基于ProE的離合器的三維實(shí)體建模講解

1、濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 汽車是現(xiàn)代生活中不可或缺的交通工具。 近年來汽車設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的進(jìn)步有目共 睹。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能 ,延長(zhǎng)使用壽命 , 普通機(jī)械式離合器技術(shù)同樣也產(chǎn)生了令人 注目的變化。無論從結(jié)構(gòu)特性、產(chǎn)品工藝性能 ,還是控制技術(shù)方面 , 機(jī)械離合器的技術(shù)進(jìn) 步從某種程度上反映了設(shè)計(jì)觀念的發(fā)展 , 以及將來可能的技術(shù)走勢(shì)。離合器是汽車傳動(dòng) 系中的重要部件，它的構(gòu)造特性與發(fā)展和傳動(dòng)系緊密相關(guān)，本文主要是對(duì)載重 2 噸輕型 汽車的膜片式彈簧離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 離合器設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括壓盤總成、從動(dòng)盤總成、膜片彈簧三個(gè)部分。首先，對(duì) 離合器各零件的參數(shù)、尺寸、材料、及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后

2、使用 Pro/E 軟件畫出推式膜 片彈簧的裝配及零件的三維圖形。最后進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。 本次的設(shè)計(jì)對(duì)原有離合器的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化和修改的建議， 對(duì)其以后的設(shè)計(jì)過程起參 考作用。本文還重點(diǎn)研究了膜片彈簧在分離過程中的受力，對(duì)受力過程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析， 并對(duì)其進(jìn)行校核，以提高膜片彈簧離合器的使用壽命，使膜片彈簧離合器在工作過程中 處于最佳狀態(tài)。 關(guān)鍵詞 ：離合器；膜片彈簧；摩擦片；參數(shù)設(shè)計(jì)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT Automotive is an integral part of modern life transportation.Of late years, the developm

3、ent in design and manufacturing technique of automobile is obvious to all. In order to improve product performance and to extend service life,technique on the general machinery clutch produced attentional changes too.The technique development of the machinery clutch, whether its design feature,proce

4、ssing property or control technique, reflected development of the design concept and its future possible technique trend to a certain extent. The clutch is one important part in the auto power train ,in the internal combustion engine as the power of mechanicaldrive auto ,the clutch took an independe

5、nt part exists. This paper is the single-car theca spring clutch design. The content of clutch design main contain three parts: driven disc design, diaphragm-spring design and the driving disc design. Fist,The article studied in each clutch accessory s material, technique in manufacture and machinin

6、g and choosing project, then uses the Pro/E software to picture the three dimensional image of the Assembly and the Components. Finally the mechanism movement simulation. The design of the original design of the clutch to optimize and modify the proposal, its future role in the design process from t

7、he reference.This article emphasize in studying the diaphragm-spring characteristic, analyzing the dynamics and the mathematics in separation process stress, optimizing every date about the diaphragm-spring, for improving use lifetime of diaphragm-spring. Key words: clutch ;diaphragm-spring; frictio

8、n disk; parameter design. 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 1 緒論 4 1.1 離合器的發(fā)展 4 1.2 離合器的工作原理 4 1.3 離合器的功用及要求 5 1.4 Pro/ENGINEER 的介紹 6 2 離合器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 7 2.1 從動(dòng)盤的選擇 7 2.2 壓緊彈簧和布置形式的選擇 7 2.3 壓盤驅(qū)動(dòng)方式的選擇 8 2.4 離合器的散熱通風(fēng) 8 2.5 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 9 2.6 確定離合器的類型 9 3 離合器設(shè)計(jì) 10 3.1 離合器的基本參數(shù)及尺寸選擇 10 3.2 離合器從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 12 3.3 離合器壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì) 19 3.4 膜

9、片彈簧的設(shè)計(jì) 21 3.5 離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 4 離合器的三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 29 4.1 離合器的三維建模 29 4.2 離合器的動(dòng)態(tài)仿真 38 總結(jié) 41 致謝 42 參考文獻(xiàn) 43 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 離合器的發(fā)展 近年來各國(guó)政府都從資金、技術(shù)方面大力發(fā)展汽車工業(yè)，使汽車工業(yè)成為一個(gè)國(guó)家 工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。其發(fā)展速度明顯比其它工業(yè)要快的多。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)汽車來說，離 合器是汽車機(jī)械傳動(dòng)系中的一個(gè)獨(dú)立的總成，在汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接。目 前，大多數(shù)汽車采用的摩擦式離合器，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。 汽車誕生 100 多年來

10、,人們一直在研究和改進(jìn)汽車離合器技術(shù) , 希望汽車運(yùn)行更加快 捷、舒適、安全、可靠。早期離合器的結(jié)構(gòu)中，最為成功的是錐形離合器。錐形離合器 的方案一直延用到 20世紀(jì) 20 年代中葉，對(duì)當(dāng)時(shí)來說，錐形離合器的制造比較簡(jiǎn)單，摩 擦面容易修復(fù)。錐形離合器的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。多片盤式離合器是現(xiàn) 今所用的盤片式離合器的先驅(qū)，它是在 1925年以后才出現(xiàn)的。 20 世紀(jì) 20年代末到 30 年代這段時(shí)間，多片離合器只有在工程車輛、賽車和大功率的轎車上才得到應(yīng)用。經(jīng)過 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)，人們逐漸趨向于首選單片干式離合器。它具有從動(dòng)部 件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺

11、寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)。單片干 式離合器廣泛應(yīng)用與各種車型中。 現(xiàn)今單片干式離合器在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤，離合 器的接合平順性得到了提高。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，避免了傳動(dòng)系統(tǒng)的 扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲和避免過載。 近年來，隨著人們對(duì)離合器的要求越來越高，離合器的結(jié)構(gòu)正逐步地由推式膜片彈 簧結(jié)構(gòu)向拉式膜片彈簧結(jié)構(gòu)發(fā)展， 離合器的操縱形式正由傳統(tǒng)的機(jī)械操縱形式向自動(dòng)操 縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命、適應(yīng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)、增加離合器 轉(zhuǎn)矩傳遞能力和使操縱簡(jiǎn)化是離合器未來發(fā)展的趨勢(shì)。 1.2 離合器的工作原理 離合器由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)

12、構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)五大部分組成。 由圖 1.1可知，離合器蓋 1 與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起， 當(dāng)膜片彈簧 3被壓緊， 離合器處于接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧大端對(duì)壓盤 5 產(chǎn)生一個(gè)壓緊力，使得壓盤 5 與從動(dòng)盤 6 摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。 要分離離合器時(shí)，踏下離合器踏板 8，通過操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成 7 前移推動(dòng) 膜片彈簧，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳力片的彈力作用下離 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 開摩擦片，使從動(dòng)盤總與飛輪成處于分離位置，從而切斷了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸出，完成離 合器的分離過程，。 1）接合位置 2）分離位置 1-離合器蓋 2-

13、鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤 6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸 圖 1.1 膜片彈簧離合器的工作原理圖 1.3 離合器的功用及要求 離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是 （1）實(shí)現(xiàn)和切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞，保證汽車起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系接合平順，確 保汽車平穩(wěn)起步。 （2）在換擋過程中將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少換擋時(shí)變速器中齒輪之間的沖擊。 （3）在受到過大動(dòng)載荷的工作過程時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng) 系過載，避免因過載而導(dǎo)致零部件損壞。 （4）有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 為了保證離合器具有穩(wěn)定的工作性能，汽車離合器的設(shè)

14、計(jì)應(yīng)滿足下列基本要求： （1）在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。 （2）接合時(shí)要平順柔和，以保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。 （3）分離時(shí)要迅速、徹底。 （4）離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 和減小同步器的磨損。 （5）應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長(zhǎng) 其使用壽命。 （6）應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 （7）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 （8）作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小， 以保證有穩(wěn)

15、定的工作性能。 （9）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長(zhǎng)。 （10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 1.4 Pro/ENGINEER 的介紹 Pro/ENGINEER 三維設(shè)計(jì)軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（ PTC）旗下的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。 Pro/ENGINEER 軟件的顯著特點(diǎn)是參數(shù)化建模技術(shù)，是最早應(yīng)用參 數(shù)化建模技術(shù)的軟件，在目前的三維設(shè)計(jì)軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， Pro/ENGINEER 作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主 流的 CAD/CAM/CAE 軟件

16、之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 離合器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1 從動(dòng)盤的選擇 對(duì)轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸允許的條 件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤。單片離合器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)能夠保證分離徹底、 接合平順等的優(yōu)點(diǎn)。 雙片離合器與單片離合器相比，摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大；在 傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，雙片離合器具有徑向尺寸較小，踏板力較小和接合比較平順的 優(yōu)點(diǎn)。但是中間壓盤通風(fēng)散熱不好，雙片離合器起步時(shí)負(fù)載不均勻，因而容易導(dǎo)致產(chǎn)熱 過多使摩擦片燒壞，

17、分離也不夠徹底。雙片離合器一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受 到限制的場(chǎng)合。 多片離合器多為濕式，它有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、分離不徹底、散熱條件差和壓盤調(diào)整困難 等缺點(diǎn)，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。但是它也有接合平順柔和、摩擦表 面濕度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此重型牽引車和自卸車上也采用多片離 合器。 經(jīng)過分析比較，該設(shè)計(jì)的是載重 2 噸輕型載貨汽車，該車最大扭矩為 179N/m，所 以在設(shè)計(jì)中采用用單片離合器，即該離合器只設(shè)有一片從動(dòng)盤。如圖 2.1 所示為帶扭轉(zhuǎn) 減震器的單片式從動(dòng)盤。 圖 2.1 帶減震器的單片式從動(dòng)盤 2.2 壓緊彈簧和布置形式的選擇 周置彈簧在受到受離心力作

18、用時(shí)會(huì)向外彎曲，導(dǎo)致彈簧壓緊力下降，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 矩的能力降低，目前周置彈簧離合器主要用在商用載重汽車上。中央彈簧離合器采用圓 柱螺旋彈簧，其結(jié)構(gòu)軸向尺寸大。斜置彈簧主要在重型汽車上使用，突出優(yōu)點(diǎn)是工作性 能十分穩(wěn)定，踏板力較小。膜片彈簧的彈簧壓力在摩擦片磨損的允許范圍內(nèi)基本不變， 使傳遞的轉(zhuǎn)矩變化不大，另外它兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸 向尺寸小，質(zhì)量小。膜片彈簧的大端與壓盤接觸，其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻， 提高了摩擦片的使用壽命。其中拉式膜片彈簧取消了中間支承各零件，并只用一個(gè)或不 用支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小。它是以中部與

19、壓盤相壓，在同樣 壓盤尺寸下可采用直徑較大的膜片彈簧，從而提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但不增 加踏板力，在接合和分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故分離效果更高。但 是拉式膜片彈簧需專門分離軸承， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 推式摸片彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 安裝拆卸較簡(jiǎn)單， 分離行程比拉式小。故本次設(shè)計(jì)選擇推式膜片彈簧。 2.3 壓盤驅(qū)動(dòng)方式的選擇 壓盤是離合器的主動(dòng)部件，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從當(dāng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)， 所以壓盤和飛輪必須有一定的聯(lián)系， 但這種聯(lián)系又要保證在離合器分離過程中壓盤能在 軸向自由的移動(dòng)，使壓盤和從動(dòng)盤分離。壓盤的傳力方式有以下幾種： (1) 凸臺(tái)式連接 方式； ( 2) 鍵式連接

20、方式； ( 3)銷式連接方式； ( 4)傳力片式。現(xiàn)在汽車離合器中廣泛采 用傳力片的傳動(dòng)方式。由彈簧鋼帶制成的傳力片的一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘 固定在壓盤上，為了改善傳力片的受力情況，它一般都是沿圓周切向布置。傳力片式的 連接方式還簡(jiǎn)化了壓盤的結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中。 所以本次設(shè)計(jì)中采用傳力片式的壓盤驅(qū)動(dòng)方式。 2.4 離合器的散熱通風(fēng) 根據(jù)研究，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 180 200 C 時(shí)摩擦片磨損速度急劇增加，接合狀態(tài)下的離合器壓盤，工作表面的瞬時(shí) 溫度一般在 180 C以下。在特別頻繁的使用條件下，壓盤工作表面的

21、瞬時(shí)溫度有可能達(dá) 到 1000C。過高的溫度可能使壓盤變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使壓盤表面溫度不致過高， 除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求離合器具有良好的通風(fēng)散 熱。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有： (1) 在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋。 (2) 在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽。 (3) 將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)。 (4) 在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2.5 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) （1）膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，零件數(shù)目少，重量輕。 （2）離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化并顯著的縮短了離合器的軸間尺寸。 （3）膜片彈簧具有良好的非線性特征， 設(shè)

22、計(jì)合適時(shí)可以使摩擦片磨損到極限位置時(shí)， 壓緊力仍能保持很少改變，可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便。 （4）膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器的旋轉(zhuǎn)軸線是完全對(duì)稱的，因此壓緊力不會(huì)受到 離心力的影響，很適合高速旋轉(zhuǎn)。 2.6 確定離合器的類型 本車設(shè)計(jì)采用單片推式膜片彈簧離合器。本車采用的因?yàn)槟Σ潦诫x合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 可靠性強(qiáng)，維修方便，目前大多數(shù)汽車都采用這種形式的離合器。濕式離合器大多是多 盤式離合器，主要用于需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的重型載貨汽車的離合器，該車型傳遞的轉(zhuǎn)矩 不大，所以采用干式離合器。 采用膜片彈簧離合器是因?yàn)槟て瑥椈呻x合器具有很多優(yōu)點(diǎn)： 首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，

23、 使零件數(shù)目減少， 重量減輕； 其次， 大大簡(jiǎn)化了離合器的結(jié)構(gòu)并顯著的縮短了離合器的軸間尺寸；再者，膜片彈簧具有良好 的非線性特征，設(shè)計(jì)合適時(shí)可以使摩擦片磨損到極限位置時(shí)， 壓緊力仍能保持很少改變， 可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；另外，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器的 旋轉(zhuǎn)軸線是完全對(duì)稱的，因此壓緊力不會(huì)受到離心力的影響，很適合高速旋轉(zhuǎn)。由于膜 片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高， 因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴(kuò)展到載貨汽 車上。選擇單片式從動(dòng)盤是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。采用傳動(dòng)片式是因?yàn)閭髁ζ?qū) 動(dòng)方式簡(jiǎn)化

24、了壓盤的結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中。選擇 推式離合器是因?yàn)槠漭^拉式離合器零件數(shù)目更少，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，分離軸承機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和拆 裝簡(jiǎn)單。 綜上所述本次設(shè)計(jì)選擇單片推式膜片彈簧離合器。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 離合器設(shè)計(jì) 3.1 離合器的基本參數(shù)及尺寸選擇 傳遞轉(zhuǎn)矩是離合器的基本功能之一， 因此離合器的轉(zhuǎn)矩容量是離合器最為基本的性 能之一。但是通常它只能用來初選出離合器的原始參數(shù)，為了保證傳遞扭矩可靠，確定 離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)含有設(shè)計(jì)因子。轉(zhuǎn)矩容量 Tc與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax 關(guān)系式為： Tc Tem ax(3-1) 或?qū)懗?Tem ax ZRe N(3-2) 式中，

25、為離合器的后備系數(shù)，1。 離合器的另一個(gè)重要的基本功能就是保證汽車平穩(wěn)起步。 汽車起步時(shí)是靠離合器的 滑磨?；?huì)導(dǎo)致離合器摩擦片的磨損， 最終導(dǎo)致離合器失效， 這是離合器的薄弱環(huán)節(jié) 因此為了保證離合器有足夠的磨損壽命， 只能用增大允許磨損體積來保證摩擦片有可靠 的使用壽命。通常是讓摩擦片有足夠大的摩擦面積 A 。 3.1.1 摩擦片外徑 D 的確定 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸之一，它與離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命有關(guān)，它 也和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系，顯然，傳遞的轉(zhuǎn)矩大時(shí)，摩擦片外徑也 要相應(yīng)的增大。摩擦片外徑選擇中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 D 100 Tema

26、x (N/m)來選定D時(shí)，可參考公式( 3-3)，如下： (3-3) 式中，系數(shù) A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì) D 的影響，一般載貨汽車 A=36(單片) 或 A =50，本次設(shè)計(jì)由于采用單片摩擦片，所以 A 選 36 由公式( 3-3)計(jì)算得 D 223mm， 按 Temax 選擇 D 后，需要根據(jù)摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化表選擇摩擦片的尺寸， 見表 3.1。 10 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 表 3.1 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D /mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 內(nèi)徑 d/mm 110 125 140 150 1

27、55 165 175 190 195 205 220 230 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 C d / D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 0.532 1 C 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 單位面積 /cm2 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 根據(jù)表 3.1

28、選取摩擦片有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑 D =225mm，內(nèi)徑 d =150mm，厚度 h =3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值 C =0.67 3.1.2 離合器后備系數(shù)的確定 在確定摩擦片外徑后，還要選定離合器的后備系數(shù) 。 后備系數(shù) 能保證離合器可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩， 減少汽車起步時(shí)的滑磨， 提高離合 器的使用壽命。在選擇后備系數(shù) 時(shí)應(yīng)考慮這幾個(gè)方面： （1）防止離合器產(chǎn)生過大的滑磨。 （2）避免傳動(dòng)系過載。 （3）摩擦片在磨損后，離合器仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 汽車離合器的后備系數(shù) 推薦如下： 小轎車： =1.2-1.3； 載貨車： =1.7-2.25； 帶拖掛的重型車或牽引車： =2.0-3.0 本

29、設(shè)計(jì)的是 2噸輕型載貨汽車用離合器， 根據(jù)最大總質(zhì)量不超過 6 噸的載貨汽車的 后備系數(shù) =1.2-1.75，所以本車的后備系數(shù)選為 =1.40。 3.1.3 單位壓力 p0 的確定 單位壓力 p0 值的大小，應(yīng)與離合器本身的工作條件，摩擦片直徑的大小，摩擦片 材料及其品質(zhì)等因素有關(guān)。 當(dāng)摩擦片的外徑比較大時(shí)， 要適當(dāng)降低摩擦面的單位壓力 p0 。因?yàn)?，在其他條件不 變時(shí)，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，再加上零件 的尺寸交大，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 p0 應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。 前面已經(jīng)計(jì)算了摩擦片的尺寸為： 外

30、徑 D =225mm，內(nèi)徑 d =150mm，厚度 h =3.5mm，內(nèi)徑與外徑比值 C =0.67 又初 選 =1.40。根據(jù)公式（ 3-4 ），對(duì)單位壓力 p0 進(jìn)行校核。 11 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) Z 3 d3 Tem a x Te m a x c p D 0(13 ) (3-4) 12 D 式中， Zc 對(duì)膜片彈簧離合器取 2，對(duì)有機(jī)材料摩擦片，其摩擦系數(shù)可取=0.3，帶 2 入相關(guān)數(shù)據(jù)得 p0 =0.24MPa=2.32Kg/cm2。 表 3.2 摩擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 p0 /MPa 石棉基材料 模壓 0.15 0.25 編織 0.25 0.35 粉末冶金

31、材料 模壓 0.35 0.50 編織 金屬陶瓷材料 0.70 1.50 根據(jù)表 3.2可知，石棉基材料的摩擦片的單位允許壓力 p0為 0.25MPa，因此摩擦 面上的單位壓力 p0 p0 ，沒有超出允許范圍 .所以上述各基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇合適。 3.2 離合器從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 3.2.1 從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)、組成和設(shè)計(jì)要求 從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是帶扭轉(zhuǎn)減震器的，一種是不帶扭轉(zhuǎn)減震器的，不帶 扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。為了避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，緩和沖擊，減 少噪聲，提高傳動(dòng)系零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性和使汽車平穩(wěn)起步起步?，F(xiàn)今 的汽車上幾乎都采用帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤， 不論什么

32、形式的從動(dòng)盤， 它們都有從動(dòng)片， 摩擦片和從動(dòng)盤轂等 3 個(gè)基本部分組成。本設(shè)計(jì)采用帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤 , 結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。 12 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 3.1 帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)圖 1從動(dòng)盤； 2 減振彈簧； 3碟形彈簧墊圈； 4緊固螺釘； 5 從動(dòng)盤轂； 6減振摩擦片 7減振盤； 8 限位銷 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤時(shí)應(yīng)滿足以下要求： （1）從當(dāng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡量小，以減小變速器換擋過程中輪齒間的沖擊。 （2）應(yīng)具有軸向彈性，來保證汽車平穩(wěn)起步，使摩擦片上的壓力分布更均勻。 （3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振以及緩和沖擊載荷。 （4）應(yīng)有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。 3.2.2 從動(dòng)片的選擇

33、和設(shè)計(jì) 從動(dòng)片設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量減輕其重量，并應(yīng)使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心， 以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)樵谄囆旭傊羞M(jìn)行換擋時(shí)，首先要切斷動(dòng)力分離離合 器，而在變速器掛擋過程中，與變速器第一軸相連的離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速一定要發(fā)生變 化，或是增速，或是減速。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換擋 齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。 慣性力的大小與從動(dòng)盤的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊，從動(dòng)片要求質(zhì)量 輕，具有軸向彈性，硬度和平面度高。 具有軸向彈性的的從動(dòng)片有以下三種形式：整體式的彈性從動(dòng)片、分開式的彈性從 動(dòng)片及組合式彈性

34、從動(dòng)片。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為 2 噸輕型載貨汽車的離合器，故采用整體式彈性從動(dòng)片，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) 見下圖 3.2，離合器從動(dòng)片采用 2mm 厚的的薄鋼板沖壓而成， 其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定， 在這里取 225mm，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中計(jì)算。為了防止 由于工作溫度升高導(dǎo)致從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷， 還在從動(dòng)片上 13 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 沿徑向開有幾條切口 圖 3.2 整體式彈性從動(dòng)片 1-從動(dòng)片； 2摩擦片； 3 鉚釘 3.2.3 從動(dòng)盤轂的設(shè) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過從動(dòng)盤轂的花鍵孔輸出， 變速器第一軸花鍵軸就插在從動(dòng)盤股花鍵 孔內(nèi)。從當(dāng)盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式

35、，現(xiàn)在都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。本 離合器設(shè)計(jì)中的從動(dòng)盤轂花鍵也采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。在設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂花鍵時(shí)，可 以根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩來選取。 表 3.3 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 從動(dòng)盤 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 花 鍵 花鍵外徑 花鍵內(nèi)徑 齒厚 有效齒 擠壓 應(yīng) 力 外徑 D /mm Tg /N m 齒 n 數(shù) D /mm d/mm /mm 長(zhǎng) l /mm /MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 108 200 110 10 29 23 4 25 113 225 150 10 32 26 4 30 115 250 200 10 35 28

36、 4 35 104 280 280 10 35 32 4 40 127 300 310 10 40 32 5 40 107 14 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 325 380 10 40 32 5 45 116 350 480 10 40 32 5 50 132 380 600 10 40 32 5 55 152 410 720 10 45 36 5 60 131 430 800 10 45 36 5 65 135 450 950 10 52 41 6 65 125 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)上述計(jì)算的數(shù)據(jù)，帶入上表 3.3 得 花鍵齒數(shù) n=10 花鍵外徑 D =34mm 花鍵內(nèi)徑 d =27mm 齒厚 b=4

37、mm 有效齒長(zhǎng) L =33mm 為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜，影響離合器的徹底分離， 從動(dòng)盤轂的軸向尺寸不應(yīng)過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在困難情況下工 作的離合器，應(yīng)適當(dāng)加大其長(zhǎng)度，可達(dá)到花鍵外徑的 1.4 倍。 選定花鍵的尺寸后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核， 花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而 破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計(jì)算，當(dāng)應(yīng)力偏大時(shí)可適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。從 動(dòng)盤轂一般采用中碳鋼鍛造而成， 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 =20MPa，本從 動(dòng)盤轂選用 40Cr 進(jìn)行鍛造而成。 花鍵擠壓應(yīng)力校核公式如下： p = (MPa) (3-5) nhl 式中，

38、p 花鍵的齒側(cè)壓力。 它由式( 3-6)確定： 4Temax p4Temax(3-6) (D d)Z d, D 分別為花鍵的內(nèi)外徑， m； Z 從動(dòng)盤轂的數(shù)目； Temax 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， N/m ； 15 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) N 花鍵齒數(shù)； h 花鍵齒工作高度， m； h （D d）2 L 花鍵有效長(zhǎng)度， m 。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： p =1173N=11.7MPa 該花鍵轂花鍵的擠壓應(yīng)力 =11.7MPa350 Zj 46 68 810 10 根據(jù)表 3.4，根據(jù)之前計(jì)算的摩擦片外徑 D =225mm，所以 Zj 取 6。 （3）減振彈簧的位置半徑 R0 減震彈簧的位置半徑 R0應(yīng)盡可

39、能大一些。位置半徑 R0一般取 （0.60 0.75）d /2， 其中 d 為離合器摩擦片的內(nèi)徑同時(shí)為了保證離合器可靠的傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，減振彈簧 位置直徑 2R0 約小于摩擦片內(nèi)徑約 50mm，所以取 R0 =53mm。 （4）極限轉(zhuǎn)矩 Tj 極限轉(zhuǎn)矩是指當(dāng)減振器在消除了限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙時(shí)， 減震器所能 傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。它與減振彈簧的許用應(yīng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般不會(huì)超過發(fā)動(dòng) 17 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 機(jī)轉(zhuǎn)矩的 2 倍，通?？扇。?Tj (1. 5 2T. e0m)ax(3-7) 式中， Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； Tj 為極限轉(zhuǎn)矩。 取相應(yīng)系數(shù)為 2.0，所以 Tj

40、=358N m。 (5) 扭轉(zhuǎn)角剛度 k 為了避免引起傳動(dòng)系統(tǒng)的共振， 要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度 k ，避免在發(fā)動(dòng)機(jī) 常用工作范圍內(nèi)發(fā)生共振。 k 與減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸有關(guān)， 關(guān)系式如下： 23 k KZ j R02 103(3-8) 式中 K 為每個(gè)減振彈簧的線性剛度( N/mm)；Zj 為減振彈簧的個(gè)數(shù)； R0為減振簧 位置半徑 (mm) 。 減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度要滿足兩個(gè)要求： (1)要傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩； (2)為了避免共 振要盡量降低剛度值。這兩個(gè)要求在實(shí)際上是不能達(dá)到的。因此，通常用計(jì)算的結(jié)構(gòu)所 允許值來確定減震器的扭轉(zhuǎn)角剛度 k ，設(shè)計(jì)時(shí)選 k 為： k 13Tj

41、。本次設(shè)計(jì)中選取 k =10Tj =3580N m。 則每個(gè)彈簧的線性剛度為 K k / (KZ jR02) 2.1 106 N/m。 (6) 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 T 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度 k 受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制， 不能夠很低， 為了在發(fā)動(dòng) 機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消除振動(dòng)， 必須合理選擇減振器的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 T ，一般可 選： T ( 0. 06 0.T1em7a)x(3-9) 式中 T 為阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 選擇 T =0.12Temax =21.5N。 (7) 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 Tn 減振彈簧在安裝到彈簧窗口的時(shí)候都有一定的預(yù)緊力。根據(jù)研究， Tn 增加，共振頻 率將

42、向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但 Tn 不應(yīng)大于 T ，否則在反向工作時(shí)，扭 轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故?。?Tn ( 0. 05 0.T1em7a)x(3-10) 式中Tn為預(yù)緊轉(zhuǎn)矩； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 取 Tn=0.10Temax=17.9N。 (8) 極限轉(zhuǎn)角 j 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 Tn增加到極限轉(zhuǎn)矩 Tj 時(shí)，從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過得角度為極 限轉(zhuǎn)角 j ，極限轉(zhuǎn)角 j 的計(jì)算公式如下： l j arcsi n 2 (3-11) j2Rl0 18 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 式中 j為極限轉(zhuǎn)角； R為減振彈簧位置半徑； l 為減振彈簧的工作變量。 j 通常取 3o 12o，本

43、離合器是載貨車用離合器，取j 5 3.3 離合器壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì) 3.3.1 壓盤傳動(dòng)方式的選擇 壓盤是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)， 所以它必須和飛輪連接在一起， 但這種連接又要允許壓盤在離合器分離時(shí)中能自由的沿 軸向移動(dòng)。壓盤和飛輪間常用的連接方式有以下幾種，如圖 3.4 所示。本離合器采用傳 動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)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(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 圖 3.4 壓盤與飛輪的連接方式 （a）凸塊 -窗孔式；（b）傳力銷式； （ c）鍵槽 -指銷式；（ d）鍵齒式；（ e）彈

44、性傳力片 3.3.2 壓盤幾何尺寸的確定 壓盤的內(nèi)外徑可以根據(jù)摩擦片的尺寸來確定，由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確 定，所以壓盤的內(nèi)外徑也可以確定。本設(shè)計(jì)中選擇壓盤外徑D =231mm，壓盤內(nèi)徑 d =138mm。 確定壓盤的內(nèi)外徑后，壓盤的幾何尺寸可以歸結(jié)為如何確定壓盤的厚度。壓盤的厚 度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)： （1）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(shí)間又很短（大約 3 秒鐘左右），因此熱量來不及全部傳到空氣中去，這樣必 然導(dǎo)致摩擦副溫度升高。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(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)

45、的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損 壞。 19 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)采用的石棉材料摩擦片導(dǎo)熱性很差， 在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪 和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時(shí)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。 （2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度 壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在高溫情況下不致產(chǎn)生翹曲變形，使離合器的徹 底分離和摩擦片壓緊力的分布均勻不受影響。 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚（一般不小于10mm）。在該設(shè)計(jì)中，初 步確定該離合器的壓盤的厚度為 13mm。 在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時(shí)的溫升，其接合一次 的溫升不得超

46、過 8 10。若溫升過高可以適當(dāng)增加壓盤的厚度。 校核公式如下： L （3-12） cm壓 式中： 溫升，； 2 2ngmarr L 滑磨功， N m，L 0.5JaW2g 2a r2 ， m壓=mav； 1800 i0 ig 分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：?jiǎn)纹x合器壓盤=0.50； C 壓盤的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤， C =544.28J/（kg k） ； m壓 壓盤質(zhì)量， kg。 根據(jù)公式（ 3-12）代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得； =5 此數(shù)值 =5 810。故該厚度 符合要求。 3.3.3 壓盤及傳動(dòng)片的材料選擇 壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)。故通常由灰鑄鐵鑄成，金 相組織呈珠

47、光體結(jié)構(gòu)，硬度 HB170 227，其摩擦表面的光潔度不低與 1.6。另外可添加 少量金屬元素 （如鎳、鐵、錳合金等 ） 以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。 傳動(dòng)片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過它來帶動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)， 又可利用它的彈性來帶動(dòng)壓盤軸向移動(dòng) , 使壓盤與從動(dòng)盤分離。由于各傳動(dòng)片沿圓周均 勻分布，它們的變形不會(huì)影響到壓盤的對(duì)中性和離合器的平衡。傳動(dòng)片常用34 組， 每組 24片，每片厚度為 0.51.0mm，一般由彈簧鋼帶 65Mn 制成。本設(shè)計(jì)采用 3組 傳動(dòng)片，每組 2 片。 3.3.4 離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起， 通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。 此外，

48、 它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支撐殼體。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問題。 20 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (1) 剛度問題 離合器分離桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，則當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì) 使蓋產(chǎn)生較大變形，這樣就會(huì)降低離合器的操縱部分的傳遞效率。為了減輕重量和增加 剛度，小轎車和一般載貨車的離合器蓋常用厚度約為 3 5mm 的低碳鋼板沖壓成比較復(fù) 雜的形狀。重型汽車由于批量少，為了降低成本增加剛度則常采用鑄鐵的離合器蓋。本 次設(shè)計(jì)初選 08 鋼板，厚度為 4mm。 (2 )通風(fēng)散熱問題 離合器蓋上須開許多通風(fēng)窗口來加強(qiáng)離合器的冷卻。 (3 )對(duì)中問題 離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、膜片彈簧、從動(dòng)盤

49、等零件，因此，它必須要與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪曲 軸中心線有良好的定心對(duì)中， 否則會(huì)破壞系統(tǒng)整體的平衡， 嚴(yán)重影響離合器的正常工作。 3.4 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 3.4.1 膜片彈簧的概念 膜片彈簧的第一部分大端是一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟 形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。碟簧部分是膜片彈簧起彈性作用的部分。膜片彈簧的第 二部分是徑向開槽部分，開槽像一圈分離的手指稱為分離指，其作用是作為分離桿。分 離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長(zhǎng)方孔， 分離指根部的過渡圓角半徑應(yīng)大 于 4.5mm，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長(zhǎng)方孔可用來安置銷釘固定膜片彈簧。綜合 起來說，膜片彈簧是由碟簧和分離指

50、組合成一體的一種特殊的蝶形彈簧。 3.4.2 膜片彈簧的彈性變形特征 膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定， 是非線性的， 與碟簧原始內(nèi)錐高 H 及 彈簧片厚度 h有關(guān)。不同的 H / h值可得到不同的彈性特性見圖 3.4。一般分成下列四種 情況。 (1) H /h 2 當(dāng)H /h 2時(shí)，載荷P為增函數(shù)，變形 隨載荷 P的增加而增加。 這種彈簧的剛 度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。 (2) H /h= 2 當(dāng) H /h= 2 ，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若 ( H/h)=1.5 2 ，則特性曲線中間有一段 很平，即變形增加但載荷 P 幾乎不變，此種彈簧稱作零剛度彈簧。 (3) 2H

51、/ h 2 當(dāng) 2H /h 2 ，則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即變形增加而載荷反而減 小。這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧。因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載 荷下降，達(dá)到操縱省力的目的。當(dāng)然，負(fù)剛度也不宜過大，以免彈簧工作位置略微變動(dòng) 21 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 就引起彈簧壓緊力過大的變化。為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大，汽車離合器膜片彈 簧通常取 1.5H /h2 2 當(dāng) H /h2 2 ，特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工況區(qū)，而且具有載荷為負(fù) 值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。 圖 3.4 不同 H / h 時(shí)的膜片彈簧彈性特性曲線 3.4.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選

52、擇 1 比值 H / h 的選擇 H / h 對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此要利用膜片彈簧非線性對(duì)我彈性變形 規(guī)律，正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。為保證離合 器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車的膜片彈簧離合器的 H /h一般取 1.5H /hD，所以rf =25mm， r p =28mm。 5 分離指的數(shù)目 n和切槽寬 1、窗孔槽寬 2及半徑 rc 的確定 汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目 n 12，一般在 18 左右，采用偶數(shù)，便于制造 時(shí)模具分度；切槽寬 1約為 4mm，窗孔槽寬 2（2.54.5） 112 m，窗孔半徑 rc一 般情況下由（ r rc）（0.

53、81.4） 2,所以取 r rc=1 2 =12mm。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，取 n=18， 1=4mm， 2 =12mm， rc =70.5mm。 6 支承圈半徑 l 和和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑 L l和 L的大小將影響膜片彈簧的剛度。本離合器采用推式膜片彈簧設(shè)計(jì)，支撐環(huán)作 用半徑l應(yīng)盡可能接近 r而略大于r ， L應(yīng)接近R而略小于 R。接合之前的設(shè)計(jì)，本離 合器的支撐圈半徑和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑確定為： l =84mm， L =108mm。 3.4.4 膜片彈簧的計(jì)算 1 膜片彈簧的計(jì)算公式與 P1 1 曲線 由前 面已知 數(shù) 據(jù) ： Te m a x =179N m , D =225mm

54、, d =150mm ， =1.4， H / h =1.68， R/ r =1.31， =11， R =108mm， r =82.5mm， H =4.2mm ， h =2.5mm ， l =84mm，L =108mm，r f =25mm， r p =28mm，n =18， 1 =4mm， 2 =12mm，rc =70.5mm。 根據(jù)式( 3-12)畫出 P1 1 曲線 R ln r R r 2 r(H 1 R r 6(1 2) (L l) 1 1） P1 Eh 1 Ll Rr ) H 21 (RL lr) h2(3-12) 式中，； 1 大端變形 ,mm ； r 碟簧部分內(nèi)半徑， mm； L

55、膜片彈簧與壓盤接觸半徑， mm ； 23 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) l 支承環(huán)平均半徑， mm ； 5 E 彈性模數(shù)，對(duì)于鋼材料取 E=2.0 105MPa； 波桑比，鋼材料取 =0. 3； h 彈簧鋼板厚度， mm ； H 碟簧的內(nèi)截錐高， mm； R 碟簧大端半徑， mm。 設(shè) P1 P 6(1 2)(L l) P14 Eh 1 1 h1 因此公式 (3-12)就成為： P1 1 ln r RH (3-13) 把有關(guān)數(shù)值代入上述各式，得： P1 =1450.78P1 1=2.5 1 22 P1 =0.166 1 0.696 1 +0.883 1 由不同的 1 值,計(jì)算 P1及 P1和 1 ,計(jì)

56、算結(jié)果列表如表 3.6： 表 3.6 由不同的 1值,計(jì)算 P1及 P1和 1 1 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.206 1.2 1.4 1.6 1.8 1.896 2.0 2.4 P1 0.081 0.150 0.252 0.314 0.345 0.351 0.342 0.342 0.296 0.296 0.296 0.30 0.39 5 1 4 9 4 5 5 8 9 7 8 2 1 1 0.25 0.5 1 1.5 2 2.57 3 3.5 4 4.5 4.74 5 6 P1 1180 2190 3602 4569 5011 5100 4969 4712 4307 4305

57、 4308 4381 5676 依據(jù)上表 3.6 的數(shù)據(jù)畫出 P1 1曲線如下圖 3.5。 24 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) N/1F力壓作 膜片彈簧彈性特性 234 變形1/mm 5 圖 3.5 P1 1 曲線 2 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 汽車離合器膜片彈簧特性曲線的形狀如圖 3.6 所示。曲線上有幾個(gè)特定的工作點(diǎn)， 合理的選擇這些工作點(diǎn)很重要。 拐點(diǎn)T 對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置， 而 1為曲線凸點(diǎn) M 和凹點(diǎn) N 的橫坐標(biāo)平均值。 B 點(diǎn)為新離合器 （摩擦片無磨損情況 ） 圖 3.6 膜片彈簧工作位置圖 摩擦片在壓緊狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，該店要保持膜片彈簧有足夠大的壓緊力。通常取其軸向 變形量為 1

58、b =（0.81.0） H ， B應(yīng)保證摩擦片在最大磨損后的工作點(diǎn) A處壓緊力變 25 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化不大。 A點(diǎn)為摩擦片磨損到極限的 位置， A點(diǎn)處的膜片彈簧壓緊力要比 B 點(diǎn)處高。 摩擦片總的最大允許磨損量 可按下式求得： Zc S0(3-14) 式中： Zc 離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，單片 Zc=2； S0 每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為S0 =0.5lmm 。 C 點(diǎn)為離合器徹底分離時(shí)的工作點(diǎn)。它以靠近 N 點(diǎn)為好，以減小分離軸承的推力 使操縱輕便。 在本設(shè)計(jì)中取離合器工作狀態(tài)時(shí)膜片彈簧的大端變形量1b =0.65H=2.73mm，從特 性曲線上查的膜片彈簧的壓緊

59、力 P1 =P =5049N。 校核后備系數(shù) : 3-15) PRc Zc Temax 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得， =1.58 離合器徹底分離時(shí) , 膜片彈簧的大端變形量為 P2 Eh 1 ln 6(1 2)(L l)(l rp) H Rr L l 1 2(RL rl)1h2 (3-16)由公式 1d =2.73+2.4=5.13mm 離合器剛開始分離時(shí) , 壓盤的行程 f =1.8mm, 此時(shí)膜片彈簧的變形量為 : 1c 1bf =2.73+1.8=4.53mm 1d 1b 壓盤的行程 f 可取為 f =2.4mm，所以 3 求離合器徹底分離時(shí) , 分離軸承作用的載荷 P2 3-17) 3-18) 3

60、-16 )取 1 = 1d 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得 P2 =1348N。 4 求分離軸承的行程 2 l rp 由公式(3-17)取 1= f 時(shí)可得公式 (3-18) l rp 2f p 2 L l 代入相關(guān)數(shù)值計(jì)算得 2 7.6mm 26 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 又根據(jù)公式 （3-19）和 （3-20） 1n (r f re) 3-19) 1 2n (re r) 3-20) 代入有關(guān)數(shù)據(jù)得 : 1=0.762=0.63 由公式 (3-21): 22 1 rre 2 2 e 22 rprp r rp 2 6P2rp2 1 1 re2 Eh3 1 2 rp2 rp lnr re 3-21) 代入相關(guān)數(shù)據(jù)