目錄摘要1ABSTRACT20文獻綜述31引言51.1 BJ1021汽車所用發(fā)動機的主要技術(shù)規(guī)格51.2 離合器的主要作用51.3 汽車離合器設(shè)計的基本要求61.4 離合器的工作原理61.5 離合器的類型81.6 影響離合器工作的因素分析82BJ1021輕型卡車車用周布彈簧離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理92.1 BJ1021輕型卡車周布彈簧離合器組成92.2 工作原理93液壓操縱系統(tǒng)的設(shè)計計算113.1 液壓操縱系統(tǒng)的基本工作過程123.2 液壓操縱機構(gòu)設(shè)計要求133.2.1 對操縱機構(gòu)的要求133.2.2 操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式選擇143.2.3 踏板力的要求153.2.4 踏板行程的要求153.2.5 結(jié)構(gòu)要求153.2.6 其他要求164離合器工作缸及主缸直徑計算與分析164.1 后備系數(shù)0的選擇174.2 單位壓力P0174.3 摩擦片外徑D內(nèi)徑D和厚度B174.4 壓盤的工作壓力F及缸徑的計算185離合器踏板力與踏板行程的計算與分析196液壓油管選擇注意事項206.1 液壓油管的選擇206.2 離合器液壓操縱管路的布置216.3 液壓管徑的選擇217結(jié)論21參考文獻23致謝24BJ1021汽車離合器的液壓操縱系統(tǒng)的設(shè)計杜凱西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶400716摘要：本文通過對周布彈簧離合器與膜片彈簧離合器各自優(yōu)缺點及結(jié)構(gòu)和工作原理的對比，分析，闡述了BJ1021車用離合器改裝設(shè)計的意義以及改裝設(shè)計的可行性，并大體上確定了改裝設(shè)計的方案以及具體的設(shè)計計算過程，其中包括：離合器的結(jié)構(gòu)方案分析，離合器基本參數(shù)和主要尺寸的選擇，膜片彈簧主要參數(shù)的選擇，扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計及離合器改裝設(shè)計后與其相配套的液壓操縱系統(tǒng)的改裝設(shè)計。BJ1021采用傳統(tǒng)的周布彈簧離合器，而周置的螺旋彈簧在高速下，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力。膜片彈簧離臺器結(jié)構(gòu)簡單，接合平順。膜片彈簧本身可同時起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，且具有良好的彈性特性。因此越來越多地取代了傳統(tǒng)的周布彈簧離合器。汽車離合器操縱機構(gòu)是駕駛員用來控制離合器分離又使之柔和接合的一套機構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。而液壓操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，傳動效率高，離合器接合平穩(wěn)，整車容易布置，不易受車駕車身變形的影響。關(guān)鍵詞：液壓操縱離合器設(shè)計BJ1021clutchofhydrauliccontrolsystemdesignDuKaiCollegeofEngineeringandTechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,ChinaAbstract:thispaperweeksclothspringclutchanddiaphragmspringclutchtheirrespectiveadvantagesanddisadvantages,structureandworkprincipleofcontrast,analysis,thispaperexpoundstheBJ1021vehicleclutchthesignificanceofmodifieddesignandmodificationdesignisfeasible,andgenerallydeterminedthemodifieddesignschemeandthedesignofconcretecalculationprocess,including:theclutchstructureschemeanalysis,clutchbasicparametersandthemainsizeofchoice,thechoiceofthemainparametersofthediaphragmspring,shockabsorberdesignandclutchtorsionmodifiedafterthedesigntheirmatchinghydrauliccontrolsystemwithmodificationofthedesign.BJ1021theuseofthetraditionalweeksclothspringclutch,andweeksofbuythespiralspringathighspeed,bycentrifugalforcecanproducelateralbucklingrole,springseriousadrum,whichreducesthepressureplatetothecompactionforce.Thediaphragmspringisfromasimplestructure,smoothengagement.Diaphragmspringitselfcanalsouppressurespringandseparationofleverageeffect,andhasgoodelasticitycharacteristics.Somoreandmorereplacedthetraditionalweeksclothspringclutch.Clutchoperationisusedtocontroltheclutchandthedriverofasetofinstitutionssoftjoints.Itbeganintheclutchandterminatedintheclutchofshellbearings.Andhydraulicoperationsimplestructure,frictionsmallresistance,hightransmissionefficiency,stableclutchengaging,andtheeasytodecorate,noteasytobeCheJiabodydeformationaffected.Keywords:hydrauliccontrolclutchdesign0文獻綜述離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相聯(lián)系的部件，其作用就是使其主動部分與從動部分可在駕駛員操縱下徹底分離，然后再柔和接合。離合器從動盤總成在壓緊彈簧壓力作用下與飛輪的接合緊密程度的不斷增大，即兩者的轉(zhuǎn)速趨于相等，發(fā)動機經(jīng)傳動系傳給驅(qū)動車輪的驅(qū)動力便逐漸增加，直到牽引力足以克服起步阻力時，汽車即從靜止開始運動并逐步加速。世界上第一輛汽車的發(fā)動機與傳動系之間采用皮帶傳動，利用張緊輪使皮帶松弛或張緊來將動力的傳遞中斷或通過。這就是最早的汽車離合器。1890年開始采用圓錐式摩擦離合器，但它的從動圓錐部分慣性較大，使變速器換檔較困難。于是后來又采用多片式摩擦離合器，但它的從動部分慣性仍較大而且由于油的粘性（濕式）或熱變形（干式）使分離不徹底，從而也使換檔困難。1910年由于摩擦材料的改進才開始出現(xiàn)干式單片摩擦離合器，又經(jīng)過不斷改進逐步發(fā)展成為現(xiàn)代汽車離合器。根據(jù)壓緊彈簧型式的不同，先后出現(xiàn)了三代產(chǎn)品，使汽車離合器的可靠性和舒適性不斷提高而它的重量與價格卻不斷降低。第一代產(chǎn)品就是螺旋彈簧離合器。1910年出現(xiàn)的干式單片離合器中即采用螺旋彈簧作為壓緊元件，1925年開始采用石棉基摩擦襯片，至1930年結(jié)構(gòu)已較完善，因此30年代以來已普遍采用，迄今國產(chǎn)汽車中尚廣泛應(yīng)用。第二代產(chǎn)品為推式膜片彈簧離合器。在這種結(jié)構(gòu)中，將分離軸承向前推向飛輪時，才使離合器分離。最早是美國通用汽車公司在1938年開始采用。它有諸多優(yōu)點，60年代以來已在國外中小型汽車中廣泛應(yīng)用。第三代就是拉式膜片彈簧離合器。在這種結(jié)構(gòu)中，將分離軸承向后拉離飛輪時，才使離合器分離。這是70年代后期才出現(xiàn)的新型離合器，并已在大型汽車上開始應(yīng)用。隨著汽車運輸業(yè)的發(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷提高和改進，以適應(yīng)新的使用條件。從國外的發(fā)展動向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載貨汽車趨于大型化，國內(nèi)也有類似情況。止匕外，離合器的使用條件也日酷一日。因此,提高離合器的傳扭能力、提高其使用壽命、簡化操作已成為離合器目前發(fā)展的趨勢。除了當前普遍采用的摩擦彈簧離合器，還有一些新型離合器，如液力偶合器、電磁離合器等。液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)矩，外殼與泵輪連為一體，是主動件；渦輪與泵輪相對，是從動件。當泵輪轉(zhuǎn)速較低時，渦輪不能被帶動，主動件與從動件之間處于分離狀態(tài)；隨著泵輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪被帶動，主動件與從動件之間處于結(jié)合狀態(tài)。電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動與從動件之間放置磁粉，則可以加強兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車上多采用多片干式離合器。止匕外，近年來由于多片濕式離合器在技術(shù)上不斷改進，國外的某些重型牽引車和自卸汽車又開始采用多片濕式離合器，并有不斷增加的傾向。與干式離合器相比，濕式離合器的可控性和控制品質(zhì)好，結(jié)構(gòu)比較單一，具有壓力分布均勻、磨損小且均勻、傳遞扭矩的容量大的特點。由于它由油泵強制冷卻，允許起步時長時間地打滑和高檔起步而不會燒損襯面，壽命可達干式離合器的56倍。近年來，重型牽引車和自卸車有采用濕式多片離合器的傾向，一些大型客車上已成功地利用濕式離合器作為自動離合器.這一技術(shù)還有發(fā)展的趨勢。同時濕式離合器可以看作是帶鎖止的離合器和液力變矩器的組合。濕式離合器利用油壓控制離合器的接合程度，有利于實現(xiàn)計算機控制，在采用無級變速器的車輛上被廣泛使用。在自動變速器中.采用離合器自動控制技術(shù)，省去了離合器踏板，實現(xiàn)了汽車的“無踏板”操作，與其它的傳動系統(tǒng)（如液力傳動）比較，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉及傳動效率高的優(yōu)點，因此在歐洲小排量汽車上得到較廣泛的應(yīng)用。隨著自動變速器的發(fā)展，離合器的自動控制研究得到國內(nèi)外學(xué)者和公司的廣泛重視，離合器自動控制技術(shù)必將不斷完善。本課題主要針對BJ1021輕型汽車離合器液壓操縱機構(gòu)的設(shè)計。除了離合器的設(shè)計外，需要設(shè)計整個液壓系統(tǒng)大致的工作原理及過程，設(shè)計計算液壓主缸及工作缸的主要參數(shù)，還有離合器踏板力及踏板行程的計算，以及液壓管道的選擇，布置整個液壓管路系統(tǒng)等都是本次改裝的主要內(nèi)容。由于本次設(shè)計條件有限，很多具體參數(shù)需要查閱相關(guān)的資料確定，也無法進行耐久性，可靠性等實驗。通過此次設(shè)計改裝努力掌握一種設(shè)計方法。1引言1.1BJ1021汽車所用發(fā)動機的主要技術(shù)規(guī)格I.汽車的型號BJ1021型號的意義為：BJ代表北京；1表示載貨汽車；02表示汽車的總質(zhì)量為2噸；最后位的1表示企業(yè)自定序號。n.汽油機的型號BJ1021汽車所用汽油機的型號為492Q4表示汽油機有4個汽缸，92表示直徑是92mmQ表示這是一種車用汽油機，Q是汽車的“汽”字漢語拼音的第一個字母。m.有效功率492Q汽油機的最大凈功率為51.5KWIV .發(fā)動機排量(汽缸工作總?cè)萘?492Q汽油機的排量為2.445L。V .發(fā)動機轉(zhuǎn)速492Q汽油機在發(fā)出最大有效功率時的轉(zhuǎn)速為2000-2500rpm。VI .壓縮比492Q汽油機的壓縮比是7.2VH.有效扭矩492Q汽油機的最大凈扭矩是17.5kgf.m。VIII.燃油消耗率492Q汽油機的燃油消耗率是333.2g/(KWh)。1.2 離合器的主要作用(1)汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；(2)在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊;(3)限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；(4)有效地降低傳動系中的振動和噪聲。1.3 汽車離合器設(shè)計的基本要求1 ）在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩。2 ）接合時平順柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。3 ）分離時要迅速、徹底。4 ）從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊。5 ）有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命。6 ）避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。7 ）操縱輕便、準確。8 ）作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。9 ）應(yīng)有足夠的強度和良好的動平衡。10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。1.4 離合器的工作原理汽車離合器的工作原理主要依靠主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質(zhì)（液力偶合器），或是用磁力傳動（電磁離合器）來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器（簡稱為摩擦離合器）C發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，傳給從動盤。當駕駛員踩下離合器踏板時，通過機件的傳遞，使彈簧帶動壓盤后移，此時從動部分與主動部分分離。如圖1所示為摩擦離合器的工作原理和構(gòu)造示意圖。發(fā)動機飛輪1式離合器的主動件。帶有摩擦片的從動盤2和從動盤轂6借滑動花鍵與從動軸5（即變速器的主動軸）相連。壓緊彈簧4將從動盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經(jīng)過從動軸和傳動系統(tǒng)中一系列部件傳給從動車輪。彈簧4的壓緊力愈大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也愈大。圖1摩擦離合器的原理和構(gòu)造示意圖Fig.1Frictionclutchprincipleandstructureschematicdrawing1-飛輪；2-從動盤；3-踏板；4-壓緊彈簧；5-從動軸；6-從動盤轂由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，故汽車離合器的主動部分和從動部分應(yīng)經(jīng)常處于接合狀態(tài)。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。欲使離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構(gòu)中的踏板3,套在從動盤轂6的環(huán)槽中的撥叉便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力向右移動，而與飛輪分離，摩擦力消失從而中斷了動力傳遞。當重新需要恢復(fù)動力傳遞時，為使汽車速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧4壓力作用下，向左移動與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間的摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間的最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質(zhì)決定。故對于一定結(jié)構(gòu)的離合器來說，靜摩擦力矩是一個定值。輸入轉(zhuǎn)矩一達到此值，則離合器打滑，因而限制了傳動系統(tǒng)所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。1.5 離合器的類型汽車離合器主要有：摩擦式、液力耦合式和電磁式幾種。機械變速器汽車：普遍采用摩擦式離合器；自動變速器汽車：采用液力耦合式和電磁式離合器。表1摩擦式離合器分類Tab.1Frictiontypeclutchclassification分類方法分類結(jié)構(gòu)特點按從動盤片數(shù)分單片式多片式從動盤為單片從動盤為多片按分布分周布彈簧中央彈簧壓緊彈簧沿從動盤圓周分布壓緊彈簧安裝在從動盤中央按壓緊彈簧結(jié)構(gòu)形式分螺旋彈簧膜片彈簧壓緊彈簧為螺旋彈簧壓緊彈簧為膜片彈簧按離合器是否浸在油中分干式濕式離合器不與油接觸離合器與油接觸1.6 影響離合器工作的因素分析(1)離合器轉(zhuǎn)矩容量：離合器所能傳遞轉(zhuǎn)矩最大值。TCfXNXzXP0XD3X(1-c3)/12。小：摩擦因數(shù)，與材料有關(guān)；z:摩擦面數(shù)，與從動盤片數(shù)有關(guān)；P0:離合器摩擦面單位壓力，與壓緊彈簧彈力有關(guān)；D:摩擦片外徑；c3：摩擦片內(nèi)徑與外徑之比。(2)離合器分離間隙：指當離合器處于正常接合狀態(tài)時，在分離軸承與分離杠桿間留有一定量的間隙?？杀ＷC當摩擦片磨損后，離合器能完全接合；(3)踏板自由行程：指在踩下離合器踏板過程中，用以消除操縱機構(gòu)中的機械、液壓間隙和離合器分離間隙的踏行程。(4)離合器的正確操作：分離時要迅速、徹底；結(jié)合時要平順柔和。2BJ1021輕型卡車車用周布彈簧離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1 BJ1021輕型卡車周布彈簧離合器組成主動部分：飛輪、離合器蓋、壓盤；從動部分：從動盤、離合器軸；壓緊機構(gòu)：彈簧壓緊裝置；操縱機構(gòu)：踏板及傳動裝置。離合器的主動部分、從動部分和壓緊機構(gòu)安裝在發(fā)動機后部的離合器殼內(nèi)，而操縱機構(gòu)的各個部分分別位于離合器殼內(nèi)部、外部和駕駛室中。Fig.2BJ1021lighttrucksweeksclothclutchpartsstructure2.2 工作原理圖為BJ1021型汽車的單盤周布彈簧離合器的構(gòu)造。發(fā)動機的飛輪2和壓盤16是離合器的主動部分。離合器蓋19和壓盤之間是通過四組傳動片33來傳遞轉(zhuǎn)矩的。傳動片用彈簧鋼片制成，每組兩片，具一端用怫釘32怫在離合器蓋19上，另一端則用螺釘34與壓盤連接，離合器蓋用螺釘固定在發(fā)動機的飛輪上。因此壓盤能隨飛輪一起旋轉(zhuǎn)。在離合器分離時，彈性的傳動片產(chǎn)生彎曲變形（其兩端沿離合器軸向作相對位移）。為使離合器分離時不至于破壞壓盤的對中和離合器的平衡，四組傳動片是相隔90度沿圓周切向均勻分布的。在飛輪2和壓盤16之間裝有一片帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤。從動盤由從動盤轂10和從動盤本體4組成。從動盤本體的兩面各怫有摩擦片5。從動盤轂10的花鍵孔套在從動軸11前端的花鍵上，并可在花鍵上作軸向移動。16個沿圓周分布的螺旋彈簧31將壓盤壓向飛輪，并將從動盤夾緊在中間，使離合器處于接合狀態(tài)。這樣，在發(fā)動機工作時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩一部分由飛輪經(jīng)與之接觸的摩擦片直接傳給從動盤本體；另一部分則由飛輪通過8個固定螺釘傳到離合器蓋，最后也通過摩擦片傳從動盤本體。從動盤本體再將轉(zhuǎn)矩通過從動盤轂的花鍵傳給從動軸11,由此輸入變速器。離合器須與曲軸飛輪組組裝在一起進行動平衡校正。為了在拆下離合器后重新組裝時保持動平衡，離合器蓋與飛輪的相對角位置有定位銷17定位。在壓緊彈簧的作用下，離合器經(jīng)常處于接合狀態(tài)，只有在必要說暫時分離。位于離合器內(nèi)部的分離操縱機構(gòu)主要有分離杠桿，帶分離軸承的分離套筒和分離叉。分離杠桿一般有3-6個，沿圓周均布，圖所示的離合器有四個徑向安裝的，用薄鋼板沖壓制成的分離杠桿25,其中部以支承柱20孔中的浮動銷22為支點,外端通過擺動支片21抵靠著壓盤16的鉤狀凸起部。當在分離杠桿內(nèi)端施加一個向前的水平推力時，杠桿將繞支點轉(zhuǎn)動，其外端通過擺動支片推動壓盤克服壓緊彈簧的力而后移，從而撤除對從動盤的壓緊力，于是摩擦作用消失，離合器不再傳遞任何轉(zhuǎn)矩，即離合器轉(zhuǎn)入了分離狀態(tài)。圖3BJ1021型汽車單盤離合器Fig.3BJ1021typecarsingleplateclutch1一飛輪殼底盤輪；2飛輪；3摩擦片挪釘；4從動盤本體；5摩擦片；6一減振器盤；7減振器彈簧；8一減振器阻尼片；9一阻尼片挪釘；10從動盤轂；11-變速器第一軸（離合器從動軸）；12一阻尼彈簧挪釘；13一減振器阻尼彈簧；14-從動盤挪釘；15從動盤挪釘隔套；16壓盤；17一離合器蓋定位銷；18飛輪蓋；19一離合器蓋；20一分離杠桿支撐柱；21擺動支片；22浮動銷；23一分離杠桿調(diào)整螺母；24分離杠桿彈簧；25一分離杠桿；26一分離軸承；27一分離套筒復(fù)位彈簧；28分離套筒；29變速器第一軸軸承蓋；30一分離叉；31壓緊彈簧；32傳動片挪釘；33傳動片壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器過程中能自由的作軸向移動，常用的連接方式在單盤離合器中常采用，離合器蓋固定在飛輪上，在蓋上開有長方形的窗口，壓盤上有相應(yīng)的凸臺，凸臺伸進窗口以傳遞轉(zhuǎn)矩，目前，單盤離合器壓盤傳力方式大多數(shù)采用傳動片式。3液壓操縱系統(tǒng)的設(shè)計計算離合器液壓操縱結(jié)構(gòu)簡單摩擦阻力小，傳動效率高，離合器結(jié)合平穩(wěn)，整車易布置。尤其是對于發(fā)動機后置大客車，不受車架、車身變形的影響。在離合器氣助力器失效后。仍可以靠液壓油傳遞離合器踏板力，將離合器分離。離合器液壓操縱機構(gòu)在國內(nèi)外大客車上已普遍采用，技術(shù)日益成熟、配套方便。離合器液壓操縱機構(gòu)主要由離合器踏板機構(gòu)、離合器主虹、液壓管路、離合器助力器、離合器分離機構(gòu)、分離軸承、踏板限位器、自由行程調(diào)節(jié)器等組成。3.1液壓操縱系統(tǒng)的基本工作過程圖4離合器液壓式操縱機構(gòu)示意圖Fig.4TheclutchhydraulicoperationschematicdrawingBJ102力氣車離合器操縱機構(gòu)改裝后如圖，在離合器與離合器分離叉之間有主缸和工作缸。主缸和工作缸用液壓油管連接。分離叉推桿一端頂在分離叉凹槽內(nèi)，另一端伸入工作缸活塞內(nèi)。圖5離合器工作缸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5Theclutchworkcylinderstructureschematicdrawing©0Q圖6離合器主缸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 The clutch main cylinder structure schematic drawing離合器操縱機構(gòu)的功用是使離合器暫時處于分離狀態(tài)。踏下離合器踏板，通過液壓驅(qū)動系統(tǒng)向后推動分離叉外端，其內(nèi)端推壓分離套筒和分離軸承前移，壓迫膜片彈簧使離合器分離，松開踏板后，在回位彈簧力作用下離合器又很快恢復(fù)到原來位置，離合器又從新處于接合狀態(tài)。3.2液壓操縱機構(gòu)設(shè)計要求離合器操縱機構(gòu)是駕駛員借以使離合器分離，而后又使之柔和接合的一套機構(gòu)。它起始于離合器踏板，終止于飛輪殼內(nèi)的分離軸承。3.2.1 對操縱機構(gòu)的要求1）踏板力要小，轎車：80150N,貨車：150200N12）踏板行程在一定的范圍內(nèi)，轎車：80150mm貨車：180mm3）摩擦片磨損后，踏板行程應(yīng)能調(diào)整復(fù)原。4）有對踏板行程進行限位的裝置，防止操縱機構(gòu)因受力過大而損壞。5）應(yīng)具有足夠的剛度。6）傳動效率要高。7）發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。3.2.2 操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式選擇按照分離離合器所需的操縱能源，離合器操縱機構(gòu)有人力式和氣壓助力式兩類。前者是以駕駛員的肌體作為唯一的操縱能源。后者則是以發(fā)動機驅(qū)動的空氣壓縮機作為主要操縱能源，而以人體作為輔助和后備的操縱能源。人力式操縱機構(gòu)按所用傳動裝置的形式分，有機械式、液壓式兩種。機械式操縱機構(gòu)廣泛應(yīng)用于中，輕型以下各類汽車上，某些轎車也采用。機械式操縱機構(gòu)又分，桿系傳動裝置和繩索傳動裝置兩種形式。桿系傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，被廣泛應(yīng)用。但其質(zhì)量大，機械效率低，裝置中關(guān)節(jié)點多，因而摩擦損失較大，此外其工作會受車身或車架變形的影響。在平頭車，后置發(fā)動機汽車等離合器需要用遠距離操縱時，合理布置桿系比較困難。繩索傳動機構(gòu)可克服上述缺點，且有可能采用便于駕駛員操縱的吊掛式踏板結(jié)構(gòu)。但是操縱索壽命較短，拉伸剛度較小，故最適用于輕型和微型汽車。機械效率仍不高。機械式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡單，制造成本低，故障少，但是其機械效率低，而且拉伸變形會導(dǎo)致踏板行程損失過大。液壓式操縱機構(gòu)主要由主缸、工作缸和管路等部分組成，具有傳動效率高、摩擦阻力小、質(zhì)量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、駕駛室和車架變形不會影響其正常工作、離合器接合較柔和等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于各種形式的汽車中。圖7離合器液壓式操縱機構(gòu)示意圖Fig.7Theclutchhydraulicoperationschematicdrawing3.2.3 踏板力的要求離合器踏板力盡可能小。按輕型汽車通用技術(shù)條件規(guī)定。工作時離合器踏板力最大不大于150N。然而，當離合器氣助力失效時，保證駕駛員將離合器自如地分離，其踏板力應(yīng)不大于300N。3.2.4 踏板行程的要求離合器踏板總行程應(yīng)在80150mm范圍內(nèi)，最大不超過200mm。3.2.5 結(jié)構(gòu)要求離合器操縱機構(gòu)應(yīng)具有踏板自由行程調(diào)節(jié)機構(gòu)，以便在離合器摩擦片磨損后復(fù)原離合器分離軸承自由行程，防止離合器片磨損后，分離杠桿將分離軸承壓死,產(chǎn)生離合器打滑現(xiàn)象。踏板自由行程一般為2050mm,最大不超過60mm。離合器操縱機構(gòu)應(yīng)具有踏板限位器，以防止操縱機構(gòu)的零件受過大載荷而損壞，同時操縱機構(gòu)零件應(yīng)具有足夠的剛度。離合器踏板位置應(yīng)易于駕駛員的操縱，符合人體工程學(xué)原理。3.2.6 其他要求傳動效率要高，發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。4離合器工作缸及主缸直徑計算與分析汽車摩擦式離合器是靠摩擦表面間的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的，若工為靜摩擦力距；f為摩擦面間的靜摩擦系數(shù)，設(shè)計計算時可取0.250.30;F為壓盤施加在摩擦面上的工作壓力；Rc為摩擦片的平均摩擦半徑；Z為摩擦面數(shù)，是從動片的兩倍。則靜摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為：Tc=fZFRc假設(shè)工作壓力均勻，則有_22F= PoA=Po二(D-d)4式中，B為摩擦面單位壓力，A為一個摩擦面的面積，D為摩擦片外徑，d為摩擦片內(nèi)徑。摩擦片的平均摩擦半徑Rc根據(jù)壓力均勻的假設(shè)，可表示為：D3-d3IRC=22-"3(D-d)將上式整理得:33Tc=萬fZP0D(1-c)c為摩擦片內(nèi)外徑比，c=d/D,一般為0.530.70為了保證離合器在任何工況下都能可靠的傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時Tc應(yīng)大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，即TC=:Tmax式中Tmax為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；P為離合器后備系數(shù)。離合器的基本參數(shù)主要有性能參數(shù)P和B,尺寸參數(shù)D和d及摩擦片厚度bo4.1 后備系數(shù)B的選擇后備系數(shù)P是離合器設(shè)計時用到的重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，選擇時應(yīng)考慮以下幾點：（1）摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；（2）要防止離合器滑磨過度；（3）要防止傳動系過載。為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，不宜選取太??；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，P又不宜選取太大；當使用條件惡劣，需要拖帶掛車時，為提高起步能力、減少離合器滑磨，P應(yīng)選取大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，P可選取小一些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的P值可比螺旋彈簧離合器小些。表2各類汽車P值的取值范圍Tab.2Thevaluesofallkindsofcarvalue汽車類型輕型和微型、輕型貨車中型、重型貨車越野車、帶托掛重型汽車和牽引汽車0值范圍1.301.751.602.252.03.54.2 單位壓力B單位壓力R對離合器的工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應(yīng)考慮離合器的工作條件，發(fā)動機的后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。4.3 摩擦片外徑D內(nèi)徑d和厚度b當離合器結(jié)構(gòu)形式和摩擦片材料已選定，發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Tmax已知,選取后備系數(shù)P和單位壓力Po,可以算出摩擦片的尺寸。摩擦片外徑D可根據(jù)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Tmax按如下經(jīng)驗公式選用D=KdTmax式中KM直徑系數(shù)，轎車為Kd=14.5;輕、中型貨車：單片Kd=13.518.5;重型貨車Ko=22.異24.0。成摩擦面磨損不均勻，且不利于散熱和扭轉(zhuǎn)減震器的安裝。摩擦片尺寸應(yīng)符合尺寸系列GB5764-86“汽車用離合器面片”，所選的D應(yīng)使摩擦片最大圓周速度不超過6570m/s,以免摩擦片發(fā)生飛離。摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三種。在同樣外徑D時，選用較小的內(nèi)徑d雖可增大摩擦面積，提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但會使摩擦面上的壓力分布不均勻，使內(nèi)外緣圓周的相對滑磨速度差別太大而造成浪費，摩擦片壽命也會變短。4.4 壓盤的工作壓力F及缸徑的計算BJ102偈于輕型汽車,采用的是492QA®動機。該型號發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩為16X9.8Nm,根據(jù)以上綜述，選取后備系數(shù)P為1.74,摩擦片材料選用粉末冶金材料，單位壓力R可取值0.5Mpa,則有Tc=fZFRC另有Tc=PTmax=1.74X16X9.8Nn=272.8N-m摩擦片外D徑取254mm,d=c-D=254X0.59=149.8mmRc =D3 -d33(D2 -d2)0.0164 - 0.00343(0.0645 - 0.0225)=0.1032壓盤工彳壓力F=2728=4400NfZRC0.320.1032要想使離合器分離，必須有作用在分離軸承上的力F1>F,取分離叉的分離杠桿比為2,則工作缸推桿的作用力應(yīng)為F2=4400X1/2=2200N假設(shè)工作缶!直徑為d2,選定液壓系統(tǒng)工作壓力6Mpa,則有,2p1二d2/4=F2有此可計算出工作缸直徑d2=J4F2=23.87艮據(jù)國標取24mm,考慮到液壓.二Pi系統(tǒng)的壓力損失及適當?shù)脑隽ψ饔茫鞲谆钊睆絛i取22mmi5離合器踏板力與踏板行程的計算與分析踏板彳T程S由自由行程Si和工作行程也兩部分組成：S=SiS2=(S°fzsca2bdcia1b1d1式中，Sof為分離軸承自由行程，一般為1.53.0mm,反映到踏板上的自由行程S1一般為030mm；d1、d2分別為主缸和工作缸的直徑；Z為摩擦面面數(shù)；S為離合器分離時對偶摩擦面間的間隙，單片：S=0.85-1.30mm,雙片：S=0.750.90mm。ai、a2、bi、b2、ci、C2為杠桿尺寸。有上公式和BJi02便有踏板的數(shù)據(jù)，確定各個杠桿尺寸，S0f=2.8mm,Z=2,ci=3.67,可得：S=(2.8+2xi.3x2.67i0.68=i04.imm離合器踏板行程在規(guī)定范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求，由于設(shè)計條件限制，個別參數(shù)取值比較自由，有可能引起較大的誤差。圖8踏板力和踏板行程的計算Fig.8 Pedal force and pedal stroke calculation踏板力Ff可按下式計算Fs式中，F(xiàn)，為離合器分離時，壓緊彈簧對壓盤的總壓力;i,為操縱機構(gòu)總傳動比,a2 b2c2d2a1b101dl2;“為機械效率，液壓式：”=80%-90%機械式：。=70%-80%Fs為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計時，可忽略之。經(jīng)計算，踏板力Ff=124N,符合要求。工作缸直徑d2的確定與液壓系統(tǒng)所允許的最大油壓有關(guān)?？紤]到橡膠軟管及其他管接頭的密封要求，最大允許油壓一般為58Mpa。對于機械式操縱機構(gòu)的上述計算，只需將di和d2取消即可。6液壓油管選擇注意事項6.1 液壓油管的選擇在選擇離臺器液壓油管時.首先應(yīng)對其直徑是否滿足操縱機構(gòu)的需要進行分析、考慮。當離合器液壓操縱機構(gòu)的主缸與液缸（與助力器一體）距離較遠，液壓油管較長時，若選用直徑軟小的液壓油管，則會產(chǎn)生離合器操縱滯后現(xiàn)象。若選用直徑較大的液壓油管，則會產(chǎn)生離合器液壓操縱管路中空氣排出困難現(xiàn)象，并且造成浪費。在選擇離合器液壓操縱油管時.必須選用耐腐蝕和膨脹系數(shù)小的管材。易腐蝕的液壓油管在腐蝕后，產(chǎn)生雜質(zhì)將離合器助力器節(jié)流孔堵死，造成離合器助力器失效。膨脹系數(shù)較大的液壓油管在離合器分離時，由于液壓油產(chǎn)生的壓力使管路膨脹，損失離合器踏板行程，致使離臺器分離不徹底。設(shè)計離合器操縱液壓油管，材料一般選用銅管或邦迪管。6.2 離合器液壓操縱管路的布置離合器液壓操縱設(shè)計時，應(yīng)避免將油管布置在高于離合器主缸位置。因為離合器液壓操縱管路中的空氣是分別靠離合器主缸和助力器上的排氣閥排出，若管路布置在高于主缸和助力器位置，則液壓油管中的空氣容易聚集在管路中的高點處，不易排出。6.3 液壓管徑的選擇離合器液壓操縱系統(tǒng)的管路配置直接影響操縱系統(tǒng)的工作性能及裝配調(diào)整性能。離合器操縱系統(tǒng)管路的膨脹與沿程阻力影響到離臺器踏板行程及踏板力。為降低沿程阻力，應(yīng)適當增大液壓管路內(nèi)徑。但管路內(nèi)徑增大，會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)內(nèi)空氣較難排出，裝配調(diào)整困難，而液壓系統(tǒng)內(nèi)空氣排不凈，會導(dǎo)致工作時系統(tǒng)中殘留氣體的壓縮而損失踏板工作行程，引起離合器分離不徹底。實驗得出當管路內(nèi)徑大于8mm時，系統(tǒng)中空氣排出困難，特別是在管路的折彎處，因此在液壓系統(tǒng)管路內(nèi)徑選擇高大于8mm時，應(yīng)考慮折彎處增加放氣裝置。當管路內(nèi)徑為4mm時，系統(tǒng)中的空氣則較易排出，但沿程阻力迅速增加，除踏板力上升外，影響離合器迅速接合，因此，考慮高合器踏板力、離合器的接合及裝配調(diào)整等因素，離合器遠距離操縱（810m）,液壓管路內(nèi)徑選擇68mm為宜。7結(jié)論離合器是汽車上非常重要的部件，其技術(shù)含量和技術(shù)難度都是非常大的，可探索空間也相對較大。隨著我國加入WTO經(jīng)濟全球化進程的加快，以及近兩年來由于受到整車行業(yè)的帶動，國內(nèi)汽車離合器生產(chǎn)企業(yè)整體形勢趨好。隨著汽車設(shè)計的發(fā)展，膜片彈簧離合器勢必取代傳統(tǒng)的周置螺簧離合器，而且前者在結(jié)構(gòu)上對提高結(jié)合平順性和膜片彈簧的剛度，減小離合器踏板操縱力，增大離合器的扭矩容量等方面在國外又有了新的改進措施。BJ1021汽車所用的發(fā)動機為北京內(nèi)燃機廠生產(chǎn)的492微動機，在我國汽車行業(yè)廣為應(yīng)用，而其離合囂仍為傳統(tǒng)的周布螺旋彈簧離合器，零部件數(shù)目多，工藝復(fù)雜，帶有許多摩擦副的分離杠桿系統(tǒng)常因離心力作用彈簧偏移和變形引起接觸面嚴重磨損，壓緊力降低，甚至造成彈簧斷裂。本次設(shè)計由于個人及條件局限，設(shè)計中肯定存在很多不足之處。汽車作為一種大眾化的交通工具，它的設(shè)計早已非常成熟，各個方面的技術(shù)都比較完善。此次改裝設(shè)計中，參考了許多前輩的設(shè)計經(jīng)驗。主要通過設(shè)計，認真學(xué)習(xí)和體驗設(shè)計的過程，使自己獲益菲淺。這些許經(jīng)驗相信會對以后的工作會有很大幫助。參考文獻1邢金臆，膜片彈簧離合器的設(shè)計與應(yīng)用，天津市汽車研究所2陳家瑞，汽車構(gòu)造第四版（下冊），人民交通出版社，2002.83林世裕，膜片彈簧離合器的演變、結(jié)構(gòu)型式與應(yīng)用，江蘇工學(xué)院學(xué)報，1990,11,14周方，摩擦式汽車離合器國產(chǎn)化設(shè)計與開發(fā)5過學(xué)迅，鄧亞東，汽車設(shè)計，人民交通出版社，2005.86王大全，汽車常用數(shù)據(jù)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.97機械工程手冊第28篇，機械工業(yè)出版社，1980.98孫吉樹，汽車離合器基本參數(shù)的優(yōu)化，林業(yè)科技情報，2005.11.099王望予，汽車設(shè)計（第4版），北京：機械工業(yè)出版社，200410張洪欣，汽車設(shè)計（第2版），機械工業(yè)出版社，1999.511王忠偉，劉長生，摩擦離合器與制動器的摩擦材料分析，中國公路學(xué)報，2001.1012林世裕，碟形彈簧與膜片彈簧設(shè)計13肖生發(fā)，汽車工程概論，北京理工大學(xué)出版社，2005.714林明芳，汽車離合器膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計，汽車工程.1988（1）41-48.15程漢應(yīng)，汽車離合器膜片彈簧工作特性曲線及其優(yōu)化設(shè)計，湖北汽車，199916陸懷民，施玉敏，汽車膜片彈簧離合器壓緊彈簧優(yōu)化設(shè)計，南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1995.317林眾，膜片彈簧離合器一一更新?lián)Q代的汽車離合器18 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