汽车离合器课程设计说明书.docx

车辆工程课程设计说明书学 生： 班 级： 学 号： 指导老师： 成 绩： _日 期 2010 年 1 月目 录一设计内容1二方案选择1三离合器主要参数的选择33.1后备系数的选择33.2单位压力P33.3摩擦片外径D、内径d和厚度b的确定43.4摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙t6四离合器基本参数的优化6五主动部分的设计75.1压盘设计85.2离合器盖设计85.3膜片弹簧的设计95.3.1膜片弹簧原始内截锥高与弹簧片厚度比的选择95.3.2膜片弹簧工作点位置的选择95.3.3膜片弹簧大端半径及大端半径与分离指半径比的选择105.3.4膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角115.3.5膜片弹簧小端半径及分离轴承作用半径115.3.6分离指的数目和切槽宽及半径115.3.7支承圈平均半径和膜片弹簧与压盘的接触半径11说明书一 设计内容某轿车离合器主动部分设计，包括：膜片弹簧设计；压盘设计；离合器盖设计。已知条件：发动机转矩Temax=218N.m；离合器总成的轴向尺寸要求4050mm。（根据要求，提供以下某乘用车参数作为设计依据发动机型号发动机最大转矩 N.m/(r/min)1挡传动比主减速比驱动轮类型与规格汽车总质量(kg)YZ495Q3220/20003.64.07.00-201800二 方案选择本车设计采用单片膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器是因为其结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。而采用干式离合器是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，用于需要传递较大转矩的离合器，而该车型不在此列。采用膜片弹簧离合器是因为膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此可设计成当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断地提高，因而这种离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用，而且逐渐扩展到载货汽车上。从动盘选择单片式从动盘是一位其结构简单，调整方便。压盘驱动方式采用传动片式是因为其没有太明显的缺点且简化了结构，降低了装配要求又有利于压盘定中。选择拉式离合器是因为其较拉式离合器零件数目更少，结构更简化，轴向尺寸更小，质量更小；并且分离杠杆较大，使其踏板操纵力较轻。综上本次设计选择单片拉式膜片弹簧离合器。三 离合器主要参数的选择 摩擦片或从动盘的外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸有决定性的影响，并根据离合器能全部传递发动机的最大转矩来选择。为了能可靠地传递发动机最大转矩，离合器的静摩擦力矩应大于发动机最大转矩，而离合器传递的摩擦力矩又决定于其摩擦面数Z、摩擦系数f、作用在摩擦面上的总压紧力P与摩擦片平均摩擦半径Rm，即 式中：离合器的后备系数，见下表。摩擦系数，计算时一般取0.250.30。3.1后备系数的选择离合器的后备系数，选择时应考虑摩擦片磨损后仍能传递及避免起步时滑磨时间过长；同时应考虑防止传动系过载及操纵轻便等。表3-1后备系数表车 型乘用车 轻型商用车中、 重型商用车越野车 牵引车后 备 系 数1.201.751.502.251.804.00本离合器设计，假设属于乘用车类型，故选择本次设计的后备系数在1.201.75之间选择，取=1.5。3.2单位压力P单位压力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，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。表3-2 摩擦片单位压力p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0.701.50p选择：0.10 MPa p0 1.50 MPa ，本次设计取 p = 0.3MPa 。3.3摩擦片外径D、内径d和厚度b的确定摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系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关系。显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩来确定D时，可以查表确定摩擦片外径。表3-3离合器尺寸选择参数表摩擦片外径D/mm发动机最大转矩Te max/Nm单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值2251301501702501702002302802402803203002603103603253203804503504104805503805106007004106207208304303506808009304503808209501100所选的尺寸D应符合有关标准(JB1457-74)的规定。表3-3给出了离合器摩擦片的尺寸系列和参数。另外，所选的D应符合其最大圆周速度不超过6570m/s的要求，且重型汽车不应超过50m/s。表3-4离合器摩擦片尺寸系列和参数外径内径厚度b/mm内外径之比单位面积1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900根据发动机参数该车型发动机最大转矩Te max为218Nm及表3-3可查出本车将使用单片式离合器，且离合器摩擦片外径为280mm。再查表3-4即可得到摩擦片的具体参数，如下：摩擦片外径D=280mm摩擦片内径d=165mm摩擦片厚度b=3.5mm摩擦片内外径比d/D=0.589单面面积F=40200mm23.4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。摩擦因数f的取值范围见下表。表3-5 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 。四离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化直接影响离合器的工作性能和结构尺寸。这些参数的确定在前面是采用先初选、后校核的方法。下面采用优化的方法来确定这些参数。1） 摩擦片外径D（mm）的选取应使最大圆周速度v不超过6570m/s，即v =nD10 =200028010 =29.32m/s 6570m/s 符合要求。式中, v 为摩擦片最大圆周速度(m/s);n为发动机最高转速(r/min)。2）摩擦片的内、外径比c应在0.530.70范围内，本次设计取c =0.589 。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，不同的车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0 ，本次设计取= 1.50 。4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2R约50mm，即d2 R+50mm。5）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p根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，p的最大范围为0.101.50 Mpa。本次设计取p = 0.3 MPa 。6）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，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值w。汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)为：W = () = （ ）=12282.9(J) 式中，m 为汽车总质量(kg)；rr 为轮胎滚动半径(m)；i为汽车起步时所用变速器档位的传动比