離合器課程設(shè)計

1、<p><b>　　離</b></p><p><b>　　合</b></p><p><b>　　器</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計</b></p><p

2、><b>　　說</b></p><p><b>　　明</b></p><p><b>　　書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　離合器概述 ……………………………………………1</p><

3、;p>　　離合器主要參數(shù)的選擇及計算校核……………………3</p><p>　　扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計及其主要參數(shù)………………………9</p><p>　　從動盤總成的計……………………………………… 11</p><p>　　離合器蓋總成的計…………………………………… 11</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………

4、…13</p><p><b>　　1、離合器概述</b></p><p>　　對于以內(nèi)燃機為動力的汽車，離合器在機械傳動系中是作為一個獨立的總成而存在的，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)、和操縱機構(gòu)等四部分。</p>

5、<p>　　離合器的功用主要的功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換檔時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪之間的沖擊；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，以防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。</p><p>　　1.1設(shè)計要求及其技術(shù)參數(shù)</p><p>

6、<b>　　基本要求：</b></p><p>　　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。</p><p>　　接合時要完全、平順、柔和，保證起初起步時沒有抖動和沖擊。</p><p>　　分離時要迅速、徹底。</p><p>　　從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換檔時變

7、速器齒輪間的沖擊，便于換檔</p><p>　　和減小同步器的磨損。</p><p>　　應有足夠的吸熱能力和良好的通風效果，以保證工作溫度不致過高，長</p><p><b>　　延長壽命。</b></p><p>　　應能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低</p><p&g

8、t;<b>　　噪聲的能力。</b></p><p>　　操縱方便、準確，以減少駕駛員的疲勞。</p><p>　　作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料因數(shù)在離合器工作中變化要盡量</p><p>　　可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。</p><p>　　具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。</

9、p><p>　　結(jié)構(gòu)應簡單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方</p><p><b>　　便等。</b></p><p><b>　　技術(shù)參數(shù):</b></p><p><b>　　發(fā)動機功率：</b></p><p><b>　　發(fā)

10、動機轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　傳動比: </b></p><p>　　汽車的質(zhì)量 汽車的滾動半徑 =225mm</p><p><b>　　1.2結(jié)構(gòu)方案分析</b></p><p>　　1.2.1從動盤數(shù)的選擇：單片離合器</p><p&g

11、t;　　單片離合器：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，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動盤。</p><p>　　單片離合器的結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動盤可保證結(jié)合平順。</p><p>　　1.2.2壓緊彈簧和布置形式的選擇：拉式膜片彈簧離合器</p&g

12、t;<p>　　膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。</p><p>　　1) 膜片彈簧離合器與其他形式的離合器相比，有如下優(yōu)點：</p><p>　　2) 具有較理想的非線性彈性特性。</p><p>　　3) 兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用。</p><p>　　4) 高速旋轉(zhuǎn)時

13、，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定。</p><p>　　5) 以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。</p><p>　　6) 通風散熱良好，使用壽命長。</p><p>　　7) 膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。</p><p>　　1.2.3 與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點：取消了中間支承各

14、零件，并不用支承環(huán)或只用一個支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小等。</p><p>　　1.3膜片彈簧的支撐形式</p><p>　　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。</p><p>　　2、離合器主要參數(shù)的選擇及計算校核</p><p>　　2.1離合器主要的參數(shù)</

15、p><p><b>　　2.1.1后備系數(shù)</b></p><p>　　后備系數(shù)是離合器設(shè)計中的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時，應考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時間過長、防止傳動系過載以及操縱輕便等因素。乘用車選擇： ，本次設(shè)計取= 1.2。</p><p>　　2

16、.1.2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>　　根據(jù)參考文獻［2］3.2.1公式： D=193</p><p>　　式中為汽車的最大轉(zhuǎn)矩；乘用車??；</p><p><b>　　??； ； </b></p>

17、;<p><b>　　由于；</b></p><p>　　摩擦片的厚度主要有三種。取</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　2.1.3單位壓力</b></p><p>　　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

18、大影響，選取時應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。</p><p><b>　　選擇：，</b></p><p>　　根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］公式2-8:</p><p>　　可求得 在范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　式中取 </b><

19、;/p><p>　　2.2離合器的設(shè)計與計算</p><p>　　2.2.1離合器基本參數(shù)的校核</p><p>　　設(shè)計離合器要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，這些參數(shù)的變化直接影響離合器的工作性能和結(jié)構(gòu)尺寸。這些參數(shù)的確定在前面是采用先初選、后校核的方法。下面采用優(yōu)化的方法來確定這些參數(shù)。</p><p>　　1）取應使最大圓周速度不超過，即

20、</p><p>　　根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］公式2-10</p><p>　　式中, 為摩擦片最大圓周速度;為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　2）摩擦片的內(nèi)、外徑比應在范圍內(nèi)，本次設(shè)計得C=0.6</p><p>　　3）為了保證離合器可

21、靠地傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同的車型的值應在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 ，本次設(shè)計取 。</p><p>　　4）為降低離合器滑磨時的熱負荷,防止摩擦片損傷,對于不同車型,單位壓力根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，的最大范圍為。</p><p>　　本次設(shè)計取 。符合要求</p><p>　　5) 為了反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳

22、遞的轉(zhuǎn)矩應小于其許用值，即根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］公式2-11:</p><p>　　式中，為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩；為其允許值，取=（根據(jù)參考文獻表2—5）</p><p>　　6) 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小于其許用值。</p><p>　　汽車起步時離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的總滑磨功

23、為：</p><p>　　根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］公式2-13</p><p>　　W = () = 13697(J) </p><p>　　式中， 為汽車總質(zhì)量(kg)；為輪胎滾動半徑(m)；為汽車起步時所用變速器檔位的傳動比； 為主減速器傳動比；為起步時所用變速器檔位的傳動比；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min)；乘用車n取2000 r/min 。</p&

24、gt;<p>　　根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］公式2-12</p><p>　　= = < = 0.4J/mm</p><p>　　式中，為單位摩擦面積摩擦功(J/mm)；為其許用值(J/mm)，對于乘用車：=0.4J/mm；</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　2.2

25、.2膜片彈簧的彈性特性曲線</p><p>　　2.2.3膜片彈簧基本參數(shù)的選擇</p><p>　　1) 比值和 的選擇 </p><p>　　為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H/h 一般為1.5～2.0 ，板厚 h 為2～4 mm 。</p><p>　　取h = 2.6 mm ， =1.7 ，即 =4.42

26、 mm 。</p><p>　　2) 比值和、的選擇</p><p>　　研究表明。越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲受直徑誤差的影響越大，且應力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求。一般為1.20～1.35 。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，拉式膜片彈簧的r值宜為大于或等。即根據(jù)根據(jù)參考文獻［1］:</p><p>　　=；取R=115； </p>

27、;<p>　　取=1.25 則r=92.</p><p><b>　　3) 的選擇</b></p><p>　　膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐角與內(nèi)截錐高度關(guān)系密切，一般在9°～15°范圍內(nèi)。</p><p><b>　　，符合要求。</b></p><p>　　4) 分

28、離指數(shù)目的選取 </p><p>　　分離指數(shù)目常取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12 。</p><p>　　取分離之數(shù)目 =18 。</p><p>　　5) 膜片彈簧小段內(nèi)半徑及分離軸承作用半徑的確定</p><p>　　由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應大于變速器第一軸花鍵的外徑。應大于 。</p><

29、;p>　　根據(jù)文獻表2—7可查得第一軸的外徑為35mm;</p><p>　　取=35mm =38mm</p><p>　　6) 切槽寬度、及半徑的確定</p><p>　　= 3.2～3.5 mm，= 9～10 mm，的取值應滿足r - r ≥ 。</p><p>　　本次設(shè)計取δ = 3.5 mm，δ= 10 mm ，r≤ r -

30、δ= 82 mm 。</p><p>　　7) 壓盤加載點半徑和支承環(huán)加載點半徑的確定</p><p>　　r=92 取 =100 又 取</p><p>　　2.2.4 膜片彈簧的校核</p><p>　　膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計就是要確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧強度也滿足設(shè)計要求，以達到最佳

31、的綜合效果。</p><p>　　1) 為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的初始底錐角應在一定范圍內(nèi)，即 </p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　2) 彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應符合一定的范圍，即</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p&g

32、t;<p>　　3) 為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤加載點半徑應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　4) 根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應在一定范圍內(nèi)，即</p><p><b>　　所以符合要求。</b>&l

33、t;/p><p>　　5) 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應在一定范圍內(nèi)選取，即</p><p><b>　　所以符合要求。</b></p><p>　　3 離合器主要參數(shù)的選擇及計算校核</p><p>　　3.1 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)</p><p>　　3.1.1 極限轉(zhuǎn)矩<

34、;/p><p>　　極限轉(zhuǎn)矩受限于減振彈簧的許用力等因素，與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，</p><p>　　一般可取= (1.5～2.0) 根據(jù)根據(jù)參考文獻［2］</p><p>　　對于乘用車，系數(shù)取2.0。</p><p>　　則=2.0×＝2.0×192＝384（N·m）</p><p&

35、gt;　　3.1.2.扭轉(zhuǎn)角剛度</p><p>　　為了避免引起傳動系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)</p><p>　　≤13=13x384=4992(N·m/rad)</p><p>　　3.1.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度 結(jié)構(gòu)及發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩

36、的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　一般可按下式初選：=(0.06～0.17)T </p><p>　　取T= 0.1 = 0.1N·m</p><p>　　3.1.4.預緊轉(zhuǎn)矩</p><p>

37、;　　減振彈簧在安裝時都有一定的預緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動，這是有利的。但是不應大于 ，否則在反向工作時，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取 = (0.05～0.15) </p><p>　　取 = 0.1 =19.2N·m</p><p>　　而（0.05~0.15）=9.6～28.8 N·m</p><p><b

38、>　　取=15 N·m</b></p><p>　　3.1.5.減振彈簧的位置半徑</p><p>　　的尺寸應盡可能大些，一般取=(0.60～0.75)d/2 </p><p><b>　　取 .</b></p><p>　　3.1.6.減振彈簧個數(shù)</p><p

39、>　　參照文獻表6-1選取。</p><p><b>　　取=6</b></p><p>　　3.1.7.減振彈簧總壓力 </p><p>　　當限位銷與從動盤轂之間的間隙或被消除，減震彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達到最大值時，減震彈簧受到的壓力為</p><p><b>　　= </b></p>

40、;<p>　　3.1.8.極限轉(zhuǎn)角</p><p>　　一般通常取，對汽車平順性要求高或發(fā)動機工作不均勻時，取上限。 本次設(shè)計取10°。</p><p>　　3.2.減振彈簧的計算</p><p>　　3.2.1.減振彈簧的分布半徑：</p><p><b>　　=</b></p>

41、<p>　　式中，D為離合器摩擦片的內(nèi)徑。</p><p>　　3.2.2.全部減振彈簧總的工作負荷</p><p>　　它是指在從動盤轂法蘭上缺口中的間隙消除時，減振彈簧壓縮到極限位置時的工作負荷。此時扭轉(zhuǎn)減振器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩即為極限轉(zhuǎn)矩，由此可得為</p><p>　　3.2.3.單個減振彈簧的工作負荷：</p><p>　　

42、3.2.4.彈簧減振尺寸</p><p>　　1)彈簧中徑；一般由結(jié)構(gòu)布置來決定，通常左右。本次取24mm。</p><p><b>　　2)彈簧鋼絲直徑：</b></p><p>　　式中為扭轉(zhuǎn)許用應力，可取550-600MPa。本次取550MPa</p><p><b>　　通常 所以取</b>

43、;</p><p><b>　　3)彈簧剛度：</b></p><p>　　應根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值及其布置尺寸，</p><p><b>　　根據(jù)式子：</b></p><p>　　4)減振彈簧有效圈數(shù)：</p><p><b>　　根據(jù)式子：6.4<

44、/b></p><p>　　式中，G為材料的剪切彈性模量，對碳鋼可取</p><p>　　為彈簧鋼絲直徑，取的</p><p>　　5)減振彈簧總?cè)?shù)：</p><p>　　一般在6圈左右，總?cè)?shù)和有效圈數(shù)的關(guān)系為</p><p>　　6)減振彈簧最小高度：</p><p>　　=1.14

45、8=35.2mm</p><p>　　7)減振彈簧總變形量</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　8)減振彈簧自由高度</p><p>　　==35.2+5.69=40.89mm</p><p>　　9) 減振彈簧預變形量</p><p><b

46、>　　≈0.28</b></p><p>　　10) 減振彈簧安裝工作高度</p><p>　　=40.89-0.28=40.61mm</p><p>　　3.2.5.從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角</p><p>　　最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為</p><p><b>　　=

47、2.61</b></p><p>　　3.2.6. 限位銷與從動盤轂缺口側(cè)邊的間隙</p><p>　　式中，為限位銷的安裝尺寸。值一般為2.5～4mm。</p><p>　　所以可取為3mm, 為65.99mm.</p><p>　　3.2.7. 限位銷直徑</p><p>　　按結(jié)構(gòu)布置選定，一般＝9.

48、5～12mm?？扇?0mm</p><p><b>　　4從動盤總成的設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1從動盤轂</b></p><p>　　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D與發(fā)動機的最

49、大轉(zhuǎn)矩T.由文獻表2-7可查得</p><p><b>　　4.2從動片的設(shè)計</b></p><p>　　從動盤對離合器工作性能影響很大，設(shè)計時應滿足如下要求：</p><p>　　1) 從動盤的轉(zhuǎn)動慣量應盡可能小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。</p><p>　　2) 從動盤應具有軸向彈性，使離合器結(jié)合平順，便于

50、起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。</p><p>　　3) 應安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。</p><p>　　4.3. 摩擦片的設(shè)計</p><p>　　摩擦片應滿足以下要求：</p><p>　　1) 摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度的變化對其影響要小</p><p>　

51、　2) 具有足夠的機械強度與耐磨性</p><p>　　3) 密度要小，以減少從動盤的轉(zhuǎn)動慣量。</p><p>　　4) 熱穩(wěn)定性要好</p><p>　　5) 磨合性要好，不至刮傷飛輪和壓盤表面</p><p>　　5 離合器蓋總成的設(shè)計</p><p>　　5.1. 離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求：</p&

52、gt;<p>　　1) 應具有足夠的剛度，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。</p><p>　　2) 應與飛輪保持良好的對中，以免影響總成的平衡和正常的工作。</p><p>　　3) 蓋的膜片彈簧支承處應具有高的尺寸精度。</p><p>　　4) 為了便于通風散熱，防止摩擦表面溫度過高

53、，可在離合器蓋上開較大的通風窗孔，或在蓋上加設(shè)通風扇片等。</p><p>　　乘用車離合器蓋一般用08、10鋼等低碳鋼板。</p><p>　　5.2. 壓盤的設(shè)計</p><p>　　對壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求:</p><p>　　1) 壓盤應具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風筋，以

54、幫助散熱通風。中間壓盤可鑄出通風槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。</p><p>　　2) 受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為15～25 mm 。</p><p>　　3) 與飛輪應保持良好的對中，并要進行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應不低于15～20 g·cm 。</p><p>　　4) 壓盤高度(從承

55、壓點到摩擦面的距離)公差要小。</p><p>　　壓盤形狀較復雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170～227HBS。</p><p>　　5.3. 壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選擇</p><p>　　取溫升t=10 。</p><p><b>　　所以h=14

56、.01</b></p><p>　　取h=15 W=13697J </p><p>　　為鑄鐵密度，取7800 kg/m，V為壓盤估算面積</p><p>　　式中，t為壓盤溫升(℃),不超過8～10℃；c為壓盤的比熱容，鑄鐵：c=481.4 J/(kg·℃)；m為壓盤質(zhì)量(kg)；γ為傳到壓盤的熱量所占的比例，取值0.5.對單片離合器壓盤.

57、</p><p><b>　　6參考文獻</b></p><p>　　1.陳家瑞.汽車構(gòu)造.[M].北京:人民交通出版社，2002.6</p><p>　　2. 徐石安,江發(fā)潮.汽車離合器. [M].北京:清華大學出版社,2005.8</p><p>　　3. 王望予.汽車設(shè)計. [M].北京:機械工業(yè)出版社，2007.