離合器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1離合器組成及工作原理</p><p>　　如圖1.1所示，摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分、從動(dòng)部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。</p><p>　　離合器在接合狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自曲軸傳出，通過(guò)飛輪2和壓盤(pán)借摩擦作用傳給從動(dòng)盤(pán)3，在通過(guò)從動(dòng)軸傳給變速器。當(dāng)駕駛

2、員踩下踏板時(shí)，通過(guò)拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋5上的支柱為支點(diǎn)，而外端與壓盤(pán)連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤(pán)向左，這樣，從動(dòng)盤(pán)3兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)放開(kāi)踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此時(shí)壓緊彈簧就推動(dòng)壓盤(pán)向右，仍將從動(dòng)盤(pán)3壓緊在飛輪上2，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器。<

3、;/p><p>　　1-軸承 2-飛輪 3-從動(dòng)盤(pán) 4-壓盤(pán) 5-離合器蓋螺栓 </p><p>　　6-離合器蓋 7-膜片彈簧 8-分離軸承 9-軸</p><p>　　圖1.1 離合器總成</p><p>　　1.2 離合器的功用</p><p>　　離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代

4、車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開(kāi)始起步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開(kāi)始緩慢地平穩(wěn)起步了

5、。</p><p>　　雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒(méi)有離合器來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。</p>

6、;<p>　　汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開(kāi)嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來(lái)嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開(kāi)傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。

7、</p><p>　　離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)基本要求</p><p>　　為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　?、?在任何行駛條件下，都能可靠

8、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，又能防止傳動(dòng)系過(guò)載。</p><p>　?、?接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。</p><p>　?、?分離要迅速、徹底。</p><p>　?、?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，便于換擋和減小同步器的磨損。</p><p>　?、?具有足夠的吸熱能力和

9、良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過(guò)高，延長(zhǎng)其使用壽命。</p><p>　?、?應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。</p><p>　?、?操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。</p><p>　?、?作用在從動(dòng)盤(pán)上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過(guò)程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。<

10、/p><p>　?、?具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　第2章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇：?jiǎn)纹x合器</p><p>　　單片離合器：對(duì)乘用車和最大質(zhì)量小于6t的商用車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤(pán)。</p&g

11、t;<p>　　單片離合器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，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)能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)可保證結(jié)合平順。</p><p>　　2.2壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器</p><p>　　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(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離

12、杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[9]：</p><p>　?。?）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(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；</p><p>　　（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(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小；&l

13、t;/p><p>　　（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，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；</p><p>　?。?）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤(pán)接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；</p><p>　?。?）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；</p><p><b>　?。?）平衡性好；</b>&

14、lt;/p><p>　?。?）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。</p><p>　　但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。</p><p>　　與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具

15、有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小等。固選擇拉式膜片彈簧離合器。</p><p>　　2.3膜片彈簧的支撐形式</p><p>　　為了防止膜片彈簧支承處產(chǎn)生間隙，這里采用了無(wú)支承環(huán)的支承形式，即將膜片彈簧的大端直接支承在離合器蓋沖出的環(huán)形凸臺(tái)上。 </p><p>　　圖3-1為本設(shè)計(jì)中采用

16、的拉式膜片彈簧無(wú)支承環(huán)的支承形式，即將膜片彈簧的大端直接支承在離合器蓋沖出的環(huán)形凸臺(tái)上。</p><p>　　2.4 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)形式</p><p>　　由于傳統(tǒng)的凸臺(tái)式連接方式、鍵式連接方式、銷式連接方式存在傳力處之間有間隙，在傳力開(kāi)始的瞬間，將產(chǎn)生沖擊和噪聲。且易滑動(dòng)磨損，傳動(dòng)效率較低。故本設(shè)計(jì)采用已被廣泛使用的傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，不但消除了以上缺點(diǎn)，還簡(jiǎn)化了壓盤(pán)結(jié)構(gòu)，有利于壓盤(pán)的定中。

17、另選用膜片彈簧作為壓緊彈簧時(shí)，在壓盤(pán)上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧。</p><p>　　第3章 離合器主要參數(shù)選擇</p><p>　　3.1 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)</p><p>　　汽車驅(qū)動(dòng)形式：4*2</p><p>　　汽車的質(zhì)量：1475kg</p><p><b>　　發(fā)動(dòng)機(jī)位置：前置</

18、b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速：5700r/min</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩：230N.m</p><p>　　離合器型式：膜片彈簧離合器</p><p>　　各擋傳動(dòng)比：i0=4.50 ig=4.50</p><p><b>　　3.2后備系數(shù)β</b></p&

19、gt;<p>　　（1）后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇β時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.4。</p><p>　　則有β可有表3.2查得 β＝1.4。<

20、/p><p>　　表3.2　離合器后備系數(shù)的取值范圍</p><p>　　3.3摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度</p><p>　　摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。</p><p>　　摩擦片的外徑可有式: 求得 </p><p>　　為直徑系數(shù)，

21、取值見(jiàn)表3.3 取 得D=221.4mm。</p><p>　　表3.3　直徑系數(shù)的取值范圍</p><p>　　摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分):</p><p>　　表3.4　離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)</p><p>　　摩擦片標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，取D=225，d=150,b=3.5 ，c=d/D=0.667</

22、p><p><b>　　3.4單位壓力P0</b></p><p>　　單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)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。</p><p><b>　　選擇：，</b></p><p>　　

23、根據(jù)離合器的靜摩擦力矩為： （3.4）</p><p>　　又 P0= （3.5）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫Pa。</p><p>　　表3.6　摩擦片單位壓力的取值范圍</p><p>　

24、　由表3.6該設(shè)計(jì)選用石棉基材料，編織。</p><p>　　3.5摩擦因數(shù)f，摩擦面數(shù)Z和離合器間隙△t</p><p>　　摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀?.5查得： 取摩擦因數(shù)f=0.3</p><p>　　摩擦面數(shù)Z為離合器從動(dòng)盤(pán)數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，

25、因此Z=2。離合器間隙Δt是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合</p><p>　　器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙Δt一般為3～4mm。取Δt=4mm。</p><p>　　表3.5　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍</p><p>　　第四章 離合器蓋總成</p>

26、<p>　　4.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇</p><p>　　1. 比較H/h的選擇</p><p>　　此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)1有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上，見(jiàn)

27、圖3.1。</p><p>　　1- 2- 3-</p><p><b>　　4- 5-</b></p><p>　　圖3.1 膜片彈簧的彈性特性曲線</p><p>　　為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.5～2范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為2～4mm，本設(shè)計(jì) ，h=3

28、mm ，則H=6mm 。</p><p><b>　　2. R/r選擇</b></p><p>　　通過(guò)分析表明，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.2～1.3 的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取，摩擦片的平均半徑mm， 取mm則mm取整mm 則。</p><p><

29、;b>　　3.圓錐底角</b></p><p>　　汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角α一般在°范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中 得°在°之間，合格。分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。</p><p><b>　　4.切槽寬度</b></p><

30、p>　　mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求。</p><p>　　5. 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定</p><p>　　應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取mm，mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。</p><p>

31、<b>　　6. 公差與精度</b></p><p>　　離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤(pán)高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。</p><p>　　4.1.2膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，

32、即</p><p>　?。?）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即</p><p>　?。?）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即</p><p>　　推式： </p><p>　　拉式：

33、 </p><p>　　（4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即</p><p>　?。?）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即</p><p>　　推式： </p><p>　　拉式： </p><

34、;p>　　由（4）和（5）得mm，mm。</p><p>　　4.1.3膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系</p><p>　　碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見(jiàn)圖3.2，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開(kāi)的掛狀部分——分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)

35、計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也適用。通過(guò)支承環(huán)和壓盤(pán)加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為λ1，則壓緊力F1與變形λ1之間的關(guān)系式為:</p><p><b>　　（3.10）</b></p><p>　　式中： E——彈性模量，對(duì)于鋼，</p><p>　　μ——泊松比，對(duì)于鋼，μ=0.3</

36、p><p>　　H——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度</p><p><b>　　h——彈簧鋼板厚度</b></p><p>　　R——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑</p><p>　　r——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑</p><p>　　R1——壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑</p>

37、;<p>　　r1——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑</p><p>　　圖3.2　膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖</p><p>　　表3.8　膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù)</p><p><b>　　代入（3.10）得</b></p><p><b>　?。?.11）</b></p><

38、p>　　對(duì)（3.11）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出λ1=F1的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。</p><p><b>　　凸點(diǎn)：mm時(shí)，N</b></p><p><b>　　凹點(diǎn)：mm時(shí)，N</b></p><p>　　拐點(diǎn)：mm時(shí)，N <

39、/p><p>　　2、當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為F2，對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為λ2。由</p><p><b>　　（3.12）</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p><b>　　列出表3.8:</b&g

40、t;</p><p>　　表4.9　膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)</p><p>　　膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而。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,以保證摩擦片在最大磨損限度Δλ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

41、踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力，見(jiàn)圖3.3。</p><p>　　4.1.4膜片彈簧的強(qiáng)度校核</p><p>　　假定膜片彈簧在承載過(guò)程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4）。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向

42、應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： </p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　圖3.3 膜片彈簧工作點(diǎn)位置</p><p>　　式中

43、 φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）</p><p>　　α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角</p><p>　　e ——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑</p><p>　　e=（R-r）/In(R/r) （3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫(xiě)成Y與X軸的關(guān)系式：

44、</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　圖3.4 切向應(yīng)力在子午斷面的分布</p><p>　　由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置φ一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，因?yàn)榈闹岛苄?，我們可以將看成，由上式可?xiě)成。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中

45、性點(diǎn)O而與X軸承角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)時(shí)無(wú)論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2 代入（3.17）式有：

46、 </p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　　令可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角</p><p>　　由于： mm</p><p>　　所以： ，N/mm2</p><p>　　B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還

47、受有彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　　（3.18）</b></p><p>　　式中 n——分離指數(shù)目 n=18</p><p>　　br——單個(gè)分離指的根部寬</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　因此：

48、 N/mm2</p><p>　　由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：</p><p><b>　　N/mm2</b></p><p><b>　　N/mm2</b></p><p>　　膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧

49、的承載能力，一般要經(jīng)過(guò)以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持12～14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。</p><p>　　故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。</p><p><

50、b>　　4.2 壓盤(pán)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1壓盤(pán)的傳力方式的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用采用傳動(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(pán)上，為了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。</p><p>　　4.2.2壓盤(pán)的幾何尺寸的確定</p><p>

51、;　　由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤(pán)的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤(pán)外徑D=230㎜ 壓盤(pán)內(nèi)徑d=155㎜</p><p>　　壓盤(pán)的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：</p><p>　?、?壓盤(pán)應(yīng)有足夠的質(zhì)量</p><p>　　⑵ 壓盤(pán)應(yīng)具有較大的剛度</p><p>　　在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤(pán)的厚度為20㎜。</p&

52、gt;<p>　　4.2.3壓盤(pán)傳里片的材料選擇</p><p>　　壓盤(pán)形狀需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為HB170～227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中用材料為ht250，密度工作表面光潔度取為1.6。</p><p>　　5.4壓盤(pán)的溫升校核<

53、;/p><p>　　為了減少汽車起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)高而發(fā)生燒傷,離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值,即</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　式中,為單位摩擦面積滑磨(J/mm2)；為其許用值(J/mm2)，對(duì)于乘用車：J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：J/mm2

54、，對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：J/mm2：W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J），可根據(jù)下式計(jì)算</p><p><b>　　（3.9）</b></p><p>　　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)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；為主減速器傳動(dòng)比；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計(jì)算時(shí)乘用車取r/min，商用車取r/min。其中：

55、m Kg代入式（3.9）得J，代入式（3.8）得，合格。</p><p>　?。?）離合器接合的溫升</p><p>　　式中,t為壓盤(pán)溫升,不超過(guò)°C；c為壓盤(pán)的比熱容，J/(Kg·°C)；γ為傳到壓盤(pán)的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤(pán)；，為壓盤(pán)的質(zhì)量Kg</p><p><b>　　代入，°C，合格。</b

56、></p><p><b>　　4.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》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(pán)的對(duì)中性和離合器的平衡性。</p><p>　　傳動(dòng)片可選為3組，每組4片，每片厚度為1.2mm，一般由彈簧鋼帶65Mn制成。</p><p>　　第五章 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)

57、</p><p>　　5.1 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)</p><p>　　減震器極轉(zhuǎn)矩 N·m </p><p>　　摩擦轉(zhuǎn)矩 N·m</p><p>　　預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 N·m</p><p>　　極限轉(zhuǎn)角 °

58、 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)角剛度 N·m/rad </p><p><b>　　詳細(xì)見(jiàn)圖3.5。</b></p><p>　　3.9 減振彈簧的設(shè)計(jì)</p><p>　　1．減振彈簧的安裝位置</p><p><b>

59、　　，</b></p><p>　　結(jié)合mm，得取49mm，則。 </p><p>　　2．全部減振彈簧總的工作負(fù)荷</p><p><b>　　N</b></p><p>　　3．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷</p><p><

60、b>　　N</b></p><p>　　式中Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表3.9選擇：</p><p><b>　　取Z=6</b></p><p>　　表3.10　減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 </p><p>　　圖3.5 扭轉(zhuǎn)減振器</p><p><b>　　4．減振彈簧尺寸

61、</b></p><p>　?。?）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》(機(jī)械工業(yè)出版社)采用65Mn彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm,MPa,MPa。</p><p>　　（2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)下表選擇旋繞比</b></p>

62、<p>　　表3.11　旋繞比的薦用范圍</p><p>　　確定旋繞比，曲度系數(shù)</p><p><b>　?。?）強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　mm，與原來(lái)的d接近，合格。</p><p>　　中徑 mm；外徑 mm</p><p>　　（4）極限轉(zhuǎn)角°取 &

63、#176;，則mm</p><p><b>　?。?）剛度計(jì)算</b></p><p>　　彈簧剛度 mm</p><p>　　其中，為最小工作力，</p><p>　　彈簧的切變模量MPa，則彈簧的工作圈數(shù)</p><p><b>　　取，總?cè)?shù)為</b></p

64、><p>　　（6）彈簧的最小高度</p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?）減振彈簧的總變形量</p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?）減振彈簧的自由高度</p><p><b>　　mm&

65、lt;/b></p><p>　?。?）減振彈簧預(yù)緊變形量</p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?0）減振彈簧的安裝高度</p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?1）定位鉚釘?shù)陌惭b位置</p><

66、p>　　取mm，則°，mm，mm，，合格。</p><p><b>　　3.12 從動(dòng)盤(pán)轂</b></p><p>　　從動(dòng)盤(pán)轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(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)矩由表3.12選?。?lt;/p><p>　

67、　一般取1.0～1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤(pán)轂一般采用碳鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般26～32HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝；對(duì)減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。取，mm，mm，mm，mm，MPa。</p><p>　　驗(yàn)證：擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為： </p><p>　　式中，P為花鍵的齒側(cè)面壓力，它由下式確定：</p><p

68、>　　從動(dòng)盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底， </p><p>　　，分別為花鍵的內(nèi)外徑；</p><p>　　Z為從動(dòng)盤(pán)轂的數(shù)目；取Z=1</p><p>　　h為花鍵齒工作高度；</p><p>　　得N，MPaMPa，合格。</p><p>　　表3.13　花健的的選取<

69、;/p><p>　　5.3.1從動(dòng)片設(shè)計(jì)</p><p><b>　　從動(dòng)片的厚度及選材</b></p><p>　　從動(dòng)片通常用1.0～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤(pán)形部分磨薄至0.65～1.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬

70、度HRC38～48；采用波形彈簧片的分開(kāi)式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.2～0.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC43～51。本次設(shè)計(jì)采用整體式從動(dòng)片，厚度為1mm。</p><p><b>　　六.操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來(lái)控制離合器分離又使之柔和接合的一套機(jī)

71、構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。輕便性包括兩個(gè)方面，一是加在離合器踏板上的力不應(yīng)過(guò)大，另一方面是應(yīng)有踏板形成的校正機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。</p><p>　　離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求是[3]：</p><p>　?。?）踏板力

72、要小，轎車一般在80～150N范圍內(nèi)，貨車不大于150～200N；</p><p>　?。?）踏板行程對(duì)轎車一般在mm范圍內(nèi)，對(duì)貨車最大不超過(guò)180mm；</p><p>　?。?）踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原；</p><p>　?。?）應(yīng)有對(duì)踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過(guò)大而損壞；</p><p

73、>　?。?）應(yīng)具有足夠的剛度；</p><p>　?。?）傳動(dòng)效率要高；</p><p>　?。?）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作。</p><p>　　機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動(dòng)和繩索系兩種傳動(dòng)形式，杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動(dòng)可消除上述缺點(diǎn)，但壽命

74、短，機(jī)構(gòu)效率不高。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的普通輪型離合器操縱機(jī)構(gòu)，采用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。液壓操縱機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）液壓式操縱，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而容易密封，不會(huì)因駕駛室和車架的變形及發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；</p><p>　?。?）可使離合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在傳動(dòng)系產(chǎn)生的動(dòng)載荷，

75、正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用日益廣泛，離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)由主缸、工作缸、管路系統(tǒng)等部分組成。</p><p>　　mm，mm，mm，mm</p><p>　　mm，mm，mm，mm</p><p>　　3.10.1 離合器踏板行程計(jì)算</p><p>　　踏板行程由自由行程和工作行程組成：</p><p>&l

76、t;b>　?。?.19）</b></p><p>　　式中，為分離軸承的自由行程，一般為mm，取mm；反映到踏板上的自由行程一般為mm；、分別為主缸和工作缸的直徑；Z為摩擦片面數(shù)；為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：mm，取mm；、、、、、為杠桿尺寸。</p><p>　　得：mm，mm，合格。</p><p>　　圖3.6 液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖

77、</p><p>　　3.10.2踏板力的計(jì)算</p><p><b>　　踏板力為</b></p><p><b>　?。?.20）</b></p><p>　　式中，為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤(pán)的總壓力；為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，；為機(jī)械效率，液壓式：%，機(jī)械式：%；為克服回位彈簧1、2的拉力所需的

78、踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。N，，%；則</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　合格。</b></p><p>　　分離離合器所作的功為</p><p>　　式中，為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力，N，則</p><p><b&g

79、t;　　J</b></p><p><b>　　合格。</b></p><p><b>　　七.總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過(guò)對(duì)其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計(jì)算，大致確定了離合

80、器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。</p><p>　　結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片傳動(dòng)，分離軸承采用自動(dòng)調(diào)心式分離軸承，操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。</p><p>　　計(jì)算方面：確定了離合器的主要參數(shù)β、P0、D、d，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得出并通過(guò)約束條件，檢驗(yàn)合格。根據(jù)膜片

81、彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過(guò)優(yōu)化程序得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確定了膜片彈簧的工作點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。</p><p>　　選材方面：摩擦片選用無(wú)石棉有機(jī)材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；傳動(dòng)片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤(pán)采用HT200，提

82、高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計(jì)后的離合器溫升校核合格。</p><p>　　綜上所述，本次設(shè)計(jì)遵從了：（1）分離徹底；（2）接合柔和；（3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定；（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部通過(guò)約束條件檢驗(yàn)，原件所使用的材料基本上符合耐磨，耐壓和耐高溫的要求，而且離合器尺寸合適，適宜安裝，能最高效率傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，符合計(jì)劃書(shū)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>

83、;　　由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 《汽車設(shè)計(jì)》第四版，主編：王望予，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　2 《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》主編：王豐元，中國(guó)電力出版社</p><p>　　3 《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)