581 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（離合器設(shè)計(jì)）（有cad圖）

581 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（離合器設(shè)計(jì)）（有cad圖）,581,重型自卸汽車設(shè)計(jì)（離合器設(shè)計(jì)）（有cad圖）,重型,汽車,設(shè)計(jì),離合器,cad 1 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（離合器設(shè)計(jì)） 離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，汽車從啟動(dòng)到行駛的整個(gè)過程中，經(jīng)常需 要使用離合器。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn) 起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換擋時(shí)的沖擊； 當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù) 作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有 離合裝置，只是形式不同而已。其結(jié)構(gòu)是否合理，性能是否與整車匹配，直接關(guān) 系到汽車的操縱性、動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性。本說明書主要研究離合器與整車的匹配性 設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容做了以下幾個(gè)方面： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求完成了汽車的總體設(shè)計(jì)，并且對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)型式和主 要參數(shù)進(jìn)行了選擇。 （2）對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析對(duì)比，選擇離合器形式。 （3）根據(jù)前面的汽車總體設(shè)計(jì)，對(duì)離合器基本尺寸、參數(shù)進(jìn)行了選擇。 （4）對(duì)離合器零部件進(jìn)行選型、匹配性設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。 （5）對(duì)離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)機(jī)械式操縱系統(tǒng)和液壓式操縱系統(tǒng) 特點(diǎn)的分析，并選取了液壓式操縱系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算。 關(guān)鍵詞：離合器，螺旋彈簧，匹配 2 dump truck Clutch Design The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily; shuts off between the engine and transmission gearbox's relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. Therefore, any form's automobile has the engaging and disengaging gear, is only the from is different. The structure of the clutch is reasonable or not, whether the performance matching to the total vehicle, is directly related to the automotive ease of use, vehicle dynamics and the economics and the economy. This paper studies the clutch and matching to the vehicle design. Specific content of the following aspects of the paper on the following main areas of research: According to the design requirements of the automobile to complete the total design, and chose the structure type and the structure type and the main parameters of the vehicle. Compared to the structure of the Clutch, and chose the construction form of the clutch. Under the previous car design, made a choice to the basic clutch size parameters. Made right clutch parts for the clutch parte selection, design and calculation of matching. A clutch control system design. Through to the mechanical type control system and the hydraulic pressure type control system characteristic's, and has selected the hydraulic pressure type control system, has carried on the design and the size computation t it 3 Key words: Clutch, Spiral Spring ,Matching 4 5 目 錄 第一章 前言.1 第二章 離合器主要參數(shù)的選擇.3 §2.1 離合器的靜摩擦力矩.3 §2.2 離合器的靜摩擦力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的基本性能關(guān).4 §2.3 離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 4 §2.3.1 離合器后備系數(shù) 的確定 5? §2.3.2 摩擦系數(shù) 的確定。 .6? §2.3.3 摩擦片半徑 的確定6D §2.3.4 單位壓力的確定. . 8 第三章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算11 §3.1 從動(dòng)盤總成11 §3.2 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)12 §3.2.1 從動(dòng)盤鋼片12 §3.2.2 從動(dòng)盤轂.15 §3.2.3 從動(dòng)盤摩擦片.19 §3.3 壓盤和離合器蓋20 §3.3.1 壓盤設(shè)計(jì)20 §3.3.2 壓盤傳力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)22 §3.4 離合器蓋的設(shè)計(jì)23 §3.5 圓柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)26 §3.6 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)27 第四章 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.30 §4.1 離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求與常用結(jié)構(gòu)類型30 §4.1.1 對(duì)離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求.30 §4.1.2 常用離合器操縱機(jī)構(gòu)的類型30 §4.2 離合器操縱機(jī)構(gòu)主要的參數(shù)的確定與設(shè)計(jì)34 第五章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算.36 6 第六章 結(jié)論.39 參考文獻(xiàn).40 致謝.41 外文資料譯文.42 7 第一章 前 言 汽車誕生之前馬車是人類最好的陸上交通工具。1770 年法國(guó)人尼古拉斯古諾 （1725－1804）將蒸汽機(jī)裝在板車上，制造出第一輛蒸汽板車，這是世界上第一 輛利用機(jī)器為動(dòng)力的車輛。1769 年，瑞士軍官普蘭捷爾也造出一輛以蒸汽機(jī)為動(dòng) 力的額自由行駛的板車，于是有人將普蘭捷爾也認(rèn)定為汽車的始祖之一。1860 年， 法國(guó)人艾蒂勒努瓦發(fā)明了一種內(nèi)部燃燒的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。1885 年德國(guó)工程師卡爾奔 馳（1844－1929）在曼海姆制成一部裝有 0.85 馬力汽油機(jī)的三輪車。德國(guó)另一 位工程師戈特利布戴姆勒（1834－1900）也同時(shí)造出了一輛用 1.1 馬力汽油機(jī)作 動(dòng)力的三輪車。他們倆被公認(rèn)為以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的現(xiàn)代汽車的發(fā)明者，1886 年 1 月 29 日也被公認(rèn)為汽車的誕生日。 汽車從無到有并迅猛發(fā)展。從 20 世紀(jì)初至 20 世紀(jì) 50 年代，汽車產(chǎn)量大幅 增加，汽車技術(shù)也有很大進(jìn)步，相繼出現(xiàn)了高速汽油機(jī)、柴油機(jī)；弧齒錐齒輪和 準(zhǔn)雙面錐齒輪傳動(dòng)、帶同步器的齒輪變速器；化油器；差速器；摩擦片式離合器； 等速萬向節(jié)；荻第安后橋半獨(dú)立懸架；液壓減振器；艾克曼式轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)；石棉制 動(dòng)片；充氣式橡膠輪胎等。 20 世紀(jì) 50 年代至 70 年代，汽車的主要技術(shù)是高速、方便、舒適。流線型車 身、前輪獨(dú)立懸架、液力自動(dòng)變速器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、全輪驅(qū)動(dòng)、低壓輪胎、子午線 輪胎都相繼出現(xiàn)。 20 世紀(jì) 70 年代至今，汽車技術(shù)的主要發(fā)展是提高安全性、降低排放污染。 由此各種保障安全、減少排放污染的新技術(shù)、新車型相繼出現(xiàn)，如各種防抱死系 統(tǒng)、電子控制噴油、電子點(diǎn)火、三元催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、電動(dòng)汽車等。 現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的方向主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) 安全可靠 應(yīng)用汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)、 電控穩(wěn)定程序(ESP)、電子巡航控制系統(tǒng)(CCS)、安全帶、安全氣囊(SRS)等。 (2) 環(huán)境保護(hù) 采用電控燃油噴射(EFI)、無分電器點(diǎn)火(DLI)、廢氣再循環(huán) 控制系統(tǒng)、燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)、氣門升程與配氣相位可變控制系統(tǒng)、斷油控 制、進(jìn)氣壓力波增壓及廢氣渦輪增壓控制、共軌電控柴油噴射系統(tǒng)等技術(shù)。 (3) 節(jié)約能源 8 1) 整車輕量化。美國(guó)專家認(rèn)為今后輕量化的途徑主要是將目前占汽車質(zhì)量 70％的鋼鐵材料換成輕的其它材料，特別是塑料和鋁。 2) 降低輪胎的滾動(dòng)阻力。采用子午線輪胎、高性能專用輪胎。 3) 降低空氣阻力。汽車造型更加光順圓滑。 4) 變速器多擋化。 5) 代用材料。采用合成燃料、液化石油氣、壓縮天然氣、醇類燃料等代用 燃料。 (4) 操縱輕便、乘坐舒適 采用自動(dòng)變速器、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向、電控懸架、汽 車空調(diào)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、自動(dòng)避撞系統(tǒng)等技術(shù)。 摩擦離合器是應(yīng)用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部 分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保 證離合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使 離合器分離的裝置。 離合器大都根據(jù)摩擦原理設(shè)計(jì)。摩擦離合器的工作表面形有盤形，錐形，鼓 形三種。后兩種雖有較大的傳遞扭矩能力，但從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，換擋困 難，結(jié)合不夠平順，長(zhǎng)度達(dá)，同心度不好時(shí)以卡住，因此已被淘汰。 離合器按從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單片，雙片和多片三類。多片離合器多為濕式， 在汽車上應(yīng)用較少。單片和雙片離合器一般為干式，應(yīng)用較為廣泛。 經(jīng)閱讀收集材料，最后本人覺得選膜片彈簧離合器比較合適。 9 第二章離合器主要參數(shù)的選擇 汽車上所用的摩擦離合器，既要可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨來使汽車 平穩(wěn)起步，工作條件甚為惡劣。因此，要合理地選擇離合器的設(shè)計(jì)參數(shù)和基本結(jié) 構(gòu)尺寸。 §2.1 離合器轉(zhuǎn)矩容量 離合器轉(zhuǎn)矩容量 Te，根據(jù)對(duì)壓盤壓力分布的兩種假設(shè)，有兩種計(jì)算公式： （1） 假設(shè)壓盤壓力均勻分布 320RiTeZF??? （2） 假設(shè)壓盤壓力從 Ri到 R0遞減 ()2ie? 式中：R i、R 0-摩擦盤的內(nèi)、外半徑，m； F-作用在壓盤上的正壓力，N； -摩擦材料的摩擦系數(shù)；? Z-摩擦盤工作面數(shù)，單盤為 2，雙盤為 4…… 兩種不同的假設(shè)，產(chǎn)生了上述兩種的計(jì)算公式，它們是把復(fù)雜的現(xiàn)象作一系 列簡(jiǎn)化后得出的，只能起到對(duì)離合器的轉(zhuǎn)矩容量作估算的作用。要精確地計(jì)算出 離合器轉(zhuǎn)矩容量 Te，是相當(dāng)復(fù)雜的，因?yàn)閷?shí)用工況中， μ、F、R e（摩擦盤上摩擦 力等效作用半徑）都不是一簡(jiǎn)單的常數(shù)。 §2.2 離合器的轉(zhuǎn)矩容量與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的基本性能關(guān)系 為了保證離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，將離合器轉(zhuǎn)矩容量 Te和發(fā)動(dòng)機(jī) 最大轉(zhuǎn)矩 Temax寫成如下關(guān)系式： Te＝βT emax 或?qū)懗?10 βT emax ＝ ZR eμF 式中：β 為離合器的后備系數(shù)，β 1； Re為摩擦盤上摩擦力等效作用半徑，不同的模型有不同的取值。 當(dāng)引入單位壓力 p(p=F/A)這一參數(shù)時(shí)，就可把面積因素引入?？砂咽礁膶懗?βT emax =ZReμpA 式中 A-摩擦片單面面積，㎡。 §2.3 離合器基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 首先要確定離合器的結(jié)構(gòu)型式（如單片、多片等） ，而后就要確定其基本結(jié) 構(gòu)尺寸和參數(shù)，它們是：摩擦片外徑 D；單位壓力 p；后備系數(shù) β。 在選定這些尺寸和參數(shù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax；整車總質(zhì)量 ma；傳動(dòng)系 總的速比（變速器傳動(dòng)比×主減速器速比）i ∑ ；車輪滾動(dòng)半徑 rK等一些車輛參數(shù) 對(duì)它們有重大影響。 §2.3.1 離合器后備系數(shù) β 的確定 后備系數(shù) β 是離合器很重要的參數(shù)，它保證離合器能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的 同時(shí)，還有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。 在開始設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車的使 用條件、離合器結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)。汽車離合器的后備系數(shù) β 推薦如下（供參考）： 小轎車：β＝1.2~1.3； 載貨車：β＝1.7~2.25； 帶拖掛的重型車或牽引車：β=2. 0~3.0。 在同類型汽車中，其后備系數(shù)也可不完全一樣。例如采用壓簧工作壓力可以 調(diào)正的離合器時(shí)，β 值就可以取小一些。否則，像一般螺旋彈簧離合器，摩擦片 磨損后工作壓力要減小，就要適當(dāng)加大后備系數(shù)。 §2.3.2 摩檫系數(shù) 的確定? 摩擦系數(shù) 的大小與選取的摩擦材料有直接的關(guān)系，常用摩擦材料的摩擦系 數(shù)見表 2-2。 11 表 2-2 常用摩表擦材料的摩擦系數(shù)、許用應(yīng)力和許用溫度 摩擦副 摩擦系數(shù) 許用壓強(qiáng)[p]/MPa 許用溫度 /℃ 摩擦材 料 對(duì)偶材 料 干式 濕式 干式 濕式 干式 濕 式 淬火鋼 淬火鋼 0.15~0.20 (0.12~0.16) 0.05~0.10 (0.04~0.08) 0.2~0.4 0.6~1.0 ＜260 鑄鐵 鑄鐵、 鋼 0.15~0.25 (0.12~0.16) 0.05~0.12 (0.04~0.08) 0.2~0.4 0.6~1.0 ＜250 青銅 鑄鐵、 鋼、青 銅 0.15~0.20 (0.12~0.16) 0.05~0.12 (0.05~0.10) 0.2~0.4 0.6~1.0 ＜150 鋼基粉 末冶金 鑄鐵、 鋼 0.25~0.33 (0.20~0.30) 0.10~0.12 (0.05~0.10) 1.0~3.0 1.2~4.0 ＜560 鐵基粉 末冶金 鑄鐵、 鋼 0.3~0.4 0.10~0.12 1.2~3.0 2.0~3.0 ＜680 ＜1 20 石棉基 摩擦材 料 鑄鐵、 鋼 0.25~0.40 0.08~0.12 0.2~0.3 0.4~0.6 ＜260 ＜1 20 紙基摩 擦材料 鑄鐵、 鋼 0.10~0.20 (0.04~0.08) 1.0 石墨基 摩擦材 料 鋼 0.12~0.15 (0.09~0.11) 3.0~6.0 半金屬 基摩擦 材料 鋼 0.26~0.37 0.12~0.20 1.68 ＜350 夾布膠 木 0.10~0.12 0.4~0.6 ＜150 皮革 鑄鐵、 鋼 0.3~0.4 0.12~0.15 0.07~0.15 0.15~0.28 ＜110 ＜1 20 12 軟木 0.3~0.5 0.15~0.25 0.05~0.10 0.10~0.15 ＜110 §2.3.3 摩檫片外徑 D 的確定 摩擦片外徑是離合器的重要尺寸之一，它直接影響離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩大 小，也關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命。在確定尺寸 D 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 參數(shù)必須是已知的。 在結(jié)構(gòu)空間允許的情況下，盡量選用比較大的 D 尺寸，這樣既可保證使用性 能，也可提高離合器的使用壽命。初步確定 D 的方法有兩種： 1）用公式（3-4）反算參數(shù) A，再通過 A 和離合器的實(shí)際結(jié)構(gòu)空間尺寸確定 D。 2）按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 Temax（N·m）來初選 D，可參考下列公式： 7.54100Aemax??? 根據(jù)所選發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪尺寸 475mm 粗選磨擦片外徑為 430mm 式中，系數(shù) A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì) D 的影響，可參考下列范圍選?。?小轎車 A=47； 一般載貨汽車 A＝36（單片）或 A=50（雙片） ； 自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車 A=19. 無論用哪種方法初選 D 以后，還需注意摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，就近 套用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。表 2-3 為我國(guó)摩擦片尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。 表 2-3 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D/㎜ 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 內(nèi)徑 d/㎜ 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 /㎜ 3 .2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 C'=d/ D 0.68 7 0.69 4 0.70 0 0.66 7 0.62 0 0.58 9 0.58 3 0.58 5 0.55 7 0.54 0 0.54 3 0.53 5 1- 0.67 0.66 0.65 0.70 0.76 0.79 0.80 0.80 0.82 0.84 0.84 0.84 13 C'3 6 7 7 3 2 6 2 0 7 3 0 7 單面 面積 /㎜ 2 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 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 有一定關(guān)系，用比值 C'來 反映，定義為 C'＝d/D 比值 C'關(guān)系到從動(dòng)盤鋼片總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用性能。具體來說，由于現(xiàn) 在廣泛采用扭轉(zhuǎn)減振器，所以布置扭轉(zhuǎn)減振器時(shí)要求加大內(nèi)徑 d，從而 C'要變大； 但過分加大 C'值會(huì)使摩擦面積變小，這也是不利的。按照目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，推薦 C'＝0.53～0.7 一般來說，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，C'取值越大． 對(duì)摩擦片的厚度 h，我國(guó)已規(guī)定了 3 種規(guī)格：3.2㎜，3.5㎜和 4㎜，無更多 選擇余地。 由上表得外徑為 430mm，內(nèi)徑選為 230mm。m05.17-3RcdD23?）（ §2.3.4 單位壓力的確定 確定單位壓力 p 的時(shí)候，應(yīng)從兩個(gè)方面考慮。一是摩擦材料的耐壓強(qiáng)度（可從表 3-2 中查到） ；二是摩擦材料的耐磨性，影響摩擦片磨損的直接物理量是 pv，表 面上看，單獨(dú)考慮 p 的大小對(duì)摩擦片耐磨性的影響是沒有直接意義的，但是對(duì)同 一轉(zhuǎn)矩容量的離合器來說，降低 p 值就意味著要增加摩擦片面積，這樣就增大了 摩擦材料的可磨損體積，直接意義是提高了摩擦離合器的使用壽命。因此，在一 定意義上來說，p 的大小反映了離合器的使用壽命，p 值小，壽命長(zhǎng)；p 值大，壽 命短。這樣，在確定摩擦片上的單位壓力 p 值時(shí)，在保證離合器的可靠使用性能 的前提下，應(yīng)盡可能選擇小的 p 值，以利于提高離合器的壽命。 如果知道離合器的工作條件，選擇 p 的原則是：當(dāng)離合器使用頻繁（如城市 公共汽車和礦用載重車）時(shí)，相對(duì)滑磨的時(shí)間就長(zhǎng)，單位壓力 p 取較小的值為好。 因?yàn)橹挥薪档蛦挝粔毫?p，增大摩擦面積，加大容許的磨耗的體積，才能延長(zhǎng)使 用時(shí)間。 14 對(duì)于采用有機(jī)材料作為基礎(chǔ)的摩擦面片，下列一些數(shù)據(jù)可以作為參考： 對(duì)于小轎車，D≤230㎜時(shí)，p 約為 0. 25MPa；D230㎜時(shí)，p 可由下式選取： p=1.18/ ，MPa。 對(duì)于載貨車，D=230㎜時(shí)，p 約為 0. 2MPa；D=380~480㎜時(shí)，p 約為 0.14MPa。 對(duì)于城市公共汽車，一般單片離合器 p 約為 0.13MPa；大的雙片離合器 p 約 為 0.1MPa（考慮中間的散熱困難） 。 由上表的摩檫片的選材和單位壓力摩檫因素 ，選用石棉基，其單位0.25f? 壓力 。0.15pMPa? 我選的是雙片離合器。 靜摩檫力 ：Tc MNfzDdp??????????????????????????????? 476.2112.0415.2 04363330? 選9.15076.max?Tec?b §2.3.5 摩檫片的約束條件 （1） 摩檫片的外徑 D 應(yīng)滿足： smnVed /70~651.494302660 33max ?????? ???? 所以符合條件 （2）摩檫片的內(nèi)外徑應(yīng)滿足 0.53.70c? 53.42?Dd 符合條件.0c 15 （3）后備系數(shù) 應(yīng)滿足? 1.24.0? 所以 符合條件。9? （4）摩檫片內(nèi)徑 必須大于減震器彈簧直徑的 約d20R5m 250R?? , 所以符合條件。3? （5） 為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力。 單位摩檫面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值 離合器規(guī)格 210~250 250~325 Dm210?? 325 ????mdTMNzcc 22220 /051.476.43???????????cc? 所以符合條件。 （6） 為了降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩檫片受損。 0.1.5MPaa? p? （7） 為了減少汽車起程中離合器每次接合的單位摩檫面積滑磨功應(yīng)小于 許用值 ????42WwwzDd????0.53rm?7.64ig?.860i min0re? 對(duì)于重型貨車 ??20.5wjm? 16 ?????? 22213050.3546.718084.6747.92nmreaWNmigwjmwDd????????????????????? 所以符合條件。 17 第三章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì) 離合器的結(jié)構(gòu)類型很多，以下主要以單片干式摩擦離合器為主，詳細(xì)介紹其 主要零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算。 §3.1 從動(dòng)盤總成 從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)型式：不帶扭轉(zhuǎn)減振器的和帶扭轉(zhuǎn)減振器的。 不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，主要使用在早 期和多片離合器的載貨汽車上。帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤，可以避免汽車傳動(dòng)系的 共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動(dòng)系零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性， 并使汽車起步平穩(wěn)，已被現(xiàn)代汽車廣泛采用。 不論從動(dòng)盤是否帶有減振器，它們都有從動(dòng)盤鋼片、摩擦片和從動(dòng)盤轂等 3 個(gè)基本組成部分。兩者不同之處在于，不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤中從動(dòng)盤鋼片直 接鉚在從動(dòng)盤轂上；而在帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤中，其從動(dòng)盤鋼片和從動(dòng)盤轂之 間是通過減振彈簧彈性地連接在一起。 無論選擇什么類型的從動(dòng)盤，它都應(yīng)該滿足以下要求： （1）為了減少變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)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）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。 （4）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)盤中應(yīng)盡量選 裝扭轉(zhuǎn)減振器。 根據(jù)上述分析，結(jié)合所設(shè)計(jì)離合器的使用情況，確定從動(dòng)盤總成的結(jié)構(gòu)。 §3.2 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 下面分別敘述從動(dòng)盤鋼片、從動(dòng)盤轂和摩擦片等零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)： 18 §3.2.1 從動(dòng)盤鋼片 從動(dòng)盤鋼片應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)方面的要求： 1） 盡量小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤鋼片時(shí)，要盡量減輕其重量，并應(yīng)使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近 旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)盤鋼片一般都比較薄，通常是用 1.3 ~2.0 ㎜ 厚的鋼板沖制而成。為了進(jìn)一步減小從動(dòng)盤鋼片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)將從 動(dòng)盤鋼片外緣的盤形部分磨薄至 0.65～1.0㎜，使其質(zhì)量分布更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。 2） 具有軸向彈性結(jié)構(gòu) 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)盤鋼片一般 都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣，在離合器盤接合過程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之 間的壓力是逐漸增加的。 現(xiàn)代常用的具有軸向彈性的從動(dòng)盤鋼片，主要有以下 3 種結(jié)構(gòu)類型。 ①整體式彈性從動(dòng)盤鋼片 整體式彈性從動(dòng)盤鋼片的結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。為使具有軸向彈性，將鋼片沿 半徑方向開槽，將鋼片外緣部分分割成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不 同方向彎曲的波浪形，兩邊的摩擦片則分別鉚在扇形片上。在離合器接合時(shí)，從 動(dòng)盤鋼片被壓緊，彎曲的波浪形扇形部分逐漸被壓平，從動(dòng)盤摩擦面片所傳遞的 轉(zhuǎn)矩逐漸增大，使接合過程（即轉(zhuǎn)矩增長(zhǎng)過程）較平順、柔和。 圖 3-1 整體式彈性從動(dòng)盤鋼片 1-從動(dòng)盤鋼片，2-摩擦片，3-鉚釘 根據(jù)從動(dòng)盤鋼片尺寸的大小可制成 6 ~ 12 個(gè)切槽。這種切槽還有利于減少 從動(dòng)盤鋼片的翹曲。為了進(jìn)一步減小從動(dòng)盤鋼片的剛度，增加其彈性，減少應(yīng)力 集中，常常將切槽的跟部切成 T 形。 19 ②分開式彈性從動(dòng)盤鋼片 它是將剛片沿半徑尺寸方向分開，裝配后才能達(dá)到剛片的使用尺寸，結(jié)構(gòu)組 成見圖 3-11。優(yōu)點(diǎn)是具有更小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因?yàn)椴ㄐ螐椈善^薄，且位于從動(dòng)盤 鋼片的最大半徑上，從動(dòng)盤鋼片的尺寸較大，但它在旋轉(zhuǎn)中心。圖 3-6 中的從動(dòng) 盤剛片也是這種結(jié)構(gòu)。 圖 3-2 分開式彈性從動(dòng)盤鋼片 （a）-分開式彈性從動(dòng)盤總成 （b）-波形彈簧片 1-波形彈簧片，2、6-摩擦片，3-摩擦片鉚釘，4-從動(dòng)盤鋼片，5-波形彈簧片鉚釘 ③組合式彈性從動(dòng)盤鋼片 前面兩種結(jié)構(gòu)的從動(dòng)盤鋼片都屬于雙向軸向彈性，在傳動(dòng)負(fù)荷不太大的小型 車上廣泛采用，它們工作的特點(diǎn)是，在離合器分離與結(jié)合的過程當(dāng)中，兩邊的摩 擦片都要產(chǎn)生變形，引起從動(dòng)盤轂沿變速器第一軸軸向移動(dòng)，有可能造成從動(dòng)盤 在飛輪一側(cè)分離不徹底（從動(dòng)盤轂花鍵滑動(dòng)阻力較大時(shí)） ，影響變速器掛擋性能。 因此在載貨汽車上常采用另一種所謂組合式的從動(dòng)盤鋼片（圖 3-3） 。所謂組合式 彈性從動(dòng)盤鋼片，就是將從動(dòng)盤鋼片沿軸向分開，在從動(dòng)盤鋼片上附加一些波形 彈簧片。設(shè)計(jì)和裝配時(shí)一定要注意使靠近飛輪的一側(cè)無波形彈簧片，否則，這種 結(jié)構(gòu)失去它的意義。顯然，這種組合式從動(dòng)盤鋼片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比前兩種的大，但 對(duì)于要求剛度較高、傳動(dòng)負(fù)荷比較大的大型從動(dòng)盤鋼片來說，這個(gè)缺點(diǎn)是可以容 忍的。圖 3-4 的從動(dòng)盤鋼片結(jié)構(gòu)也屬于此類。 20 圖 3-3 組合式彈性從動(dòng)盤鋼片 1-從動(dòng)盤鋼片，2-摩擦片鉚釘，3-波形彈簧片鉚釘，4-摩擦片，5-波形彈簧片 在設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證從動(dòng)盤鋼片的彈性作用，波形彈簧片的壓縮行程可取為 0.8 ~1.1 ㎜之間，至少不應(yīng)小于 0.6㎜。從動(dòng)盤鋼片軸向彈性變化規(guī)律（即軸向 加載與其變形的關(guān)系）的大致趨勢(shì)是拋物線形，即在開始變形時(shí)力較小，而后隨 著變形的增加，力的增長(zhǎng)很快，最后被壓平。 采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤鋼片結(jié)構(gòu)將比較復(fù)雜，此外由于軸向彈性需要增 加分離行程才能保證離合器的徹底分離。因此某些特殊情況下（如雙片離合器） ， 從動(dòng)盤鋼片采用剛性的更有利。 從動(dòng)盤鋼片的材料與所采用的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，不帶波形彈簧片的從動(dòng)盤鋼片 （即整體式）一般用高碳鋼板或彈簧鋼板沖壓而成，經(jīng)熱處理后達(dá)到所要求的硬 度。采用波形彈簧片時(shí)（即分開式或組合式） ，從動(dòng)盤鋼片可用低碳鋼板，波形 彈簧片用彈簧鋼板。 無論何種從動(dòng)盤鋼片都要保證其結(jié)構(gòu)形狀的熱穩(wěn)定性，防止翹曲變形，以免 摩擦面片壓力不勻。 §3.2.2 從動(dòng)盤轂 從動(dòng)盤轂結(jié)構(gòu)形狀如圖 3-4，需要確定的主要參數(shù)有：扭轉(zhuǎn)減振器彈簧裝配 窗孔半徑；花鍵相關(guān)尺寸等。扭轉(zhuǎn)減振器彈簧裝配窗孔半徑尺寸受到摩擦片內(nèi)徑 的限制，在結(jié)構(gòu)條件允許的情況下，該尺寸盡可能大一點(diǎn)。從動(dòng)盤轂的花鍵孔與 變速器第 1 軸的花鍵軸配合，目前大都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，花鍵副之間為 動(dòng)配合，目的是在離合器分離和接合過程中，從動(dòng)盤轂?zāi)茉诨ㄦI軸上自由滑動(dòng)。 花鍵相關(guān)尺寸包含兩個(gè)方面： 21 1）花鍵形狀尺寸 花鍵形狀尺寸可以采用兩種結(jié)構(gòu)形式： ①采用 SAE（美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)見圖 3-5，有關(guān)尺寸見表 3- 4。 圖 3-4 從動(dòng)盤轂結(jié)構(gòu) 1-扭轉(zhuǎn)減振器彈簧裝配窗孔 圖 3-5 從動(dòng)盤轂花鍵結(jié)構(gòu) （a）-花鍵孔， （b）-花鍵軸 表 3-4 SAE 矩形花鍵尺寸系列 ㎜ SAE 標(biāo)記 D D1 L1 D2 D3 L2B10“8713.02?084.9?03.5?0.? 18.5 03.4?C.0851.06.0925.0? 20.4 0.9 1 “813.92?84.?2.5?5.38?23 3.41? 22 1 C0“416.032?084.5?02.93?05.71?25.5 03.894? 1 8 16.0?1.07?03.?05.84?28.2 03.5? 1 C“216.03?1.09?02.5?05.1?30.75 04.9? 1 8 516.04?1.043?05.6?02.84? 33.2 04.376? 1 B“316.05?1.028?04.?07.?38.05 04.85? 1 C416.0?1.03?04.86?07.?35.8 04.6? 2 0“.085.04.07.5?40.8 0.87 ②按表 3-5 選取花鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，花鍵結(jié)構(gòu)尺寸的選擇依據(jù)是從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩，更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參閱 GB1144-2001。 表 3-5 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 從動(dòng) 盤外 徑 D/㎜ 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩 Te／N·m 花鍵齒 數(shù)n: 花鍵外徑 D'/㎜ 花鍵內(nèi) 徑d'/㎜ 齒厚 b/㎜ 有效齒 長(zhǎng) /㎜l 擠壓應(yīng) 力 /MPa? 160 180 200 225 250 280 300 325 350 50 70 110 150 200 280 310 380 480 10 10 10 10 10 10 10 10 10 23 26 29 32 35 35 40 40 40 18 21 23 26 28 32 32 32 32 3 3 4 4 4 4 5 5 5 20 20 25 30 35 40 40 45 50 10 11.8 11.3 11.5 10.4 12.7 10.7 11.6 13.2 23 380 410 430 450 600 720 800 950 10 10 10 10 40 45 45 52 32 36 36 41 5 5 5 6 55 60 65 65 15.2 13.1 13.5 12.5 2）花鍵轂軸向工作長(zhǎng)度 應(yīng)滿足以下兩個(gè)方面的要求： ①導(dǎo)向要求 為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第 1 軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生自鎖，花鍵轂 的軸向長(zhǎng)度不宜過小，一般應(yīng)與花鍵外徑大小相同，對(duì)于工作條件惡劣的離合器， 其盤轂的長(zhǎng)度更大，可達(dá)花鍵外徑的 1.4 倍。 ②強(qiáng)度要求 花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵損壞的主要形式是由 于表面受擠壓過大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計(jì)算，當(dāng)應(yīng)力偏大時(shí)可適當(dāng) 增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。 從上節(jié)由表 3—5 表查得 從動(dòng)盤的外徑 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩DmTeNM? 430 所以我選用花鍵齒 花鍵的外徑 花鍵內(nèi)徑10n?'40Dm?'32dm? 齒厚 有效齒長(zhǎng) 擠壓應(yīng)力5b?5l 15.MPa? 擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式如下： nhlP?擠 壓? 式中，P——花鍵的齒側(cè)面壓力， N。它由下式確定： ZdDTe)(2max??? d'，D'—分別為花鍵的內(nèi)外直徑，m； Z—從動(dòng)盤轂的數(shù)目； Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)炬，N·m； n—花鍵齒數(shù)； h—花鍵齒工作高度，m；h=（ D'- d'）/2； l —花鍵有效長(zhǎng)度，m。 24 從動(dòng)盤轂一般都由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 20MPa。????2max21.8476208.7'03TePDdz??????.9.1145Manhl??擠 壓 所以符合條件。 §3.2.3 從動(dòng)盤摩檫片 在離合器接合、分離過程中，它將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn) 生大量的熱，因此，要求摩擦面片應(yīng)有下列一些綜合性能： 1）在工作時(shí)有相對(duì)較高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)； 2）具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好； 3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的熱穩(wěn)定性能； 4）能承受較高的壓盤作用載荷； 5）能抵抗高轉(zhuǎn)速下，相對(duì)較大的離心力載荷而不破壞； 6）有足夠的剪切強(qiáng)度； 7）摩擦副對(duì)偶面有高度的容污性能，不易影響它們的摩擦作用； 8）具有優(yōu)良的性能／價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。 摩擦面片來說，有兩個(gè)方面要選擇確定，一是結(jié)構(gòu)尺寸，內(nèi)、外直徑已在前 面選定，厚度可根據(jù)使用壽命確定。二是材料，近年來，摩擦材料的種類增長(zhǎng)極 快，常用的摩擦材料有： 1）石棉基摩擦材料 石棉基摩擦材料是由石棉纖維和銅絲或鋅絲繞制成石棉線繩制成。它的特點(diǎn) 是，石棉有良好的耐熱性能，而銅絲或鋅絲有相對(duì)高的強(qiáng)度。是一種性能比較良 好的摩擦材料。但它的粉塵對(duì)環(huán)境有污染，國(guó)外已經(jīng)淘汰。 它的摩擦系數(shù)大約在 0.3 左右（即在 0.25~0.4 之間） ，其允許的單位壓力在 0. 2~0.3MPa 左右，詳見表 3-2。 2）替代石棉的有機(jī)摩擦材料 美國(guó)杜邦公司曾開發(fā)出一種由芳香族聚酰胺纖維派生出來的摩擦材料，屬于 25 高分子尼龍家族，商業(yè)名稱為芳綸（kevlar aramid） 。它相對(duì)石棉基的面片有如 下一些工作特性： 1）在正常工作壓力和溫度范圍內(nèi)有較高的耐磨性能，在高的工作溫度下 有穩(wěn)定的摩擦特性，溫度達(dá)到 425℃以后才開始燒裂（而不是變軟、熔化） ，這種 狀況持續(xù)到 500℃。 2）重量比石棉材料輕，因而從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，其抗拉強(qiáng)度是鋼的 5 倍。 3）有較高的抗離心力強(qiáng)度，能有效抵抗摩擦面片的飛裂。 用有機(jī)材料代替石棉材料時(shí)，離合器的結(jié)構(gòu)等完全相同。 3）金屬陶瓷摩擦材料 離合器面片所用的金屬陶瓷摩擦材料是由金屬基體、陶瓷成分和潤(rùn)滑劑組成 的一種多元復(fù)合材料。金屬基體的主要作用是以機(jī)械結(jié)合方式將陶瓷成分和潤(rùn)滑 劑保持其中，形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的整體；陶瓷組分主要起摩擦劑的作用；而 潤(rùn)滑劑組分則主要起提高材料抗咬合性和抗粘接性的潤(rùn)滑作用，特別有利于降低 對(duì)偶件材料的磨損，并使摩擦副工作平穩(wěn)。潤(rùn)滑劑組分和陶瓷組分一起共同形成 金屬陶瓷摩擦磨損性能的調(diào)節(jié)劑。金屬陶瓷面片的單位面積允許壓力通常為 0.44~0.82MPa，摩擦系數(shù) μ 在 0.35~0.4 之間。 §3.3 壓盤和離合器蓋 §3.3.1 壓盤設(shè)計(jì) 壓盤的設(shè)計(jì)主要包括幾何尺寸的選擇和傳力方式的確定兩個(gè)方面。 （1）壓盤幾何尺寸的確定 壓盤的結(jié)構(gòu)形狀與傳力、壓緊和分離方式有關(guān)。當(dāng)采用周布圓柱螺旋彈簧壓 緊時(shí)，壓盤上應(yīng)鑄有圓柱形凸臺(tái)作為彈簧的導(dǎo)向座。當(dāng)采用膜片彈簧或中央彈簧 時(shí)，則在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧或彈性壓桿之用。 前面已經(jīng)分析了如何確定摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸。當(dāng)摩擦片的尺寸確定后， 與它配合工作的壓盤內(nèi)、外徑尺寸也就基本確定下來了。這樣，壓盤幾何尺寸最 后歸結(jié)為如何確定它的厚度。 壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)。 ①壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量 26 由離合器工作原理可知，在離合器的接合和分離過程中都要產(chǎn)生大量的熱， 而每次接合和分離的時(shí)間很短（大約 3s 左右） ，因此熱量根本來不及全部散發(fā)出 去，大部分熱量滯留在摩擦副中，必然導(dǎo)致摩擦副的溫升。為了使每次接合和分 離時(shí)的溫升不致過高，故要求壓盤具有足夠大的質(zhì)量來吸收熱量。 ②壓盤應(yīng)具有較大的剛度 要使壓盤在正常工作的情況下，不產(chǎn)生翹曲變形，則壓盤必須具有較大的剛 度。 為滿足上述要求，壓盤應(yīng)做得厚些（一般不小于 l0㎜） 。此外，還應(yīng)注意加 強(qiáng)通風(fēng)冷卻，如雙片離合器的中間壓盤體內(nèi)開有許多徑向通風(fēng)孔，見圖 3-7。近 年來這種結(jié)構(gòu)也開始在單片離合器的壓盤中采用。 壓盤形狀一般都比較復(fù)雜，而且還要求耐磨、傳熱性好和具有較理想的摩擦 性能，通常由灰鑄鐵鑄成（注意：不能用低碳鋼來代替鑄鐵，因?yàn)樵诘吞间摫砻?容易引成擦痕） ，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為 HB170～227，為了增加其機(jī) 械強(qiáng)度，可另外增添少量合金元素（如鎳、鐵錳合金等） 。 在初步確定壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時(shí)的溫升，它不應(yīng)超過 8~10℃。若溫升過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。 校核計(jì)算的公式如下： （℃） （3-Lcm???壓 7）式中， —溫升，℃；? —滑磨功，N·m，可根據(jù)式 計(jì)算（其中 Ja為汽車整車質(zhì)量L20.5aJ? 轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn) 27 圖 3-7 黃河 JN150 型汽車離合器中間壓盤（材料：HT18~36） 動(dòng)慣量，由式 計(jì)算，m a為汽車總質(zhì)量，r k為車輪滾動(dòng)半徑，i 0為 20aKrJi? 主傳動(dòng)比，i k是變速器起步擋傳動(dòng)比； 是離合器開始滑磨時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度） ；0? —分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：?jiǎn)纹x合器壓盤， =0.50；雙? ? 片離合 器壓盤， =0.25；雙片離合器中間壓盤， =0.50；? ? c —壓盤的比熱容，對(duì)鑄鐵壓盤 c=544.28J/（kg·K） ； —壓盤質(zhì)量，kg。m壓 根據(jù)自己的設(shè)計(jì)可得出： 221503794.86mrakji??? 21306.60nrdws??? 24.5.279.13.58610Lj Ja??? 壓盤的外徑應(yīng)大于摩檫片的外徑 mD 28 內(nèi)徑應(yīng)小于等于摩檫片的內(nèi)徑 205dm? 初定厚度 校核離合器的溫升，它不超過 8~10。 C20nm? ??4934.58617.610.92305rLC?????????壓 所以符合條件。 §3.3.2 壓盤傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 關(guān)系，周向與飛輪不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸向必須有相對(duì)移動(dòng)。圖 3-17 是壓盤 和飛輪間常用的幾種典型連接方式。 圖 3-17 壓盤的幾種傳力（動(dòng)）方式 （a）凸臺(tái)式， （b）鍵式(軸向鍵)， （c）鍵式（徑向鍵） ， （d）銷式， （e）傳力片式 傳力片（傳動(dòng)片）的強(qiáng)度校核 下面主要針對(duì)膜片彈簧離合器的壓盤傳力片（即最為復(fù)雜的情況）進(jìn)行分析 和討論。對(duì)于較為簡(jiǎn)單的周置螺旋彈簧離合器傳力片的強(qiáng)度校核可按二力桿拉伸 應(yīng)力分析計(jì)算。 離合器在正常工作時(shí)，傳力片既受彎又受拉（見圖 3-20） 。為精確校核傳力 片強(qiáng)度，首先應(yīng)建立傳力片的分析計(jì)算模型（這里略） 。 29 圖 3-20 傳力片分析計(jì)算圖。 （a）-傳力片結(jié)構(gòu)， （b）-變形圖， （c）-彎矩圖 經(jīng)過分析研究，膜片彈簧離合器壓盤傳力片的校核包含下面三個(gè)方面： A．正向驅(qū)動(dòng)應(yīng)力為 （3-15）maxaxmaxax22136eefEhTflinRbih???? B． 反向驅(qū)動(dòng)應(yīng)力為 （3-16）maxaxmaxax22136eefhflinbih C． 軸向彈性恢復(fù)力為 =12 （3-17）maxP3max1/EJifl 式中： -傳力片有效長(zhǎng)度， ＝ -1.5d（d 為螺釘孔直徑） ；1l 1l i-傳力片組數(shù)； n-每組有傳力片數(shù)； -每一傳力片的截面慣性矩;xJ E-材料彈性模量; -正常工作時(shí)傳力片的軸向最大變形量;maxf h-傳力片厚度； R-傳力片布置半徑； b-傳力片厚寬度； Temax-發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 由于在簡(jiǎn)化計(jì)算載荷時(shí)比較保守，取值偏大，因此，傳力片的許用應(yīng)力可取 材料的屈服極限。 共設(shè) 3 組傳力片 每組 4 片786maxTNMe?? 30 寬 厚 傳力片上兩孔間的距離25bm?1h?84lm? 孔的直徑 傳力片切向布置，圓周半徑0d 17R 傳力片材料的彈性模量 通過參數(shù)計(jì)算520EMPa?.7axf 傳力片上有效長(zhǎng)度 1l 86.507l?? 計(jì)算傳力片的彎曲總剛度 3121.50MNKm??? 計(jì)算正向驅(qū)動(dòng)應(yīng)力為：36 5maxaxax34.72106784.102232517860.454fEhTfTeeinRbhlinbMP? ????????? 36 5axaxmax34.72106784.10m223251786097.54fEhTfTeeinRbhlinbP? ????????? §3.4 離合器蓋設(shè)計(jì) 離合器蓋是離合器的主動(dòng)件之一，它必須與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā) 動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。在 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意以下幾個(gè)問題。 1）剛度問題 為了增加剛度，小轎車和一般載貨汽車的離合器蓋常用厚度約為 3～5 ㎜的 低碳鋼板（如 08 鋼板）沖壓成比較復(fù)雜的形狀。重型汽車由于批量少，為了降 低成本、增加剛度則常采用鑄鐵的離合器蓋。 2）通風(fēng)散熱問題 為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開設(shè)多個(gè)通風(fēng)窗口。 3）對(duì)中問題 31 離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件，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。 對(duì)中方式常用的有以下兩種：一是用止口對(duì)中，鑄造的離合器蓋以外圓與飛 輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中。二是用定位銷或定位螺栓對(duì)中，這種定位對(duì)中方式中的定 位銷孔或定位螺栓孔要現(xiàn)場(chǎng)“配做”. §3．5 圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì) §3．5．1 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，這樣就可使彈簧的兩端支撐面較大，各圈受力均勻，且彈簧的 垂直度偏差較小。為了保證離合器摩擦片上有均勻的壓緊力，螺旋彈簧的數(shù)目一 般不得少于 6 個(gè)，而且應(yīng)該隨摩擦片外徑的增大而增加彈簧的數(shù)目。此外，在布 置圓柱彈簧時(shí)，要注意分離桿的數(shù)目，使彈簧均勻布于分離桿之間。因此，彈簧 的數(shù)目 應(yīng)該是分離桿 的倍數(shù)，即 ZnnmZ?? 式中 m——為任意正整數(shù)。 在設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時(shí)，應(yīng)根據(jù)摩擦片 ，選定彈簧的數(shù)目 ，并根據(jù)離合DZ 器工作總壓力，確定每個(gè)彈簧的工作壓力 ：PZ?? 式中 ——工作總壓力，N；?P ——離合器壓簧的數(shù)目。Z 32 摩擦片外徑為 400--450mm 時(shí)，周布圓柱螺旋彈簧的數(shù)目一般為 9～12 個(gè)， 故取 =12.Z 設(shè)計(jì)上，每一個(gè)周布圓柱螺旋彈簧的工作壓力 P 應(yīng)不超過 1000N 。 周布?jí)壕o彈簧的外徑通常限制在 27～30mm 之間。這樣，便于把同樣的壓簧 裝在不同尺寸的離合器上。有的離合器廠，有時(shí)還把用得較多的一些彈簧的工作 高度做成相同的尺寸，而用改變鋼絲直徑和工作圈數(shù)的辦法，以獲得彈簧不同壓 緊力，有利于壓簧在不同的離合器上通用。 §3．5．2 彈簧的材料及許用應(yīng)力 離合器周布螺旋彈簧的鋼絲直徑一般在 4mm 左右，由于其直徑不大，周圍環(huán) 境的工作溫度特也在正常范圍之內(nèi)，所以彈簧的材料大都選用 65Mn 鋼或碳素彈 簧鋼。碳素彈簧鋼的特點(diǎn)是：價(jià)格低廉，原材料來源方便，鋼中雜質(zhì)較少，在相 同表面狀態(tài)及熱處理?xiàng)l件下，它的疲勞性能他也不低于合金鋼彈簧。錳彈簧鋼與 碳素彈簧鋼比較，優(yōu)點(diǎn)是：淬性好和強(qiáng)度高，脫碳傾向小，雖然它有過熱敏感性 和回火脆性的缺點(diǎn)，但錳彈簧鋼價(jià)格便宜，原材料易得，故很適合于做離合器彈 簧。 彈簧材料的許用應(yīng)力[t]必須按照彈簧的工作特點(diǎn)來確定。 一般彈簧按工作特點(diǎn)及所受負(fù)荷的類型可分為 3 類 : 1 類：受動(dòng)載荷的彈簧； 2 類：受靜負(fù)荷或負(fù)荷均勻增加的彈簧； 3 類：不重要的彈簧。 33 由于彈簧的許用應(yīng)力受材料、負(fù)荷特點(diǎn)、制造工藝等因素的影響，因此要根 據(jù)具體情況規(guī)定許用應(yīng)力值。對(duì)于汽車離合器的壓簧來說其符合狀況介于 1 類和 2 類之間，按照目前我國(guó)的工藝條件，一般推薦其許用應(yīng)力 為 800Mpa 左右。][? 離合器的壓簧由于其簧絲直徑較小，可用冷卷法制成，卷成后一般不再淬火 處理，只需要低溫回火以消除內(nèi)應(yīng)力。 3．4．3 彈簧的計(jì)算 已知摩擦片外徑 =430mm，壓緊彈簧的數(shù)目 =12，離合器的總壓緊DZ =9420N。彈簧的相關(guān)計(jì)算如下：P 1）每一個(gè)彈簧的工作壓力 N78512940??ZP 材料選用 65Mn 鋼 2）彈簧絲直徑 (3-14)][6.1?CKPd?? 式中， =785N，初選彈簧指數(shù)（旋繞比） =6，曲度系數(shù) =1.25，選P K? =715Mpa，代入上式得][? mm60.47152.86.1???d 取鋼絲標(biāo)準(zhǔn)直徑 =4.5mm1d 3）由結(jié)構(gòu)上確定彈簧的外徑 34 =30mm1D 4）彈簧中徑 101d?? 因此 mm5.2.43D 5）彈簧指數(shù)（旋繞比） 10dC? 因此 67.542 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整為 6. 6）實(shí)際的工作應(yīng)力 218dKPC???? 因此 MPa74.015.432678????? 初選彈簧剛度 =40N/mmK 7）彈簧的工作圈數(shù) KDGdi30148? 式中， ——材料的剪切彈性模數(shù)，對(duì)于碳鋼：G 。取 =6.5 圈。??1438.01~.0MPa??i 8）彈簧的實(shí)際剛度 35 fPiDGdK???max30148 (3-19) 對(duì)于離合器壓簧來說，希望 K 盡量小，一般 = N/mm。45~20 因此 N/mm.5.6284103.??? 9）彈簧的總?cè)?shù) .1??in （3-20） 汽車離合器上一般采用 ,即每端 3/4 圈擰緊，并把端部鋼絲磨薄至5.1in 直徑 1/4. 因此 =6.5+1.5=8 圈n 10）彈簧的工作變形 （3-KPf? 21） 因此 mm42.19.0785?f 11）彈簧的附加變形量 彈簧的附加變形量即為壓盤的分離行程，對(duì)于單片離合器 =1.5~2.5；對(duì)F 于雙片離合器 =1.5～3.0。f? 因此取 =2.1mm。 36 12）彈簧的自由高度 （3-?ifdnH????10)5.( 22） 式中，彈簧最大負(fù)荷時(shí)的間隙 =0.5～1.5 mm。? 因此 mm??08.5419.26.5079.82H?????? 13）彈簧的工作高度 fH?0 因此 =59.82-19.42=40.40mm 14）彈簧的最大負(fù)荷 PfK???max 因此 N8.69751.240ax?P 為離合器徹底分離時(shí)的彈簧最大負(fù)荷，一般規(guī)定校核離合器分離時(shí)彈簧maxP 的最大負(fù)荷 ??ax1.520?～ 較 增加了， max 1.78.69max?P 因此符合規(guī)定要求。 §3．5．4 離合器的平衡 為了保證離合器工作的平衡性，離合器的旋轉(zhuǎn)零件和總成均進(jìn)行靜平衡，這 對(duì)告訴發(fā)動(dòng)機(jī)來說尤為重要。 壓盤單件的平衡精度不低于 15～20g·cm 從動(dòng)盤總成的平衡度不低于 35g·cm 37 離合器壓盤的平衡精度不低于 30～70g·cm 消除不平衡的辦法：可在相應(yīng)零件上鉆孔（如在壓盤的彈簧導(dǎo)向座上鉆孔； 或在壓盤外圓上鉆孔等） ，或加平衡塊（一般加在從動(dòng)盤上） 。 離合器總成與飛輪的相應(yīng)位置靠定位銷來保證，最后還必須對(duì)離合器總成與 曲軸飛輪一體進(jìn)行動(dòng)平衡。 §3.6 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 一單級(jí)線形減震器設(shè)計(jì)參數(shù) 1 極限轉(zhuǎn)矩 Tj??1.5~201.57869maxTNMe???? 2 扭轉(zhuǎn)角剛度 K?3932j? 3 阻尼摩檫轉(zhuǎn)矩 T???0.6~.170.147860.4axTNe???? 4 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 n.529.32mM 5 減振彈簧的位置半徑 0R??05.6~075.61.dm??? 6 減振彈簧的個(gè)數(shù) 查表得 Zjj 7 減振彈簧的總壓力 F?1790.30.65TNR?? 二 減振彈簧計(jì)算 1．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 P：P＝ / =19170.73/6=3195.12?jZ 2．減振彈簧尺寸（參見圖 3-32 ） （1）彈簧中徑 Dc： D c＝11～15㎜左右。 38 （2）彈簧鋼絲直徑 d： 84[]PDcm??? （3）減振彈簧剛度 k: （3-29）??17./210KkNRZj? （4）減振彈簧有效圈數(shù) i： 438GdDkc? （5）減振彈簧總?cè)?shù) n： n＝i＋（1.5～2）=5.5 （6）減振彈簧最小高度 lmin: lmin＝n（d＋δ）≈1.ldn=24.2㎜ （7）減振彈簧總變形量 Δl：Δl＝P／k=7.6㎜ （8）減振彈簧自由高度 l0： l 0=lmin＋Δl =31.8㎜ （9）減振彈簧預(yù)變形量 Δl'：Δl'＝ =0.6㎜0njTkZR （10）減振彈簧安裝工作高度 l：l＝l 0—Δl'=31.2㎜ 三 極限轉(zhuǎn)角 j? 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩到極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角 為：j? 初選 則 12sin0ljR??? 10j???si2in561.08.720jllRm?????? 39 第四章 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 §4.1 離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求與常用結(jié)構(gòu)類