機(jī)械工程學(xué)院·車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書題 目：金杯牌REH115L（S）豪華客車離合器設(shè)計(jì)姓 名：姜興東班級學(xué)號：車輛工程1008074129指導(dǎo)教師：姚嘉目錄第 1 章你的章標(biāo)題11.1你的第一級節(jié)標(biāo)題1你的第二級節(jié)標(biāo)題11.2你的第一級節(jié)標(biāo)題1你的第二級節(jié)標(biāo)題1第 2 章你的章標(biāo)題22.1你的第一級節(jié)標(biāo)題2你的第二級節(jié)標(biāo)題22.2你的第一級節(jié)標(biāo)題2你的第二級節(jié)標(biāo)題2第 3 章你的章標(biāo)題33.1你的第一級節(jié)標(biāo)題3參考文獻(xiàn)4致謝5第 1 章 離合器概述1.1 設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)參數(shù)對于以內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車，離合器在機(jī)械傳動系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機(jī)相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)的四部分。 離合器的主要功用是實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時(shí)發(fā)動機(jī)與傳動系平順的接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪的沖擊；在工作中受到較大的變載荷時(shí)，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系各零件因過載而損壞；有效的降低傳動系中的震動和噪聲。1.1.1 基本要求（1）在任何形式條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備，又能防止傳動系過載。（2）接合時(shí)要安全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動和沖擊。（3）分離時(shí)要迅速、徹底。（4）從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 （3）應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。（6）應(yīng)能避免和衰減傳動系的扭矩振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪音的能力。（7）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。（8）作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作中變化要盡可能小，以保證穩(wěn)定的工作性能。（9）具有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。 （10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。1.1.2 技術(shù)參數(shù)發(fā)動機(jī)功率： 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩：1.2 結(jié)構(gòu)方案分析1.2.1 從動盤數(shù)的選擇：單片離合器單片離合器：對乘用車和最大質(zhì)量小于6t的商用車而言。發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置條件容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動盤。單片離合器的機(jī)構(gòu)簡單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動盤可保證接合平順。1.2.2 壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 具有比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)量小。（3） 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。1.3 膜片彈簧的支撐形式拉式膜片彈簧的支撐形式單支撐形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋的支承環(huán)上。1.4 壓盤的驅(qū)動方式 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： 1）凸臺窗孔式：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)簡單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤上凸臺在傳動過程中存在滑動摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。2）徑向傳動驅(qū)動式：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，但它沒有相對滑動部分，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位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會失去平衡而產(chǎn)生異常振動和噪聲。3） 徑向傳動片驅(qū)動方式：它用彈簧鋼制的傳動片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動驅(qū)動方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動驅(qū)動方式。第 2 章 離合器主要參數(shù)的選擇及計(jì)算校核2.1 后備系數(shù)2.1.1 后備系數(shù)后備系數(shù)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)動機(jī)最大的轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍可能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過長、防止傳遞系數(shù)過載以及操縱輕便等因數(shù)。 乘用車選擇：1.201.75本次設(shè)計(jì)取。2.1.2 摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。根據(jù)參考文獻(xiàn)12.9公式：根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2-3?。?，算知：由在0.530.70之間算知：由于摩擦片厚度主要有3.2mm、3.5mm、4.0mm三種。離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)表1外徑D/mm160180200225250280300325350380405430內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195205220230厚度b/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351- c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847單位面積1061321602213024024665466787299081037?。?、，取2.1.3 單位壓力單位壓力決定了摩擦面的耐磨性，對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。選擇：，根據(jù)參考文獻(xiàn)1公式2-8：，可解得：符合取值范圍（式中）。2.2 離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.2.1 離合器基本參數(shù)的校驗(yàn)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、后校驗(yàn)的方法。下面采用優(yōu)化的方法來確定這些參數(shù)。（1） 摩擦片外經(jīng)應(yīng)使最大圓周速度不超過，根據(jù)參考文獻(xiàn)12-10公式：，算得：符合設(shè)計(jì)要求。（2） 摩擦片的內(nèi)外半徑比應(yīng)在范圍之內(nèi)。本次設(shè)計(jì)（3） 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不車型的車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為，本次設(shè)計(jì)（4） 為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力根據(jù)所用材料在一定范圍內(nèi)選取。本次設(shè)計(jì)（5） 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)小于其許用值，根據(jù)參考文獻(xiàn)12-11公式：，可知： 根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2-5，可知（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，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功小于其許用值，根據(jù)參考文獻(xiàn)12-12公式：，可知：。根據(jù)參考文獻(xiàn)1，可知2.3 摩擦片的相關(guān)參數(shù)表1摩擦片內(nèi)徑d后備系數(shù)厚度b單位壓力Po200mm140mm1.240.28MPa第 3 章 膜片彈簧的設(shè)計(jì)3.1 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇3.1.1 截錐高度與板厚比值和板厚的選擇為了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一般為1.52.0，板厚h為24。故初選, 則。3.1.2 自由狀態(tài)下碟簧部分大端、小端的選擇和比值當(dāng)時(shí)，摩擦片平均半徑Rc=，對于拉式膜片彈簧的值，應(yīng)滿足關(guān)系，故取,再結(jié)合實(shí)際情況取,則。3.1.3 膜片彈簧起始圓錐底角的選擇，滿足的范圍。3.1.4 分離指數(shù)目的選取分離指數(shù)目常取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 。3.1.5 膜片彈簧最小端內(nèi)半徑及分離軸承作用半徑由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。應(yīng)該大于。3.1.6 切槽寬度、及半徑取，,滿足，則故取。3.1.7 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定R1和r1需滿足下列條件：， 故選擇，.3.1.8 膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料，應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限，高的靜力強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，高的沖擊強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼60Si2MnA或50CrVA。3.2 膜片彈簧的彈性特性曲線假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午線剛性地繞上地某中性點(diǎn)轉(zhuǎn)動。設(shè)通過支承環(huán)和壓盤加載膜片彈簧上地載荷集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的相對軸向變形為,則膜片彈簧的彈性特性如下式表示：式中，彈性模量，鋼材料??；泊松比，鋼材料??；自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑，；自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑，；壓盤加載點(diǎn)半徑，；支承環(huán)加載點(diǎn)半徑，；自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度，；膜片彈簧鋼板厚度，。3.3 膜片彈簧的相關(guān)參表截錐高度H板厚h分離指數(shù)n圓底錐角5.1mm3mm1811.77°第 4 章 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)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系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，改變系統(tǒng)的固有振型，盡可能避開由發(fā)動機(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能量。4.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)目前，在柴油機(jī)汽車中廣泛采用具有怠速級的兩級或三級非線性扭轉(zhuǎn)減振器 。三級非線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性如下圖所示。4.1.1 極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取對于商用車，系數(shù)取2.0，計(jì)算得4.1.2 扭轉(zhuǎn)角剛度由經(jīng)驗(yàn)公式初選 4.1.3 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩可按公式初選 取4.1.4 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。滿足以下關(guān)系：且而則初選4.1.5 減振彈簧的位置半徑的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取則取，取。4.1.6 減振彈簧個(gè)數(shù)當(dāng)摩擦片外徑時(shí)，故取4.1.7 減振彈簧總壓力F當(dāng)減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值時(shí)，減振彈簧受到的壓力為4.2 減振彈簧的計(jì)算在初步選定減振器的主要參數(shù)以后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振器設(shè)計(jì)相關(guān)的尺寸。4.2.1 減振彈簧的分布半徑4.2.2 單個(gè)減振器的工作壓力4.2.3 減振彈簧尺寸1）彈簧中徑其一般由布置結(jié)構(gòu)來決定，通常故取2）彈簧鋼絲直徑式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取,故取為取3）減振彈簧剛度應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值及其布置尺寸確定，即4）減振彈簧有效圈數(shù)5）減振彈簧總?cè)?shù)其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關(guān)系為6）減振彈簧最小高度7）彈簧總變形量8）減振彈簧總變形量9）減振彈簧預(yù)變形量10）減振彈簧安裝工作高度11）從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為12）限位銷與從動盤轂缺口側(cè)邊的間隙，式中，為限位銷的安裝尺寸。值一般為。所以可取為3, 為41。13）限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般?？扇?04.3 扭轉(zhuǎn)減振器相關(guān)參數(shù)表極限轉(zhuǎn)矩阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩預(yù)緊轉(zhuǎn)矩減振彈簧的位置半徑減振彈簧個(gè)數(shù)386 19.319 556第 5 章 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 從動盤轂的設(shè)計(jì)從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對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)摩擦片的外徑與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩來選擇摩擦片外徑發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩花鍵尺寸擠壓應(yīng)力齒數(shù)外徑內(nèi)徑齒厚有效尺長20051.510292342511.15.2 從動片的設(shè)計(jì)從動盤對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：1) 從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(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，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。本次設(shè)計(jì)初選從動片厚度為2mm。5.3 離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求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。本次設(shè)計(jì)初選08鋼板厚度為。5.4 壓板的設(shè)計(jì)對壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求: 1)壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，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。 3)與飛輪應(yīng)保持良好的對中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于 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、，硬度為。參考文獻(xiàn)1.王望予.汽車設(shè)計(jì).M.北京。機(jī)械工藝出版社，2007.6致 謝本篇設(shè)計(jì)的完成，首先要感謝指導(dǎo)老師對我們每個(gè)學(xué)生的悉心教學(xué)，期間為我們提供了有利的信息，這些信息都是做設(shè)計(jì)時(shí)候不可或缺的，給我們完成此篇設(shè)計(jì)帶來了很大的便捷之處；其次，我也要感謝學(xué)校所有教誨我的老師，是他們教學(xué)的成果讓我對網(wǎng)絡(luò)知識得以見多識廣，他們悉心的教誨也是我完成此篇設(shè)計(jì)不可缺少的存在。感謝答辯老師對我進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。再一次謝謝學(xué)校的這些可親可敬的老師！謝謝！