周置螺旋彈簧離合器設(shè)計(jì)-單片螺旋彈簧離合器設(shè)計(jì)【含3張cad圖紙+文檔全套資料】

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4摩擦片的一些約束條件..............................................7 2. 4.1最大圓周速度的約束..............................................7 2. 4.2扭轉(zhuǎn)減振器布置半徑的約束........................................7 2.4.3單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩的約束.................................8 2.4.4 單次接合的單位摩擦面積滑磨功的約束...........................8 第三章 離合器零部件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算...............................8 3.1 從動(dòng)盤選型........................................................8 3.1.1 設(shè)計(jì)從動(dòng)片.................................................9 3.1.2 從動(dòng)盤轂....................................................10 3.1.3從動(dòng)盤摩擦材料..............................................11 第四章 壓盤和離合器蓋.................................................11 4.1.壓盤設(shè)計(jì) .........................................................11 4.1.1壓盤的幾何尺寸的確定.........................................11 4.1.2壓盤傳動(dòng)片的材料選擇.........................................11 4.2離合器蓋的設(shè)計(jì)....................................................11 第五章 離合器的分離裝置..............................................12 5.1分離桿設(shè)計(jì) .......................................................12 5.2 分離軸承及分離套筒 ..............................................13 第六章 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)..............................................13 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn).....................................................13 6.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).........................................................13 6.3 彈簧的材料及許用應(yīng)力.............................................13 6.4 彈簧的參數(shù)計(jì)算...................................................14 第七章 扭轉(zhuǎn)減震器....................................................16 7.1扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)..................................................17 結(jié)論.................................................................20 參考文獻(xiàn).............................................................20 第一章 離合器概述 1.1離合器的基本組成和分類 離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，它的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行使過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下離合器或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。一般由主動(dòng)部分（飛輪、離合器蓋、壓盤）、從動(dòng)部分（從動(dòng)盤）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）、分離機(jī)構(gòu)（分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等）和操縱機(jī)構(gòu)（離合器踏板）五大部分組成。 摩擦離合器按從動(dòng)盤的數(shù)目分為：單片離合器和雙片離合器；按壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式分為：螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器。 1.2 離合器的功用 離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。其主要作用； ①.汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步； ②.在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊； ③.限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞； ④.有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 1.3離合器的工作原理 離合器覺體來說應(yīng)該由兩部分組成：離合器和離合器操縱機(jī)構(gòu)就摩擦式離合器本身而言，按其功能要求，結(jié)結(jié)構(gòu)上應(yīng)有下列幾部分：主動(dòng)件、從動(dòng)件、壓緊彈簧和分離杠桿。結(jié)構(gòu)原理如下圖： 圖1-3 汽車摩擦式離合器結(jié)構(gòu)簡圖 （a） 接合； （b） 分離 1-飛輪；2-從動(dòng)盤總成；3-壓盤；4-分離桿；5-分離套筒；6-離合器制動(dòng)；7-離合器踏板；8-壓緊彈簧；9-離合器蓋；10-變速器第一軸（離合器輸出軸）；11-分離撥叉及操縱連接桿 圖中可以看到，壓盤3、分離桿4和壓緊彈簧8一起組裝在離合器蓋9內(nèi)，俗稱為離合器蓋總成。蓋總成通過螺栓安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上。飛輪1和壓盤3為主動(dòng)件，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過這兩個(gè)主動(dòng)件輸入。飛輪1和壓盤3之間為從動(dòng)盤總成2，它作為從動(dòng)件通過摩擦接受由主動(dòng)件傳來的輸入轉(zhuǎn)矩，并通過其中間的從動(dòng)盤轂花鍵輸出轉(zhuǎn)矩（由變速器第一軸10接受）。壓緊彈簧8通過壓盤3把從動(dòng)盤總成緊緊壓在飛輪上，形成工作壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)飛輪1和壓盤3一道旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過壓盤上壓緊彈簧產(chǎn)生的工作壓力所形成的摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。 離合器通?？偸翘幱诮雍蠣顟B(tài)如圖1-3（a）所示，當(dāng)需要切斷動(dòng)力時(shí)，駕駛員通過踩踏離合器操縱系統(tǒng)中的離合器踏板7，并經(jīng)過操縱傳動(dòng)桿系及分離撥叉11推動(dòng)分離套筒5向前，消除間隙，使分離桿4繞其在離合器蓋9上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，克服壓緊彈簧8的工作壓力，壓盤3向后移動(dòng)，從動(dòng)盤總成2和壓盤3脫離接觸。離合器分離時(shí)的狀態(tài)如圖1-3（b）所示，此時(shí)，從動(dòng)盤總成2不再輸出轉(zhuǎn)矩。分離套筒向左移時(shí)，在消除間隙后，輸出軸10受到制動(dòng)，轉(zhuǎn)速很快下降。此種狀況成為離合器制動(dòng)，其目的是為了容易換擋。但這種離合器制動(dòng)主要用在重型離合器上，一般離合器不一定采用。 1.4汽車離合器設(shè)計(jì)的基本要求 在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，應(yīng)根據(jù)車型的類別，使用要求制造條件以及“三化”（系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮以下幾點(diǎn)： ①.在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過載。 ②.接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。 ③.分離時(shí)要迅速、徹底。 ④.從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小 同步器的磨損。 ⑤.應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。 ⑥.避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。 ⑦.操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞。 ⑧.作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。 ⑨.具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長。 ⑩.結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。 第二章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 2.1 離合器設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)如下： 型號(hào)：EGA 最大功率（kw/r/min）：110/4800 最大扭矩（nm/r/min: 253.5/3600 整車最大總質(zhì)量：2300 kg 最高車速：170 km/h 2.2離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)的選擇 汽車上所用的摩擦離合器，一要傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，二要靠它的滑磨使得汽車平穩(wěn)起步，工作條件非常惡劣。所以在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，要求它在所有情況下都能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩另外還要有足夠的使用壽命，這就要合理的選擇離合器的結(jié)構(gòu)尺寸和其設(shè)計(jì)參數(shù)。 在確定離合器的結(jié)構(gòu)之后，要確定其基本尺寸參數(shù)，它們是： 摩擦片外徑D 單位壓力p 后備系數(shù)β 下列一些參數(shù)對(duì)上面參數(shù)的選擇有很大的影響： 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax 整車質(zhì)量ma 傳動(dòng)系總的速比i0 變速器傳動(dòng)比和主減速器速比的積 車輪滾動(dòng)半徑rk 2.2.1 離合器后備系數(shù)β 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。 本設(shè)計(jì)是2噸乘用車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（見下表2.2.1），結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.2。 則有β可有表2.2.1查得 β＝1.2 車 型 后備系數(shù)β 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 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 表2.2.1　離合器后備系數(shù)的取值范圍 2.2.2 離合器轉(zhuǎn)矩容量Tc 離合器是靠摩擦表面間的摩擦力矩來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的。 離合器的靜摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為 式中，β是離合器的后備系數(shù) 。 離合器的靜摩擦力矩為N·m[1]。 2.2.3摩擦片尺寸 摩擦片外徑是離合器的主要參數(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。 當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力P0，可估算出摩擦片外徑。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來確定D. 可由經(jīng)驗(yàn)公式： 表2.2.3　直徑系數(shù)KD 車 型 直徑系數(shù)KD 乘用車 14.6 最大總質(zhì)量為1.8～14t的商用車 單片離合器16～18.5 最大總質(zhì)量大于14t的商用車 22.5～24.0 D=254.747mm　 初取D后還需注意摩擦片尺寸系列化和標(biāo)準(zhǔn)化并且選取時(shí)選取尺寸應(yīng)略大于計(jì)算尺寸可承受較大靜摩擦力矩。 表2.2.4離合器尺寸選擇參數(shù)表 摩擦片外徑D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Te max/N·m 單片離合器 雙片離合器 重負(fù)荷 中等負(fù)荷 極限值 225 — 130 150 170 250 — 170 200 230 280 — 240 280 320 300 — 260 310 360 325 — 320 380 450 350 — 410 480 550 380 — 510 600 700 410 — 620 720 830 430 350 680 800 930 450 380 820 950 1100 按我國摩擦片尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。所以綜合表2.2.4各組數(shù)據(jù)，選擇最佳的摩擦片外徑D為300mm。 摩擦片內(nèi)徑d不作為一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，它和外徑D有一定的關(guān)系。 表2.2.5離合器摩擦片尺寸系列表 由表選d=175mm 對(duì)于摩擦片厚度h,我國已規(guī)定了三種規(guī)格: 3.2mm, 3.5mm , 4mm。 初選h=3.5mm 綜上初選摩擦片參數(shù)為： 　　　　　　　　　　Ｄ＝300ｍｍ 　　　　　　　?。洌?75ｍｍ 　　　　　　　?。瑁?.5ｍｍ 　　　　　　　　 2.3單位壓力的確定 單獨(dú)考慮p的大小對(duì)摩擦片摩擦損耗的影響沒有意義。但是對(duì)于離合器，降低p就意味著要增加摩擦片面積，提高了允許磨耗，直接意義是提高了摩擦片的磨耗距離。所以p的大小在一定程度上反映了離合器的使用壽命p值小，壽命長p值大，壽命短。所以確定摩擦片上的單位壓力p值大小，就要考慮到離合器本身的工作條件、摩擦片的直徑大小、摩擦材料及其品質(zhì)等因素。 當(dāng)摩擦片的外徑比較大的時(shí)候要適當(dāng)降低摩擦面上的單位壓力p。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變時(shí)，摩擦片外徑的增加會(huì)造成摩擦片外緣的線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，再加上整個(gè)零件尺寸較大，造成零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻。趨利避害單位壓力p應(yīng)隨摩擦片的外徑增加而降低實(shí)際上是降低pv值。 對(duì)于小轎車D＜230mm時(shí)，p約為0.25MPaD＞230mm時(shí)，p可由下式選取 對(duì)于載貨車D=230mm時(shí)，p約為0.2MPa　D=380~480mm時(shí)p約為0.1MPa，考慮中間盤散熱困難。 由于摩擦片采用的是石棉基作為摩擦材料 所以p=1.18√D=0.204MPa 單位壓力ｐ０在容許范圍之內(nèi)認(rèn)為所選離合器的尺寸、參數(shù)合適。 2.4摩擦片的一些約束條件 2.4.1最大圓周速度的約束 摩擦片的外徑D(mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度ＶＤ不超過65—70s 2.4.2扭轉(zhuǎn)減振器布置半徑的約束 d>2R０+50是為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝和其總剛度，這個(gè)由后面的扭轉(zhuǎn)減振器安裝半徑?jīng)Q定，這里不作校核。 2.4.3單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩的約束 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩的約束為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值。 2. 4.4 單次接合的單位摩擦面積滑磨功的約束 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，接合時(shí)單位面積滑磨功應(yīng)小于其許用值． m為汽車總質(zhì)量(kg) r為輪胎滾動(dòng)半徑(m) ig為起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比 I0為主減速器傳動(dòng)比 ne為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 參考同類車型?。撼擞密噉=2000r/min ,商用車n=1500r/min I0=5.73 Ig=3.5 得：Wmax=13576.3J W=0.146J/mm2 小于許用值，符合條件。 第三章離合器零部件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 從動(dòng)盤選型 從動(dòng)盤分為兩種結(jié)構(gòu)形式，帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減振器。不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。但現(xiàn)在幾乎所有的汽車上都采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤，用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，并緩和沖力，減少噪聲，延長傳送系零件的。壽命，改善汽車行駛的舒適性，并保證汽車起步平穩(wěn)。 不管從動(dòng)盤是否帶有減振器，它們都有從動(dòng)片、摩擦片和從動(dòng)盤轂3個(gè)基本組成部分。兩者的不同之處在于不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤中從動(dòng)片直接鉚在從動(dòng)盤轂上，而帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤其從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間卻是通過減振彈簧彈性的連接在一起。 這里設(shè)計(jì)采用的是帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。圖3-1是離合器的各組成部件的模型圖。 圖3-1是離合器的各組成部件的模型圖 在從動(dòng)盤設(shè)計(jì)中考慮到以下問題： 1為了減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊要使從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能小 。 2為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性 3為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷從動(dòng)盤應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器 4從動(dòng)盤總成應(yīng)具有足夠的抗爆裂強(qiáng)度 3.1.1 設(shè)計(jì)從動(dòng)片 要減輕從動(dòng)片重量并使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以期得到最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化引起的慣性力使變速器換擋齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。慣性力的大小與從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，所以為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從動(dòng)片一般都做得很薄。通常用1.3~2.0mm厚的鋼板沖壓而成。為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨薄至0.65~1.0mm，這樣其質(zhì)量分布就更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。 為了使離合器接合平順保證汽車平穩(wěn)起步單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣，在離合器的接合過程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力就逐漸勻速增加。 具有軸向彈性的從動(dòng)片有以下3種結(jié)構(gòu)形式整體式彈性從動(dòng)片、分開式彈性從動(dòng)片和組合式彈性從動(dòng)片。 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是型轎車的離合器，故可以采用整體式彈性從動(dòng)片，離合器從動(dòng)片采用2㎜厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取300㎜，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開有幾條切口。 1從動(dòng)片 2摩擦片 3鉚釘 3.1.2 從動(dòng)盤轂 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是從動(dòng)盤轂的花鍵孔輸出，變速器第一軸花鍵軸就插在該花鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤轂和變速器第一軸的花鍵結(jié)合方式，目前都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵。花鍵之間為動(dòng)配合，這樣，在離合器分離和結(jié)合過程中，從動(dòng)盤轂?zāi)茉诨ㄦI軸上自由滑動(dòng)。 為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從動(dòng)盤轂的軸向長度不宜過小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在艱難情況下工作的離合器，其盤轂的長度更大，可達(dá)花鍵外徑的1.4倍。 從動(dòng)盤的軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼（如35、45、40Cr等），并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。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)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸選擇根據(jù)GB1144－1974選定從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列表3－1選取 尺寸入下:從動(dòng)盤外徑D＝300mm花鍵齒數(shù)n＝10，花鍵外徑D′＝40mm，花鍵內(nèi)徑d′＝32mm，齒厚b＝5mm，有效長度l＝40mm，擠壓應(yīng)=σ10.7MPa。 花鍵選取后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力σj（MPa）強(qiáng)度校核： 式中，z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見表。 則由公式校核得： σj=10.3MPa<[σj]=18.3 MPa。 所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求. 3.1.3從動(dòng)盤摩擦材料 離合器摩擦片在離合器接合過程中滑磨嚴(yán)重在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此要求摩擦片具有一定的綜合性能: 1.工作時(shí)間內(nèi)要有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)。 2.在整個(gè)工作壽命周期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性。 3.在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量。 4.能承受較高的壓盤作用載荷。 5.能抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞。 6.在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)有足夠的剪切強(qiáng)度。 7.具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量材料加工性能良好。 8.在整個(gè)正常工作過程中，和對(duì)偶材料壓盤、飛輪等都要有良好的兼容摩擦性能 。 9.具有優(yōu)良的性能、價(jià)格比不會(huì)污染環(huán)境。 現(xiàn)在，在我國離合器的摩擦材料中，多數(shù)還是以石棉為基礎(chǔ)的材料編織而成。 則摩擦片尺寸根據(jù)離合器基本參數(shù)確定外徑D=300mm內(nèi)徑d=175mm。 第四章 壓盤和離合器蓋 4.1 壓盤設(shè)計(jì) 壓盤的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇及其幾何尺寸的確定以及強(qiáng)度校核。 1.壓盤傳力方式 壓盤是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一同帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它應(yīng)和飛輪連接在一起。但壓盤在離合器分離過程中應(yīng)能作自由的軸向移動(dòng)。如前面所述采用采用傳動(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。 4.1.2壓盤的幾何尺寸的確定 由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定,故壓盤外徑D=300㎜ ,壓盤內(nèi)徑d=150㎜ 壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)： 1.壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量 在離合器的結(jié)合過程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時(shí)間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。 在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴(yán)重。它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。 2.壓盤應(yīng)具有較大的剛度 壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形，而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于15㎜），但一般不小于10㎜ 在該設(shè)計(jì)中，初步確定： 該離合器的壓盤的厚度為24㎜ 4.1.3壓盤傳動(dòng)片的材料選擇 壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，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3號(hào)灰鑄鐵JS—1，工作表面光潔度取為1.6。 4.2離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。 因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： （1）離合器的剛度 離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(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)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為4㎜的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。 （2）離合器的通風(fēng)散熱 為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。 （3）離合器的對(duì)中問題 離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對(duì)與飛輪必須有良好的對(duì)中，否則會(huì)破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影響離合器的工作。 離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另有種是用定位銷或定位螺栓對(duì)中，由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中. 第五章 離合器的分離裝置 5.1分離桿設(shè)計(jì)  1.分離杠桿結(jié)構(gòu)型式 在離合器分離和接合過程中踏板與壓盤之間運(yùn)動(dòng)的最后環(huán)節(jié)為分離桿。周置螺旋彈簧離合器的分離桿數(shù)目采用3~6個(gè)。 2.分離杠桿的結(jié)構(gòu) a.分離杠桿應(yīng)具有足夠的剛度,以免分離時(shí)桿件彎曲變形過大,降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率,減小了壓盤行程,使分離不徹底,分離桿中加入加強(qiáng)板。 b.應(yīng)使分離杠桿支承機(jī)構(gòu)與壓盤的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上不發(fā)生干涉。分離離合器時(shí)壓盤沿其軸線做平行移動(dòng)分離桿與壓盤的鉸接點(diǎn)也跟著壓盤一起平移。與此同時(shí)這個(gè)鉸接點(diǎn)還必須繞分離桿的中間支點(diǎn)做圓弧運(yùn)動(dòng)。顯然同一個(gè)點(diǎn)同時(shí)要做兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是不可能的這就是所說的運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象。 綜上所以采用擺動(dòng)塊式的分離桿。 3.數(shù)量、選材和尺寸 分離桿材料和熱處理： 分離桿由低碳鋼板,08鋼或由中碳鋼,35號(hào)鋼,鍛造而成。為了提高耐磨性能，表面進(jìn)行氰化處理，層深0.150.3mm硬度為HRC58--63。 分離桿的尺寸的杠桿比取分i=5 ， 分離桿數(shù)量選3個(gè) 。取分離桿、壓盤的鉸接點(diǎn)與分離桿、離合器蓋的鉸接點(diǎn)的距離f=10mm ，分離桿、離合器蓋的交接點(diǎn)與擺動(dòng)塊之間的距離e=50mm 。 5.2 分離軸承及分離套筒 分離軸承在工作過程中主要承受軸向力。在分離離合器時(shí)由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，它同時(shí)還受到徑向力。所以在離合器采用的分離軸承主要有兩類，徑向推力軸承和推力軸承，徑向推力軸承適用于高速、低軸向負(fù)荷的情況。推力軸承則適用于低速、高軸向負(fù)荷的情況。 在以往的設(shè)計(jì)中，分離軸承的內(nèi)圈通常配在鑄造的分離套筒上，而分離套筒則裝在變速器第一軸軸承蓋套管的外軸徑上，可以自由移動(dòng)，分離離合器時(shí)軸承內(nèi)座圈不動(dòng)，外座圈旋轉(zhuǎn)。在離合器處于接合狀態(tài)時(shí)，分離軸承的端面與分離桿的內(nèi)端之間應(yīng)留有間隙=3~4mm，以便在摩擦片磨損的情況下，分離桿內(nèi)端后退而不致妨礙壓盤繼續(xù)壓緊摩擦片，以保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這個(gè)間隙反映在踏板上為一段自由行程?，F(xiàn)今離合器操縱中常裝有間隙自動(dòng)調(diào)整裝置，則δ=0踏板自由行程可減小。由于現(xiàn)今大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過6000min/r離心力造成的徑向力很大，因此，汽車離合器分離軸承廣泛采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并把它做成全密封、充滿耐高溫的鋰基潤滑脂的軸承，而且把傳統(tǒng)的由軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)變成由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)。這些結(jié)構(gòu)措施使軸承的使用壽命更長并免維護(hù)。 由于本設(shè)計(jì)選用的發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速較低，所以還是選用標(biāo)準(zhǔn)推力軸承，根據(jù)花鍵尺寸選取51113，內(nèi)徑65mm，外徑90mm，平面座型推力軸承。 第六章 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì) 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 壓緊彈簧沿著離合器壓盤圓周布置時(shí)通常都用圓柱螺旋彈簧。螺旋彈簧的兩端拼緊并磨平這樣兩端支承面較大，各圈受力均勻，且彈簧垂向的垂直偏差較小。為了使離合器摩擦片上有均勻的壓緊力，螺旋彈簧的數(shù)目一般多于6個(gè)，而且應(yīng)該隨著摩擦片的外徑的增大而增加彈簧數(shù)量。在布置圓柱螺旋彈簧時(shí)，要注意分離桿的數(shù)目，使彈簧均勻分布于分離桿之間。因此彈簧的數(shù)目Z應(yīng)該是分離桿數(shù)n的倍數(shù)。 6.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由前面可以知道，本設(shè)計(jì)中的壓緊彈簧是圓柱螺旋彈簧。 本次設(shè)計(jì)的周布式彈簧離合器采用的壓緊彈簧是圓柱螺旋彈簧。在設(shè)計(jì)螺旋彈簧的時(shí)候，螺旋彈簧的兩端必須保證平整卻螺旋彈簧一二圈之間沒有間隙，每一端需保證有一圈是齊平的，這樣可以增加螺旋彈簧與壓盤和離合器蓋的接觸面積。也能保證彈簧工作時(shí)各圈的受力均衡，而卻不會(huì)傾斜。螺旋彈簧是周布在壓盤上的，而卻彈簧的數(shù)目通常不少于6個(gè)。但是如果摩擦片的外徑很大的話，螺旋彈簧的數(shù)目就必須增加而卻是分離桿的整數(shù)倍,。具體的關(guān)系見表6.1.2，這樣可以使離合器摩擦片上有均勻的壓緊力。 表6.1.2 周置圓柱彈簧的數(shù)目 摩擦片外徑 螺旋彈簧數(shù)目 <200 6 200~280 9~12 280~380 12~18 380~450 18~30 在本設(shè)計(jì)中根據(jù)摩擦片外徑D=300mm,取螺旋彈簧數(shù)Z=12。 6.3 彈簧的材料及許用應(yīng)力 周布彈簧離合器的彈簧鋼絲直徑不大，通常在4mm左右，工作環(huán)境的溫度也在正常狀態(tài)下，所以它的材料一般選用65Mn鋼、碳素彈簧鋼等。彈簧材料的許用應(yīng)力對(duì)于碳素和硅錳鋼其推薦許用應(yīng)力一般為約為。離合器的壓緊彈簧的直徑較小則用冷卷法制成。但是一般都不會(huì)做淬火處理，用低溫回火來消除內(nèi)應(yīng)力就行了。本設(shè)計(jì)選用65Mn鋼。 6.4 彈簧的參數(shù)計(jì)算 每一個(gè)彈簧的工作壓力P 設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時(shí)，應(yīng)根據(jù)摩擦片的外徑D選定彈簧數(shù)目Z，并根據(jù)離合器工作的總壓力，確定每一個(gè)彈簧的工作壓力P： 式中： 為工作總壓力，N Z為離合器壓簧數(shù)目。 通過下式計(jì)算工作總壓力： 2425 N 每個(gè)彈簧的工作壓力：P = 202.2 N 6.1.4離合器彈簧數(shù)據(jù)表： 由6.1.4離合器彈簧數(shù)據(jù)表的單個(gè)彈簧參數(shù)如下： 根據(jù)p=202N 選擇下面一組數(shù)據(jù) 工作壓力P=390N 彈簧外徑D=27mm 鋼絲直徑d1=3.75mm 工作高度H=40mm 自由高度H0=58mm 總?cè)?shù)n=4 彈簧剛度K=22.0N/mm 最大應(yīng)力=554MPa 彈簧指數(shù)6.2 當(dāng)C=6.2時(shí) 曲度系數(shù)K'=1.24 對(duì)于此彈簧數(shù)據(jù)的校核 彈簧的附加變形量Δf/mm 對(duì)于單片離合器；對(duì)于雙片離合器。 本設(shè)計(jì)取。 彈簧最大負(fù)荷Pmax/N 通過驗(yàn)算可知滿足強(qiáng)度要求。 第七章 扭轉(zhuǎn)減震器 7.1扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(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(通常為三階)固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。所以，扭轉(zhuǎn)減振器具有如下功能： 1.降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳，動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率。 2.增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。 3.控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振與噪聲。 4.緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。 減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩是兩個(gè)主要參數(shù)。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩和極限轉(zhuǎn)角等。 1.極限轉(zhuǎn)矩 極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙△1時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可?。? (N·m) 2.扭轉(zhuǎn)剛度 扭轉(zhuǎn)剛度是為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。決定于減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸,需要加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為： 式中： C：彈簧剛度　　 Z：彈簧數(shù)目　　 R1：減震器彈簧分布半徑 設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來初選是 ≤13=4943.25 (N·m) 可知：=4943.25(N·m) 3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度是，受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)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，通過計(jì)算與實(shí)踐表明一般可按下式初選： 取　 4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動(dòng)，這是有利的。但是不應(yīng)大于，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故?。? ＝(0.05--0.15)Temax=35.35 N·m 5.減振彈簧的位置半徑R1 R1的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取 式中，d為離合器摩擦片的內(nèi)徑。 由于摩擦片的內(nèi)徑要滿足 結(jié)合兩個(gè)條件，取R1=55mm 6.減振彈簧個(gè)數(shù) 表7.1 減振彈簧數(shù)目參考表 摩擦片外徑D/mm 225-250 250--325 325--350 >350 減震彈簧數(shù)目 4-6 6--8 8--10 >10 取Z=6 7.扭轉(zhuǎn)減振器減振彈簧的總壓力 當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大 式中：=380.25N·m 代入，得：=6913.6N 每個(gè)彈簧工作壓力 ：P=/z =1152.26N 8.限位銷直徑 限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般=9.5～12mm，本設(shè)計(jì)取=11 9.從動(dòng)盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖所示。 圖7.2 從動(dòng)盤窗口尺寸簡圖 一般推薦A1-A=a=1.4～16mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽頉_擊時(shí)，開始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取a=1.5mm，A=25mm，A1=26.5 10.減振彈簧的尺寸確定 在初步選定減振器的主要尺寸后，即可根據(jù)布置上的可能來確定和減振彈簧設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸。 彈簧的平均直徑：一般由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取=11～15左右。本設(shè)計(jì)選取=12。 彈簧鋼絲直徑： 式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力=550～600MPa，D1算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為 3～4mm左右。代入數(shù)值，得=3.82mm，符合上述要求。 減振彈簧剛度： =257.85N/mm 減振彈簧的有效圈數(shù)： = 式中： G為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼G=83000N/mm2，代入數(shù)值， 得：=7.05 減振彈簧的總?cè)?shù)=9.05。 減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)最小長度： =37.82mm 式中： =0.382為彈簧圈之間的間隙。 減振彈簧的總變形量： P/c =4.23 mm 減振彈簧的自由高度： =42.05 mm 減振彈簧的預(yù)變形量： `=T預(yù)/czR1=0.28mm 減振彈簧安裝后的工作高度： `=42.05-0.28=41.77mm 結(jié)　　 論 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)，以及周置螺旋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。 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)減振器的單片周置螺旋彈簧離合器，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。 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)螺旋彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了螺旋彈簧尺寸的優(yōu)化值，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，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。 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)。 由于此次設(shè)計(jì)中因選取的部分零件作為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，存在很多的不完善，設(shè)計(jì)過程中也遇到很多的困難，所以在本次設(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。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2004. 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