毕业设计离合器设计

1 / 21 毕业设计离合器设计 1 离合器主要参数的选择 ? 2 2 离合器基本参数的优化 ? 2 设计变量 ? 2 目标函数 ? 2 约束条件 ? 2 3 膜 片 弹 簧 的 设计 ? 4 膜片弹簧的基本参数的选择 ? 4 膜片弹簧的弹性特性曲线 ? 5 强度校核 ? 7 4 扭转减振器的设计 ? 7 扭转减振器主要参数 ? 7 减振弹簧的计算 ? 8 5 从动盘总成的设计 ? 10 从动盘毂 ? 10 从动片 ? 10 波形片和减振 弹簧 ? 10 6 压盘设计 ? 10 离合器盖 ? 10 压盘 ? 10 传动片 ? 11 分离轴承 ? 11 7 小2 / 21 结 ? 12 参考文献 ? 14 1 离合器主要参数的选择 初选摩擦片外径 D、内径 d、厚度 b d根据汽车设计式 2-9， 有 D?K ， 根据汽车离合器表可知，取 D=350mm,d=195mm, b=4mm 后备系数 由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工 作压力几乎不会变小，再加上车用车的后备功率比较大，使用条件较好，故取。 单位压力 P0 根据汽车离合器表可知，对于小轿车 当 D=230mm时 ,则 P0 /DMpa； 所以由于 D 350mm,取 P0 故根据汽车设计表 2 2 可知， 当 摩擦面数 Z=2 压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相 比，有如下3 / 21 优点： 1) 具有较理想的非线性弹性特性。 2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4) 以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。 5) 通风散热良好，使用寿命长。 6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点： 取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目 更少，质量更小等。 膜片弹簧的支撑形式 选择 :拉式膜片弹簧离合器 拉式膜片弹簧的支承形式 单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。如下图 3-1. 图 3-1 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不 压盘传动方式的选择 由于传统的凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接方式存在传力处之间有间隙的缺点，故选择已被广泛采用的传动片传动方式。 2 离合器基本参数的优化 4 / 21 设计变量 后备系数取决于离合器工作压力 F 和离合器的主要尺寸参数 D 和 d。单位压力 P 也取决于离合器工作压力 F和离合器的主要尺寸参数 D 和 d。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为： X?x1x2x3 T ?FDd T 目标函数 离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为 f?min ? 4 2 约束条件 最大圆周速度 根据汽车设计式知， vD? 5 / 21 ? 60 nemaxD?10 ?3 ?6570m/s 式中， vD 为摩擦片最大圆周速度 ; nemax 为发动机最高转速 所以 vD? ? 60 nemaxD?10 ?3 ? ? 60 ?3000?350?10 ?3 ?65m/s?70m/s ，所以 D 故符合条件。 摩擦片内、外径之比 c c= dD?195350 ? 6 / 21 ，满足 ?c?的条件范围。 后备系数 对于沈阳丰田海狮，初选后备系数 ,满足 对于摩擦片内径 d=140mm, 而减振器弹簧位置半径： R0 /2 ? 1952 ? ，取 R0为 68mm 所以 d-2R0 195 2 68 59mm50mm 故符合d2R0+50mm的优化条件 单位压力 P0 为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力 P0的最大范围为 ， 由于已确定单位压力 P0，在规定范围内，故满足要求 总摩擦功 w 根据汽车设计式 为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面过高而发生烧伤，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，既： w? 4W Z 7 / 21 2 ?w?，其中 W= ?ne1800 22 ? mm w? 4W Z 2 ?w? mm . 符合要求。 3 膜片弹簧的设计 膜片弹簧的基本参数的选择 比值 Hh 和 h 的选择 Hh 为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的 为，板厚 h 为 2 4mm 故初选 h=4mm, Rr 8 / 21 Hh 一般 =则 H= 比值和 R、 r 的选择 D?d4 ? 350?195 4 ?， 由于摩擦片平均半径 Rc= 对于推式膜片弹簧的 R 值，应满足关系 R?Rc= 故取R=168mm,再结合实际情况取 R/r=,则 r=140mm。 的选择 arctanH/=/，满足 9 15的范围。 分离指数目 n的选取 取为 n=18。 膜片弹簧小端内半径 r0 及分离轴承作用半径 rf的确定 根据汽车设计式 推式： /4 1 0 r1?rfR1?r1 ? r0 由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。初选 r0=45mmrf =48mm， r1=165mm 9 / 21 切槽 宽度 1、 2及半径 re 取 1 , 2=10mm, re 满足 r-re= 2,则 re 科学技术学院 毕业设计开题报告 题目： 桑塔纳 2000MT轿车膜片弹簧离合器设计 学 科 部： 理 工 专 业： 车辆工程 班 级： 081 学 号： 7012908022 学生姓名： 徐子芬 起讫日期： 指导教师： 高 伟 职称：讲 师 学科部主任： 审核日期： 一、课题的依据及意义 中国汽车产业经历了 57 年，特别是改革开放 30 年的发展，从 1999 年汽车市场进入以大众消费为基础的成长发展期。由 1999年的万辆的市场规模 成长为 2016年的万辆，10年来汽车的平均增长率超过 20%。在全球金融危机和经济衰退冲击下，全球汽车市场严重萎缩，在此背景下，中国汽车市场 XX 年仍保持 %的增长率， 2016 年更保持了 %的高增长10 / 21 率。与此同时，中国汽车在全球地位已跃入产量和销量均为第一位。中国汽车市场地位已由 1999 年世界产量排名第 9位跃升为 XX、 XX、 XX 年连续三年的第 3 位，市场销量连续三年连续第 2位， 2016 年成为全球汽车产量和销量的都是第一的局面 1。 2016 年中国汽车产量和销量分别为万辆和万辆，同比分别增长 %和 %，连续第二年全球第一。我 国汽车产量基数已经达到千万辆规模，由于汽车离合器的需求规模和整车产量关系密切，因此我国汽车离合器产品市场增长迅速， 2016年我国离合器总销量额将达 84亿元，是 XX年的 倍；其中，盖总成 2800 万件，从动盘总成 5700 万件，液力变矩器 100万套以上 2。 目前全国有汽车离合器生产企业约 100 多家，其中具有一定生产能力和规模的汽车离合器生产企业只有 30 多家，主要有：长春一东、湖北三环、杭州西湖、杭州奇碟、桂林福达、东传苏汽配、上海萨克斯、南京法雷奥、重庆爱思帝、珠海华奥、宁波宏协等。 近几年，受国内汽车市场的迅猛发展的影响，汽车离合器产量获得快速增长， 12家企业离合器总成年产量突破 862万套，这些企业基本上都是以配套市场为主 3。分析原因，主要在于汽车离合器仍是目前国内汽车最为经济、实用的选择，选购经济性车辆的消费者仍占主流。而如今追求享受生活的时代，消费者对车的操控性要求不断提高。自动挡车操作简单，开上它的朋友，刚开11 / 21 始感觉很好，但时间一长，就感觉驾驶自动挡车没什么意思，没有驾驶的乐趣。油价上涨后，用车成本再一次增加。于是人们不得不把目光投向耗油量较小的手动挡车，手动挡车作为市场上的主 要车型在爆发力、经济性、驾驶乐趣方面都占有较强的优势。因此离合器在相当长的时期内还是拥有广阔的市场前景。 二、国内外研究现状发展趋势 当前，我国汽车离合器技术也正处于发生深刻变化的时期。随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式的发展。螺旋弹簧离合器基本上即将退出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。一些特殊需求如要求传递扭矩大的多片干式离合器、拉式离合器等，在我国也实现了量产。双质量飞轮、自适应离合器由于市场原因，国内企业还没有批量生产，但双质量飞轮也有望今年在湖北三环、吉林大华等企业实现量产。在自动档领域，液力变矩器我国已经在上海萨克斯实现了产业化，国内还有数家企业的液力变矩器也已经实现小批量生产。国内技术开发最困难的是双离合器。目前，国内的杭维柯、上汽变速器等都已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要12 / 21 还是来自国外。国内企业湖北三环曾经与青山变速器合作开发干式离合器，但由于青山离合器技术倾向于开发湿式离合器，所以这个项目双方目前没有继续合作。而国外的主要汽车离合器生产企业如 Luk、 Exedy、 ZF Sachs、 Advics和 Valeo等，都有比较丰富 的产品线，具有模块化和系统化供货的能力。从系统化供货来讲，他们一般都习惯叫传统系统或者驱动系统，机械变速箱系统部件、自动变速箱系统部件等不同系统的部件都有，可以给各种不同的变速箱系统配套；从模块化供货来讲，从离合器压盘、从动盘、总泵、分泵、离合器分离部件等全系列。由于他们产品线长、产品丰富，所以他们能够满足更多的客户群体。同时，为了满足客户更高的要求，他们也开发了全球领先的产品如双质量飞轮、自调节离合器等。 随着汽车工业的发展 ,电子技术广泛应用 ,汽车离合器新技术也不断涌现。一是操纵式离合器。其操 纵方法有机械的、电磁的、气动的和液力的等如嵌入离合器、摩擦离合器、空气柔性离合器、电磁转差离合器和磁粉离合器等，形成磁粉链以传递扭矩）。二是自动式离合器。用简单的机械方法自动完成接合或分开动作，又分为安全离合器、离心离合器、定向 离合器。 三、课题研究内容 13 / 21 本设计是为桑塔纳 2000设计的膜片弹簧离合器 1、原始数据资料： 假定桑塔纳 2000轿车相关数据如下： 发动机最大扭矩： 发动机最大功率： 74 kW 车辆最大 总重： 1560kg 轮胎型号： 195/60R14 85H 变速器速比：一档 二档 三档 四档 五档 主减速比： 2、设计要求： 1）根据给定的参数，对其离合器进行详细的结构设计和参数计算； 2）绘制出离合器总装配图及主要零件图； 3）编写设计说明书一份。 四、课题研究方案 1、 离合器结构方案的确定： 从动盘的选择：单盘式 鉴于本次设计是为桑塔纳 2000MT 轿车配套，考虑其14 / 21 为小轿车，传递扭矩不大，故而选用单盘式结构 4，以使结构简单、紧凑 ,减少零件数目和质量。 压紧弹簧形式选取：拉式膜片弹簧 鉴于本次设计是为桑塔纳 2000MT 轿车配套，采用拉式膜片弹簧有以下 优点 5:取消了中间的支承零件 ,使结构更简单、紧凑 ,零件数目更少 ,质量更小；以中部与压盘相压 ,在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧 ,提高了压紧力与传递转矩的能力 ,且并不增加踏板力；在接合或分离的状态下 ,离合器盖的变形 量小 ,刚度大 ,分离效率高。 压盘的驱动方式：弹性连接式 鉴于本次设计是为桑塔纳 2000MT 轿车配套 ,采用弹性连接式不会因磨损引发振动和噪音，结构更加简化，对装配精度要求也低。 压盘和中间盘： 压盘和中间盘一般做成圆环形的盘状压盘的外形应略大于或等于摩擦片的外径，内经略小于或等于摩擦片的内径。 从动盘： 摩擦片：所用材料有石棉基摩擦材料，烧结金属和金属陶瓷等材料。 从动钢片：现代从动盘的从动钢片为获得轴向弹性，往往特意制成锥形而使其小端 面向飞轮。 15 / 21 离合器通风散热：正常使用条件下的离合器压盘工作表面温度一般在 180 以下，离合器摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的。 扭转减震器的设计 6： 极限转矩 Tj： Tj?Temax 扭转角刚度 C：按经验初选： C 13Tj 阻尼摩擦力矩 Tf： Tf=Temax 减振弹簧位置半径 R0： R0=d/2 减振弹簧中径 Dc： Dc 由总体结构布置决定，一般取 Dc=11 15mm。 弹簧钢丝直径 dc： dc=8DcF Z 弹簧总圈数 n： n=ic+ 极限转角： ?max=2arcsin 离合器静摩擦力矩TC7： Tc=?L0） 2R0 12fZDP03 (1?c） 3 捷达离合器设计 摘要 近年来 ,我国在设计的汽车和汽车制造技术已经取得了很大的进步 ,这是大家有目共睹的。而离合器作为汽车传送系中的一大重要组成部分，肩负着传递动力、减震跟防止过载等重要作用，所以离合器更成为了汽车发展和进步的一个重要因素 ,是不容忽视的。 此次设计是从理论计算上阐述了捷达轿车离合器容量的计算，离合器从动盘的尺寸，后备系数，摩擦片外径的16 / 21 尺寸等。设计包括对从动盘总成、压盘、离合器盖的设计校核优化。具体设计计算扭转减振器、摩擦片、压盘、离合器盖、膜片弹簧、传动片等多个部件总成。 在离合器动力学的基础上 ,分析和计算的原始 ,简要描述了离合器的部分主要设计参数的选择和设计要点 ,如类型选择、确定承载力 ,模型等。简要介绍传统设计方法的检查。 关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；设计方法 目录 摘要 . 1.前言 随着现代科技的飞速发展，尤其是液压液力的传动技术，电子技术在汽车上得到广泛的运用，现代汽车发生了巨大的变化。而离合器作为汽车传动系的一大重要组成部分，肩负着传递动力、减振跟防止过载等重要作用。所以离合器成为了现代汽车发展不可忽略的重要因素。随着自动变速器技术的发展跟完善，离合器的结构跟性能也随之变化。了解离合器的基本构造，掌握离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对上述几方面的了解，便 17 / 21 于熟悉汽车离合器的工作原理。我们要学会怎样查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 本设计的目的、现实意义 本次选择的课题为捷达轿车离合器设计 , 为保证操纵轻便，工作稳定，结构简单、紧凑，质量小和制造工艺性等方面因素，本次设计采用的是单盘膜片弹簧离合器，离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连的部件，有着不可忽视的作用，一个良好的离合器能够提高汽车的使用寿命，离合器的基本功用为： 在汽车起步时，通过离合器主、从动部分之间的滑模而使它们的转速逐渐接近，以确保汽车起步平稳。当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮轮齿间的冲击，保证换 挡时工作平顺。当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、18 / 21 从动部分之间将产生滑磨，以防止传动系统过载。 本设计国内发展概况 国内外汽车主要离合器有摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。摩擦离合器又分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器、周布斜置弹簧离合器、膜片弹簧离合器。离合器的发展、改良以及新技术的应用，很大程度上提高了汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性；在人们追求高品质生活的今天，汽车以上性能得到更高度的关注，离合器的性能和技术应用也随之变得越发重要。 2.离合器概述 离合器的功用： 离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件，位于发动机和变速器之间。为各类型汽车所广泛采用的是摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器输入轴相连。 所以离合器的具体功用如下： 使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。 暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机的起动和变速器的换档。 限制所传递的扭矩，防止传动系过载。 对离合器的要求： 具有合适的储备能力，既能保证 传递发动机最大转19 / 21 矩又能防止传动系统过载。 接合平顺柔和，以保证汽车平稳起步。 分离迅速彻底，便于换挡和发动机起动。 散热良好。 具有吸收振动、缓和冲击和减少噪声的能力。 操纵简单省力，维修保养方便。 离合器的类型： 汽车离合器有摩擦离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。目前大部分