摩擦式离合器实验台的设计【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 1 摩擦式离合器试验台的设计 摘 要 ： 离合器是汽车的重要组成部分， 是 汽车传动部分核心部 件 ，它的性能指标的好坏直接关系到汽车整体的质量，因而对其 性能 的测定 有着十分重要的意义。本文介绍了 摩擦盘式离合器 的主要结构和工作原理，概述了 摩擦盘离合器 实验台的作用、基本组成和工作原理；进行了 摩擦盘离合器 实验台的方案和结构设计，主要包括 离合器 组件的选择、实验台架设计、零部件的布置 、动力选择、传感器的选择和有关参数测量与计算。可为汽车开发和研究提供实验参考。 关键词： 摩擦盘离合器 实验台 性能测试 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 前言 摩擦盘 式离合器是现代汽车 的主要部件，它的出现使汽车操作更加简单， 使用更加方便。但 摩擦式离合器作为传动系的主要部件，工作状态多变。如何评测摩擦式离合器的性能特性是汽车研究人员和生产厂家面临的重要 问 题。如何 来分析各种性能，只有通过在实验台上来模拟分析 和实验，通过实验台的分析后，可以及时发现离合器在 运行 过程中的隐患， 减少事故损失，降低维修费用，提高摩擦盘式离合器运行的安全性、可靠性和经济效益 ，而实验台的设计过程又变得尤其重要，它的性能好坏直接关系到被测离合器的各种性能指标 的检测结果 。 怎样去优化 实 验台的设计 ，是当前我们研究所需要 解决的问题。 离合器的 接合与分 离 操作 主要是由于离合器的摩擦盘的接合、分离来实现的，这对离合器摩擦盘的摩擦性能要求尤其重要 。为了实时监测离合器的操纵性能和安全性能，现代企业和研究部门都在研究 离合器实验台，试图通过实验台对离合器进行研究，以掌握离合器的性能。 工作原理 离合器位于发动机和变速箱之间，是汽车传动系中 直接与发动机相联系的总成件，通常离合器与发动机曲轴飞轮组的飞轮安装在一起，是发动机与汽车传动系中之间切断和传递动力的部件。在汽车从起步到正常行驶直至停车的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机与传动系暂时分离或逐渐结合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力 。 合器的结构 离合器是汽车传动系重要组成部分，安装在发动机与变速器之间， 主要 由主动部分，从动部分 、压紧装置、分离机构和操纵机构五大部分组成 。见 图 1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 图 1 摩擦离合器的结构图 离合器盖用螺钉固定在飞轮上，压盘后端圆周上的凸台伸入离合器盖的窗孔中，并可沿窗孔轴向滑动。这样，曲轴旋转，便通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动，构成离合器的主动部分。双面带摩擦忖片的从动盘式从动部分，从动盘通过滑动花键毂装在从动轴上，轴前端采用轴承支撑于曲轴后端的中心孔中。安装在离合器盖和压盘之间，沿圆周均匀的压紧弹簧组成离合器的压紧装置。压紧弹簧将压盘和从动压向飞轮，使压盘与从动盘、飞轮与从动盘的两个摩擦面压紧 。分离杠杆是离合器摁里机构的组成零件，分离杠杆外端与压盘铰接。中部通过铰接支承在离合器盖上。分离轴承、分离套筒、分离叉、拉杆、离合器踏板组成李核武器的操纵机构，分离轴承和分离套筒压装成一体。松套在从动轴的轴套上，分离叉中部支承在飞轮壳上。 合器 的作用 （ 1）保证汽车平稳起步 汽车由静止到行驶的过程，其速度由零逐渐增大。有了离合器，在汽车起步时离买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 合器逐渐接合（与此同时，逐渐踩下加速踏板以增加发动机的输出转矩），这样，离合器所能传递的转矩也就逐渐增大，于是发动机的转矩便可有小变大地传给传动系，当牵引力足 以克服汽车的行驶阻力时，汽车便由静止状态开始缓慢地加速，实现平稳起步。 （ 2）便于换档 汽车在行驶过程中，为了适应行驶条件的变化，变速器需要经常换用不同的挡位工作，而普通齿轮式变速器换档时通过拨动换档机构来实现的，即在用挡位的一对齿轮副退出啮合，待用挡位的一对齿轮副进入啮合，换档时，如果没有离合器将发动机与变速器之间的动力暂时切断，在用挡位齿轮副之间将因压力很大而难以脱开，待用挡位的齿 轮副将因两者圆 周速度不等而难以进入啮合，即使能进入啮合也会产生很大的冲击和噪声，损坏机件，装设了离合器后，换档前先使离合器分 离，暂时切断传动系动力传递，然后再进行换档操作，以保证换档操作过程的顺利进行，并减轻或消除换档时的冲击。 （ 3）防止传动系过载 当汽车紧急制动时，车轮突然紧急降速。若发动机与传动系刚性连接，将迫使发动机也随着急剧降速，其所有运动件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使机件损坏，有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会自动打滑以消除这一危险，从而起到过载保护的作用。 擦式离合器的类型 现代汽车上广泛采用摩擦式离合器，这种离合器是利用主、从动元件 间的摩擦作用来传递转矩的。摩擦式离合器的类型较多，分类如下： （ 1） 盘的数目可分为单片式、双片式和多片式。 （ 2） 簧的形式及布置形式可分为州布螺旋弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式、和斜置弹簧式等。 （ 3） 机构可分为机械式（杆式和绳式）、液压式、气压式和空气助力式等。 擦盘式离合器的工作原理 摩擦式离合器因其结构简单、性能可靠、维修方便、目前被绝大多汽车所采用。 离合器的工作原理 （ 1）接合状态 离合器在接合状态时，压紧弹簧压盘、从动盘、飞轮互相压紧。发动机的转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩转到从动 盘，再经从动轴向传动系输出。离合器除了在机构与尺寸上保证传递转矩外，设计是还考虑到离合器在使用过程中因买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 摩擦因数的下降、摩擦件磨损变薄和弹簧本省的疲劳至使弹力下家昂等因素的影响，造成离合器所能传递的最大转矩下降，因此离合器所能传递的最大转矩 间的关系为 p 式中 Z 摩擦面数 ; P 压盘对摩擦片的总 压紧力 ; u 摩擦因数 ; R 摩擦片的平均摩擦半径 B 后备系数 ,轿车及轻型货车 B=中型及重型货车 B=拖挂的重型货车及牵引车 B=后备系数也不宜过高 ,以便在紧急制动时 ,能通过滑磨来防止传动系过载。 （ 2）分离过程 踩下离合器踏板时 ,拉杆拉动分离叉外端向右移动，分离叉 内端则通过分离轴承推动分离杠杆的内端向前移动，分离杠杆外端便拉动压盘向后移动，使其在进一步压缩压紧弹簧的同时，解除对从动盘的压力。于是离合器的主、从动部分处于分离装态而中断动力的传递。 （ 3） 接合过程 当需要恢复动力传递时，缓慢地抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的压力 ，压盘便在压紧弹簧作用下逐渐压紧从动盘，并使所传递的转矩逐渐增大。当所能传递的转矩小于汽车起步阻力时，汽车不动。从动盘粗转，主、从动摩擦面完全打滑；当所能传递的转矩达到足以克服汽车开始起步的阻力时，从动盘开始旋转，汽车开始移动， 但仍低于飞轮的转速，即摩擦面间仍存在部分打滑现象。随着压力的不断增加和汽车的不断加速，主、从 动部分的转速差逐渐减小，直到转速相等，滑磨现象消失，离合器完全接合为止，接合过程即结束。由此可知，汽车平稳起步是靠离合器逐渐接合过程中滑磨程度的变化来实现的。 接合后，在复位弹簧作用下，踏板回到最高位置，分离叉内端回到最右位置。分离轴承则在复位弹簧的作用下分离杠杆， 向右紧靠在分离叉上。 压盘的传动、导向和定心方式 。 压盘是离合器的主动部分的重要组成零件之一，工作过程中既要接受离合器盖传来的动力，又要在分离与 接合过程中轴向移动。为了将离合器盖的动力顺利传递给压盘。并保证压盘只作沿轴线方向的平移而不发生歪斜，通常压盘的传动、导向和定心方式有：传动片式、凸台窗孔式、传动块式和传动销式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 离合器的诞生是随着汽车的不断发展而与时俱进的。 在国外 离合器的 开发和运用是在十九世纪开始的，而在我国的 飞速发展是 在“八五”和“九五”期间 ，作为科研项目，列入国家重点攻坚项目， 受国家政府机关的大力支持，对于自主产权 的科研项目受各个国家的保护，从而也加速了企业之间的竞争，也加快 科技创新，与之相关的科研项目也要 同步发展，随之而来的检测仪器也同时得到发展，这样为离合器实验台的发展提供了广阔的空间 。 在实际的使用当中 ， 离合器实验台 的使用 相当广泛 ， 世界各国的知名企业如绅宝、雷诺、菲亚特、现代、奔驰等都开发和 应用 离合器实验台 。市场的开发前景很是乐观， 可以看出，离合器的研发空间很大，随之对离合器试验台的设计开发变得尤为 重要。我相信随着我国汽车工业的发展，离合器试验台的设计也会的到进一步的突破 1 ， 而我国 在今年来， 汽车工业得到长足的发展，他们对离合器的研究也从此有了很大的进步，具有代表性的研发单位有南京汽车制造厂、上海汽车制造厂、济南汽车制造厂、北京汽车制造厂等十几家汽车研发企业。到 1985以后国产汽车有奇瑞汽车、中国重汽、江淮汽车等也激发了新的活力，他们对离合器的研究 都有自己的专利技术，但是对离合器试验台的开发比欧美国家要差一些其中包括试验台的总体设计都是通过科研单位的技术支持，并且使用的普遍的是大学和一些科研单位，企业的研发更具有针对性，技术研发的成果，使用率比较高，各高校的研发状况处在上升趋势 2。 内的发展状况 我国 汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组，在激烈的市场竞争中， 行业规模、产品技 术 、经营管理等方面取得了较好的发展。 目前，国内汽车离合器企业约 100 余家 (不含家庭作坊 )。 2005 年汽车离合器销售额约 35 亿元 ;从业人员 12880 人，其中工程技术人员 1075 人 ;元 ;利税总额 元 ;全年共产销汽车离合器盖总成 1000 万件，汽车离合器从动盘总成 2000 万件，液力变矩器 10 万套。排名前五家企业 2005 的销售额占到了全行业总额的 50%以上，比 2000 年提高了 20%. 2004 年与 2000 年相比产品产销量离合器盖总成增长了 70%以上，从动盘总成增长了 50%以上，销 售额增长了 2 倍。离合器出口保持强劲势头， 2004 年达到 75500 多万美元，比 2000 年翻了一番，品种上也由单一离合器从动盘总成出口扩展为成套离合器出口。在国家政策的指导下，各企业根据各自的特点进行重组改制增强企业活力。以离合器委员会注 册的离合器企业为例，国企 所占比例 :2000 年为 51%,到 2005 年降至 15%;民企所占比例 :2000 年为 14%，到 2005 年增至 67%。国内汽车工业的快速发展吸引了零部件巨头的加入，国际著名汽车离合器企业如 克莱斯勒、宝马、现代 等都在中国设其投资规模，改变股比，提高控制力。加 大了专利在中国申报及保护力买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 度，使得国内传统汽车零部件企业面临巨大的技术挑战和壁垒。供应商的资金实力、技术质量水平和管理水平影响着企业生产规模的维持及扩大 ;技术进步所带来的替代品 (如 引发传动产品概念的改变 )对部分汽车离合器行业带来根本性的改变。从企业内部能力分析，总体上看，我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面，我国企业处于明显优势 ;在市场营销能力、采购成本和交货期方面，我国企业与国外竞争者基本持平 ;在品牌价值、产品技术 含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面，我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。 在产品技术方面，国内离合器 实验台企业经过不断地产品结构调整，国产 的 离合器实验台 品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求，从而大幅的提高离合器的性能 ， 进行 离合器 实验台生产的 企业无论是为了提高自身的竞争力 ，还是为了进入配套、出口市场，都十分重视强化企业内部管理。但是离合器试验台的性能比欧美国家要差一些，实 验台的总体设计 技术都是通过科研单位 支持 的（其中包括一些工科性大学和 科研单位 ） ，企 业的研发 产品 更具有针对性， 并尽量满足自身产品的需要。 不难发现，在国内研发技术有待进一步的提高 ， 不过在国内各 高校的研发状况处在上升趋势。 外发展状况 从十九世纪年至今，随着汽车的诞生与发展，欧美国家对汽车离合器的研究从简单到复杂、再到现在的智能化，他们对离合器的研究一直处于领先地位 ， 特别是 欧美国家对汽车离合器的研究从简单到复杂、再到现在的智能化，他们对离合器的研究一直处于领先地位，特别是奥迪公司 对离合器实验台的开发 技术。 使得他们对离合器的性能研究有了突飞猛进的发展，在九十年代他们就使用上了双离合器技术 ，正是有了实验台发展，才使得他们对离合器的开发得以进步， 相应在研究离合器的性能时，也开发了许多型号的检测离合器各种性能的实验台，特别是离合器试验台模拟机是对真实的离合器性能试验台的微型化、模型化处理。如德国大众汽车集团开发的离合器，最为先进独特，它很少以外观“哗众取宠”，其内在表现只有那些亲身感受过的人才能领略。并且在 2002年度，该公司把电子技术与离合器相结合起来， 使离合器更加智能化，正是 他们 有先进的研发技术，同时也说明，欧美国家正是有了先进的检测技术，使得他们的产品更加先进，安全可靠。也正是有了先进的实 验台 进行模拟实验，同时可见，他们在实验台研发技术的先进程度，每 论文研究的主要内容 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 根据我个人所学习的专业 涉及的内容就是关于机械设计基础，汽车构造等相关的内容。汽车构造这门课程，我认为离合器在汽车构件中发挥着不可忽视的作用，我们学校有仿真的汽车构造，我可以边实验边设计，正所谓理论联系实际相结合，这样为我顺利完成设计提供有利保障随着现代工业的发展，汽车已成为我们必不可少的工具。通过初步的构想，我可以通过自己的专业知识，独立完成这项设计，并可以利用 计软件 来设计实验台 。 主要内容包括： （ 1）摩擦盘式离合器的组成部分 以及工作原理 ； （ 2） 离合器实验台结构和 各 个组成部分的工作原理 ； （ 3） 实验台上各个部件的选择包括（离合器、传感器、电动机） ； （ 4） 实 验台的总体结构设计。 （ 5）对各个部件的性能进行测量和计算。 3 离合器实验台的 设计 合器实验台的方案设计 为了分析汽车离合器的工作可靠性和使用寿命 , 我们开发设计制作了汽车离合器综合性能试验台 , 根据离合器的分离方式 和使用途径 不同，可以分为几种不同的离合器实验台， 主要有 本文简介该试验台的设计。 汽车离合器实验台是对离合器分离性能进行检测的设备，检测的主要的参数主要包括：制动力、摩擦盘之间的摩擦阻力和踏板制动的时间。制动力是评价离合器性能优良的基本因素，分离的制动力便于在制动实验台上的测量，制动力测量是保证齿轮传动安全 性能检测的重要组成部分。 根据实验态台的载荷传递方式和机构不同，可将其分为功率流式实验台及封闭功率流式实验台两大类 。 （ 1） 开放功率式实验台 所谓开放功率流，即实验功率有动力源传来，经过传感器和被试件，最后传到耗能加载装置。开放功率流式实验台的一般结构如图 3主要有动力源、转矩转速传感器及二次 仪表、实验件、加载装置及控制装置等组成。 实验台的动力一般多采用电机或液压马达。而电机可采用直流调速电机或变频调速电机，液压马达应采用变量马达，以实现对输入转速的无级调节 。加载装置是实验台的核心部件，因为它直接决定着实验台的结构、动力消耗的经济性及操作下的便利性。目前常用的加载方法主要有机械加载、液压加载及电机加载等数种。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 3放功率流式实验台结构 1 2感器； 3 4 56机械加载方法如采 用各种形式的机械制动器、摩擦片 式制动器等，由于发热量大，一般多用于小功率的实验台。 （ 2）封闭功率流式实验台 通过机械或电气 控制方法将实 验台中的能量构成一封闭循环系统，以此实现实验能量的循环利用，可大大 减小实验台的能量消耗，节省能源。采用这种原理设计的实验台被称为封闭功率流式实验台。根据构成封闭功率流方法的不同，它又可分为电封闭功率流式实验台和机械封闭功率 流式实验台两大类型。 常用的电封闭功率流式实验台的基本构成如图 3示， 它是只利用 机械方法构成的能量封闭循环系统，其机构及原理如 下图 图 3械封闭功率流式实验台 结构 1 2 3 4 5通过实验台在实际研究，开放功率流式实验台适用于中、小功率实验件的实验，而封闭功率流式实验台则适用于大功率大转矩实验件的实验，根据我们研究对象来说，从教学和学校实验的情况可以分析，不必使用大功率的转矩 ，从这个角度可以选择开放功率流式实验台， 按台架设计不同分为立式和平板式试验台两种。 根据我们实际的实验设备来看，选择第一种方案是比较实际的，并且在实际的运用中也比较方便可行，而第二种方案使用的场合是大功率大转矩实验件的实验中，我们 离合器实验台上，不需要这么大的大功率，只要能实现我们检测的效果即可，这样也节省了能源。减少了功率消耗，实现资源合理配置。 合器实验台的结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 合器的选用 离合器是使传动轴分离与接合的部件，其离合作用可以靠摩擦、啮合或其他方式，操纵方法可以是机械的、电磁的或液压的。离合器的分类见下表 3 3合器的分类 类型 变型或附属型 自动或可控 是否可逆 典型应用 机械式 刚性 牙嵌 齿型 转键 滑键 拉键 可控 可控 可控 可控 可控 是 是或否 是 是 是 农用机械、机床等 通 用机械传动 曲轴压力机 一般机械 小型矩机械传动 摩擦 干式单片 湿式单片 干式多片 湿式多片 锥式 涨圈 扭簧 可控 可控 可控 可控 可控 是 是 是 是 是 拖拉机、汽车 汽车、工程机械、机床 机械传动 机械传动 机械传动 离心 自由闸快式 弹簧闸快式 钢球式 自动 自动 自动 否 否 是或否 离心机、压缩机、搅拌机 低起动转矩传动 特殊传动 超越 滚柱式 棘轮式 螺旋弹簧式 同步切换式 自动 自动 自动 自动 自动 否 否 否 否 否 升降机、汽车 农机、自行车等 飞轮驱动、 飞机 高转矩传动 发电机组等 通过对刚性、摩擦式、离心式、超越式这四种离合器的机构特点进行分析、比较，可以选出适合我们需要的一种（即 适合汽车使用的一种），下面我们对其进行介绍、分析。 （ 1）刚性离合器 刚性离合器的结构简单，零件数量少，主要刚性元件组成，都是通过杠杆机构操纵从动半离合器进行分离，刚性离合器适宜用于主从动轴要求完全同步转动的轴系， 只能在静止或圆周速度差小于 转速差小于 100 150r 通过选用守则不难发现，刚性离合器主要用于农用机械、机床、小型矩机械、曲轴压力机等 。其主要特点是由于是刚性接合，只能在静止或低速差下进行接合，运动接合，如转速差太高，不但冲击大，而且可能造成刚性元件的损坏， 适宜于转速差不大， 在带载荷 进行接合，且传递转矩较大的机械主传动或变速机械的传动轴系。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 （ 2）摩擦式离合器 摩擦式离合器是利用主从动盘片间产生的摩擦转矩来传递工作转矩的，从结构上分为干式、湿式、锥式、扭簧式，在这几种离合器当中，在实际运用当中，使用最广泛的是干式和湿式两种， 该结构的离合器为常开式，接合平稳 、柔顺，可用于传递转矩范围为 15 3000N 特别是圆盘摩擦片离合器最为常用，它是利用摩擦片或摩擦盘作为接合元件，结构形式多。传递转矩大，安装调整方便。摩擦材料种类多，能保证在不同工况下，具有良好的工作性能。两轴可在任意大小转速差的工况下结合和分离（特别是能在高速下进行平稳离合），并可通过改变摩擦盘间的压力调节从动轴繁荣加速时间，减少接合的冲击 振 动 。过载时摩擦面间将打滑，具有安全保护作用。但接合过程有摩擦发热。同时还有调整摩擦面间隙。广泛应用于 汽车、机床、建筑、轻工和纺织等机械中。 （ 3）离心式离合器 离心式离合器主要是由主动件、离心体和从动件三部分组成。 它靠主动件的旋转使离心体产生离心惯性理。通过离心体与从动件的摩擦传递动力，并实现接合和分离。它有以下几个特点； （一） 它是靠离心力加压、摩擦力传递动力，当负载转矩大于离心体与从动件在该工作转速下的极限摩擦力矩时，离心体就与从动件打滑，动力传递中断，当负载转矩下降到小于极限摩擦力转矩时，主动件和离心体与从动件又自动恢复接合。因此，离心离合器也具有安全离合器的功能，属于摩擦式安全离合器中的离 心加压一类。 （二） 离心离合器在启动及超载过程中伴有摩擦发热和摩擦副的磨损，并消耗部分能量，所以，它不宜用于启动频繁和启动过长的场合。 (三 )由于离心体与从动件的摩擦力矩是随离合器的主动件转速的提升而增大，所以采用离心离合器就近似于空载开始启动，随着动力机转速的上升将工作机的负载以渐增的方式施加到动力机，因而可获得工作机平稳启动的效果。由于自身的特点，它的应用范围主要是在 底起动转矩传动机构中。如离心机、压缩机、搅拌机中。 （ 4）超越式离合器 超越是利用主、从动部分方的相对转动速度变化，或回转方向的变换而自 动接合和脱开的离合器。它具有结构简单、制造容易的优点，但工作时有冲击和噪声，一般用于低速传动，且接合位置常受限制，外廊尺寸也较大 。摩擦式超越离合器具有体积小、传递转矩大、接合平稳、无噪声、可在主从动部分有高转速差时接合等优点。这种离合器的工作范围较宽，传递转矩可达 200000N m，工作转速一般买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 不超过 3000r 特殊条件下可达 45000 r 种离合器对制造精度要求高，并且制造精度对其工作性能有较大的影响，其工作面的尺寸精度一般要求在二级以上，表面粗糙度数值低于 通过对 刚性离合器、摩擦式离合器、离心式离合器和超越式离合器性能的比较，可以看出刚性离合器主要的特点是冲击很大，这对于汽车经常离合的情况，如果选用它， 离合器的磨损很大，并且 这对汽车的使用寿命有很大的影响， 所以不能选用。离心式离合器中最致命的缺点是离心离合器在启动及超载过程中伴有摩擦发热和摩擦副的磨损，并消耗部分能量，所以，它不宜用于启动频繁和启动过长 的场合。我们从这一点就可以排除它，因为 汽车在实际的使用中接合比较频繁，而离心式离合器的摩擦热和摩擦副的磨损，对汽车的使用性能有极大的损害。普通的超越离合器其冲击和噪声较大，而且只适用于低速传动，接合位置也常受限制，外廊尺寸也较大，这在汽车上的使用很不方便，所以不可能选用，而对于摩擦式超越离合器的特点，让我们无法选择它，因为在我们常用的家庭轿车来说，使用这样的离合器，从经济上来说，过于昂贵， 并不可能被使用，从传递的转矩来看，用在我们小汽车上，确实浪费。 我们选用摩擦式离合器，其主要原因是 它接合平稳、 柔顺，可用于传递转矩范围为 15 3000N m 的场合，安装调整方便。能保证在不同工况下，具有良好的工作性能。两轴可在任意大小转速差的工况下结合和分离（特别是能在高速下进行平稳离合），并可通过改变摩擦盘间的压力调节从动轴繁荣加速时间，减少接合的冲击振动。过载时摩擦面间将打滑，具有安全保护作用 。 合器尺寸的确定 计算方法来源通过选用离合器的种类，可以的出离合器的尺寸，从而查得化学工业出版社阮忠唐主编的联轴器、离合器设计与选用，这为设计离合器实验 台主要提供了依据，再由传感器的选用，我们可以合理安排实验台的尺寸，由西安电子科技大学出版社郁有文主编的传感器原理及工程应用 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 3许用转矩 T/ 式 I 轴径 5 22 32 45 45 48 尺 寸 D d1 a 1 L C E M B 0 90 100 125 135 150 35 50 60 72 72 72 45 60 70 85 85 85 55 75 85 100 100 100 25 35 83 50 108 108 56 83 60 98 50 50 37 60 35 70 70 76 28 46 46 8 4 6 6 10 10 10 18 24 24 32 32 32 10 10 10 15 15 15 摩擦面对数 Z 6 10 10 10 8 10 摩擦面直径 外径 54 67 78 98 108 123 内径 34 50 60 72 78 84 接合力 /N 100 120 180 250 250 300 压紧力 /N 1260 1430 1940 3250 9000 6250 表 3过上表 ,我们可以比较一下 ,在实际的测试过程中 ,选择第一组数据 ,就可以满足实验的要求 ,我们主要的目的 检测实验台性能指标 ,进而我们可以通过计算实验台的实际尺寸 , 由于在实验台上力矩的大小对我们取得的实验结果没有影响 ,第一组数据更利于我们实验台的设计 。 许用转矩 T/20 轴径 15 70mm 35mm a 45mm 551 25 56 37 28文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 M 4 181 10擦面对数 Z： 6擦面内直径 ： 34擦面外直径 ： 54合力 /N： 100 压紧力 /N： 1260 选择 我们首先从我国常用的几种电动机中选择一种， 通过查阅机械设计手册可知，从同种类型中选择适合我们使用的一种，如下表所示来看， 根据汽车的转动速度，我们可以模拟在实际中的转动力矩，通过电动机代替发动机提供动力源，有利地实现离合器 在转动中分离的工作过程，能充分完成实验台所要设计的效果。 我们通过以下几种电动机进行 比较，从中选取最适合我们实际需要的一种。 通过电动机各种性能指标的比较可以从以下几个方面 （一） 电动机的类型特点 根据我国设计的 Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭扇冷电动机，其机构简单，工作可靠，价格低廉、维护方便、。适用于不宜燃、 无腐蚀性气体和特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等，在经常启动、制动和反转的场合，要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相方案 电动机的型号 额定功率 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 异步电动机 型） 线型） （二） 电动机的容量 电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性能都有影响，容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使 电动机长期过载而过早损坏；容量过大则使电动机价格过高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行。效率和功率因素都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。 根据我们实验台的要求，以及离合器的配置可以看出，电动机的转速必须在 1000 电动机的容量主要是根据电动机运行时的发热条件来决定的，电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三种，即长期连续运行和重复短时运行。 （三） 电动机的转速 容量相 同的同类电动机，有几种不同的转速系列供使用者选择，如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即 3000、 1500、 1000、 750r/应的电动机定子绕组的极对数为 2、 4、 6、 8）。同步转速为由电流频率于极对数而定的磁场转速，电动机空载时才可能达到同步转速，负载时的转速都低于同步转速。 为合理设计传动装置，根据工作机主动轴转速要求和各传动 副的合理传动比范围，可推算出电动机转速的可选范围，即 通过以上的比较，我们选择方案二， 通过比较和论证，我们选用这个型号的电动机主要考虑是，在实际的应用方面，实验 台上的使用是通过教学和科研来使用的，不是在实际生活中使用，使用上的要求不一定像理论上那么高，所以选用这种电动机不叫安全可靠，主要是比较便于教 学 型号 额定功率 载时 启动 流 额定电流 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 960 4 电动机主要外形和安装尺寸列于下表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 中心高度 H 外形尺寸 L*(+ 安装尺寸 A*B 地脚螺旋 栓孔直径 K 轴伸尺寸 D*E 娤键部位尺寸 F*32 515*345*315 216*178 12 38*80 10*41 随着技术的不断发展 ，在工程实践和科学实验中， 检测各种信息的手段通过传感器的应用，变得更加方便快捷，下面我们简单介绍一下在实验台上可能选用的几种检测力的传感器。 (1)应变式 压力 传感器 应变式压力传感器主要用来测量流量介质的动态或静态压力。如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。 应变式压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。图 4片式压力传感器，应变片贴在膜片内壁，在压力 P 作用下，膜片产生径向应变 和切向应变 ，表达式分别为 2 2 223 (1 ) ( )8 式中 :R、 a x m a x m a ; 0 , 2r t t r r 离圆心 的径向距离。 由应力分布图可知，膜片弹性元件承受压力 p 时，其应变变化曲线的特点为：当0, 时 m ax m 当 时， m a 2t r r 2 2 223 ( 1 ) ( 3 )8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 根据以上特点，一般在平膜片圆心处切向粘贴 个应变片，在边缘处沿径向粘贴 后接成全桥测量电路。 (2)电容式压力传感器 图所示为差动电容式压力传感器的结构图，图中所示膜片为动电极，两个在凹形玻璃上的金属镀层为固定电极 ，构成差动电容器 。 当被测压力或压力差作用于膜片并产生位移时，所形成的两个电容器的电容量，一个增大，一个减小。该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对的电流或电压的变化。 (3)压阻式压力传感器 压阻式压力传感器的压力敏感元件是压阻元件，它是基于压阻效应工作的，所谓压阻元件实际上是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，当它收外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而变化，扩散电阻 正常工作时所需依附于弹性元件，常用的是单晶硅膜片。 图 4示意图，压阻芯片采用周边固定的硅环结构，封装在外壳内，在一块圆形的单晶硅膜片上，布置四个扩散电阻，两片位于受压应力区，另外两片位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。硅膜片用一个圆形硅杯固定，两边有两个压力腔，一个和被测压力相连接 的高压腔，另一个是低压腔，接参考压力，通常和大气相遇，当存在压差时，膜片产生变形，使两对电阻的阻值发生变化，电桥失去平衡，其输出电压反映膜片两边承受的压差大小。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图 4压阻式压力传感器的主要优点是体积小，结构简单，动态响应业好，灵敏度高，能测出十几帕斯 卡的微压，它是一种比较理想，目前发展较为迅速和应用较为广泛的一种压力传感器。 通过比较论证， 应变式压力传感器所测量的是压力较大的场合，如发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力，而根据我们的需要，我们检测的是一般比较小的压力，对于 压阻式压力传感器 来说， 我们可以选用第三种传感器，以便我们在使用上得以测量出准确的数据，对我们分析离合器的性能时，理论数据更加准确。 (1)原始数据 离合器的最大直径 ： D=70合力 :F=100N 压紧力： 260N 实验台 高度 h=100验台的总宽度为 p=80动力 误差： 2%擦 力示值误差： 2%动机功率： 4大安全载荷为额定载荷的： 80% 实验台 表面附着系数： 作温度： 75 相对湿度： 96% 综合性 复合检测板尺寸： 1008078试车速： 20 30km/h 电源： 380V/502A （ 2） 实验台的各机构的布置计算 根据离合器、电动机、传感器等 实验台的总长度 L 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 （ 3）实验台架定位 为了更好的观察离合器的结构和工作过程，我 们可以把 离合器立式安装在实验台上， 离合器总成由压盘总成、摩擦片总成、分离装置、传感器装置和操纵机构组成，并匹配相应的输入、输出轴。保持原车离合器总成结构；使离合器能正常运转。 立式离合器 综合性能检测系统的整个组成结构中最主要的部分为 离合器的工作部分，实验台 板 的设计，主 块板采用的是单 层板结构， 下支架是用来 固定离合器的拨叉以及踏板 ， 下图为 测试板的底座示意图， 踏板的上面安装了压阻式压 力传感器， 摩擦盘上 安装了压力传感器；当 离合器在分离、接合时通过压 力传感器可以实时采集数据；当 离合器分离 时， 即踩下踏板时，离合器分离的力 矩，正好通过传感器的压力表来显示， 从而可以分析在不同的工作阶段离合器的受力分析，从而可以在实际使用 过程中实际产生的制动力大小。 如下 4和 4所示，清楚的表达了摩擦盘式离合器的装配图， 电动机、压力传感器在实验台上的 结构分布 情况 ， 我们可以通过图形 分析离合器的工作过程。 电动机变速箱离合器1传感器实验台 板图 4个部件在平板上的布置图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 图 4擦盘式离合器实验台的装配图 4. 测试 与 计算 动摩擦系数以及静动摩擦力矩的测定 将离合器安装在试验台上，使 固定在预定的位置 中， 因 为减速电机的转矩大，而速度低，可以用来测量摩擦盘式 离合器的静摩擦力矩和静摩擦系数 车上的安装位置，选定台架减速电动机的主轴转速为 1000 离合器进行磨合，使摩擦盘接触面积达到 80%，再使其处于接合状态，使从动部分固定 (利用气压制动器产生足够的制动力矩，使离合器从动部分转速为零 )，然后利用减速电机自主动部分向从动部分缓慢地施加扭转负荷，主动部分刚刚开始打滑时的力矩即为需测量的静摩擦力矩 次，其中任意两次的差值不应大于3%，取其算术平均值， 因为异步电动机的转速大， 而转矩小，可以用来测量 离合器的动摩擦系数 :异步电动机在变频器的控制下起动、升速，将发动机的最大扭矩时的转速换算到离合器轴上，当达到一定转速并稳定运转后切断电源，将离合器变速箱传感器电动机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 从动部分固定，按规定主轴转速强制摩擦传动 (主动部分在起动飞盘的驱动下克服摩擦阻力继续旋转，使摩擦片产生滑摩 )动摩擦片瞬时转速为 1 500 r 其以下各转速点的摩擦力矩，即为被试离合器从动部分固定、主动部分以不同转速强制滑摩时的动摩擦力 矩，测量次数不小于 10 次，取其算术平均值 . 最后按下式计算摩擦系数 : /iM n p R （ 1） 其中 :n 为实验台主轴转速 r 为温度为 (373 士 5)K 时的静动摩擦系数 ; 为温度为 (373 士 5)K 时的力矩值 p 为实验前后轴向压力的平均值。 R为有效半 径 m. ( ) / 4R D d （ 2） 式中 :D,d 分别为摩擦片外、内径， m. 合器压盘轴向压紧力的测量 轴向压紧力是离合器总成中弹簧对摩擦片的压紧力，即弹簧在总成中的预压缩力 ， 离合器摩擦片的接合与分离，是通过气动离合机构来完成的 构推动离合器从动部分，在离合器从动部分与主动部分分离的过程中，测量推杆位移与力的关系，在扭矩传感器信号突变的时候的力即为离合器压盘轴向压紧力 。 擦盘磨损量的测定 确定实验载荷相当于汽 车满载常用起步挡在坡道角度为 04 35的坡道上起步时的当量惯量和坡道阻力矩，由磁粉制动器转换到离合器轴上，其当量惯量按下式计算 : 22/TJ mR i 其中 :J 为 汽 车处于满载常用起步挡时转 换到离合器轴上的当量惯量， m 为汽车 最大 允许总质量 m; i 为 车 子 处于常用起步挡时，从离合器到驱动轮的总传动比 。 坡道阻力矩按下式计算 : 9 . 8 1 /m R i 式中 : 阻力系数， c o s s i nf a a ； 动阻力系数 f =为坡道角度， a = 4035. 使离合器安装在实验台上，对离合器进行磨合，使摩擦盘接触面积达到 80%， 其处于接合状态， 然后自主动部分向从动部分缓慢地施加扭转负荷，测量静摩擦力矩 (即开始打滑时的力矩 )，测量次数不小于 5 次，其中任意两次的差值不应大于3%，取其算术平均值卸下离合器，测量摩擦盘厚度重新把离合器安装在实验台上，并在从动轴上配备所需的当量惯量及施加所需负荷 个循环 (每次接合的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 滑摩 时间为 ( 0.5s 进行连续模拟起步循环实验 。 每接合 测量一次摩擦力矩，并卸下离合器在摩擦盘中径处测量 其摩擦盘厚度，每次在相同位置测量不少于三点，取其平均值，即为 离合器耐久实验中的摩擦片磨损量 。 擦力矩计算 计算方法来源这种方法主要来源于西安交通大学锻压教研室编曲柄压力机教材 1,把它称为交大法 ,这种方现在被广泛应用。其中机械工业部济南铸锻所译板料冲压机械压力机设计计算 2(上海锻压机械厂压机设计计算 3;由“开式压力机设计”编写组著的开式压力机计 4;华中工学院 (现华中理工大学 )等 5院校合编机械传动受曲柄压力机书中关于盘式摩擦离合摩擦力矩都采用这种计算方法。 设条件 摩擦工作面上各电压 比 摩擦 工作面上摩擦系数处处相同 ; 摩擦工作面上各处摩擦量 摩 擦付