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机械毕业设计车辆工程
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CL01-095@丰田轿车离合器设计,机械毕业设计车辆工程
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毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 :丰田轿车离合器的设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 B07-5 学 生 姓 名 : 李龙 导 师 姓 名 : 吕德刚 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字 ： 年 月 日 nts 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究 目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题研究 现状 及分析 ） ； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线 或研究方法 ； 5. 进度安排 ； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告” 撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范 要求 。 字数 应在 4000 字 以上 ， 文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 nts 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 李龙 系部 汽车与交通 工程学院 专业、班级 车辆工程 B07-5 班 指导教师姓名 吕德刚 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 丰田轿车离合器设计 一、课题研究现状，选题目的和意义及国内外背景： 1、 选题目的： 本次选择课题为丰田轿车离合器的设计，本次设计为膜片弹簧离合器，而此设计有重大的意义和广泛的用途，因为离合器作为底盘传动系统中的重要部件，它起着从发动机到传动系中齿轮之间桥梁的作用，故它的重要性不可忽视，一个良好的离合器能够提高汽车的寿命，所以设计一个操作简便分离快速的离合器是十分必要的，且选择了设计离合器能够做到对汽车内重要部件的了解。 2、 选题意义： 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。膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧以及分离杆机构而做成的离合器，因为它布置在中央，所以也可算中央弹簧离合器。 它的优点：首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使得零件数目减少 ，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。 因此，离合器作为汽车重要的基础部件它的功能不能忽视，设计如此重要的汽车传动系统意义重大。 、 研究现状，国内外背景及发展趋势： 传统离合器分有拉线和液压式两种，自动离合器也分为两种：机械电机式自动离合器和液压式自动离合器。机械电机式自动离合器的 ECU 汇集油门踏板、发动机转速传感器、车速传感器等信号，经处理后发送指 令驱动伺服马达，通过拉杆等机械形式驱使离合器动作；液压式自动离合器则是由 ECU 发送信号驱动电动液压系统，通过液压操纵离合器动作。 液压式自动离合器在目前通用的膜片离合器的基础上增加了电子控制单元（ ECU）和液压执行系统，将踏板操纵离合器油缸活塞改为由开关装置控制电动油泵去操纵离合器油缸活塞。变速器控制单元 （ ECU）与发动机控制单元（ ECU）是 集成在一起的，根据油门踏板、变速器档位、变速器输入 /输出轴转速、发动机转速、节气门开度等传感器反馈信息，计算出离合器最佳的接合时间与速度。 自动离合器的执行机构由电动油 泵、电磁阀和离合器油缸组成，当 ECU 发出指令驱动电动油泵，电动油泵产生的高压油液通过电磁阀输送到离合器油缸。通过 ECU 控制电磁阀的电流量来控制油液流量和nts 油液的通道变换，实现离合器油缸活塞的移动，从而完成汽车起动、换档时的离合器动作。 为了实现离合器的自动操纵，采用自动离合器，可以省去离合器踏板，实现汽车的 “双踏板 ”操纵，与其他自动离合传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩调节性还不够 理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器容易打滑。因此必须提前换低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善。 我国汽车业的高速发展，带动我国汽车离合器市场需求持续大幅增长。随着我国自动档 轿车 的增加，我国传统离合器行业的发展前景日益担忧，不少企业都在寻求新的持续发展的途径。 2007 年以前，我国汽车产量持续增长 、汽车保有量的增加、出口市场需求的扩张等三大因素推动我国汽车离合器行业连续 8 年快速发展， 2007 年我国汽车离合器的产量突破 1000 万套。自 2008 年以来，受全球 金融 危机影响，中国汽车销量为 938 万辆，增长率仅为 6.7%，离合器的市场规模约为 55 亿元。到 2010 年，我国离合器总 销售 额将达 84 亿元，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。目前国产离合器已经能够全面覆盖国内各种车型产品并具有足够的研发、制造和供货能力，干摩擦式离合器仍将是 “十一五 ”期间汽车 动力 系统中的主要应 用部件。在技术目标方面，离合器的可靠性和寿命指标要达到或接近国外同类产品 水 平，传递转矩超过 3000 牛米的大容量 重型 离合器要形成批量供货，要掌握 AT、 LTD、 DCT 和 DMF 等关键技术，在离合器及其电子操控系统的集成开发方面取得突破，建立离合器的综合自动检测系统，以及建立模拟工况和实车试验标准，形成更为完善的离合器产品评价体系。按照离合器行业的规划， “十一五 ”期间，汽车离合器行业要形成 35 家年销售量超过 300 万套的 “小巨人 ”企业和 510 家年销售量超过 120 万套的规模企业，并出现产销规模进入世界离合器行业 前 10 名的中国企业。 国内外主要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。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。而比较先进的离合器为液力偶合器、电磁离合器、具体如下介绍： （ 1）摩擦式离合器：发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动毂借滑动花键与从动轴（即变速器的主动轴）相连。压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。由于汽车在行驶 过程中，需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合和状态的。摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在从动盘毂的环槽中的拔叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向松开的方向移动，而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力的传递。当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速变化比较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力作用下，向接合的方向移动与飞轮恢复接触。二者接触面间的压力逐渐 增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，二者之间摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。nts 随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正比。 摩擦离合器又可分为： 单盘离合器：只有一片从动盘，其前后两面都装又摩擦片，因而具有两个摩擦面。 双盘离合器：即增加了一个从动盘。 周布弹簧离合器：采用若干个螺旋弹簧座压紧弹簧，并沿摩擦盘圆周分布。 中央弹簧离合器：仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧并安置在中央。 膜片弹簧离合器：是以膜片弹簧作为压紧弹簧 （ 2）液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。 （ 3）电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的结合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。 （ 4）自动离合器随着电 子技术在汽车上应用，一种自动离合器系统也进入了汽车领域，这种由控制单元 （ ECU） 控制的离合器已经应用在一些轿车上，使手动变速器换挡的一个重要步骤 离合器的断开与接合能够自动地适时完成，简化了驾驶员的操纵动作。 随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以使用心得使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高使用寿命，简化操作，已经成为目前 离合器的发展趋势。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 、膜片弹簧离合器的基本结构尺寸和参数的选择（摩擦片外径、离合器后备系数 和单位压力 ）、性能计算和设计。 、离合器零件的结构选型及设计计算 ）离合器装配图； ）从动盘总成设计； ）压盘和离合器盖总成设计； ）膜片弹簧的强度校核、主要参数的选择和优化设计。 如何选择离合器的这些参数，将直接影响到离合器的性能。根据合适的数据规格进行离合器的尺寸结构设计，对于提高汽车的变速性能将会起到很重要的作用。 nts 三、 技术路线（研究 方法） 四、 进度安排 （ 1） 第 1、 2 周 确定课题，查阅相关的离合器设计资料并进行收集。完成开题报告。 （ 2） 第 3 周研究 对离合器进行拆解和组装， 了解摩擦式离合器的基本结构 。 （ 3） 第 4 周对从动盘、压盘和离合器盖进行总成设计。膜片弹簧进行强度校核 。 （ 4） 第 5-6 周开始用软件进行绘图撰写说明书。 （ 5） 第 7-12 周完善设计内容，画出各个零件的零件图 。 （ 6） 第 13 周进行预答辩。 （ 7） 第 14 周 结合离 合器的结构总成，完成离合器的装配图。 （ 8） 第 15-16 周设计说明书修改及完善。 （ 9） 第 17 周准备毕业设计 答辩。 查找资料，了解离合器历史及发展趋势等。 结合离合器的实物 ，对离合器进行拆装，了解摩擦式离合器的基本结构。 根据给定参数对摩擦片外径、离合器后备系数和单位压力，及 其性能 进行计算 和设计。 画出各个零件的零件图 。然后结合离合器的结构总成，完成离合器的装配图。 对从动盘、压盘和离合器盖进行总成设计。包括分离装置的设计，以及从动盘设计和圆柱螺旋弹簧设计等。 最后对膜片弹簧进行强度校核、检查其合理性。 确定 最终设计方案，完成 设计。 nts 五、 参考文献 1 王江波 . 双离合器自动变速器的发展及展望 J. 上海汽车 , 2008, (01) 2 牛铭奎 , 葛安林 , 金伦 , 徐彩琪 . 双离合器式自动变速器简介 J. 汽车工艺与材料 , 2002, (12) 3 荆崇波 , 苑士华 , 郭晓林 . 双离合器自动变速器及其应用前景分 析 J. 机械传动 , 2005, (03) 4 吴咏 , 张尚娇 . 注目中国的 AMT 技术 J. 上海汽车 , 1999, (08) 5 濮良贵 纪名刚 机械设计第八版 机械工业出版社 2003 , (03) 6简明机械零件设计手册 机械工业出版社 2008, (01) 7 徐立友，李金辉，张明柱， 湿式多片换挡离合器的设计农机化研究 2005, (08) 8 余志生，夏群生 汽车理论 机械工业出版社 2009, (03) 9 臧杰，阎岩 汽车构造 机械工业出版社 2008, (01) 10 马彪 刘影 陈建文 车辆综合传动换挡离合器结合过程动态特性研究 中国机械工程 2005 11 陈家瑞 . 汽车构造（第二版） M. 北京：机械工业出版社 ,2005, (03) 12 林胜 , 周运金 . 在 Pro/E 中定制工程图标准模板文件 J. 广西轻工业 , 2008,(07) 13 蔡兴旺 . 汽车构造与原理 M. 北京：机械工业出版社 , 2004, (12) 14 肖生发 . 汽车工程学基础 M. 北京：人民交通出版社 , 2002, (03) 15 Nigel Driffield. Inward Investment and Host Co
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