轎車拉式膜片彈簧離合器課程設計

1、轎車拉式膜片彈簧離合器課程設計2012/9/25 目錄一、離合器設計目的及離合器概述1.1、離合器設計基本要求31.2、技術參數(shù)及論文要求31.3、膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)41.4、膜片彈簧離合器優(yōu)點51.5、膜片彈簧離合器工作原理5二、離合器摩擦片參數(shù)確定2.1、摩擦片參數(shù)選擇2.1.1 初選摩擦片外徑d、內(nèi)徑d、厚度b62.1.2 后備系數(shù)72.1.3 離合器傳遞的最大靜摩擦力矩tc72.1.4 單位壓力p072.2 離合器基本參數(shù)的校核2.2.1 最大圓周速度82.2.2 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩92.2.3 單位壓力92.2.4單位摩擦面積滑磨功9三、扭轉(zhuǎn)減振器的設計3.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)

2、103.1.1 極限轉(zhuǎn)矩tj103.1.2 扭轉(zhuǎn)剛度113.1.3 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩t113.1.4 預緊轉(zhuǎn)矩tn113.1.5 減振彈簧的位置半徑r0113.1.6 減振彈簧個數(shù)zj113.1.7 減振彈簧總壓力f11 3.1.8 極限轉(zhuǎn)角123.2 減振彈簧的計算123.2.1 減振彈簧的分布半徑r1123.2.2單個減振器的工作壓力p123.2.3 減振彈簧尺寸12四、離合器其它主要部件的結(jié)構(gòu)設計 4.1從動盤轂的設計144.2從動片的設計14五、設計小結(jié)15六、參考文獻15某轎車離合器從動部分設計-3一、 離合器設計的目的及離合器概述了解轎車離合器的構(gòu)造，掌握轎車離合器的工作原理。了解從動

3、盤總成的結(jié)構(gòu)，掌握從動盤總成的設計方法，了解壓盤和膜片彈簧的結(jié)構(gòu)，掌握壓盤和膜片彈簧的設計方法，通過對以上幾方面的了解，從而熟悉轎車離合器的工作原理。學會如何查找文獻資料、相關書籍，培養(yǎng)學生動手設計項目、自學的能力，掌握單獨設計課題和項目的方法，設計出滿足整車要求并符合相關標準、具有良好的制造工藝性且結(jié)構(gòu)簡單、便于維護的轎車離合器，為以后從事汽車方面的工作或工作中設計其它項目奠定良好的基礎。通過這次課程設計，使學生充分地認識到設計一個工程項目所需經(jīng)歷的步驟，以及身為一個工程技術人員所需具備的素質(zhì)和所應當完成的工作，為即將進入社會提供了一個良好的學習機會，對于由學生向工程技術人員轉(zhuǎn)變有著重大的實

4、際意義。離合器通常裝在發(fā)動機與變速器之間，其主動部分與發(fā)動機飛輪相連，從動部分與變速器相連。為各類型汽車所廣泛采用的摩擦離合器，實際上是一種依靠其主、從動部分間的摩擦來傳遞動力且能分離的機構(gòu)。離合器的主要功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系平順的接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系個零部件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪音。1.1離合器設計的基本要求1) 在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備，又能防止過載。2) 接合時要完全、平順、柔和，保證

5、起初起步時沒有抖動和沖擊。3) 分離時要迅速、徹底。4) 從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換檔時變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。5) 應有足夠的吸熱能力和良好的通風效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。6) 操縱方便、準確，以減少駕駛員的疲勞。7) 具有足夠的強度和良好的動平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長。1.2技術參數(shù)及論文要求整車質(zhì)量（kg）：1320最大扭矩/轉(zhuǎn)速（nm/rpm）:168/3500最大功率/轉(zhuǎn)速（kw/rpm）：92/5700主減速比：4.111一檔速比：i1=3.778二檔速比：i2=2.176三檔速比：i3=1.492四檔速比：i4=1.029五檔速比

6、：i5=0.838倒檔速比：ir=3.444輪胎規(guī)格：195/65 r15變速器一軸花鍵為矩形 齒數(shù)：10，外徑：35，內(nèi)徑：28 齒厚：4離合器總成的軸向尺寸要求：40-45mm發(fā)動機飛輪為平飛輪本次課程設計的基本內(nèi)容有：1. 根據(jù)所給的車型及整車技術參數(shù),選擇合適離合器的結(jié)構(gòu)類型,完成離合器主要基本參數(shù)的選擇、確定；2. 完成從動部分總成的設計計算；3. 完成從動部分總成的設計圖紙（裝配圖）。1.3膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)膜片彈簧離合總成由膜片彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動片和分離軸承總成等部分組成。1) 離合器蓋離合器蓋一般為120或90旋轉(zhuǎn)對稱的板殼沖壓結(jié)構(gòu)，通過螺栓與飛輪聯(lián)結(jié)在一起。離合器蓋是

7、離合器中結(jié)構(gòu)形狀比較復雜的承載構(gòu)件，壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來承受。2) 膜片彈簧膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內(nèi)孔圓周表面上開有許多均布的長徑向槽，在槽的根部制成較大的長圓形或矩形窗孔，可以穿過支承鉚釘，這部分稱之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個無底寬邊碟子，其截面為截圓錐形，稱之為碟簧部分。3) 壓盤壓盤的結(jié)構(gòu)一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過壓盤與發(fā)動機緊密相連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺，最外緣均布有三個或四個傳力凸耳。4) 傳動片離合器接合時，飛輪驅(qū)動離合器蓋帶動壓盤一起轉(zhuǎn)動，并通過壓盤與從動盤摩擦片之間的摩擦力使從動盤轉(zhuǎn)動；在離合器分離時，壓盤相對

8、于離合器蓋作自由軸向移動，使從動盤松開。這些動作均由傳動片完成。傳動片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，一般采用周向布置。在離合器接合時，離合器蓋通過它來驅(qū)動壓盤共同旋轉(zhuǎn)；在離合器分離時，可利用它的彈性恢復力來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。5) 分離軸承總成分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時主要承受軸向分離力，同時還承受在高速旋轉(zhuǎn)時離心力作用下的徑向力。目前國產(chǎn)的汽車中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鏗基潤滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時采用球形端面，舌尖部為弧形面時采用平端面或凹弧形端面。1.4膜片彈簧離合器的優(yōu)點膜片彈簧

9、離合器與其他形式離合器相比，具有一系列優(yōu)點：1) 膜片彈簧離合器具有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??；3) 高速旋轉(zhuǎn)時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；4) 膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻；5) 易于實現(xiàn)良好的通風散熱，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1.5膜片彈簧離合器的工作原理由圖可知，離合器蓋與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起，當膜片彈簧被預加壓緊，離合器處于接合位置時，由于膜片彈簧大端對壓盤的壓緊力，使得壓盤與從動摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當離合器蓋

10、總成隨飛輪轉(zhuǎn)動時(構(gòu)成離合器主動部分)，就通過摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動從動盤總成和變速器一起轉(zhuǎn)動以傳遞發(fā)動機動力要分離離合器時，將離合器踏板踏下，通過操縱機構(gòu)，使分離軸承總成前移推動膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳動片的彈力作用下離開摩擦片，使從動盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動機動力的傳遞。圖1.1 膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)圖二、 離合器摩擦片參數(shù)的確定2.1 摩擦片參數(shù)的選擇2.1.1 初選摩擦片外徑d、內(nèi)徑d、厚度b摩擦片外徑是離合器基本尺寸，它關系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和壽命，它和離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩大小有一定關系。d=式中，為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，?。籥為不同結(jié)構(gòu)和使用條件

11、對d的影響系數(shù)，對于小轎車 取a=47。離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)表1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10613216022

12、13024024665466787299081037摩擦片標準系列尺寸，取。2.1.2 后備系數(shù)后備系數(shù)保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動機扭矩，同時它有助于減少汽車起步時的滑磨，提高了離合器的使用壽命。但為了離合器的尺寸不致過大，減少傳遞系的過載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過大。由于所設計的離合器為膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會變?。ㄩ_始時還有些增加），再加上小轎車的后備功率比較大，使用條件較好，宜取較小值，故初取=1.3。2.1.3 離合器傳遞的最大靜摩擦力矩tctc=218.42.1.4 單位壓力p0摩擦面上的單位壓力p的值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小

13、,后備系數(shù),摩擦片材料及質(zhì)量等有關。 離合器使用頻繁,工作條件比較惡劣單位壓力p較小為好。當摩擦片的外徑較大時也要適當降低摩擦片摩擦面上的單位壓力p。因為在其它條件不變的情況下，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p應隨摩擦片外徑的增加而降低。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(zhì)量和后備系數(shù)等因素。 式中，為摩擦因數(shù)取0.3；為單位壓力為摩擦面數(shù)取2；為摩擦片外徑取200；為摩擦片內(nèi)徑取140；摩擦片材料選擇石棉基編織材料，為單位壓力0.26，為

14、摩擦因數(shù)取0.3。 摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應滿足以下幾個方面的要求：應具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對摩擦系數(shù)的影響小。要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應耐磨。要有足夠的機械強度，尤其在高溫時的機械強度應較好熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時分離出的粘合劑較少，無味，不易燒焦磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面油水對摩擦性能的影響應最小結(jié)合時應平順而無“咬住”和“抖動”現(xiàn)象由以上的要求,目前車用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約

15、在0.3左右,在該設計中選取的是石棉合成物制成的摩擦片。2.2 離合器基本參數(shù)的校核2.2.1 最大圓周速度式中， 為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速取5700；為摩擦片外徑徑取200；故符合條件。2.2.2 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩=(n/)式中，為離合器傳遞的最大靜摩擦力矩218.4；當摩擦片外徑d210mm時，=0.28 n/0.0068 n/，故符合要求2.2.3 單位壓力為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，選取單位壓力的最大范圍為0.150.35mpa，由于已確定單位壓力0.26mpa，在規(guī)定范圍內(nèi)，故滿足要求。2.2.4單位摩擦面積滑磨功為了減少汽車起步過程中離

16、合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功w應小于其許用值w。汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(j)為：w = () = () = 12048(j)式中，w為汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功(j)m 為汽車總質(zhì)量取1320kg；rr 為輪胎滾動半徑0.317m；i為汽車起步時所用變速器檔位的傳動比3.778；i為主減速器傳動比4.111；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min),乘用車n取2000 r/min;w = = = 0.38 式中，w為汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功取12048j滿足w w = 0.4 0j/mm要求。車輪滾動半徑

17、rr：由輪胎規(guī)格195/65 r15知輪胎名義斷面寬度為195mm，輪胎名義高寬比65%，輪輞名義直徑為15in，即0.381m，則輪胎高h=19565%=126.75mm，輪胎直徑dr=2h+dr=2126.75+381=634.5mm，則rr=317.25mm摩擦片的相關參數(shù)如表2表2摩擦片外徑d摩擦片內(nèi)徑d后備系數(shù)厚度b單位壓力po200mm140mm1.33.50.26mpa三、扭轉(zhuǎn)減振器的設計3.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)帶扭轉(zhuǎn)減振器的的從動盤結(jié)構(gòu)簡圖如下圖4.1所示彈簧摩擦式:圖4.2帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤總成結(jié)構(gòu)示意圖1從動盤；2減振彈簧；3碟形彈簧墊圈；4緊固螺釘；5從動盤轂；6減振

18、摩擦片7減振盤；8限位銷由于現(xiàn)今離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的設計大多采用以往經(jīng)驗和實驗方法通過不斷篩選獲得,且越來越趨向采用單級的減振器。3.1.1 極限轉(zhuǎn)矩tj極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用應力等因素，與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩有關，一般可取，tj=(1.52.0) 對于乘用車，系數(shù)取2.0。則tj=2.02.0168336（nm）3.1.2 扭轉(zhuǎn)剛度由經(jīng)驗公式初選tj即tj133364368（nm/rad）3.1.3 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩t可按公式初選tt（0.060.17）取t=0.1 =0.1168=16.8(nm)3.1.4 預緊轉(zhuǎn)矩tn減振彈簧在安裝時都有一定的預緊。tn滿足以下關系：tn（0.050.15）

19、且tnt16.8 nm而tn（0.050.15）8.425.2 nm則初選tn15nm3.1.5 減振彈簧的位置半徑r0r0的尺寸應盡可能大些，一般取r0=(0.600.75)d/2則取r0=0.65d/2=0.65140/2=45.5(mm),可取為46mm.3.1.6 減振彈簧個數(shù)zj當摩擦片外徑d250mm時，zj=46故取zj=63.1.7 減振彈簧總壓力f當減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達到最大值tj時，減振彈簧受到的壓力f為ftj/r0336/(46)7.3043(kn)3.1.8 極限轉(zhuǎn)角 減振器從預緊轉(zhuǎn)矩tn增加到極限轉(zhuǎn)矩tj時，從動片相對于從動盤轂的極限轉(zhuǎn)角為 =2式中，為減振彈簧的工作

20、變形量，通常取30120，對汽車平順性要求高或發(fā)動機工作不均勻時，去上限。=120 3.2 減振彈簧的計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計相關的尺寸。3.2.1 減振彈簧的分布半徑r1r1的尺寸應盡可能大些，一般取r1=(0.600.75)d/2式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故r1=0.65/2=0.65140/2=45.5(mm)，即為減振器基本參數(shù)中的r03.2.2單個減振器的工作壓力pp= f/z=7304.3/61217.4(n)3.2.3 減振彈簧尺寸1）彈簧中徑dc其一般由布置結(jié)構(gòu)來決定，通常dc=1115mm故取dc=12mm2）彈簧鋼絲直徑dd

21、=8.01mm式中，扭轉(zhuǎn)許用應力可取550600mpa,故取為580mpad取8.1 mm3）減振彈簧剛度k應根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值及其布置尺寸r1確定，即k=4）減振彈簧有效圈數(shù) 減振彈簧總?cè)?shù)n與有效圈數(shù)之間的關系為n=+(1.52)=6，i=45）減振彈簧總?cè)?shù)n其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關系為n=+(1.52)=6減振彈簧最小高度=52.9mm彈簧總變形量mm減振彈簧總變形量=52.9+3.54=56.44mm減振彈簧預變形量=0.158mm減振彈簧安裝工作高度=56.44-0.158=56.3mm6）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，=3.

22、382mm其值為=4.217）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2.54mm。所以可取為4mm, 為54mm.8）限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般9.512mm?？扇?0mm扭轉(zhuǎn)減振器相關參數(shù)表4表4極限轉(zhuǎn)矩tj阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩t預緊轉(zhuǎn)矩tn減振彈簧的位置半徑r0減振彈簧個數(shù)zj336nm16.8 nm15 nm46mm6四、離合器其它主要部件的結(jié)構(gòu)設計4.1從動盤轂的設計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(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d與發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩t花鍵尺寸表5表5摩擦片外徑 d/mm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩t/(nm)花鍵尺寸擠壓應力/mpa齒數(shù)n外徑d/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長l/mm20016810352843510.24.2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(zhuǎn)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