汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--轎車(chē)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　交通與汽車(chē)工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　課 程 名 稱: 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題

2、 目: 轎車(chē)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) </p><p>　?。ê髠涔β市。?</p><p>　　年級(jí)/專業(yè)/班: </p><p>　　學(xué) 生 姓 名: </p><p>　　學(xué)　　 號(hào):

3、 </p><p>　　開(kāi) 始 時(shí) 間: 2011 年 12 月 19 日</p><p>　　完 成 時(shí) 間: 2012 年 1 月 6 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績(jī)：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月

4、日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………2</p><p>　　引言…………………………………………………………………………………3</p><p>　　1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定…………………………………………………4<

5、;/p><p>　　1．1摩擦片的外徑D及其他尺寸的確定…………………………………………4</p><p>　　1.2離合器后備系數(shù)β的確定……………………………………………………4</p><p>　　1．3單位壓力P0的確定……………………………………………………………5</p><p>　　2 離合器基本參數(shù)的約束條件……………………………

6、………………………7</p><p>　　3 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………8</p><p>　　3.1膜片彈簧設(shè)計(jì)…………………………………………………………………8</p><p>　　3.2壓盤(pán)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………12</p><p>　　3.3離合器蓋設(shè)計(jì)………

7、…………………………………………………………13</p><p>　　3.4從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………13</p><p>　　4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………14</p><p>　　4.1選擇操縱機(jī)構(gòu)的型式…………………………………………………………15</p><p&g

8、t;　　4.2確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)………………………………………………………15</p><p>　　4.3校核踏板行程…………………………………………………………………15</p><p>　　4.4校核踏板力……………………………………………………………………16</p><p>　　5 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………18<

9、;/p><p>　　6 致謝………………………………………………………………………………19</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是轎車(chē)膜片彈簧離合器，根據(jù)所給汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)速、最大功率等基本參數(shù)確定離合器基本參數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中主要對(duì)膜片彈簧、壓盤(pán)、離合器蓋、從動(dòng)盤(pán)及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也對(duì)膜片彈

10、簧及操縱機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了校核。在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重對(duì)膜片彈簧及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核及調(diào)整。</p><p>　　關(guān)鍵詞：膜片彈簧、膜片彈簧離合器、操縱機(jī)構(gòu)、強(qiáng)度</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　對(duì)于以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，它是

11、汽車(chē)傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成。目前，各種汽車(chē)廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。</p><p>　　隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的不斷提高和汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器要求越來(lái)越高。從提高離

12、合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定</p><p>　　1.1 摩擦片的外徑D及其他尺寸的確定</p><

13、;p>　　1.1.1 摩擦片的外徑D是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命。設(shè)計(jì)上通常首先確定摩擦片的外徑D。</p><p>　　在確定外徑D時(shí)，有下列經(jīng)驗(yàn)公式可供初選時(shí)使用：</p><p>　　D= （1-1）</p><p>　　轎車(chē)：KD=14.5</p><p>　　輕、中型貨車(chē)：?jiǎn)纹琄D=16.0

14、～18.5</p><p>　　雙片KD=13.5～15.0</p><p>　　重型貨車(chē)：KD=22.5～24.0</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的是轎車(chē)（Temax/nT為147Nm/2500rpm、nP為4800rpm）的膜片彈簧離合器。</p><p>　　所設(shè)計(jì)的離合器摩擦片為單片，初選擇KD =14.5。所以</p>

15、;<p>　　D=14.5×= 175.8（mm）</p><p>　　由下表1，摩擦片的尺寸系列可選取接近的D值，故按系列尺寸表，取D=200mm</p><p>　　表1：摩擦片的尺寸系列</p><p>　　1.1.2 摩擦片的內(nèi)徑d及摩擦片厚度b</p><p>　　由表1所示的摩擦片尺寸系列可確定摩擦片的內(nèi)徑

16、d及摩擦片厚度b</p><p>　　因此，由表1選?。篋=200mm d=140mm B=3.5mm</p><p>　　1.2 離合器后備系數(shù)β的確定</p><p>　　后備系數(shù)β保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)，它有助于減少汽車(chē)起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。</p><p>　　為可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和

17、防止離合器滑磨過(guò)大，β不宜選取太小；但是為了使離合器尺寸不致過(guò)大，減少傳動(dòng)系的過(guò)載，使操縱更輕便等，后備系數(shù)不宜過(guò)大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，β取小些；當(dāng)使用條件惡劣，需要拖帶掛車(chē)時(shí)，為了提高起步能力，減少離合器滑磨，β取大些；貨車(chē)總質(zhì)量較大，β也應(yīng)該選取大些；采用柴油機(jī)時(shí)，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取β應(yīng)比汽油機(jī)大些；發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，β也應(yīng)選取小些。</p><p>　　在開(kāi)

18、始設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參照統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車(chē)的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，初步選定后備系數(shù)β。</p><p>　　汽車(chē)離合器后備系數(shù)推薦如下：表2 后備系數(shù)表</p><p>　　由于所設(shè)計(jì)的是小后備功率的轎車(chē)的離合器，所以選擇β=1.5</p><p>　　1.3 單位壓力P0的確定</p><p>　　摩擦面上的單位壓力P0值

19、和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系數(shù)，摩擦片的材料及質(zhì)量等因素有關(guān)。</p><p>　　離合器使用頻繁，發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較小時(shí)，P0應(yīng)取小些；當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí)，為降低摩擦片外緣熱載荷，P0應(yīng)取小些；后備系數(shù)較大時(shí)，可適當(dāng)增大。</p><p>　　當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí)，P0按下列范圍選取：</p><p>　　石棉基材料 模壓

20、 P0 =0.15～0.25MPa</p><p>　　編織 P0 =0.25～0.35MPa</p><p>　　粉末冶金材料 P0 =0.35～0.50MPa</p><p>　　金屬陶瓷材料 P0 =0.70～1.50MPa</p><p>

21、　　當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí),摩擦材料摩擦因數(shù)f，按下列范圍選取：</p><p>　　石棉基材料 模壓 f =0.20～0.25</p><p>　　編織 f =0.25～0.35</p><p>　　粉末冶金材料 銅基 f =0.25～0.35</p><p>　　鐵基

22、 f =0.35～0.50</p><p>　　金屬陶瓷材料 f =0.4</p><p>　　由于普遍性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，本次設(shè)計(jì)中我選取摩擦片的材料為石棉基材料。</p><p>　　故取P0 =0.25～0.35MPa，f =0.30</p><p>　　離合器摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為：</p

23、><p>　　Tc=fFZRc (1-2)</p><p>　　式中，Tc-------靜摩擦力矩；</p><p>　　f--------摩擦面間的靜摩擦因素，計(jì)算時(shí)一般取0.25～0.30；選取f=0.30</p><p>　　F--------壓盤(pán)施加在摩擦面上的工作壓力；</p><p&g

24、t;　　Rc ------摩擦片的平均半徑；</p><p>　　Z--------摩擦面數(shù)，是從動(dòng)盤(pán)的兩倍； </p><p>　　先設(shè)計(jì)一個(gè)單片摩擦片，所以，Z=2</p><p>　　假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有：</p><p>　　F= P0 A= P0π(D2-d2)/4（1-3）</p><

25、;p>　　式中，P0------摩擦片單位壓力；</p><p>　　A------一個(gè)摩擦面面積；</p><p>　　D------摩擦片外徑；</p><p>　　d-------摩擦片內(nèi)徑.</p><p>　　摩擦片的平均半徑Rc根據(jù)壓力均勻的假設(shè)，可表示為：</p><p>　　Rc =(D3-d3)

26、/3(D2-d2)</p><p>　　當(dāng)d/D≥0.6時(shí)，Rc可相當(dāng)準(zhǔn)確的有下式計(jì)算：</p><p>　　Rc =（D+d）/4 (1-4)</p><p>　　因?yàn)閐=140mm、D=200mm，所以d/D=0.7≥0.6，則Rc用（1-4）式計(jì)算</p><p>　　將（1-3）、（1-4）式代入（1-2）得：</

27、p><p>　　Tc=πfZ P0(D2-d2)（D+d）/16 （1-5）</p><p>　　為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的，設(shè)計(jì)時(shí)Tc應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，即</p><p>　　Tc =βTemax （1-6）</p><p>　　式中，Temax=147N.m為發(fā)動(dòng)機(jī)最

28、大轉(zhuǎn)矩；β=1.5為離合器的后備系數(shù)。</p><p>　　Tc =βTemax =147×1.5=220.5N.m</p><p>　　把（1-6）式代入（1-5）式得：</p><p>　　P0=16βTemax/[πfZ (D2-d2)（D+d）]</p><p>　　P0=16×220.5/[3.14×0

29、.30×2 ×(2002-1402) ×（200+140）]=0.270</p><p>　　代入各參數(shù)可得P0=0.270MPa</p><p>　　所得P0在石棉基材料單位壓力范圍內(nèi)，所以我們選取材料的單位壓力P0符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　則工作壓力Fy= F= P0 A= P0π(D2-d2)/4=0.27×3

30、.14×（2002-1402)/4=4323.8N</p><p>　　2 離合器基本參數(shù)的約束條件</p><p>　　2.1 摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度VD不超過(guò)65～70m/s，即</p><p>　　VD= nemaxD×10-3π/60≤65～70m/s</p><p>　　式中，nemax為發(fā)動(dòng)

31、機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。本次設(shè)計(jì)中nemax=4800 r/min，所以</p><p>　　VD= 4800×200×10-3π/60=50.24m/s符合VD≤65～70m/s的約束條件。</p><p>　　2.2 摩擦片的內(nèi)外徑比c應(yīng)在0.53～0.70內(nèi)。</p><p>　　c=d/D=140/200=0.7符合約束條件</

32、p><p>　　2.3 為保證離合器可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，應(yīng)使1.2≤β≤4.0，在前面參數(shù)選取中，我們選取β=1.5，符合此約束條件。</p><p>　　2.4 為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑2Ro約50mm，即d＞2Ro+50 。d=140mm，Ro=45mm符合要求。</p><p>　　2.5 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩

33、并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即</p><p>　　Tc0=4Tc/πZ(D2-d2) ≤ [Tc0]</p><p>　　式中：Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m/mm^2）；[Tc0]為許用值（N.m/mm^2），按表2選取。通過(guò)計(jì)算：Tc0=4×220.5/3.14×2×(2002-1402)=0.00688 N.m/mm

34、^2。</p><p>　　表3、單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值</p><p>　　通過(guò)表3比較，Tc0≤[Tc0]符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.6 為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，單位壓力P0對(duì)于不同車(chē)型，根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，P0為0.10～1.50MPa。</p><p>　　我們選取摩擦片的材料為石

35、棉基材料，并且選取P0=0.27MPa，符合此約束條件。</p><p>　　3 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 材料選取</p><p>　　我們選取60Si2MnA高精度鋼板材料為膜片彈簧材料。</p><p>　　3.1.2 主要參數(shù)選擇<

36、;/p><p>　　3.1.2.1 比值H/h和h的選擇</p><p>　　比值H/h對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車(chē)離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.5～2.0，板厚h為2～4mm。所以我們初步選取H/h=2，h=2.1mm，H=4.2mm</p><p>　　3.1.2.2 比值R/r和R、r的選擇</p>&

37、lt;p>　　R/r越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r一般為1.2～1.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，膜片彈簧的R值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc。</p><p>　　Rc =（D+d）/4=85mm，所以初步選取R=89mm ，R/r=1.27，r=70mm</p><p>　　3.1.

38、2.3 α的確定</p><p>　　膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，所以初步選取α=arctan H/（R-r）≈H/（R-r）=4.2/(89-70)=12.66O</p><p>　　3.1.2.4 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇</p><p>　　膜片彈簧的彈性特性曲線，如圖1所示。該曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而且λ1H= (λ1

39、M +λ1N)／2。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般λ1B =(0.8～1.0) λ1H，以保證摩擦片在最大磨損限度△λ范圍內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到C，為最大限度地減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。</p><p>　　△λ=Z*△s。 ，λ1f=Z*△s </p><p>　　其中 △s。

40、為摩擦片允許的最大摩擦量0.65mm～1.1mm。初選△s。=0.75</p><p>　　△s為離合器徹底分離時(shí)，對(duì)偶摩擦面間的間隙。 初選 △s=0.89</p><p>　　3.1.2.5 N的選擇：分離指數(shù)目N常取為18</p><p>　　3.1.2.6 膜片彈簧小端內(nèi)半徑r0及分離軸承作用半徑rf的確定</p><p>　

41、　r0由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑?；ㄦI外徑可由參考文獻(xiàn)[2]P72表4.1.2根據(jù)從動(dòng)盤(pán)外徑及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查得。rf應(yīng)大于r0。</p><p>　　所以選取r0=24mm，rf=26mm。</p><p>　　3.1.2.7 切槽寬度δ1、δ2及半徑re的確定</p><p>　　δ1=3.2～3.5mm，δ2=9～10mm，re的取值

42、應(yīng)滿足r-re≥δ2的要求。 所以選取δ1=3.5mm，δ2=9mm，r-δ2=70-9=61≥re， 故取re =60</p><p>　　3.1.2.8 壓盤(pán)加載點(diǎn)R1半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)r1半徑的確定</p><p>　　R1和r1的取值將影響膜片彈簧的剛度。r1應(yīng)略大于且盡量接近r，R1應(yīng)略小于且盡量接近R。初步選取R1=88mm，r1=73mm。<

43、;/p><p>　　3.1.3 膜片彈簧各尺寸的初步獲得</p><p>　　用VB語(yǔ)言編寫(xiě)程序，把初選的各參數(shù)值代入該程序繪制膜片彈簧彈性特性曲線圖。根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)約束條件及設(shè)計(jì)要求對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。最終獲得膜片彈簧各參數(shù)為：H/h=2，h=2.1mm，H=4.2mm；R/r=1.27，R=89mm，r=70mm；N=18；r0=24mm，rf=26mm；δ1=3.5mm，δ2=9mm，re

44、=60mm；R1=88mm，r1=73mm。</p><p>　　由上各調(diào)整后參數(shù)所獲得的膜片彈簧彈性特性曲線圖和六個(gè)特性點(diǎn)A、M、B、H、N、C及各點(diǎn)坐標(biāo)如圖1所示：</p><p>　　3.1.4 檢驗(yàn)所得尺寸是否符合設(shè)計(jì)的約束條件</p><p>　　3.1.4.1 應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力F1B與摩擦片工作壓力Fy相等</p><p&

45、gt;　　由上圖數(shù)據(jù)顯示可知，F(xiàn)1B=4236.5348N，F(xiàn)y=4325.9731N，F(xiàn)1B≈FC符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.4.2為保證各工作點(diǎn)A、B、C有較合適的位置，應(yīng)使λ1B/λ1H=0.8～1.0即</p><p>　　0.8≤（R-r）λ1B/[（R1-r1）H]≤1.0</p><p>　　λ1B=3.082則（R-r）λ1B/[（R

46、1-r1）H]=(89-70)×3.082/[（88-73）×4.2]=0.929符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.4.3為保證膜片彈簧磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因素的下降，摩擦后彈簧工作壓緊力F1A應(yīng)滿足F1A＞F1B。</p><p>　　由上特性曲線可知F1A=4397.7393N，F(xiàn)1B =4236.5348N，滿足F1A＞F1B的設(shè)

47、計(jì)要求。</p><p>　　3.1.4.4 為滿足離合器的使用性能的要求，應(yīng)該滿足：</p><p>　　1.6≤H/h≤2.2</p><p>　　9O≤α≈H/（R-r）≤15O</p><p>　　H/h=4.2/2.1=2和α≈H/（R-r）=4.2/（89-70）rad=12.66O都符合離合器的使用性能的要求。</p>

48、;<p>　　3.1.4.5 彈簧各部分有關(guān)尺寸比值符合一定的范圍，即</p><p>　　1.2≤R/r≤1.35</p><p>　　70≤2R/h≤100</p><p>　　3.5≤R/rO≤5.0</p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得R/r=89/70=1.27、2R/h=2×89/2.1=84.7、R/

49、rO =89/24=3.7都符合上述要求。</p><p>　　3.1.4.6 為使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，應(yīng)滿足：</p><p>　　推式：（D+d）/4≤R1≤D/2</p><p>　　拉式：（D+d）/4≤r1≤D/2</p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得（D+d）/4=85，D/2=100，R1=89。符合上述要求，故此

50、離合器為推式離合器。</p><p>　　3.1.4.6 根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求，應(yīng)滿足：</p><p>　　1≤R-R1≤7； 0≤r1-r≤6； 0≤rf- r0≤6</p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得R-R1=89-88=1，r1-r =73-70=3，rf- r0=26-24=2都符合彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求。</p><p>　　

51、3.1.4.7 膜片彈簧的分離指起分離杠桿作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即：</p><p>　　2.3≤（r1-rf）/（R1- r1）≤4.5</p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得（r1-rf）/（R1- r1）=（73-26）/（88-73）=3.1符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.5 膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算與校核</p><

52、;p>　　分析表明，B點(diǎn)的應(yīng)力值最高，通常只計(jì)算B點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)校核膜片彈簧碟簧的強(qiáng)度。由參考文獻(xiàn)[1]P65可知B點(diǎn)的應(yīng)力σtB為</p><p>　　σtB=E/（1－μ2）/r{(e-r) *φ2/2－[（e-r）α+h/2]φ}</p><p>　　令σtB對(duì)φ的導(dǎo)數(shù)等于零,可求出σtB達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角φP</p><p>　　φP=α+h/(e-r)/

53、2</p><p>　　自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的圓錐底角α=0.22rad;</p><p>　　中性點(diǎn)半徑e=(R-r)/ln(R/r)= (89-70)/ln(89/70)=79.12mm。此時(shí)</p><p>　　φP=0.22+2.1/(79.12-70)/2=0.335rad</p><p>　　離合器徹底分離時(shí),膜片彈簧子午斷面的實(shí)際

54、轉(zhuǎn)角為φf(shuō)</p><p>　　φf(shuō)=2arctan{λ1f /(R1-r1)*2}=2arctan{1.8/（88-73）*2}=0.09rad</p><p>　　此時(shí)φf(shuō) ＜φP，則計(jì)算σtB時(shí)φ取φf(shuō)，所以</p><p>　　σtB =2.1×100000/（1-0.32）/70×{（79.12-70）×0.092/2-[（7

55、9.12-70）×0.22+2.1/2] ×0.09} =－723.68MPa）</p><p>　　設(shè)分離軸承對(duì)分離指端所加載荷為F2（N），由參考文獻(xiàn)[1]P64式（2-16）可知：</p><p>　　F2=(R1-r1) F1/（r1- rf）</p><p>　　式中rf=26mm為分離軸承與分離指的接觸半徑；F1等于壓盤(pán)工作壓力F1B

56、=4236.5348（N）。所以</p><p>　　F2=(88-73) ×4236.5348/（73- 26）=1352.1（N）</p><p>　　在分離軸承推力F2的作用下，B點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力σtB，其值為</p><p>　　σrB=6（r- rf）F2/（nbrh2）</p><p>　　式中，n為分離指數(shù)目（n=18）

57、；br為一個(gè)分離指根部的寬度</p><p>　　br=2π（r + re）/2 /18-δ2=7.4mm</p><p>　　所以σrB=6×（70- 26）×1352.1/（18×7.4×2.12）=607.67（MPa）</p><p>　　考慮到彎曲應(yīng)力σrB是與切向壓應(yīng)力σtB相互垂直的拉應(yīng)力，根據(jù)最大切應(yīng)力強(qiáng)度理論

58、，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　σjB=σrB－σtB=607.67－（－723.68）=1331.35（MPa）</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，膜片彈簧材料采用60Si2MnA，所以σjB=1331.35MPa符合σjB≤1500～1700MPa的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.6 膜片彈簧的制造工藝及熱處理</p><

59、p>　　本次設(shè)計(jì)中膜片彈簧采用60Si2MnA高精度鋼板材料。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理。另外，對(duì)膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理以起到冷作硬化的作用，同樣也可以提高承載能力的疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　為了提高分離指的耐磨性，可對(duì)其端部進(jìn)行高頻淬火、噴鍍鉻合金和鍍鎘或四氟乙烯。在膜片彈簧與壓盤(pán)接觸圓形處，為了防止由于拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂紋，可對(duì)該處進(jìn)行擠壓處理，以消除應(yīng)力源。

60、</p><p>　　膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分的硬度一般為45～50HRC，分離指端硬度為55～62HRC，在同一片分離指上同一范圍內(nèi)的硬度差不大于3個(gè)單位。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差一般為H11和h11，厚度公差為±0.025mm，初始底錐角公差為±10分。膜片彈簧上下表面的表面粗糙度為1.6μm，底面的平面一般要求小于0.1mm。膜片彈簧處于接合狀態(tài)時(shí)，其分離

61、指端的相互高度差一般要求小于0.8～1.0mm。</p><p><b>　　3.2 壓盤(pán)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 傳力定中方式的選擇</p><p>　　壓盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪有一定聯(lián)系，但這種聯(lián)系又允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能夠自由地做軸向移動(dòng)，使壓盤(pán)和從

62、動(dòng)盤(pán)脫離接觸。驅(qū)動(dòng)部位的形式有離合器蓋和壓盤(pán)的窗孔與凸臺(tái)、傳動(dòng)片、傳動(dòng)銷(xiāo)等，應(yīng)用較廣泛的是傳動(dòng)片式。我們選擇壓盤(pán)的傳力方式為傳力片傳動(dòng)方式。 </p><p>　　3.2.1 幾何尺寸的確定 </p><p>　

63、　可以根據(jù)1.1中所確定摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸來(lái)確定壓盤(pán)的內(nèi)外徑：</p><p>　　壓盤(pán)外徑=D+（2～5）mm，壓盤(pán)內(nèi)徑=d-（1～4）mm</p><p>　　在設(shè)計(jì)中選取壓盤(pán)外徑=D+4=204mm，壓盤(pán)內(nèi)徑=d-3mm=137mm</p><p>　　為了使壓盤(pán)具有足夠的質(zhì)量和剛度，要求壓盤(pán)有足夠的厚度，轎車(chē)離合器壓盤(pán)厚度一般不小于15mm。所以本次設(shè)計(jì)中

64、根據(jù)車(chē)型選取壓盤(pán)厚度為16mm。</p><p>　　3.3 離合器蓋設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 剛度問(wèn)題</p><p>　　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)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器換擋困難。</p>&l

65、t;p>　　為了減輕重量和增加剛度，一般轎車(chē)的離合器蓋通常用厚度約為3～5mm的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成比較復(fù)雜的形狀。本次設(shè)計(jì)中選取離合器蓋厚度為3mm。</p><p>　　3.3.2 通風(fēng)散熱問(wèn)題</p><p>　　為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開(kāi)許多通風(fēng)窗口。</p><p>　　3.3.3 對(duì)中問(wèn)題</p><p>

66、;　　離合器蓋內(nèi)裝有壓盤(pán)、分離桿等零件，因此它相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪曲軸中心線必須要有良好的定心對(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。</p><p>　　在本次離合器的設(shè)計(jì)中我們采用定位銷(xiāo)對(duì)中方式，離合器蓋根據(jù)離合器蓋上4個(gè)定位銷(xiāo)孔φ5與飛輪上4個(gè)定位銷(xiāo)φ4相配合進(jìn)行定位。將4個(gè)孔加工到所要求的尺寸，孔的準(zhǔn)確度為0.05mm。</p><p><b>　　3.4 從

67、動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　從動(dòng)盤(pán)總成主要由從動(dòng)盤(pán)轂、摩擦片、從動(dòng)片、扭轉(zhuǎn)減振器等組成。</p><p>　　3.4.1 軸向彈性從動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　為了使從動(dòng)盤(pán)具有軸向彈性，則：</p><p>　?。?）在從動(dòng)片外緣開(kāi)“T”形槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩側(cè)的摩擦

68、片分別鉚在每相隔一個(gè)的扇形上。</p><p>　?。?）將扇形波形片的左、右凸起段分別與左、右側(cè)摩擦片鉚接，由于波形片（厚度小于1.0mm）比從動(dòng)片（厚1.5～2.5mm）薄，這種結(jié)構(gòu)的軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，適宜于高速旋轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）利用階梯形鉚釘桿的細(xì)段將成對(duì)波形片的左片鉚在左側(cè)摩擦片上，并交替地把右片鉚在右側(cè)摩擦片上。</p><p>　

69、?。?）將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動(dòng)片上，只在靠近壓盤(pán)側(cè)的從動(dòng)片鉚有波形片，右側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。</p><p>　　3.4.2 從動(dòng)盤(pán)轂</p><p>　　從動(dòng)盤(pán)轂是離合器承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)穿來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)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(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=147.0 N.m</p&

70、gt;<p>　　由參考文獻(xiàn)[1]P74表2-7選取。</p><p>　　從動(dòng)盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.0～1.4倍的花鍵直徑，我們?nèi)?.0倍的花鍵直徑。從動(dòng)盤(pán)轂一般采用鍛鋼（如45，40Cr等），并且經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　3.4.3 摩擦片</b></p><p&

71、gt;　　由于本次所以設(shè)計(jì)的離合器所配的車(chē)型轎車(chē)，摩擦片在中、輕載荷下工作，我們選取的摩擦片材料為石棉基材料。摩擦片與從動(dòng)片的連接方式為鉚接。</p><p><b>　　3.4.4 從動(dòng)片</b></p><p>　　從動(dòng)片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料用中碳鋼板或低碳鋼板。厚度一般為1.3～2.5mm，表面硬度為35～40HRC。</p&

72、gt;<p>　　3.4.5 波形片和減振彈簧</p><p>　　波形片采用65Mn，厚度小于1mm，硬度為40～46HRC，并經(jīng)過(guò)表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧采用60Si2MnA彈簧鋼絲。</p><p>　　4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.1 選擇操縱機(jī)構(gòu)的型式</p><p>　　常用的離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式

73、、液壓式等。</p><p>　　液壓式操縱機(jī)構(gòu)主要由主缸、工作缸和管路等部分組成，具有傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、駕駛室和車(chē)架變形不會(huì)影響其正常工作、離合器接合較柔和等優(yōu)點(diǎn)。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)我們選擇液壓式操縱機(jī)構(gòu)。</p><p>　　4.2 確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)</p><p>　　踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2兩部分組成

74、：</p><p>　　表4 離合器操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比</p><p>　　根據(jù)要求我們確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)為：Sof為分離軸承自由行程，一般為1.5～3.0mm ，反映到踏板上的自由行程S1一般為20～30mm，我們選取Sof=3mm；Z為摩擦面面數(shù)，根據(jù)離合器摩擦片結(jié)構(gòu)可知Z=2；△S為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：△S=0.85～1.30mm，雙片：△S=0.75～0.90mm

75、，i分=a2/a1, 由表4數(shù)據(jù)選取i分=4，i操=b2c2(d2^2)/b1c1(d1^2), 由表4數(shù)據(jù)選取i操=12本次設(shè)計(jì)的離合器摩擦片數(shù)為單片，所以取△S=0.89mm；a1、a2、b1、b2、c1、c2為杠桿尺寸（圖3），根據(jù)前面膜片彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)可知c1=20mm，c2=64mm；選取a2=150mm，a1=30mm，b2=80mm，b1=40mm；d1=15mm，d2=17mm。</p><p>　

76、　4.3 校核踏板行程（自由行程，工作行程，總行程）</p><p>　　4.3.1 自由行程校核</p><p>　　由4.2公式可知，自由行程S1為</p><p>　　S1=Sofa2b2（d2）2/[ a1b1（d1）2]</p><p>　　=3×150×80×172/30×40×1

77、52</p><p><b>　　=30.82mm</b></p><p>　　為了使離合器在所有情況下都能徹底分離以免造成變速器換擋時(shí)的齒輪撞擊、換擋力增加等，至少應(yīng)留25mm的踏板行程，即自由行程。為了使駕駛員易從腳感上確定踏板位置，S1＜50mm為好。綜上所述并根據(jù)校核S1=30.82mm符合25mm＜S1＜50mm的要求。</p><p&g

78、t;　　4.3.2 工作行程校核</p><p>　　由4.2公式可知，工作行程S2為</p><p>　　S2=Z△S c2a2b2（d2）2/[ c1a1b1（d1）2]</p><p>　　=2×0.89×64×150×80×172/[20×30×40×152] </p>

79、;<p><b>　　=73.16mm</b></p><p>　　4.3.3 總行程校核</p><p>　　由4.2公式可知，總行程S為</p><p>　　S = S1+ S2</p><p>　　=30.82+73.16=103.98mm</p><p>　　最佳總行程受許多

80、因素影響，其中要考慮的人群從5%分位的女性到95%分位的男性。從有關(guān)方面獲得的人體工程學(xué)資料可知，踏板總行程應(yīng)在80～150mm范圍內(nèi)。由4.3所確定的操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)獲得的踏板總行程S=103.98mm符合上述要求。</p><p><b>　　4.4 校核踏板力</b></p><p>　　踏板力Ff可按下式計(jì)算：</p><p>　　式中

81、，F(xiàn)＇為離合器分離時(shí)，壓盤(pán)上的總工作壓力，即由3.1.3根據(jù)膜片彈簧各參數(shù)可得F＇=F1C=2924.2357N；i∑為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，i∑= ；η為機(jī)械效率，η=80%～90%，我們?nèi)ˇ?85%；Fs克服膜片彈簧的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)可忽略之。代入各數(shù)據(jù)得踏板力</p><p>　　Ff=2924.2357/(85%*41.10)=83.9N</p><p>

82、　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于乘用車(chē)，踏板力Ff在80～150N范圍內(nèi)。所設(shè)計(jì)踏板力Ff=83.9N符合要求。</p><p>　　分離離合器所做的功WL為</p><p>　　WL=0.5（F1+ F＇）Z△S/η</p><p>　　式中，F(xiàn)1為離合器結(jié)合狀態(tài)下的壓盤(pán)上的總工作壓力，由3.1.3可知F1= F1B=4236.5348N。計(jì)算得分離離合器所做的功WL為<

83、/p><p>　　WL=0.5×（4236.5348+ 2924.2357）×2×0.89×10-3/85%=7.50J</p><p>　　在規(guī)定的踏板力和行程的允許范圍內(nèi)，駕駛員分離離合器所作的功不應(yīng)大于30J。所以所設(shè)計(jì)的分離離合器所做的功WL=7.50J符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

84、/b></p><p>　　[1] 王望予主編. 汽車(chē)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年</p><p>　　[2] 徐石安、江發(fā)潮主編. 汽車(chē)離合器. 北京：清華大學(xué)出版社，2005年</p><p>　　[3] 陳家瑞主編. 汽車(chē)構(gòu)造. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000年</p><p>　　[4] 劉朝儒、

85、彭福蔭、高政一主編.機(jī)械制圖.北京：清華大學(xué)出版社，2001年</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。</p><p>　　首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次課程設(shè)計(jì)的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技