第1章緒論1.1 選題的目的本次設(shè)計(jì)，我力爭(zhēng)把離合器設(shè)計(jì)系統(tǒng)化，為離合器設(shè)計(jì)者提供一定的參考價(jià)值。拋棄傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器，設(shè)計(jì)新式的拉式膜片彈簧離合器是本次設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)。1.2 離合器發(fā)展歷史1近年來各國(guó)政府都從資金、技術(shù)方面大力發(fā)展汽車工業(yè)，使其發(fā)展速度明顯比其它工業(yè)要快的多，因此汽車工業(yè)迅速成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)汽車來說，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在，它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成。目前，各種汽車廣泛采用的是摩擦式離合器，它是利用摩擦副間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的離合器。在早期研發(fā)的離合器中，錐形離合器最為成功。現(xiàn)今所用的盤片式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。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采用多片離合器。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離合器1。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率不斷提高和汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來越高。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)正逐步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)。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，設(shè)計(jì)工作已從手工轉(zhuǎn)向電腦，包括計(jì)算、性能演示、計(jì)算機(jī)繪圖、制成后的故障統(tǒng)計(jì)等等。1.3 離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)2：（ 1）結(jié)合時(shí)平順、柔和，保證汽車起步平穩(wěn)；（ 2）離合器分離徹底；（ 3）從動(dòng)部分慣量小，以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊；（ 4）散熱性能好；（ 5）大大簡(jiǎn)化并顯著地縮短了離合器的軸間尺寸；（ 6）避免汽車傳動(dòng)系共振，具有吸收震動(dòng)、沖擊和減小噪聲能力；（ 7）操縱輕便；（ 8）工作性能（最大摩擦力矩Temax和后備系數(shù)）保持穩(wěn)定；（ 9）使用壽命長(zhǎng)。1.3.1 離合器的功用離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300500r/min,而汽車則只能由靜止開始起步,一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)4。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。1.3.2 現(xiàn)代汽車離合器應(yīng)滿足的要求根據(jù)離合器的功用，它應(yīng)滿足下列主要要求5：（ 1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。為此，離合器的摩擦力矩（Tc）應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（Temax）；cemax（ 2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加，以免汽車起步?jīng)_撞或抖動(dòng)；（ 3）分離迅速、徹底。換檔時(shí)若離合器分離不徹底，則飛輪上的力矩繼續(xù)有一部分傳入變速器，會(huì)使換檔困難，引起齒輪的沖擊響聲；（ 4）從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。離合器分離時(shí)，和變速器主動(dòng)齒輪相連接的質(zhì)量就只有離合器的從動(dòng)盤。減小從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，換檔時(shí)的沖擊即降低；（ 5）具有吸收振動(dòng)、噪聲和沖擊的能力；（ 6）散熱良好，以免摩擦零件因溫度過高而燒裂或因摩擦系數(shù)下降而打滑；（ 7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞。尤其是對(duì)城市行駛的轎車和公共汽車，非常重要；（ 8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內(nèi)，要能通過調(diào)整，使離合器正常工作。1.3.3離合器工作原理如圖1.1所示，摩擦離合器一般是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。離合器在接合狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自曲軸傳出，通過飛輪2和壓盤借摩擦作用傳給從動(dòng)盤3，最后通過從動(dòng)軸傳給變速器。當(dāng)駕駛員踩下踏板時(shí)，通過拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋5上的支柱為支點(diǎn)，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤向左，這樣，從動(dòng)盤3兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)放開踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此時(shí)壓緊彈簧就推動(dòng)壓盤向右，仍將從動(dòng)盤3壓緊在飛輪上2，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器7。1-軸承2-飛輪3-從動(dòng)盤4-壓盤5-離合器蓋螺栓6-離合器蓋7-膜片彈簧8-分離軸承9-軸圖1.1離合器總成1.3.4拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；所謂拉式膜片彈簧，其特征是膜片彈簧和壓盤上安裝有彈性圓柱銷，壓盤、離合器蓋和傳動(dòng)片的一端由限位裝置安裝在一起，從動(dòng)盤總成的從動(dòng)盤為三片從動(dòng)盤依次疊加安裝在一起；拉式離合器壓緊模塊的壓盤上均勻設(shè)有散熱筋。提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約25%30%；無論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程，不會(huì)產(chǎn)生沖擊聲；使用壽命更長(zhǎng)10。第2章離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 離合器種類選擇離合器有摩擦式，電磁式，液力式三種類型。離合器大都根據(jù)摩擦原理設(shè)計(jì)的。摩擦式應(yīng)用廣泛。摩擦式工作表面形狀包括錐形、鼓形和盤形，錐形和鼓形的缺點(diǎn)是其從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換檔困難，且結(jié)合不夠柔和，易卡住。故選擇盤形摩擦式離合器2.2 從動(dòng)盤數(shù)選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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)能保證分離徹底、接合平順。對(duì)于1260kg的轎車，本次設(shè)計(jì)選擇單片離合器2.3 壓緊彈簧和布置形式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）膜片彈簧有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??；（ 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。2.4 壓盤驅(qū)動(dòng)形式選擇由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接方式存在傳力處之間有間隙的缺點(diǎn)，故選擇已被廣泛采用的傳力片傳動(dòng)方式，簡(jiǎn)化了壓盤的結(jié)構(gòu)，有利于壓盤的定中。為了改善傳力片的受力狀況，它們沿圓周切向布置，一般有34組，每組34個(gè)彈性薄片組成，片厚一般為11.2mm但它們的正反向特性不相同。故選擇傳動(dòng)片式。2.5 扭轉(zhuǎn)減震器它能降低發(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。2.6 設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)基本要求8：（ 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)矩儲(chǔ)備，又能防止過載。（ 2） 接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。（ 3） 分離時(shí)要迅速、徹底。（ 4） 從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔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)效果，以保證工作溫度不致過高，延長(zhǎng)壽命。（ 6） 操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。（ 7） 具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。技術(shù)參數(shù):車型：日產(chǎn)軒逸1.6XV整車質(zhì)量（kg）:1260最大扭矩/轉(zhuǎn)速（Nm/rpm）:189/4400主減速比：4.072一檔速比：4.832滾動(dòng)半徑：320mm第3章離合器主要參數(shù)的選擇3.1 后備系數(shù)（3后備系數(shù)B是離合器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇B時(shí)，應(yīng)保證離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等因素。乘用車B選擇：1.201.75,本次設(shè)計(jì)取B=1.2。3.2 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、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦因數(shù)f的取值范圍見下表。表3-1摩擦材料的摩擦因數(shù)f的取值范圍摩擦材料摩擦因數(shù)f石棉基材料模壓0.200.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.250.35鐵基0.350.50金屬陶瓷材料0.701.50本次設(shè)計(jì)取f=0.30。摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本次設(shè)計(jì)取單片離合器Z=2o離合器間隙t是指離合器處于正常結(jié)合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全結(jié)合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙t一般為34mm。本次設(shè)計(jì)取t=3mm。3.3 單位壓力po單位壓力Po決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響,選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。p0取值范圍見表3-2。表3-2摩擦片單位壓力po的取值范圍摩擦片材料單位壓力p0/Mpa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.350.50鐵基金屬陶瓷材料0.701.50Po選擇：0.10MPa<P0<1.50MPa,本次設(shè)計(jì)取p0=0.3MPa。3.4 摩擦片外徑口內(nèi)徑d和厚度b摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。12BTemaxD=3-788mmY/fZp0(1c3)取D=225mm當(dāng)摩擦片外徑D確定后，摩擦片內(nèi)徑d可根據(jù)d/D在0.530.70之間來確定。取c=d/D=0.667,d=0.667D=150.075mm，取d=150mm摩擦片厚度b主要有3.2mm>3.5mm、4.0mm三種。取b=3.5mm。Tc=BTemax=1.2189=227N.m第4章離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1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)化的方法來確定這些參數(shù)130(1)摩擦片外徑D(mm的選取應(yīng)使最大圓周速度Vd不超過6570m/s,即Vd=nemaxD103=-4400225103=51.81m/s<65-70m/s6060符合要求。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(r/min)。(2)摩擦片的內(nèi)、外徑比c應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，本次設(shè)計(jì)取c=0.667。(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)系過載，不同的車型的B值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0,本次設(shè)計(jì)取B=1.20。(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2Ro約50mm即d>2R0+50mm(5)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力Po根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，Po的最大范圍為0.101.50Mpa。本次設(shè)計(jì)取p0=0.3MPa。(6)為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功w應(yīng)小于其許用值w。汽車起步時(shí)離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(J)為：222W=(mr)=7522.1(J)1800i0i2g式中，ma為汽車總質(zhì)量(kg);rr為輪胎滾動(dòng)半徑(m);ig為汽車起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比；i0為主減速器傳動(dòng)比；ne為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；乘用車neM2000r/min。4W冗 Z(D2=0.17< w = 0.4 J/mm 2二4*7522.1d2)3.14*2*(225*225150*150)滿足要求4.2 膜片彈簧的彈性特性曲線w八4膜片彈簧特性曲線4.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇4(1)比值H/h和h的選擇為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.52.0,板厚h為24mm。取h=3mm，H/h=1.5，即H=1.5h=4.5mm。 2) 2)R/r比值和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，彈性特性曲受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求。R/r一般為1.201.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，拉式膜片彈簧的r值宜為大于或等于Rc。即R=f擦片外徑120取R/r=1.2，r=R/1.2=100mm。 3) a的選擇膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角a與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，a一般在9°15°范圍內(nèi)。a=arctanH/(R-r)=12.680,符合要求。 4) 4)分離指數(shù)目n的選取分離指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12。取分離之?dāng)?shù)目n=18。 5) 5)膜片彈簧小段內(nèi)半徑r0及分離軸承作用半徑rf的確定 6) 0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。r0=28mmrf=30mm(6)切槽寬度61、62及半徑re的確定61=3.23.5mm,62=910mmre的取值應(yīng)滿足r-re>62。本次設(shè)計(jì)取61=3.2mm,62=9mm,re<r-62=91mm。(7)壓盤加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定R1=118mmr1=102mm4.4膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強(qiáng)度也滿足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到最佳的綜合效果9。(1)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的H/h與初始底錐角a弋H/(R-r)應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1.6<H/h=1.5<2.29°&a弋H/(R-r)=12.68&150(2)彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20<R/r=1.20<1.370<2R/h=80<1003.5&R/r0=4.3<5.0(3)為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑ri應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即(D+d)/4&r1=102<D/2(4)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，R與R,rf與r0之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1<R-R1=2<70wrf-r0=2w4(5)膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即R%3.5<_-=5.5<9.0R11第5章主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)5.1.1 扭轉(zhuǎn)減振器的概述扭轉(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)系的首段扭轉(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。因此，扭轉(zhuǎn)減振器具有如下功能：(1)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。(2)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。(3)控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振及噪聲。(4)緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。減振器的扭轉(zhuǎn)剛度k和阻尼摩擦元件間的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T是兩個(gè)主要參數(shù)，決定了減振器的減震效果。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩Tj、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn和極限轉(zhuǎn)角j等。5.1.2扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)(1)極限轉(zhuǎn)矩Tj極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙41時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(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Tj=(1.52.0)Temax一般乘用車：系數(shù)取2.0即Tj=2Temax=378Nm(2)扭轉(zhuǎn)角剛度K<13Tj=13X378=4914(3)阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度k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T。一般可按下式初選：T=(0.060.17)Temax取T=0.1Temax=18.9N.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T,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=(0.050.15)Temax取Tn=0.1Temax=18.95m(5)減振彈簧的位置半徑RoR的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取Ro=(0.600.75)d/2R=0.60d/2=45mm(6)減振彈簧個(gè)數(shù)ZjZj參照表6-1選取。表5-1減振彈簧個(gè)數(shù)的選取摩擦片外徑D/mm225250250325325350>350Zj4668810>10摩擦片外徑D=225mm選取Zj=4(7)減振彈簧總壓力F當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙i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=378000Nmm/45=8400N(8)極限轉(zhuǎn)角j本次設(shè)計(jì)j取10°。5.2 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)5.2.1 從動(dòng)盤轂從動(dòng)盤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)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤轂相對(duì)于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減下來60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，花鍵的遲鈍可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax由表3-1選取。表5-2從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸摩擦片外徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax/(N,m)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力"MPac齒數(shù)n夕卜徑D'/mm內(nèi)徑d7mm齒厚t/mm后效因kl/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.5本次設(shè)計(jì)D=225mm,Temax=189N-m故選擇花鍵類型為:摩擦片夕卜徑D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax/(Nm)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力c/MPa齒數(shù)n夕卜徑D7mm內(nèi)徑d'/mm齒厚t/mm有效齒長(zhǎng)l/mm22518910322643011.35.2.2 從動(dòng)片的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求5:(1)從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊。(2)從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性，使離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。(3)應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。5.2.3 摩擦片的設(shè)計(jì)摩擦片應(yīng)滿足以下要求：(1)摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對(duì)其影響要小(2)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性(3)密度要小，以減少?gòu)膭?dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(4)熱穩(wěn)定性要好(5)磨合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤表面5.3 離合器蓋總成的設(shè)計(jì)5.3.1 離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求6：(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高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。5.3.2 壓盤的設(shè)計(jì)對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求10：(1)壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量，以增大熱容量，減小溫度，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。(2)壓盤應(yīng)具有較大剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為1525mm(3)與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520gcm。(4)壓盤高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT20。HT25QHT30Q硬度為170227HBs5.4 壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇W0.57522.1mcm481.4mM3.5kg帶入t=2.3C,所以符合要求式中，t為壓盤溫升(C),不超謾810C；c為壓盤的比熱容，鑄鐵：c=481.4J/(kgC)；m為壓盤質(zhì)量(kg);丫為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤本設(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)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器。計(jì)算方面：確定了離合器的主要參數(shù)B,Po,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。確定了扭轉(zhuǎn)減振器和變速器的主要尺寸。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，所含加強(qiáng)了耐高溫性；傳動(dòng)片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT20Q提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力。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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于水平有限，我在設(shè)計(jì)中不免出現(xiàn)偏頗和錯(cuò)誤，希望老師批評(píng)指正。