《汽車設(shè)計》課程設(shè)計拉式膜片彈簧離合器設(shè)計

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1、19 學(xué) 號 20080814 《汽車設(shè)計》 ——課程設(shè)計 題 目 拉式膜片彈簧離合器設(shè)計 學(xué) 院 物流學(xué)院 專 業(yè) 交通運(yùn)輸 班 級 零八級一班 姓 名 指導(dǎo)教師 目 錄 一 離合器車型的選定…………………………………………………………… 1 二 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇………………………………………………… 2 1 摩擦片主要參數(shù)選擇……………………………………………………… 2

2、2 離合器后背參數(shù)的確定………………………………………………… 3 3 單位壓力的確定…………………………………………………………4 4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化…………………………………………………… 5 5 摩片彈簧基本參數(shù)的選擇………………………………………………… 7 6 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計……………………………………………………… 8 7 離合器壓盤設(shè)計…………………………………………………………… 9 8 離合器蓋設(shè)計……………………………………………………………… 10 9 從動盤總成設(shè)計……………………………………………………

3、……… 11 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………13 心得…………………………………………………………………………………14 附圖 19 一 離合器車型的選定 1.本設(shè)計針對的車型是長安福特汽車 2.基本參數(shù)如下： 車 型：長安福特 整車質(zhì)量：1084 (kg) 最高車速：n=170 (km/h)

4、 主要尺寸：3950*1722*1467 長/寬/高 (mm) 最大功率：63/6000 (Kw/rpm) 最大扭矩：123/3500 (N.m/rpm) 二 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 1.摩擦片主要參數(shù)的選擇 摩擦片外徑是離合器的主要參數(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。 當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力P0

5、，可估算出摩擦片外徑。 摩擦片外徑D（mm）也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）按如下經(jīng)驗公式選用 （2.1） 式中，為直徑系數(shù)，取值范圍見表2-1。 由選車型得= 123 Nm，=14.6， 則將各參數(shù)值代入式后計算得 D=161.9218 mm 表2-1 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 16.0～18.5(單片離合器) 13.5～15.0(雙片離合器) 最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車 22.5～24.0 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列

6、化原則，根據(jù)下表2-2 表2-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457—74） 外徑D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 厚度h/ 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 =d/D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 1－ 0.676 0.667 0.657 0.703

7、 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 單位面積F/ 106 132 160 221 302 402 466 546 678 2.離合器后備系數(shù)β的確定 后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇β時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過大；c. 要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。 本設(shè)計的是1.1噸微型轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（見下表2-3），并根據(jù)

8、乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車=1.20—1.75，結(jié)合設(shè)計實際情況，故選擇β=1.5。 表2-3　離合器后備系數(shù)的取值范圍 車 型 后備系數(shù)β 乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 3、單位壓力的確定 摩擦面上的單位壓力的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān). 離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣(如城市用的公共汽車和礦用載重車),單位壓力較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力。因為在其它條件

9、不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。 摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀?.4查得：取f=0.3 由于單片離合器因為結(jié)構(gòu)簡單，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，在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計選擇單片離合器,又因為摩擦面數(shù)Z為離合器從動盤數(shù)的兩倍，所以Z=2，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。 離合器間隙Δt是指

10、離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙Δt一般為3～4mm。取Δt=4mm。 表2.4　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) 石棉基材料 模壓 0.20～0.25 編織 0.25～0.35 粉末冶金材料 銅基 0.25～0.35 鐵基 0.30～0.50 金屬陶瓷材料 0.4 （2.2） 由式（2.2）得：

11、 （2.3） 代入數(shù)據(jù)得： 單位壓力： 表2.5　摩擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力/MPa 石棉基材料 模壓 0.15~0.25 編織 0.25~0.35 粉末冶金材料 模壓 0.35~0.50 編織 金屬陶瓷材料 0.70~1.50 4. 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （1） 設(shè)計變量 后備系數(shù)β取決于離合器工作壓力F和離合器的主要尺寸參數(shù)D和d。單位壓力P也取決于離合器工作壓力F和離合器的主要尺寸參數(shù)D和d。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計變量選為：

12、 （2） 目標(biāo)函數(shù) 離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計追求的目標(biāo)，是在保證離合器性能要求的條件下使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為 （3）約束條件

13、

14、

15、

16、

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18、

19、 a 摩擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.53～0.70范圍內(nèi)

20、，即 b 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，不同車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2～4.0。 c 為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約50mm，即 mm 對于摩擦片內(nèi)徑d=155 mm, 而減振器彈簧位置半徑＝(0.6～0.75)d/2， 故取 取為50mm 所以d-2＝155－250＝55 mm>50 mm 故符合d>2+50 mm的優(yōu)化條件 d 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，即 　 經(jīng)檢查,合

21、格。 表.2.6　單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格D/mm 0．28 0．30 0．35 0．40 e 為降低離合器滑磨時的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力的最大范圍為0.11～1.50MPa,即 5. 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 (1) 比值H/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通常在1.5～2.0范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚h為2～4mm，本設(shè)計 ，h=3mm ，則H=6mm 。 (2) R/r選擇 通過研究表明，R/r越大，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差

22、影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.20～1.35 的范圍內(nèi)取值，且為使摩擦片的壓力分布均勻，拉式膜片彈簧的r值宜取為大于或等于。本設(shè)計中取，摩擦片的平均半徑 mm 取mm則 mm取整 mm 則。 (3)圓錐底角 汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時，圓錐底角α一般在范圍內(nèi)，本設(shè)計中 得在之間，合格。 (4)分離指數(shù)目的選擇 分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，對于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計所取分離指數(shù)為18。 (5)切槽寬度 mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求

23、。 (6)壓盤加截點半徑和支承環(huán)加截點半徑的確定 和的取值將影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于r且盡量小于r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計中取 mm， mm。 6. 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 （1）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 （2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 （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半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即 （4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 （

24、5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 推式： 拉式： 由（4）和（5）得 mm， mm。 7. 離合器壓盤設(shè)計 （1）壓盤的傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機(jī)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)允許壓盤在離合器的分離過程中能自由的沿軸向移動。如前面所述采用采用傳動片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 （2）壓盤的幾何尺

25、寸的確定 由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。 壓盤外徑D=256㎜ 壓盤內(nèi)徑d=150㎜ (3)壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點： a.壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量 在離合器的結(jié)合過程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸

26、收，為了使每次接合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。 b.壓盤應(yīng)具有較大的剛度 壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形，而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15㎜），但一般不小于10㎜。 在該設(shè)計中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為15㎜。. (4）壓盤傳動片的材料選擇 壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為HB170～227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添

27、加少量合金元素。在本設(shè)計中用材料為3號灰鑄鐵JS—1，工作表面光潔度取為1.6。 8. 離合器蓋設(shè)計 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(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)計中應(yīng)注意以下幾個問題： （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，可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動效率，嚴(yán)重時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

28、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。 （3）離合器的對中問題 離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對與飛輪必須有良好的對中，否則會破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。 離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另有種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設(shè)計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中. 9. 從動盤總成設(shè)計 (1) 從動盤轂 根據(jù)《汽車設(shè)計》，從動盤轂軸向長度不宜過小，以免再花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一

29、般取1.0～1.4倍的花鍵軸直徑。 而而花鍵軸直徑 式中，A為由材料與受載情況決定的系數(shù)，見表2.7: 表2.7　軸常用幾種材料的及A值 軸的材料 Q235-A，20 Q275，35 （1Cr18Ni9Ti） 45 45Cr,35SiMn 38SiMnMo,3Cr13 15～25 20～35 25～45 35～56 A 149～126 135～112 126～103 112～97 取，n 為軸的轉(zhuǎn)速，n=3500r/min，則 D=35mm，取 mm。 故取從動盤轂軸向長度取為1.2d=1.2

30、44=52.8 mm。從動盤轂的材料選取45鍛鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般26～32HRC。根據(jù)摩擦片的外徑D的尺寸以及根據(jù)表12.1查出從動盤轂花鍵的尺寸。 由于D=250 mm，則查表可得， 花鍵尺寸：齒數(shù)n=10， 外徑=35mm, 內(nèi)徑＝28mm 齒厚t=4mm, 有效齒長l=35mm, 積壓應(yīng)力=10.2 Mpa 表2.8　花健的的選取 摩擦片的外徑 /mm /N.m 花健尺寸 擠壓應(yīng)力 /MPa 齒數(shù) n 外徑 /mm 內(nèi)徑 /mm 齒厚 /mm 有效齒長 /mm 160 49 10 23

31、18 3 20 9．8 180 69 10 26 21 3 20 11．6 200 108 10 29 23 4 25 11．1 225 147 10 32 26 4 30 11．3 250 196 10 35 28 4 35 10．2 280 275 10 35 32 4 40 12．5 300 304 10 40 32 5 40 10．5 325 373 10 40 32 5 45 11．4 350 471 10 40 32 5 50 13．0 (

32、2)從動片 從動片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。 材料選用中碳鋼板（50號），厚度為取為2.5mm,表面硬度為35～40HRC (3) 波形片和減振彈簧 波形片一般采用65Mn,厚度取為1mm,硬度為40～46HRC，并經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧用60Si2MnA鋼絲。 參考文獻(xiàn) [1] 王望予.汽車設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2010. [2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2010. [3] 余仁義,梁濤.汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計[J].專用汽車.2003.

33、 心 得 本次課程設(shè)計，開始自己也不知道該怎么動手，就在網(wǎng)上找了一些離合器設(shè)計的相關(guān)資料和模板，再開始設(shè)計自己車型的離合器。 在離合器的數(shù)據(jù)計算時，有些地方不是很清楚，又和同學(xué)們一起討論，很多同學(xué)細(xì)心的給我講解。通過這次課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己理論知識的缺乏、繪圖軟件使用不熟練等問題。在之后的時間里應(yīng)該加強(qiáng)基本理論知識和繪圖軟件的學(xué)習(xí)，并且把理論知識運(yùn)用到實踐中，使所學(xué)的東西能真正運(yùn)用出來。只要自己認(rèn)真做，沒有什么不可能完成的任務(wù)，這次課程設(shè)計也為我們的畢業(yè)設(shè)計做了很好的準(zhǔn)備。

34、 附圖一：摩擦片 附圖二：膜片彈簧 附圖三：離合器蓋 附圖四：從動盤 附圖五：離合器的裝配 ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQo

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