液力变矩器的锁止离合器设计.doc

中国农业大学 课程设计 （2009-2010学年秋季学期）论文题目： 锁止离合器的设计 课程名称： 汽车设计 指导教师： 王国业 班级： 车辆062 学号： 0607020112 姓名： 李冬武 目 录一、设计题目 2二、设计目的 2三、设计要求 2四、原始数据 2五、离合器结构型式的选择 3六、离合器参数选择及性能计算 41. 摩擦片主要参数的设计计算 42. 主要零件的设计及强度计算 7(1). 弹簧的设计计算： 7(2). 从动盘花键毂的设计与强度计算 10七、离合器的安装调试、使用保养说明 10附：参考文献 11液力变矩器的锁止离合器设计一、设计题目 汽车自动变速器锁止离合器设计二、设计目的汽车设计课程设计是汽车设计课的重要组成部分，也是获得工程师基本训练的一个教学环节。其目的在于：1 通过汽车部件（总成）的设计，培养学生综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本技能分析和解决汽车工程技术问题的能力；2 进一步培养学生运用现代设计方法和计算机辅助设计手段进行汽车计算机零部件设计的能力。3 培养和树立学生正确的设计思想，严肃认真的科学态度，理论联系实际的工作作风。三、设计要求1、 与原红旗CA774轿车所用自动变速器的液力变矩器配套安装；2、 操纵控制部分尽量利用原自动变速器操纵控制系统。3、 结合面受力均匀4、 摩擦面积尽量大5、 间隙无需人工调节6、 结合平顺，分离迅速彻底四、原始数据发动机最大功率：220马力发动机最大功率时转速：4400 r/min发动机最大扭矩：42 kgm发动机最大扭矩时转速：2800-3000 r/min车轮：8.20-15汽车总质量：Ga=3060 Kg最高车速：170 km/h变速器传动比：I1=1.72, I2=1, IR=2.39锁止传动比：Im=0.82最大变矩比：k=2.45主减速器传动比：Io =3.54液力变矩器中最高油压：4.2 kg/cm2液力变矩器容量：12.5公升液力变矩器工作温度：8295 oC液压油最高许用温度：115120 oC全油门车速90100 km/h时换入直接档离合器结合时间：取0.5 s离合器储备系数：1.2离合器分离间隙：0.40.6 mm结合期间最大吸热率：114 J/s.c操纵控制系统有关参数：空档和前进档时：发动机800 r/min 主油路压力6.06.5 kg/cm2倒车时：发动机1600 r/min 主油路压力1619 kg/cm2钢与纸质浸树材料摩擦系数：0.14钢与粉末冶金摩擦系数：0.08钢铁：比重7.85 g/ml，热容量481.5 J/kg.k粉末冶金：比重5 g/ml，热容量0.42 J/kg.oc纸质浸树：比重1.52.8 g/ml，热容量1.25 J/kg.oc8号液压油：比重0.86 g/ml，热容量0.45*4187 J/kg.k20号液压油：比重0.86 g/ml，热容量0.43*4187 J/kg.k五、离合器结构型式的选择变矩器锁止离合器的主要功能是：在汽车低速时，利用变矩器低速扭矩增大的特性，提高汽车起步和坏路的加速性；在高速时，变矩器锁止离合器作用，使液力偶合（“软连接”）让位于直接的机械传动（“硬连接”），提高传动效率，降低燃油消耗。考虑到结构、工艺和成本，选择液压式锁止离合器作为红旗CA774的锁止离合器。在此结构中，锁止离合器的主动盘就是变矩器壳体，从动盘是可在轴向移动的压盘，通常为了减小离合器结合和分离瞬间的冲击力，从动盘内圈上带有弹性减震盘，然后与涡轮输出轴相连。主动盘和从动盘相接触的工作面上有摩擦片。压盘右面的油液与泵轮、涡轮中的压力油相通；压盘左面的油液通过变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。六、离合器参数选择及性能计算1.摩擦片主要参数的设计计算参数:最大发动机扭矩 Temax=42kg.m；选择粉末冶金摩擦材料 摩擦系数为:f=0.08，摩擦片比重 =5g/ml，比热c=0.424187J/kg；摩擦面数Z为1；选择8号液压油 比重为=0.86g/ml,比热c=0.454187J/kg；发动机最大扭矩Temax时的转速为3000r/min摩擦片内，外径是离合器的重要参数，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，可由以下公式计算摩擦片内外径。 ： ： （摩擦片产生的力矩；摩擦系数；压盘压力；Z摩擦面数；R摩擦片外径；r摩擦片内径；c摩擦片的内、外径比）其中，=1.2=494N.m；c=0.70.9; R165mm; Z=1; =0.08; =（P油液压力；大气压力；离心力产生的压力；摩擦片里面压盘面积；摩擦片面积；其中，P=420000N/m2；=100000N/m2 ）求离心力产生的压力用微积分的方法求如下：； 所以 = （圆周速度；油液密度；=860kg/m3）编程使式1左右相等，同时要满足以下条件：摩擦面平均比压p =1 （摩擦面不开槽）摩擦面结合时的最高温度（进油油温；离合器空转引起的温度；结合过程中引起的摩擦表面的温度升高；=7585；=0）结合油温 综合上述利用C+进行编程如下：#includeusing namespace std;double main() double Te,D,d,F1,F2,F,c,p,w,T,Cr,Rr,s,k; Cr=240.96; Rr=6425; s=0.007; k=0.9; for(D=0.29;D=0.31;D+=0.001) for(d=0.2;d=0.25;d+=0.001) c=d/D; /0.7=c=0.9 F1=3.14*3.14*3.14*268750*(D*D*D*D-d*d*d*d)/2-0.035*0.035*(D*D-d*d); /离心压力 F2=420000*3.14*(D*D-0.035*0.035)/4-101300*3.14*(d*d-0.035*0.035)/4; /正压力 F=F1+F2; /工作压紧力 Te=0.08*F*(D*D*D-d*d*d)/(D*D-d*d)/3; /转距504 p=4*F/(3.14*(D*D-d*d)*k); /平均压力1500000 金属陶瓷 w=4*3780/(D*D-d*d); /w=400000 T=20+2*w/(Cr*Rr*s); /T=0.3&c=0.9&Te504&p=1500000&w400000&T120)coutD=D,d=d,p=p,w=w,T=Tendl; 运行结果：D=0.29,d=0.2,p=1.49434e+006,w=342857,T=83.2743D=0.291,d=0.2,p=1.49371e+006,w=338399,T=82.4515D=0.292,d=0.2,p=1.49319e+006,w=334040,T=81.6471D=0.293,d=0.2,p=1.49276e+006,w=329778,T=80.8605D=0.294,d=0.2,p=1.49243e+006,w=325609,T=80.0912D=0.295,d=0.2,p=1.4922e+006,w=321531,T=79.3385D=0.296,d=0.201,p=1.49987e+006,w=320237,T=79.0998综合考虑取D296mm，d201mm,c0.679。 综上所述摩擦片的设计：材料粉末冶金，摩擦系数f=0.8，外径D=296，内径d=201，内外径之比c=0.679，摩擦面Z=1，摩擦片间隙为4，后背系数b=1.2 单位（mm）2. 主要零件的设计及强度计算(1). 弹簧的设计计算：利用C+进行编程如下：#includeusing namespace std;#includemain()double d,T1,K1,K,Z,Ro,T2,T3,Fo,a,Pi,L; Pi=3.14; d=0.2; /摩擦片内径 Z=8; /弹簧个数 a=(Pi/180)*10; /极限转角 Ro=0.35*d; /弹簧位置半径,注意一个约束条件d2*Ro+50 T1=2.0*420; /极限转矩(bu) T2=0.15*420; /阻尼摩擦转矩 T3=0.1*420; /预紧转矩 Fo=T1/Ro; /弹簧总压力 L=2*Ro*sin(a/2); /弹簧的工作变形量m K=Fo/(Z*L*1000); /每个弹簧的线刚度N/mm K1=1000*K*Z*Ro*Ro;/扭转角刚度(bu) if(K15460)cout减震器设计正确.endl; double y,x,c,k1,Fmax,f,L1,L2,t,b,s,H,Q,i,j; int d1,D,D2,n,G,N; y=1370; /抗拉强度 x=0.5*y; /许用切应力 c=4; /旋绕比 Fmax=Fo/Z; /弹簧最大力 k1=0.615/c+(4*c-1)/(4*c-4); /曲度系数 f=(k1*c*Fmax)/x; d1=1.6*sqrt(double)f); /弹簧丝直径 cout弹簧丝直径:d1mmendl; D=(c+1)*d1; /弹簧外径 D2=c*d1; /弹簧中径 cout弹簧外径:Dmmendl弹簧中径:D2mmendl; L1=T3/(Ro*Z*K); /预紧的长度(mm) L2=L*1000+L1; /弹簧的总变形量 G=70000; /(Mpa) n=G*d1*d1*d1*d1*L2/(8*D2*D2*D2*(K*L*1000); /弹簧的有效工作圈数 t=d1+L2/n+0.5; /弹簧节距(mm) b=atan(t/Pi/D2); /弹簧螺旋升角(rad) N=n+2; /弹簧总圈数 s=t-d1; /弹簧钢丝间距(mm) H=n*s+(N-0.5)*d1; /弹簧的自由长度(mm) Q=Pi*D2*N/(cos(b); /弹簧丝长度(mm) i=H/D2; /验算稳定性 j=2.6; /不稳定系数 cout弹簧节距:tmmendl 弹簧螺旋升角:bradendl 弹簧总圈数:Nendl 弹簧钢丝间距:smmendl 弹簧的自由长度:Hmmendl 弹簧丝长度:Qmmendl; if(i5&b*180/Pi9) cout所选弹簧正确.endl; 运行结果如下：减震器设计正确.弹簧丝直径:5mm弹簧外径:25mm弹簧中径:20mm弹簧节距:8.06108mm弹簧螺旋升角:0.127663rad弹簧总圈数:7弹簧钢丝间距:3.06108mm弹簧的自由长度:47.8054mm弹簧丝长度:443.207mm所选弹簧正确.根据结果分析可得所选参数满足要求。 (2). 从动盘花键毂的设计与强度计算 选择花键毂参数626306，载荷分布不均系数，花键毂平均半径花键齿侧工作高度 所受挤压应力：满足强度要求。七、离合器的安装调试、使用保养说明： 在设计好了锁止离合器及其扭转减振器的结构及参数之后,就要把其装入到红旗CA774的自动变速器中进行调试,调试时重点内容为离合器的控制系统与锁止离合器的控制匹配问题。另外,此项设计的锁止离合及其扭转减振器也必须要进行一定的使用保养