3067 離合器設(shè)計(jì)

3067 離合器設(shè)計(jì),離合器,設(shè)計(jì) 1寧XX 大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) (論 文 )離合器設(shè)計(jì)論文所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日2目 錄摘 要 ………………………………………………………………………… 41 緒論 …………………………………………………………………………51.1 離合器概論 ……………………………………………………………… 51.2 離合器的功用 ……………………………………………………………51.3 離合器的工作原理 ………………………………………………………61.4 膜片彈簧離合器的概論 …………………………………………………72 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 ………………………………………………………92.1 離合器車型的選定 ………………………………………………………92.2 離合器設(shè)計(jì)的基本要求 …………………………………………………92.3 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………………92.3.1 摩擦片的選擇 …………………………………………………………92.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇 ……………………………………………92.3.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 ………………………………………………………102.3.4 分離軸承的類型 ………………………………………………………102.3.5 離合器的散熱通風(fēng)措施 ………………………………………………113 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ………………………………………………113.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇 …………………………………………………113.2 離合器后備系數(shù) β 的確定 ………………………………………………123.3 單位壓力 P 的確定 ………………………………………………………133.4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 …………………………………………………134 離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì) …………………………………………………………144.1 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹 …………………………………………………………144.2 從動(dòng)盤設(shè)計(jì) ………………………………………………………………154.2.1 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) …………………………………………………154.2.2 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) ………………………………………………………164.2.3 摩擦片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 …………………………175 離合器壓盤設(shè)計(jì) ……………………………………………………………1735.1 壓盤的傳力方式選擇 ……………………………………………………175.2 壓盤的幾何尺寸的確定 …………………………………………………185.3 壓盤傳動(dòng)片的材料選擇 …………………………………………………185.4 離合器蓋的設(shè)計(jì) …………………………………………………………186 離合器分離裝置設(shè)計(jì) ………………………………………………………196.1 分離桿的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………196.2 離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì) ……………………………………197 離合器膜片彈簧設(shè)計(jì) ………………………………………………………207.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ……………………………………………………217.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式 ………………………………………217.3 膜片彈簧的彈性變形特性 ………………………………………………217.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 ………………………………………………237.4.1 H/h 比值的選取 ………………………………………………………237.4.2 R 及 R/r 確定 …………………………………………………………247.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角 ?………………………………………………247.4.4 膜片彈簧小端半徑 r f及分離軸承的作用半徑 r p …………………247.4.5 分離指數(shù)目 n、切槽寬 1?、窗孔槽寬 2?、及半徑 re ………………247.5 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) ……………………………………………………247.6 膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算 ………………………………………………………257.6.1 F-λ 圖 …………………………………………………………………257.6.2 應(yīng)力計(jì)算…………………………………………………………………27結(jié) 論 …………………………………………………………………………30參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………31致 謝 …………………………………………………………………………32第 1章 緒 論41.1選題的目的本次設(shè)計(jì)，我力爭把離合器設(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。1.2離合器發(fā)展歷史近年來各國政府都從資金、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)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。對于內(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)相連接聽總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦式離合器主要依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。在早期研發(fā)的離合器中，錐形離合器最為成功?，F(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。20 世紀(jì) 20 年代末，直到進(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]。近來，人們對離合器的要求越來越高，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)矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。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)矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。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5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，使用可靠性高壽命長，結(jié)構(gòu)簡單、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，使汽車起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊；（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）高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度；（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 和后備系數(shù) 保持穩(wěn)定） ；maxeT?（9）使用壽命長。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 300～500r/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)。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。6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：（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（ ）應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（ ） ；cTmaxeT（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)有一部份傳入變速器，會使換檔困難，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，摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分、從動(dòng)部分組成、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，在通過從動(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。71-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 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)與推式相比，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)更簡單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，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 ；無論在接合狀態(tài)或分%30~25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)磨損后不會形成間隙而增大踏板自由行程，不會產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長。8第 2 章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了達(dá)到計(jì)劃書所給的數(shù)據(jù)要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用要求、制造條件，以及“系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”的要求等，合理選擇離合器結(jié)構(gòu)。2.1 離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證2.1.1 摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，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，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。摩擦片數(shù)為 2。2.1.2 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；（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。2.1.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式9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—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(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(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。2.1.4 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，它可以將潤滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤滑，相比供油式軸承則需增加。2.1.5 離合器的散熱通風(fēng)試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過°C 時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時(shí)溫20~18度一般在 °C 以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過C?高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。 2.1.6 從動(dòng)盤總成從動(dòng)盤總成由摩擦片，從動(dòng)片，減震器和從動(dòng)盤穀等組成。它雖然對離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重10點(diǎn)。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減小變速器換檔時(shí)輪齒簡單沖擊；（2）應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。（3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。1、摩擦片要求摩擦系數(shù)穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對其影響要小，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密度??；有利于結(jié)合平順，長期停放離合器摩擦片不會粘著現(xiàn)象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑（樹脂或硅膠）和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數(shù)為 0.25～0.3，密度小，價(jià)格便宜，多年來在汽車離合器上使用效果良好。同時(shí)，摩擦片從動(dòng)鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動(dòng)鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。2、從動(dòng)盤的軸向彈性從動(dòng)盤的軸向彈性可改善離合器性能，使離合器接合柔和，摩擦面接觸均勻，磨損較小。為使從動(dòng)盤有軸向彈性，單獨(dú)制造扇形波狀彈簧與從動(dòng)鋼片鉚接。波狀彈簧可用比鋼片輕薄的材料制造，軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適宜高速旋轉(zhuǎn)，且彈簧對置分布，彈性好。因此設(shè)計(jì)中選用此類彈簧。3、扭轉(zhuǎn)減震器扭轉(zhuǎn)減震器幾乎是現(xiàn)代汽車離合器從動(dòng)盤上必備的部件，主要由彈性元件和阻尼元件組成。彈性元件可降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避免由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振。但是,這種共振往往難以避免。汽車行駛在不平的道路上行駛阻力也會時(shí)刻變化。當(dāng)由于路面不平引起的激力頻率與傳動(dòng)系的某階自振頻率重合時(shí)，也會發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼元件則可有效的耗散此時(shí)的振動(dòng)能量，因而扭轉(zhuǎn)減震器可有效地降低傳動(dòng)系共振載荷與噪聲。扭轉(zhuǎn)減震器的彈性特性，又線性和非線性兩種。彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減震器，其彈性特點(diǎn)為線性。阻尼元件采用摩擦片通過碟形彈簧建立阻尼默片的正應(yīng)力，其阻尼力矩比較穩(wěn)定。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩實(shí)際上是通過一些彈性元件傳遞到傳動(dòng)系的。摩擦式扭轉(zhuǎn)減震器工作原理：離合器工作時(shí)，扭矩從摩擦片傳給從動(dòng)鋼片再傳給從動(dòng)盤轂，此時(shí)彈簧被壓縮，從動(dòng)鋼片相對從動(dòng)盤轂前移（從動(dòng)轂邊緣上的缺口控制著鋼片與轂的最大位移） 。112.2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在進(jìn)行離合器的具體設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為前提，然后滿足下列條件 [15]:（1）如前所述，扇形波狀彈簧對置分布鉚接在從動(dòng)鋼片上，并在從動(dòng)盤上設(shè)置扭轉(zhuǎn)減震器保證離合器接合柔和，摩擦片制成一定錐度（從動(dòng)盤錐形量約為 0.5mm）使其大端面向飛輪，這樣從動(dòng)盤轂在從動(dòng)軸（即變速器第一軸）花鍵上易于滑動(dòng)，有利于離合器徹底分離。（2）離合器主動(dòng)部分與從動(dòng)部分的連接和支撐形式，離合器的主動(dòng)部分包括飛輪，離合器蓋與他們一起轉(zhuǎn)動(dòng)并能軸向移動(dòng)的壓盤，壓盤通過鋼片與離合器蓋相連，離合器從動(dòng)部分有從動(dòng)盤，從動(dòng)軸，從動(dòng)軸裝在飛輪與壓盤之間，可在從動(dòng)軸花鍵上滑動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)把離合器從動(dòng)軸的前軸承安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的中心孔內(nèi)。（3）離合器從動(dòng)軸的軸向定位及軸承潤滑，離合器從動(dòng)軸在安裝后應(yīng)保持軸向定位，在拆卸時(shí)便于離合器中抽出來。因此，設(shè)計(jì)時(shí)使從動(dòng)軸前軸承外圓與飛輪為過渡配合，而前軸承內(nèi)圈與從動(dòng)軸為間隙配合，離合器的從動(dòng)軸軸向定位是靠從動(dòng)軸后軸承來保證的。離合器分離軸承靠注入黃油潤滑的，而從動(dòng)軸前軸承靠油杯定期注入潤滑。 為防止?jié)櫥土鞯侥Σ烈r面，造成離合器打滑，除在軸承處安有自緊油封外，還在飛輪上開泄油孔。（4）離合器運(yùn)動(dòng)零件的限位，離合器處于接合時(shí)為使壓盤與摩擦片很好接合，應(yīng)使分離彈簧與分離軸承之間保持一定間隙，這是分離軸承回位彈簧加以保證。分離時(shí)，應(yīng)對踏板的最大行程加以限制。2.3 離合器主要零件的設(shè)計(jì)2.3.1 從動(dòng)盤扇形波狀彈簧兩兩對置鉚接與從動(dòng)鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于 0.2mm，從動(dòng)盤本體采用 45 號鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動(dòng)盤本體上設(shè)徑向切口。2.3.2 摩擦片摩擦片在性能上要滿足如下要求：（1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對其影響；（2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好；（3）有利于接合平順；4.長期停放離合器摩擦面會發(fā)生粘著現(xiàn)象。12（4）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為 。石棉基摩擦材料密度小，工作溫度小35.0~2于 180℃，價(jià)格便宜，使用效果良好，在汽車離合器中廣泛使用。2.3.3 膜片彈簧膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止膜片內(nèi)緣離開，同時(shí)對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持 小時(shí)） ，使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜14~2片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，噴丸是 φ0.8的白口鐵小丸， 可提高彈簧的疲勞壽命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，若膜片彈簧許用應(yīng)力可取為 1500～1700N/mm 2。2.3.4 壓盤壓盤的材料選用 HT20-40 鑄造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對中，并進(jìn)行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于 0.8。壓盤殼用 M8×12mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。2.3.5 離合器蓋離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時(shí)，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用 10 鋼材材料、HRC40-50。 第 3章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說明133.1 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)1、單片干式膜片彈簧離合器2、發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：205/4500(Nm/r/min)3、發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速：5500(r/min)參考車型： 東風(fēng)小霸王 1060 貨車3.2 摩擦片主要參數(shù)的選擇采用單片摩擦離合器是利用摩擦來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩 應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩cTmaxeTN.m205ax?e（1）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(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)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(dòng)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(dòng)系過載。通常轎車和輕型貨車 β=1.2～1.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇 β=1.5。則有 β可有表 3.2 查得 β＝1.5。表 3.2　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摩擦片的外徑可有式: （3.3） 求得 maxeDTK?為直徑系數(shù)，取值見表 3.3 取 得 D=229.085mm。DK16表 3.3　直徑系數(shù)的取值范圍車型 直徑系數(shù) DK乘用車 14.616.0～18.5(單片離合器)最大總質(zhì)量為 1.8～14.0t 的商用車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摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分):表 3.4　離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑 D\mm 160 180 200 225 250 280 300 325內(nèi)徑 d\mm 110 125 140 150 155 165 175 19014厚度 /mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.53'1C?0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585Dd?'0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800單面面積 cm2 106 132 160 221 302 402 466 546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f度等因素?？捎杀?3.5 查得：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。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，因此 Z=2。離合器間隙 Δt是指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(shí)，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 3.5　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍摩擦材料 摩擦因數(shù) f模壓 0.20～0.25石棉基材料編織 0.25～0.35銅基 0.25～0.35粉末冶金材料鐵基 0.30～0.50金屬陶瓷材料 0.4離合器的靜摩擦力矩為： （3.4）ccfFZRT?與式（3.1）聯(lián)立得： （3.5） ??3'max12CfzDe???代入數(shù)據(jù)得：單位壓力 MPa。.0?p表 3.6　摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料 單位壓力 /MPa0p模壓 0.15~0.25石棉基材料編織 0.25~0.35模壓粉末冶金材料編織0.35~0.5015金屬陶瓷材料 0.70~1.503.3 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1）摩擦片外徑 D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度 不超過 65～70m/s，即0vm/s m/s （3.6）1.530261063max ?????????nveD 7~6?式中， 為摩擦片最大圓周速度（m/s） ； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。0 maxen（2）摩擦片的內(nèi)、外徑比 應(yīng)在 0.53～0.70 范圍內(nèi)，即'C7.06.53.0'??（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，不同車型的 β 值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 1.2～4.0。（4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器振器彈簧位置直徑 約 50mm，即02Rmm 502??Rd（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，即（3.7）????0201.4ccc TdDZT?????式中， 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm 2)，可按表 3.6 選取0cT經(jīng)檢查,合格。表 3.7　單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格 210?250~?325~????201/??cT0．28 0．30 0．35 0．40（6）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 的最大范圍為 0.11～1.50MPa,即0pMPa MPa MPa10.23.0??p50.1?（7）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應(yīng)小于其許用值,即16（3.8）??????????24dDZW式中, 為單位摩擦面積滑磨(J/mm 2)； 為其許用值(J/mm 2)，對于乘用車：?J/mm2，對于最大總質(zhì)量小于 6.0t 的商用車： J/mm2，對于最大40.][? 3.0][?總質(zhì)量大于 6.0t 商用車： J/mm2：W 為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生5.0][??的總滑磨功（ J） ，可根據(jù)下式計(jì)算（3.9）??????20218graeimn?式中， 為汽車總質(zhì)量(Kg)； 為輪胎滾動(dòng)半徑（ m） ； 為汽車起步時(shí)所用變速器amr gi擋位的傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比； 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min，計(jì)算時(shí)乘用車取0i enr/min，商用車取 r/min。其中： m 201517.60?i 913.5?gi 6.0?rKg 代入式（3.9）得 J，代入式（3.8）得435?am5243W，合格。][.7.???（8）離合器接合的溫升 mct??式中,t 為壓盤溫升,不超過 °C；c 為壓盤的比熱容， J/(Kg·°C)；γ 為10~8 4.81?c傳到壓盤的熱量所占的比例，對單片離合器壓盤； ， 為壓盤的質(zhì)量5.0?Kg15.3?m代入， °C，合格。764t3.4 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇1. 比較 H/h的選擇此值對膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形 1 之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng) 時(shí)，F(xiàn) 2為增函數(shù)； 時(shí)，F(xiàn) 1有一極值，而該極值點(diǎn)?hH2?hH又恰為拐點(diǎn)； 時(shí)，F(xiàn) 1有一極大值和極小值；當(dāng) 時(shí)，F(xiàn) 1極小值在橫?坐標(biāo)上，見圖 3.1。171- 2- 3-2/?hH2/?h2/?hH4- 5- /?圖 3.1 膜片彈簧的彈性特性曲線為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的 H/h 通常在1.5～2 范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為 2～4mm，本設(shè)計(jì) ，h=3mm ，2?hH則 H=6mm 。2. R/r選擇通過分析表明，R/r 越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。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 1.2～1.3 的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取 ，摩擦片的平均半徑 mm， 取25.1?rR 75.934??dDRc cRr?mm 則 mm 取整 mm 則 。94?r.718R2.1r3.圓錐底角汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角 α 一般在 °范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中5~9得 °在 °之間，合格。分離指數(shù)常取為????rHrR???arctn?32.14??118，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(jì)所取分離指數(shù)為 18。4.切槽寬度mm， mm，取 mm， mm， 應(yīng)滿足5.3~21??10~92??31??102er的要求。??er5. 壓盤加載點(diǎn)半徑 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 的確定1R1r應(yīng)略大于且盡量接近 r， 應(yīng)略小于 R 且盡量接近 R。本設(shè)計(jì)取 mm，1r1 16?18mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)961?r常用的碟簧材料的為 60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為 1600～1700N/mm 2。6. 公差與精度離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。3.5 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)（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hH??rRH???一定范圍內(nèi)，即 2.6.1????15349???rR?（2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 .2.0.1??r106787?hR（3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑 ）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，1R1r即推式： 24/)(1DRd??拉式： 5.12/9475.3??r（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1f0621??R0?r40f（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19推式： 5.43.21??rRf拉式： 0.95.1f由（4）和（5）得 mm， mm。34?fr320r3.6膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見圖 3.2，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開的掛狀部分——分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)） 。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對膜片彈簧也適用。通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用 F1表示，加載點(diǎn)間的相對變形（軸向）為 λ 1，則壓緊力 F1與變形 λ 1之間的關(guān)系式為:（3.10）?? ?????? ????????????????????????? 21121211 hrR2HrRr/In6EhF式中： E——彈性模量，對于鋼， aMPE50.??μ——泊松比，對于鋼，μ=0.3H——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度h——彈簧鋼板厚度R——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑r——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑R1——壓盤加載點(diǎn)半徑r1——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑20圖 3.2　膜片彈簧的尺寸簡圖表 3.8　膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù)R r R1 r1 H h118 94 116 96 6 3代入（3.10）得（3.11）?? 121311 5.97356.7.48?????fF對（3.11）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出 λ 1=F1的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。凸點(diǎn)： mm 時(shí)， N96.21?.F凹點(diǎn)： mm 時(shí)， N047?986741?拐點(diǎn)： mm 時(shí)， N51232、當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對膜片彈簧指所加的載荷為 F2，對應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為 λ 2。由 （3.12）11123.0FrRFf???（3.13）112.??f列出表 3.8:表 3.9　膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)1?2.96 7.04 529.18 2.182 15.5211F11796.93 6748.98 927323775.02 2159.67 2967.36膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn) H對應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而 。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈??211NMH???簧工作點(diǎn) B 一般取在凸點(diǎn) M 和拐點(diǎn) H 之間，且靠近或在 H 點(diǎn)處，一般,以保證摩擦片在最大磨損限度 Δλ 范圍內(nèi)壓緊力從 F1B到 F1A變??H110.~8???化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從 B 變到 C ，為最大限度地減小踏板力，C 點(diǎn)應(yīng)盡量靠近 N 點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力 應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力 ，見圖 3.3AF1 B1。3.7 膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4） 。斷面在 O 點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖试擖c(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O 點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn) O。令 X 軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：（3.14）??xey2/1E2t ??????????22圖 3.3 膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中 φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角e ——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=（R-r）/In(R/r) （3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成 Y 與 X 軸的關(guān)系式：（3.16）???????????????????????????Ee1XE12Yt2t2t圖 3.4 切向應(yīng)力在子午斷面的分布由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置 φ一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力 αt 在 X-Y 坐標(biāo)系里呈線性分布。當(dāng) 時(shí) ，因?yàn)?的值很小，我們可以將 看成0t??X)2(Y??)2(???)2(???23，由上式可寫成 。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性)2(tg???X)2(tgY????點(diǎn) O 而與 X 軸承 角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng) 時(shí)無論取任何)2(? eX??值，都有 。顯然，零應(yīng)力直線為 K 點(diǎn)與 O 點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)e?側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn) B 處切向壓應(yīng)力最大，A 處切向拉應(yīng)力最大，分析表明， B 點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核 B 處應(yīng)力就可以了，將 B 點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和 Y=h/2 代入（ 3.17）式有： （3.17）????}22{12 ????????????????hdreretB令 可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角0dt? ??reP???由于： mm5.10)94/8ln()l(??rRe所以： ， N/mm238.0?P?-2047.39tB?B 點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力 F2 作用下還受有彎曲應(yīng)力：（3.18）??rfrBhbn6???式中 n——分離指數(shù)目 n=18br——單個(gè)分離指的根部寬mm17.832120????r因此： N/mm280.69rB?由于 σrB 是與切向壓應(yīng)力 σtB 垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：N/mm259.137.2048.69????tBrBjN/mm27][?jj?膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，24對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持 12～14h） ，使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。3.8 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)減震器極轉(zhuǎn)矩 N·m 2945.1max?ejT摩擦轉(zhuǎn)矩 N·m8.70u預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 N·m1.maxen極限轉(zhuǎn)角 ° 2~3?j?扭轉(zhuǎn)角剛度 N·m/rad 81?jTk詳細(xì)見圖 3.5。3.9 減振彈簧的設(shè)計(jì)1．減振彈簧的安裝位置，2)75.0~6.(0dR?結(jié)合 mm，得 取 49mm，則 。 502??Rd0 3.2．全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 ZPN601?RTj3．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷NZP式中 Z 為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表 3.9 選擇：取 Z=6表 3.10　減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 摩擦片的外徑 D/mm 225～250 250～325 325～350 〉350Z 4～6 6～8 8～10 〉1025圖 3.5 扭轉(zhuǎn)減振器4．減振彈簧尺寸（1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》(機(jī)械工業(yè)出版社)采用 65Mn 彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm, MPa, MPa。4?d620b???8105.?b??（2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比表 3.11　旋繞比的薦用范圍d/mm 4.0~1~5.2.6~5.1742~8C 17209446確定旋繞比 ，曲度系數(shù)? 0..)()4( ????CCK（3）強(qiáng)度計(jì)算mm，與原來的 d 接近，合格。??482??KFdj中徑 mm；外徑 mm162?CD20??D（4）極限轉(zhuǎn)角 °取 °，則 mm1~32arcsin0?Rlj?83.j?269.??l26（5）剛度計(jì)算彈簧剛度 mm95.12)(21????lFk其中， 為最小工作力，2F.0彈簧的切變模量 MPa，則彈簧的工作圈數(shù)8G086.431???kCGdFnl取 ，總?cè)?shù)為4?n61n（6）彈簧的最小高度mm16min?dl（7）減振彈簧的總變形量mm538.'?kPl（8）減振彈簧的自由高度mm.2'min0??ll（9）減振彈簧預(yù)緊變形量mm538.01kZRTl?（10）減振彈簧的安裝高度mm210??ll（11）定位鉚釘?shù)陌惭b位置取 mm，則 °，52?R8593647.?j?mm， mm， ，合格。30.?l .1k12.n3.10 操縱機(jī)構(gòu)汽車離合器操縱機(jī)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(jī)構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。輕便性包括兩個(gè)方面，一是加在離合器踏板上的力不應(yīng)過大，另一方面是應(yīng)有踏板形成的校正機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。27離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求是 [3]：（1）踏板力要小，轎車一般在 80～ 150N 范圍內(nèi)，貨車不大于 150～ 200N；（2）踏板行程對轎車一般在 mm 范圍內(nèi)，對貨車最大不超過 180mm；150~8（3）踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原；（4）應(yīng)有對踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過大而損壞；（5）應(yīng)具有足夠的剛度；（6）傳動(dòng)效率要高；（7）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動(dòng)和繩索系兩種傳動(dòng)形式，杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動(dòng)可消除上述缺點(diǎn)，但壽命短，機(jī)構(gòu)效率不高。本次設(shè)計(jì)的普通輪型離合器操縱機(jī)構(gòu)，采用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。液壓操縱機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）液壓式操縱，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而容易密封，不會因駕駛室和車架的變形及發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；（2）可使離合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在傳動(dòng)系產(chǎn)生的動(dòng)載荷，正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用日益廣泛，離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)由主缸、工作缸、管路系統(tǒng)等部分組成。mm， mm， mm， mm120?a501?a1352?d671?dmm， mm， mm， mm5c4.c0b952b3.10.1 離合器踏板行程計(jì)算踏板行程 由自由行程 和工作行程 組成：S1S2S2112021 dbacSZSf?????????（3.19）式中， 為分離軸承的自由行程，一般為 mm，取 mm；反映fS0 .3~55.0f到踏板上的自由行程 一般為 mm； 、 分別為主缸和工作缸的直徑；Z130~21d2為摩擦片面數(shù)； 為離合器分離時(shí)對偶摩擦面間的間隙，單片：?mm，取 mm； 、 、 、 、 、 為杠桿尺寸。30.~85.??S.?S1a21b21c228得： mm， mm，合格。13?S7.21?Sc12S0fb1d21a2S圖 3.6 液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖3.10.2踏板力的計(jì)算踏板力為（3.20）sfFi????'式中， 為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對壓盤的總壓力； 為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，'F ?i； 為機(jī)械效率，液壓式： %，機(jī)械式： %；21dcbai???90~8?80~7??為克服回位彈簧 1、2 的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。sN， ， %；則30.467'?F6.43??i80N19.?fF合格。分離離合器所作的功為 SZFWL???)(5.0'1?式中， 為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力， N，則1F 32.1085?J45.21?L29合格。3.11從動(dòng)軸的計(jì)算1．選材40Cr 調(diào)質(zhì)鋼可用于載荷較大而無很大沖擊的重要軸，初選 40Cr 調(diào)質(zhì) 。 2．確定軸的直徑 3nPAd?式中，A 為由材料與受載情況決定的系數(shù)，見表 3.11:表 3.12　軸常用幾種材料的 及 A值???軸的材料 Q235-A，20 Q275，35（1Cr18Ni9Ti）45 40Cr,35SiMn38SiMnMo,3Cr13??aMP/?15～25 20～35 25～45 35～56A 149～126 135～112 126～103 112～97取 ，n 為軸的轉(zhuǎn)速， r/min，則10?450?nmm，取 mm。54.2d36d3.12 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。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，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑 D 與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 由表 3.12 選?。簃axeT一般取 1.0～1.4 倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用碳鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般 26～ 32HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝；對減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。取 ， mm，10?n35'Dmm， mm， mm， MPa。28'?d4t35?l2.10?c?驗(yàn)證：擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為： nltR式中，P 為花鍵的齒側(cè)面壓力，它由下式確定： ZdDTPe)(4''max??從動(dòng)盤轂軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底， 30， 分別為花鍵的內(nèi)外徑；'D'dZ 為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；取 Z=1h 為花鍵齒工作高度； 2/)(''dDh??得 N， MPa MPa，合格。4.12?P16.0c?.?表 3.13　花健的的選取花健尺寸摩擦片的外徑/mmD/N.mmaxeT齒數(shù) n 外徑 /mm'D內(nèi)徑 /mm'd齒厚 /mmt有效齒長 l/mm擠壓應(yīng)力/MPac?160 49 10 23 18 3 20 9．8180 69 10 26 21 3 20 11．6200 108 10 29 23 4 25 11．1225 147 10 32 26 4 30 11．3250 196 10 35 28 4 35 10．2280 275 10 35 32 4 40 12．5300 304 10 40 32 5 40 10．5325 373 10 40 32 5 45 11．4350 471 10 40 32 5 50 13．03.13 分離軸承的壽命計(jì)算分離軸承的參數(shù)表 3.14　分離軸承參數(shù)表型號 Cr pfε n7014C 48.2KN 1.2 3 4500r/min則由下式： )(601PCnLh?rpFf得：31h4913?hL結(jié)　　論通過以上對離合器及液壓操縱機(jī)構(gòu)的工作原理的闡述及各構(gòu)件的計(jì)算說明，可以看出離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要從選材，尺寸約束，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，駕駛員操作等各方面的綜合考慮。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，完全符合計(jì)劃書及國家標(biāo)準(zhǔn)。但是，我的設(shè)計(jì)中仍存在大量的錯(cuò)誤和缺點(diǎn)，如加工精度問題等等。對于我在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，希望廣大讀者和專家批評指正。32參考文獻(xiàn)[