第二章离合器设计.ppt

1 第二章离合器设计 第一节概述第二节离合器的结构方案分析第三节离合器主要参数的选择第四节离合器的设计与计算第五节扭转减振器的设计第六节离合器的操纵机构第七节离合器主要零部件的结构设计 2 第一节概述一 功用1 保证汽车平稳起步 2 换挡时可减少齿轮轮齿间的冲击 3 防止传动系零部件过载损坏 4 降低传动系的振动和噪声 3 二 组成 离合器 主动部分 从动部分 压紧机构 操纵机构 飞轮 离合器盖 压盘 从动盘 压紧弹簧 分离叉 分离轴承 离合器踏板 传动部件 4 二 组成 5 三 设计要求1 可靠的传递temax 又能防止传动系过载 2 接合平顺柔和 起步时无抖动 冲击 措施 使从动盘有轴向弹性3 分离迅速 彻底 措施 提高分离杠杆刚度 衬片表面开槽 防止吸附 4 从动部分转动惯量小 6 5 防止传动系产生扭转共振 6 操纵轻便 7 吸热 散热能力强 过热的危害 压盘烧裂 摩擦因数下降 措施 壳上开通风口 增大压盘质量 8 压紧力和摩擦因数在使用中的变化要小 9 动平衡良好 强度大 工作可靠 寿命长 10 结构简单 质量小 工艺性好 拆装 维修 调整方便 7 第二节离合器的结构方案分析一 分类 8 二 从动盘数的选择 9 三 膜片弹簧离合器 优 缺点 10 三 膜片弹簧离合器 拉式与推式 11 主要区别 膜片弹簧安装方向相反 支承方式不同 三 膜片弹簧离合器 拉式与推式 12 当离合器尺寸 temax相同时 三 膜片弹簧离合器 拉式与推式 13 当离合器尺寸相同 d temax一样 则f2 f2 14 第三节离合器主要参数的选择一 离合器传递转矩的能力1 取决于摩擦面间的静摩擦力矩 tc f f z rc式中 f 工作压力 f 摩擦因数 0 25 0 30 z 摩擦面数 rc 平均摩擦半径2 平均摩擦半径假设压力分布均匀 将分布力等效为集中力 得 当d d 0 6时 有 15 3 摩擦面的单位压力p0 得到静摩擦力矩4 离合器的后备系数 离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比 tc temax 为了保证可靠地传递发动机的最大转矩 要求 1 16 二 离合器主要参数的选择1 后备系数 考虑以下因素 不宜选取过大 防止传动系过载 紧急接合离合器 t传 2 3 temax不松开离合器 紧急制动 t传 15 20 temax保证离合器尺寸小 结构简单 减少踏板力 操纵轻便 单位压力小 发动机缸数多 转矩平稳 可取小些 膜片弹簧离合器可以取小 压紧力稳定 17 下列因素要求 不宜选取过小 衬片磨损后 仍能可靠传递temax 宜取大些 防止离合器接合时滑磨过大 导致寿命下降 使用条件恶劣 有拖挂 为提高起步能力 柴油机因工作粗暴 转矩不平稳 宜取大些 18 2 单位压力p0 材料 p0 mpa石棉基材料0 10 0 35粉末冶金材料0 35 0 50金属陶瓷0 70 1 50 19 3 摩擦片尺寸 外径dtc fzp0d3 1 c3 12原则上只要结构上有可能 尽可能将d取大些 经验公式 mm 20 3 摩擦片尺寸 内径dd不变 若d取小时摩擦面积增加 tc增加 但压力分布不均匀 内外圆圆周速度差别大 减振器安装困难 d d b应符合国标gb t5764 1998 汽车用离合器面片 21 第四节离合器的设计与计算一离合器基本参数的优化1 设计变量 tc temax ffzrc temax 取决于f d d p0 4f d2 d2 p0取决于f d d 离合器基本参数的优化设计变量为 22 2 目标函数参数优化设计的目标是 在保证性能的条件下结构尺寸 d d 尽可能小 即目标函数 3 约束条件1 d应保证vd 65 70m s2 c0 53 c 0 703 23 4 dd 2r0 50r0 减振弹簧位置半径保证扭转减振器的安装5 单位面积传递的转矩6 24 7 单位摩擦面积的滑磨功ww 起步时 接合离合器产生的滑磨功 25 二 膜片弹簧的弹性特性1 碟簧子午断面坐标系膜片弹簧受载后 碟簧子午断面绕o点转动 该点切向应变与应力均为零 称之为中性点 将坐标原点取在中性点处 26 2 膜片弹簧的变形 27 3 碟簧变形与载荷的关系 式中 h 内截锥高 h 板厚 r r 自由状态时大 小端半径 r1 r1 压盘 支撑环加载点半径 28 4 分离指变形与载荷的关系 29 三 膜片弹簧的强度计算1 切向应力在碟簧子午断面中的分布 0的等应力线 y 2 xk点为所有等应力线交点 e 2 e 30 2 碟簧最大切向应力点 最大压应力在b点 e r h 2 变形过程中 压应力最大值对应的夹角 最大拉应力出现在a点 31 3 b点的当量应力在分离轴承推力作用下 b点还受弯曲作用 弯曲应力 根据最大切应力理论 b点的当量应力为 60si2mna材料的许用应力为1500 1700mpa 32 四 主要参数的选择1 h h和hh h决定了膜片弹簧弹性特性曲线的形状 推荐h h 1 5 2 0 h 2 4mm 33 2 r r和r r的选择比值r r大 则弹簧材料利用率低 弹簧刚度大 弹性特性曲线受直径误差影响大 应力越高 推荐r r 1 20 1 35推式 r rc 摩擦片平均半径 拉式 r rc3 9 15 34 4 膜片弹簧工作点位置的选择拐点h对应着膜片弹簧压平的位置 工作点b一般取在凸点m和拐点h之间 靠近h点处 1b 0 8 1 0 1h5 分离指数目n12 n 24一般取18 35 五 膜片弹簧材料及制造工艺1 材料 60si2mna或50crva2 工艺 强压处理在分离方向上 使之过位移3 8次 塑性变形产生反向残余应力 使疲劳寿命提高5 30 凹面或双面喷丸处理表层产生塑性变形 形成强化层 提高疲劳寿命 分离指端部高频淬火与镀铬可提高耐磨能力膜片弹簧与压盘接触圆处挤压处理防止产生裂纹 36 第五节扭转减振器的设计一 组成与功用1 组成弹性元件和阻尼元件 阻尼片 2 功用降低传动系扭转刚度 增加传动系扭转阻尼 抑制扭转共振振幅 控制怠速时的扭振和噪声 缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷 3 弹性特性 线性和非线性 37 二 参数选择1 极限转矩tj 是指减振器消除限位销与从动盘毂缺口之间间隙 1时所能传递的最大转矩 tj 1 5 2 0 temax2 扭转角刚度k 式中 k 弹簧线刚度zj 弹簧数r0 弹簧分布半径合理的扭转角刚度可以使系统的共振现象不发生在发动机常用工作转速范围内 初选时 取k 13tj 38 3 阻尼摩擦转矩t 合理选择t 可以有效消除扭转振动 初选t 0 06 0 17 temax4 预紧转矩tntn增大 共振频率将减小 但不应大于t 初选tn 0 05 0 15 temax5 减振弹簧位置半径r0r0尽可能大一些 一般r0 0 60 0 75 d 2 6 减振弹簧个数zj根据摩擦片外径选取 7 减振弹簧总压力f 限位销与从动盘毂之间的间隙被消除时的弹簧受到的压力 f tj r08 极限转角 j l为弹簧工作变形量 通常取3 12 39 三 双质量飞轮1 结构2 优点 r0提高 弹簧刚度下降 允许转角变大 降低发动机变速器振动系统固有频率 避免怠速时共振 减振效果提高 从动盘上没有减振器 从动部分转动惯量下降 对换档有利 3 缺点弹簧安装半径大 离心力大 弹簧中段易鼓出 磨损严重 40 第六节离合器的操纵机构一 对操纵机构的设计要求1 操纵轻便 踏板力要小 踏板行程要合理 2 有踏板自由行程调整机构 3 有踏板行程限位装置 防止操纵机构过载 4 有足够的刚度 5 传动效率要高 6 发动机振动 车架 驾驶室变形不会影响正常工作 7 工作可靠 寿命长 维修保养方便 41 二 结构形式选择 42 三 操纵机构的设计计算1 踏板行程s式中 z 面数 s 分离间隙2 踏板力ff 43 第七节离合器结构元件一 从动盘总成1 组成从动盘毂摩擦片从动片扭转减振器2 应满足如下要求转动惯量小 具有轴向弹性 应装扭转减振器 44 二 离合器盖总成1 组成 离合器盖 压盘 传动片 分离杠杆 支撑环等2 离合器盖的设计要求 应具有足够的刚度 应与飞轮保持良好的对中 膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度 开较大的通风口 3