離合器設(shè)計(jì)說明書

1、沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)目 錄一 離合器主要參數(shù)的選擇 21.1 計(jì)算汽車起步時(shí)離合器的滑磨功 21.2 計(jì)算離合器轉(zhuǎn)矩容量 21.3 確定離合器摩擦片外徑D、內(nèi)徑d及面積A 31.4 確定壓盤質(zhì)量 31.5確定壓緊力（選用石棉基編制摩擦片，=0.3） 31.6摩擦片單位面積壓力 31.7 單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 3二 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 42.1 設(shè)計(jì)變量 42.2 目標(biāo)函數(shù) 42.3 約束條件 4三 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì) 53.1 從動(dòng)盤總成 5四 壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì) 64.1 離合器蓋設(shè)計(jì) 64.2 壓盤幾何尺寸的確定 64.3 壓盤傳動(dòng)方式的選擇 64.4 傳力片的強(qiáng)度校核 64.5

2、離合器的分離裝置設(shè)計(jì) 7五 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 95.1 膜片彈簧的基本參數(shù)的選擇及校核 9小結(jié) 11參考文獻(xiàn) 11一 離合器主要參數(shù)的選擇表1-1 離合器設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩N·m/(r/min) 傳動(dòng)系傳動(dòng)比 驅(qū)動(dòng)輪類型與規(guī)格汽車總質(zhì)量(kg)使用工況離合器形式1擋主減速比CS475Q108/32004.8964.8755.5-132000城鄉(xiāng)拉式單片膜片彈簧離合器1.1 計(jì)算汽車起步時(shí)離合器的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應(yīng)小于其許用值。汽車起步時(shí)離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功為：根據(jù)根據(jù)

3、參考文獻(xiàn)1公式2-13W = () = () = 17136.8(J) 式中， 為汽車總質(zhì)量(kg)；為輪胎滾動(dòng)半徑(m)；為汽車起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比；為起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比；n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)。 1.2 計(jì)算離合器轉(zhuǎn)矩容量離合器轉(zhuǎn)矩容量T=其中，后備系數(shù)是離合器很重要的參數(shù)，它在保證離合器能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。在開始設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車的使用條件、離合器結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)。汽車離合器的后備系數(shù)推薦如下。小轎車：=1.21.3；載貨車：=1

4、.72.25；帶拖掛的重型車或牽引車：=2.03.0。本次設(shè)計(jì)中取1.2。所以，T=1.2×108=129.6(N·m)1.3 確定離合器摩擦片外徑D、內(nèi)徑d及面積A根據(jù)汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖2-4選取摩擦片外徑D=225mm，內(nèi)徑d=150mm，由指導(dǎo)書表2-5知其厚度為3.5mm，其單面面積a=22089.3，則摩擦片總面積A=2a=44178.6根據(jù)指導(dǎo)書表2-6， 符合要求 最大功率則P/A=0.0008190.0024，符合要求。1.4 確定壓盤質(zhì)量由表2-6，W/m=95680,得m=0.179KgP/m=33,得m=1.097Kg計(jì)算溫升t=，不符合要求，需

5、要重新確定壓盤質(zhì)量取壓盤厚度為13mm，則m=計(jì)算溫升t= t=，符合要求，則壓盤質(zhì)量為2.24Kg1.5確定壓緊力（選用石棉基編制摩擦片，=0.3） F=1.6摩擦片單位面積壓力確定單位壓力的時(shí)候，應(yīng)從兩方面考慮。一是摩擦材料的耐壓強(qiáng)度；二是摩擦材料的耐磨性。在確定摩擦片上的單位壓力值時(shí)，在保證離合器的可靠性的前提下，應(yīng)盡可能選擇小的值，以利于提高離合器的壽命。由于離合器的形式為單摩擦片干式選用的是石棉基編織摩擦材料，單位壓力p=0.250.35(MPa)。P=F/A=2273.7/22089.3=0.1029N/mm,符合要求1.7 單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩=式中： T=1.2×108=

6、129.6(N·m)故3.0，符合要求二 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化2.1 設(shè)計(jì)變量后備系數(shù)取決于離合器工作壓力F和離合器的主要尺寸參數(shù)D和d。單位壓力P也取決于離合器工作壓力F和離合器的主要尺寸參數(shù)D和d。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量選為：2.2 目標(biāo)函數(shù)離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，是在保證離合器性能要求的條件下使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為2.3 約束條件2.3.1 最大圓周速度根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）式（210）知，式中，為摩擦片最大圓周速度（m/s）; 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min）所以，故符合條件。2.3.2 摩擦片內(nèi)、外徑之比cC=，滿足0

7、.53的條件范圍。三 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)3.1 從動(dòng)盤總成3.1.1 從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)組成與選型從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：不帶扭轉(zhuǎn)減振器的和帶扭轉(zhuǎn)減振器的。不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。此次設(shè)計(jì)任務(wù)選擇較簡(jiǎn)單的不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。3.1.2 從動(dòng)盤鋼片從動(dòng)盤鋼片要求質(zhì)量輕，盡量小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，具有軸向彈性結(jié)構(gòu)，硬度和平面度要求高。材料選用中碳鋼板（50號(hào)），厚度取為2mm,表面硬度為3540HRC3.1.3 從動(dòng)盤轂根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版），從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過小，以免再花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂的材

8、料選取45鍛鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般2632HRC。根據(jù)摩擦片的外徑D的尺寸以及根據(jù)汽車設(shè)計(jì)（王望予編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）表27查出從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸。由于D=225mm,則查表可得，花鍵尺寸：齒數(shù)n=10， 外徑=29mm, 內(nèi)徑23mm 齒厚t=4mm,有效齒長(zhǎng)l=25mm, 擠壓應(yīng)力MPa3.1.4 從動(dòng)盤摩擦片對(duì)于摩擦面片來說，有兩個(gè)方面要選擇確定，一是結(jié)構(gòu)尺寸，內(nèi)、外直徑已在前面選定，厚度可根據(jù)使用壽命確定。二是材料，這里選取石棉基摩擦材料。四 壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì)4.1 離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋是離合器的主動(dòng)件之一，它必須與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓

9、盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意三個(gè)問題。（1)剛度問題為了增加剛度，一般載貨汽車的離合器蓋常用厚度為4mm的低碳鋼板（08號(hào)鋼）沖壓成比較復(fù)雜的形狀。（2） 通風(fēng)散熱問題 為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開設(shè)多個(gè)通風(fēng)窗口。（3）對(duì)中問題離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件，因此它相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪曲線中心線必須要有良好的定心對(duì)中，否則回破環(huán)系統(tǒng)整體的平衡，嚴(yán)重影響離合器的正常工作。4.2 壓盤幾何尺寸的確定壓盤的尺寸在之前已經(jīng)計(jì)算出，外徑為225mm，內(nèi)徑為150mm，厚度為13mm4.3 壓盤傳動(dòng)方式的選擇由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接

10、方式存在傳力處之間有間隙的缺點(diǎn)，故選擇已被廣泛采用的傳力片傳動(dòng)方式，簡(jiǎn)化了壓盤的結(jié)構(gòu)，有利于壓盤的定中。為了改善傳力片的受力狀況，它們沿圓周切向布置，一般有34組，每組34個(gè)彈性薄片組成，片厚一般為11.2mm。但它們的正反向特性不相同。傳力片在離合器的作用有兩種情況，一是只傳遞動(dòng)力到壓盤，受力單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；二是既傳遞動(dòng)力由負(fù)責(zé)壓盤的分離運(yùn)動(dòng)，受力和結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。4.4傳力片的強(qiáng)度校核 離合器在正常工作時(shí)，傳力片既受彎又受拉見汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（圖3-20）。為精確校核傳力片強(qiáng)度計(jì)算。 傳動(dòng)片采用3組，每組3片的形式，具體尺寸為，寬b=20mm，厚b=1mm，兩孔間距為l=75mm，孔直

11、徑為d=8mm，傳動(dòng)片彈性模量E=2M Pa， 1）正向驅(qū)動(dòng)力應(yīng)力為 2）反向驅(qū)動(dòng)力應(yīng)力為 3）軸向彈性恢復(fù)力為 為傳力片有效長(zhǎng)度，（d為螺釘孔直徑）；為傳力片組數(shù)；為每組有傳力片數(shù)；為每一傳力片的截面慣性矩；E為材料彈性模量；為正常工作時(shí)傳力片的軸向最大變形量；為傳力片厚；R為傳力片布置半徑；為傳力片寬度；為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。計(jì)算傳力片的有效長(zhǎng)度 計(jì)算傳力片的彎曲強(qiáng)度總剛度 1） 由公式計(jì)算正向驅(qū)動(dòng)應(yīng)力（發(fā)動(dòng)機(jī)車輪） 2）計(jì)算反向驅(qū)動(dòng)應(yīng)力（車輪發(fā)動(dòng)機(jī)鑒于上述傳動(dòng)片的應(yīng)力狀況，應(yīng)選用80號(hào)鋼。 3）傳力片的最小分離力（彈性恢復(fù)力）發(fā)生在新裝離合器的時(shí)候，從動(dòng)盤尚未磨損，離合器的接合狀態(tài)下的彈性彎

12、曲變形量此時(shí)最小，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定 則最小彈性恢復(fù)力為 認(rèn)為可以。4.5 離合器的分離裝置設(shè)計(jì)4.5.1 分離桿結(jié)構(gòu)形式的選擇 在采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器中，分離桿的作用有膜片彈簧中的分離指來完成分離。對(duì)于推式膜片彈簧離合器，離合器蓋邊不折彎，改用梳狀板來支撐支承環(huán)，提高了支承剛度，與汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖3-21d參考。4.5.2 分離軸承在工作中分離軸承主要承受軸向力，某些情況還要承受徑向力，軸向推力類則適合低速、高軸向負(fù)荷的情況，見汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖3-22d采用的軸承屬于角接觸球軸承，詳細(xì)內(nèi)容見機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)。五 膜片彈簧的設(shè)計(jì)5.1 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇及校核

13、5.1.1 膜片彈簧外徑D 取D=0.92，為摩擦片外徑,得D=207mm5.1.2 膜片彈簧內(nèi)徑d 取d=0.82D=169.4mm5.1.3 分離指數(shù)目n的選取 分離指數(shù)目n常取為18。5.1.4 膜片彈簧的當(dāng)量?jī)?nèi)徑d 選擇窗口底邊為圓弧，則d=d（0.9744+0.000483）=165.5mm5.1.5 計(jì)算支點(diǎn)轉(zhuǎn)換系數(shù)、支點(diǎn)轉(zhuǎn)換系數(shù)W=（D-d）/(D- d)根據(jù)指導(dǎo)書表2-12，用插值法求得D=203mm，d=173.7mm則得W=0.715.1.6 計(jì)算膜片彈簧厚度t=2.01mm，取t=2.18mm5.1.7 計(jì)算錐形高度CC=（1.8-2.3）t取C=2.1t=4.58mm5

14、.1.8 計(jì)算修正系數(shù)取A=1.2，B根據(jù)指導(dǎo)書圖2-27選擇中間變量=式中，k=1.45-1.75,取k=1.6得=1.574，選取B=2.55.1.9壓平點(diǎn)變形壓平點(diǎn)變形= C=4.585.1.10 峰值點(diǎn)變形峰值點(diǎn)變形= C-=3.11mm5.1.11 谷值點(diǎn)變形谷值點(diǎn)變形= C+=6.05mm5.1.12 壓平點(diǎn)處負(fù)荷 F= =2821.87N 同理可求得峰值點(diǎn)處負(fù)荷F=3378.47N 谷值點(diǎn)處負(fù)荷F=2265.27N =1.49，在1.15-1.65 范圍之內(nèi)，符合要求5.1.13 切槽寬度1、2及半徑切槽寬=3.2-3.5mm，取=3.3mm，窗孔槽寬=9-10mm，取=10mm

15、,窗孔內(nèi)半徑一般滿足（r-r） 的要求。5.1.14 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定和得取值將影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于且盡量接近，應(yīng)略小于R且盡量接近R。R1和r1需滿足下列條件：故取R=206mm，171mm第11頁(yè)小 結(jié)這次課程設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)的題目是離合器。這個(gè)題目看起來很簡(jiǎn)單，以前學(xué)汽車構(gòu)造時(shí)也見過許多離合器的實(shí)物，但現(xiàn)在動(dòng)手設(shè)計(jì)起來才發(fā)現(xiàn)真的很困難。先從找資料計(jì)算這個(gè)環(huán)節(jié)說起。我們主要使用汽車設(shè)計(jì)，老師又像我們推薦了一本叫做汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，買來之后才發(fā)現(xiàn)真的很好用，一些內(nèi)容和數(shù)據(jù)都師最新的，還有許多書上沒有的內(nèi)容。以前覺得學(xué)得還不錯(cuò)，但現(xiàn)在要做起來真是一點(diǎn)頭緒都沒有

16、，只好把書來回地翻閱，總算是把需要的尺寸和數(shù)據(jù)都選擇好了，算完校核的時(shí)候又出現(xiàn)問題。只好重新選數(shù)據(jù)再計(jì)算一遍。就這樣，計(jì)算過程就花了幾天時(shí)間。再來說說制圖環(huán)節(jié)。由于自己的AutoCAD學(xué)的不是很好，所以畫起圖來費(fèi)了不少勁，有不懂的就問寢室的同學(xué)，發(fā)現(xiàn)不懂的真是太多了，也多虧了室友不厭其煩的賜教了。就這樣，畫了一周多的時(shí)間，終于把圖弄好了。最后就是說明書的編寫了，按照在草稿上算好的數(shù)據(jù)，把他們做成電子檔，整理、重新排版。要把那些帶有希臘字母的公式在電子稿上打出來真的很是麻煩，每一個(gè)都要在插入選項(xiàng)中去找。雖然很麻煩，但經(jīng)過我的努力，還是弄好了一份自己比較滿意的說明書。通過這次課程設(shè)計(jì)，我意識(shí)到我們學(xué)習(xí)的理論，必須結(jié)合著實(shí)際使用情況去思考。理論知識(shí)學(xué)得再好，如果沒有實(shí)踐，還是一樣不知到怎么去運(yùn)用。在以