輕型貨車離合器設(shè)計說明書(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上汽車設(shè)計第2章 離合器設(shè)計設(shè)計參數(shù)車 型： 輕型貨車整車質(zhì)量（Kg）：3830發(fā)動機最大扭矩/轉(zhuǎn)速（N·m/rpm）:220/2100最大功率/轉(zhuǎn)速（Kw/rpm）:67/3000車輪滾動半徑：（mm）：3401、 離合器的設(shè)計目的及原理概述1.1離合器的設(shè)計目的了解轎車離合器的構(gòu)造，掌握轎車離合器的工作原理。了解從動盤總成的結(jié)構(gòu)，掌握從動盤總成的設(shè)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(shè)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(xué)會如何查找文獻資料、相關(guān)書籍，培養(yǎng)自己的動手設(shè)計項目、自學(xué)的能力，掌握單獨設(shè)計課題和項目的方

2、法，設(shè)計出滿足整車要求并符合相關(guān)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(shè)計其它項目奠定良好的基礎(chǔ)。1.2離合器的工作原理離合器通常裝在發(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

3、的振動和噪音。1.3離合器的設(shè)計要求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(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)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。2、 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析2.1車型、技術(shù)參數(shù)車 型： 輕型載貨汽車整車質(zhì)量（Kg）：3830發(fā)動機最大扭矩/轉(zhuǎn)速

4、（N·m/rpm）:220/2100最大功率/轉(zhuǎn)速（Kw/rpm）:67/3000車輪滾動半徑：（mm）：3402.2從動盤數(shù)的選擇對乘用車和最大質(zhì)量小于6t的商用車而言，發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，離合器通常只設(shè)一片從動盤。2.3壓緊彈簧和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是用一個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優(yōu)點：（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。當離合器分離時，彈簧壓力不像圓柱彈簧

5、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)量小；（3）高速旋轉(zhuǎn)時，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。但膜片彈簧的制造較復(fù)雜，其精度要求高，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，由于材料性能提高，制造工藝和設(shè)計方法逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，選用膜片彈簧式離合器。2.

6、4膜片彈簧的支承形式我們選用了拉式膜片彈簧，圖為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。2.5壓盤的驅(qū)動方式 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： 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：壓盤上凸臺在傳動過程中存在滑動摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。2）徑向傳動驅(qū)動式：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，但它沒有相對滑動部分，因而不存在磨損，同時踏板力也需要的小一些，

7、操縱方便；另外，工作時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)生異常振動和噪聲。3） 徑向傳動片驅(qū)動方式：它用彈簧鋼制的傳動片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動驅(qū)動方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動驅(qū)動方式。3、 離合器主要參數(shù)的選擇3.1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(shè)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

8、會變小（開始時還有些增加），輕型貨車是在城鄉(xiāng)間公路運輸，使用條件較好，宜取小值，由汽車設(shè)計書表2-1，初取=1.4。3.2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(yīng)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。取值范圍見表：摩擦片材料單位壓力p/Mpa石棉基材料模壓0.150.25編織0.250.35粉末冶金材料銅基0.350.50鐵基金屬陶瓷材料0.701.50 摩擦片材料選擇石棉基材料，模壓制造取=0.2Mpa。3.3摩擦片外徑D內(nèi)徑d和厚度b 摩擦片外徑D（mm）可以根據(jù)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）按如下經(jīng)驗

9、公式選用 為直徑系數(shù)由汽車設(shè)計書表2-3選取為16.5為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)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

10、面積1061321602213024024665466787299081037 摩擦片標準系列尺寸，取D=250mm，d=155mm,b=3.5mm ，c=d/D=0.6203.4計算校核3.4.1單位壓力驗算式中，為摩擦因數(shù)取0.26；為單位壓力（）為摩擦面數(shù)取2；為摩擦片外徑取250；為摩擦片內(nèi)徑取155；計算結(jié)果與前面所選擇的單位壓力相差不大，選擇合理。 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(yīng)滿足以下幾個方面的要求：應(yīng)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(yīng)耐磨。要有足夠的

11、機械強度，尤其在高溫時的機械強度應(yīng)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(yīng)最小結(jié)合時應(yīng)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(xué)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)大約在0.3左右,在該設(shè)計中選取的是石棉合成物制成的摩擦片。3.4.2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3000；為摩擦片外徑徑取250；故符合條件。3.4.2單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩=(N·/) 式中，為離合器傳遞

12、的最大靜摩擦力矩220；當摩擦片外徑時，=0.0030 N·/>0.0029 N·/，故符合要求。3.4.2單位摩擦面積滑磨功 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，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功w應(yīng)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 = () 根據(jù)公式汽車的最大爬坡度為i=16.7，將爬坡度帶入公式，式中，忽略空氣阻力，=0將，滾動阻力系數(shù)f取0.02代入計算得到一檔時汽車的速度W = () = () = 11960 (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

13、質(zhì)量取3830kg；rr 為輪胎滾動半徑，約等于靜負荷半徑0.34m；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min),商用車n取1500 r/min;w = = = 0.197J/ 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11960J滿足w < w = 0.33J/mm要求。摩擦片的相關(guān)參數(shù)表摩擦片外徑D摩擦片內(nèi)徑d后備系數(shù)厚度b單位壓力Po250mm155mm1.43.50.20MPa4、 膜片彈簧的設(shè)計4.1膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇4.1.1 截錐高度H與板厚h比值和板厚h的選擇為了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一般為1.52.0，板厚h為24故初選h=2, =

14、1.7則H=1.6h=3.4.4.1.2自由狀態(tài)下碟簧部分大端R、小端r的選擇和比值當時，摩擦片平均半徑Rc=， 對于拉式膜片彈簧的R值，應(yīng)滿足關(guān)系RRc=101.25mm，故取R=105,再結(jié)合實際情況取R/r=1.25,則r=84m。4.1.3膜片彈簧起始圓錐底角的選擇arctanH/(R-r)=arctan3.4/(105-84)10.3°，滿足9°15°的范圍。4.1.4 分離指數(shù)目n的選取分離指數(shù)目n常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12 。取分離之數(shù)目n =18 。4.1.5 膜片彈簧最小端內(nèi)半徑及分離軸承作用半徑 由離合器的結(jié)構(gòu)決定

15、，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑。應(yīng)該大于。4.1.6 切槽寬度1、2及半徑取13.4mm, 2=10mm, 滿足r->=2,則<=r-2=84-10=74mm故取74mm。4.1.7 壓盤加載點半徑R1和支承環(huán)加載點半徑r1的確定R1和r1需滿足下列條件：， 故選擇R1100mm， r188mm.4.1.8膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料，應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限，高的靜力強度及疲勞強度，高的沖擊強度，同時應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼60Si2MnA或50CrVA。4.2膜片彈簧的彈性特性曲線假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午線剛

16、性地繞上地某中性點轉(zhuǎn)動。設(shè)通過支承環(huán)和壓盤加載膜片彈簧上地載荷P1(N)集中在支承點處，加載點間的相對軸向變形為x1(mm),則膜片彈簧的彈性特性如下式表示：式中，E彈性模量，鋼材料取E=2.06×Mpa； b泊松比，鋼材料取b=0.3； R自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑，mm； r自由狀態(tài)下碟簧部分小端半徑，mm； R1壓盤加載點半徑，mm； r1支承環(huán)加載點半徑，mm； H自由狀態(tài)下碟簧部分內(nèi)截錐高度，mm； h膜片彈簧鋼板厚度，mm。彈性特性曲線圖：膜片彈簧的相關(guān)參表截錐高度H板厚h分離指數(shù)n圓底錐角3.4mm2mm1810°5、 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件

17、（減振彈簧或橡膠）和阻尼元件（阻尼片）等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，改變系統(tǒng)的固有振型，盡可能避開由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩主諧量激勵引起的共振。阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動能量。5.1扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)目前，在柴油機汽車中廣泛采用具有怠速級的兩級或三級非線性扭轉(zhuǎn)減振器 。三級非線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性如下圖所示。 5.1.1極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取對于商用車，系數(shù)取1.5，計算得5.1.2扭轉(zhuǎn)角剛度由經(jīng)驗公式初選 5.1.3 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩可按公式初選 取5.1.4 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩減振彈簧在安裝時都有一定的預(yù)緊。滿足以下關(guān)系：且而則初

18、選5.1.5 減振彈簧的位置半徑的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取=(0.600.75)d/2則取=0.7d/2=0.7×155/2=54.25(mm),可取為55mm.5.1.6 減振彈簧個數(shù)當摩擦片外徑D250mm時，=46故取=65.1.7 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5.2 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(shè)計相關(guān)的尺寸。5.2.1 減振彈簧的分布半徑的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取=(0.600.75)d/2式中，d為離合器摩擦片內(nèi)徑故=0.7d/2=0.7×155/2=54.25

19、(mm)，即為減振器基本參數(shù)中的5.2.2單個減振器的工作壓力P5.2.3 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=3.45mm式中，扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550600Mpa,故取為580Mpad取3.5 mm3）減振彈簧剛度k應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k及其布置尺寸R1確定，即4）減振彈簧有效圈數(shù)5）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(guān)系為n=+(1.52)=66）減振彈簧最小高度7）彈簧總變形量8）減振彈簧總變形量9）減振彈簧預(yù)變形量10）減振彈簧安裝工作高度11）從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角

20、和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為12）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3mm, 為41mm。13）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(guān)參數(shù)表極限轉(zhuǎn)矩Tj阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn減振彈簧的位置半徑R0減振彈簧個數(shù)Zj330 N·m22 N·m17.6 N·m55mm66、 離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1從動盤轂的設(shè)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

21、D與發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩T來選擇摩擦片外徑 D/mm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩T/(N·m)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力/MPa齒數(shù)n外徑D/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長l/mm25019610353243510.26.2從動片的設(shè)計從動盤對離合器工作性能影響很大，設(shè)計時應(yīng)滿足如下要求：1)從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。2) 從動盤應(yīng)具有軸向彈性，使離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。3)應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。本次設(shè)計初選從動片厚度為2mm。6.3離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求 1)應(yīng)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(yīng)