膜片弹簧离合器设计

沈阳巩俐大学课程设计概述目录1结构方案分析11.1从动盘数量的选择11.2压板1的驱动模式2离合器主要参数的选择22.1备用系数22.2摩擦系数f、摩擦表面数量z和离合器间隙T22.3摩擦片外径d、内径d和厚度b22.4单位压力P033离合器参数优化33.1设计变量43.2目标函数43.3制约因素43.3.1最大圆周速度43.3.2摩擦片c4的内径和外径之比3.3.3备用系数53.3.4扭转减震器的优化53.3.5单位压力P054膜片弹簧设计64.1膜片弹簧6基本参数的选择4.1.1比率H/h和h 6的选择4.1.2 R/r比以及R和r 6的选择4.1.3 选择64.1.4分离号N 6的选择4.1.5膜片弹簧小端内径r0和分离轴承6作用半径rf的确定4.1.6槽宽1、2和半径re 7的确定4.1.7压板加载点半径r1和支撑环加载点半径R1的确定74.2膜片弹簧7的优化设计4.3膜片弹簧7的弹性特性曲线4.4强度检查85扭转阻尼器设计105.1扭转减振器的主要参数105.1.1极限扭矩Tj105.1.2扭转刚度105.1.3阻尼摩擦扭矩T105.1.4预紧扭矩Tn105.1.5阻尼弹簧的位置半径R0115.1.6阻尼弹簧数量Zj115.1.7阻尼弹簧11的总压力5.2阻尼弹簧11的计算5.2.1阻尼弹簧的分布半径R1115.2.2单减震器工作压力P115.2.3阻尼弹簧11的尺寸6从动板组件14的设计6.1从动轮毂146.2从动板146.3摩擦片147压板设计157.1压力板15的设计要求7.2压板材料158离合器盖设计168.1离合器盖组件16的结构设计要求8.2离合器盖材料16参考文献17171结构方案分析1.1从动盘数量的选择单片离合器：单片离合器结构简单，轴向尺寸紧凑，散热好，维修调整方便，从动件转动惯量小，使用时可保证完全分离，采用轴向弹性从动板，保证啮合平稳。双片式离合器：一般用于扭矩传递，径向尺寸有限。多片离合器：主要用于最大质量超过14吨的商用车行星齿轮传动的换挡机构。对于最大质量小于6吨的乘用车和商用车，发动机的最大扭矩通常不大，并且在布置尺寸允许的情况下，离合器通常只配备一个从动盘。因此，选择单个离合器。1.2压板驱动方式压板的驱动方式主要有凸块、窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动板式等。前三种类型的共同特征是连接件之间存在间隙，这将在变速器中产生冲击和噪音，同时在部件的相对滑动中存在摩擦和磨损，从而降低离合器的传动效率。弹性传动板在今年被广泛使用。沿圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢带传动板的两端分别通过铆钉和螺栓与离合器和压板连接。驱动板的弹性允许它们轴向移动。弹性传动板的驱动方式结构简单，压板和飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，使用寿命长。综上所述，选择了三套传动板。2离合器主要参数的选择2.1备用系数备用系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器式变速器发动机最大扭矩的可靠性。选择时，应考虑摩擦片磨损后，离合器能可靠传递发动机最大扭矩，防止离合器滑动时间过长，防止传动系统过载，易于操作等因素。乘用车的选择：1.201.75，本设计中=1.3。2.2摩擦系数f、摩擦表面数量z和离合器间隙t摩擦片的摩擦系数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力、滑动速度和其他因素。摩擦面z的数量是离合器从动盘的两倍，这是由离合器所需的传动扭矩大小及其结构尺寸决定的。在该设计中，采用单离合器Z=2。离合器间隙t指的是当离合器处于正常接合状态时，释放轴承和释放杆内端之间的间隙，释放套筒被回位弹簧拉至后极限位置，以确保在摩擦片正常磨损期间离合器仍能完全接合。间隙t通常为3-4 mm，本设计采用t=4mm。2.3摩擦片外径d、内径d和厚度b摩擦片外径是离合器的一个重要参数，对离合器的尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。根据汽车设计(王主编，机械工业出版社出版)公式2-9，(2.1)其中摩擦片外径，mmTemax发动机最大扭矩，N mKd是直径系数。根据车辆类型选择14.6。根据汽车设计表3.2.1(徐世安、蒋发超编辑，清华大学出版社出版)，D=200mm毫米，d=140mm毫米，b=3.5mm毫米，C=d/D=0.7，1-C3=0.657。2.4单位压力P0从等式：D3fZP(1-C3)=12Temax (2.2)获取：P0=0.223Mpa兆帕3离合器参数优化3.1设计变量备用系数取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和D。单位压力p还取决于离合器工作压力f和离合器的主要尺寸参数d和d。因此，离合器基本参数的最佳设计变量选择如下：(3.1)3.2目标函数离合器基本参数的优化设计旨在保证离合器性能要求的条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为f(x)=最小/4(D2-d2) (3.2)3.3制约因素设计离合器时，应确定离合器的性能参数和尺寸参数。这些参数的变化直接影响离合器的工作性能和结构尺寸。这些参数的确定基于检查前的初步选择方法。以下优化方法用于确定这些参数。3.3.1最大圆周速度摩擦片的外径D(mm)应选择为最大圆周速度VD不超过6570m/s，即VD=(3.3)其中，VD是摩擦片的最大圆周速度(米/秒)；Nemax是最高发动机转速(r/min)。满足要求。3.3.2摩擦片c的内径与外径之比摩擦片的内径与外径之比应在0.530.70的范围内。本设计取c=0.7，满足要求。3.3.3备用系数为了保证离合器能可靠地传递发动机扭矩，防止传动系过载，不同型号的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0。本设计中=1.30，满足要求。3.3.4扭转减振器的优化为了确保安装扭转减振器，摩擦片的内径d必须比减振器弹簧的位置直径R0大约50毫米，即d 2r50毫米。当弹簧位置半径R0=0.3d=0.3x140=42mm毫米时，取R0=42mm毫米，d-2r0=140-42=56 50毫米.3.3.5单位压力P0为了降低离合器滑动磨损时的热负荷，防止摩擦片损坏，对于不同的车型，单位压力P0根据所用的摩擦材料在一定范围内选择，P0的最大范围为0.10-1.50兆帕。本设计中P0=0.223MPa兆帕，满足要求。4膜片弹簧设计4.1膜片弹簧基本参数的选择4.1.1比率H/h和H的选择为了保证离合器压力变化小，操作方便，汽车离合器膜片弹簧的H/h一般为1.52.0，板厚H为2 4毫米取h=2.3毫米，即h=1.7小时=4毫米。4.1.2 R/r比以及R和R的选择研究表明。R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，直径误差对弹性特性曲线的影响越大，应力越高。根据结构布置和压紧力的要求。R/r一般为1.201.35。为了使摩擦片上的压力分布更均匀，推膜片弹簧的R值应大于或等于85毫米，取R=94毫米，r=69 78mm毫米，则R=76毫米.4.1.3 选择在自由状态下分离指n的数量通常是18，大尺寸膜片弹簧是24，小尺寸膜片弹簧是12。取分离指的数量n=18。4.1.5膜片弹簧小端内径r0和分离轴承作用半径rf的确定根据离合器结构，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。应该大于。初级=32毫米，=35毫米4.1.6槽宽1、2和半径re的确定1=3.2 3.5毫米，2=9 10毫米，re值满足R-Re2。在本设计中，1=3.4毫米，2=10毫米，rer-2=76-10=66毫米，因此re=65毫米。4.1.7压板加载点半径r1和支撑环加载点半径R1的确定R1应该大于R并尽可能接近R，R1应该略小于R并尽可能接近R。因此，R1=88毫米，R1=78毫米。4.2膜片弹簧的优化设计膜片弹簧的优化设计是确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离合器性能要求，弹簧强度也满足设计要求，达到最佳的综合效果。(1)为了满足离合器的性能要求，弹簧的H/h和初始锥角H/(R-r)应在一定范围内，即1.5H/H=1.72.0；9 H/(R-r)=12.5 15(2)膜片弹簧各部分相关尺寸的比值应符合一定范围，即：1.20R/r=1.21.35，702R/h=81100。(3)为了使摩擦片上的压力分布更加均匀，拉伸膜片弹簧压板的加载点半径应位于摩擦片的平均半径和外半径之间，即(d)/4 R1=88 mm d/2(4)根据弹簧的结构布置要求，r1与R、R1与R、r0与rf的差值应在一定范围内，即1R- R1=67，0r1- r=26，0rf -r0=24(5)膜片弹簧的分离是指分离杠杆的作用，因此其杠杆比应在一定范围内选择：2.34.24.5，满足要求。4.3膜片弹簧的弹性特性曲线假设膜片弹簧子午线截面上的一个中性点在承载过程中旋转。假设通过支撑环和压板的受载膜片弹簧上的载荷F1(N)集中在支撑点处，且加载点之间的相对轴向变形为(mm)，膜片弹簧的弹性特性表示如下：(4.1)其中：E弹性模量，钢材e=2.0105 MPa泊松比，钢材=0.3；R自由状态下碟形弹簧的大端半径，mm。R自由状态下碟形弹簧的小端半径，mm。R1压力板加载点半径，mm；R1支撑环加载点半径，mm；H自由状态下碟形弹簧内锥的高度，mm；H膜片弹簧板厚度，mm膜片弹簧的弹性特性曲线如图4-1所示。图4-1从图中可以看出，1M=2.3毫米，P1M=4620N，1N=4.7毫米，P1N=3600N，1H=3.5毫米，1B=3.4毫米，1c=4.95毫米，1A=1.75毫米.4.4强度检查弹簧的最大变形为5.1毫米(4.2)引入相关数据：1549牛顿(4.3)(4.4)纳入相关数据的1658兆帕小于1700兆帕，满足要求。扭转阻尼器的设计5.1扭转减振器的主要参数5.1.1极限扭矩Tj根据汽车离合器(王主编，机械工业出版社出版)公式(2-31)，可知极限扭矩受阻尼弹簧许用应力等因素限制，与发动机最大扭矩有关，这是普遍希望的。Tj=(1.52.0)特麦克斯(5.1)系数是2.0TJ=2.0118=236 (nm)5.1.2扭转刚度根据汽车设计(王主编，机械工业出版社出版)经验