一种新型液压控制多片式摩擦离合器设计【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 本科毕业设计（论文） 一种新型液压控制多片式摩擦离合器设计 学 院 机械工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2016年 3 月 9 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 伴随着社会的高速发展，在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先 进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。汽车离合器行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。 离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。在新的市场需求的驱动下，汽车离合器的更新和优化升级更加迫切。国内汽车离合器 生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展离合效果好，精度高的汽车离合器，在机动车辆向高精度化的转变中发挥积极作用。一般生产汽车离合器的企业对离合器的离合指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到离合器在汽车运行中可能会出现的种种问题，从而减少离合器由于故障而导致出现刹车失控、引发交通事故等现象。 本文介绍了新型液压控制多片式摩擦离合器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算，通过对传统的汽车离合器 结构 进行优化，使得此种类型的汽车离合器的使用范围更广泛，更加灵活，并且对今后的选 型设计工作有一定的参考价值。 关键词： 新型液压控制多片式摩擦离合器 结构；工作原理；参考 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of s in by of at to a of of is to a in be of in by to in to of to of In of of a to of a of of to on in to in to in of to a to of a is of so on to of of of a in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 一章 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 2 合器工作原理 . 4 压系统概述 . 5 第二章 新型液压控制多片式摩擦离合器结构的设计 . 7 型液压控制多片式摩擦离合器液压系统原理图的确定 . 7 合器结构的选择 . 8 擦片的选择 . 9 紧弹簧布置形式的选择 . 11 压盘的驱动方式 . 13 合器主要零件的设计 . 14 动盘 . 15 擦片 . 15 缩弹簧 . 15 盘 . 16 合器盖 . 16 第三章 离合器的设计计算 . 17 擦片主要参数的选择 . 18 擦片基本参数的优化 . 19 缩弹簧主要参数的选择 . 20 缩弹簧的优化设计 . 20 缩弹簧的应力计算 . 21 结 论 . 22 致 谢 . 23 参考文献 . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 一章 绪 论 题的来源与研究的目的和意义 目前市面上的液压控制多片式摩擦离合器大多都是采用传统的结构，在某些特定的区域，这种结构形式的液压控制多片式摩擦离合器非常不受欢迎。由于以往的液压控制多片式摩擦离合器采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控，保养维护费用较高 ;同时存在一定的安全隐患。因此，对整机的安全性要求较高，操作时也；会给工作人员带来强烈的震动，使得操作很不舒服。虽然传统的液压控制多片式摩擦离合器的传动效率较高，离合效果较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新 型的液压控制多片式摩擦离合器势在必行！传统的液压控制多片式摩擦离合器的产品图片如下图 图 传统压控制多片式摩擦离合器 课题研究的内容 本课题是对新型液压控制多片式摩擦离合器的原理及结构进行研究。具体包括以下内容： (1)介绍新型液压控制多片式摩擦离合器的结构原理以及液压控制原理，根据合理地设计和改善将其结构等效简化，确定新型液压控制多片式摩擦离合器的结构。 (2)设计出新型液压控制多片式摩擦离合器的液压系统原理图以及结构图 纸。 (3)对新型液压控制多片式摩擦离合器的安全系数进行测定，得出影响效率的主要因素，验证理论分析的正确性。 合器工作原理 如图 示，该新型液压控制多片式摩擦离合器一般是有外罩、加压盘、外齿摩擦片、法兰盘、活塞、活塞缸、管结构、轴、压缩弹簧组成。 新型液压控制多片式摩擦离合器从大的地方来分主要由压力液压缸和分离机构两买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 部分组成 ,由 3 个均布的液压缸直接将动力传递给分离机构 ,其结构形式大大简化。由于其液压缸活塞具有一定的行程储备 ,在使用过程中无需调整摩擦片片间间隙 ,降低了工人的劳动强度 ,提高了可靠 性和安全性 充分说明了该新型装置具有较好的可操纵性和较高的自动化水平 ,具有较好的应用前景。 图 离合器总成 压系统概述 广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械领域，气弹簧的使用非常广泛，几乎无处不在。传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展的需要。总之，现代液压工程有五个业务领域：能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液压开发和交付，在各种液压服务的开发和交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的发展，液压臂的开发和交付。水利工程的理论基础的建立和发展。例如，在工程力学、流体动力学流体和压力的研究；金属和非金属材料性能的研究，材料科学与工程中的应用；热生成热力学，传导和开关；各种液压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科学设计计算；研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。研究，并开发新的液压产品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前 和未来的需求设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 新型液压控制多片式摩擦离合器结构的设计 型液压控制多片式摩擦离合器液压系统原理图的确定 新型液压控制多片式摩擦离合器液压系统的控制原理为：操作时，先打开电瓶开关，板动钮子开关，给电磁阀通电，液压泵为系统提供压力油，使液压缸伸缩，实现摩擦离合器开合。液压系统中电磁阀叠加了压力控制阀，该阀可根据离合器的使用工况以及负载的大小调整系统的控制压力。电气控制系统中可安装传感器，以实现自动控制，不但降低了操作者的劳动强度，还提高了该离合器的自动化程度，使其具有广泛的实用性。具 体的液压系统原理图如下图 示： 图 压系统原理图 合器结构的选择 擦片的选择 多片离合器因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 动惯量小，在使用时能保证分离彻底接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择多片离合器。摩擦片数为 8。 紧弹簧布置形式的选择 离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、压缩弹簧式等。其中压缩弹簧的主要特点是用一个压缩弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。压缩弹簧与其他几类相比又 有以下几个优点 9： （ 1）由于压缩弹簧有理想的非线性特征 ,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力； （ 2）压缩弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小； （ 3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降； （ 4）由于压缩弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命； （ 5）易于实现良好的通风散 热，使用寿命长； （ 6）平衡性好； （ 7）有利于大批量生产，降低制造成本。 但压缩弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，压缩弹簧的制造已日趋成熟。因此，我选用压缩弹簧式离合器。 压盘的驱动方式 在压缩弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传递到压盘的方法有三种 9： （ 1）凸台 窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗孔内 ，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 通过二者的配合，将扭矩从离合器盖传到压盘上，此方式结构简单，应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，因而接触部分容易产生分离不彻底。 （ 2）径向传动驱动式：这种方式使用弹簧刚制的径向片将离合器盖和压盘连接在一起，此传动的方式较上一种在结构上稍显复杂一些，但它没有相对滑动部分，因而不存在磨损，同时踏板力也需要的小一些，操纵方便；另外，工作时压盘和离合器盖径向相对位置不发生变化，因此离合器盖等旋转物件不会失去平衡而产生异常振动和噪声。 （ 3）径向传动片驱动方式：它用弹簧钢制的传动片将压盘与离合器 盖连接在一起，除传动片的布置方向是沿压盘的弦向布置外，其他的结构特征都与径向传动驱动方式相同。经比较，我选择径向传动驱动方式。 合器主要零件的设计 扇形波状弹簧两两对置铆接与从动钢片上，两侧在铆接摩擦片，铆钉都采用铝制埋头铆钉，摩擦衬面在铆接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度误差小于 动盘本体采用 45 号钢冲压加工得到，为防止其弯曲变形而引起分离不彻底，一般在从动盘本体上设径向切口。 擦片 摩擦片在性能上要满足如下要求： （ 1）摩擦系数稳定，工作温度，滑磨 速度，单位压力的变化对其影响； （ 2）具有足够的机械强度和耐磨性，热稳定性好； （ 3）有利于接合平顺； （ 4）摩擦片选用材料为石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉织物、粘结剂和特种添加剂热压而成，其摩擦系数为 石棉基摩擦材料密度小，工作温度小于 180，价格便宜，使用效果良好，在汽车离合器中广泛使用。 缩弹簧 压缩弹簧使用优质高精质钢。其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料为60了提高压缩弹簧的承载能 力，要对压缩弹簧进行调质处理，得具有高抗疲劳能力的回火索氏体。要防止压缩内缘离开，同时对压缩弹簧进行强压处理（将弹簧压平并保持 1412 小时），使其高压力区产生塑性变形以产生残余反向应力，对买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 压缩弹簧的凹表面进行喷丸处理，喷丸是 白口铁小丸， 可提高弹簧的疲劳寿命。同时，为提高分离指的耐磨性，对其进行局部高频淬火式镀铬。采用乳白镀铬，若压缩弹簧许用应力可取为 1500 1700N/ 盘 压盘的材料选用 造制成。它要有一定的质量和刚度 ，以保证足够的热容量和防止温度升高而产生的弯曲变形。压盘应与飞轮保持良好的对中，并进行静平衡。压盘的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于 盘壳用 12栓将其一端固定在飞轮端面上，另一端固定在压盘端面上。 合器盖 离合器盖的压缩弹簧支撑处须具有较大的刚度和较高的尺寸精度，压盘高度（丛承压点到摩擦面的距离）公差要小，支撑环和支撑铆钉的安装尺寸精度要高，耐磨性好，压缩弹簧的支撑形式采用铆钉作支承时，如果分离轴承与曲轴中心线不同心，可引起铆钉的过度磨损。提高铆钉硬度的套筒和支承与曲 轴中心线不同心，亦可引起铆钉的过度。提高铆钉硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的结构措施，采用 10 钢材材料、 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第三章 离合器的设计计算 擦片主要参数的选择 采用多片摩擦离合器是利用摩擦来传递发动机扭矩的，为保证可靠度，离合器静摩擦力矩摩擦片的静压力： T （ （ 式中： 离合器后备系数（ 1 ） 发动机的最大扭矩可由式 : m a xm a x 9549 （ 得 式中： 754500在 间 ，取 =196 1）后备系数是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择时，应从以下几个方面考虑： a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩； b. 防止离合器本身滑磨程度过大； c. 要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车 =合设计实际情况，故选择= 则有可有表 得 表 合器后备系数的取值范围 车型 后备系数 乘用车及最大总质量小于 6大总质量为 6 14车 擦片的外径可有式 :（ 求得 直径系数，取值见表 取 16 得 D= 表 径系数的取值范围 车型 直径系数乘用车 大总质量为 商用车 片离合器 ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 片离合器 ) 最大总质量大于 商用车 擦片的尺寸已系列化和标准化 ,标准如下表 (部分 ): 表 合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 D60 180 200 225 250 280 300 325 内径 d10 125 140 150 155 165 175 190 厚度 /1 C 面面积 06 132 160 221 302 402 466 546 摩擦片的摩擦因数 f 取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。可 由表 得： 摩擦面数 Z 为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本题目设计多片离合器，因此 Z=2。离合器间隙 t 是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合 器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙 t 一般为3 4 t=4 表 擦材料的摩擦因数的取值范围 摩擦材料 摩擦因数f 石棉基材料 模压 织 末冶金材料 铜基 基 属陶瓷材料 合器的静摩擦力矩为： cc （ 与式（ 立得： 313 （ 代入数据得：单位压力 表 擦片单位压力的取值范围 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 摩擦片材料 单位压力0p/棉基材料 模压 织 末冶金材料 模压 织 金属陶瓷材料 擦片基本参数的优化 （ 1）摩擦片外径 D（ 选取应使最大圆周速度05 70m/s，即 3m a x eD m/s 7065 m/s （ 式中，0m/s）；r/ （ 2）摩擦片的内、外径比 C 应在 围内，即 C （ 3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的值应在一定范围内，最大范围为 （ 4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径 d 必须大于减振器振器弹簧位置直径020 502 0 Rd （ 5）为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即 0220 2 1 T （ 中，0N.m/可按表 经检查 ,合格。 表 位摩擦面积传递转矩的许用值 离合器规格 210 250210 325250 325 20 10/ 0 28 0 30 0 35 0 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 （ 6）为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力0 p 7）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤 ,离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值 ,即 224 （ 式中 , 为单位摩擦面积滑磨 (J/ 为其许用值 (J/对于乘用车： J/于最大总质量小于 商用车： J/于最大总质量大于 用车： J/W 为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（ J），可根据下式计算 2202221800 （ 式中， r 为轮胎滚动半径（ m）；r/算时乘用车取2000 r/商用车取 1500 r/其中： i 6.0rr m 4325g 代入式（ 得 J ，代入式（ 得 ，合格。 （ 8）离合器接合的温升 式中 ,t 为压盘温升 ,不超过 108 C； c 为压盘的比热容， c J/( C)；为传到压盘的热量所占的比例，对多片离合器压盘； ， m 为压盘的质量15.3m 入， 76.4t C，合格。 缩弹簧主要参数的选择 1. 比较 H/买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 此值对压缩弹簧的弹性特性影响极大，分析式（ 载荷与变形 1 之间的函数关系可知，当 2， 增函数； 2， 一极值，而该极值点又恰为拐点； 2， 一极大值和极小值；当 2， 小值在横坐标上，见图 1- 2/ 2- 2/ 3- 22/2 4- 22/ 5- 22/ 图 压缩弹簧的弹性特性曲线 为保证离合器压紧力变化不大和操纵方便，汽车离合器用压缩弹簧的 H/h 2 范围内选取。常用的压缩弹簧板厚为 2 4设计 2， h=3则H=6 2. R/通过分析表明， R/r 越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。汽车离合器压缩弹簧根据结构布置和压紧力的要求， R/r 常在 范围内取值。本设计中取 25.1摩擦片的平 均半径 94r 整 118R 255.1 汽车压缩弹簧在自由状态时，圆锥底角一般在 159 范围内，本设计中 a r c t a n 得 在 159 之间，合格。分离指数常取为 18，大尺寸压缩弹簧有取 24 的，对于小尺寸压缩弹簧，也有取 12 的，本设计所取分离指数为 18。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 1092 31 102 满足 2 要求。 5. 压盘加载点半径 1R 和支承环加载点半径 1r 的确定 1r 应略大于且尽量接近 r， 1R 应略小于 R 且尽量接近 R。本设计取 1161 R 61 r 缩弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为 60量应力 可取为 1600 1700N/ 6. 公差与精度 离合器盖的压缩弹簧支承处，要具有大的刚度和高的尺寸精度，压力盘高度（从承压点到摩擦面的距离）公差要小，支承环和支承铆钉安装尺寸精度要高，耐磨性要好。 缩弹簧的优化设计 （ 1）为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的 初始锥角 应在一定范围内，即 （ 2）弹簧各部分有 关尺寸的比值应符合一定的范围，即 （ 3）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，推式压缩弹簧的压盘加载点半径1R （或拉式压缩弹簧的压盘加载点半径 1r ）应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即 推式： 24/)( 1 拉式： ( 1 （ 4）根据弹簧结构布置要求， 1R 与 R ， 621 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 620 1 40 0 rr f （ 5）压缩弹簧的分离指起分离杠杆的作用，因此杠杆比应在一定范围内选取，即 推式： rR rr f 拉式： rR rR f 由（ 4）和（ 5）得 34320 缩弹簧的应力计算 假定压缩弹簧在承载过程中其子午断面刚性地绕此断面上的某中性点 O 转动（断面在 O 点沿圆周方向的切向应变为零，故该点的切向应力为零， O 点以外的点均存在切向应变和切向应力。现选定坐标于子午断面，使坐标原点位于中 性点O。令 X 轴平行于子午断面的上下边，其方向如上图所示，则断面上任意点的切向应力为： xe y2/ 2t （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 压缩弹簧工作点位置 式中 碟簧部分子午断面的转角（从自由状态算起） 碟簧部分子有状态时的圆锥底角 e 碟簧部分子午断面内中性点的半径 e=（ (R/r) （ 了分析断面中断向应力的分布规律，将（ 写成 轴的关系式： 图 切向应力在子午断面的分布 由上式可知，当压缩弹簧变形位置一定时，一定的切向应力 t 在 标系里呈线性分布。 当 0t 时 X)2(Y ，因为 )2( 的值很小，我们可以将 )2( 看成买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 )2( ，由上式可写成 X)2( 。此式表明，对于一定的零应力分布在中性点 O 而与 X 轴承 )2( 角的直线上。从式（ 以看出当 时无论取任何值，都有 e)2(Y 。显然，零应力直线为 K 点与 O 点的连线，在零应力直线内侧为压应 力区，外侧位拉应力区，等应力直线离应力直线越远，其应力越高。由此可知，碟簧部分内缘点 B 处切向压应力最大， A 处切向拉应力最大，分析表明， 算压缩弹簧的应力只需校核 B 处应力就可以了，将 B 点的坐标X=（ Y=h/2 代入（ 有： 2221 22 令 0t 可以求出切向压应力达极大值的转角 由于： 4/118 94118) rR 以： ， ，在分离轴承推力 2r 2 （ 式中 n 分离指数目 n=18 单个分离指的根部宽 22182 0 rb r 此： N/于 以根据最大剪应力强度理论， B 点的当量应力为： 5 4 9 N/700 N/缩弹簧的设计应力一般都稍高于材料的局限，为提高压缩弹簧的承载能力，一般要经过以下工艺：先对其进行调质处理，得到具有较高抗疲劳能力的回火索氏体，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 对压缩弹簧进行强压处理（将弹簧压 平并保持 12 14h），使其高应力区产生塑性变形以产生残余反向应力，对压缩弹簧的凹表面进行喷丸处理，提高弹簧疲劳寿命，对分离指进行局部高频淬火或镀铝，以提高其耐磨性。 故压缩弹簧和当量应力不超出允许应力范围，所以用设数据合适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 结 论 到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于新型液压控制多片式摩擦离合器的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指 导，确保设计进度，本文所设计的是新型液压控制多片式摩擦离合器的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才