汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--中型載重車(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(chēng): 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題

2、 目:中型載重車(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(zhuān)業(yè)/班: </p><p>　　學(xué) 生 姓 名: </p><p>　　學(xué)　　

3、 號(hào): </p><p>　　開(kāi) 始 時(shí) 間: 2010 年 12 月 27 日</p><p>　　完 成 時(shí) 間: 2011 年 1 月 14 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績(jī)：</b></p><p>　　指

4、導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………………2</p><p>　　引言 ………………………………………… ………………………………………3</p><p>

5、　　1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定 …………………………………………………4</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

6、</p><p>　　2 離合器基本參數(shù)的約束條件 ………………………………………………………7</p><p>　　3 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………7</p><p>　　3.1膜片彈簧設(shè)計(jì) …………………………………………………………………8</p><p>　　3.2壓盤(pán)設(shè)計(jì)………………………

7、………………………………………………14</p><p>　　3.3離合器蓋設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15</p><p>　　3.4從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)……………………………………… ……………………………15</p><p>　　4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………… ………………………………16</p><p

8、>　　4.1選擇操縱機(jī)構(gòu)的型式…………………………………………………………17</p><p>　　4.2確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)………………………………………………………17</p><p>　　4.3校核踏板行程…………………………………………………………………18</p><p>　　4.4校核踏板力……………………………………………………………………18&

9、lt;/p><p>　　5參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………20</p><p>　　6 致謝 ……………………………………………… ………………………………21</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是中型載重車(chē)膜片彈簧離合器，根據(jù)所給汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最

10、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>　　1 離合器基本參數(shù)及尺

11、寸的確定</p><p>　　1.1 摩擦片的外徑D及其他尺寸的確定</p><p>　　1.1.1 摩擦片的外徑D是離合器的基本尺寸，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性影響。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）<

12、/p><p>　　為直徑系數(shù)，Temax為最大轉(zhuǎn)矩</p><p>　　轎車(chē)：KD=14.5</p><p>　　輕、中型貨車(chē)：?jiǎn)纹琄D=16.0～18.5</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

13、是中型載重車(chē)（Temax/nT為294.0Nm/2500rpm、Pemax/nP為80.05kw/4700rpm）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，由于KD=16.0～18.5，所以</p><p>　　D=（16.0～18.5）×=274.4～317.27（mm）</p><p>　　故取D=280mm。</p&g

14、t;<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D及摩擦片厚度b</p><p>　　表1：摩擦片的尺寸系列</p><p>　　因此，由表1選?。篋=280mm d=165mm B=3.5mm</p><p>　　1.2 離合器后備系數(shù)β的

15、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)矩和防止離合器滑磨過(guò)大，β不宜選取太?。坏菫榱耸闺x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

16、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)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：</p><p&g

17、t;　　轎車(chē)和微型、輕型貨車(chē)： β=1.20～1.75</p><p>　　中型和重型貨車(chē)： β=1.50～2.25</p><p>　　越野車(chē)、帶拖掛的重型汽車(chē)和牽引汽車(chē)： β=1.50～2.25 </p><p>　　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

18、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。通常中型和重型貨車(chē)β=1.50～2.25。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=2。</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

19、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?。?lt;/p><p>　　石棉基材料 P0 =0.10～0.35MPa</p><p>　　粉末冶金材料 P0 =0.35～0.60

20、MPa</p><p>　　金屬陶瓷材料 P0 =0.70～1.50MPa</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中我們選取摩擦片的材料為石棉基材料。</p><p>　　離合器摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為：</p><p>　　Tc=fFZRc (1-2)</p><p&g

21、t;　　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=0.25</p><p>　　F--------壓盤(pán)施加在摩擦表面上的工作壓力；</p><p>　　Rc ------摩擦片的平均摩擦半徑；</p><p>　　Z--------摩擦面數(shù)，是從動(dòng)

22、盤(pán)的兩倍； 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><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

23、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)/3(D2-d2) (1-4)</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

24、）/4 </p><p>　　因?yàn)閐=150mm、D=225mm，所以d/D=0.589＜0.6，則Rc用（1-4）式計(jì)算</p><p>　　將（1-3）、（1-4）式代入（1-2）得：</p><p>　　Tc=πfZ P0(1-)/12 （1-5）</p><p>　　式中，c為摩擦片內(nèi)外徑之比，c=d/D,一般在0.

25、53～0.70之間。</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=147.0N.m為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；β=2為離合器的后備系數(shù)。</p><p>　

26、　把（1-6）式代入（1-5）式得：</p><p>　　P0=12βTemax/[πfZ (D2-d2)（D+d）]</p><p>　　代入各參數(shù)可得P0=0.257MPa</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>　　2 離合器基本參數(shù)的約束條件</p&g

27、t;<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)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。本次設(shè)計(jì)中nemax=4700 r/min，所以</p><p>　　VD= 4700×

28、280×10-3π/60=68.91m/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=165/280=0.589符合約束條件</p><p>　　2.3 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車(chē)型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，應(yīng)使1.2≤β≤

29、4.0，在前面參數(shù)選取中，我們選取β=2.0，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=165mm，Ro=50mm符合要求。減振彈簧的數(shù)目：6</p><p>　　2.5 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(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>&l

30、t;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。</p><p>　　通過(guò)計(jì)算：Tc0=0.007 N.m/mm^2。</p><p>　　表2、單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值</p><p>

31、　　通過(guò)表2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棉基材料，并且選取P0=0.257MPa，符合此約束條件。</p><p>　　3 離合器主要零部件的設(shè)

32、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</p><p>　　3.1.2.1 比值H/h和h的選擇</p><p>　　此值

33、對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式1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)圖1。</p><p><b>　?。?）</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.

34、3</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<

35、;/p><p>　　r1——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑</p><p>　　1-  2-  </p><p><b>　　3-</b></p><p><b>　　4-  5-</b></p><p>　　圖1  膜片彈簧的彈性特性曲線</

36、p><p>　　為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車(chē)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/h=1.6，h=2.5mm ，則H=4mm 。</p><p>　　3.1.2.2 比值R/r和R、r的選擇</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(chē)離合器膜片彈

37、簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.20～1.35的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取R/r=1.20，摩擦片的平均半徑 mm，R> 取R=120mm則r=100mm。</p><p>　　3.1.2.3 α的確定</p><p>　　汽車(chē)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α=11.46°在°之間，合格。</p>&l

38、t;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2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= (λ1M +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

39、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><b>　　圖2</b></p><p>　　3.1.2.5 N的選擇：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>　　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<

40、/p><p>　　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。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的取值應(yīng)滿足r-

41、re≥δ2的要求。所以選取δ1=3.5mm，δ2=10mm，re=90mm。</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>　　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。

42、</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=1.90，h=2.55mm，H=4.86mm；R/r=1.35，R=114mm，r=85mm；N=18；r0=24mm，rf=26mm；δ1=3.5mm，

43、δ2=9mm，re=76mm；R1=110mm，r1=90mm。</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3所示：</p><p>　　圖3：調(diào)整后參數(shù)所獲得的膜片彈簧彈性特性曲線圖</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>　

44、　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>　　由上圖數(shù)據(jù)顯示可知，F(xiàn)1B=4415.17N，F(xiàn)y4303.83N，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≤

45、 ≤1.0</p><p>　　λ1B=2.88則（R-r）λ1B/[（R1-r1）H]=(120-100)×2.88/[（116-102）×4.0]=1.00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&g

46、t;　　由上特性曲線可知F1A=4421.14N，F(xiàn)1B =4415.17N，滿足F1A＞F1B的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.1.4.4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)，即</p><p>　　1.6≤H/h≤2.2</p><p>　　9O≤α≈H/（R-r）≤15O</p><p>　　H/h=4/2.

47、5=1.6和α≈H/（R-r）=4/（120-100）rad=11.46O都符合離合器的使用性能的要求。</p><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>&

48、lt;p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得R/r=120/100=1.2、2R/h=2×120/2.5=96、R/rO =120/24=5都符合上述要求。</p><p>　　3.1.4.6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：（D+d）/4≤R1≤D/2&

49、lt;/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=111.25，D/2=140，R1=116。符合上述要求，故此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><b>　　1≤R-R1≤7；</b>&

50、lt;/p><p>　　0≤r1-r≤6； </p><p>　　0≤rf- r0≤6</p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得R-R1=4，r1-r =2，rf- r0=2都符合彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求。</p><p>　　3.1.4.7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>&

51、lt;b>　　推式：</b></p><p>　　拉式：               </p><p>　　根據(jù)所確定的參數(shù)可得（r1-rf）/（R1- r1）=（102-26）/（120-100）=4.22符合設(shè)計(jì)要求。&

52、lt;/p><p>　　3.1.5 膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算與校核</p><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

53、,可求出σtB達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角φP</p><p>　　φP=α+h/(e-r)/2</p><p>　　自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的圓錐底角α=0.20rad;</p><p>　　中性點(diǎn)半徑e=(R-r)/ln(R/r)=100mm。此時(shí)</p><p>　　φP=0.20+2.5/(109.7-100)/2=0.329rad</p>

54、;<p>　　離合器徹底分離時(shí),膜片彈簧子午斷面的實(shí)際轉(zhuǎn)角為φf(shuō)</p><p>　　φf(shuō)=2arctan{λ1f /(R1-r1)*2}=2arctan{1.7/（110-90）*2}=0.107rad</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）/

55、100×{（109.7-100）×0.1072/2-[（109.7-100）×0.2+2.5/2] ×0.107}</p><p>　　=－13.13（MPa）</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- r

56、f）</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=4415.17（N）。所以</p><p>　　F2=(116-102) ×4415.17/（102- 26）=813.32（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>　　

57、σrB=6（r- rf）F2/（nbrh2）</p><p>　　式中，n為分離指數(shù)目（n=18）；br為一個(gè)分離指根部的寬度。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　σrB=6×（100- 26）×813.32/（18×8.38×2.52）=383.043（MPa）</p&

58、gt;<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，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　σjB=σrB－σtB=383.043－（－13.13）=396.173（MPa）</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，膜片彈簧材料采用60Si2MnA，所以σjB=396.173MPa符合σjB≤1500～1700MPa的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。&l

59、t;/p><p>　　3.1.6 膜片彈簧的制造工藝及熱處理</p><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

60、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。</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±1

61、0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

62、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。 <

63、;/p><p>　　3.2.1 幾何尺寸的確定 </p><p>　　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=284mm，壓盤(pán)內(nèi)徑=d-4mm=162mm</p><p>

64、;　　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，載重車(chē)離合器壓盤(pán)厚度一般不小于15mm。所以本次設(shè)計(jì)中根據(jù)車(chē)型選取壓盤(pán)厚度為20mm。</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

65、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><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4mm。</p><p>　　3.3.2 通風(fēng)散熱問(wèn)題</p><p>　　試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤(pán)溫度的升高而增

66、大的，當(dāng)壓盤(pán)工作表面超過(guò)°C時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤(pán)，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在°C以下。在特別頻繁的使用下，壓盤(pán)表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到。過(guò)高的溫度能使壓盤(pán)受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，除要求壓盤(pán)有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤(pán)上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤(pán)內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓

67、風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。</p><p>　　3.3.3 對(duì)中問(wèn)題</p><p>　　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

68、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>

69、<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

70、宜于高速旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　（3）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>　?。?）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

71、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。&l

72、t;/p><p><b>　　3.4.3 摩擦片</b></p><p>　　摩擦系數(shù)穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對(duì)其影響要小，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密度小；有利于結(jié)合平順，長(zhǎng)期停放離合器摩擦片不會(huì)粘著現(xiàn)象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑（樹(shù)脂或硅膠）和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數(shù)為0.25～0.3，密度

73、小，價(jià)格便宜，多年來(lái)在汽車(chē)離合器上使用效果良好。同時(shí)，摩擦片從動(dòng)鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動(dòng)鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。</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。&

74、lt;/p><p>　　3.4.5 波形片和減振彈簧</p><p>　　扭轉(zhuǎn)減震器幾乎是現(xiàn)代汽車(chē)離合器從動(dòng)盤(pán)上必備的部件，主要由彈性元件和阻尼元件組成。彈性元件可降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避免由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振。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60Si

75、2MnA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、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

76、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：</p><p>　　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

77、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，i分=a2/a1, i操=b2c2(d2^2)/b1c1(d1^2),本次設(shè)計(jì)的離合器摩擦片數(shù)為雙片，所以取△S=0.85mm；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

78、=20mm，c2=64mm；選取a2=150mm，a1=30mm，b2=80mm，b1=40mm；d1=13mm，d2=17mm。</p><p>　　4.3 校核踏板行程（自由行程，工作行程，總行程）</p><p>　　4.4.1 自由行程校核</p><p>　　由4.3公式可知，自由行程S1為</p><p>　　S1=Sofa2b2

79、（d2）2/[ a1b1（d1）2]</p><p>　　=3×150×80×172/30×40×132</p><p><b>　　=41.04mm</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

80、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>　　4.4.2 工作行程校核</p><p>　　由4.3公式可知，工作行程S2為</p><p>　　S2=Z△S c2a2b2（d2）2/[ c1a1b1（d1）2]</p><p>　

81、　=2×0.85×64×150×80×172/20×30×40×132</p><p><b>　　=93.03mm</b></p><p>　　4.4.3 總行程校核</p><p>　　由4.3公式可知，總行程S為</p><p>　　S

82、 = S1+ S2</p><p>　　=41.04+93.03=134.05mm</p><p>　　最佳總行程受許多因素影響，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=131.2mm符合上述要求。</p><p><b&g

83、t;　　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，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=3936.63N；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

84、數(shù)據(jù)得踏板力</p><p>　　Ff=3936.63/(85%*54.72)=84.64N</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于輕型載重車(chē)，踏板力Ff在80～150N范圍內(nèi)。所設(shè)計(jì)踏板力Ff=84.64N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>

85、<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=5151.41N。計(jì)算得分離離合器所做的功WL為</p><p>　　WL=0.5×（5151.41+ 3936.63）×2×0.85×10-3/85%=9.09J</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)