離合器課程設(shè)計(jì)說明書

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，通過飛輪2和壓盤借摩擦作用傳給從動(dòng)盤3，在通過從動(dòng)軸傳給變速器。當(dāng)駕駛

2、員踩下踏板時(shí)，通過拉桿，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)，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤向左，這樣，從動(dòng)盤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)壓盤向右，仍將從動(dòng)盤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 4-壓盤 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)，如沒有離合器來分離發(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)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來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)系過載。</p><p>　?、?接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。</p><p>　?、?分離要迅速、徹底。</p><p>　　⑷ 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>　　⑸ 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高，延長其使用壽命。</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>　　⑺ 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。</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。</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??；&l

13、t;/p><p>　?。?）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；</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，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，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)化了壓盤結(jié)構(gòu)，有利于壓盤的定中。

17、另選用膜片彈簧作為壓緊彈簧時(shí)，在壓盤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>　?。?）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大；c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過載。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

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>　　（3）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加載點(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(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>　?。?）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。通過支承環(huán)和壓盤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>　?。?.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>　?。?.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?，F(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>　　（3.14）</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，由上式可寫成。此式表明，?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>　　（3.17）</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>　?。?.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 壓盤的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1壓盤的傳力方式的選擇</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，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。壓盤外徑D=230㎜ 壓盤內(nèi)徑d=155㎜</p><p>　　壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：</p><p>　　⑴ 壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量</p><p>　?、?壓盤應(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的厚度為20㎜。</p&

52、gt;<p>　　4.2.3壓盤傳里片的材料選擇</p><p>　　壓盤形狀需要耐磨，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壓盤的溫升校核<

53、;/p><p>　　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,離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值,即</p><p><b>　　（3.8）</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為壓盤溫升,不超過°C；c為壓盤的比熱容，J/(Kg·°C)；γ為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤；，為壓盤的質(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>　?。?）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，與原來的d接近，合格。</p><p>　　中徑 mm；外徑 mm</p><p>　?。?）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>　?。?）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>　　（10）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)盤轂</b></p><p>　　從動(dòng)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(dòng)機(jī)傳來的全部轉(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)盤轂軸向長度不宜過小，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>　　（7）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>　　（3.20）</b></p><p>　　式中，為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤的總壓力；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)劃書及國家標(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》主編：王豐元，中國電力出版社</p><p>　　3 《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)