膜片弹簧离合器毕业设计.docx

洛阳理工学院毕业设计（论文）膜片弹簧离合器毕业设计摘 要汽车是现代生活中不可或缺的交通工具。汽车离合器的主要功用是分离发动机传来的动力，以使变速箱顺利挂挡或换挡；柔顺地接合动力，保证车辆平稳起步；超负荷时离合器打滑以保护零件免受损坏。 根据传递动力的方式，离合器分为摩擦式和液力式两种,目前摩擦式应用比较广泛。摩擦式离合器，根据从动盘的数目，可分为单片式 、双片式和多片式3种；根据加压方式，可分为常接合式和非常接合式两种；根据其作用原理，还有单作用式和双作用式之分。双作用离合器是汽车及拖拉机的部件之一，它是由安装在一起的两个不同功能的离合器：即将动力传给驱动轮的主离合器和将动力传给动力输出轴的副离合器。单片离合器和双片离合器的优缺点对比：单片摩擦离合器具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点；而双片和多片式离合器接合虽较平顺，但分离不彻底、从动部分转动惯量大、中间压盘散热不良，结构复杂、成本高 。故双片离合器一般只应用在径向尺寸受限或采用单片时摩擦转矩不够的场合。 关键词 ： 单片离合器 ，双片离合器 ,摩擦式离合器 ，液力式离合器 变速箱 diaphragm spring clutch graduation designabstractautomotive is an integral part of modern life transportation. the main function of tractor clutch is the driving force came from the engine, so that the transmission of gearbox shift smoothly ; flexibility and joint force to ensure a smooth start of vehicles; overloaded when the clutch slipping to protect components from damage. according to convey the driving force, friction clutch is divided into two-and-hydraulic, a comprehensive range of friction applications. friction clutch, according to the number-driven, can be divided into single-and double-and multi-chip three kinds; under pressure, can be divided into joint-and often very junction of the two, according to its principle role , single-and dual-role of the sub-type role.double-action clutch of motor vehicles and tractors is one of the components, it is installed with a clutch two different functions: to be the main force driving wheel transmission clutch and the power transmission power output shaft of the clutch.single and double-clutch clutch the advantages and disadvantages compared: friction clutch single moment of inertia has driven some small amount of heat is good, simple structure, the adjustment convenient, compact size, the advantages of complete separation, while dual-and multi-chip clutch engagement although more smoothly, zhang is not completely isolated from the portion moment of inertia, the middle-pressure cooling bad, structural complexity and high cost. therefore, double-clutch is generally limited size of the radial or friction torque when using single-chip not enough occasions.key words: friction clutch single ， double-clutch friction ， friction clutch hydraulic clutch ， gearbox3目录前言1第1章 汽车离合器整体描述21.1 离合器的概述21.1.1 离合器的基本组成21.1.2 离合器的功用及分类21.1.3 离合器的设计的基本要求2第2章 离合器结构方案分析42.1摩擦离合器的组成42.2 从动盘的选择52.3 压紧弹簧和布置形式的选择52.4 压盘的驱动形式62.5 离合器的通风散热72.6 设计方案的确定72.6.1 离合器结构图72.6.2 离合器工作原理和构造示意图8第3章 离合器主要参数的选择103.1 后备系数103.2摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t103.3 单位压力113.4 摩擦片主要参数的确定及校核123.4.1 摩擦片外径d、内径d和厚度h123.4.2 摩擦力的平均作用半径133.4.3 摩擦片压紧力的计算133.4.4 摩擦片的校核14第4章 离合器零件的结构选型及设计计算154.1 从动盘总成设计154.2 离合器盖总成设计164.2.1 离合器盖设计164.2.2 压盘设计174.3 扭转减震器的设计194.3.1 扭转减震器的概述194.3.2 扭转减震器的概述204.3.3减震弹簧的计算214.4 膜片弹簧设计234.4.1 膜片弹簧的结构特点234.4.2 膜片弹簧基本参数的选择244.4.3 膜片弹簧的优化设计254.4.4 弹簧材料及制造工艺26第5章 离合器的操纵机构275.1操纵机构的要求275.2. 操纵机构结构形式选择275.3操纵系统结构设计275.4操纵机构设计计算285.4.1操纵力传动比的计算285.4.2 操纵机构踏板行程295.4.3 操纵力的校核30结论32谢 辞33参考文献34前言随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化。作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的完善，离合器产品不论是性能结构方面还是生产制造方面都发生了很大变化。随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断地提高改进，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的各项性能指标有了新的提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。此外随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。汽车传动系的设计对汽车的动力学和燃油经济性有重大影响，而离合器又是汽车传动系中的重要部件。在离合器设计中，合理地选择离合器的结构形式和设计参数不仅保证了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩，还使其有足够的使用寿命。 第1章 汽车离合器整体描述1.1 离合器的概述离合器位于发动机和变速器之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它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离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力1.1.1 离合器的基本组成一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构（离合器踏板）五大部分组成。 1.1.2 离合器的功用及分类离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热 1.1.3 离合器的设计的基本要求为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求：(1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。(2)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。(3)分离时要迅速、彻底。(4)离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。(5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。(6)应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。(7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。(8)作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保(9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。(10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。 第2章 离合器结构方案分析2.1摩擦离合器的组成主动部分：包括飞轮、离合器盖、压盘等机件。这部分与发动机曲轴连在一起，离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠34个传动片传递转矩的。从动部分：从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。压紧机构：压紧机构主要由螺旋弹簧或膜片弹簧（又称碟簧）组成，与主动部分一起旋转，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和盘压间的从动盘压紧。操纵机构：操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与接合程度的一套专设机构，它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。其他部件：为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。（如图2-1）为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体园周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。（如图2-2） 图2-1扭转减震器 图2-2 带减震器的从动盘 2.2 从动盘的选择对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大。在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，用时能保证分离彻底、接合平顺。因此，广泛用与各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000 n.m的大型客车和货车上也有所推广。双片离合器与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，另外接合较为平顺但中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。设计时在结构上必须采取相应的措施。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。 多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。本次设计为轿车膜片弹簧离合器的设计，设计原始数据为：发动机的最大转矩 t=373.4n.m，其小于1000 n.m，故选用单片磨擦离合器作为本次设计对象。2.3 压紧弹簧和布置形式的选择周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。在某些重型汽车上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，且当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递转矩的能力随之降低。此外，弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大。由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。此外，压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整。这种结构多用于重型汽车上。斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。与上述两种离合器相比，具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。膜片弹簧离合器（图2-3）的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，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，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。综上，本次设计的轿车离合器应选择推式膜片弹簧离合器2.4 压盘的驱动形式压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式多种。前三种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器传动效率。传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。此结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。使用弹性传动片的方式不仅消除了前三种的缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的定中，固选用弹性传动片式驱动压盘。2.5 离合器的通风散热试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过c时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘，工作表面的瞬时温度一般在c以下。在特别频繁的使用下，压盘表面的瞬时温度有可能达到。过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂，为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜片弹簧式离合器本身构造能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。2.6 设计方案的确定2.6.1 离合器结构图鉴于以上结构方案的分析比较，再结合离合器的实用性、可靠性、工艺性及经济性分析，本课题36.7kw轮式拖拉机离合器设计，方案最终确立为干式单片摩擦离合器。 主副离合均采用单摩擦片。主离合器压盘采用6组圆柱形组簧压紧，采取圆周型的布局方式；副离合器压盘采用膜片式弹簧（膜片弹簧）压紧。主、副离合器由同一个操纵系统控制，即靠离合器脚踏板的行程来控制主、副离合器的开合。主、副传动轴同轴安装，其中主传动轴为空心轴，副传动轴为实心轴。二者均采用渐开线花键与摩擦片盘毂配合。2.6.2 离合器工作原理和构造示意图发动机工作时，飞轮和压盘通过它们与摩擦片之间的摩擦带动从动盘毂一起旋转，再由花键连接将扭矩传递给主、副传动轴。当驾车者踩下离合器踏板，操纵部分的分离叉将分离轴承推向前，推动分离杠杆克服压紧簧反力，拉动主离合器压盘向后移动，解除了主离合器压盘与摩擦片之间的压紧力，此时主离合器分离，发动机只能带动主动部分及副离合器旋转，无法将扭矩传递给主传动轴。当驾驶者继续踩离合器踏板时，分离拉杆螺栓将克服膜片弹簧及组合弹簧反力拉动副离合器压盘向后移动，解除了副离合器压盘与副摩擦片之间的压紧力，此时，副离合器也分离，发动不再有功率输出。当驾车者松开离合器踏板，操纵部分通过回位弹簧将分离轴承拉回来，膜片弹簧先恢复原位，副离合器啮合；随后分布在主离合器压盘上的组合弹簧恢复原位，主离合器也啮合。具体工作过程图如下； 图2-5摩擦离合器构造示意图1-飞轮 2-从动盘 3-踏板 4-压紧弹簧 5-从动轴 6-从动盘轂1）分离过程l 踩下踏板 分离叉顶压分离轴承前 压向分离杠杆内端 分离杠杆内端向前外端向后运动 拉动压盘克服压紧弹簧弹力向后移动 解除飞轮、从动盘、压盘三者之间的压紧状 中断动力传递 。 2）接合过程l 抬起踏板 分离叉离开分离轴承 分离轴承在回位弹簧作用下回位 在压紧弹簧作用下压盘前移 带动分离杠杆内端向后外端向前运动 此时飞轮、从动盘、压盘三者之间处于压紧状态 接通动力传递。第3章 离合器主要参数的选择3.1 后备系数 后备系数是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应考虑以下几点：1)摩擦片在使用磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。2)要防止离合器滑磨过大。3)要能防止传动系过载。 显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。各类汽车离合器的取值范围通常为：轿车和微型、轻型货车 =1.201.75中型和重型货车 =1.50225越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车 =1.804.00中型货车的离合器推荐其后备系数值为2.0，因为大部分中型货车的离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力会发生变化，故宜取较大值。结合设计实际情况，本次设计取 = 2.0 3.2摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金属陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因数f受工作温度、单位压力和滑磨速度的影响较大，而粉末冶金材料和金属陶瓷材料的摩擦因数f较大且稳定。各种摩擦材料的摩擦因数f的取值范围见表3-1。表3-1 摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩 擦 材 料摩擦因数石棉基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.350.50金属陶瓷材料0.4本次设计取f = 0.30 。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。本次设计取单片离合器 z = 2 。离合器间隙t是指离合器处于正常结合状态、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结合，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34mm 。本次设计取t =3 mm 。3.3 单位压力单位压力对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，加应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，应取小些；后备系数较大时，可适当增大。当摩擦片采用不同的材料时，取值范围见表3-2。表3-2 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力p/mpa石棉基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.350.50铁基金属陶瓷材料0.701.50本次设计取单位压力的值为0.30mpa 。3.4 摩擦片主要参数的确定及校核3.4.1 摩擦片外径d、内径d和厚度h摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压力p，可估算出摩擦片外径。1）摩擦片外径d(mm)也可根据发动机最大转矩 (nm)按如下经验公式 （3-1）式中，为直径系数;取值范围见表3-3。由选车型得=373.4 nm，=17。将各参数值代入式(3-1)后计算得d=328.5mm。表3-3 直径系数的取值范围车型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.8-14.0t的商用车16.018.5（单片离合器）13.515.0（双片离合器）最大总质量大于14.0t的商用车22.524.0根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表3-4。表3-4 离合器摩擦片尺寸系列和参数（即gb1457-74）外径d/mm160180200225250280300325350内径d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54c=d/d0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5401- c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827单位面积f/mm3106132160221302402466546678可取：摩擦片相关标准尺寸：外径d=325mm，内径d=190mm，厚度h=3.5mm，单位面积f=546cm33.4.2 摩擦力的平均作用半径假设摩擦面磨损均匀，当d/d0.6时，摩擦片的平均作用半径下式得出 （3-2）3.4.3 摩擦片压紧力的计算单位摩擦片的压紧力p。决定了摩擦表面的耐磨性对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选去适应考虑离合器的工作条件、发动机后备系数的大小，摩擦片尺寸、才老机器质量等因素。当摩擦片外径较大时，要适当降低摩擦片的单位压力p。，对于载货车d=300mm时，p。约为0.15mpa。主离合器摩擦片的总压力=8186.5n (3-3)3.4.4 摩擦片的校核（1）摩擦片外径d的选取应使最大圆周速度不能超过65-70m/s 即 vd = /60nemaxd65-70m/s vd = 34.02m/s 满足要求（2）为反映离合器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即 【】 z为摩擦面数 （3-4） =0.003mpa表3-5【】按下表取值离合器规格d/mm210210-250250-325325【】/0.280.300.350.40 所以满足要求。32第4章 离合器零件的结构选型及设计计算4.1 从动盘总成设计从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求：1)转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。 2)应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，减小磨损。 3)应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。摩擦片采用有机材料。采用带扭转减震器的从动盘（整体式弹性从动片），从动片通常在1.32.0mm厚的钢板冲压而成。将其外缘的盘形部分磨薄至0.651.0mm，以减小其转动惯量。整体式弹性从动片一般用高碳钢（如50）或65mn钢板，热处理硬度3848hrc。从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它装在变速器输入轴前端的花键上，一般采用齿侧定心的矩形花键，花键轴与孔采用动配合。花键毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1014倍的花键轴直径。花键毂一般采用锻钢(如45钢，40cr等)，表面和心部硬度一般在2632hrc。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺，对减振弹簧窗口及与从动片配合处应进行高频处理。减震弹簧常采用60si2mna、65mn等弹簧钢丝。花键的尺寸可根据摩擦片的外径d与发动机的最大转矩t由表5-1选取。表5-1 从动盘毂花键的尺寸摩擦片外径 d/mm发动机最大转矩t/(nm)花键尺寸挤压应力/mpa齿数n外径d/mm内径d/mm齿厚t/mm有效尺长l/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0本次设计d = 325mm ，t= 374.4nm 故选择花键类型为：表5-2所选从动盘毂花键参数摩擦片外径 d/mm发动机最大转矩t/(nm)花键尺寸挤压应力/mpa齿数n外径d/mm内径d/mm齿厚t/mm有效尺长l/mm325374.410403254011.44.2 离合器盖总成设计4.2.1 离合器盖设计对离合器盖结构设计的要求：1)应具有足够的刚度，以免影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。为此可采取如下措施：适当增大盖的板厚，一般为2540mm；在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边；尺寸大的离合器盖可改用铸铁铸造。2)应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。3)盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。4)为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风口，将离合器制成特殊的叶轮形状，或在盖上加设通风扇片等，用以鼓风。为了减轻重量和增加刚度，轿车的离合器盖常用厚度35mm的低碳钢板（如08钢板）冲压成比较复杂的形状。4.2.2 压盘设计对压盘结构设计的要求:1)压盘应具有较大的质量,以增大热容量，减小温，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热筋或鼓风筋，以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽，也可以采用传热系数较大的铝合金压盘。2)压盘应具有较大刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离，厚度约为1525 mm 。3)与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度应不低于1520 gcm 。4)压盘高度(从承压点到摩擦面的距离)公差要小。压盘形状较复杂，要求传热性好，具有较高的摩擦因数，通常采用灰铸铁，一般采用ht200、ht250、ht300，硬度为170227hbs。1.压盘的传力方式的选择压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器的分离过程中能自由的沿轴向移动。采用传动片式的传力方式，由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。2.压盘几何尺寸的确定确定了摩擦片内外径，与摩擦片相接合的压盘的内外径也就确定下来了。因此压盘几何尺寸归结为确定它的厚度。压盘厚度的确定主要依据以下两点：1)压盘应具有足够的质量在离合器的接合过程中，由于滑磨的存在，每接合一次的过程中都要产生大量的热，而每次接合的时间又短(大约3s左右)，因此热量根本来不及全部传到周围空气中去，必然导致摩擦副的温升。在使用频繁和艰难条件下工作的离合器，这种温升就更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数下降，加剧磨损，严重时甚至会引起摩擦片和压盘的烧损。由于用石棉(或其他有机物)材料制成的摩擦片导热很差，在滑磨过程中所产生的热主要有飞轮和压盘等零件吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘具有足够大的质量来吸收热量。 2)压盘应具有较大的刚度 压盘应具有足够大的刚度和合理的结构形状，以保证在受热的情况下不致因产生翘曲变形而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。 鉴于以上两个原因，压盘一般都做的比较厚(一般不小于10mm)，而且在内缘做成一定锥度以弥补压盘因受热变形后内缘的凸起。此外，压盘的结构设计还应注意加强通风冷却，如双片离合器的中间压盘体内开有许多径向通风孔，近年来这种结构也开始在单片离合器的压盘中采用。 在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为15mm。压盘设计时，在初步确定压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，它不应超过810。若温升过高，可适当增加压盘的厚度。校核计算公式：t = （5-1）式中，t为压盘温升()，不超过810；c为压盘的比热容，铸铁：c=481.4 j/(kg)；m为压盘质量(kg)；为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘：=0.5，对双片离合器压盘：=0.25，中间压盘：=0.5。其中压盘质量：整备质量ma=9310kg，滚动半径r=0.306m，汽车起步时发动机转速ne=2000r/min，主减速器传动比i0=3.38，变速器最大的传动比ig=3.45。故滑磨功为将各参数代入式（5-1），得所以压盘设计合理。3.压盘传动片的材料选择压盘形状一般比较复杂而且还需要耐磨，传热性好具有较高的摩擦系数，故通常用灰铸铁铸造而成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为hb170227，其摩擦表面的光洁度不低于1.6。为了增加机械强度，还可以另外增加少量合金元素。在本设计中用材料为3号灰铸铁js-1，工作表面光洁度取为1.6。4.3 扭转减震器的设计4.3.1 扭转减震器的概述扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首段扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。因此，扭转减振器具有如下功能：1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声。4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。减振器的扭转刚度和阻尼摩擦元件间的阻尼摩擦转矩是两个主要参数，决定了减振器的减震效果。其设计参数还包括极限转矩、预紧转矩和极限转角等4.3.2 扭转减震器的概述1）极限转矩t极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。它受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取 t = (1.52.0) t 一般中型货车：系数取1.5 即 t = 1.5t = 560.1 nm 2）扭转角刚度k为了避免引起系统的共振，要合理选择减振器的扭转刚度，使共振现象不发生在发动机常用工作转速范围内。扭转角刚度决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸，设计时可按经验来初选，即 =7200mrad，3）阻尼摩擦转矩t由于减振器扭转刚度受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩。一般可按下式初选：t=(0.060.17)t，取t= 0.15t = 56.01 nm4）预紧转矩t减振弹簧在安装时都有一定的预紧。研究表明，t增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但是t不应大于t ，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取 t= (0.050.15)t取t = 0.12t=44.81nm5）减振弹簧的位置半径r 故r0 的尺寸应尽可能大些，一般取 r =(0.600.75)d/2，故r0 = （0.600.75）175/2 = （52.565.6）mm 同时r0满足r0（d-50）/2=62.5取r0=60mm6）减振弹簧个数z z参照表5-3选取。表5-3 减振弹簧个数的选取摩擦片外径d/mm225250250325325350350z466881010摩擦片外径d = 325 mm ，可选择z为68，选取z=6。7）减振弹簧总压力 f当限位销与从动盘毂之间的间隙或被消除，减震弹簧传递的转矩达到最大值t时，减震弹簧受到的压力f为f = t/r = 560100/60 n= 9335 n8）极限转角减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂的极限转角为式中，l为减振弹簧的工作变形量。通常取3o12o，对平顺性要求高或对工作不均匀的发动机，取上限。本次设计 取10。4.3.3减震弹簧的计算在初步选定减振器的主要参数以后，即可根据布置上的可能来确定和减振器设计相关的尺寸。1.减振弹簧的分布半径r1根据根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）知，r1的尺寸应尽可能大些，一般取r1=(0.600.75)d/2，式中，d为离合器摩擦片内径。故r1=0.65d/2=0.65190/2=61.75(mm)，即为减振器基本参数中的r0。2.单个减振器的工作压力pp=93356=1555.83 n3.减振弹簧尺寸1）弹簧中径dc根据根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）知，其一般由布置结构来决定，通常dc=1115mm，故取dc=12mm。 2）弹簧钢丝直径d 式中，扭转许用应力可取550600mpa,故取为550mpa，所以d=4mm 3）减振弹簧刚度k根据根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）式4.7.13知，应根据已选定的减振器扭转刚度值k及其布置尺寸r1确定，即 4）减振弹簧有效圈数 根据根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）知， 5）减振弹簧总圈数n其一般在6圈左右，与有效圈数之间的关系为n=+(1.52)=6减振弹簧最小高度 弹簧总变形量 减振弹簧总变形量 =26.4+4.67=31.07mm 减振弹簧预变形量 减振弹簧安装工作高度 =31.07-0.37=30.7mm6）从动片相对从动盘毂的最大转角最大转角和减振弹簧的工作变形量有关，其值为 7）限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙 式中，为限位销的安装尺寸。值一般为2.54mm。所以可取为4mm, 为55.6mm。比稍大一些取=4.58）限位销直径按结构布置选定，一般9.512mm。可取为11mm。4.4 膜片弹簧设计膜片弹簧的设计比较复杂，必须利用反求工程原理进行设计。即按照参考样件或先期的经验初步选定膜片弹簧的结构尺寸，然后对其工作弹性、应力强度等作出分析，最终经过优选定出其合理的结构尺寸。为此，需要清楚地了解膜片弹簧的结构特点、工作特性及失效的形式和原理，在此基础上要掌握有关膜片弹簧的弹性、强度等方面的计算方式。4.4.1 膜片弹簧的结构特点由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用拉式结构。 膜片弹簧在结构形状上分为两部分。在膜片弹簧的大端处为一完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子和一般机械上用的碟形弹簧完全一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。碟形弹簧的弹性作用是这样：沿其轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形所。可以说膜片弹簧是碟形弹簧的一种特殊结构形式。所不同的是，在膜片弹簧上还包括有径向开槽部分。膜片弹簧上的径向开槽部分像一圈瓣片，它的作用是，当离合器分离时作为分离杠杆。故它又称分离爪。分离爪与碟簧部分交接处的径向槽较宽呈长方圆形孔。这样做，一方面可以减少分离爪根部应力集中，一方面又可用来安置销钉固定膜片弹簧，分离爪根部的过渡圆角r4.5。4.4.2 膜片弹簧基本参数的选择1）比值h/h 和 h 的选择 h/h比值是指碟簧的原始内截锥高度h及弹簧片厚度h之比。设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其弹性特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能。膜片弹簧的弹性特性和h/h比值有关，不同的h/h比值可以得到不同的弹性特性曲线。一般汽车汽车膜片弹簧的h/h值的范围在1.52.5之间，板厚 h 为24 mm 。本次设计取h =2.5 mm ，h/h =2.2 ，即 h = 2.2h =5.5mm 。2）r/r比值和 r、r的选择通过分析表明，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。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，r/r常在1.21.3的范围内取值。本设计中取r/r = 1.3，,由于摩擦片的平均半径为=128.75故取r=120