離合器設計基本過程.ppt

第二章 離合器設計（續(xù)）,專業(yè)：汽車制造方向 授課老師：戴海燕,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,主要步驟：,1、離合器概述 2、離合器主要參數(shù)的選擇及計算校核 3、從動盤總成的設計 4、 離合器蓋總成的設計,1、離合器概述,1.1 設計要求及其技術參數(shù) 1.2 結構方案分析 1.3膜片彈簧的支撐形式,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,1.1 設計要求及其技術參數(shù),發(fā)動機功率： 發(fā)動機轉矩： 傳動比: 汽車的質量 汽車的滾動半徑 =273mm,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,1.2 結構方案分析,從動盤數(shù)的選擇：單片離合器 壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器 1.3 膜片彈簧的支撐形式 拉式膜片彈簧的支承形式單支承環(huán)形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋中的支承環(huán)上。,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2、離合器主要參數(shù)的選擇及計算校核,2.1離合器主要的參數(shù) 2.2離合器的設計與計算 2.3 扭轉減振器主要參數(shù) 2.4減振彈簧的計算,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.1.1 后備系數(shù),后備系數(shù)是離合器設計中的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。 在選擇時，應考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩、防止離合器滑磨時間過長、防止傳動系過載以及操縱輕便等因素。乘用車選擇： ，本次設計取 = 1.2,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.1.2摩擦片外徑、內徑和厚度,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、質量和使用壽命有決定性的影響。 式中為汽車的最大轉矩；乘用車取 取 摩擦片的厚度主要有三種 。 取,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.1.3單位壓力,單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質量和后備系數(shù)等因素。 選擇： ，由于 在范圍之內。式中取,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,離合器基本參數(shù)的校核,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.2離合器的設計與計算,2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 2.2.2 膜片彈簧的校核,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.2離合器的設計與計算,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.2離合器的設計與計算,2.2.1膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 1) 比值 和 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24 mm 。 取h = 2 mm ， =1.7 ，即 =3.4 mm 。 2) 比值 和 、 的選擇,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,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 。 取 =85； 取 =1.25 則 =85 取 =105 3) 的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角與內截錐高度關系密切，一般在915范圍內。,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,符合要求。 4) 分離指數(shù)目的選取 分離指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧n可取24，小尺寸膜片彈簧n可取12 。 取分離之數(shù)目n =18 。 5) 膜片彈簧小段內半徑 及分離軸承作用半徑 的確定 由離合器的結構決定，其最小值應大于變速器第一軸花鍵的外徑。 應大于 。,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,表27可查得第一軸的外徑為29mm; 取 =30mm =32mm 6) 切槽寬度 、 及半徑 的確定 = 3.23.5 mm， = 910 mm， 的取值應滿足r - re 。 本次設計取1 = 3.5 mm，2= 10 mm ，re r 2= 75 mm 。 7) 壓盤加載點半徑 和 支承環(huán)加載點半徑的確定 取 =87 又 取,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.2.2 膜片彈簧的校核,為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始底錐角應在一定范圍內，即 （符合要求） 彈簧各部分有關尺寸的比值應符合一定的范圍，即 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 應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,4) 根據(jù)彈簧結構布置要求， 與 ，與 之差應在一定范圍內，即 5) 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應在一定范圍內選取，即,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,經驗算校核，尺寸符合設計要求,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3 扭轉減振器主要參數(shù),2.3.1 極限轉矩 2.3.2.扭轉角剛度 2.3.3.阻尼摩擦轉矩 2.3.4.預緊轉矩 2.3.5.減振彈簧的位置半徑 2.3.6.減振彈簧個數(shù) 2.3.7.減振彈簧總壓力 2.3.8.極限轉角,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.1 極限轉矩,極限轉矩受限于減振彈簧的許用力等因素，與發(fā)動機最大轉矩有關， 一般可取 = (1.52.0) 對于乘用車，系數(shù)取2.0。 則 =2.0 2.077154（Nm）,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.2.扭轉角剛度,為了避免引起傳動系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉角剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機常用的工作轉速范圍內 13Tj=13x154=2002(Nm/rad),華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.3.阻尼摩擦轉矩,由于減振器扭轉剛度 結構及發(fā)動機最大轉矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機工作轉速范圍內最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉矩 。 一般可按下式初選： =(0.060.17)Temax 取Tu= 0.1 Temax = 0.1*77Nm=7.7Nm,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.4.預緊轉矩,減振彈簧在安裝時都有一定的預緊。研究表明， 增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動，這是有利的。但是 不應大于 ，否則在反向工作時，扭轉減振器將提前停止工作，故取 Tn = (0.050.15) Temax 取 Tn = 0.1 Temax=0.1*77Nm=7.7Nm,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.5.減振彈簧的位置半徑,2.3.6.減振彈簧個數(shù),取 =6,2.3.7.減振彈簧總壓力,當限位銷與從動盤轂之間的間隙 或被消除，減震彈簧傳遞的轉矩達到最大值 時，減震彈簧受到的壓力 為,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.3.8.極限轉角,一般通常取 ，對汽車平順性要求高或發(fā)動機工作不均勻時， 取上限。本次設計取10。,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.4減振彈簧的計算,2.4.1.減振彈簧的分布半徑： 2.4.2.全部減振彈簧總的工作負荷 2.4.3.單個減振彈簧的工作負荷： 2.4.4.彈簧減振尺寸 2.4.5.從動片相對從動盤轂的最大轉角 2.4.6. 限位銷與從動盤轂缺口側邊的間隙 2.4.7. 限位銷直徑,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.4.1.減振彈簧的分布半徑：,式中，d為離合器摩擦片的內徑。,2.4.2.全部減振彈簧總的工作負荷,它是指在從動盤轂法蘭上缺口中的間隙消除時，減振彈簧壓縮到極限位置時的工作負荷。此時扭轉減振器所能傳遞的轉矩即為極限轉矩 ,由此可得 為,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.4.3.單個減振彈簧的工作負荷,2.4.4.彈簧減振尺寸,1)彈簧中徑 ；一般由結構布置來決定，通常 左右。本次取12mm。 2)彈簧鋼絲直徑 ：,式中為 扭轉許用應力，可取550-600MPa。本次取550MPa 通常 所以取,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,3)彈簧剛度 ： 應根據(jù)已選定的減振器扭轉剛度值 及其布置尺寸 ，根據(jù)式子： 4)減振彈簧有效圈數(shù) ： 根據(jù)式子： 式中，G為材料的剪切彈性模量，對碳鋼可取,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,5)減振彈簧總圈數(shù)n： 一般在6圈左右，總圈數(shù)和有效圈數(shù)的關系為 6)減振彈簧最小高度 ： 7)減振彈簧總變形量 8)減振彈簧自由高度,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,9) 減振彈簧預變形量 10) 減振彈簧安裝工作高度 2.4.5.從動片相對從動盤轂的最大轉角 最大轉角和減振彈簧的工作變形量 有關，其值為,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,2.4.6. 限位銷與從動盤轂缺口側邊的間隙 式中， 為限位銷的安裝尺寸。 值一般為2.54mm。 所以 可取為3mm, 為41.10mm. 2.4.7. 限位銷直徑 按結構布置選定， 一般9.512mm。 可取為10mm,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,3 從動盤總成的設計,3.1從動盤轂 3.2從動片的設計 3.3. 摩擦片的設計,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,3.1從動盤轂,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)動機傳來的全部轉矩。它一般采用齒側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)動機的最大轉矩T.由查表得,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,3.2從動片的設計,從動盤對離合器工作性能影響很大，設計時應滿足如下要求： 1) 從動盤的轉動慣量應盡可能小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。 2) 從動盤應具有軸向彈性，離合器結合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。 3) 應安裝扭轉減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,3.3. 摩擦片的設計,摩擦片應滿足以下要求： 1) 摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對其影響要小 2) 具有足夠的機械強度與耐磨性 3) 密度要小，以減少從動盤的轉動慣量。 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,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,4 離合器蓋總成的設計,4.1. 離合器蓋結構設計的要求 4.2. 壓盤的設計 4.3. 壓盤的結構設計與選擇,華南理工大學廣州汽車學院 丁偉華 all right reserved.,4.1. 離合器蓋結構設計的要求,1) 應具有足夠的剛度，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時的分離行程，減小壓盤升程，嚴重時使摩擦面不能徹底分離。 2) 應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具有高的尺寸精度。 4) 為了便于通風散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風窗孔，或在蓋上加設通風扇片等。