勒制造出第一輛四輪汽車，當(dāng)時(shí)的技術(shù)導(dǎo)致車輛并沒有裝備變速器，但是已經(jīng)采取了齒輪嚙合的傳動(dòng)手段，依靠齒輪把動(dòng)力傳遞到傳送帶上，再由傳送帶再帶動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)。直到1889年，戴姆勒首次在四輪汽車上使用四速變速箱及摩擦離合器。直到上世紀(jì)90年代，第一款能夠批量生產(chǎn)的自動(dòng)離合器問世，此技術(shù)最早來自于德國，當(dāng)ECU被加裝在離合器上使奔馳產(chǎn)品取得了成功之后，其它老字號品牌如奧迪、寶馬、保

21、時(shí)捷等都相繼研發(fā)裝備了屬于自己技術(shù)體系的自動(dòng)離合器。 目前，幾乎所有離合器都采用膜片彈簧模式，最早的錐形離合器由于技術(shù)較為落后，并因其不再能滿足現(xiàn)代車輛傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)高扭矩的能力而銷聲匿跡。自動(dòng)離合器因?yàn)椴恍枰{駛員手動(dòng)逐步換擋而備受市場追捧。在排量及扭矩輸出較小的輕型轎車中，多使用單片或者多片干式離合器，在排量及輸出扭矩相對較大的中大型車中，多使用濕式離合器。隨著國人逐漸富足，擁有能力購買車輛的人越來越多，汽車銷量增大直接導(dǎo)致離合器的銷量增加，為了滿足市場的需要科研人員們也逐步設(shè)計(jì)出了很多具有各自特點(diǎn)的離合器，從最基礎(chǔ)的螺旋彈簧離合器，到液力變矩器，再到最新的電磁離合器等。 從汽車推廣上來看

22、，這些年來車輛的關(guān)注點(diǎn)越加朝著經(jīng)濟(jì)性和舒適性靠攏。變速箱的傳遞效率決定經(jīng)濟(jì)性，電控單元的精確控制決定舒適性?？萍及l(fā)展也不光局限在自動(dòng)控制方面，各種車輛的功率扭矩也逐漸的加大，車速越來越快，變速箱的載荷也越來越高，因此性能更好的離合器在市場上廣泛需求。綜上，離合器的轉(zhuǎn)矩傳遞、自動(dòng)控制、使用壽命及更加平順的換擋將會(huì)成為變速箱主要科研攻關(guān)方向。 1.3 當(dāng)今主流自動(dòng)變速器的離合器介紹 1.3.1 液力自動(dòng)變速器(AT)離合器 AT是第一種被研發(fā)出來并大規(guī)模投入市場融入人們生活的自動(dòng)變速器。液力變矩器在其中起到了離合器的作用。液力變矩器主要是由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等零件組成，通過傳動(dòng)液壓推動(dòng)變速撥片

23、來調(diào)整齒輪比，從而達(dá)到所謂“變速”的效果。到如今已是2015年，自動(dòng)變速器問世已經(jīng)達(dá)到70多年，其技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)十分成熟，在一般的家用系列轎車配備中占了很大的比例，不過由于新的技術(shù)不斷完善，它將慢慢被更高級的變速技術(shù)取代。 圖1.1 液力自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)圖 1.3.2 電控機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT)離合器 AMT的離合器依靠著三個(gè)電磁閥來控制，通過油壓推動(dòng)活塞來完成它的各種工作。控制單元會(huì)接收從離合器傳來的電子信號，來自主判斷離合器的工況，由此離合器便能隨情況變化運(yùn)作，使變速箱正常運(yùn)行。 圖1.2 電磁閥截面圖 1.3.3 無級變速器(CVT)離合器 無級變速器的

24、離合器是裝配在液力變矩器內(nèi)的。一共有兩種：單向離合器、鎖止離合器。單向離合器的作用是在車速低的時(shí)候固定住導(dǎo)輪，起到增矩作用。鎖止離合器：液力變矩器工作時(shí)依靠自動(dòng)變速器的循環(huán)流動(dòng)傳遞動(dòng)力，在泵輪與渦輪之間存在著至少4%~5%的轉(zhuǎn)速差。由此可以看出，液力變矩器并不能完全傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，而是會(huì)產(chǎn)生一定機(jī)械效率的損失。所以科研人員在這個(gè)基礎(chǔ)上又設(shè)計(jì)了鎖止離合器，鎖止效果使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力幾乎全部都能傳遞出來。達(dá)到更高經(jīng)濟(jì)性的效果。 圖1.3 單向離合器結(jié)構(gòu)圖 1.3.4 雙離合器自動(dòng)變速器（DCT）離合器 大家都知道雙離合變速箱在不間斷的傳遞動(dòng)力方面有著非常大的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，但是要做到這一

25、點(diǎn)并不是這么容易的。其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度幾乎超過其它所有變速箱的離合器結(jié)構(gòu)。首先，在雙離合變速器內(nèi)布置著兩組離合器，并且這兩組離合器都是依靠電子控制而且全都是由液壓系統(tǒng)推動(dòng)工作的，此種變速箱依靠著兩組離合器不斷配合工作來實(shí)現(xiàn)換擋的無縫接合。由此可見，這種雙離合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)完全推顛覆了之前所有其它形式的變速箱結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)出了一片新的離合器領(lǐng)域。 圖1.4 雙離合器工作原理圖 1.4 自動(dòng)變速器離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃方案 （1）離合器種類選定 選擇本次課題所要設(shè)計(jì)的離合器種類，并給出詳細(xì)的依據(jù)。 （2）離合器基本參數(shù)選擇 首先根據(jù)離合器整體參數(shù)設(shè)計(jì)需

26、求選取合適的計(jì)算表達(dá)式，其次對后備系數(shù)，摩擦系數(shù)，膜片彈簧鋼板厚度、截錐高度等基本參數(shù)進(jìn)行選定。 （3）離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 此部分設(shè)計(jì)主要涉及三個(gè)部件，分別為摩擦片、從動(dòng)盤轂和扭轉(zhuǎn)減振器。首先，查閱資料掌握摩擦片的特質(zhì)，然后開始進(jìn)行摩擦片尺寸選型，之后計(jì)算出它的摩擦力有效半徑和單位壓力，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)校核。從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)流程包括花鍵的尺寸選擇和擠壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力的強(qiáng)度校核。扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)包括四個(gè)主要參數(shù)（極限轉(zhuǎn)矩、扭轉(zhuǎn)剛度、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩、摩擦轉(zhuǎn)矩）的計(jì)算和減震彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （4）離合器壓盤設(shè)計(jì) 本部分設(shè)計(jì)主要是選擇它的材料和尺寸，其尺寸包括內(nèi)外徑、凸臺(tái)高度和

27、壓盤厚度。在所需尺寸計(jì)算完成后進(jìn)行對壓盤的溫升校核。 （5）膜片彈簧設(shè)計(jì) 首先根據(jù)膜片彈簧的工作要求選擇設(shè)計(jì)材料，其次確定其幾何尺寸參數(shù)，其主要尺參數(shù)據(jù)包括：內(nèi)截錐高度H和鋼板厚度h、碟簧內(nèi)外半徑R和r、切槽寬度d等。 （6）雙離合器裝配圖及零件圖繪制 根據(jù)計(jì)算得到以上各部件的尺寸，對歌部件進(jìn)行三維建模，然后由CAD出圖。 2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 離合器選型 基于DCT不僅起到了快速直接切換檔位的作用，還能有效繼承其它離合器的高傳動(dòng)效率、簡易起步操控、降低動(dòng)力傳遞過程中產(chǎn)生的噪音以及超負(fù)荷保護(hù)等重要作用。本文選擇設(shè)計(jì)雙離合器自動(dòng)變速器離合器。 當(dāng)今市場上可見的DCT分兩

28、種：干式和濕式雙離合形式。從工作模式上來講，此兩種離合器其實(shí)都是由一種工作方式運(yùn)作。他們工作時(shí)的不同之處就在于其摩擦片的散熱方式。濕式離合器的兩組摩擦片被密封在一個(gè)油腔里，表面完全被油液包裹，依靠油液來散熱冷卻。干式離合器的摩擦片則因缺乏油液或者其它液體的輔助散熱，所以所有摩擦中產(chǎn)生的熱量只能經(jīng)由空氣流動(dòng)這種傳統(tǒng)方法來進(jìn)行耗散，但是，氣體的比熱容要遠(yuǎn)小于液體和固體，所以干式離合器散熱十分緩慢。 雙離合器問世也有近十年的時(shí)間了，在其發(fā)展過程中，人們也會(huì)把這兩種離合器相比較，得出兩者的優(yōu)勢及劣勢，具體如表2.1： 表2.1 干式離合器和濕式離合器優(yōu)劣對比 類型 優(yōu)勢 劣勢 干式離合

29、器 1、機(jī)械效率高 2、軸向長度小 1、直徑大 2、長時(shí)間滑摩時(shí)控制困難 3、控制難度大 4、滑摩過程中摩擦特性變化較大 濕式離合器 1、 直徑小 2、 摩擦特性穩(wěn)定 3、 較容易控制 1、軸向長度大 2、液壓系統(tǒng)導(dǎo)致效率降低 3、離心壓力對活塞的影響 由于濕式離合器相對價(jià)位較高，而市場需求最大的版塊是在中等階層，車型承受扭矩較小，干式離合器完全能滿足需求且降低成本，因此本文挑選了干式雙離合器為模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。 下圖2.1為干式雙離合器爆炸結(jié)構(gòu)圖，零部件部分便根據(jù)下圖所示設(shè)計(jì)： 圖2.1 干式雙離合器爆炸結(jié)構(gòu)圖 2.2 干式雙離合器工作原理 干式雙

30、離合器與傳統(tǒng)推式膜片彈簧離合器大致相似，它的優(yōu)點(diǎn)是它具有簡單的結(jié)構(gòu)，容易進(jìn)行離合器間隙調(diào)整，而且由于質(zhì)量較小，所以傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也較小，同時(shí)它也能夠徹底的分離，對于過載保護(hù)也擁有更好的措施，除此之外，它的生產(chǎn)成本也更低[3]。 此種離合器的構(gòu)造大致為以下幾部分： ① 主動(dòng)部分：雙質(zhì)量飛輪、驅(qū)動(dòng)盤、離合器殼體； ② 從動(dòng)部分：K1離合器從動(dòng)盤、K2離合器從動(dòng)盤； ③ 壓緊裝置：K1離合器膜片彈簧、K2離合器膜片彈簧壓盤、支承固定鉚釘、傳動(dòng)片； ④ 分離機(jī)構(gòu)：分離軸承、離合器殼體支撐環(huán)； 干式雙離合器的工作原理如圖（2.1）所示： 第一輸入軸與其從動(dòng)盤花鍵連接，控制Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ奇

31、數(shù)檔位，空心軸套在第一輸入軸上，與從動(dòng)盤花鍵連接，控制Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ偶數(shù)檔位。雙質(zhì)量飛輪一側(cè)連接發(fā)動(dòng)機(jī)，另一側(cè)裝配在干式雙離合器殼體上，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞至離合器殼體，同時(shí)帶動(dòng)著離合器蓋作為一個(gè)主動(dòng)元件，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。 與離合器殼體固定連接的驅(qū)動(dòng)盤作為主動(dòng)部分，通過傳力片與殼體相連接，并隨殼體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在雙質(zhì)量另一側(cè)的殼體端，安裝著K1和K2的膜片彈簧及離合器操縱機(jī)構(gòu)。當(dāng)駕駛員將變速器操縱桿置于奇數(shù)檔位時(shí)，K1膜片彈簧在操縱機(jī)構(gòu)的作用力下，其小端延軸向方向向雙質(zhì)量飛輪端運(yùn)動(dòng)并在杠桿作用下，迫使膜片彈簧大端帶動(dòng)離合器蓋延軸向方向做反向運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)壓緊裝置將K1從動(dòng)盤向驅(qū)動(dòng)盤移動(dòng)，由于膜片彈簧產(chǎn)

32、生的軸向壓力，使其與壓盤逐漸接合，并完成離合器的動(dòng)力接合過程。至此，K1從動(dòng)盤與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致，并通過花鍵將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞至輸入軸1，繼而傳遞至變速箱，完成進(jìn)一步的減速、增矩變換過程。 同理，當(dāng)駕駛員將變速桿置于偶數(shù)檔位時(shí)，K2膜片彈簧受操縱機(jī)構(gòu)作用力，其小端延軸向方向向飛輪端移動(dòng)，其大端與固定連接與壓盤上的離合器內(nèi)部支撐蓋接觸，并形成杠桿，膜片彈簧與K2離合器壓緊機(jī)構(gòu)接觸點(diǎn)將杠桿力作用于壓緊機(jī)構(gòu)，并致使其延軸向移動(dòng)至驅(qū)動(dòng)盤，并在膜片彈簧的作用力下，逐漸與驅(qū)動(dòng)盤接合。至此，K2離合器從動(dòng)盤與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致，并通過花鍵將轉(zhuǎn)矩傳遞至空心軸2，進(jìn)而完成變速器的變速操作[11]。 因?yàn)殡p離合器具有

33、預(yù)選檔位的作用，因此它能夠?qū)崿F(xiàn)快速換擋操作。如果速度從1檔增加到2檔，本來接合的K1離合器會(huì)在操縱機(jī)構(gòu)的作用下自動(dòng)斷開，而本來斷開的K2離合器此時(shí)會(huì)逐漸接合，動(dòng)力就會(huì)從1軸傳遞到2軸，2檔則由預(yù)選狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。在變速箱工作期間，有一組齒輪是處于嚙合狀態(tài)的，這個(gè)時(shí)候下一檔位的齒輪組會(huì)處在預(yù)選的狀態(tài)，它隨時(shí)準(zhǔn)備根據(jù)車速提升而進(jìn)行嚙合，此時(shí)該檔位的摩擦片與中間驅(qū)動(dòng)盤仍處于分離狀態(tài)；一旦速度增加達(dá)到下一個(gè)檔位，上一檔位的齒輪組分離，此時(shí)已處于預(yù)選狀態(tài)的齒輪組嚙合。這一系列的變換過程都是由車載處理器控制而同時(shí)進(jìn)行的操作，因此它的換擋速度要比傳統(tǒng)的變速器更加迅速，在換擋過程中，雙離合器會(huì)保證至少有一組

34、齒輪處在嚙合狀態(tài)，從理論上來說，即使在換擋間隙，變速器也依然會(huì)有動(dòng)力傳遞，杜絕了其它變速器會(huì)出現(xiàn)的換擋時(shí)動(dòng)力短暫中斷的情況。其結(jié)構(gòu)如圖2.2： 圖2.2 干式雙離合器工作原理圖 2.3 雙離合器基本參數(shù)選擇 2.3.1 雙離合器整體參數(shù)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)模板為奧迪A3三廂2014舒適版，其所配備離合器為DSG7速干式雙離合器。車輛參數(shù)如表2.2 ： 表2.2 車輛原始數(shù)據(jù) 汽車的驅(qū)動(dòng)方式 前置前驅(qū) 車重1345kg 滿載質(zhì)量1815kg 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率110KW 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速5000r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 250N.m 操縱形式 液壓操縱 摩擦

35、片最大外徑 f=250mm 踏板行程 mm 汽車最大時(shí)速 215 km/h ： …………………………………………………………………（2.1） 離合器靜摩擦力矩表達(dá)式可表示為： …………………………………………………………………（2.2） 式中： ——靜摩擦系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般取0.25~~0.3 F——壓盤加于摩擦片的工作壓力 ……………………………………………………………（2.3） 式中： D——摩擦片外徑 d——摩擦片內(nèi)徑 當(dāng)d/D≧0.6時(shí)，Rc可相當(dāng)準(zhǔn)確的由下式計(jì)算 …………

36、………………………………………………………（2.4） 壓盤工作壓力F為摩擦片單位壓力P0與一個(gè)摩擦面的面積A的積： …………………………………………………（2.5） 上式中A為結(jié)構(gòu)系數(shù)，它反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對摩擦片外徑的影響，可參考下列范圍： a 小轎車A=47； b 一般載貨汽車A=36（單片）或A=50（雙片）； c 自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車A=19； 將上式與（2.3）代入（2.2）可得： ……………………………………………(2.6) 式中C——摩擦片內(nèi)外徑之比， 2.3.2 β后備系數(shù)的選擇

37、 β代表的是離合器所能夠傳遞最大扭矩和變速箱匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的極限扭矩的比值。這個(gè)值越大，那么該離合器能夠傳遞扭矩的性能也越可靠，其值的大小也決定了離合器尺寸的大小，因此該值的選取既不能太小，也不能太大。當(dāng)設(shè)計(jì)者在選擇后備系數(shù)的時(shí)候，不能只考慮最初始的工作狀態(tài)，同時(shí)還要考慮到工作一段時(shí)間后，離合器摩擦片發(fā)生磨損之后的工作狀態(tài)。 所以β應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況酌情選擇。不同類型車輛β取值選擇如下表2.3 表2.3 各類汽車的的取值范圍 汽車類型 后備系數(shù) 轎車和微型、輕型汽車 1.2～1.75 中型和重型汽車 1.5～2.25 重型汽車和牽引汽車 1.8～4.0 本次設(shè)

38、計(jì)模版車型為緊湊型轎車，因此此處取β=1.3； 2.3.3 摩擦系數(shù) μ的選定 摩擦系數(shù)μ是物體的固有屬性，它的值只與摩擦片的材料有關(guān)?，F(xiàn)代汽車工業(yè)中主要選取兩種材料作為離合器的摩擦片材料，即金屬型和非金屬型兩種，而這兩種大類又可細(xì)分為多種組合。表2.4中列出了幾種常用材料的摩擦系數(shù)和許用應(yīng)力的取值范圍。 表2.4 常用摩擦材料性能 摩擦副材料 摩擦系數(shù) μ 許用壓力 P0(Mpa) 干式 濕式 干式 濕式 鋼、鑄鐵對鋼 0.15～0.18 0.03～0.08 0.25～0.40 0.6～1.0 鋼、鑄鐵對石棉 0.25～0.3 0.08～0.15 0

39、.10～0.25 0.2～0.5 鋼、鑄鐵對粉末冶金 0.25～0.4 0.06～0.12 0.40～0.60 1.2～2.0 鋼、鑄鐵對紙基襯面 - 0.10～0.13 - 0.5～2.5 因?yàn)楦墒诫p離合器的主要缺點(diǎn)便是散熱性能差，因此在選擇材料時(shí)因?qū)⑦@一缺點(diǎn)作為重點(diǎn)考慮，所以本文在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了抗熱能力比較強(qiáng)的粉末冶金和鑄鐵來當(dāng)作摩擦片的材料，K1離合器摩擦系數(shù)取值為，K2離合器摩擦系數(shù)取值為。 2.3.4 膜片彈簧參數(shù)選擇 膜片彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響膜片彈簧特性曲線的形狀，各影響參數(shù)敘述如下： 下圖2.3、2.4為膜片彈簧結(jié)構(gòu)圖與彈簧特性曲線圖：

40、 圖2.3 膜片彈簧結(jié)構(gòu)簡圖 膜片彈簧離合器的負(fù)荷特性曲線和分離特性曲線如圖2.3 圖2.4 膜片彈簧離合器的特性曲線 2.4 本章小結(jié) 本段首先舉例分析了市場上不同類型的雙離合器，并舉出理論依據(jù)選擇了7速干式雙離合器作為設(shè)計(jì)方案。后詳細(xì)介紹了離合器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作方式，為整篇論文之設(shè)計(jì)方向打下了基調(diào)。 后半段開始選擇本次設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)公式和數(shù)據(jù)。公式大致包括：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、離合器靜摩擦力矩、摩擦片有效摩擦半徑等；而這些數(shù)據(jù)大致有：離合器最大靜摩擦力矩、發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、車輛后備系數(shù)、摩擦片摩擦系數(shù)等。 3 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 3.1 摩擦片設(shè)計(jì) 摩

41、擦片是離合器傳遞動(dòng)力的重要部件，合格的摩擦片應(yīng)該具有以下特質(zhì)： （1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，單位壓力的變化對其影響小[16]； （2）優(yōu)良的耐高溫性； （3）具有良好的機(jī)械強(qiáng)度； （4）有利于接合平順； 3.1.1 摩擦片主要參數(shù)的計(jì)算 摩擦片的靜壓力： = 325 N …………………………………………………（3.1）式中：離合器后備系數(shù)（） 摩擦片的外徑可有式:求得。為直徑系數(shù)，可根據(jù)3.1選取合適的值。取，得D=230.84mm。 表3.1 直徑系數(shù)的取值范圍 車型 直徑系數(shù) 乘用車 14.6 最大總質(zhì)量為1.8～14.0t的商用車 16.0～1

42、8.5 13.5～15.0 最大總質(zhì)量大于14t的商用車 22.5～24.0 摩擦片的尺寸的選擇標(biāo)準(zhǔn)如表3.2 表3.2 離合器摩擦片尺寸和參數(shù) 外徑D\mm 160 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑d\mm 110 125 140 150 155 165 175 190 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.676 0.667

43、0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 單面面積cm2 106 132 160 221 302 402 466 546 本次設(shè)計(jì)選用玻璃纖維摩擦材料的摩擦片，玻璃纖維摩擦材料對粉末冶金與鑄鐵的滑動(dòng)摩擦系數(shù) f =0.35-0.40，因此取f=0.40。 3.1.2 摩擦片尺寸的選用計(jì)算 ①摩擦片外徑的選取,根據(jù)計(jì)算及車型考慮選?。? D1 =250mm D2 =250mm ②摩擦片內(nèi)徑的選?。? 摩擦片內(nèi)外徑比由表3.2，取c1=0.62，c2=0.62，則得出：

44、 d1 =155mm d2 =155mm ③摩擦片摩擦力有效作用半徑 Rc 計(jì)算： =103.1mm， =103.1mm ④摩擦片厚度 b 的選擇： 根據(jù)表3.2所對應(yīng)數(shù)據(jù)取摩擦片厚度 。 離合器的靜摩擦力矩為： …………………………………………………………………（3.2） 與式（3.1）聯(lián)立得： …………………………………………………………（3.3） 代入數(shù)據(jù)得：單位壓力p1=0.4455MPa，p2=0.4455MPa。 3.1.3 摩擦片基本參數(shù)的校核 （1）摩擦片外

45、徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過65～70m/s，即m/s在可控范圍內(nèi)。 式中，vD--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)。 （2）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須得比減震器彈簧的位置直徑還要再大出50mm，即： mm ………………………………………………………… (3.4) （3）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其應(yīng)許值，即： ……………………………………… (3.5) ……………………………………… （3.6） 式中，為單位摩擦面積傳

46、遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm2)，可按表3.3選取。經(jīng)檢查,合格。 表3.3 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的應(yīng)許值 離合器規(guī)格 0．28 0．30 0．35 0．40 （4）摩擦片單位壓力的最大范圍為0.11～1.50MPa,即： MPaMPa p1=0.4455MPa，p2=0.4455MPa 單位壓力在最大范圍內(nèi)，所以合格。 （5）與單位面積摩擦轉(zhuǎn)矩相同，滑磨值也是衡量摩擦力過載保護(hù)的一個(gè)重要參數(shù)，該值通常因小于其應(yīng)許值，即： …………………………………………………（3.7） 式中,為單位摩擦面積滑磨(J/mm2)； 為其許用值(J/mm

47、2)，對于乘用車，J/mm2，對于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車，J/mm2，對于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車，J/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[12]： …………………………………………………………（3.8） 式中，為汽車總質(zhì)量(Kg)，取ma=1815kg；為輪胎滾動(dòng)半徑（m），取rr=0.316m；為傳動(dòng)比，取ig1=4.45；為主減速器傳動(dòng)比，取i0=4.2；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min。計(jì)算時(shí)乘用車取r/min，商用車取r/min。代入式（3.7）得J，代入式（3.6）得，檢驗(yàn)合格。 下圖3.1為摩擦片三維建模圖

48、 圖3.1 摩擦片三維建模圖 3.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤轂在離合器中基本上要承載從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞而來的所有扭矩。從動(dòng)盤轂需在和花鍵接合后才能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力?；ㄦI的尺寸選擇可根據(jù)下表。 表3.4 GB1144-74 從動(dòng)盤外徑D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 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 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110

49、 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 從動(dòng)盤轂通常由40Cr，45號鋼，35號鋼鍛造，并經(jīng)過調(diào)制處理，HRC28~32. 由表3.4選取得：n=10、D=35、d=28、b=4、l=35。 花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力以及剪切應(yīng)力的強(qiáng)度校核： 式中： D,d分別為花鍵外

50、徑及內(nèi)徑； n為花鍵齒數(shù)； l，b分別為花鍵的有效齒長及齒寬； 校核：；符合強(qiáng)度要求。 下圖3.2為從動(dòng)盤轂三維建模圖： 圖3.2 從動(dòng)盤轂三維建模圖 3.3 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減振器是變速箱中最為重要的總成件之一，它起到了連接輸出軸與摩擦片的重要作用。它主要是由彈性元件（本文為螺旋彈簧）和阻尼元件（本文為減振摩擦片）等結(jié)構(gòu)組成。彈性元件的主要作用是用來衰減接合過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，從而避免從動(dòng)盤與發(fā)動(dòng)機(jī)在接合過程中產(chǎn)生的共振和因此帶來的發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的振動(dòng)損耗。阻尼元件的主要作用則是盡可能的消耗振動(dòng)能量，使得從動(dòng)盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，并使其能平順接合。在

51、設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)減振器的過程中應(yīng)當(dāng)特別考慮到以下四個(gè)應(yīng)力參數(shù)： (1）極限轉(zhuǎn)矩 該值受到發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的極限轉(zhuǎn)矩值直接影響，而且兩值成正比關(guān)系。其表達(dá)式如下： …………………………………………………………(3.9) 式中：商用車的系數(shù)取為1.5；乘用車的系數(shù)取為2.0。 本次設(shè)計(jì)中所選車輛模版為緊湊型車，所以此次系數(shù)取為2.0，則=500 Nm. (2）扭轉(zhuǎn)剛度 根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義，其表達(dá)式可選為： ………………………………………………………… (3.10) 本次設(shè)計(jì)初選則 (3)阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩可以有效地消減在離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)所帶來的振動(dòng)，其

52、范圍表達(dá)式可按下式： ……………………………………………………(3.11) 選取=0.1，由此=50Nm。 (4)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 為了降低甚至消除扭轉(zhuǎn)減振器的共振，在安裝減振彈簧的時(shí)候，往往需要設(shè)置預(yù)緊轉(zhuǎn)矩，但是預(yù)緊轉(zhuǎn)矩需要控制在一定范圍內(nèi)，否則不僅會(huì)產(chǎn)生逆向共振，也會(huì)影響到減振器的正常工作。其公式范圍如下： ……………………………………………………(3.12) 取系數(shù)為0.1，則=50Nm 3.4 減振彈簧的設(shè)計(jì) （1）減振彈簧的安裝位置 ， 結(jié)合mm，得mm，。 由此取R0=55mm

53、 （2）全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 N （3）單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 N 式中Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表3.5選擇，取Z=6。 表3.5 減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 摩擦片的外徑D/mm 225～250 250～325 325～350 〉350 Z 4～6 6～8 8～10 〉10 （1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力 彈簧材料采用65Mn彈簧鋼絲，設(shè)彈簧絲直徑mm，則許應(yīng)力為：MPa。 （2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)。 可根據(jù)下表選擇旋繞比： 表3.6 旋繞比的薦用范圍 d/mm C 確定旋

54、繞比，曲度系數(shù)。 （3）強(qiáng)度計(jì)算 mm，與原來的d接近，合格。 中徑 mm；外徑 mm。 （4）極限轉(zhuǎn)角，取 ，則mm。 （5）剛度計(jì)算 彈簧剛度：mm。其中，為最小工作力，。 彈簧的切變模量MPa，則彈簧的工作圈數(shù)： 取，總?cè)?shù)為。 （6）減振彈簧的最小高度 考慮到減振彈簧工作時(shí)被壓縮彈簧各圈之間必須有一定的間隙，可取為 mm （7）減振彈簧的總變形量 即減振彈簧在最大工作載荷下產(chǎn)生的最大壓縮變形量： mm （8）減振彈簧的自由高度 即為減振彈簧在空負(fù)荷時(shí)的高度： mm （9）減振彈簧預(yù)緊變形量 即減振彈簧被壓縮時(shí)的預(yù)變形量：

55、 mm （10）減振彈簧的安裝高度 安裝高度推薦值A(chǔ)=25~27mm 取A=26mm。 mm 下圖3.3 為扭轉(zhuǎn)減振器三維建模圖： 圖3.3 扭轉(zhuǎn)減振器三維建模圖 3.5 本章小結(jié) 從動(dòng)盤是離合器中最重要的幾個(gè)零部件之一，無論是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，還是起步及時(shí)換擋或者是及時(shí)切斷動(dòng)力，都必須依靠從動(dòng)盤。從動(dòng)盤選擇材料的要求較高，根據(jù)它的工作特性，材料的選擇條件大致為：擁有足夠高溫抗性、耐磨、具備足夠的材料剛度等。從動(dòng)盤總成中的主要部件大致為摩擦片、從動(dòng)盤轂及扭轉(zhuǎn)減振器。本章詳細(xì)描繪了此三個(gè)部件的設(shè)計(jì)過程，得到了最后的設(shè)計(jì)所需參數(shù)，并對各參數(shù)進(jìn)行了校核?？傮w來說計(jì)算出了

56、設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成內(nèi)各部件所需數(shù)據(jù)。 4 離合器壓盤總成設(shè)計(jì) 4.1 離合器壓盤設(shè)計(jì) 壓盤的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇及其幾何尺寸的確定兩個(gè)方面。 4.1.1 壓盤傳力方式的選擇 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)，所以他必須和飛輪有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由地做軸向移動(dòng)，使壓盤和從動(dòng)盤脫離接觸。壓盤和飛輪間常用的連接方式有以下幾種，見圖4.1及圖4.2： （a）凸臺(tái)-窗孔式；（b）傳力銷式；（c）鍵槽-指銷式；（d）鍵齒式；（e）彈性傳動(dòng)片式 圖4.1 壓盤的傳力方式 由上圖4.2可以看出，在壓盤的上

57、方是鑄有相應(yīng)的凸臺(tái)的，凸臺(tái)伸進(jìn)蓋上的窗口，由離合器蓋帶動(dòng)壓盤。 壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn): （1）壓盤應(yīng)該具有足夠的質(zhì)量 （2）壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度 壓盤設(shè)計(jì)時(shí)，在初步確定壓盤厚度以后，應(yīng)該校核離合器接合一次的溫升，它不應(yīng)超過8～10℃，若溫度過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。 4.1.2 壓盤幾何尺寸確定 已知摩擦片的外徑D=250mm，內(nèi)徑d=155mm。 確定壓盤的外徑D=251mm，內(nèi)徑d=153mm。 壓盤的厚度一般取在15~25mm，本次設(shè)計(jì)取20mm。 壓盤凸臺(tái)高度由膜片彈簧的最大變形量確定，要保證在膜片彈簧變形的過程中，壓盤與之不會(huì)發(fā)生干涉。已知膜片彈簧的最

58、大變形量H=4.2mm，為了確保不會(huì)發(fā)生干涉，壓盤凸臺(tái)高度取6mm。 4.1.3 壓盤溫升校核 壓盤的厚度初步確定之后，應(yīng)校核離合器一次接合的升溫。升溫不應(yīng)超過C。壓盤材料選擇鑄鐵HT250. ………………………………………………………………………（4.1） 上式中,為壓盤溫升； c為壓盤的比熱容； J/(KgC)； 為傳到壓盤的熱量所占的比例，對單片離合器壓盤；， W滑磨功已知W=11368J 為壓盤的質(zhì)量Kg。將上述數(shù)據(jù)代入， =得C，經(jīng)驗(yàn)證合格。 下圖4.2為壓盤三維建模圖： 圖4.2 離合器壓盤三維建模圖 4.3 本章小結(jié)

59、 本章主要詳細(xì)敘述了離合器壓盤總成的設(shè)計(jì)過程，選擇了相對合適大眾車輛 應(yīng)用的傳力方式（綜合式）。一個(gè)合格的壓盤應(yīng)該具備足夠的剛度和厚度，具體參數(shù)則根據(jù)車型所確定。所要注意的是，雖然壓盤是裝配在摩擦片上的，但是壓盤所選取的尺寸并不是像理論上一樣與摩擦片尺寸一樣，而是外徑應(yīng)該稍大一點(diǎn)，內(nèi)徑應(yīng)該稍小一點(diǎn)。最重要的是，必須控制好溫升，在溫升超過限制范圍時(shí)，可適當(dāng)?shù)脑龊駢罕P來限制溫升。 5 膜片彈簧設(shè)計(jì) 5.1 膜片彈簧 膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。要防止膜片內(nèi)緣離開，同時(shí)對膜

60、片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持小時(shí)），使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，噴丸是φ0.8的白口鐵小丸，可提高彈簧的疲勞壽命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，若膜片彈簧許用應(yīng)力可取為1500～1700N/mm2[8]。 5.2 常開式離合器膜片彈簧的工作特性 常開式離合器膜片彈簧工作狀態(tài)可分為三種: (a)自由狀態(tài) (b) 空行程狀態(tài) (c) 壓緊狀態(tài) 圖5.1 常開式離合器膜片彈簧工作狀態(tài)

61、 ② 空行程狀態(tài)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓緊軸承對接合指端部施加推力，使膜片彈簧以碟簧大端支撐環(huán)面為支點(diǎn)受到壓縮，膜片彈簧中部推動(dòng)壓盤前進(jìn)，由于壓盤與離合器摩擦片之間存在間隙，因此此時(shí)壓盤并不提供壓緊力[8]。 ③ 壓緊狀態(tài)：壓緊軸承繼續(xù)對接合指施壓，膜片彈簧繼續(xù)受到壓縮，從而推動(dòng)壓盤壓緊摩擦片，轉(zhuǎn)矩得以傳輸。膜片彈簧由施加在接合指上的推力通過膜片彈簧的杠桿作用在壓盤上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩傳遞所需的壓緊力。 膜片彈簧彈性特性關(guān)系式： ………………………（5.1） ① 自由狀態(tài)：在離合器不運(yùn)作時(shí)，膜片彈簧不受除了安裝壓力以外的壓力，此時(shí)其狀態(tài)即為自由狀態(tài)。 式中：E——材料的彈性模量（MP

62、a），對于鋼：E=2.1105MPa； μ——材料的泊松比，對于鋼：μ=0.3； 圖 5.2 常開式離合器膜片彈簧結(jié)構(gòu)簡圖 圖中：Fm、F2——為離合器壓盤壓緊力和作用在膜片彈簧接合指處的接合力； λ、λ——為自由行程下的接合指位移和壓緊狀態(tài)下的接合指變形； Rm、L——分別為壓盤加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑； R、r——分別為自由狀態(tài)下碟簧部分大、小半徑； H——膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度； h——膜片彈簧鋼板厚度； δ1——膜片彈簧小端槽寬； δ2 ——膜片彈簧窗孔槽寬； 在空行程階段，若使碟

63、簧產(chǎn)生同樣變形量，作用于碟簧外半徑處的壓緊力F與作用于接合指部分半徑為rf處的載荷F2 的關(guān)系應(yīng)為： ……………………………………………………………… （5.2） 此時(shí)膜片彈簧中部與壓盤接觸點(diǎn)Rm處的變形量λm與λ的關(guān)系為： ……………………………………………………………… （5.3） 因此得到F2 與lm 的關(guān)系如下： ……………………………………………………………………………………（5.4） 假設(shè)當(dāng)壓盤壓緊時(shí)膜片彈簧接合指端的壓力為F2 ，則壓盤壓緊力Fm 與接合指壓力增量DF（DF = F2 -F2 ）滿足如下關(guān)系： …………………

64、………………………………………… （5.4） 假設(shè)離合器進(jìn)入壓緊階段后接合指的變形為l（如圖5.2），則跟據(jù)懸臂梁理論可以得到l與DF 存在如下關(guān)系： …………………………………………………… （5.5） 式中： n——分離指（接合指）數(shù)量； 根據(jù)式5.4和5.5即可得到膜片彈簧小端變形量l 與壓盤壓緊力Fm 之間的關(guān)系式： ……………………………………… （5.6） 由上述分析可得常開式離合器膜片彈簧載荷變形特性曲線如圖5.3所示。 圖5.3 常開式離合器膜片彈簧載荷變形特性 5.3 膜

65、片彈簧基本參數(shù)的選擇和計(jì)算 ①比值H/h和h的確定 圖5.4 膜片彈簧彈性特性曲線 汽車離合器用膜片彈簧的板厚h一般為2～4mm。根據(jù)以上要求初步選定參數(shù)如下： 膜片彈簧1厚度h1=2.8mm；膜片彈簧2厚度h2=2.8mm； 膜片彈簧1自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)節(jié)錐高度H1=4.2mm；膜片彈簧2自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)節(jié)錐高度H2=4.2mm； ②根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r一般為1.15～1.35。綜合考慮以上因素以及干式雙離合器空間布置要求[5]，初步確定膜片彈簧基本參數(shù)如下： 表5.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù) R(mm) r(mm) L (mm) Rm

66、(mm) r0 (mm) h(mm) H(mm) 彈簧 1 115 95 95 112.5 95 2.8 4.2 彈簧 2 115 95 95 112.5 95 2.8 4.2 根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算得到膜片彈簧的R/r=115/95=1.21 ③接合指數(shù)n、切槽寬度d的確定 接合指數(shù)目n常取18，由于常開式離合器中主要強(qiáng)調(diào)膜片彈簧的杠桿作用，要求膜片彈簧接合指的剛度要足夠，因此為了盡可能提高接合指的剛度應(yīng)盡量減少接合指的數(shù)量以增加其剛度[8]。設(shè)計(jì)中n取18，d=4mm。 ④膜片彈簧起始圓錐底腳 汽車膜片彈簧起始圓錐底腳α一般在9~15之間，由α=H/(R-r)可計(jì)算得：α=1231’,符合要求。 下圖5.5為膜片彈簧三維建模圖： 圖5.5 膜片彈簧三維建模圖 5.4 本章小結(jié) 章節(jié)從膜片彈簧使用的材料開始進(jìn)行一步步選擇，由此了解了國內(nèi)一般被選作膜片彈簧加工的材料為60Si2MnA。膜片彈簧安裝在壓盤附近，由此需要一定強(qiáng)度的承載及復(fù)原能力。為了滿足要求，