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沃尔沃S40离合器设计【8张图/19000字】【优秀机械毕业设计论文】

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沃尔沃S40离合器设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A0-装配图.dwg

A1-摩擦片.dwg

A1-离合器盖.dwg

A2-从动盘毂.dwg

A2-压盘.dwg

A2-膜片弹簧.dwg

A3-从动片.dwg

A3-减震器盘.dwg

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关键词：: 沃尔沃 s40 离合器设计优秀优良机械毕业设计论文

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说明书一份。41页。19000字左右。
外文翻译一份。

图纸共8张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1- 摩擦片.dwg
A1-离合器盖.dwg
A2-从动盘毂.dwg
A2-压盘.dwg
A2-膜片弹簧.dwg
A3- 从动片.dwg
A3-减震器盘.dwg

摘要
随着汽车运输的发展，汽车性能趋于高速化，载货汽车趋于大型化，要求发动机的功率和转速不断地提高，使离合器的使用条件也日渐恶化。因此，增加离合器传递转矩的能力，提高其使用可靠性及寿命，简化操作(在某些车型上以至向自动操纵发展)，已成为当代汽车离合器的发展趋势。
离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，本文针沃尔沃汽车的各项参数，设计推式膜片弹簧离合器。
离合器设计的内容主要包括压盘总成、从动盘总成、膜片弹簧三个部分。首先，对离合器各零件的参数、尺寸、材料、及结构进行设计，然后用Auto CAD工程图。
本文还重点研究了膜片弹簧在分离过程中的受力，对受力过程进行数学分析，并对其进行校核，以提高膜片弹簧离合器的使用寿命，使膜片弹簧离合器在工作过程中处于最佳状态。

关键词：离合器；膜片弹簧；设计；压盘；从动盘

ABSTRACT

The clutch is an important part of the automobile power train, its characteristic and development have close relation with the power train. Based on Beijing qienuoji’s parameter, this paper aim to design pushing type diaphragm-spring clutch.
There are three main parts of the clutch design: driven disc design, diaphragm-spring design and the driving disc design. Firstly, this paper calculates the parameters, and chooses sizes and materials for the clutch’s parts. Then draw the three-dimension-blueprint of the assembly and components. Finally transforms the three-dimension-blueprint into Auto CAD engineering plat.
Along with the development of automobile transportation, car performance, auto high-speed tends to request the engine tends to large-scale, power and speed continuously improve the conditions of use, make clutch is worsening. Therefore, to increase the ability of transmission torque clutch, improve its use, simplify the operation reliability and life (in some models and automatic controlling to develop), has become the development trend of modern automobile clutch.
This paper also studies force exerted on diaphragm in the process of separation, and analyzing the process mathematically, then examines and calculates relative parameter. In conclusion, the design will prolong the lifetime of diaphragm-spring clutch, and makes the clutch in best state when it’s working.

Key words:Clutch; Diaphragm-spring; Design; Pressure-plate; Platen

摘要 Ⅰ
Abstract II
第1章绪论 5
1.1 离合器的设计要求 5
1.2 离合器的发展历史 5
1.3 离合器概况 6
第2章离合器基本尺寸参数的选择 9
2.1 摩擦离合器机构形式的选择 9
2.2从动盘数及干、湿式的选择 9
2.3压紧弹簧的结构型式及布置 9
2.4压盘的驱动方式 10
2.5从动盘数的选择 11
2.6离合器基本性能关系式 11
2.7离合器后备系数的选择 12
2.8摩擦材料中单位压力和摩擦因数的选择 12
2.9本章小结 13

第3章离合器从动盘总成设计 14
3.1 摩擦片的设计 14
3.2 从动盘毂的设计 16
3.3 从动片和波形弹簧片的设计 17
3.4 扭转减振器的设计 18
3.5 本章小结 21
第4章离合器压盘总成设计 22
4.1 压盘的设计 22
4.2 离合器盖的设计 23
4.3 传动片的设计 23
4.4 本章小结 24
第5章膜片弹簧设计 25
5.1 膜片弹簧初选 25
5.2 膜片弹簧的分析 26
5.3 膜片弹簧的校核 28
5.4 膜片弹簧的材料以及制造工艺 28
5.5 本章小结 29
第6章离合器的滑磨及热工况 30
6.1 工况分析 30
6.2 约束条件 35
6.3 本章小结 36
结论 37
参考文献 38
致谢 40
附录A 41
附录B 44

沃尔沃S40离合器设计[汽车]

内容简介：: 黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要随着汽车运输的发展，汽车性能趋于高速化，载货汽车趋于大型化，要求发动机的功率和转速不断地提高，使离合器的使用条件也日渐恶化。因此，增加离合器传递转矩的能力，提高其使用可靠性及寿命，简化操作 (在某些车型上以至向自动操纵发展 )，已成为当代汽车离合器的发展趋势。离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，本文针沃尔沃汽车的各项参数，设计推式膜片弹簧离合器。离合器设计的内容主要包括压盘总成、从动盘总成、膜片弹簧三个部分。首先，对离合器各零件的参数、尺寸、材料、及结构进行设计，然后用程图。本文还重点研究了膜片弹簧在分离过程中的受力，对受力过程进行数学分析，并对其进行校核，以提高膜片弹簧离合器的使用寿命，使膜片弹簧离合器在工作过程中处于最佳状态。关键词：离合器；膜片弹簧；设计；压盘；从动盘黑龙江工程学院本科生毕业设计 he is an of s to of s of AD of to to of is to of in to of on in of In of in its 龙江工程学院本科生毕业设计 3 目录摘要 . . 1 章绪论 . 5 合器的设计要求 . 5 合器的发展历史 . 5 合器概况 . 6 第 2 章离合器基本尺寸参数的选择 . 9 擦离合器机构形式的选择 . 9 式的选择 . 9 . 9 . 10 . 11 . 11 . 12 . 12 . 13 第 3 章离合器从动盘总成设计 . 14 擦片的设计 . 14 动盘毂的设计 . 16 动片和波形弹簧片的设计 . 17 转减振器的设计 . 18 章小结 . 21 第 4 章离合器压盘总成设计 . 22 盘的设计 . 22 合器盖的设计 . 23 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 动片的设计 . 23 章小结 . 24 第 5 章膜片弹簧设计 . 25 片弹簧初选 . 25 片弹簧的分析 . 26 片弹簧的校核 . 28 片弹簧的材料以及制造工艺 . 28 章小结 . 29 第 6 章离合器的滑磨及热工况 . 30 况分析 . 30 束条件 . 35 章小结 . 36 结论 . 37 参考文献 . 38 致谢 . 40 附录 A . 41 附录 B . 44 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 1 章绪论合器的设计要求随着现代汽车发动机转速的不断提高，对离合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保持传递发动机的最大扭矩外，还要求其必须具有足够的旋转机械强度，以保证安全可靠的工作。离合器在工作过程中与变速器飞轮相连，其结构构成比较复杂，零件极易在高速旋转过程中在离心力的作用下，产生破坏，因此开发耐用的离合器使其能承受高速运转下的能力，避免其在使用过程中出现事故是十分必要的。合器的发展历史随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生巨大的变化。作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的完善，离合器产品不论是性能结构方面还是生产制造方面都发生了很大变化。 1981 年，法国人制成了摩擦片式离合器，此后浸在油中工作的湿式多片离合器逐渐取代了锥形离合器，但多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住，致使离合底，造成换档困难，所以它又逐渐被干式多片离合器取代。多片干式离合器的主要优点是由于接触面多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步；但因片数多，从动部分的转动惯量大，还是感到换档不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，容易引起过热，加快了离合器的磨损，甚至烧伤和碎裂，如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。在离合器的操纵机构中，由于重型和中型汽车的离合器压紧弹簧的压紧力很大，人们又采取各种助力装置来减轻驾驶员的劳动强度，如日本产重型汽车采用弹簧助力；红岩北京随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断提高改进，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来车辆在性能上向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。此外，随着汽车发动机转速功率的不断提高和汽车电子技术的不断发展，人们对离合器的要求越来越高，离黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 合器的使用条件也越来越苛刻。从提高离合器性能的角度出发，传统推式膜片弹簧离合器的结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高速，增加离合器传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器目前发展趋势。随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步的向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操作形式正向自动操作的形式发展。自动离合器、双离合变速器等等使得操作简便、动力更强的新技术层出不穷。所以，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机高速，增加离合器传递扭矩的能力和简化操作系统，已成为离合器的发展趋势 5：离合器是汽车传动系的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关。在以内燃机为动力的机械传动汽车中，虽然发展自动传动系统是汽车传动系的发展趋势，但手动挡车款式仍然占多数，且考虑商用车中更多数采用手动变速器，则手动挡汽车目前仍然使世界汽车的主流。可以说，从目前到将来，离合器这一部件将会随着内燃机一起存在，不可能在汽车上消失。因此，研究离合器结构有实际的意义，设计更优质的离合器也就成为了推动汽车技术进步的课题之一。合器概况按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭转，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等。即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下优点 : 1)结合时平顺、柔和，使汽车起步时不震动、冲击；黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 2)离合器分离彻底； 3)从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副的冲击； 4)散热性能好； 5)高速回转时只有可靠强度； 6)避免汽车传动系共振，具有吸收震动、冲击和减小噪声能力； 7)操纵轻便； 8)工作性能； 9)使用寿命长。合器的功用证汽车平稳起步。汽车由静止到行驶的过程，其速度应由零逐渐增大。如果传动系统与发动机之间没有离合器，而是刚性地连接，汽车起步时，驾驶将传动系统的变速器挂入一定的工作档位，静止的汽车在突然接上动力的瞬间将会猛烈前冲，产生很大的惯性力的作用下，转速急剧下降到最小稳定转速 300 500r/导致发动机熄火。这样，汽车将不能起步。在发动机与传动系统之间装有离合器。则汽车在起步前，驾驶员先踏下离合器踏板，使发动机与传动系统分开，待挂上适当的档位后，再慢慢抬起离合器踏板，同时，逐渐加大加速踏板开度增加发动机的输出转矩，离合器所能传递的转矩也就逐渐地增大，于是发动机的转矩便可由小到大地逐渐传给传动系统。当驱动力足以克制行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地逐渐加速，实现汽车平稳起步。于发动机的起动和变速器平顺换档发动机在冷起动时，让离合器切断发动机与传动系统的联系，就可除去部分阻力，有利于提高起动转速，提高起动成功率。在汽车行驶过程中，为了适应不断变化的行驶条件，传动系统经常要换用不同档位工作，实现齿轮式变速器的换档，即将原用档位的某一齿轮副退出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前也必须踩下离合器踏板，中断动力传递，便于使原用档位的齿轮副脱开，换入新档位。黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 止传动系统过载当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系统刚性相连而急剧降低转速，因而其中所有零件将产生很大的惯性力矩（其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大转矩），对传动系统造成超过其承载能力的载荷，而使其机件损坏。有了离合器，一方面在紧急制动时，可先踏下离合器踏板，使发动机与传动系统分离，解除了它们之间的相互作用的；另一方面即使来不及先踏下离合器，当惯性力矩超过了离合器允许的最大摩擦力矩时，离合器主、从动部分就相对滑转以消除这一危险。从而防止传动系统过载，起到一定的保护作用。代汽车离合器应满足的要求 : 1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。 2）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3）分离时要迅速、彻底。 4）从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。 5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 6）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。 7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8）作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 9）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。 10）结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 2 章离合器的结构形式及参数的选择 2. 1 摩擦离合器机构型式的选择汽车离合器有摩擦式、电磁式和液力式三种类型。其中，摩擦式的应用最广泛。现代汽车摩擦离合器的典型结构型式是单片或双片干式，它由从动盘、压盘、压盘驱动装置、压紧弹簧（有沿圆周均布的圆柱螺旋弹簧、中央布置的锥形或圆柱螺旋弹簧和膜片弹簧等）、离合器盖、分离杠杆、分离轴承等构成。本次设计选定的机构型式为单片摩擦式。 2. 2 从动盘数及干、湿式的选择（一）单片干式摩擦离合器单片干式摩擦离合器其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合柔顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可以采用双片离合器。（二）双片干式摩擦离合器双片干式摩擦离合器与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。（三）多片湿式离合器摩擦面更多，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，故过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出 5 6倍。通过各结构优缺点的比较及本次设计所针对的车型，故本次设计选用的是单片干式黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 摩擦离合器。 2. 3 压紧弹簧的结构型式及布置离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置形式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为：（一）周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两上圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高（最高转速高达 5000 7000r/更高），在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座位柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。（二）中央弹簧离合器采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用 1 2 个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸，但其制造却比较困难，故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料：当载货汽车的发动机转矩大于 400 ，常常采用中央弹簧离合器。（三）斜置弹簧离合器是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧，分别以倾角（弹簧中心线与离合器中心线间的夹角）斜向作用于传力套上，后者再堆动压杆并按杠杆比磨损后压杆内端随传力套前移，使弹簧伸长，压力减小，倾角亦减小，而则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变，从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同样，当离合器分离时后移传力套，压盘的压紧力也大致不变。因此，斜置弹簧离合器与前两种离合器相比，其突出优点是工作为性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低 35%。（四）膜片弹簧离合器黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 作为压紧弹簧的膜片弹簧，是由弹簧钢制成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片。且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切的槽大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧则有支撑圈。它借助固定在离合器盖上的一些铆钉来安装定位。当离合器盖未固定到飞轮上是，膜片弹簧不受力而处于自由状态。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支撑圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角度变大，甚至膜片弹簧几乎变平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态。当离合器分离时，分离轴承前移使膜片弹簧压前支撑圈并以此为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘使离合器分离。 2. 4 压盘的驱动方式压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时它和飞轮一起带动传动盘转动，所以它与飞轮连接在一起。但是这种连接应该允许压盘在离合器分离过程中能自由地作轴向移动。压盘与飞轮的连接方式或其他的驱动方式有：凸块窗口式、传力销式、键式（键槽指销式，键齿式）以及弹性传动片式等。凸块窗口试是在单片离合器中长期采用的传统结构。该结构是在压盘外缘铸出34 个凸片，装配时伸入离合器盖对应的长方形窗口中，而离合器盖则与飞轮相连。考虑到摩擦片磨损后压盘向前移。因此凸块应凸出窗口以外。其结构简单，但是凸块与窗口的配合处磨损后易使定心精度降低而失去平衡，且会产生冲击和噪音。所以在现在的离合器中已经很少使用。传力销式是双片离合器采用的传统结构，它是用沿圆周均匀分布的几个传力销将飞轮与中间的压盘连接在一起。键式也是一种压盘的驱动方式，包括键槽指销式和键齿式两种。它是用键槽指销或键齿将压盘与飞轮相连接而又不影响分离时压盘的轴向移动。在双片离合器的结构中也有采用综合式的压盘驱动方式的，即中间压盘通过键连接，压盘则通过凸块窗孔驱动。上述几种压盘的驱动方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约是右）。这样，在传动时将产生冲击和噪音。且随着接触部分磨损的增加，间隙将加大，引起更大的冲击和噪音，甚至可能导致凸块根部出现裂纹而造成零件的早期损坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 近年来，广泛采用了弹性传动片的传力方式。弹性传动片（钢带传动片）是由薄弹簧钢带冲压制成一端铆在离合器盖上，另一端用铆钉固定在压盘上，并且多用 3 4组（每组 2 3片）沿圆周作切向布置以改善传动片的受力状况。这时，当发动机驱动时传动片受拉；当拖动发动机时传动片受压。这种用传动片驱动压盘的方式不仅消除了上述几种离合器的缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的稳定。通过比较以上各种方案的优缺点，本次设计压盘的驱动方式选用钢带传动片。 2. 5 从动盘数的选择对轿车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只有一个片从动盘。单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热性好，维修调整方便，从动部分转动惯量下，在使用时能保证彻底、接合柔顺。综上所述，本次设计是采用单片膜片弹簧离合器。合器基本性能关系式离合器的基本功能之一是传递力矩，因此离合器转矩容量是离合器最为基本的性能之一。通常它只能用来初步定出离合器的原始参数、尺寸，它们是否合适最终取决于试验验证。根据摩擦力矩公式 12/1 33oe m a xc (式中：离合器静摩擦力矩；后备系数； f 摩擦因数； Z：摩擦面数；单位压力； D 摩擦片外径； c 内外径之比。有了上面的关系式，对于一定的离合器结构而言，只要合理选择其中的参数，并能满足上面的关系式，就可估算出所设计的离合器是否合适 4。合器后备系数的选择后备系数是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长，不宜选的太小；黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 为是离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，不宜选的太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选的小一些；当使用条件恶劣、需要拖带挂车时，为提高起步能力，减少离合器滑磨，可选的大一些；汽车总质量大，也应选得越大。在选择时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。其数值按表取，而设计本车的离合器其要求比较的大，初步选择为表离合器后备系数的取值范围车型后备系数乘用车及最大总质量小于 6大总质量为 6 14车擦材料中单位压力和摩擦因数的选择石棉基摩擦材料的密度小，制造容易、价格低廉等优点，但受工作温度、单位压力、滑磨速度影响大，主要用于中、轻载荷的工作条件下，而粉末冶金材料的传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数高，故在选择摩擦片材料是粉末冶金材料中的铁基 5。初选得：为表摩擦材料中单位压力和摩擦因数的取值摩擦片材料单位压力擦因数 f 石棉基材料模压织末冶金材料铜基基属陶瓷材料龙江工程学院本科生毕业设计 14 章小结在离合器的基本性能关系式中我们得知要用到后备系数；摩擦因数；单位压力等一些参数。通过查阅资料，工具用书，图表等我能、我们可以对一些参数取值。为我们接下来的设计计算提供一定帮助。黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 第 3 章离合器从动盘总成设计擦片的设计摩擦片设计要求：摩擦因数较高且较稳固，工作温度，单位压力，滑磨速度的变化对其影响要小；具有足够的机械强度与耐磨性；密度要小，以减少从动盘的转动惯量；热稳定性好，在高温下分离出粘合剂力，无味，不易烧焦；磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面；接合时应平顺，而不产生 “咬合 ”或 “抖动 ”现象；长期停放后，摩擦面间不发生 “粘着 ”现象。离合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高、密度较小、制造容易、价格低廉等优点。但它性能不够稳定、摩擦因数受工作温度、单位压力、滑磨速度的影响大，故目前主要应用于中、轻载荷下工作。由于石棉在生产和使用过程中对环境有影响，对人体有害，故以玻璃纤维、金属纤维来代替石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿命较长等优点，但价格较贵，密度较大，接合平顺性较差，主要应用于载荷质量较大的商用车上。摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种。铆接方式连接可靠，更换摩擦片方便，适宜在从动片上安装波形片，但其摩擦面积利用率小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高的抗离心力和切向力的能力；但更换摩擦片困难，且使从动盘难以安装波形片，无轴向弹性，可靠性低。摩擦片材料：粉末冶金材料（其具有传热性好，热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高而且稳定、能承受的单位压力较高及寿命较长等优点）。摩擦片与从动片的连接方式：铆接（因具连接可靠、更换摩擦片方便、适宜在从动盘上安装波形片而采用）。摩擦片基本尺寸的确定。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有一定的关系。根据公式黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 3 301(12 p (式中：发动机最大转矩；后备系数； f 摩擦因数； Z：摩擦面数；单位压力； D 摩擦片外径； c 内外径之比得到 D=240 计算离合器的外径 D 同时参考经验公式 (式中： A 参考系数； D 摩擦片外径；发动机最大转矩； A 取 47，计算得到 D=234 初选 D 以后，还需根据摩擦片尺寸的系列化和标准化进一步确定 6。查找标准 (4)的规定：最终确定：外径 D=250内径 d=155外径之比 c=片面积F=30200 对摩擦片的厚度 h，我国以规定了 3 种规格： 4里选择厚度为 (2)摩擦片的校核。在初步确定完摩擦片的基本尺寸后，要对摩擦片校核： 1)摩擦片外 D(选择应使最大圆周速度 5 70m/s： 3e m a 060/ ( 式中：发动机的最高转速（ r/；当 000 时，代入可得： 0 65 70m/s。 2)摩擦片的内外径比 c 应在围内：表离合器尺寸选择参数表摩擦片外径 D/动机最大转矩 m 单片离合器重负荷中等负荷极限值 225 130 150 170 250 170 200 230 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 c= 。 3)保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，应在间，代入式 2 1： = 。 4)为了减少汽车起步过程中的离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位面积滑磨功应小于其许用值，即： )-( 4 22 (式中：单位摩擦面积滑磨功 (J/ 其许用值； W 汽车起步时离合器接合一次产生的总滑磨功 (J)，可以根据下式计算： 2 1 (式中：发动机转速，取 2 000r/汽车总质量 ( 取 1 200汽车轮胎滚动半径 (m)；汽车起步时所用变速器档位的传动比；数值取主减速器传动比，取各个数值代入 3 5 式得到： W=14 983J。把 W=14983J 和摩擦片的各个数值代入式： = 经过校核可知，摩擦片的设计符合相应的设计要求 7。动盘毂的设计从动盘数及干、湿式的选择单片干式摩擦离合器，这是因为结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性能好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接顺平和等优点符合离合器的设计要求发动机转矩是经从动盘毂的花键孔输出，花键之间为动配合，在离合器分离和结合的过程中，从动盘毂就能在花键轴上自由滑动。我国生产的离合器，其从动盘毂花键多用准，其有关尺寸见表黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 表动盘毂花键的尺寸摩擦片的外径D/动机的最大转矩花键尺寸挤压应力齿数 n 外径内径齿厚有效齿长 160 49 10 23 18 3 20 80 69 10 26 21 3 20 00 108 10 29 23 4 25 25 147 10 32 26 4 30 50 196 10 35 28 4 35 80 275 10 35 32 4 40 00 304 10 40 32 5 40 25 373 10 40 32 5 45 50 471 10 40 32 5 50 表可选花键尺寸如下齿数 n=10、外径 35D 径 d =28厚=4效齿长 l=35键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。花键的挤压应力 j： 3 0 M 8 e m a z n ld z n (式中：发动机最大转矩； D 花键毂的外径； d 花键毂的内径； n 花键毂的齿数； l 花键毂的有效长度。从动盘毂一般都由中碳钢锻造而成，并经调质处理，其挤压应力不应大于 30 从动盘毂采用锻钢（ 40采用调质处理，表面和心部硬度在 26 32高花键内孔表面硬度和耐磨度，可采用镀铬工艺；对减振弹簧窗口及从动片配合处，应进行高频处理。黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 动片和波形弹簧片的设计设计从动片，要尽量减轻其重量，并使其质量的分布可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。为了减小转动惯量，从动片做的比较薄，一般在据设计的需要采用从动片的厚度为 2料为中碳钢板（ 50 号），表面硬度为 3540构采用分开式弹性从动片结构。波形片材料采用 65度为度为 40 46经过表面发蓝处理。转减振器的设计扭转减震器主要由弹性元件、阻尼元件等组成。弹性元件的作用是降低传动系的手段扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶段固有频率，改变系统的故有振型，使其尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的作用是有效地耗散振动能量。因此，扭转减震器具有如下功能；（ 1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。（ 2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态频率。（ 3）控制动力传动系统总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭转及噪声。（ 4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。扭转减振器具有线性和非线性两种特性。单级线性减振器的扭转特性：其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。当发动机为柴油机时由于怠速时发动机旋转不均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮间的敲击，从而产生令人厌烦的变速器怠速噪声。在扭转减振器中，另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声。此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级；第二级的刚度较大。在柴油机汽车中，目前广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 3，由于发动机传到汽车传动系中的转矩是周期地不断变化的，从而使传动系统产生扭转振动。若振动频率与传动系的自振频率相重合会发生共振，影响传动系中零件的寿命。为避免共振，缓和传动系所受的冲击载荷，在许多汽车的传动系统中装设了扭转减振器，且大多数将扭转减振器附装在离合器的从动盘中 8。 a b 图扭转减振器工作示意图 a 静止状态； b 工作状态 1、 2 减振弹簧； 3 从动盘本体； 4 阻尼片；离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来 9。扭转减振器的设计计算着重于减振弹簧。 (1)减振弹簧的材料。选用 60簧钢丝。 (2)减振弹簧个数选取。根据表由于 D=250以。表减振弹簧个数的选取摩擦片外径 D/25 250 250 325 325 350 350 6 6 8 8 10 10 (3)减振弹簧的位置半径减振弹簧的位置半径般取 (d/2,同时为黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 了保证离合器可靠的传动发动机的转矩，减振弹簧位置直径 2小于摩擦片内径约50以取 5 (4)极限转矩极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂之间的间隙时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。它受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取： (式中：发动机最大转矩；极限转矩。本车取相应系数为以 00Nm。 (5)扭转角刚度 k 。为了避免引起传动系统的共振，要合理选择减振器的扭转角刚度 k，使共振现象不发生在发动机常用的工作转速范围内。 k取决于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸： k=103 (式中： K 每个减振弹簧的线性刚度 (N/ 减振弹簧的个数；减振弹簧位置半径 (m)。减振器的角刚度既要满足传递足够大的转矩的要求，又要满足为了避开共振而尽量降低其值的要求，这在实际上是做不到的。因此，减振器的角刚度 k的最后确定，常常是结构所允许的设计结果，设计时选 k为： k 13 由于设计的是越野车的发动机，常工作时的转速是较高的，且保证发动机的工作较稳定，所以选择 k较小，取 k=10 000Nm。这样每个弹簧的线性刚度为 K= k/(06 N/ (6)阻尼摩擦转矩 T。由于减振器扭转刚度 k受结构及发动机最大转矩的限制，不肯能够很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器的阻尼摩擦转矩 T，一般可选： T=( (式中： T 阻尼摩擦转矩；发动机最大转矩。按经验选 T=4N。 (7)预紧转矩减振弹簧在安装时都有一定的预紧力。研究表明，增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但应大于 T，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取： (式中：预紧转矩；发动机最大转矩。取 0N。黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 (8)极限转角 j。减振器从预紧转矩加到极限转矩，从动片相对从动盘毂的极限转角 j 为 0j 22 (式中： j 极限转角； R 减振弹簧位置半径； l 减振弹簧的工作变量。 j 通常取 3o 12o，由于设计的乘用车的离合器，所以对发动机的平顺性要求较高，所以 j 取 9o。章小结从动盘对离合器来说是一个十分重要的部件它由摩擦片；从动盘毂；从动片；波形弹簧片；扭转减震器等部件组成。所以其设计的好坏对离合器的总体性能起着决定性的作用，因此在设计过程中我们要对其各项结论精细的计算和校核，使其达到预期标准。黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 第 4 章离合器压盘总成设计盘的设计压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮有一定的联系，但这种联系有应允许压盘在离合器分离过程中自由的做轴向移动，使压盘和从动盘脱离接触。压盘和飞轮间常用的连接方式有凸台式、键式和销式。但这些连接方式在离合器分离和结合的过程中，由于传力零件之间有摩擦，将降低离合器操纵部分的传动效率。为了消除上述缺点，在设计中采用传力片式。在离合器的基本参数选定后，压盘的基本尺寸应和摩擦片的外径和内径相同，确定压盘的厚度应符合下面四点要求。 (1)压盘应具有较大质量，以增大热容量，减少温升。应用下式校核压盘的一次接合的温升： (式中： t 压盘温升 ( c 压盘的比热容，铸铁： c=kg m 压盘质量 (经计算约为 W 汽车起步时离合器接合一次产生的总滑磨功 (J)，经上面计算得W=14 983J；传到压盘的热量所占的比例，对于单片离合器压盘： = 根据式 4 1 得： t=3.7 8 (2)盖的膜片弹簧支撑处应具有高的尺寸精度，否则回造成分离不彻底； (3)压盘应具较大的刚度。能使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减少受热后翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离 8。 (4)为了便于通风散热，防止摩擦片表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风窗口，或在盖上加通风扇片，本设计采用前者。与飞轮保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度不低于 1520g于以上四点，选取压盘的厚度为 12 由于压盘的形状较复杂，要求传热性好，具有较高的摩擦因数，所以采用灰铸铁，黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 采用毕业设计（论文）过程管理材料题目沃尔沃合器设计学生姓名王琰院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆工程指导教师李荣职称讲师教研室车辆工程起止时间 2011 年 2 月 28 24 日教务处制毕业设计指导教师评分表学生姓名王琰院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆 07 指导教师姓名李荣职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称沃尔沃合器设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用 2 名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计评阅人评分表学生姓名王琰专业班级车辆 07 指导教师姓名李荣职称讲师题目沃尔沃合器设计评阅组或预答辩组成员姓名臧杰

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