膜片式离合器的设计
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从动盘.dwg
从动盘总成.dwg
从动盘毂.dwg
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传动片.dwg
压盘.dwg
摩擦片.dwg
支撑圈.dwg
波形片.dwg
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离合器盖.dwg
膜片式离合器的设计说明书.doc
膜片式离合器装配图.dwg
膜片弹簧.dwg
调研报告.doc
膜片式离合器的设计
摘要:离合器装在发动机与变速器之间,汽车从启动到行驶的整个过程中,经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合,从而保证汽车平稳起步;暂时切断发动机与变速器之间的联系,以便于换档和减少换档时的冲击;当汽车紧急制动时能起分离作用,防止变速器等传动系统过载,起到一定的保护作用。离合器类似开关,接合或断离动力传递作用,因此,任何形式的汽车都有离合装置,只是形式不同而已。现在,电子技术也进入了离合器系统。一种由控制单元(ECU)控制的离合器已经应用在多款的轿跑车上。
关键词:从动盘总成 传动系 膜片弹簧 非线性弹性特性
Diaphragm type coupling's design
Abstract: The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearbox's relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any form's automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different. Now, the electronic technology also entered the coupling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car.
Key words: Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property
目 录
一、离合器简介 ……………………………………………………… 3
1.1离合器的功用…………………………………………………… 3
1.2离合器设计要求 ………………………………………………… 4
1.3离合器的分类 ………………………………………………… 4
二、离合器的工作原理及过程 ………………………………… 5
2.1离合器的工作原理 …………………………………………… 5
2.2 离合器的工作过程 …………………………………………… 6
三、离合器的结构形式 ………………………………………… 12
3.1摩擦离合器的类型分类 ………………………………… 12
3.2膜片弹簧离合器的构造和工作理 ……………………… 13
3.3周布弹簧离合器 ………………………… …………………… 13
3.4中央弹簧离合器 ……………………………………………… 18
四、离合器结构的选择 ………………………………………… 20
4.1从动盘盘的选择 ……………………………………………… 20
4.2压紧弹簧和布置形式的选择 …………………………… 21
4.3从动盘总成 ……………………………………………………… 23
4.4离合器盖总成 …………………………………………………… 24
五、膜片弹簧离合器基本参数和主要尺寸的选择 ……… 25
5.1摩擦尺寸的选择 ………………………………………………… 25
5.3碟形弹簧的计算 ………………………………………………… 31
5.4膜片弹簧的具体计算 ………………………………………… 32
5.5花键的强度校核 ………………………………………………… 34
5.6铆钉的强度校核 ………………………………………………… 35
六、结论…………………………………………………………………… 37
七、致谢 …………………………………………………………… 38
八、参考文献 ……………………………………………………… 39
一 离合器简介
1.1离合器的功用
汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的部件。在汽车起步前,先要起动发动机,这时应使变速器处于空挡位置,将发动机与驱动轮之间联系断开,以卸除发动机负荷。待发动机已起动并开始正常的转速运转后,方可将变速器挂上一定档位,使汽车起步。汽车起步时,汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系(它联系着整个汽车)与发动机刚性地联系,则变速器一挂上档,汽车将突然向前冲动一下,但并未能起步。这是因为汽车从静止到前冲时,产生很大惯性力。对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩作用下,发动机在瞬时间转速急剧下降到最低转速(一般为300-500r/min)以下,发动机即熄火而不能工作,当然汽车也不能起步。
离合器的首要功用是保证汽车平稳起步。在传动系中装设了离合器后,在发动机起动后,汽车起步之前,驾驶员先踩下离合器踏板,将离合器逐渐接合,在离合器逐渐接合过程中,发动机所受阻力矩也逐渐增加,故应同时逐渐踩下加速踏板,即逐步增加对发动机的燃料供给量,使发动机的转速始终保持在最低稳定转速以上,不致熄火。由于离合器的接合紧密程度增大,发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加。到牵引力足以克服起步阻力时,汽车即从静止开始运动并逐步加速。
离合器的另一项功用是保证传动系换档时工作平稳。在汽车行使过程中,为了适应不断变化的行使条件,传动系经常要换用不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档,一般是拨动齿轮或其它挂档机构,使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,同时有可能使新档位齿轮副的啮合部位的速度逐渐相等(同步),这样,进入啮合时的冲击可以大为减轻。
离合器的第三功用是防止传动系过载。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刚性相连而急剧降低转速,因此其中传动件会产生很大的惯性力矩(数值可能大大超过发动机正常工作时所发出大最大转矩),对传动系造成超过其承载能力的载荷,而是其机件损坏。有了离合器,便可依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。
欲使离合器起到以上几个作用,离合器应该是这样一个传动机构,其主动部分和从动部分可以暂时分离,又可以逐渐接合,并且在传动过程中还要有可能相对转动。所以,离合器的主动件与从动件之间不可采用刚性联系,而是借二者接触面之间的摩擦作用来传递转矩(摩擦离合器),或是利用液体作为传动的介质(液力耦合器),或是利用磁力传动(电磁离合器)。在摩擦离合器中,为产生摩擦所需的压紧力,可以是弹簧力、液压作用或电磁吸力。
1.2离合器设计要求
离合器的具体结构,首先,应在保证发动机最大转矩的前提下,满足两个基本性能要求:1.分离彻底;2.接合柔和。
1)离、合迅速,平稳无冲击,分离彻底,动作准确可靠。
2)结构简单,重量轻,惯性小,外形尺寸小,工作安全,效率高。
3)接合元件耐磨性高,使用寿命长,散热条件好。
4)操纵方便省力,制造容易,调整维修方便
其次,离合器从动部分的转动惯量要尽可能小。离合器的功用之一是当变速器换档时,中断动力传递,以减轻齿轮冲击。如果与变速器主动轴相连的离合器从动部分的转动惯量大,当换档时,虽然由于分离了离合器,使发动机与变速器之间联系脱开,但离合器从动部分较大的惯性力矩仍然输入给变速器,其效果相当于分离不彻底,就不能很好的起到减轻齿轮间冲击的作用。
此外,还要求离合器散热良好。因为在汽车行驶过程中,驾驶员操纵离合器的次数是很多的,这就使离合器中由于摩擦面间频繁地相对滑磨而产生大量的热。离合器接合愈柔和,产生热量愈大。这些热量如不及时地散发,对离合器的工作将产生严重影响。
摩擦离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和摩擦系数,以及摩擦面的数目和尺寸。若欲增大离合器所能传递的最大转矩,可选用摩擦系数较大的摩擦材料,或适当加强压紧弹簧的压紧力,或加大摩擦面的尺寸。
1.3离合器的分类
摩擦离合器根据从动盘的数目可分为单盘离合器、双盘离合器和多盘离合器。采用若干个螺旋弹簧作压紧弹簧,并沿摩擦盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧,并安置在中央的离合器则称为中央弹簧离合器。还有一种采用膜片弹簧作为压紧弹簧的,称为膜片弹簧离合器。
二 离合器的工作原理及过程
2.1 离合器的工作原理
离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用,或是用液体作为传动介质(液力偶合器),或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩,使两者之间可以暂时分离,又可逐渐接合,在传动过程中又允许两部分相互转动。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。
发动机发出的转矩,通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用,传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时,通过机件的传递,使膜片弹簧大端带动压盘后移,此时从动部分与主动部分分离。
图2-1所示为摩擦离合器中的两种压紧弹簧(膜片弹簧和螺旋弹簧)的弹性特性,在离合器盖总成中的螺旋弹簧处于压紧状态,其弹性特性的曲线如图中曲线1所示。膜片弹簧弹性特性曲线如图中曲线2所示。假如所设计的两种离合器的压紧力均相同,即压紧力均为 ,轴向压紧变形量为 。当摩擦片磨损量达到容许的极限值 时,弹簧压缩变形量减小到 。此时螺旋弹簧压紧力便降低到 〈 ,两值相差较大,将使离合器中的压紧力不足而产生滑磨,而膜片弹簧压紧力则只降低到与 相差无几的 ,使离合器仍能可靠得工作。当离合器分离时,如两种弹簧的进一步压缩均为 ,由图可知,膜片弹簧所需的作用力为 不螺旋弹簧所需的作用力 减小约20%。可见,膜片弹簧离合器操纵轻便。
致 谢
本论文是在老师悉心指导下完成的。在2个多月的课程学习、设计研究及论文撰写期间,一直得到我的毕业指导老师刘老师的严格指导、辛勤培养和热情关怀,刘老师在工作非常繁忙之际仍然抽出时间指导我的毕业设计,对此我感到非常的感动。老师的言传身教不仅使我学到了大量的专业知识,而且学到了严谨的治学态度和一丝不苟的科研作风,以及更多的社会知识,使我对理论和实践的把握都上了一个台阶。
感谢我的指导老师刘老师,他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。导师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此,谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!
“师恩难忘,友谊长存!”本论文的顺利完成,离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此,向曾经帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。
在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!
参 考 文 献
[1] 中国纺织大学工程图学教研室等编 画法几何及机械制图
[2] 王望予主编 汽车设计 北京 机械工业出版社 2000.5
[3] 王选逵主编 计算机辅助制造 北京 清华大学出版社 1998.9
[4] 郑文纬 吴克坚主编 机械原理 北京 高等教育出版社 1996。11
[5] 濮良贵,纪名刚主编 机械设计 北京 高等教育出版社 2001
[6] 吴宗泽,罗圣国主编 机械设计课程设计手册 北京 高等教育出版社 1999
[7] 翁其金主编 冲压工艺与冲模设计 北京 机械工业出版社
[8] 吉林工业大学汽车教研室编 汽车设计 北京 机械工业出版社 1989
[9] 张洪欣主编 汽车设计 北京 机械工业出版社 1989
[10] 徐石安等编 离合器 北京 人民交通出版社 1981
[11] 林明芳 关文达主编 汽车构造 北京 机械工业出版社 2002
[12] 葛安林主编 汽车离合器膜片弹簧的设计[J] 汽车工程 1988
[13] 刘惟信主编 汽车设计[M] 北京 清华大学出版社 2001
[14] 林明芳、葛安林 汽车离合器膜片弹簧的设计[J] 汽车工程 19848
[15] 中国热处理工程学会热处理学会编 热处理手册第二卷 北京 机械工业出版社 2001.5
[16]机械工程设计手册 北京 机械工业出版社 2000.5