沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）汽車離合器設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 ： 專 業(yè)： 車輛工程 學(xué) 號(hào)： 摘 要離合器是位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置，它包括離合器摩擦片、壓盤、膜片彈簧、離合器蓋及操作離合器所需要的連接桿件等。它通過各部件間產(chǎn)生的摩擦力來作用。這就是為什么離合器叫做摩擦機(jī)械裝置的原因。在連接之后，離合器繼續(xù)將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩通過摩擦傳給變速器。本文所做的主要工作如下：1 簡(jiǎn)要介紹了離合器的工作原理及主要功能。2 具體計(jì)算離合器基本參數(shù)及校核。3 主動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，包括：膜片彈簧、離合器蓋、分離裝置。4 從動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，包括：從動(dòng)盤、摩擦片材料。5 操縱機(jī)構(gòu)的組成與分類。 關(guān)鍵詞：離合器；摩擦片；膜片彈簧AbstractThe clurh which includes the flywheel,clutch disc,pressure plate,springs,pressure plate cover and the linkage necessary to oerate the clutch is a rotating mechanism between the engine and the transmission.It operates through friction which comes from contact between the parts.That is the reason why the clutch os called a friction mechanism.After engagement,the clutch must continue to transmit all the engine torque to the transmission depending on the friction without slippage.The clutch is also used to disengage the engine from the drive train whenever the gears in the transmission are being shifted from one gear ratio to another.The subjeets what this text did as following:1 This text first,to the Clutchs principle,mainly function made a synopsie introduction.2 Compute the Clutch basic parameter.3 The design of initiative part include:springs,cover,disengagemene mechanism.4 The design of passive part include:clutch disc,rub material.5 The Operate Organs form and classify.Key words: Clutch;clutch disc;Thrust Spring 目 錄摘要-1Abstract-2目錄-3第1章 汽車離合器分析-51.1 離合器的基本組成和分類-5第2章 確定離合器的結(jié)構(gòu)形式-62.1 壓緊彈簧布置形式的選擇-62.2 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式-72.3 分離杠桿、分離軸承-7第3章 摩擦離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇-831 摩擦片外徑及其它尺寸的確定-83.2 校核離合器所選尺寸-83.2.1 汽車離合器容量參數(shù)-83.2.2 確定壓緊力F -83.2.3 檢驗(yàn)單位壓力P -93.2.4 許用單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 T -9第4章 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算-94.1 從動(dòng)盤總成-94.1.1 從動(dòng)片-94.1.2 從動(dòng)盤轂-1042 壓盤和離合器蓋-114.2.1 壓盤設(shè)計(jì)-114.2.2 離合器蓋的設(shè)計(jì)-13第5章 膜片彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算-155.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)-155.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式-165.3 膜片彈簧的彈性變形特性-165.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定-185.4.1 H/h比值的選取 - 185.4.2 R及R/r確定 -185.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角-195.4.4 膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑r-195.4.5 分離指數(shù)目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r- 195.4.6 校核-19第6章 結(jié)論 -20第7章 致謝 -21第8章 參考文獻(xiàn)-22附件3張 (離合器裝配圖,從動(dòng)盤總成，膜片彈簧)第1章 汽車離合器分析11 離合器的基本組成和分類離合器位于發(fā)動(dòng)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，它的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行使過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下離合器或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。一般由主動(dòng)部分（飛輪、離合器蓋、壓盤）、從動(dòng)部分（從動(dòng)盤）、壓緊機(jī)構(gòu)（膜片彈簧）、分離機(jī)構(gòu)（分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等）和操縱機(jī)構(gòu)五大部分組成。第2章 確定離合器的結(jié)構(gòu)形式摩擦離合器按從動(dòng)盤的數(shù)目分為：?jiǎn)纹x合器和雙片離合器；按壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式分為：螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器；按離合器的操縱形式分為：拉式離合器和推式離合器。2.1 壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)9：（1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；（2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小；（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；（4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；（5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；（6）平衡性好；（7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。2.2 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種9： （1）凸臺(tái)窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。（2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。（3） 徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。2.3 分離杠桿、分離軸承分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動(dòng)壓盤移動(dòng)，從而使壓盤與從動(dòng)盤和從動(dòng)盤與飛輪相互分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承的作用是通過分離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動(dòng)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)中的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承，它可以將潤(rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需增加。第3章 摩擦離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇31 摩擦片外徑及其它尺寸的確定按書上圖2-4所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩初選摩擦片，由表2-5選定摩擦片尺寸為外徑180mm內(nèi)徑125mm,厚度3.5mm，然后根據(jù)摩擦面數(shù)量計(jì)算摩擦面總面積A=13175.1*2=26350.2 由于初選的摩擦片外徑為180mm時(shí)許用滑磨轉(zhuǎn)矩T=4.09；不滿足要求。則選用D=225；d=150；t3.5；a=22089.3*2=44178.6外徑內(nèi)徑厚度內(nèi)外徑之比C單位面積1601103.00.68710602.91801253.50.69413175.12001403.50.70016022.12251503.50.66722089.32501553.50.62030218.22801653.50.58940192.83001753.50.58346633.03251903.50.58554604.835019540.55766346.538020540.54080405.1表2-53.2 校核離合器所選尺寸3.2.1汽車離合器容量參數(shù)滾動(dòng)半徑r=0.294m ;滑磨功WD =58060Nm ;溫升速率HR =45900Nm/S1/2 P=TN/9550=36.19Kw ；可以得出WD/A=1.314；HR/A=1.039；P/A=0.000819均小于表2-6的推薦值。 壓盤質(zhì)量m1=P/33=Wd/95680;取得m1=1.097Kg3.2.2確定壓緊力F選用石棉基編織摩擦片，根據(jù)表2-1、2-7取=1.10-1.25、=0.3，由式子D/d=1.5選取F=4000T/Z (D+d) （D/d1.7）得壓緊力F=（2112-2400）N3.2.3檢驗(yàn)單位壓力P 由式子P=F/a=0.0478-0.0543N/mm2均小于表2-7中的許用值。3.2.4許用單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 T QC/T25-2004汽車干式摩擦離合器總成技術(shù)條件中規(guī)定，當(dāng)摩擦片表面溫度為250C時(shí)，汽車離合器的許用單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩T 應(yīng)符合規(guī)定，且不小于常溫時(shí)的70%，對(duì)于新開發(fā)離合器，需要做行業(yè)鑒定的要給予考慮。T按下式計(jì)算 T=1000T/ZA =2.44(N/mm) 第4章 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算41 從動(dòng)盤總成從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，本次設(shè)計(jì)中選取的是不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力較大，徑向尺寸較小，接合平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，分離不夠徹底。本次設(shè)計(jì)選取雙片離合器。從動(dòng)盤由從動(dòng)片、摩擦片和從動(dòng)盤轂等3個(gè)基本部分組成。411從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)應(yīng)滿足以下要求：1、設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少其重量，并使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；2、為了使離合器接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步。采用具有軸向彈性的從動(dòng)片結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，此外由于軸向彈性需要增加分離行程才能保證離合器的徹底分離。因此在一些情況下（如雙片離合器），從動(dòng)片采用剛性的更有利。根據(jù)題目要求，本次設(shè)計(jì)選取的從動(dòng)片不做成具有軸向彈性的。這首先是因?yàn)殡p片離合器的接合過程本身就比較平順；其次，若雙片離合器從動(dòng)片做成彈性的，其結(jié)果是要大大增加踏板的工作行程（或是要縮小離合器傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比而使踏板操縱力增大），才能保證離合器的分離徹底。顯然，這些都不利于離合器的操縱。無論何種從動(dòng)片都要保證其結(jié)構(gòu)形狀的熱穩(wěn)定性，防止翹曲變形，以免摩擦面片壓力不均。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照同類產(chǎn)品，選取從動(dòng)片的材料為50鋼熱處理HRC4050，外徑為380mm。412從動(dòng)盤轂從動(dòng)盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵?；ㄦI之間為動(dòng)配合，這樣，在離合器分離和結(jié)合過程中，從動(dòng)盤轂?zāi)茉诨ㄦI軸上自由滑動(dòng)。為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從動(dòng)盤轂的軸向長(zhǎng)度不宜過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在艱難情況下工作的離合器，其盤轂的長(zhǎng)度更大，可達(dá)花鍵外徑的1.4倍。1 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸選擇根據(jù)GB11441974選定從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列表31選取其尺寸入下：從動(dòng)盤外徑225mm，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩108 N m，花鍵齒數(shù)10，花鍵外徑D32mm，花鍵內(nèi)徑D26mm，齒厚4mm，有效長(zhǎng)度30mm，擠壓應(yīng)=11.5MPa。表31 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列從動(dòng)盤外徑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鍵齒寬b/mm有效齒長(zhǎng)l/mm擠壓應(yīng)力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5摩擦片與從動(dòng)片之間有兩種緊固方法：鉚接法和粘接法，本次設(shè)計(jì)中選取鉚接法，其優(yōu)點(diǎn)是可靠及磨損后換裝摩擦片方便。2 從動(dòng)盤轂花鍵的強(qiáng)度校核花鍵齒的側(cè)面壓力 P=T/（D+d）Z （3-1）式中從動(dòng)盤轂的數(shù)目。因此P=108*1000/(32+26)*1=1860 N擠壓應(yīng)力 jy=P/nhl （3-2）式中h花鍵齒的工作高度，因此 =1860/(10*4*30)=1.55<11.5MPa所以符合要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，選取從動(dòng)盤摩擦材料為石棉基摩擦材料。采用它的原因是，一方面石棉有良好的耐熱性能，而另一方面它又得到銅絲或鋅絲的加強(qiáng)，可以說是一種性能比較良好的摩擦材料.42 壓盤和離合器蓋421 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。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)，所以它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。壓盤的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊-窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式等多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件間有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊噪聲和噪聲，而且在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低離合器傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)，一般采用高碳鋼。綜合比較故選擇彈性傳動(dòng)片式2.扭轉(zhuǎn)減振器它能降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率，增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振，控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。故要有扭轉(zhuǎn)減振器。3傳力片的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核傳動(dòng)片在膜片彈簧離合器中除了承擔(dān)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩外，還要依靠傳動(dòng)片的彈性作用使壓盤分離。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，初定離合器壓盤傳動(dòng)片的參數(shù)如下：共設(shè)3組傳動(dòng)片（i=3），每組3片，傳動(dòng)片的幾何尺寸為：寬b=20mm，厚h=1mm，傳動(dòng)片兩孔的距離l=75mm，孔的直徑d=8mm，傳動(dòng)片切向布置，圓周半徑=180mm，傳動(dòng)片選擇45鋼，彈性模量為E=2.0MPa，fmax=4.6mm校核傳動(dòng)片的應(yīng)動(dòng)：傳動(dòng)片的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=l-1.5d=63mm傳動(dòng)片的彎曲總剛度：K=Kn=12EJxni/L1 =144000（N/M） P= Kfmax=662000根據(jù)上述分析，計(jì)算以下3種工況的最大驅(qū)動(dòng)應(yīng)動(dòng)及傳動(dòng)片的最小分離動(dòng)：（1）徹底分離時(shí)，按設(shè)計(jì)要求=0, =0,由公式可知=0。（2）壓盤和離合器蓋組裝成蓋總成時(shí)，=0,通過分析計(jì)算可知，則可計(jì)算最大應(yīng)動(dòng)：fmax=4.6mmmax=PL1/2niWmax=3FmaxEh/l1 （3）離合器傳扭時(shí)，分正向驅(qū)動(dòng)與反向驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)在離合器摩擦片磨損到極限狀況，通過尺寸鏈的計(jì)算可知=4.74mm。 正向驅(qū)動(dòng)max=3fmaxEh/l1 -6fmaxT/inRbh+T/inRbh=543.4MPa 反向驅(qū)動(dòng) max=3fmaxEh/l1 +6fmaxT/inRbh-T/inRbh=847.4MPa由上式可知，傳動(dòng)片的許用應(yīng)動(dòng)符合所需的應(yīng)動(dòng)要求?？梢妷罕P與離合器蓋組裝成總成時(shí)最危險(xiǎn)，由于計(jì)算載荷時(shí)比較保守，明顯偏大，因此傳動(dòng)片的許用極限可取其屈服極限。鑒于上述傳動(dòng)片的應(yīng)力狀況，應(yīng)選用80號(hào)鋼。（4）傳動(dòng)片的最小分離動(dòng)發(fā)生在新裝離合器的時(shí)候，從動(dòng)盤尚未磨損，離合器在結(jié)合狀態(tài)下的彈性彎曲變形量此時(shí)最小，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)確定f=1.94mm。則：傳動(dòng)片彎曲總剛度KE=1.44MN/m，當(dāng)f=1.94mm時(shí)，其彈性恢復(fù)動(dòng)為：=KEf=0.1441.94/1000=279.36N 符合要求。3壓盤幾何尺寸的確定在摩擦片的尺寸確定后與它摩擦相接觸的壓盤內(nèi)、外徑尺寸也就基本確定下來了。這樣，壓盤幾何尺寸歸結(jié)為如何去確定它的厚度。壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量；壓盤應(yīng)具有較大的剛度。因此，壓盤一般都做得比較厚（一般不小于15mm），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(jì)還應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)冷卻，如雙片離合器的中間壓盤體內(nèi)開有許多徑向通風(fēng)孔。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、參照同類產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選取的壓盤外徑為225mm，內(nèi)徑為150mm，厚度為13mm，材料為3號(hào)灰鑄鐵。4.2.2離合器蓋的設(shè)計(jì)離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）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(shí)，可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)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(huì)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）離合器的通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。第5章 膜片彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由前面可以知道，本設(shè)計(jì)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(jì)中采用拉式結(jié)構(gòu)。 膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分。在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體，它的形狀像一個(gè)無底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。碟形彈簧的彈性作用是這樣：沿其軸線方向加載，碟簧受壓變平，卸載后又恢復(fù)原形所?？梢哉f膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式。所不同的是，在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分。膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片，它的作用是，當(dāng)離合器分離時(shí)作為分離杠桿。故它又稱分離爪。分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長(zhǎng)方圓形孔。這樣做，一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中，一方面又可用來安置銷釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過渡圓角R4.5。5.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式由于膜片彈簧采用推式結(jié)構(gòu)，故其正裝。離合器在分離和接合時(shí)，膜片彈簧的加載情況不一樣，相應(yīng)的有兩種加載方式和變形情況：（1）接合時(shí)：離合器接合時(shí)，膜片彈簧起壓緊彈簧之用，在壓盤離合器蓋總成未與飛輪裝合以前，膜片彈簧近似處于自由狀態(tài)，膜片彈簧對(duì)壓盤無壓緊作用。當(dāng)壓盤離合器蓋總成與飛輪裝合時(shí)，離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏。因此，離合器蓋通過支承環(huán)對(duì)膜片彈簧施加載荷P，膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在壓盤處也作用有載荷P。我們把P稱作壓緊力。支承環(huán)4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形，膜片彈簧分離軸承相對(duì)于壓盤高度的變化稱之為小端變形。（2）分離時(shí)：當(dāng)分離軸承以P力作用在膜片彈簧的小端時(shí)。當(dāng)P力達(dá)到一定值時(shí)，膜片彈簧被壓翻。分離時(shí)在膜片彈簧的大端處及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形和。此時(shí)膜片彈簧大端處的變形=+。5.3 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7.1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7.1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7.1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(shí),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?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū),達(dá)到分離離合器時(shí)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(dòng)造成彈簧壓緊力過大.2如下圖7.2,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(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。圖7.1 三種不同H/h值時(shí)的無因次特曲線圖7.2 各種不同H/h值時(shí)的無因次彈性變形特性5.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定在設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算，最后優(yōu)選最合適的尺寸。5.4.1 H/h比值的選取 設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，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1.52.0之間。我設(shè)計(jì)的膜片彈簧，H=7mm；h=3.5mm所以，=2.05.4.2 R及R/r確定比值R/r對(duì)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(shí)，碟形彈簧儲(chǔ)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(jì)用來緩和沖擊，吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能時(shí)的碟簧時(shí)選用。對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)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(duì)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(shí)，增加R有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。初步確定R=171mm；r=141.5mm所以，R/r=1.215.4.3 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915之間，arctan代入數(shù)值計(jì)算可得：=14375.4.4 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-用半徑r大于 r。因?yàn)榛ㄦI外徑D=40，要使2 rD，所以取r=35，r=375.4.5 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(shí)模具分度切槽寬3，10，窗孔半徑r一般情況下由（rr）(0.81.4) ,所以取rr=1=10可取得n=18, 3，10， r=130mm5.4.6校核經(jīng)校核以上所選尺寸均符合拉式膜片彈簧要求。第6章 結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對(duì)其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計(jì)算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的雙片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)銷傳動(dòng)。計(jì)算方面：確定了離合器的主要參數(shù)、P0、D、d，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得出并通過約束條件，檢驗(yàn)合格。根據(jù)膜片彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確定了膜片彈簧的工作點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計(jì)后的離合器溫升校核合格。綜上所述，本次設(shè)計(jì)遵從了：（1）分離徹底；（2）接合柔和；（3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定；（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部通過約束條件檢驗(yàn)，原件所使用的材料基本上符合耐磨，耐壓和耐高溫的要求，而且離合器尺寸合適，適宜安裝，能最高效率傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，符合計(jì)劃書及國家標(biāo)準(zhǔn)。由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。第7章 致謝經(jīng)過了近四周的努力，論文寫作工作終于接近了尾聲。論文的順利完成除了我個(gè)人的努力外，更多的要?dú)w功于學(xué)院里的老師們。在此，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師，在這段時(shí)間里，老師盡心盡力、認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我進(jìn)行課程設(shè)計(jì)工作。無論是論文的寫作思路、整體結(jié)構(gòu)，還是設(shè)計(jì)圖紙、數(shù)學(xué)計(jì)算。我前進(jìn)的每一步都是與孫老師的幫助分不開的。除了專業(yè)知識(shí)，在老師身上我還學(xué)到了應(yīng)該具有一絲不茍的工作態(tài)度與積極進(jìn)取的工作作風(fēng)。相信這些會(huì)在我以后的學(xué)習(xí)與生活中帶給我更多的收獲。 除了老師以外，我還要感謝教研室所有幫助過我的老師們，他們?cè)谖业膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容上給了我許多幫助指導(dǎo)，同時(shí)也教會(huì)了我許多實(shí)踐技能。 最后對(duì)所有在論文寫作過程中幫助過我的朋友和同學(xué)表示深深的謝意！第8章 參 考 文 獻(xiàn) 1 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).第一版.北京：清華大學(xué)出版社，20012 王望予.汽車設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社.2007 3 陳家瑞.汽車構(gòu)造. 機(jī)械工業(yè)出版社.2005 4 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20045 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社,20066 王國權(quán) 龔慶林.汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 機(jī)械工業(yè)出版社.200920