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摘 要
當(dāng)今社會(huì)隨著汽車領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的提高 ，人類對(duì)汽車的依賴越來越重，為了適應(yīng)人類的需求，科學(xué)家們不斷研究汽車技術(shù)，性能不好的汽車零部件逐漸被淘汰。當(dāng)今被廣泛使用的是膜片彈簧離合器。本次設(shè)計(jì)是針對(duì)某輕型貨車設(shè)計(jì)一款膜片彈簧離合器，首先計(jì)算確定了離合器結(jié)構(gòu)，從動(dòng)盤總成，膜片彈簧，壓盤，離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)值，選定了花鍵強(qiáng)度，膜片彈簧強(qiáng)度和壓盤溫升進(jìn)行校核，滿足設(shè)計(jì)要求。最后對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果繪制了CAD零件圖和裝配圖，并對(duì)其進(jìn)行三維建模。
關(guān)鍵詞：離合器 膜片彈簧 強(qiáng)度校核
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Abstract
Nowadays, with the continuous development of automobile industry and the improvement of people's living standard, human beings rely more and more on the automobile. in order to meet the needs of human, scientists continue to study automobile technology, performance of car parts are gradually eliminated. The diaphragm spring clutch is widely used today. This paper designs a diaphragm spring clutch for a light truck, first calculates the clutch structure, the clutch disc assembly, diaphragm spring, pressure plate, clutch actuating mechanism design value, selects the spline strength, the diaphragm spring strength and pressure plate temperature rise to check, meet the design requirements. Finally, the CAD parts drawing and assembly drawing are drawn and 3d modeling is carried out.
Key words: Clutch The diaphragm spring Strength check
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1 概述 1
1.2 汽車離合器的發(fā)展 1
1.3本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求 1
2 膜片彈簧離合器總體設(shè)計(jì) 2
2.1 離合器設(shè)計(jì)分析 2
2.1.1離合器設(shè)計(jì)所需車型主要數(shù)據(jù) 2
2.1.2離合器結(jié)構(gòu)方案的分析 2
2.2 離合器主要參數(shù)的確定 3
2.2.1摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b 3
2.2.2后備系數(shù)β 3
2.2.3單位壓力 4
2.2.4 摩擦面數(shù)Z、壓盤工作壓力、摩擦因數(shù)f和離合器間隙 5
3 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 6
3.1 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)要求 6
3.1.1 從動(dòng)片的設(shè)計(jì) 6
3.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì) 7
3.2.1 從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸的選擇 7
3.2.2 花鍵強(qiáng)度校核 8
3.3 摩擦片設(shè)計(jì) 9
3.4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 9
3.4.1 性能參數(shù)計(jì)算 10
3.4.2 減振彈簧計(jì)算 11
4 膜片彈簧設(shè)計(jì) 14
4.1 膜片彈簧的概念及彈性特性 14
4.2 膜片彈簧基本參數(shù)選擇 15
4.2.1 內(nèi)截錐高H及彈簧的鋼板厚h，H/h的選擇 15
4.2.2 R/r選擇 15
4.2.3 圓錐底腳α 15
4.2.4 切槽寬度 16
4.2.5 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 16
4.2.6 小端半徑和分離軸承作用半徑 16
4.2.7 支承環(huán)作用半徑L和膜片彈簧與壓盤接觸半徑l 16
4.3 膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì) 17
4.4 膜片彈簧的工作點(diǎn)所處位置和強(qiáng)度校核 18
4.4.1工作點(diǎn)位置的分析計(jì)算 18
4.4.2 膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核 19
5 壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì) 22
5.1 壓盤設(shè)計(jì) 22
5.1.1壓盤幾何尺寸的確定 22
5.2 離合器蓋設(shè)計(jì) 23
6.1 操縱機(jī)構(gòu) 24
6.2 從動(dòng)軸的計(jì)算 24
6.2.1 從動(dòng)軸材料選取 24
6.3 分離軸承總成 25
7 結(jié) 論 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
III
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1 緒 論
1.1 概述
離合器之所以能夠成為汽車中的重要零件，其功能是有效的配合變速器轉(zhuǎn)矩的傳遞從而使得車中司機(jī)在行駛過程中穩(wěn)定啟動(dòng)換擋。保護(hù)好車中的人員因?yàn)榧眲〉淖兓囁倩蛘邞T性力而受到?jīng)_擊。也能夠保證齒輪因?yàn)橛昧^猛而受到損害。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)的持續(xù)提升加速了人類對(duì)轉(zhuǎn)速更高動(dòng)力更強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，社會(huì)的要求下，各種離合器就不斷地被制造出來。而與此同時(shí)市場(chǎng)份比較高的就是膜片彈簧離合器。
1.2 汽車離合器的發(fā)展
在離合器發(fā)展史上首先被發(fā)現(xiàn)于工廠中的是帶式變速器。后來的汽車發(fā)明家在此基礎(chǔ)之上就制造出了平面皮帶。由于皮帶使用的不是太好，除了在使用中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量還會(huì)出現(xiàn)松弛狀態(tài)下的打滑，動(dòng)力傳遞性不是太好就被逐漸棄用了。后來人類又研究出了一種新的摩擦式離合器。兩個(gè)盤因?yàn)橄嗷ソ佑|時(shí)所產(chǎn)生的壓緊摩擦力帶動(dòng)著從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。
但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜，從設(shè)計(jì)到制造都很麻煩，所以偉大的人類又發(fā)明了膜片彈簧離合器。
1.3本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求
1、離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)離合器的結(jié)構(gòu)式應(yīng)充分考慮其結(jié)構(gòu)中的形態(tài)，利用參數(shù)合理設(shè)計(jì) 。
2、離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)離合器從動(dòng)盤總成時(shí)應(yīng)充分考慮其強(qiáng)度和剛度，而設(shè)計(jì)時(shí)還要求出摩擦片、從動(dòng)片、從動(dòng)盤轂、扭轉(zhuǎn)減振器的各個(gè)參數(shù)。
3、膜片彈簧的設(shè)計(jì)
膜片彈簧彈性好的話會(huì)使得離合器的性能非常好，其既然作為膜片彈簧離合器重要的組成部分，它的彈性性能的好壞會(huì)對(duì)膜片彈簧離合器的整體功能有著很大的影響，所以在設(shè)計(jì)膜片彈簧的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)所給參數(shù)，充分考慮其彈性特征。
4、壓盤設(shè)計(jì)
5、離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
汽車在公路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，車中的司機(jī)需要頻繁的使用離合器踏板，操縱機(jī)構(gòu)要能夠緩解車中司機(jī)的疲勞。
30
第2章 膜片彈簧離合器總體設(shè)計(jì)
2 膜片彈簧離合器總體設(shè)計(jì)
2.1 離合器設(shè)計(jì)分析
2.1.1離合器設(shè)計(jì)所需車型主要數(shù)據(jù)
本此設(shè)計(jì)是針對(duì)輕型貨車設(shè)計(jì)一款膜片彈簧離合器，該車主要參數(shù)如表2-1所示。
表2-1 設(shè)計(jì)初始參數(shù)
驅(qū)動(dòng)形式
4*2前輪
總質(zhì)量（kg）
4095
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m/(r/min)）
179/2500
最大功率/轉(zhuǎn)速r/min
63/3800
主減速比
5.83
變速器低檔傳動(dòng)比
5.56
2.1.2離合器結(jié)構(gòu)方案的分析
1.確定從動(dòng)盤數(shù)量
單片離合器因?yàn)橹挥幸粋€(gè)從動(dòng)片，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)易而且性價(jià)比較高，設(shè)計(jì)起來也方便快捷，但其缺點(diǎn)就是傳遞的轉(zhuǎn)矩都不是太大，所以只能被應(yīng)用于小型汽車，而本文所設(shè)計(jì)的汽車總質(zhì)量為4095kg，綜上原因單片離合器是最佳的選擇。
2.膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)
膜片彈簧離合器相比較于其它的離合器來說結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，使用起來也很方便，由于壓盤所產(chǎn)生的力變化很大，其正好可以自主調(diào)節(jié)，使得離合器不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生打滑作用而導(dǎo)致車子失靈。在極高的旋轉(zhuǎn)速度下也能保持良好的穩(wěn)定性，避免了因顫動(dòng)而造成的損壞。駕駛員操控很方便。性價(jià)比很高，所以選擇膜片彈簧離合器作為該輕型貨車的離合器。
3.膜片彈簧形式的選擇
從離合器形式上來看，當(dāng)今社會(huì)汽車工業(yè)設(shè)計(jì)，大多選用拉式膜片彈簧來予以設(shè)計(jì)，主要因?yàn)槠鋵?duì)比推式膜片彈簧優(yōu)勢(shì)明顯。所以對(duì)于此次設(shè)計(jì)的膜片彈簧離合器采用拉式。
首先從經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面考慮的話單支撐環(huán)DTP型比其他它的彈簧形式要靈巧嚴(yán)密，后期及時(shí)受到損害也比較容易維修而且不用華太多的錢。對(duì)于普通消費(fèi)者來講是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇。所以被廣大人們所接受。汽車無制動(dòng)狀態(tài)下拉式膜片彈簧的中間部分和從動(dòng)盤擠壓在一起。然而需要關(guān)注的是推式是整個(gè)外圓的部分與從動(dòng)盤部分相互擠壓。相同條件下拉式所需彈簧就會(huì)小很多，這樣尺寸整體減小，質(zhì)量和慣性都會(huì)隨之相應(yīng)的減底。且產(chǎn)生的噪音也會(huì)比推式小的多。
2.2 離合器主要參數(shù)的確定
后備系數(shù)β、單位壓力P0、摩擦片外徑D、內(nèi)徑d、厚度b、壓盤工作壓力Fz、摩擦因數(shù)f、離合器間隙就像一個(gè)合作團(tuán)隊(duì)一樣，是緊密聯(lián)系在一起，相互影響，相互作用，各個(gè)系數(shù)設(shè)計(jì)的好就會(huì)直接影響到離合器的性能，讓車子更為舒適安全，讓車乘人員感到滿意，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。
2.2.1摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度b
因?yàn)殡x合器中的每個(gè)零件都會(huì)對(duì)整體性能產(chǎn)生影響，而摩擦片也不例外，其外徑尺寸和轉(zhuǎn)矩成正比，與此同時(shí)它也會(huì)對(duì)工程師所設(shè)計(jì)出的膜片彈簧離合器的外輪齒廓大小有著影響。一旦承受轉(zhuǎn)矩大并且車中駕駛員頻繁使用中的操作不規(guī)范，那么其壽命將直接造成影響。質(zhì)量也會(huì)隨著設(shè)計(jì)中的參數(shù)大小而變化。最大轉(zhuǎn)矩的利用公式求出外徑。
（2-1）
因?yàn)?直徑系數(shù)受制于車型和整車質(zhì)量，表2-4中的數(shù)據(jù)反應(yīng)這一關(guān)系。
表2-4 的取值
車型
直徑系數(shù)KD
乘用車
14.6
最大總質(zhì)量為1.8-14.0t的商用車
16.0-18.5(單片離合器)
13.5-15.0（雙片離合器）
最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車
22.5-24.0
偉大的工程師們經(jīng)過無數(shù)次的分析和實(shí)驗(yàn)。早已經(jīng)列制好了車子的取值情況，我們可以直接根據(jù)表格予以選用，考慮到所設(shè)計(jì)的車子質(zhì)量和初步計(jì)劃中的單片情況，我們選取=17.0，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為179/2500N·m根據(jù)式（2-1）計(jì)算得出。
外徑和內(nèi)徑相輔相成，外徑一旦確定，那么內(nèi)徑也差不多就能予以得出。而在設(shè)計(jì)過程中，如果不遵從相應(yīng)的國(guó)標(biāo)，則會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)得不完善而導(dǎo)致受力不均，這種情況下就會(huì)出現(xiàn)各種糟糕得影響，如不利于降溫，在行駛中也會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)了這紅情況導(dǎo)致壽命降低，不利于人類需求，還不利于工人師傅的安裝。內(nèi)徑設(shè)計(jì)過大也會(huì)使得圓周力加大，根據(jù)我們所學(xué)到的物理學(xué)原理，摩擦片會(huì)因外周力作用而出現(xiàn)外飛。查表2-5中，確定d=150mm，b3.5mm，計(jì)算出摩擦片單面面積是221 。
表2-5 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)
外徑D/mm
160
180
200
225
250
280
300
325
內(nèi)徑d/mm
110
125
140
150
155
165
175
190
厚度/mm
3.2
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
2.2.2后備系數(shù)β
摩擦片會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期的使用而受到一定程度上的磨損，為了能夠使得離合器盡可能的傳遞車子所需的動(dòng)力達(dá)到車子正常運(yùn)轉(zhuǎn)的水平，后備系數(shù)β起到了關(guān)鍵作用。反映了離合器是否能夠正常工作，總質(zhì)量大的車后備系數(shù)也相對(duì)于總質(zhì)量小的車較大，后備系數(shù)β的大小選擇應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適中合理的系數(shù)。其決定了離合器的尺寸還有操縱舒適性以及轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然這個(gè)還應(yīng)根據(jù)車子在各種使用條件下所需要的一系列因素。
當(dāng)然汽車質(zhì)量不同后備系數(shù)的范圍也要考慮。下圖明確表明了國(guó)家正確取值的計(jì)算依據(jù)。
表2-2 汽車質(zhì)量所決定的后備系數(shù)的取值范圍
車型
后備系數(shù)
乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車
1.20-1.75
最大總質(zhì)量為6-14t的商用車
1.560-2.25
掛車
1.84-4.00
本文所設(shè)計(jì)的輕型貨車總質(zhì)量4095kg。該車符合第一種小于6t的情況，而且如上文分析的情況在膜片單片拉式離合器的情況下確定選擇
2.2.3單位壓力
摩擦片的大小以及汽車在行駛中的載荷還有路況調(diào)節(jié)都對(duì)整個(gè)汽車的使用壽命產(chǎn)生影響，對(duì)離合器的使用壽命也有影響。而離合器摩擦片上總受力除以接觸面積所得來的單位壓力則決定了其是否承受住由于經(jīng)常使用所帶來的損害。好的單位壓力將提高整個(gè)零件的耐用性和使用壽命。換句話說單位壓力大則使得車子中的離合器因?yàn)闊崃考哟蠖a(chǎn)生不好的影響，如損害摩擦片。相反它如果小則傳遞的動(dòng)力就會(huì)小，這種情況是雙刃劍，相輔相成的。但是也不能設(shè)計(jì)的太小，也不能太大，應(yīng)根據(jù)在實(shí)際使用中的條件而設(shè)計(jì)。為了能夠設(shè)計(jì)出很好的離合器，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮熱量，轉(zhuǎn)矩，還有載荷，使用壽命，路面條件等。在加工過程中工人師傅的技術(shù)和產(chǎn)品材料都會(huì)對(duì)其有所影響。下摩擦片單位壓力在下圖中所展現(xiàn)的情亂可以清晰的表明，對(duì)設(shè)計(jì)離合器的整體性能有著很大的影響。
表2-3 摩擦片材料與單位壓力的取值范圍
摩擦材料
單位壓力p0/MPa
石棉基材料
模壓
0.10-0.25
編織
0.25-0.35
粉末治金材料
銅基
0.3左右
鈦基
0.3左右
金屬陶瓷材料
0.35-0.65
無石棉有機(jī)摩擦材料
0.2-0.4
考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用和設(shè)計(jì)方便操作簡(jiǎn)單性，該車質(zhì)量也不是很大，所以取0.2Mpa。
2.2.4 摩擦面數(shù)Z、壓盤工作壓力、摩擦因數(shù)f和離合器間隙
因?yàn)槲覀兯x擇的是單片式，只有一個(gè)摩擦片，數(shù)量上是2。
1)的計(jì)算：
(2-2)
2) 所應(yīng)考慮的條件大?。?
表2-6 不同摩擦材料摩擦因數(shù)的取值范圍
摩擦材料
摩擦因數(shù)f
石棉基材料
模壓
0.2
編織
0.3
粉末治金材料
銅基
0.3
鈦基
0.4
金屬陶瓷材料
0.4
無石棉有機(jī)摩擦材料
0.2-0.4
由摩擦定律求摩擦因數(shù)：
(2-3)
=4417.9N ,Z=2，平均值=137.5mm 求出
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為了設(shè)計(jì)方便且符合要求選擇 這里需要強(qiáng)調(diào)一下的是摩擦因數(shù)還會(huì)受到材料的影響，如果選材不準(zhǔn)也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的不合理性。在工藝基礎(chǔ)之上，編織性石棉基將會(huì)對(duì)所設(shè)計(jì)的離合器摩擦因數(shù)起到?jīng)Q定行的作用。
3）離合器間隙
通常每個(gè)零部件再設(shè)計(jì)的時(shí)候都會(huì)預(yù)留一部分空間，離合器也不例外。設(shè)計(jì)的過死而沒有空隙則會(huì)導(dǎo)致離合器不能充分吻合在一起。這種情況全部基于離合器正常工作條件下，所以預(yù)留間隙。這個(gè)間隙值通常取=3mm。
第3章 離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)總成
3 離合器從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)
3.1 從動(dòng)盤總成的設(shè)計(jì)要求
因從動(dòng)盤總成結(jié)構(gòu)相對(duì)來說很復(fù)雜，對(duì)整個(gè)拉式膜片彈簧的性能有著很大的影響，所以也是設(shè)計(jì)的重中之重。下文會(huì)一一進(jìn)行設(shè)計(jì)。而設(shè)計(jì)從動(dòng)盤時(shí)應(yīng)注意其能使得離合器平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)合良好，也要保證汽車正常的轉(zhuǎn)矩和使用壽命從而防止切變檔時(shí)齒輪打顫。這就要求減震性能好，能夠吸收能量帶來的沖擊。
3.1.1 從動(dòng)片的設(shè)計(jì)
因?yàn)閺膭?dòng)片的質(zhì)量決定了轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。我們都知道汽車變速器在行駛中需要經(jīng)常的調(diào)整檔位，如果質(zhì)量大且重量分布不均勻，沒有貼近中心，那么在這種經(jīng)常切換檔位的情況下，齒輪會(huì)受到磨損。這樣的情況將導(dǎo)致整個(gè)零件因受到長(zhǎng)期沖擊而受到影響，從而使用壽命大大減低。所以在設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)除了要考慮質(zhì)量還要考慮分布力以及材料。1.3-2.5mm 50號(hào)中炭鋼是對(duì)設(shè)計(jì)的最佳考慮。這樣材料最佳且質(zhì)量適中，韌性和彈性剛度都很理想。從長(zhǎng)遠(yuǎn)方面考慮經(jīng)濟(jì)適用性高。所以在設(shè)計(jì)時(shí)質(zhì)量分布應(yīng)是從里到外逐漸遞增，這樣慣性較小，外邊厚度也是對(duì)工程設(shè)計(jì)師和制作工人的一種考驗(yàn)，應(yīng)相對(duì)來說將其設(shè)計(jì)薄一點(diǎn)，厚度可以選取0.65-1.00mm。
本次設(shè)計(jì)的從動(dòng)片材料選擇為50號(hào)中炭鋼，沖壓制造，取=1.5mm，=1.0mm這樣符合設(shè)計(jì)要求。主動(dòng)盤受到汽車離合器的影響，在行駛過程中，離合器做結(jié)合運(yùn)動(dòng)會(huì)使得壓力增加，那么從動(dòng)盤的壓力也會(huì)受到主動(dòng)盤的影響而產(chǎn)生變化。設(shè)計(jì)成從動(dòng)片軸向彈性對(duì)汽車離合器的正常順利運(yùn)轉(zhuǎn)，各零件結(jié)合的也很自然。將從動(dòng)片左側(cè)的摩擦片飛輪鉚接，根據(jù)摩擦片的形狀作出相應(yīng)的鉚接都會(huì)提高從動(dòng)片軸向彈性。這樣無論是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)還是低速條件下，離合器都不會(huì)受到因?yàn)槭芰Σ痪鶆驇淼臎_顫，進(jìn)而增加離合器使用壽命。當(dāng)然利用鉚接技術(shù)會(huì)相應(yīng)的增加彈性行程，這樣離合器平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，車乘人員在使用過程中就會(huì)感覺到無比舒適。除此之外也要保證離合器的剛度，而不至于因力量的加大導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破損。用戶體驗(yàn)度得到提升，才是對(duì)設(shè)計(jì)者最高的回報(bào)。本文所設(shè)計(jì)的輕型車，就三種結(jié)構(gòu)形式的從動(dòng)盤而言，分開式彈性從動(dòng)盤無疑是最佳的選擇，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)中對(duì)于輕型車絕大多數(shù)選擇此結(jié)構(gòu)，這樣也有利于整個(gè)汽車的實(shí)效性。
3.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)
3.2.1 從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸的選擇
從動(dòng)盤轂在承重零件中起到中流砥柱的作用，為了能夠承受住發(fā)動(dòng)機(jī)第一時(shí)間通過第一軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，其應(yīng)具備足夠的剛度，但是從動(dòng)盤轂通過中心的花鍵安裝在變速器旋轉(zhuǎn)軸上，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩首先傳遞到從動(dòng)盤轂上，所以要求它的剛度要較大?；ㄦI是起到傳遞動(dòng)力的零件，其設(shè)計(jì)位置和大小數(shù)量都是有相應(yīng)的的表格對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，這些要根據(jù)汽車的最大轉(zhuǎn)矩做出設(shè)計(jì)。因?yàn)樵撥?79近似于200，考慮到花鍵的使用率和對(duì)中性，選取=35mm，d=28mm，b=4mm這樣是最合理的設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度35mm的話尺寸適中且整車在動(dòng)態(tài)情況下穩(wěn)定性很好。
圖3.1是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器從動(dòng)片CAD圖：
圖3.1 從動(dòng)片設(shè)計(jì)圖
表3-1 從動(dòng)盤轂花鍵的尺寸
從動(dòng)盤外徑D/mm
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)Te max/N·m
花鍵齒數(shù)n
花鍵外徑D/mm
花間內(nèi)徑d/mm
鍵齒寬b/mm
有效齒長(zhǎng)l/mm
擠壓應(yīng)力/MPa
160
50
10
23
18
3
20
10
180
70
10
26
21
3
20
11.8
200
110
10
29
23
4
25
1.3
225
150
10
32
26
4
30
11.5
250
200
10
35
28
4
35
10.4
280
280
10
36
32
4
40
12.7
300
310
10
40
32
5
40
10.7
325
380
10
40
32
5
45
11.6
350
480
10
40
32
5
50
13.2
鍛鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過工人師傅的調(diào)質(zhì)處理，加大了花鍵的承載力，所以其尺寸也不應(yīng)該忽略，為了配合相應(yīng)的力度，設(shè)計(jì)的大一點(diǎn)無疑是最好的選擇。這樣90度的位置，能夠使得二者錯(cuò)開更為充分。
圖3.2是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器從動(dòng)盤轂CAD圖：
3.2從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)圖
3.2.2 花鍵強(qiáng)度校核
各種復(fù)雜且錯(cuò)綜變化的壓力加劇了花鍵的磨損。而一旦擠壓應(yīng)力不能滿足所需的范圍將直接導(dǎo)致離合器無法使用。所以對(duì)其校核至關(guān)重要。
= (3-1)
花鍵內(nèi)面承受的壓力
P=
=
設(shè)計(jì)合理。
3.3 摩擦片設(shè)計(jì)
由于摩擦片在使用中速度會(huì)很高，且由于經(jīng)常摩擦勢(shì)必積聚了極高的溫度，還有在極端條件下壓力也會(huì)極高，這些要求其傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)的正常而不出現(xiàn)異常情況，且在使用中受到摩擦，材料因化學(xué)作用和物理作用所產(chǎn)生的氣味應(yīng)利于大自然的環(huán)境和使用人員的用車體驗(yàn)度，做到無較大的磨砂，無較大的怪異味道。當(dāng)然整個(gè)零件的剛度強(qiáng)度也是首要條件。在設(shè)計(jì)摩擦片時(shí)除了考慮這些，所選材料即使長(zhǎng)期不使用，也不會(huì)因?yàn)榭諝饣瘜W(xué)作用而產(chǎn)生粘滯，影響使用。做到結(jié)合穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生飛移而影響其他零件。編織性石棉基材料是相對(duì)其它材料來說最符合這種情況的，上述情況也是摩擦因數(shù)=0.3，和預(yù)期材料相符。
圖3.3是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器摩擦片CAD圖：
圖3.3摩擦片設(shè)計(jì)圖
3.4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)
根據(jù)物理學(xué)原理和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)轉(zhuǎn)矩的傳遞不是固定不變的，勢(shì)必帶來共振效果。并且扭轉(zhuǎn)的變動(dòng)在長(zhǎng)時(shí)期使用之下必須安裝扭轉(zhuǎn)減速器緩和沖擊增加其耐磨性和壽命。彈性元件即減震彈簧在工作中會(huì)根據(jù)作用力的大小予以吸收，對(duì)其每秒產(chǎn)生的抖動(dòng)次數(shù)作出判斷而適當(dāng)使其減低，而阻尼元件大部分會(huì)合理的消散非必要沖擊力，帶給車程人員最舒適穩(wěn)當(dāng)?shù)氖褂酶小?
3.4.1 性能參數(shù)計(jì)算
在選擇扭轉(zhuǎn)減速器參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，扭轉(zhuǎn)剛度是其中一個(gè)重要的影響參數(shù)，利用所學(xué)的力學(xué)原理和物理學(xué)原理，經(jīng)過簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行分析研究，在激震頻率的基礎(chǔ)之上，列出共振在不同情況下出現(xiàn)的可能性。阻尼元件間阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 也是一個(gè)重要的參數(shù)，除了能夠吸收沖擊能，確定了其范圍，就可以根據(jù)分析計(jì)算得出相應(yīng)的減吸性能。極限轉(zhuǎn)矩 是對(duì)其所轉(zhuǎn)遞的最大轉(zhuǎn)矩的判斷，預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 和極限轉(zhuǎn)角 等都是扭轉(zhuǎn)減速器中必不可少的參數(shù)。
1.扭轉(zhuǎn)減速器極限轉(zhuǎn)矩
當(dāng)限位銷在工作過程中，隨著與從動(dòng)盤轂遺留角的空間范圍變化，其傳遞的轉(zhuǎn)矩也在變化，而當(dāng)其不存在距離空間時(shí)，即是其工作最大轉(zhuǎn)矩。究其根源還是發(fā)動(dòng)機(jī)的工作最大轉(zhuǎn)矩所影響。 =（1.4-2.1），輕型貨車所帶來的轉(zhuǎn)矩不是太大取1.5，得出。符合技術(shù)要求。
2.扭轉(zhuǎn)角剛度
根據(jù)物理學(xué)原理確定扭轉(zhuǎn)角剛度，對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言，離合器設(shè)計(jì)的好壞嗎經(jīng)實(shí)用且質(zhì)量壽命好都是對(duì)其考量，而扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計(jì)的好，其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角度位置好，就不會(huì)帶來共振，這樣材料也不會(huì)因此產(chǎn)生變形磨損。選取=，滿足。
3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，偉大的工程設(shè)計(jì)師根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，利用聲音判斷，根據(jù)阻尼，吸收其能量，而 的確定，使得 要相對(duì)來說不能較低，這樣即使無法徹底阻斷共振，也能消除其他的噪聲污染，提高其使用壽命和性能。按照，確定，使其盡最大可能規(guī)避震動(dòng)振幅，這個(gè)也是因?yàn)? 的影響。
4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩
在絕大多數(shù)汽車零件的設(shè)計(jì)和安裝時(shí)都會(huì)對(duì)預(yù)緊考慮，這樣減震器在工作中需要極限轉(zhuǎn)矩時(shí)不至于因沒有預(yù)緊而損害整個(gè)零件。減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。扭轉(zhuǎn)減振器在工作時(shí)要受到和 大小值的影響，后者要大于前者，而 與振頻率反向影響，負(fù)反饋，保證離合器運(yùn)轉(zhuǎn)平衡且所轉(zhuǎn)矩的范圍大，不至于因非正方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，，增加時(shí)，共振頻率將會(huì)降低，這一點(diǎn)對(duì)于膜片彈簧離合器工作是有利的。但是不應(yīng)大于，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器無法發(fā)揮功能。，得
5.減振彈簧的位置半徑
的大小影響了減震彈簧的性能，不應(yīng)取小。如下：
R0=（0.60——0.75）d/2
d=150mm代入得R0=（45——56.25）mm
但也不能過大mm
確定R0=50mm。
3.4.2 減振彈簧計(jì)算
1.減振彈簧尺寸
（1）減震彈簧的彈簧中徑
是由離合器減震彈簧的所處位置和框架所決定。10-16mm的尺寸是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選Dc=12mm。
2.減振彈簧的剛度k
減振器扭轉(zhuǎn)剛度值 是確定的，總值對(duì)k的大小有影響，除以1000n倍的位置半徑的平方可求：
（3-2）
求出
3.有效圈數(shù)i
(3-3)
本次設(shè)計(jì)選用的減振彈簧的材料是中碳鋼，查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知剪切彈性模量G為MPa。
算出
減振彈簧總?cè)?shù)
自然數(shù)得。
4.減振彈簧各狀態(tài)下尺寸高度
（1）減振彈簧最小高度
是其離合器在工作過程中因擠壓彈簧使其整體長(zhǎng)度減小達(dá)到極值時(shí)得大小。
(3-4)
=mm
（2）減振彈簧總變形量
是其自然伸直長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度得差值，代入公式
(3-5)
（3）減振彈簧自由高度
是其自然伸直得位置
(3-6)
工人師傅裝配好減振彈簧，因其本身得結(jié)構(gòu)和重力，空間預(yù)緊力都會(huì)使其發(fā)生長(zhǎng)度大小縮減。
(3-7)
=mm
（4）減振彈簧安裝工作高度
(3-8)
5.動(dòng)盤轂與從動(dòng)片所達(dá)到得極限轉(zhuǎn)角
極限轉(zhuǎn)角α因離合器在工作過程中會(huì)不斷地?cái)D壓，減震彈簧想應(yīng)做工結(jié)構(gòu)變化對(duì)其造成大小變化的影響，
(3-9)
=
6.側(cè)邊的間隙和
(3-10)
算法中，是某個(gè)單獨(dú)得限位銷得安裝尺寸，而限位銷和從動(dòng)盤轂缺口所產(chǎn)生得與要根據(jù)其大小相應(yīng)求出。
通常車中司機(jī)需行駛在各種路況下，尤其是惡劣的陡坡地帶，在越野極限行駛中，車子需承受住來自四面八方突如其來而又不穩(wěn)定的慣性力和沖擊力，因此，設(shè)計(jì)合理的是，本次設(shè)計(jì)取值。這樣是考慮到車中司機(jī)的操作舒適感和穩(wěn)定性，適用范圍廣。
圖3.4是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器從動(dòng)盤總成CAD圖：
圖3.4從動(dòng)盤總成CAD設(shè)計(jì)圖
第4章 膜片彈簧設(shè)計(jì)
4 膜片彈簧設(shè)計(jì)
4.1 膜片彈簧的概念及彈性特性
膜片彈簧的形狀類似于一個(gè)月圓形，為了能夠使其傳遞承載極大的力量，加載了分離指，外觀整體圓順，內(nèi)部夠設(shè)計(jì)嚴(yán)密，因分離指的設(shè)計(jì)好壞關(guān)系到所能承受的極限力，預(yù)留部分弧度，可以使其充分發(fā)揮功效不致破損，并且其彈性強(qiáng)度大，保證了離合器正常平穩(wěn)結(jié)合。
如圖4-1在支撐點(diǎn)處集中了支撐環(huán)與壓盤兩者施加，是節(jié)點(diǎn)所積聚的外力，，位移量是外界作用力影響了加載點(diǎn)其位置。膜片彈簧是一個(gè)非線性曲線，對(duì)于膜片彈簧性質(zhì)的研究也是汽車工程師和化學(xué)材料工藝家研究的重點(diǎn)，不同材料，不同大小長(zhǎng)度的膜片彈簧都是有著不同的承載力。膜片彈簧的彈性特性：
(4-1)
(a)自由狀態(tài) （b）吻合狀態(tài) （c）分離狀態(tài)
當(dāng)離合器在非做工狀態(tài)下，彈簧彈性特性是逐漸遞增成正反饋?zhàn)邉?shì)，這個(gè)特性也是最為簡(jiǎn)單的。彈簧特性受諸多因素影響，最主要還是其內(nèi)部材質(zhì)和構(gòu)造。是其程度范圍，(-∞，)、（，）、（，+∞），坐標(biāo)（，0）、（，0）是其特殊點(diǎn)。當(dāng)在(-∞，)范圍中，是呈正反饋，所以加載力不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的剛度影響。彈簧可以正常工作。離合器在吻接嚙合狀態(tài)會(huì)到達(dá)一個(gè)過度點(diǎn)，在情況下，由看出過渡點(diǎn)后是曲線增加，而過渡點(diǎn)前則是正反饋。在時(shí)，數(shù)據(jù)表明曲線在慢慢變成負(fù)反饋，因?yàn)閺椈刹荒艹惺軜O限載荷而發(fā)生失效，承受力就會(huì)惡性減低，損害了離合器固有的功用，進(jìn)而損失其壽命。在此基礎(chǔ)之上，通過物理數(shù)學(xué)加以運(yùn)算，繪制其受力彈性變化圖，設(shè)計(jì)出合理的彈性彈簧以承受相應(yīng)的壓力范圍。車中的司機(jī)也能夠隨性的駕控離合器和制動(dòng)器，以及變速器帶來的沖擊，增強(qiáng)離合器使用壽命，過大其路況使用范圍。而這種特性是不穩(wěn)定的，有雙重作用，一旦彈簧失去其固有譚旭彈性范圍，加載力過大，變化過快，彈簧和離合器會(huì)適應(yīng)不了，其處在的工作點(diǎn)就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，造成壓力驟變。解決這一弊端需考慮駕駛員使用的舒適性和離合器壽命以及所需力矩，膜片彈簧按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在中選擇。時(shí)，從中發(fā)現(xiàn)，彈簧特性是負(fù)增長(zhǎng)，甚至小于0，而出現(xiàn)了這種情況，就可以相應(yīng)的將其設(shè)計(jì)為一種能夠阻斷加載力傳遞的操縱機(jī)構(gòu)。
圖4-2 膜片彈簧的彈性特性
4.2 膜片彈簧基本參數(shù)選擇
4.2.1 內(nèi)截錐高H及彈簧的鋼板厚h，H/h的選擇
因?yàn)閺椈商匦郧€的不同，汽車離合器設(shè)計(jì)中對(duì)于H/h的選用也不同。內(nèi)截錐高和板材厚度比值 的選取也就尤為重要。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和所選車型中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和是=使用條件予以選用?，F(xiàn)代輕型車使用最廣的該比值處于1.5-2.0的選擇范圍。初定值2，而國(guó)家材料制作工藝中對(duì)于其厚度也有相應(yīng)的算法，大概是1.9-4.2mm，取值2.5mm，因此H=5.0mm。
4.2.2 R/r選擇
彈簧材料的不同，外徑與內(nèi)徑比值的大小都會(huì)對(duì)其質(zhì)地和側(cè)面承受力造成影響。比值過大，硬度軟但是不利于整體復(fù)位，比值過小，硬度形式表現(xiàn)的太硬而不利于彈性性能，從而影響平衡性。選取合理的半徑比是必不可少的考慮因素，當(dāng)離合器在工作過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的轉(zhuǎn)矩加載到彈簧上時(shí)，所受力度和其硬度呈正反饋趨勢(shì)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的選擇下半徑比在1.1-1.4中選取。根據(jù)所設(shè)計(jì)的輕型貨車選取，由離合器摩擦片半徑中值mm， 取mm則mm取整mm 則。
4.2.3 圓錐底腳α
膜片彈簧不受載荷時(shí)，α的選取會(huì)受到膜片彈簧加載情況的影響，還會(huì)受到膜片彈簧半徑差，內(nèi)錐截高的影響，呈反正切函數(shù)變化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍基本出處于°的數(shù)據(jù)中，通過 解出°，設(shè)計(jì)合理。本文所設(shè)計(jì)的輕型貨車屬于正常車型，廣泛采用分離指數(shù)目18，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，操作簡(jiǎn)單方便，工藝要求符合常規(guī)。
4.2.4 切槽寬度
mm，mm，取mm，mm，需符合技術(shù)規(guī)定。取=76.5mm，選擇合理。
4.2.5 壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定
當(dāng)今汽車技術(shù)領(lǐng)域中60SizMnA這一化學(xué)常規(guī)材料彈性大，剛度和硬度都能夠承受轉(zhuǎn)矩的沖擊，工藝家將其制作成碟簧，當(dāng)量應(yīng)力選擇1500～1800N/mm2，離合器定為mm，mm，r和值近似但是前者要設(shè)計(jì)的相對(duì)小一點(diǎn)，至于的值的選擇，應(yīng)考慮到壓盤整體大尺寸大小，和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以充分考慮，設(shè)計(jì)時(shí)要近似小于R值本身。除了考慮其化學(xué)材料，對(duì)于其尺寸的選擇至關(guān)重要，在制作中也要嚴(yán)格按照技術(shù)要求精確制作。
4.2.6 小端半徑和分離軸承作用半徑
考慮到膜片彈簧離合器各零件在裝配時(shí)的輕松順利，保證小端半徑在取值時(shí)半徑范圍出應(yīng)處于花鍵外徑之上，這樣才能包含花鍵外徑，也應(yīng)不小于，這樣才能符合設(shè)計(jì)要求。
4.2.7 支承環(huán)作用半徑L和膜片彈簧與壓盤接觸半徑l
根據(jù)本文所設(shè)計(jì)的離合器結(jié)構(gòu)，膜片彈簧在工作時(shí)，隨著所受應(yīng)力的提升，離合器的支撐部位會(huì)相對(duì)往外延部位偏離，壓盤則與之相反，L的值在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到此原因和技術(shù)要求要盡量靠近r但要在其之上很小一部分，而l的取值則是類似于R但是不能大于R值，這是拉式結(jié)構(gòu)所決定，一旦設(shè)計(jì)不合理將導(dǎo)致支撐環(huán)無法起到支承作用，壓盤也無法良好的接觸，只有這樣設(shè)計(jì)，才能保證其固有的彈性，從而保證整個(gè)離合器性能。
4.3 膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)
1）膜片彈簧的內(nèi)錐截高和其鋼板厚的比值以及的選擇值應(yīng)對(duì)其按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求予以控制
2）彈簧的外形結(jié)構(gòu)值的控制
3）每個(gè)工程師在設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器的時(shí)候，根據(jù)彈簧特性曲線和各種加載力的變化，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠穩(wěn)定平衡性好的離合器至關(guān)重要。而其受壓時(shí)的位置分配對(duì)其影響很大，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到：
盡可能使壓盤平均集中壓力點(diǎn)于二者之間，從而平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，不致于因作用力分配不均產(chǎn)生的偏動(dòng)。
4）和，和它們的差值也有一定的要求
5）對(duì)于拉式膜片彈簧離合器，分離指設(shè)計(jì)的好壞決定了其承載力的倍數(shù)擴(kuò)大比，對(duì)于其杠桿比有著明確的大小要求，取值不能過高，也不能過低。
拉式：
通過計(jì)算得出 mm，mm。
以下是對(duì)其參數(shù)作出的總結(jié)
表4-1 膜片彈簧的系列參數(shù)
H=6mm
H=3mm
R=118mm
r=94mm
R1=116mm
r1=96mm
1=3.3mm
2=10mm
re=57.5mm
n=18
Rf=32mm
rp=34mm
4.4 膜片彈簧的工作點(diǎn)所處位置和強(qiáng)度校核
4.4.1工作點(diǎn)位置的分析計(jì)算
將離合器膜片彈簧各參數(shù)代入公式求得
（4-2）
反推法得出各點(diǎn)數(shù)值
凸點(diǎn)：mm時(shí)，N
凹點(diǎn)：mm時(shí)，N
拐點(diǎn)：mm時(shí)，N
隨著汽車在使用過程中，汽車駕駛員會(huì)隨時(shí)的踩松離合器，當(dāng)離合器的工作狀態(tài)也會(huì)影響汽車離合器膜片彈簧所承擔(dān)的加載位置。假定離合器在分離工作狀態(tài)下，膜片彈簧因分離軸承的工作而產(chǎn)生變形，相應(yīng)的位置發(fā)生變化，其承受所載荷定為，這種情況下，作用點(diǎn)也會(huì)因?yàn)橥饬ψ饔檬艿綌D壓發(fā)生變形為。
根據(jù)
（4-3）
（4-4）
制作數(shù)表
表4.2 膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)
1
2.96
7.04
5
2
9.18
2.182
15.5
F1
11796.93
6748.98
9273
F2
3775.02
2159.67
2967.36
由圖看出，膜片彈簧因不同外界施加載荷，其彈性特征是非正比例增長(zhǎng)，在第一個(gè)特殊點(diǎn)時(shí)達(dá)到峰值，這是因?yàn)殡x合器在工作狀態(tài)下，彈簧受到了最大的外力，相應(yīng)的變形達(dá)到材料設(shè)計(jì)的極小值。這個(gè)位置點(diǎn)是。而拐點(diǎn)也是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參考點(diǎn)，工程師考慮到拉式膜片彈簧的特性，經(jīng)過大量的分析和無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，將工作點(diǎn)位置定在離H點(diǎn)位置相對(duì)不是太遠(yuǎn)的B點(diǎn)，,發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)遞轉(zhuǎn)矩的過程中，這個(gè)工作點(diǎn)能有效的控制外界壓力，增大了離合器的使用壽命和控制其平衡性。而且這個(gè)工作點(diǎn)不會(huì)因?yàn)橐恢惫ぷ鳎瑝罕P與其磨損，影響壓緊力的范圍。
圖4-3 膜片彈簧彈性特性曲線圖
圖4-4是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器膜片彈簧CAD圖：
圖4-4膜片彈簧設(shè)計(jì)CAD圖
4.4.2 膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算與強(qiáng)度校核
膜片彈簧受到離合器工作中的擠壓而發(fā)生變形，而其橫切力是不斷變化的，大小和方向均隨著變形程度的深淺而變化，有個(gè)臨界點(diǎn)就是示意圖中的點(diǎn)O，這一點(diǎn)處，彈簧只受到沿其自身縱向的外力而被壓縮。不會(huì)受到側(cè)邊垂直的切向力，所以為0.而就只有這一點(diǎn)所受切應(yīng)力是0，其他都有相應(yīng)的算法，是隨著盤壁旋轉(zhuǎn)角φ，旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)距盤心半徑e，相應(yīng)的碟盤底腳α變化而變化。如果剖開面，那么其隨機(jī)的切應(yīng)力根據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)算法求得：
（4-5）
（4-6）
簡(jiǎn)化后得：
（4-7）
圖4-4 切向應(yīng)力分布情況
膜片彈簧得整個(gè)外邊沿輪廓得切應(yīng)力是呈正比例函數(shù)的，出現(xiàn)這種情況是φ不變且有相應(yīng)的數(shù)值，而工程師在設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)實(shí)際情況予以設(shè)計(jì)，滿足切向應(yīng)力。
通過數(shù)據(jù)計(jì)算，分析切向應(yīng)力，而，不會(huì)很大，可得≈，此時(shí)。分析可得，當(dāng)離合器在工作時(shí)，變形點(diǎn)的角度是，則。如果，Y=不變。當(dāng)變形作用在K點(diǎn)時(shí)候，則其圖像之下的所有位置都會(huì)被擠壓，這個(gè)是會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，對(duì)其結(jié)構(gòu)造成負(fù)方向被擠壓，正方向被拉伸。隨著距離的增加應(yīng)力也隨之上升一直到達(dá)B點(diǎn)位置，此時(shí)根據(jù)公式和圖表計(jì)算得出A點(diǎn)即是膜片彈簧所受到的大于其它拉應(yīng)力的位置點(diǎn)。根據(jù)這一分析結(jié)果得出，為了操作方便，簡(jiǎn)單省時(shí)，應(yīng)力的準(zhǔn)確校核不用校核其它位置，一個(gè)B點(diǎn)就能代表，符合校核標(biāo)準(zhǔn)，B點(diǎn)代入X=（-r+e）以及Y=h/2 公式，就能得出相應(yīng)的數(shù)值：
（4-8）
設(shè)定，這一點(diǎn)是特殊值，為了知道膜片彈簧受變形后，其切應(yīng)力達(dá)到巔峰值時(shí)的轉(zhuǎn)角，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公式
因?yàn)椋?mm
將數(shù)據(jù)整理計(jì)算：
，N/mm2
膜片彈簧受到外力作用，當(dāng)作用到B點(diǎn)時(shí)，膜片彈簧的極限點(diǎn)單獨(dú)的被隔開到深層位置，即分離指，而分離指的值n通常是18，此時(shí)所受到的剪切應(yīng)力可得：
（4-9）
——分離軸承載荷力
br——分離指根部寬
mm
數(shù)據(jù)計(jì)算求得： N/mm2
因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中，和呈90度作用，相對(duì)于壓力變化而變形，在此位置可求出當(dāng)量應(yīng)力的大小，進(jìn)而判斷其工作條件是否合理，能否小于可控大?。?
N/mm2
N/mm2
設(shè)計(jì)遵循技術(shù)條例。
第5章 壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì)
5 壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì)
5.1 壓盤設(shè)計(jì)
5.1.1壓盤幾何尺寸的確定
壓盤是一個(gè)原形的零件，而壓盤尺寸也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在壓緊膜片彈簧的同時(shí)會(huì)消散來自于工作摩擦產(chǎn)生的熱量。對(duì)于輕型貨車，壓盤的設(shè)計(jì)除了必要的材料工藝之外，對(duì)于厚度的設(shè)計(jì)要考慮其質(zhì)量和剛強(qiáng)力兩個(gè)方面。
1)壓盤自身質(zhì)量要大，密度也要大
對(duì)于壓盤材料，無非就那幾種，所以為了更好的解決熱量無法消散的問題，就要工程設(shè)計(jì)師從壓盤整體質(zhì)量體積的相互關(guān)系進(jìn)行考慮，離合器在工作過程中會(huì)制造出大量熱量，冷卻不夠，就只能通過各零件的配合吸收，一旦無法即時(shí)的降低溫度，勢(shì)必造成零件的破損。所以其質(zhì)量要足夠大，以迎合離合器工作要求。
2)壓盤強(qiáng)度要滿足工作要求
離合器壓盤的設(shè)計(jì)除了質(zhì)量上的要求，還需考慮在外力載荷下不會(huì)因?yàn)槟Σ翜囟鹊奶嵘斐傻钠茐?，使其零件整體失效，工作過程中不能充分分開各零件，或者連接各個(gè)零件。
材料選定，在設(shè)計(jì)過程中相應(yīng)的提高其厚度，我國(guó)汽車工藝對(duì)壓盤厚度的選擇大概在14到26mm，對(duì)于輕型貨車在本次設(shè)計(jì)中選擇厚度20mm滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)合理。
圖5.1是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器壓盤CAD圖：
圖5.1設(shè)計(jì)壓盤CAD圖
5.1.2 壓盤溫升的校核
在校核過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)原則：
(5-1)
對(duì)于本文設(shè)計(jì)的壓盤，選擇HT20-40灰鑄鐵除了能夠滿足工作過程的剛度，還能極大程度上攻克工作中熱量無法耗散的難題，這是物理化學(xué)原理和材料制作工藝所帶來的優(yōu)勢(shì)。
離合器在工作重，相互摩擦，求出
(5-2)
為輕型貨車的整體質(zhì)量(Kg)，其值越大，所需載荷也就越大，相應(yīng)的摩擦功隨之增加
為輕型貨車輪胎在工作中的半徑（m），在其它值不變的情況下，與摩擦功呈二次方關(guān)系
基本在剛開始發(fā)動(dòng)時(shí)用一檔，傳動(dòng)比，是分子關(guān)系，傳動(dòng)比越大，做功越少
是輕型貨車汽車主要部位減速器傳動(dòng)比，和與摩擦功的關(guān)系近似
為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)速通常采用r/min， m Kg
通過計(jì)算求出J，
，溫度低，表明所設(shè)計(jì)的壓盤尺寸合理，小于。
5.2 離合器蓋設(shè)計(jì)
離合器蓋在結(jié)構(gòu)位置上和飛輪連接，穩(wěn)穩(wěn)的擠按住壓緊彈簧，使得壓緊彈簧正常工作，不會(huì)隨著工作機(jī)的顫動(dòng)而顫動(dòng)，影響彈性曲線，外界其它雜志也不會(huì)進(jìn)入離合器里面，降低離合器性能。
1)離合器蓋材料選擇
離合器蓋說承重起到中流砥柱的作用，選擇的港版其含碳量不應(yīng)過大，否則硬度雖提升了，但是太脆容易破裂，所以含碳量要低，且在制作過程中分離含碳量，沖壓即可完成。而且其韌性好，不會(huì)因?yàn)楦邚?qiáng)度的工作外力產(chǎn)生變形失效。影響離合器壽命。
對(duì)于輕型貨車，通常選用4mm的低碳板材。要在工藝制作的時(shí)候流出通道，而且整個(gè)離合器蓋要處在方心位置，便于排除高溫，阻隔外心力，從而使得離合器能夠正常穩(wěn)健運(yùn)轉(zhuǎn)。
第7章 結(jié)論
6 操縱機(jī)構(gòu)、軸及軸承等設(shè)計(jì)
6.1 操縱機(jī)構(gòu)
現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展中，對(duì)于離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為了工程師設(shè)計(jì)離合器操縱舒適性的重點(diǎn)考慮點(diǎn)。車中司機(jī)利用對(duì)離合器踏板踩壓施加載荷，在踩松過程中，操縱機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)也在變化，需不斷地吻合和阻絕。而在外力載荷的施加過程中，軸承會(huì)相應(yīng)的傳遞載荷，而車中司機(jī)也會(huì)在行駛過程中不斷地調(diào)速換擋，踩踏離合器踏板，從人機(jī)舒適學(xué)和用車體驗(yàn)度考慮，設(shè)計(jì)出一款能夠讓駕駛員輕便運(yùn)用離合器踏板你的離合器操作機(jī)構(gòu)已是重中之重。
離合器操縱機(jī)構(gòu)需符合規(guī)定準(zhǔn)則：
踏板力不能過大，車中司機(jī)使用起來方便自然，頻繁和長(zhǎng)時(shí)間的使用不會(huì)產(chǎn)生疲勞感。其整齊機(jī)構(gòu)需達(dá)到載荷支承強(qiáng)度和韌性，行程不要太長(zhǎng)，這樣一旦發(fā)生緊急情況，司機(jī)可以迅速作出反應(yīng)，踩下踏板后，能夠立刻起到效果。要設(shè)置多個(gè)連接桿，和過渡點(diǎn)，這樣便于后期維修，節(jié)省維修成本。而我國(guó)汽車大多選用液壓式操縱機(jī)構(gòu)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。
圖6.1 液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖
6.2 從動(dòng)軸的計(jì)算
6.2.1 從動(dòng)軸材料選取
40Cr調(diào)質(zhì)剛，具有較大的剛度和強(qiáng)度。
6.2.2 技算從動(dòng)軸對(duì)應(yīng)直徑
表6.1 從動(dòng)軸材料和A值
軸的材料
Q235-A，20
Q275，35
45
40Cr，35SiMn
[]MPa
15-25
（1Cr18Ni9Ti）
25-45
35-56
A
149-126
135-112
126-103
112-97
選擇，n是轉(zhuǎn)速，r/min，算出
mm，得出mm。
6.3 分離軸承總成
分離軸承由離合器操縱機(jī)構(gòu)直接操控，駕駛員踩下離合踏板時(shí)分離軸承推動(dòng)壓盤向從動(dòng)盤靠近。分離軸承承受的載荷比較大，且若是時(shí)間變長(zhǎng)或者工作環(huán)境惡化導(dǎo)致潤(rùn)滑效果下降，分離軸承中的分離套筒的內(nèi)表面會(huì)產(chǎn)生表面疲勞失效，摩擦變大，還會(huì)產(chǎn)生噪聲、抖動(dòng)。以前采用推力球和向心球兩種形式比較，但這兩種形式缺點(diǎn)很明顯，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不密封導(dǎo)致潤(rùn)滑條件差時(shí)間長(zhǎng)了磨損比較嚴(yán)重，隨之而來噪聲就變大影響駕駛員的操作感受，可靠性降低，使用壽命也較低。上面兩種結(jié)構(gòu)因?yàn)槿秉c(diǎn)明顯，越來越不能滿足汽車快速發(fā)展的要求，很快就被淘汰了。目前主流是角接觸推力球軸承，這種分離軸承采用全密封結(jié)構(gòu)并且使用耐高溫的潤(rùn)滑油，這樣使得軸承工作時(shí)的潤(rùn)滑條件非常好，長(zhǎng)時(shí)間工作過后磨損不大，工作時(shí)噪音也比較小。
選定分離軸承7014C，其參數(shù)如下：
表格6.2 分離軸承參數(shù)表
型號(hào)
C
fp
n
7014C
48.2KN
1.2
3
4500r/min
經(jīng)計(jì)算分析求得其使用時(shí)間 ：
， 式中
h
圖6.2是本次設(shè)計(jì)的輕型貨車膜片彈簧離合器離合器總成CAD圖：
圖6.2離合器總設(shè)計(jì)圖
圖6.2.1離合器總設(shè)計(jì)三維圖
7 結(jié) 論
此次設(shè)計(jì)是針對(duì)輕型貨車設(shè)計(jì)一款適用的離合器，目前我國(guó)大多汽車及輕型貨車都采用拉式膜片彈簧離合器，本設(shè)計(jì)根據(jù)已給數(shù)據(jù)，確定采用拉式單片膜片彈簧離合器。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取用相應(yīng)的參數(shù)，利用公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)分析，確定了主要零部件的各項(xiàng)參數(shù)，并進(jìn)行了必要的強(qiáng)度校核，結(jié)果滿足使用要求。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于各零件材料選用作出合理的解釋，并分析其特點(diǎn)。宗旨是提高所設(shè)計(jì)的膜片彈簧離合器的實(shí)用性，加強(qiáng)其耐用性，從而提高其使用壽命。并對(duì)離合器操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高駕駛員的操縱舒適感，和安全方便性。
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參考文獻(xiàn)
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