【车辆工程类】重型载货汽车双片离合器系统设计与仿真【3D-PROE】【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】重型载货汽车双片离合器系统设计与仿真【3D-PROE】【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【毕业论文说明书】,车辆,工程,重型,载货,汽车,离合器,系统,设计,仿真,proe,全套,cad,图纸,毕业论文,原创,资料,说明书,仿单
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辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）附本 题 目 副 标 题 院 （系） 班 级 姓 名 指 导 教 师 教务处制 7 务 书 毕业设计（论文） 题目 重型载货汽车双片离合器系统设计与仿真 毕业设计（论文）内 容 1设计 原始数据 ： （ 1）发动机的最大功 率 P=157 2）发动机的最大 转速 P=1500 r/ 3）发动机的最大扭矩 T=1086 4）摩擦片外径 D450 设计主要内容： （ 1）离合器设计的目的意义、国内外现状； （ 2）离合器的功用、分类与工作原理； （ 3）离合器的设计理论； （ 4） 重型 载货汽车 双片 离合器设计； （ 5）离合器性能结构分析。 3设计主要成果： （ 1） 采用 进行三维设计 并进行运动仿真 ； （ 2） 绘制工程图纸（ 图纸总量折合 纸不少于 2 张 ）； （ 3） 编写设计计算说明 1 份 （字数不少于 字） ； （ 4） 翻译相关外文文献 1 篇 （不少于 5000 单词） 。 4主要参考文献： （多于 5 篇，且至少有 1 篇英文文献） 1 臧杰 ,阎岩 M2005,8. 2 王望予主编 M2004,8. 3 徐石安，江发潮 M2005,2. 4 刘惟信主编 M2001,7. 5 林世裕主编 M2005. 6 汽车标准汇编 (2000 2004) M2005. 7 阎春利 ,张希栋 J. 林业机械与木工设备 ,2006,3. 8 廖林清 ,曹建国 J2001,2. 9 司传胜 J. 林业机械与木工设备 ,2004,12. 10 se 7 1993. 文） 工作 阶段安排 第 1 周 第 2 周：毕业实习 ， 收集资料 ， 撰写实习报告。 第 3 周：撰写开题报告，进行开题答辩。 第 4 周 第 5 周： 进行汽车底盘结构设计。 第 6 周 第 8 周 ： 进行取力器设计 。 第 9 周 第 10 周 ：进行液压系统设计。 第 10 周 第 11 周 ：执行机构设计 。 第 12 周 第 13 周 ： 编辑说明书。 第 14 周 第 15 周 ：绘制图纸 。 第 16 周：整理设计资料，打印输出，提交设计资料。 第 17 周：准备答辩，论文评阅。 第 18 周：毕业设计答辩。 指导教师签字： 年 月 日 7业设计（论文） 过程检查表 时 间 检 查 内 容 完成情况 指导教师签字 ： 7 期 考 核 记 录 考核小组成员 考核内容 1毕业设计 附本填写情况。 2 开题报告撰写情况。 3 学生毕业设计进展情况，完成质量。 4 学生平时答疑情况。 考核结果 项 目 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 得分 附本填写情况 很好 较好 好 一般 差 10 开题报告撰写情况 方案正确、思路清晰 方案正确、思路较为清晰 方案可行思路一般 方案可行 方案错误 20 设计进度及质量 进度快、质量高 进度较快、质量较好 进度稍缓质量一般 进度缓慢质 量一般 进度太慢、质量太差 50 学生平时表现情况 勤学好问、积极主动 刻苦努力、较为主动 正常答疑 答疑较少 很少答疑、学习懒散 20 合 计 100 考核成绩 （合计分值 10%） 负责人签字： 年 月 日 7 导 教 师 评 语 项 目 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 分值 选题、内容与实际结合程度 很紧密 紧密 较紧密 有一些联 系 没联系 10 论点、论据、结论、实验数据的可靠性 很可靠 可靠 较可靠 有一些可 靠性 不可靠或 错误 10 技术路线、工艺流程 完全正确 大部分基本正确 基本正确 小部分正确 错误 20 工作量、图纸质量 工作量大、图纸质量很好 工作量大、图纸质量好 工作量较大、图纸质量较好 工作量适中、图纸质量一般 工作量不足、图纸质量很差 50 创新性、科学态度 很好 好 较好 一般 差 5 外文资料翻译水平和计算机应用水平 很好 好 较好 一般 差 5 合 计 100 评定成绩： （合计分值 10%） 指导教师 签字： 年 月 日 7 阅 记 录 项 目 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 分值 选题与实际结合程 度 很紧密 紧密 较紧密 有一些联系 不紧密 10 技术路线、工艺流程 完全正确 大部分正确 基本正确 小部分正确 错误 30 工作量、图纸质量 工作量大、图纸质量很好 工作量大、图纸质量好 工作量较大、图纸质量较好 工作量适中、图纸质量一般 工作量不足、图纸质量很差 50 创新性 很好 好 较好 一般 差 5 外文和计算机应用水平 很好 好 较好 一般 差 5 合 计 100 评定成绩 （合计分值 30%） 评阅教师 签字： 年 月 日 项 目 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 分值 选题与实际结合程度 很紧密 紧密 较紧密 有一些联系 不紧密 10 技术路线、工艺流程 完全正确 大部分正确 基本正确 小部分正确 错误 30 工作量、图纸质量 工作量大、图纸质量很好 工作量大、图纸质量好 工作量较大、图纸质量较好 工作量适中、图纸质量一般 工作量不足、图纸质量很差 50 创新性 很好 好 较好 一般 差 5 外文和计算机应用水平 很好 好 较好 一般 差 5 合 计 100 评定成绩 （合计分值 30%） 评阅教师 签字： 年 月 日 评阅成绩 7 辩 记 录 提出的问题 回答情况 记录人： 答辩小组意见 项 目 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 分值 技术路线、工艺流程 正确 大部正 确 基本正确 小部正确 错误 20 工作量、图纸质量 工作量大、图纸质量很好 工作量大、图纸质量好 工作量较大、图纸质量较好 工作量适中、图纸质量一般 工作量不足、图纸质量很差 30 自述及回答问题情况 很好 好 较好 一般 差 40 创新性 很好 好 较好 一般 差 5 外文和计算机应用水平 很好 好 较好 一般 差 5 合 计 100 答辩成绩 （ 合计 分 值 50%） 负责人签字： 年 月 日 7 辩 委 员 会 意 见 辽宁工程技术大学 毕业设计（论文）答辩委员会于 年 月 日评定了 专业学生 的毕业设计（论文）。 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 根据该同学毕业设计的中期考核成绩、指导教师评定成绩、评阅成绩以及答辩成绩，经答辩委员会讨论，综合评定该同学毕业设计成绩为 。 中期考核成绩 指导教师评定成绩 评阅成绩 答辩成绩 总成绩 答辩委员会主席（签章） 年 月 日 0辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 重型载货汽车双片离合器系统设计与仿真 指 导 教 师 刘克铭 院（系、部） 机械工程学院 专 业 班 级 机械工程及自动化（汽车工程）专业 10学 号 1007130212 姓 名 刘猛 日 期 2014 年 3 月 13 日 教务处印制 1一、选题的目的、意义和研究现状 （研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。字数不少于 1000字） 1. 目的、意义 离合器看 似结构简单，但是其结构的发展却经历了上百年的历史，融合了几代人的智慧和心血才发展到今天的程度。其设计理论也从传统的机械、力学领域，深入到热、电、材料、控制等众多领域。目前，离合器的发展也面临着用新的技术进行改造和提高的问题。我国的车辆工业相对于世界上其他先进国家相对落后，虽然从国外引进了许多新产品、新技术，但是对传统技术的消化掌握还有一段距离。本文立足于国内，以最常用的中型载货汽车膜片弹簧离合器设计为例，希望能起到抛砖引玉的作用，使我国离合器的自主开发能力及产品设计水平进一步提高。对汽车离合器现有的各种类型 进行研究，并对部分结构进行改进，使设计的离合器力求突出两个特点，具有较高的性能质量和较低的成本。 2. 研究现状 如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器结合的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的过载、共振，并且减小了传动系噪声。 近年来，出现了扭转减振特性和性能价格比较为理想的双质量飞轮结构，这种飞轮由初级飞轮、扭转减振器和次级飞轮组成，采用径向布置减振弹簧，在有限的空间可以获得相当好的减振效果。它突破了传统的飞轮铸造生产方法，以钢板冲压取 而代之。 对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加了离合器扭转能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器发展的趋势。为了提高离合器的扭转能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的扭转能力和使用寿命是单片 1倍。但受到其它客观因素的影响，实际效果要比理论值低一些。 近年来湿式离合器在技术上不断的改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于油泵进 行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低，因此起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。据报道，这种离合器有着良好的起步能力，其使用寿命可达干式的 56倍。 2二、研究方案及预期结果 。（此部分为重点阐述内容，不少于 1000 字） （ 设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等） 1. 设计方案或论文主要研究内容 案选定 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。盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可分为圆周布 置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压紧弹簧不同，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可分为拉式和推式两种形式。 本次设计选用摩擦式双片膜片弹簧离合器。 究的 基本 内容 （ 1）离合器设计的目的意义、国内外现状； （ 2）离合器的功用、分类与工作原理； （ 3）离合器的设计理论； （ 4）重型载货汽车双片离合器设计； （ 5）离合器性能结构分析。 2. 主要解决的问题、理论、方法、技术路线 （ 1）汽车离合器设计的目的意义、国内外现状 ； （ 2）汽车离合器设计的方法、步骤； （ 3）以解放载货汽车及发动机参数为依据，进行中型载货汽车膜片弹簧离合器设计； （ 4）在汽车离合器设计的基础上进行部分构件的改进； （ 5）用 资料查阅与收集确定车型参数结构方案设计 摩擦片 设计计算 与校核膜片弹簧摩擦片设计计算压盘、分离轴承、离合器壳等设计 三维设计及运动仿真 绘制 工程 图纸 3. 论文框架 （列出说明书大体结构及提纲） 摘 要 一章 绪论 合器概述 车离合器的现状及发展 合器设计要求 第二章 方案分析与选定 动盘数的选择 紧弹簧和布置形式的选择 片弹簧支承形式的选择 盘的驱动方式 第三章 摩擦片参数设计 擦片参数设计基本原理 擦片参数设计计算 合器摩擦片基本参数的校核 第四章 膜片弹簧设计 片弹簧主要参数的选择 定膜片弹簧的工作点位置 分离轴承的行程 2 片弹簧强度校核 片弹簧材料及制造工艺 第五章 其他主要部件的设计 动盘总成设计计算 盘和离合器盖的设计 纵系统的设计 结 论 参考文献 致 谢 4. 预期结果 （ 1）采用 进行三维设计并进行运动仿真； （ 2） 绘制工程图纸（图纸总量折合 张）； （ 3） 编写设计计算说明 1份（字数不少于 （ 4） 翻译相关外文文献 1篇（不少于 5000单词） 4三、研究进度 第 1周 第 2周：毕业实习 ， 收集资料 ， 撰写实习报告。 第 3周：撰写开题报告，进行开题答辩。 第 4周 第 5周： 资料查阅与收集确定车型参数 。 第 6周 第 8周 ： 重型载货汽车双片离合器 结构方案设计 。 第 9周 第 10周 ： 重型载货汽车双片离合器 设计计算 。 第 10周 第 11周 ：编 写 说明书 。 第 12周 第 13周 ： 三维设计及运动仿真 。 第 14周 第 15周 ：绘制 工程 图纸 。 第 16周：整理设计资料，打印输出，提交设计资料。 第 17周：准备答辩，论文评阅。 第 18周：毕业设计答辩。 四、主要参考文献 不少于 10篇，并且注意形式要多样性，要有书（教材）、期刊论文等，还要注意至少有一篇外文参考资料。 1 臧杰 ,阎岩 M2005,8. 2 王望予主编 M2004,8. 3 徐石安，江发潮 M2005,2. 4 刘惟信主编 M2001,7. 5 林世裕主编 M2005. 6 汽车标准汇编 (2000 2004) M2005. 7 阎春利 ,张希栋 J. 林业机械与木工设备 ,2006,3. 8 廖林清 ,曹建国 J2001,2. 9 司传胜 计 J. 林业机械与木工设备 ,2004,12. 10 se 1993. 五、指导教师意见 指导教师签字： 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 I 摘 要 离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。此设计说明书详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。 本文通过对各个部分设计方案的原理阐释和优缺点的比较，确定了相关部分的基本结构及其零部件的制造 材料。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：摩擦片外径 D 的确定，离合器后备系数 的确定，单位压力 的确定。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计（从动盘毂的设计）和膜片弹簧设计等。 关键词： 离合器，双片摩擦片，机械操纵，膜片弹簧 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 is is to is to to a to to is a in on is s a to in of a of of of of to of of to in of of is K. 型载货汽车双片离合器设计与仿真 录 摘 要 . I . 一章 绪论 . 1 合器概述 . 1 车离合器的现状及发展 . 1 车离合器的现状 . 1 车离合器的发展 . 2 合器设计要求 . 3 第二章 方案分析与选定 . 4 动盘数的选择 . 4 紧弹簧和布置形式的选择 . 5 片弹簧支承形式的选择 . 8 盘的驱动方式 . 9 第三章 摩擦片参数设计 . 10 擦片参数设计基本原理 . 10 擦片参数设计计算 . 11 擦因数 f、摩擦面数 Z 和离合器间隙 t . 11 擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 的确定 . 11 合器后备系数 的确定 . 12 合器传递的最大静摩擦力矩 . 12 位压力0p. 12 合器摩擦片基本参数的校核 . 13 大圆周速度 . 13 位摩擦面积传递的转矩 . 13 位压力 0P . 14 位摩擦面积滑磨功 . 14 第四章 膜片弹簧设计 . 15 片弹簧主要参 数的选择 . 15 、 2及半径 . 16 承圈平均半径 l 和膜片弹簧与压盘的接触半径 L . 16 制膜片弹簧的特性曲线 . 16 定膜片弹簧的工作点位置 . 17 离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷 . 18 分离轴承的行程 2 . 18 片弹簧强度校核 . 19 片弹簧材料及制造工艺 . 19 第五章 其他主要 部件的设计 . 20 动盘总成设计计算 . 20 动片 . 20 动盘毂 . 20 盘和离合器盖的设计 . 21 盘几何尺寸的确定 . 21 合器盖的设计 . 22 承环 . 22 纵系统的设计 . 23 操纵机构的基本要求 . 23 板位置 . 23 板行程 . 23 结 论 . 24 参考 文献 . 25 致 谢 . 26 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 1 第一章 绪论 合器概述 以内燃机作为动力的机械传动汽车中 ,无论是 T，离合器都作为一个独立的部件而存在。虽然发展自动传动系统是汽车传动系的发展趋势，但是有人指出：根据德国出版的 2003年世界汽车年鉴， 2002年世界各国 114家汽车公司所生产的 1864款乘用车中 ，手动机械变速器车款数为 1337款；在我国 ,乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的 若考虑到商用车中更是多数采用手动变速器，手动挡汽车目前仍然是世界车款的主流 (当然并不排除一些国家或地区自动挡式车款是其主流产品 )。谈到未来，考虑到传动系由 用 此 以说，从目前到将来离合器这一部分将会伴随着内燃机一起存在，不可能在汽车上消失。 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。 车离合器的现状 及 发展 车离合器的现状 如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器结合的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的过载、共振，并且减小了传动系噪声。 近年来，出现了扭转 减振特性和性能价格比较为理想的双质量飞轮结构，这种飞轮由初级飞轮、扭转减振器和次级飞轮组成，采用径向布置减振弹簧，在有限的空间可以获得相当好的减振效果。它突破了传统的飞轮铸造生产方法，以钢板冲压取而代之。 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和改进，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，离合器的使用条件也日酷一日。因此，提高离合器的传扭能力、提高其使用寿命、简化操作已成为离合器目前发展 的趋势。 对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许重型载货汽车双片离合器设计与仿真 2 加大尺寸空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加了离合器扭转能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器发展的趋势。为了提高离合器的扭转能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的扭转能力和使用寿命是单片 1倍。但受到其它客观因素的影响，实际效果要比理论值低一些。 近年来湿式离合器在技术上不断的改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于油泵进 行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低，因此起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。据报道，这种离合器有着良好的起步能力，其使用寿命可达干式的 56倍。 车离合器的发展 在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在德国戴母勒公司的钢制车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动部件。采用锥形离合器的方案一直延续到 20世纪 20年代中叶，对当时来说，锥形离合器修复比较简单，摩擦面容易修复。它的材料曾用过驼毛带、皮革带等。 现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是 直到 1925年以后才出现的，多片离合器最主要的优点是在汽车起步时离合器的结合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们置于油中工作，能达到更为满意的性能。 在油中的盘式离合器， 摩擦片 直径不能太大，以避免在高速时把油给甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不容易分离。但毕竟优点大于缺点。因为在当时，许多离合器还在探索原创阶段，性能很不稳定。 石棉基材料的引入和改进，使得盘式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦 后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。 20世纪 20年代末，直到 30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。 离合器执行系统的使用环境非常恶劣，长时间的经受高温，而且又暴露在压力油和润滑剂中。以往主动缸和从动缸组件都必须使用金属，近年来，美国一汽车产品公司向各大洲的车商提供用塑料制的离合器执行系统，该商品的商标为 用用 50%的长纤维增强的黑色尼龙，该材料的硬度大、重量轻、比模量超过铝合金。它的纤维分布均匀，是随机分布的，尺 寸稳定性好、收缩率低、约为 由于纤维完全浸润在尼龙树脂中，而且端头较少，完全能保证有出色的光亮表面。 50%的长纤维，使热膨胀系统几乎与金属相同，该公司认为，如果仔细地将注塑件的尼龙成份烧掉，留下的骨架部分（纤维）几乎仍保留制品的形状。这表明产品中的纤维的重型载货汽车双片离合器设计与仿真 3 分布是各向同性，所以收缩一致，抑制了翘曲。 助于延长从动缸的密封寿命。该产品的型号是 全符合所有的长期爆炸测试要求，室温下的抗拉强度几乎达到 50000lb/劳强度高，抗蠕变能力强，在 149 下，抗拉强度仍有 20000lb/50%长玻纤增强的 度为 以也减轻了重量。通过注塑成型生产结构复杂的零件与铸铝相比，节约了成本。 合器设计要求 为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： 1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。 2)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3)分离时要迅速、彻底。 4)离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡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)应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。 7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8)作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保 9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、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。 摩擦离合器主要由主动部分 (发动机飞轮、离合器盖和压盘等 )、从动部分 (从动盘 )、压紧机构 (压紧弹簧 )和 操纵机构 (分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等 )四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。 本次设计的原始数据为： 1）发动机的最大功 率 P=157 ）发动机的最大 转速 P=1500 r/）发动机的最大扭矩 T=1086 ）摩擦片外径 D450 计方向： 双盘式摩擦离合器 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 4 第二章 方案 分析与选定 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。盘形摩擦离合 器，按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压紧弹簧不同，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可分为拉式和推式两种形式。 动盘数的选择 对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大。在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器 (图 2构简单，尺寸紧凑，散热良好，用时能保证分离彻底、接合平顺。因此，广泛用与各级轿车及微、轻、中型客车与货车上 ，在发动机转矩不大于 1000 图 2单片离合器 双片离合器 (图 2单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，另外接合较为平重型载货汽车双片离合器设计与仿真 5 顺但中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。设计时在结构上必须采取相应的措施。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。 多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中 。但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。 本次设计为重型载货汽车离合器的设计，设计原始数据为：发动机的最大转矩 T=1086 大于 1000 选用双片磨擦离合器作为本次设计对象。它由从动盘、压盘驱动装置、压紧弹簧、离合器盖、分离杠杆、分离轴承等构成。 图 2双片离合器 紧弹簧和布置形式的选择 周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧 (图 2其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。此结构中弹簧压力 直接作用于压盘上。为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。在某些重型汽车上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，且当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递转矩的能力随之降低。此外，弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。 中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并重型载货汽车双片离合器设计与仿真 6 且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大。由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。此外，压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整。这种结构多用于重型汽车上。 斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。与上述两种离合器相比，具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。 膜片弹簧离合器 (图 4 4)中的膜 片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指组成，它与其它形式的离合器相比具有如下一系列优点： 1)膜片弹簧具有较理想的非线性特性如图 2簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变 (从安装时工作点 点 )，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降 (从月点变化到 A，点 )。离合器分离时，弹簧压力有所下降 (从 点 )，从而降低了踏板力；对于圆柱螺旋弹簧，压力则大大增加 (从月点变化到 C，点 )。 2)膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单 紧凑，轴向尺寸小，零件数目 少，质量小。 3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。 4)由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命。 5)易于实现良好的通风散热，使用寿命长。 6)平衡性好。 7)有利于大批量生产，降低制造成本。 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 7 图 2膜片弹簧离合器 图 2拉式膜片弹簧离合器 但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。 近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。 拉式膜片弹簧离合器 (图 2，其膜片弹簧的安装方向与推式相反。在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。将分离轴承向外拉离飞轮，即可实现分离。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有如下优点： 1)由于取消了中间支承各零件，并只用一个或不用支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小。 2)由于拉式膜片弹 簧是以中部与压盘相压，因此在同样压盘尺寸条件下可采用直径较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力与传递转矩的能力，而并不增大踏板力；或在传递相同转矩时，可采用尺寸较小的结构。 3)在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效率更高。 4)拉式的杠杆比大于推式杠杆比，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，使踏板操纵更轻便。拉式踏板力比推式一般约可减少 25 30。 5)拉式无论在接合状态或分离状态，膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。 6)使用寿命更长。 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 8 但是 ，拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的，需专门的分离轴承 (参见图 2结构较复杂，安装和拆卸较困难，且分离行程略比推式大些。由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，它已在一些汽车中得以应用。 片弹簧支承形式 的选择 推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种。图 2中图 2个支承 图 2拉式膜片弹簧离合器环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统形式；图 2提高耐磨性和使用寿 命，但结构较复杂；图 2离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好，因此其应用日益广泛。 图 2推式膜片弹簧双支承环形式 图 2推式膜片弹簧单支承环形式 图 2冲压离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环 (图2结构简化，或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环 (图 2以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。 图 2用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的 环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环 (图 2或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，离合器盖上环形凸台代替后支承环 (图 2使结构更简化；或取消铆钉，离合器盖内边缘处伸出的许多舌片将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上的环形凸台弯合在一起 (图 2结构最为简单。 图 2中图 2膜片弹簧的大端直接支承在离合器盖冲出的环形凸台上；图 2膜片弹簧大端支承在离合器盖中的支承环上。这两种支承形式常用于轿车和货车上。 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 9 图 2推式膜片弹簧无支承环形式 图 2拉式膜片弹簧支承形式 由于 膜片弹簧结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小， 广泛用于中、重型货车上，固本次设计采用 膜片弹簧 的布置形式。 盘的驱动方式 压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。前三种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器传动效率。传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或 四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接(图 2传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。此结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。 使用弹性传动片的方式不仅消除了前三种的缺点，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定中，固选用弹性传动片式驱动压盘。 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 10 第三章 摩擦片参数设计 擦片参数设计基本原理 摩擦离 合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为 m a xC e Z （ 3 式中，f 为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取 为压盘施加在摩擦面上的工作压力； 从动盘数的两倍； 为离合器的后备系数； 假设摩擦片上工作压力均匀，则有 22 220 0 0() ()4p A p P R r （ 3 式中，0D=2R；d=2r。 摩擦片的平均摩擦半径 R，根据压力均匀的假 设，可表示为 3 3 3 32 2 2 223 ( ) 3CD d R d R r（ 3 当 d D42C D d R 将式 (3式 (3人式 (3 )1(12 330 (3式中， C=d D，一般在 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时 T (3式中， 发动机最大转矩； 为离合器的后备系数，定义为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， 必须大于 1。 离合器的基本参数主要有性能参数 和 0p ，尺寸参数 D和 b。 重型载货汽车双片离合器设计与仿真 11 擦片参数设计计算 f、摩擦面数 t 表摩擦材料的摩擦因数 摩擦片材料 摩擦因数 f 石棉基材料 模压 织 末冶金材料 铜基 基 属陶瓷材料 离合器选取摩擦因数 次设计为双片摩擦片离合器，所以取 Z=4 离合器间隙 离套筒被回拉弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆之间留有的间隙。 该间隙 、内径 摩擦片外径 D、内径 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大小有一定关系。显然，传递大的转矩，就需要有大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩（ N m）来选定 m a ( 9 0 1 0 0 ) (式中，系数 的影响，可参考下列范围： 小轿车 A=47， 载货车 A=36（单片）或 A=50（双片）； 本次设计选取 A=50。 所以求得 D=66 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 D/50 280 300 325 350 380 405 430 内径 d/55 165 175 190 195 205 220 230 厚度 b/ 4 4 4 c=d/D 型载货汽车双片离合器设计与仿真 12 单位面积 302 402 466 546 678 729 908 1037 根据离合器摩擦片尺寸系列和参数表 取得 ： D=430d=230b=4C=1离合器后备系数的确定 后备系数 是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择 时，应从以下几个方面考虑： 合器还能确保传递发动机最大扭矩； 过载。 通常轿车和轻型货车 = 本设计为 重型 货车的 离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取值范围”（见下表 2并根据最大总质量不超过 6吨的载货汽车 =结合设计实际情况，故选择 =2。 表 2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 离合器传递的最大静摩擦力矩 TC c m a x= 2 1 0 8 6 2 1 7 2 . N 位压力 0p 摩擦面上的单位压力 的值和离合器本身的工作条件 ,摩擦片的直径大小 ,后备系数 ,摩擦片材料及质量等有关。 离合器使用频繁 ,工作条件比较恶劣单位压力 较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压 2力因为在 其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再
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