畢業(yè)設(shè)計(jì)濕式換擋離合器離合器試驗(yàn)

濕式換擋離合器 離合器試驗(yàn) 摘 要濕式換擋離合器在自動(dòng)變速和無(wú)機(jī)變速的汽車(chē)中的應(yīng)用是越來(lái)越廣泛。濕式換擋離合器是汽車(chē)能夠換擋平順和穩(wěn)定的重要保障，給自動(dòng)變速器平順換擋提供有利的條件。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步了，汽車(chē)行業(yè)向著自動(dòng)化和系統(tǒng)化的方向前進(jìn)著，在汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)方面，濕式離合器作為自動(dòng)變速器的一個(gè)關(guān)鍵部件，對(duì)其進(jìn)行了深入的研究。在車(chē)輛的各個(gè)部件中，離合器起著十分重要的作用。闡述了濕式離合器的發(fā)展和前景、功用和原理、分類(lèi)和特點(diǎn)等等。自主設(shè)計(jì)了應(yīng)用于某綜合傳動(dòng)裝置的濕式換擋離合器，包括離合器摩擦片、液壓缸、回位彈簧和軸等方面的設(shè)計(jì)。深入分析了離合器臺(tái)架實(shí)驗(yàn)方法，并設(shè)計(jì)了一套離合器試驗(yàn)臺(tái)，采用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并完善設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)輔助系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：離合器 濕式離合器 離合器試驗(yàn)臺(tái)AbstractWet clutch in automatic transmission shift speed of the car and inorganic applications are more and more widely. Wet shift clutch is smooth and stable vehicle able to shift important guarantee for smooth shifting automatic transmission to provide favorable conditions. With the development of national economy and scientific and technological progress, and the automotive industry toward automation and systematic direction with the cars transmission system, the wet clutch automatic transmission as a key component of its in-depth study .The clutch is very important part of vehicles. The article mainly focuses on the function and the development of clutch. The major task of this dissertation is designing a wet clutch which is used to the transmission systems. Then the article introduced the way of designing the wet clutch and the purpose on building the clutch test-bed.Finally, the article makes the analysis and the subjective access for the wet clutch. And it makes the conclusions that it can keep with the requirement.Keywords: clutch wet clutch the clutch test-bed目 錄摘 要IAbstractII第一章 濕式離合器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展-概述11.1引言11.2濕式離合器簡(jiǎn)介11.2.1濕式離合器的特點(diǎn)11.2.2濕式離合器的材質(zhì)21.3濕式離合器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r21.3.1濕式離合器的發(fā)展趨勢(shì)41.4濕式離合器研究的意義4第二章 濕式離合器摩擦片的設(shè)計(jì)62.1引言62.2摩擦片的材料62.3摩擦偶件數(shù)量P72.4摩擦副Z82.5摩擦片表面溝槽82.6摩擦片內(nèi)外徑82.6.1金屬型摩擦片外徑：92.6.2儲(chǔ)備系數(shù)92.6.3非金屬型摩擦片外徑為102.7液壓缸尺寸的估算112.8壓板行程112.9摩擦片的外向壓緊力112.10離心油壓作用力112.11液壓缸的油壓132.12花鍵的設(shè)計(jì)132.13摩擦片的厚度14第三章 軸的設(shè)計(jì)153.1引言153.2軸的材料153.3軸最小半徑的計(jì)算163.4軸的設(shè)計(jì)17第四章 回位彈簧的設(shè)計(jì)184.1引言184.2回位彈簧的種類(lèi)和材料184.2.1回位彈簧的種類(lèi)184.2.2回位彈簧的材料184.3圓柱螺旋回位彈簧的設(shè)計(jì)194.3.1已知條件的分析194.3.2確定彈簧各參數(shù)20第五章 濕式離合器其它零部件的選擇225.1引言225.2軸承的選擇225.2.1軸承的選用225.3密封裝置235.3.1密封裝置的種類(lèi)235.3.2密封圈的選擇245.4濕式離合器的潤(rùn)滑245.4.1潤(rùn)滑的意義245.4.2潤(rùn)滑的方式245.4.3潤(rùn)滑的選擇24第6章 濕式離合器參數(shù)的校核256.1軸的校核256.2軸承的校核276.2.1軸承的失效形式主要有276.2.2軸承的壽命276.2.3軸承6012的校核286.2.4軸承6010的校核28第7章 濕式離合器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)307.1引言307.2試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的要求307.3試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)307.3.1試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)307.3.2電機(jī)的選擇317.3.3轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的選擇337.3.4聯(lián)軸器的選擇347.4.5測(cè)功機(jī)的選擇35第八章 總結(jié)與展望388.1工作總結(jié)388.2展望38參考文獻(xiàn)：39致謝41附 錄42第一章 濕式離合器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展-概述1.1引言闡述了論文研究的背景和研究的意義，分析了濕式離合器在現(xiàn)實(shí)社會(huì)的意義，濕式離合器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，濕式離合器的特點(diǎn)、濕式離合器的材質(zhì)、濕式離合器的摩擦系數(shù)以及濕式離合器的發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容。1.2濕式離合器簡(jiǎn)介1.2.1濕式離合器的特點(diǎn)所謂濕式離合器1，是指離合器摩擦片在滑摩過(guò)程中摩擦接觸表面表現(xiàn)為液體和半液體（界面）的摩擦。它和干式摩擦相比已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的改變，即在滑摩時(shí)，摩擦表面不發(fā)生直接接觸，兩摩擦表面之間被一薄薄的油膜（厚度約為0.1 mm）隔開(kāi)，正是這一薄薄的油膜保證了一對(duì)摩擦副在很大的壓力下有小的磨損和穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。離合器片間油膜厚度的與摩擦系數(shù)有關(guān)，油膜的破裂會(huì)使磨損急劇增加。因此，濕式離合器的良好性能取決于在一定的外部條件能使摩擦副形成界面摩擦。正因?yàn)槿绱?，濕式離合器的結(jié)構(gòu)要比干式離合器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。應(yīng)該指出，采用濕式離合器之所以可能，是因?yàn)樵诩夹g(shù)上制造出一種對(duì)離合器片間油膜形成很穩(wěn)定的摩擦材料的工藝已很成熟。對(duì)礦物油有很高穩(wěn)定性的材料是燒結(jié)材料，它的多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)和維持住了離合器片間油膜，保證了摩擦副的界面摩擦。還必須指出，濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的。超過(guò)了這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)，因此濕式離合器的熱狀況是確保它能工作可靠、耐用的最為重要的因素之一。而離合器工作熱狀況的穩(wěn)定性根本上決定于摩擦副的供油系統(tǒng)能否確保對(duì)摩擦副表面的冷卻和潤(rùn)滑。濕式多片離合器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境，具有以下特點(diǎn)：(1) 表面積大，故所傳遞的扭矩也大。在不增加徑向尺寸的前提下，可用增加摩擦片數(shù)來(lái)提高傳遞的轉(zhuǎn)矩，還可以改變施加壓力的大小，即按照要求容量調(diào)解工作轉(zhuǎn)矩，便于實(shí)現(xiàn)系列化和通用化。多個(gè)摩擦副同時(shí)工作，摩擦轉(zhuǎn)矩大，能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。(2) 在液力自動(dòng)變速箱中布置方便。(3) 接合時(shí)較平順、柔和，使車(chē)輛行駛時(shí)抖動(dòng)和沖擊減小。(4) 磨損均勻且不需專(zhuān)門(mén)調(diào)整片隙。(5) 摩擦襯片及對(duì)偶鋼片較薄，其損壞形式多為瞬時(shí)溫升過(guò)高或溫度分布不均導(dǎo)致的燒損或翹曲。(6) 摩擦片表面單位面積壓力分布均勻。(7) 對(duì)傳動(dòng)軸沒(méi)有徑向負(fù)荷，摩擦元件受力情況與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。(8) 分離時(shí)摩擦片間的相對(duì)滑摩損失大是其缺點(diǎn)。1.2.2濕式離合器的材質(zhì)車(chē)輛液力傳動(dòng)應(yīng)用的離合器摩擦副(又稱(chēng)摩擦對(duì)偶)按材質(zhì)可分為兩大類(lèi)2，第一類(lèi)是金屬型的，它與鋼片對(duì)偶的摩擦襯面材料具有金屬性質(zhì)，如鋼對(duì)鋼、鋼對(duì)青銅(或黃銅)、鋼對(duì)粉沫冶金等。第二類(lèi)是非金屬型的，它的摩擦襯面材料具有非金屬性質(zhì)，如石棉、紙、石墨、樹(shù)脂、塑料合成物等，其對(duì)偶可用鋼和鑄鐵。在金屬型摩擦材料中，銅基粉沫冶金材料在自動(dòng)變速器中獲得廣泛應(yīng)用，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：摩擦系數(shù)較高、摩擦系數(shù)隨溫度變化小、允許表面溫度高、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好等。非金屬性摩擦材料具有高摩擦系數(shù)、價(jià)廉、保證離合器接合平穩(wěn)和無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但這種材料的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性差。近年來(lái)紙質(zhì)摩擦材料在轎車(chē)自動(dòng)變速器中得到推廣，用來(lái)代替銅基粉沫冶金襯面，降低了成本與重量，改善了舒適性。在重型汽車(chē)上，美國(guó)阿里森公司的液力傳動(dòng)裝置應(yīng)用石墨樹(shù)脂摩擦襯面代替了大部分粉沫冶金摩擦襯面。應(yīng)用價(jià)廉、性能良好的非金屬性摩擦材料是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)3。紙質(zhì)摩擦材料的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)較大，而且它的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之比不大，動(dòng)摩擦系數(shù)幾乎和摩滑速度無(wú)關(guān)。此外紙質(zhì)摩擦襯面具有彈性、疏松性(空隙率40至50)和良好的潤(rùn)滑保持性能。但紙質(zhì)摩擦材料磨損量大，耐熱性較差，易燒壞。所以使用時(shí)必須保證良好的冷卻潤(rùn)滑和較短的滑摩時(shí)間。1.3濕式離合器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r濕式離合器的研究概況近十幾年來(lái)，自動(dòng)變速器的研究一直是熱點(diǎn)問(wèn)題。因此，離合器的研究也多是服務(wù)于自動(dòng)變速器的研發(fā)工作，以對(duì)其實(shí)現(xiàn)精確控制，提高起步平穩(wěn)性和換擋品質(zhì)為主要目的。國(guó)內(nèi)離合器的研究，針對(duì)干式離合器的較多，如吉林大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院對(duì)于干式離合器最佳接合規(guī)律做了理論上的研究4，清華大學(xué)和北京理工大學(xué)等院校也在這方面進(jìn)行了研究并取得成果5。比較起來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)于濕式離合器的研究相對(duì)要少一些。濕式離合器接合過(guò)程控制的研究，涉及建立濕式離合器接合過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，以此根據(jù)控制參數(shù)計(jì)算不同工況下離合器壓盤(pán)壓力，也即是離合器控制油壓的過(guò)程。一般先確定濕式離合器接合過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)該過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)控制變量計(jì)算得到各工況控制壓力，計(jì)算過(guò)程中常用方法有最優(yōu)方法、模糊方法等。由于控制變量較多，工況較多，所以通常要建立濕式離合器接合過(guò)程的仿真模型，通過(guò)仿真結(jié)果來(lái)修改控制算法，必要時(shí)還要對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修改，待數(shù)學(xué)模型和控制算法較為成熟之后，再進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終在計(jì)算和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定控制策略。浙江大學(xué)羅永革以發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度、變速器速比、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門(mén)踏板變化率和坡度與載荷等變量作為控制參數(shù)，通過(guò)建立的數(shù)學(xué)模型算出濕式離合器在倒車(chē)、空檔、起步加速、緩慢加速、急加速、普通減速、急減速等不同工況下的控制油壓，作為離合器的控制策略。日本的佐藤用模糊方法，通過(guò)兩層模糊推理確定起步時(shí)的濕式離合器控制壓力，第一層是根據(jù)駕駛員踩下的加速踏板的位移及其變化率來(lái)確定初始起步壓力，第二層是根據(jù)加速踏板的位移和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定壓力變化率67。離合器接合過(guò)程的時(shí)間較短，一般在1秒左右，在接合過(guò)程中轉(zhuǎn)矩變化很大，離合器的實(shí)際壓力與控制計(jì)算得到的目標(biāo)控制壓力要盡量保持一致，以保證工作品質(zhì)，這就需要設(shè)計(jì)濕式離合器控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。濕式離合器控制器最常用到的控制方法是PID控制，該控制包括比例、積分和微分3個(gè)環(huán)節(jié)。比例環(huán)節(jié)用來(lái)減少偏差，積分環(huán)節(jié)消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，微分環(huán)節(jié)用來(lái)加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。吉林大學(xué)張柏英8設(shè)計(jì)了濕式離合器PID控制器，并將其用于CVT的濕式離合器控制。吉林大學(xué)9喻坤對(duì)該控制器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了濕式離合器模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PID控制參數(shù)自整定，較好的克服了常規(guī)PID控制過(guò)于依賴(lài)PID參數(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高了控制精度。濕式離合器接合過(guò)程涉及不同工況對(duì)濕式離合器輸出轉(zhuǎn)矩的影響，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)也屬于離合器接合過(guò)程控制計(jì)算的一部分內(nèi)容。有許多人嘗試用做試驗(yàn)的方法來(lái)表征濕式離合器的接合過(guò)程。他們?cè)谠囼?yàn)中采用了不同的摩擦材料，潤(rùn)滑劑和添加劑分析了這些因素對(duì)離合器接合過(guò)程建模，并使用了有限差分法和有限元法的計(jì)算方案來(lái)解方程(如Wu,1970;Ting,1975;Fish,1991;Jullien,1991)1011121314。這些模型中，最完整的包括了表面粗糙度、摩擦材料滲透性和摩擦材料溝槽等因素的影響。1997年美國(guó)普度大學(xué)的E.J.Berger等人對(duì)Reynolds方程和力學(xué)平衡方程進(jìn)行了修改1516，在保留原影響因素的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了方程，建立了關(guān)于離合器片間油膜厚度的簡(jiǎn)單的一階微分方程，發(fā)展了辨識(shí)可以描述離合器接合過(guò)程輸入?yún)?shù)的算法，使用Golden Section的程序利用計(jì)算簡(jiǎn)單模型的速度，定義了接合等值面。他們所建的模型除了提供計(jì)算方面的優(yōu)點(diǎn)，還深入的探討了在離合器接合過(guò)程中各種輸入?yún)?shù)的影響程度。但是由于參數(shù)缺乏和方程非解耦，所以國(guó)內(nèi)很少采用這種研究方法。國(guó)內(nèi)方面，河北工業(yè)大學(xué)趙義民對(duì)濕式離合器進(jìn)行數(shù)值模擬，用微分方程導(dǎo)出了離合器片間油膜厚度、傳遞的轉(zhuǎn)矩、相對(duì)轉(zhuǎn)速、發(fā)熱率等隨時(shí)間變化的關(guān)系式，并用數(shù)值方法求解，還用制動(dòng)法對(duì)離合器的接合過(guò)程進(jìn)行分析模擬17。但是實(shí)際的摩擦材料的深透系數(shù)不為零，都為多孔材料，這一點(diǎn)會(huì)對(duì)接合特性產(chǎn)生較大的影響。北京工業(yè)大學(xué)項(xiàng)昌樂(lè)將多片離合器簡(jiǎn)化為彈性質(zhì)量系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上研究了機(jī)械傳動(dòng)車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)非穩(wěn)定工況動(dòng)態(tài)特性通用模型，編制了通用計(jì)算程序18。但是，由于濕式離合器接合過(guò)程中粘性轉(zhuǎn)矩的影響，這種彈性質(zhì)量系統(tǒng)也不能反映濕式離合器的動(dòng)態(tài)接合過(guò)程。研究濕式離合器動(dòng)態(tài)接合機(jī)理，建立濕式離合器動(dòng)態(tài)非線性模型將為濕式離合器的控制計(jì)算提供理論依據(jù)，也將影響采用濕式離合器的自動(dòng)變速器控制策略。1.3.1濕式離合器的發(fā)展趨勢(shì)濕式離合器的發(fā)展趨勢(shì)如下19：(1) 更高、更穩(wěn)定的扭矩容量，能可靠地傳遞力矩并具有一定的儲(chǔ)備系數(shù)；(2) 接合時(shí)更平順、柔和，使車(chē)輛行駛時(shí)抖動(dòng)和沖擊小；(3) 分離時(shí)更徹底、迅速，分離后空轉(zhuǎn)阻力矩更??；(4) 離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)盡量小，以減輕車(chē)輛起步和換擋時(shí)變速箱齒輪輪齒間的沖擊，減小換擋時(shí)間和離合器的熱負(fù)荷；(5) 具有更可靠的剛度和強(qiáng)度，滿(mǎn)足高轉(zhuǎn)速下動(dòng)不平衡和離心油壓的要求；(6) 能使車(chē)輛傳動(dòng)系避免共振，具有吸收振動(dòng)、沖擊的能力，離合器的工作噪聲更低；(7) 操縱、控制、安裝及調(diào)整方便，對(duì)制造安裝誤差要求不能太高，有較強(qiáng)的抗污染能力；(8) 離合器的工作性能更平穩(wěn)，在工作過(guò)程中，摩擦片上的壓緊力要不變化或變化很小，摩擦系數(shù)在工作過(guò)程中應(yīng)盡量使其穩(wěn)定；(9) 離合器在一定空間尺寸下，熱容量更大，冷卻散熱能力更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)；(10) 系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，低成本。1.4濕式離合器研究的意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)工業(yè)得到前所未有的快速發(fā)展，且隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合到汽車(chē)技術(shù)中，具有實(shí)用價(jià)值的汽車(chē)電子技術(shù)不斷完善，使得在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)管理、燃油噴射、傳動(dòng)系控制、懸架控制、制動(dòng)控制等方面都取得了突破性進(jìn)展。在汽車(chē)傳動(dòng)系方面，濕式離合器作為自動(dòng)變速器的一個(gè)關(guān)鍵部件，對(duì)其接合控制和接合過(guò)程動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行深入研究，對(duì)于提高我國(guó)汽車(chē)關(guān)鍵零部件的研發(fā)水平，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)變速器行業(yè)發(fā)展都具有重要意義。第二章 濕式離合器摩擦片的設(shè)計(jì)2.1引言對(duì)濕式離合器鋼片和摩擦片的設(shè)計(jì)，濕式離合器的鋼片和摩擦片是濕式離合器設(shè)計(jì)中最重要的組件之一，摩擦片是離合器接合后靠鋼片和摩擦片之間的摩擦來(lái)傳遞的扭矩，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器再傳給輸出軸。其中包括摩擦片材料的選擇，摩擦偶件數(shù)的確定，摩擦片內(nèi)外徑的計(jì)算，摩擦片法向壓緊力的計(jì)算，離心油壓作用力及液壓缸的壓力。（1）已知設(shè)計(jì)參數(shù)a）最大傳遞扭矩：1000Nm；b）采用濕式離合器結(jié)構(gòu)，液壓操縱；c）最高轉(zhuǎn)速3800r/min。（2）任務(wù)及目標(biāo)a）查閱資料，了解濕式換擋離合器的發(fā)展及應(yīng)用； b）進(jìn)行離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括主軸、摩擦片、控制缸、彈簧等； c）離合器試驗(yàn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及部件選型設(shè)計(jì)；d）離合器試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)；e）詳細(xì)撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制變速器工程圖。2.2摩擦片的材料換擋離合器裝在密封著的變速箱內(nèi)，工作時(shí)散熱條件差，所以要求摩擦材料要具有良好的導(dǎo)熱、耐磨、耐熱、耐燒蝕性。在實(shí)際作業(yè)中換擋頻繁，要求離合器在結(jié)合時(shí)應(yīng)平穩(wěn)、柔和；而在分離時(shí)要迅速?gòu)氐?。因此，在設(shè)計(jì)離合器時(shí)要求摩擦片具有足夠的摩擦系數(shù)和穩(wěn)定性，以保證在給定的條件下可靠工作。由于粉沫冶金摩擦材料主要成份為金屬，導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高，且承受負(fù)荷能力比非金屬摩擦材料大，故在工程機(jī)械、動(dòng)力換擋離合器中得到了廣泛應(yīng)用。由于摩擦離合器工作時(shí)要產(chǎn)生大量的摩擦熱，因此，摩擦副中至少有一個(gè)元件應(yīng)由金屬材料制成，以確保摩擦區(qū)產(chǎn)生的熱量迅速散出，一般采用鋼或鑄鐵。為了增大摩擦系數(shù)，另一個(gè)元件一般采用摩擦襯面。對(duì)于片式離合器摩擦副，摩擦襯面材料可分成兩類(lèi)：金屬類(lèi)、非金屬類(lèi)。金屬型摩擦材料，即與鋼片對(duì)偶的摩擦襯面材料成為金屬材料，在汽車(chē)車(chē)輛中，常見(jiàn)金屬型摩擦材料有鋼、鑄鐵、和粉沫冶金等，摩擦副常見(jiàn)的有鋼對(duì)鋼、鋼對(duì)鑄鐵和鋼對(duì)粉沫冶金等型式。采用鋼、鑄鐵作為摩擦材料的摩擦片制造較簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱好，耐磨，但摩擦系數(shù)低，局部易發(fā)生燒蝕、膠合及金屬轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象，導(dǎo)致早期失效。粉沫冶金材料一般采用銅基或鐵基粉沫冶金，主要成分為金屬，添加石墨和鉛提高耐磨性與防止粘著。粉沫冶金摩擦材料的主要優(yōu)點(diǎn)是有較高的摩擦系數(shù)且在較大溫度變化范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，高溫下耐磨性好；許用比壓較高，導(dǎo)熱性能好；表面開(kāi)槽可獲得良好冷卻，允許較長(zhǎng)時(shí)間打滑而不致燒蝕。由于其強(qiáng)度低、韌性差，一般燒結(jié)在鋼的基片上。非金屬的摩擦材料如石墨樹(shù)脂摩擦材料和石棉樹(shù)脂摩擦材料等多采用紙基摩擦材料。紙基摩擦材料是借用造紙工藝制得的材料，具有動(dòng)摩擦系數(shù)大，低的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)比，接合平穩(wěn)柔和、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)20。表2-1摩擦片材料。表格 21摩擦系數(shù)和許用比壓摩擦副材料工作條件dp/Mpa鋼對(duì)鋼干式0.150.200.20.3濕式0.030.0712鋼對(duì)銅絲石棉干式0.250.350.10.2濕式0.100.120.50.6鋼對(duì)鑄鐵干式0.250.40.10.3鋼對(duì)紙基濕式0.100.122鋼對(duì)粉沫冶金干式0.40.50.40.6濕式0.060.1223.5工程機(jī)械采用的粉沫冶金摩擦材料主要有銅基和鐵基兩種。其中，應(yīng)用較多的是銅基摩擦材料，其材料中含有錫、鋅、鉛、鐵等金屬成份及二氧化硅、二硫化鉬、石墨等非金屬成份。這類(lèi)材料的耐磨性較鐵基高，且接觸均衡、不易與對(duì)偶件粘結(jié)，其摩擦片的性能見(jiàn)表2-2所示。表2-2 銅基粉沫冶金摩擦片性能項(xiàng) 目銅基/濕式/壓燒法密度/g cm-34.7 6.7硬度 /HB15 60靜摩擦因數(shù)0.11 0.15動(dòng)摩擦因數(shù)0.04 0.08因此，選用的摩擦片的材料為鋼對(duì)粉沫冶金（銅基）如下表2-3。表2-3 鋼對(duì)粉末冶金參數(shù)摩擦副材料工作條件dp/Mpa鋼對(duì)粉沫冶金干式0.40.50.40.6濕式0.060.1223.52.3摩擦偶件數(shù)量P在保證傳遞扭矩的前提下，應(yīng)盡量減少摩擦偶件數(shù)。摩擦偶件少，磨損小，結(jié)合時(shí)壓緊力和功率損失少，且各片的間隙分布均勻，不僅能充分冷卻，而且還不易產(chǎn)生帶排現(xiàn)象。片數(shù)越多，分離時(shí)片與片之間越易被潤(rùn)滑油粘住，克服粘液的扭矩就大，越易產(chǎn)生帶排現(xiàn)象。但實(shí)際離合器，由于外廓尺寸受到結(jié)構(gòu)限制，為了滿(mǎn)足傳遞扭矩的要求，不得不設(shè)計(jì)成多片式的結(jié)構(gòu)。對(duì)于換擋離合器，其摩擦片一般取3 6 片。因此，選取濕式換擋離合器的摩擦偶件數(shù)量為：P=5，即需要鋼片P1=5，粉沫冶金摩擦片P2=5。2.4摩擦副Z表面相鄰的主動(dòng)摩擦片和被動(dòng)摩擦片構(gòu)成一個(gè)離合器摩擦副（又稱(chēng)摩擦對(duì)偶），由摩擦材料與其配對(duì)件組成。在保證傳遞轉(zhuǎn)矩的前提下，應(yīng)盡量減小摩擦副數(shù)，結(jié)合時(shí)，軸向摩擦力小，壓緊力損失也?。豢辙D(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生帶排轉(zhuǎn)矩小，功率也小。為了提高摩擦面的工作性能，在濕式離合器摩擦襯面上常開(kāi)有溝槽。它的主要作用是破壞油膜，使摩擦副處于邊界摩擦狀態(tài)，提高摩滑時(shí)的摩擦系數(shù)；徑向槽主要是保證冷卻油能流經(jīng)摩擦片表面，提高散熱效果，同時(shí)，油流還可將磨損碎屑帶走，起到清潔摩擦表面的作用。由于摩擦片組數(shù)P=5，則摩擦副數(shù)Z=10。2.5摩擦片表面溝槽為了提高摩擦片的工作性能，在摩擦片表面上常開(kāi)有溝槽，其主要作用有兩個(gè)：(1) 潤(rùn)滑油流過(guò)離合器摩擦表面時(shí)，能更好地冷卻和潤(rùn)滑摩擦片表面，同時(shí)油流還可將摩擦表面上磨損下來(lái)的磨屑帶走，起到清潔摩擦表面的作用。(2) 主、從片接合時(shí)，這些溝槽有助于摩擦表面上的油匯集到溝槽中流走，當(dāng)兩片相對(duì)滑磨時(shí)，還可以起到刮油和破壞油膜的作用，從而建立半液體和臨界摩擦，提高摩擦因數(shù)。摩擦表面的溝槽形式通常有徑向槽、螺旋槽、弧形菱狀槽、方形槽、復(fù)合槽（螺旋槽加徑向槽）。不同的溝槽形狀對(duì)摩擦片性能影響是不同的，并且對(duì)于同一形狀的溝槽，其深度、寬度和密度對(duì)摩擦性能也有影響。溝槽的設(shè)置雖提高了摩擦片的摩擦性能，但同時(shí)也減小了摩擦面積，增加了摩擦片的磨損。因此，在計(jì)算比壓和摩擦力矩時(shí)，必須扣除溝槽的面積。2.6摩擦片內(nèi)外徑離合器的主要尺寸參數(shù)有摩擦片外徑和內(nèi)徑。摩擦片的外徑選取應(yīng)使摩擦片最大圓周線速度不超過(guò)極限值，以免摩擦片發(fā)生飛離現(xiàn)象。濕式換擋離合器摩擦轉(zhuǎn)矩與摩擦副副數(shù)成正比，且隨摩擦副面積和作用半徑增大而增大，所以為增大離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩，一是可以采用增加摩擦副數(shù)量的方法，二是增大摩擦副的徑向尺寸。但是摩擦副數(shù)量過(guò)多一方面會(huì)導(dǎo)致活塞行程過(guò)大，分離不徹底、不均勻而造成較大的帶排轉(zhuǎn)矩，另一方面會(huì)導(dǎo)致滑摩時(shí)摩擦襯片接觸比亞分布的不均勻性增大；而加大摩擦副徑向尺寸會(huì)導(dǎo)致摩擦片圓周速度（線速度）過(guò)大，以致使摩擦副間熱流密度過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)熱，發(fā)生摩擦偶件燒蝕或裂紋現(xiàn)象。因此，合理設(shè)計(jì)摩擦副的尺寸及摩擦副數(shù)是非常重要的。2.6.1金屬型摩擦片外徑： R= （2-1）式中，m=對(duì)于金屬型摩擦片m=0.680.82，取中間值為0.75；摩擦副系數(shù)取0.09；摩擦表面接觸系數(shù)，其值等于扣除表面油槽后的凈面積與總面積之比，無(wú)油槽時(shí)=1，有油槽是一般取=0.60.7，由于金屬摩擦片沒(méi)有油槽，則=1。離合器的儲(chǔ)備系數(shù)；T離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；摩擦副的許用比壓，取2.5。2.6.2儲(chǔ)備系數(shù)離合器摩擦轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于所有傳遞的工作轉(zhuǎn)矩，才能可靠工作，即在摩滑過(guò)程中能夠保證在一定時(shí)間內(nèi)結(jié)合，在接合時(shí)不大滑。因此在摩擦離合器轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要預(yù)留一定的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，以保證離合器的正常工作，用儲(chǔ)備系數(shù)表示，定義如下 （2-2）式中 Tfmax離合器所有傳遞的最大摩擦轉(zhuǎn)矩； T離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。儲(chǔ)備系數(shù)反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，是重要的離合器性能參數(shù)。儲(chǔ)備系數(shù)偏小，在起步或換擋過(guò)程中，結(jié)合時(shí)間延長(zhǎng)，使摩滑加劇，發(fā)熱嚴(yán)重；儲(chǔ)備系數(shù)偏大，則離合器尺寸和質(zhì)量增大，操縱功增大，容易熄火，且不利于防止過(guò)載。在儲(chǔ)備系數(shù)選取過(guò)程中，需要折中考慮。對(duì)于濕式換擋離合器，其=1.11.3，所以取其中間值=1.2而已知離合器所傳遞最大傳遞轉(zhuǎn)矩T=Tmax=1000 Nm，=1.2則 Tfmax=T=1200Nm （2-3）由（2-3）代入（2-1）得：R= 76.3mm在確定摩擦副徑向尺寸時(shí)，內(nèi)外徑的比值m=的取值要適當(dāng)。如果m過(guò)小，則摩擦襯面寬度過(guò)大，內(nèi)外徑摩滑速度相差大，從而引起內(nèi)外徑溫升相差過(guò)大而導(dǎo)致摩擦片開(kāi)裂或翹曲變形；如果m值過(guò)大，則摩擦襯面寬度過(guò)小，有效利用面積減小，摩擦轉(zhuǎn)矩較小，換擋離合器的m值一般取0.6 0.85。則取0.7。因此，內(nèi)徑為r=0.7R=53.4mm2.6.3非金屬型摩擦片外徑為 （2-4）式中 m=，對(duì)于非金屬型摩擦片m=0.50.7，取m=0.6；摩擦副系數(shù)去0.09；摩擦表面接觸系數(shù)，其值等于扣除表面油槽后的凈面積與總面積之比，無(wú)油槽時(shí)=1，有油槽是一般取=0.60.7，則取中間值為0.65。離合器的儲(chǔ)備系數(shù)；T離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；摩擦副的許用比壓，取2.5。則 R= 84.9mm因此，內(nèi)徑r=0.7R=59.5mm對(duì)鋼片和粉沫冶金摩擦片是結(jié)合在一起產(chǎn)生摩擦而帶動(dòng)離合器輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得離合器傳遞轉(zhuǎn)矩，再考慮到摩擦片還需要設(shè)計(jì)鍵及液壓缸、軸的設(shè)計(jì)等，因此對(duì)鋼片和粉沫冶金摩擦片的尺寸應(yīng)進(jìn)行調(diào)整；對(duì)于鋼片R=85.0mm，r=70.0mm；對(duì)于粉沫冶金摩擦片R=85.0mm，r=70.0mm。2.7液壓缸尺寸的估算上述已經(jīng)對(duì)摩擦片的尺寸進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，對(duì)于液壓缸的尺寸做初步的估算，則：R1=45mm，R2=87mmS=2.8壓板行程濕式多片式離合器分離時(shí)，各摩擦表面間隙并不均勻，但可以用平均間隙來(lái)衡量，據(jù)統(tǒng)計(jì)平均間隙與摩擦片外徑R有關(guān)，議案取一個(gè)摩擦副的分離間隙=0.5mm，則壓板行程為： f=Z=0.510=5.0mm2.9摩擦片的外向壓緊力對(duì)于濕式離合器，采用液壓加壓，旋轉(zhuǎn)液壓缸離合器，則摩擦片上的法向壓緊力F為： F=Fst- （2-5）式中，F(xiàn)st注油壓作用在活塞上的靜壓力，F(xiàn)st=Pst(R22-R21)；Pst離合器操縱油壓；R1和R2液壓缸的內(nèi)半徑和外半徑； 回位彈簧的最大載荷；液壓缸離心油壓作用在活塞上的離心油壓作用力。2.10離心油壓作用力取半徑R處的一個(gè)微分環(huán)形體積，其寬度為b，這個(gè)體積內(nèi)所含油的密度為，則其質(zhì)量為： dm=2RdRb （2-6）如液壓缸內(nèi)油的回轉(zhuǎn)角速度為，則這一質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力使半徑R處的壓強(qiáng)產(chǎn)生一個(gè)微分增量，即 dp= （2-7）積分得離心油壓Pl為Pl= （2-8）當(dāng)R=R0時(shí)，是油進(jìn)入該回轉(zhuǎn)件的入口，Pl=0，則 C=- （2-9）所以 Pl= （2-10）這個(gè)二次方程式說(shuō)明離心油壓按拋物線規(guī)律變化的。整個(gè)環(huán)形活塞上所受的離心壓力為Fl= (2-11)=其中，油的回轉(zhuǎn)角速度由于滯后的原因，比液壓缸的角速度稍低，如液壓缸轉(zhuǎn)速為n時(shí)，則 （2-12）而，液壓缸的最高轉(zhuǎn)速為n=3800r/min， =357.96 rad/s 由于濕式離合器液壓缸的液壓油是用來(lái)傳遞扭矩。通常用的液壓油是汽車(chē)自動(dòng)變速器、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作介質(zhì)，它不僅起到傳遞力的作用，而且還起著潤(rùn)滑和冷卻的作用。其密度一般為：0.850.9103kg/m3。而對(duì)于液壓缸的尺寸，則先選定R1=45mm，R2=87mm，R0=40mm。因此Fl= =3102.85N回位彈簧力與往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封裝置的摩擦阻力、壓緊力損失對(duì)活塞的阻力及油缸中油液離心力對(duì)活塞的阻力有= （2-13） 式中，F(xiàn)st 回位彈簧力（N）； 密封摩擦阻力（N）；壓力損失對(duì)活塞阻力（N）； 離心油壓對(duì)活塞阻力（N）。已知濕式離合器的轉(zhuǎn)矩T=1200Nm，而摩擦片有10個(gè)摩擦副；則每副摩擦片所需傳遞的扭矩為T(mén)0=1200Nm/10=120Nm，所以其摩擦片的壓緊力F F= =2547.7N (2-14) 2.11液壓缸的油壓F=Fst-Fl-Fst = F +Fl+則 Pst= = =606140.1665Pa =0.7MP 所以，在滿(mǎn)足濕式離合器所傳遞的扭矩和轉(zhuǎn)速的情況下，液壓缸所需要的油壓為0.7MPa。 2.12花鍵的設(shè)計(jì)矩形花鍵加工方便，可用磨削方法獲得較高的精度。按齒數(shù)和齒高的不同規(guī)定有輕、中兩個(gè)系列，輕系列多用于輕載聯(lián)結(jié)或固定聯(lián)結(jié)；中系列多用于中等載荷聯(lián)結(jié)或空載下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)結(jié)；而離合器鼓和軸的連接屬于中等載荷的連接，所以采用中型系列的花鍵聯(lián)結(jié)。根據(jù)軸與離合器鼓的采用矩形花鍵聯(lián)結(jié)，根據(jù)其工作條件，所需要的參數(shù)如下表2-3所示：矩形花鍵表2-3矩形花鍵的參數(shù)規(guī)格NdDBCrdl minamin108590120.40.387.34.52.13摩擦片的厚度摩擦片的厚度反映的是摩擦片所傳遞扭矩的大小，離合器在接合過(guò)程中，摩擦副之間產(chǎn)生相對(duì)滑磨，部分能量轉(zhuǎn)換成熱能，離合器零件產(chǎn)生不同的溫升，摩擦副產(chǎn)生一定的磨損，以及冷卻油的熱容量等來(lái)考慮摩擦片的厚度。根據(jù)濕式離合器的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的要求，取其經(jīng)驗(yàn)值：鋼片摩擦片的厚度：20.3mm；粉末冶金摩擦片的厚度：3.00.2mm。第三章 軸的設(shè)計(jì)3.1引言濕式離合器輸入軸和輸出軸是離合器動(dòng)力傳遞的橋梁，是將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的動(dòng)力通過(guò)離合器輸入軸傳遞給離合器，離合器通過(guò)接合再將動(dòng)力傳給輸出軸，在此過(guò)程中就實(shí)現(xiàn)了換擋過(guò)程，使得汽車(chē)能夠平順換擋。此章是對(duì)離合器輸入輸出軸直徑的設(shè)計(jì)3.2軸的材料軸的材料常采用碳素鋼和合金鋼21碳素鋼： 35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，其中以45號(hào)鋼用得最為廣泛。為了改善其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。不重要或受力較小的軸，則可采用Q235、Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼：合金鋼具有較高的力學(xué)性能與較好的熱處理性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。例如：采用滑動(dòng)軸承的高速軸，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火后提高軸頸耐磨性；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸在高溫、高速和重載條件下工作，必須具有良好的高溫力學(xué)性能，常用40CrNi、38CrMoAlA等合金結(jié)構(gòu)鋼。值得注意的是：鋼材的種類(lèi)和熱處理對(duì)其彈性模量的影響甚小，因此，如欲采用合金鋼或通過(guò)熱處理來(lái)提高軸的剛度并無(wú)實(shí)效。此外，合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高，因此設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，更應(yīng)從結(jié)構(gòu)避免或減小應(yīng)力集中，并較小其表面粗糙度。（1）工作條件離合器軸是輸入軸和輸出軸，在運(yùn)行過(guò)程中，傳動(dòng)扭矩承受交變扭轉(zhuǎn)載荷的作用。（2）失效形式過(guò)量變形、斷裂、疲勞及磨損失效（3）性能要求具有良好的綜合機(jī)械性能，以防斷裂及過(guò)量變形；高的疲勞抗力，防止疲勞斷裂。（4）選材一般軸類(lèi)零件是按照強(qiáng)度設(shè)計(jì)來(lái)選材，同時(shí)考慮材料的沖擊韌性和表面耐磨性。軸類(lèi)零件常選用中碳或中碳合金調(diào)質(zhì)鋼，主要鋼種有45、40Cr、40MnB、40CrNiMo、35CrMo等，而離合器軸采用的是40Cr。因此，可選用40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料。表3-1 40Cr的值和C值。表3-1軸的材料40Cr的參數(shù)參數(shù)軸的材料40Cr4052C107983.3軸最小半徑的計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑，對(duì)于只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，其強(qiáng)度條件： = (3-1)dC (3-2)式中，為軸的扭切應(yīng)力，MPa；T為轉(zhuǎn)矩，Nmm；Wt為抗扭截面系數(shù)，mm3，對(duì)圓截面軸Wt=；P為傳遞的功率，KW；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d為軸的直徑，mm；為許用扭切應(yīng)力，MPa。而已知最大傳遞轉(zhuǎn)矩Tmax1200Nm，最高轉(zhuǎn)速為n=3800 r/min。則 P= （3-3）而 V=Wd/2 ， W=2n；因此 P= （3-3）將（3-2）式代入式（3-4）選取C=100，=45則： dCC 42.61mm因此，軸的最小半徑選取43mm，在實(shí)際的應(yīng)用中，我們應(yīng)考慮多方面的因素，所以在濕式離合器的設(shè)計(jì)中我選用的軸最小半徑為50mm。3.4軸的設(shè)計(jì)在確定出軸的最小半徑50后，根據(jù)軸的實(shí)際需要，軸與零件的連接，設(shè)計(jì)出如下圖軸的結(jié)構(gòu) 圖3-1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖第四章 回位彈簧的設(shè)計(jì)4.1引言回位彈簧的設(shè)計(jì)，回位彈簧是離合器能夠接合后而要能使摩擦片和鋼片分離，其中包括彈簧的種類(lèi)，彈簧材料的選擇，以及彈簧各個(gè)參數(shù)的計(jì)算。4.2回位彈簧的種類(lèi)和材料4.2.1回位彈簧的種類(lèi)螺旋彈簧類(lèi)型較多,按外型可分為普通圓柱螺旋彈簧和變徑螺旋彈簧;按螺旋線方向可分為左旋彈簧和右旋彈簧。圓柱形螺旋彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用最廣，其特性線為直線，可作壓縮彈簧、拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧。當(dāng)載荷大而徑向尺寸又有限制時(shí)，可將兩個(gè)直徑不同的壓縮彈簧套在一起使用，成為組合彈簧。4.2.2回位彈簧的材料彈簧在機(jī)械中常承受具有沖擊性的變載荷，所以彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、一定的沖擊韌性、塑性和良好的熱處理性能等。常用的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼和有色金屬合金。碳素彈簧鋼：含碳量在0.6%0.9%之間，如65、70、85等碳素彈簧鋼。這類(lèi)鋼價(jià)廉得，熱處理后具有較高的強(qiáng)度、適宜的韌性和塑性，但當(dāng)彈簧直徑大于12mm時(shí)，不易淬透，故僅適用于小尺寸的彈簧。合金彈簧鋼：承受變載荷、沖擊載荷或工作溫度較高的彈簧，需采用合金彈簧鋼，常用的有硅錳鋼和鉻礬鋼等。有色金屬合金：在潮濕、酸性或其他腐蝕性介質(zhì)中工作的彈簧，宜采用有色金屬合金，如硅青銅、錫青銅、鈹青銅等。選擇彈簧材料時(shí)應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（載荷的大小及性質(zhì)、工作溫度和周?chē)橘|(zhì)的情況）、功用及經(jīng)濟(jì)性等因素。一般應(yīng)優(yōu)先采用碳素彈簧鋼絲。（1）工作條件回位彈簧是在離合器結(jié)合與分離時(shí)都在工作，承受變載荷的作用。（2）主要失效形式塑性變形、疲勞斷裂、快速脆性斷裂失效（3）性能要求高的彈性極限、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，高疲勞壽命。（4）選材彈簧鋼絲按供應(yīng)狀態(tài)分為冷拔彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲及退火鋼絲等，這些鋼絲都是通過(guò)熱處理而獲得較高的彈性。對(duì)于濕式離合器用的是薄片彈簧，經(jīng)常使用如50A、65、75、85、95或T7AT12A等鋼帶來(lái)制造。則，選取60Si2Mn。4.3圓柱螺旋回位彈簧的設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)形式上看，回位彈簧有螺旋彈簧和碟形彈簧兩種，當(dāng)離合器內(nèi)鼓徑向尺寸較小，螺旋彈簧與離合器摩擦片不能沿軸線方向重疊布置時(shí)，為了不增加離合器的軸向尺寸，可采用尺寸最短的碟形彈簧。在換擋離合器中，回位彈簧力對(duì)離合器的整體性能有很大影響，當(dāng)彈簧力過(guò)大時(shí)，雖然可以縮短離合器的分離時(shí)間，但同時(shí)增大了壓力油作用到離合器活塞上的壓力，在活塞面積一定的情況下，還需提高壓力油的比壓；當(dāng)彈簧力過(guò)小時(shí)，離合器分離不徹底?；匚粡椈闪εc往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封裝置的摩擦阻力、壓緊力損失對(duì)活塞的阻力及油缸中油液離心力對(duì)活塞的阻力有 = （4-1）式中，F(xiàn)sp 回位彈簧力（N）； 密封摩擦阻力（N）；壓力損失對(duì)活塞阻力（N）； 離心油壓對(duì)活塞阻力（N）。4.3.1已知條件的分析（1）此彈簧是用于離合器回位彈簧，是重要的彈簧，按類(lèi)載荷計(jì)算。（2）在離合器彈簧座周部設(shè)計(jì)放置20根的圓柱螺旋彈簧。（3）彈簧所受的最小工作載荷F1為彈簧處于分離的后的自由狀態(tài)，此時(shí)的最小工作載荷是離合器的離心油壓；彈簧所受的最大工作載荷F2為離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)的工作載荷。（4）先選取彈簧的剛度為：k=18Nmm，則F2=k（x+x0）F1=kx=Fl/20而Fl=3102.085N，x0=5mm，因此由上式可得：F2=245.1N4.3.2確定彈簧各參數(shù)（1）選擇彈簧材料：根據(jù)工作條件，選用50CrVA，類(lèi)彈簧，由查表得： =740MPa； =1.12=828.8MPa。（2）確定鋼絲直徑d： d （4-2）暫時(shí)取中徑D2=14mm，彈簧的直徑d=2.5mm，則C=5.6，由查表得K=1.28。將各值代入上式，得d=1.6=2.46mm因此，查彈簧鋼絲的直徑表得，彈簧的直徑應(yīng)?。篸=2.5mm（3）決定彈簧的圈數(shù)n 其中彈簧的圈數(shù)計(jì)算公式： n= （4-3）式中，G彈簧材料的切變模量，鋼的切變模量G=8104 MPa； k彈簧的剛度：18N/mm; C旋繞比：5.6則 n=7.98 （圈）（4）計(jì)算彈簧的其他尺寸：內(nèi)徑 D1=D2-d=(14-2.5)=11.5mm外徑 D=D2+d=(14+2.5)=16.5mm間距 =2.1mm，取=2.5mm節(jié)距 t=+d=2.5+2.5=5mm螺旋升角 =兩端各并緊一圈并磨平，則總?cè)?shù) =8+2=10 （圈）自由高度H0=n+(n1-0.5)d=43.75mm彈簧在最小載荷F1時(shí)的初始變形量：彈簧的安裝高度 H1= =35.13mm回位彈簧各參數(shù)表4-1：表4-1彈簧參數(shù)名稱(chēng)符號(hào)值彈簧直徑d(mm)2.5彈簧中經(jīng)D2(mm)14彈簧內(nèi)徑D1(mm)11.5彈簧外經(jīng)D(mm)16.5旋繞比C5.6彈簧剛度K(Nmm)18間距(mm)2.5節(jié)距t(mm)5螺旋升角彈簧圈數(shù)n110彈簧高度H0(mm)43.75安裝高度H1(mm)35.13所以彈簧的承受的最大載荷=245.120=4902N>Fl=3102.085N，所以當(dāng)操縱油壓撤離時(shí)，回位彈簧足以使摩擦片分離，起到離合器的分離作用。第五章 濕式離合器其它零部件的選擇5.1引言軸承是承受一定載荷，應(yīng)用于機(jī)械的各個(gè)領(lǐng)域，是標(biāo)準(zhǔn)零件；其中包括軸承的種類(lèi)，軸承的應(yīng)用及濕式離合器所用軸承的選擇。濕式離合器的密封裝置的設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑方式的選擇，密封裝置是確保離合器油路能夠正常工作，保證離合器能夠正常接合及能夠起到潤(rùn)滑作用；其中包括液壓油的選擇，密封圈的選擇，潤(rùn)滑方式的選擇。5.2軸承的選擇5.2.1軸承的選用深溝球軸承是最常用的滾動(dòng)軸承。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。主要用來(lái)承受徑向載荷，在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來(lái)承受純軸向載荷。與尺寸相同的其它類(lèi)型軸承比較，此類(lèi)軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高。但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。深溝球軸承保持架多為鋼板沖壓浪形保持架，大型軸承多采用車(chē)制金屬實(shí)體保持架。深溝球軸承廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床、電機(jī)、水泵、農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械等。所以在軸上的軸承選用深溝球軸承，其型號(hào)為：6012和6010。滾針軸承是帶圓柱滾子的滾子軸承，相對(duì)其直徑，滾子既細(xì)又長(zhǎng)。這種滾子稱(chēng)為滾針。盡管具有較小的截面，軸承仍具有較高的負(fù)荷承受能力，因此，特別適用于徑向空間受限制的場(chǎng)合。滾針輪廓面在近端面處稍微收縮。滾針和滾道線接觸修正的結(jié)果可避免產(chǎn)生有破壞性的邊緣應(yīng)力。所以，在齒輪與殼體的連接出用滾針軸承，其型號(hào)為：K909825，見(jiàn)表5-1。表5-1軸承標(biāo)準(zhǔn)件的各個(gè)參數(shù)表格名稱(chēng)型號(hào)dDBCr深溝球軸承601260951831.5601050801622名稱(chēng)型號(hào)FwEwBc滾針軸承K9098259098255.3密封裝置5.3.1密封裝置的種類(lèi)密封可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類(lèi)。靜密封主要有墊片密封、密封膠密封和直接接觸密封三類(lèi)。根據(jù)工作壓力，靜密封又分為中低壓密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟、寬度較寬的墊片密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬、接觸寬度很窄的金屬墊片。動(dòng)密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類(lèi)型；按密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件的接觸位置又分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱(chēng)為機(jī)械密封。動(dòng)密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)械運(yùn)動(dòng)是給介質(zhì)以動(dòng)力得到密封，故有時(shí)又稱(chēng)動(dòng)力密封。密封裝置的好壞對(duì)換擋離合器的性能有著重要的影響。當(dāng)由于密封不當(dāng)導(dǎo)致液壓油嚴(yán)重泄漏時(shí)，工作油壓不能建立，離合器無(wú)法正常結(jié)合，換擋離合器的密封形式有：離合器軸端處的旋轉(zhuǎn)密封、油缸活塞處的往復(fù)密封及傳動(dòng)軸與離合器鼓處的靜密封。旋轉(zhuǎn)密封，一般采用密封環(huán)，密封環(huán)的材料為合金鑄鐵。當(dāng)密封面處的相對(duì)線速度不大時(shí)，可以考慮選用組合密封圈，其密封形式見(jiàn)圖5-1 所示。組合密封圈的矩形圈由充填PTFE 材料制成，形成密封的動(dòng)態(tài)部分，并帶一個(gè)彈性體的密封圈，通常為O型圈，以確保所要求的持續(xù)的彈性施力，從而保證長(zhǎng)期使用后密封的可靠性。同時(shí)，由于使用了PTFE耐磨材料，使其具有較低的摩擦性、耐磨性及極好的抗擠出性能。(a) 軸用組合密封 (b)孔用組合密封圖5-1 旋轉(zhuǎn)組合密封的密封形式傳動(dòng)軸與離合器鼓處的靜密封，用普通的O 型圈即可，也可以使傳動(dòng)軸與離合器鼓緊配合實(shí)現(xiàn)密封，但這對(duì)軸孔處的加工、裝配精度要求較高。5.3.2密封圈的選擇在活塞上采用的是動(dòng)密封圈密封，選用接觸式密封矩形密封圈，在殼體槽內(nèi)填以矩形密封圈，以諸塞泄漏間隙，達(dá)到密封的目的。液壓油入口處的密封圈采用靜密封，選用O形環(huán)轉(zhuǎn)入密封溝槽后，其截面一般受到15%30%的液壓變形。在介質(zhì)力作用下，移至溝槽的一邊，密封需密封的間隙，達(dá)到密封的目的。O形環(huán)密封性能好，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，裝拆方便。5.4濕式離合器的潤(rùn)滑5.4.1潤(rùn)滑的意義潤(rùn)滑和密封，對(duì)滾動(dòng)軸承的使用壽命具有重要意義。潤(rùn)滑的主要目的是減小摩擦與減輕磨損，滾動(dòng)接觸部位如能形成油膜，還有吸收振動(dòng)、降低工作溫度和噪聲作用。其中對(duì)濕式離合器的潤(rùn)滑包括軸承潤(rùn)滑和摩擦片的潤(rùn)滑。5.4.2潤(rùn)滑的方式依據(jù)潤(rùn)滑劑供給軸承時(shí)的外現(xiàn)狀將潤(rùn)滑方式分為脂，油兩大類(lèi)潤(rùn)滑方式，并進(jìn)一步將潤(rùn)滑潤(rùn)滑分為油浴潤(rùn)滑，連續(xù)油流潤(rùn)滑，斷續(xù)油流潤(rùn)滑，滴油潤(rùn)滑，彌散微滴與油霧潤(rùn)油五種類(lèi)型。油潤(rùn)滑在高速、高溫的條件下，脂潤(rùn)滑已不適應(yīng)時(shí)可采用油潤(rùn)滑。通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)，可以帶走大量熱量。粘度是潤(rùn)滑油的重要特性，粘度的大小直接影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性及摩擦面間形成的油膜厚度，軸承工作溫度下潤(rùn)滑油的粘度一般是12-15cst。轉(zhuǎn)速愈高應(yīng)選較低的粘度，負(fù)荷愈重應(yīng)選較高的粘度。常用的潤(rùn)滑油有機(jī)械油、高速機(jī)械油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油、變壓器油、氣缸油等。5.4.3潤(rùn)滑的選擇滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑可以是潤(rùn)滑脂、潤(rùn)滑油或固體潤(rùn)滑劑，軸上的深溝球軸承根據(jù)其工作條件采用油潤(rùn)滑，而齒輪上的滾針軸承由于的轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)生的熱量多，采用用的是油潤(rùn)潤(rùn)滑，摩擦片之間采用的也是油潤(rùn)滑。第6章 濕式離合器參數(shù)的校核6.1軸的校核按彎扭合成法校核軸的強(qiáng)度（1）建立力學(xué)模型考慮到左邊軸承和右邊軸承的接觸角，左右軸承對(duì)軸的支反力作用點(diǎn)因位于軸承的兩端。齒輪作用與軸上的分布力可視為集中載荷，并且作用于齒寬中點(diǎn)上。因此，該軸的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示（6-1a）如圖6-1（2）計(jì)算彎矩，畫(huà)出彎矩圖。 1、計(jì)算齒輪的受力。根據(jù)齒輪的受力計(jì)算公式，齒輪所受力的大小為 （7-1）其中T=1200Nm，d為齒輪的分度圓半徑d=235mm，則 Fr=Fl=3103N （7-2）F合=Fc= （7-3） 2、根據(jù)受力分析簡(jiǎn)圖（6-1b），可以計(jì)算出兩支點(diǎn)A、B處的支反力及C處的彎矩，繪制其彎矩圖（M）圖，如圖（6-1c）所示 （7-4）所以 =8288N （7-5） =1854N （7-6）3、計(jì)算轉(zhuǎn)矩，繪制轉(zhuǎn)矩圖。該軸所受的最大轉(zhuǎn)矩是：T=1200Nm 繪出的轉(zhuǎn)矩圖如圖（6-1d）所示。4、確定最危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩圖 （7-7）軸的扭切應(yīng)力是脈沖循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式得5、確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑d。軸的材料是選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查軸的常用材料及其主要力學(xué)性能表得，再查軸的許用彎曲應(yīng)力表得=75MPa。則 （7-8） 在濕