PY160A平地机主离合器结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题目 地机主离合器结构设计 作者 学院 专业 学号 指导教师 二 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）指导人评语 主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 指导人： （签名） 年 月 日 指导人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）评阅人评语 主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 评阅人： （签名） 年 月 日 评阅人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文） 答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书 共 页 2 设计（论文）图 纸 共 页 3 指导人、评阅人评语 共 页 毕业设计（论文） 答辩委员会 评语： 主要对学生毕业设计 （论文） 的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名） （签名） （签名） （签名） 答辩成绩： 总评成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 机械工业随着时间的推移有了长足的发展，重型机械的结构也日益完善。离合器作为重型机械六大系统之一传动系的主要部件之一，其结构合理性，整车匹配性，直接关系到重型机械的使用方便性、动力性及经济性。本论文主要研究 离合器与重型机械的匹配性设计 。 本论文主要做了以下方面的研究：对摩擦式离合器进行了简略介绍。对不同的离合器进行了分析对比，最终确定并选择了周置螺旋弹簧离合器作为设计目标。根据且确定了平地机的结构型式和主要参数。由总体设计中部分参数，完成了离合器的基本设计。进行了目标离合器所用零部件的选型、匹配性设计和校核计算。 关键词： 离合器，螺旋弹簧，匹配 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 as as as of as of of is of of as as of to do to of as to of of to of to of to of s 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第一章 前言 . 1 第 二 章 摩擦式离合器的结构型式及工作特性 . 3 片离合器、双片离合器及多片离合器 . 3 央弹簧离合器 . 3 置弹簧离合器 . 3 置弹簧离合器 . 4 片弹簧离合器 . 4 第 三 章 平地机的总体设计 . 6 地机的 已知相关参数 . 6 地机形式的选择 . 6 动形式 . 6 数 . 6 置形式 . 6 地机 总体参数的确定 . 7 地机 质量参数的确定 . 7 地机 主要尺寸的确定 . . 10 地机 主要性能参数的选择 . 10 地机发动机的选择 . 11 动机形式的选择 . 11 动机主要性能指标的选择 . 11 第 四 章 摩擦式离合器基本结构尺寸、参数的选择 . 13 合器转矩容量 . 13 擦片外径、内径及厚度的确定 . 14 擦片后备系数的确定 . 16 位压力的确定 . 17 擦片的一些约束条件 . 18 大圆周速度的约束 . 18 转减振器布置半径的约束 . 19 位摩擦面积传递的转矩的约束 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 次接合的单位摩擦面积滑磨功的约束 . 20 第 五 章 离合器零部件的结构选型及设计计算 . 21 动盘 的设计 . 21 动盘毂设计 . 21 动盘摩擦材料 . 23 盘和离合器盖 . 24 盘设计 . 24 合器盖设计 . 26 合器的分离装置 . 27 离杆设计 . 27 离轴承及分离套筒 . 27 柱螺旋弹簧设计 . - 26 - 构设计要点 . - 26 - 簧的计算公式、材料及需用应力 . 29 转减振器的设计 . 31 转减振器的主要参数及相关计算 . 31 震弹簧的 设计 . 34 第八章 结论 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 前 言 以内燃机为动力源的机械传动汽车中，离合器都是一个独立的部件。虽然自动传动系统是汽车传动系的发展趋势，但也有人指出：德国出版的 2003 年汽车世界汽车年鉴中介绍， 2002 年世界上 114 家汽车公司所生产的 1864 款乘用车中，手 动机械式车款数为 1337：而在我国，自动档车款式只占全国平均数的 手动挡汽车仍是世界上车款的主流（当然并不能排除一些国家和地区仍然以自动挡式汽车为主流）。在未来的发展中，考虑到传动系由 渡，采用 术的产品在改造中也较为容易，因此 术是 有利竞争者。可以说，离合器和汽车的动力源一样，在未来的机械时代是不可能从汽车上消失的。离合器是汽车传动系统中一个非常重要的部件，其主要作用是接合或切断动力传递，以满足汽车在起步、行驶、制动等不同情况下的需要，汽车在启动时如果没有采用离合器 ，变速器中的一些齿轮及轴就会参与到工作中来，这样就会使发动机的启动负荷增加；使用离合器后，在汽车启动时变速器不参与工作，这样发动机启动负荷就有所减小也便于启动，对于较大功率的发动机或蓄电池存电不足的发动机来说非常重要。汽车离合器的使用还可以减轻换挡时变速器的打齿现象。一方面减小换挡时将进入啮合的齿轮的转速差，使换挡更为轻便，另外，让发动机逐步承受载荷的同时通过油门的控制来加大牵引力，以克服汽车的全部阻力，使汽车平稳地进入运行状态，保证了乘坐的舒适性，还可以使发动机机件逐步参与到工作中来，从而延长使用寿命。离合器不但有以上这些作用，它还可以防止汽车过载，当车速急剧变化时，在行驶惯性力的作用下，负荷将大大增加，这时负荷已经远超过离合器所传递的扭矩，离合器通过打滑对这种超负荷加以限制，使发动机机件免遭损坏。 离合器位于 发动机 和变速箱之间的 飞轮 壳内，用螺钉将离合器 总成 固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是 变速箱 的输入轴。在 汽车 行驶过程中， 驾驶员 可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机 与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的 动力 。离合器是机械传动中的常用部件，可将传动系统随时分离或接合。对其基本要求有：接合平稳，分离迅速而彻底；调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性好和有足够的散热能力；操作方便省力，常用的分为牙嵌式与摩擦式两类。早期研发中最为成功的离合器是锥形离合器。它的原型出 现在 1889 年德国戴姆勒公司生产的钢质车轮的小汽车上，是将发动机飞轮的内孔做成锥体做为离合器的主动件。直到 20世纪 20年代中期锥型离合器仍然在使用，就当时来说，锥型离合器的制造较容易，摩擦面较容易修复。它的摩擦材料使用过驼毛带，皮带等。不过那时也曾出现过蹄 式离合器和蹄 容易造成分离不彻底，严重时出现主、从动件根本无法分离的自锁现象（当时所能提供的材料复合体的摩擦系数变化很大，容易引起自锁）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 现今使用的单盘式离合器的先驱是多片盘离合器，是直到 1925 年以后才出现的。多片盘式离合器的优点是：在汽车起步时离合器的结合较平顺，无冲击。早期的是多片按成对布置设计，一个钢盘片对一青铜盘片。采用金属对金属的摩擦副，把他们浸在油中工作，能达到更接近预期的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能过大，这样可以避免在高速时把油甩掉。另外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。总体来说优点大于缺点，是因为在当时，离合器还在原创阶段，性能不稳定。石棉基摩擦材料的引入和和结构上的部分改进，使单片式离合器可以传递更大的转矩，能承受更高的温度。另外，采用石棉基摩擦材料后可减小摩擦面积，进而可以 减少摩擦面的数量，多片离合器走向单片离合器的关键也在于此。 20 世纪20 年代末开始，直到进入 30 年代时也仅仅有工程车辆，赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器了。早期的单片干式离合器有与锥式离合器相雷同的问题：离合器结合时不够平顺。由于单片干式离合器结构紧凑，散热性好，转动惯量较小，导致以内燃机为动力的汽车以它作为主流离合器。在成功开发了冲压件离合器盖以后其使用频率更是扩大。多年的经验的和技术上的改进使汽车逐渐趋向于首选单片干式离合器，因为它具有从动部分转动惯量较小、散热性好、结构紧凑、调整方便和分离彻底等优点 ，结构上进行了改进后，已能做到结合平顺，所以广泛应用于大、中、小型各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。具有轴向弹性的从动盘的采用提高了离合器的结合平顺性。扭转减振器在离合器从动盘总成中应用，更是防止扭转系统的扭转共振，有效地控制了传动系的噪声和动载荷。 后来又出现的双质量飞轮扭转减振器，更能有效控制传动系的噪声和动载荷。对于重型离合器，由于现代商用车的发展趋于大型化，发动机功率也在不断加大，但离合器允许加大尺寸的空间一定（现在离合器从动盘的直径已达到 430离合器的使用条件越来越差， 所以增加离合器传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前及今后的发展趋势。为了增大离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上说，在相同的径向尺寸下，双面离合器的传扭能力和使用寿命是单片的 1 倍。但受到其他客观因素的影响（如散热等），实际的效果达不到原来效果的一倍。拉式膜片弹簧的离合器，其允许的传扭能力要比其他的结构形式大。从动盘采用金属陶瓷的离合器比采用一般有机片摩擦材料的离合器传扭能力可提高 30%，而使用寿命要提高 70%以上。近年，湿式离合器在技术上得到不断改进，湿式离合器又 开始广泛应用在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上。和干式离合器相比，由于采用了油泵进行强制冷却，摩擦表面温度一般都比较低。所以，起步时长时间的打滑也不至于将摩擦片烧损。据相关报道，这种离合器有着非常好的起步能力，其使用寿命一般情况下可以达到干式离合器的 56 倍。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 第二章 摩擦式离合器的结构型式及工作特性 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第三章 平地机的总体设计 地机的已知相关参数 地机已知参数如表 示。 表 设计所给参数 最大功率 小转弯半径 机质量 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 最高时速 h 地机形式的选择 平地机的不同形式，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上的不同。 动形式 驱动型式常用 24 、 44 、 46 等代号来表示。其中第一个数字表示车轮的总数，第二个表示驱动轮数。 24 式汽车结构简单、制造成本低，广泛使用在轿车和总质量小于 19t 的公路用车上。结合设 计要求，因设计平地机额定载荷质量偏大，本设计选择 24 后轮双胎形式。 数 平地机可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响汽车轴数的因素主要有平地机的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。包括乘用车、汽车总质量小于 19t 的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的非公路行驶车辆（如矿用自卸车等），均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。结合设计要求，本设计选用两轴式。 置形式 发动机后置后轮驱动平地机的主要优点是：重 量集中于汽车的后部，发动机距驱动轴很近，因而驱动轮负荷大，启动加速时牵引力大，且传动效率高，燃油经济性好。有利于车身内部布置，车厢内的面积利用率高。易于将发动机与车厢隔开，减少车厢内的振动和噪声，乘坐舒适性良好。可在地板下设置容积很大的行李仓。发动机后置后轮驱动平地机的主要缺点是：前轮附着力小，高速时转向不稳定，影响了操纵稳定性。水箱布置困难，不利于发动机的散热。发动机防尘困难。发动机和变速器等总成远离驾驶员，远程操纵机构的布置较复杂。故障不宜及时判别，维修保养困难。综合设计任务，选择发动机后置后轮驱动两轴 24 后轮双胎式平地机。 地机总体参数的确定 地机质量参数的确定 （ 1） 质量系数 质量系数0m是指汽车装载质量与汽车整车整备质量的比值，如表 示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 表 同类型的汽车质量系数 初取 m （ 2） 平地机的装载质量（简称装载量）和载客量 在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量 当平地机在碎石路面上行驶时，装载质量应有所减少（约为好路的 75%，约 地机要求驾驶和副驾驶，无需多余载客，按亚洲人均体重算，约为 。 （ 3） 整车整备质量 车上带有全部设备（包括随 车工具，备胎等），加满燃料和水，但是没有载货和载人时的整车质量。 由质量系数确定： （ 4） 平地机总质量的确定 汽车总质量 ( G )是指汽车装备齐全，并按规定装满客 (包括驾驶员 )、货时的重量。汽车总质量的确定如表 示。 表 车总质量计算公式 汽车类型 公式 备注 载货型汽车 pa 0 0m：整备质量 m：装载质量 大客车 10 汽车类型 0m 备注 载货型汽车 轻型 油货车为 型 6 型 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 小轿车 10客和驾驶员质量每人以65 千克计 1m ：行李质量 加设备质量 平地机的总质量： pa 0(由公式 （ 得 2= 5） 平地机轴荷分布 汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、制动性、通过性、操纵性和稳定性等主要使用性能及轮胎使用寿命都有重要影响，它指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 轴荷分配是指汽车的质量分配到前后轴上的比例，它分为空载和满载两组数据。它分为空载和满载两组数据。轴荷分配在汽车定型后就已经确定。轴荷分配在汽车设计的过程中一般要考虑到以下三个方面 :力使轮胎均匀磨损、满足汽车主要性能的需要，还要顾及汽车的布置形式。 由表 以得出满载时单前轮的负荷为 640载时单后轮的负荷为 1280 表 类汽车的轴荷分配 车型及驱动形式 满载 空载 前轴 后轴 前轴 后轴 乘 用 前置前驱 3 4 前置后驱 5 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 车 后置后驱 0 2 商 用 货 车 24 后轮单胎 8 0 24 后轮双胎，长、短头式 5 6 24 后轮双胎，平头式 0 2 46 后轮双胎 1 9 表 计平地机的轴荷分配 空载 满载 前轴 后轴 前轴 后轴 32% 68% 平地机主要尺寸的确定 轴距就是通过 车辆 同一侧相邻两 车轮 的中点，并垂直于车辆纵向 对称 平面的二垂线 之间的距离。简单地说，就是汽车 前轴 中心到 后轴 中心的距离。从设计角度讲，轴距是一个很重要的参数 ，它与汽车的性能息息相关。轴距决定了汽车重心的位置。因此汽车轴距一旦改变，就必须重新进行总布置设计，特别是传动系和车身部分的尺寸，重新调整悬架系统中的弹簧及吸震器参数，转向系中的转向梯形拉杆尺寸。同时轴距的改变也会引起前、后桥轴荷分配的变化，从而必须要考虑这些因素对汽车制动性、操纵性及平顺性的影响。所以在汽车技术性能表里肯定会注有轴距这个参数，这足以说明了它具有十分重要的参考作用。 轮距是指车轮在车辆支承平面 (一般就是 地面 )上留下的轨迹的中心线之间的距离。如果 车轴 的两端是双 车轮 时，轮距是双车轮两个中心平面之间的 距离 。汽车的轮距有前轮距和后轮距之分，前轮距是前面两个轮中心平面之间的距离，后轮距是后面两个轮中心平面之间的距离，两者可以相同，也可以有所差别。 表 类汽车的轴距和轮距 车型 类别 轴距 L/m 轮距 B/m 24 货车 总质量 1） 前、后轮距 1B 和 2B 平地机的轮距与平地机结构布置形式有关。现初取为 9001 ， 9002 （ 2） 轴距 L 平地机对机动性能要求高，故轴距应取短些。由表 初取对应 000 （ 3） 前悬 后悬 轻型及其以上的载货汽车后悬一般在 12002200间。初取为 L ， L （ 4） 外廓尺寸 总长 ： 3 0 01 3 0 01 0 0 05 0 0 0 (宽度： 5 5 0601 9 53 (高度： 1 3 0301 3 0 05 0 03 0 0 (地机性能参数的选择 最高车速据设计要求 直接档和档最大动力因素型货车一般不带挂车，平均车速和加速性的要求也较高，档最大动力因数标志着起步连续换档的能力。见表 表 力性参数范围 车辆类型 比功率)( 1比转矩)( 1 1 直接档最大动力因数 档最大动力因数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 货 总质量 8.10 - 1586 3 - - 97 地机发动机的选择 动机形式的选择 根据机型选择：六缸直列式水冷柴油机。 动机主要性能指标的选择 第四章 摩擦式离合器基本结构尺寸、参数的选择 合器转矩容量 摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为 CC （ 摩擦力矩 f ；摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取 ；压盘施加在摩擦面上的工作压力 擦片的平均摩擦半径 Z 为摩擦面数，是从动盘数的两倍。 假设摩擦片上工作压力均匀，则有 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 4 )(2200 (0A 为单面摩擦面积 D 为摩擦片外径 d 为摩擦片内径。 摩擦片的平均摩擦半径据工作压力均匀的假设，可表示为 )(3 2233(当 d D 0 6 时，4 ( 将式 (式 (人式 ( )1(12 330 ( 由公式 (公式 (入公式 ( (式中， c 为摩擦片内外径之比， c =d D ，一般在 间。 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时，即 T (公式 (，为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于 1。离合器的基本参数主要有性能参数： 和0p；尺寸参数： D 、 d 和摩擦片厚度 b 以及结构参数：摩擦面数 Z 和离合器间隙 t ，最后还有摩擦因数 f 。 ）（ (16 230 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 擦片外径、内径及厚度的确定 摩擦片的外径是离合器的基本尺寸，它涉及到离合器的结构重量和使用寿命，它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。当按发动机最大转矩）来选定 D 时，有下列公式可供参考： em (式中，系数 A 反映了不同结构和使用条件对 D 的影响，可参考下列范围： 小轿车 A =47；货车：单片离合器取 30 片取 45卸车和使用条件恶劣的载货汽车 A =19。根据设计要求可知这里应该取 A =40 初步计算： 0354 8 01 0 0 (按 后，还需注意摩擦片尺寸系列化和标准化，并且选取时选取尺寸应略大于计算尺寸（可承受较大静摩擦力矩）。 表 合器尺寸 选择参数 摩擦片外径 D /发动机最大转矩 单片离合器 双片离合器 重负荷 中等负荷 极限值 225 250 280 300 325 130 170 140 160 320 150 200 280 310 380 170 230 320 360 450 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 350 380 410 430 450 350 380 410 410 510 620 680 820 980 480 600 720 800 950 1150 550 700 830 930 1100 1320 表 我国摩擦片尺寸的标准。所以综合表 组数据，选择最佳的摩擦片外径 D 为 430擦片内径 d 不作为一个独立的参数，它和外径 D 有一定的关系，用比值 C 来反映，定义为： 比值 C 关系到从动片总成的结构设计和使用性能。因为现在广泛采用扭转减振器，所以布置扭转减振器时要求加大内径 d ，从而 C 要增大；但不利的是过分增大 C 值会使摩擦面积变小。按照相关的设计经验： C =动机的转速越高， C 取值越大。 表 合器摩擦片尺寸系列和参数 外径D /160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 内径d /110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 厚度/ 4 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 1 C 面面积 / 2106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 对摩擦片的厚度 h ，我国已规定了三种规格： 4 根据初取 D 值和表 择 D =380d =205 h =4 C = 擦片后备系数的确定 后备系数保证离合器能可靠传递发动机转矩。后备系数还有助于减少汽车起步时的滑磨，以便提高离合器的使用寿命。设计离合器过程中，是参照已有的经验和统计资料，并根据汽车的使用条件和离合器的结构型式的特点等，先初步选定后备系数，后进行校正调整。汽车离合器的后备系数 的经验值： 乘用车及轻型货车： =、重型货车： =引车、越野汽车、重型带拖挂车： =外小轿车用离合器的后备系数 值大多 为 轿车离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中因为摩擦片的磨损在小范围内几乎不会引起工作压力（开始时 有点变大，后来几乎不变）的改变，又因为小轿车的后备功率比较大，使用条件比较好，所以取小值。有拖挂的载货汽车，它们起步阻力较大，相对于小轿车，其后备功率就较小，所以要选取较大的后备系数。在同类型的汽车中，后备系数也不完全一样。例如，像一般螺旋弹簧离合器，摩擦片磨损后工作压力会减小，可适当加大后备系数。 初步选定： =2 此时： T (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 此后经计算，做出相应修正。 位压力的确定 影响磨损的物理因素是 单独考虑 p 的大小对摩擦片摩擦损耗的影响没有意义。但是对于离合器，降低 p 就意味着要增加摩擦片面积，提高了允许磨耗量，直接意义是提高了摩擦片的磨耗距离。所以， p 的大小在一定程度上反映了离合器的使用寿命， p 值小 ，寿命长； p 值大，寿命短。所以确定摩擦片上的单位压力 要考虑到离合器本身的工作条件、摩擦片的直径大小、摩擦材料及其品质等因素。当摩擦片的外径比较大的时候，要适当降低摩擦面上的单位压力 p 。因为在其它条件不变时，摩擦片外径的增加会造成摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热严重，再加上整个零件尺寸较大，造成零件的温度梯度也大，零件受热不均匀