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北京切诺基越野车离合器设计【9张CAD图纸+毕业论文】

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北京 切诺基 越野车 离合器 设计 全套 cad 图纸 毕业论文
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第1章 绪    论 1

1.1 离合器的设计要求 1

1.2 离合器的工作原理 2

1.3 离合器的分类 2

1.4 膜片弹簧离合器的优点 3

1.5 设计内容 3

第2章 离合器基本参数的选择 4

2.1 离合器基本性能关系式 4

2.2 离合器后备系数的选择 5

2.3 摩擦材料中单位压力和摩擦因数的选择 5

第3章 离合器从动盘总成设计 6

3.1 摩擦片的设计 6

3.2 从动盘毂的设计 9

3.3 从动片和波形弹簧片的设计 10

3.4 扭转减振器的设计 10

1,扭转减震器的组成与功能 10

2,扭转减震器的的扭转特性 11

4.1 压盘的设计 14

4.2 离合器盖的设计 15

4.3 传力片的设计 15

第5章 膜片弹簧设计 17

5.3 膜片弹簧的校核 20

5.4 膜片弹簧的材料以及制造工艺 21

6.1 工况分析 22

6.2 约束条件 27

6.3 本章小结 28


第1章 绪    论


1.1 离合器的设计要求

在任何条件下行驶,既能可靠的传递的发动机最大转矩,并有适当的转矩储备,有能防止传动系过载,接合时要完全,平顺,柔和,保证汽车起动时没有抖动和冲击,分离时要迅速,彻底,从动部分转动惯量要小,以减轻换挡时的变速器齿轮间的冲击,便于换挡和减少同步器的磨损。应有足够的吸热能力和良好的通风能力,以保证工作时的温度不致过高,延长其使用寿命。应能避免和衰减传动系的扭转与振动,并且具有吸收振动,缓和冲击和降低噪声的能力。操纵轻便,准确,以减轻驾驶员的疲劳。作用在从动盘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。具有足够的强度与动态平衡,以保证其工作可靠,使用寿命长。结构简单,紧凑,质量小,制造工艺性好,拆装,维修,调整方便等。[1]

1.2 离合器的工作原理

当离合器工作时,发动机飞轮是离合器的主动部件,带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与变速器第一轴(离合器从动轴)相连。压紧弹簧将从动盘紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上,在由此经过变速器的第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大,则离合器所能传递的转矩也越大。

由于汽车在行驶过程中需经常保持动力传递,而中断传动只是暂时的需要,所以汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副之间采用弹簧作为压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时,只要踩下操纵机构中的离合器踏板,套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘,克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离,摩擦副之间的摩擦力消失,从而中断了动力传递。

当需要重新恢复动力传递时,为使汽车速度和发动机转速的变化比较平稳,应该适当控制放松离合器踏板的速度,使从动盘在压紧弹簧的压力作用下向左移动,与飞轮恢复接触,二者接触面间的压力逐渐增加,相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密,摩擦力矩比较小时,二者可以不同步旋转,即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大,二者的转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时,汽车速度才与发动机转速成正比。[2]

摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦副间的最大静摩擦力矩,而后者又取决于摩擦间的压紧力、摩擦因数以及摩擦面的数目和尺寸。因此,对于结构一定的离合器来说,最大静摩擦力矩是一个定值。当输入转矩达到此值时,则离压合器出现打滑现象,因而限制了传给传动系统的转矩,以防止超载。

由上述工作原理可以看出,摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。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,而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。

在保证可靠的传递发动机最大转矩的前提下,离合器的具体结构应能满足主、从动部分分离彻底,接合柔和,从动部分的转动惯量要尽可能小,散热良好,操纵轻便,良好的动平衡等基本性能要求。

1.3 离合器的分类

根据所用压紧弹簧布置位置的不同,可分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和周布斜置弹簧离合器;根据所用压紧弹簧形式的不同,可分为圆柱螺旋弹簧离合器、圆锥螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。[3]

膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有碟形结构的碟形弹簧,主要有碟形弹簧部分和分离指部分组成。

膜片弹簧两侧有钢丝支撑圈,借6个膜片弹簧固定钉将起安装在离合器盖上。再离合器盖没有固定到飞轮上时,膜片弹簧不受力,处于自由状态。此时离合器盖与飞轮安装面之间有一距离。当将离合器盖用连接螺钉固定到飞轮上时,由于离合器盖靠近飞轮,后钢丝支撑圈则压向膜片弹簧使之发生弹性变形,膜片弹簧的圆锥角变小,几乎接近于压平状态。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。当分离离合器时,分离轴承作移,膜片弹簧被压在前钢丝支撑圈上,其径向截面以支撑圈为支点右移,膜片弹簧变成反锥形状,使膜片弹簧大端右移,并通过分离弹簧钩拉动压盘使离合器分离。

1.4 膜片弹簧离合器的优点

1、膜片弹簧具有较理想的非线性弹簧特性,弹簧压力在摩擦片的磨损范围基本保持不变,因而离合器在工作中能保持传递的转矩大致不变,相对圆柱螺旋弹簧,其压力大大下降,离合器分离时,弹簧压力有所下降,从而降低的踏板力。对于圆柱螺旋弹簧,其压力大大增加;

2、磨片弹簧兼压紧弹簧与分离杠杆的作用,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,弹簧压紧力降低很小,性能稳定;而圆柱螺旋弹簧压紧力则降低明显;

4、磨片弹簧以整个圆周与压盘相接触,使压力分布均匀,摩擦片接触良好磨损均匀;

5、易于实现良好的通风散热,使用寿命长;

6、磨片弹簧中心与离合器中心线重合,平衡性。[2]


内容简介:
毕业设计(论文)指导记录 日期 地点 指导方式 指导 记录 ( 指导内容 、存在问题及解决 思路 ) 学生 (记录人) 签名: 指导教师 签名: 日期 地点 指导方式 指导记录 (指导内容、存在问题及解决 思路 ) 学生 (记录人) 签名: 指导教师 签名: 日期 地点 指导方式 指导记录 (指导内容、存在问题及解决 思路 ) 学生 (记录人) 签名: 指导教师 签名: 毕业设计(论文)中期检查表 填表日期 2010 年 4 月 18 日 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 张梦笔 系部 汽车工程 专业、班级 车辆工程 06导教师姓名 王瑛璞 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是 否 题目名称 北京切诺基越野车离合器设计 学 生 填 写 毕业设计(论文)工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 ( 1)资料收集、调研,完成开题报告 ( 2)熟悉车辆及离合器各参数,掌握设计方法及过程 ( 3)离合器基本参数的 选择,从动盘总成设计计算,压盘总成设计计算,膜片弹簧设计计算 ( 1) 对数据的演算和修改 ( 2) 图纸绘制 ( 3) 完成所有设计内容 存在问题及努力方向 传力片的设计校核遇到了困难,扭转减震器的分析过程中得个别步骤理解不明确,对于涉及的总体进度进行的偏慢,在剩余时间内要努力提高效率,加快进程,准时完成所有设计内容。 学生签字: 指导教师 意 见 指导教师签字: 教研室 意 见 教研室主任签字: 年 月 日 SY-025-BY-6毕业设计指导教师评分表学生姓名张梦笔系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程BW06-8指导教师姓名王瑛璞职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称北京切诺基越野车离合器设计序号评 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102题目工作量;题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103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154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205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)106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207设计规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)58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) 指导教师签字: 年 月 日SY-025-BY-7毕业设计评阅人评分表学生姓名张梦笔专业班级车辆工程BW06-8指导教师姓名王瑛璞职称高级实验师题目北京切诺基越野车离合器设计序号评 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102题目工作量;题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103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154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255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)156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207设计规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)5得 分 Y= 评 语:(参照上述评价项目给出评语,注意反映该论文的特点) 评阅人签字 : 年 月 日SY-025-BY-8毕业设计答辩评分表学生姓名张梦笔专业班级车辆工程BW06-8指导教师王瑛璞职 称高级实验师题目北京切诺基越野车离合器设计 答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分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、工作量、与实际的结合程度102设计(实验)能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量,设计的规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语: 答辩组长签字: 年 月 日SY-025-BY-9毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名张梦笔性别男系部汽车与交通工程学院专业车辆工程班级BW06-8设计(论文)题目北京切诺基越野车离合器设计指导教师姓名职称指导教师评分(X)评阅教师姓名职称评阅教师评分(Y)答辩组组长职称答辩组评分(Z)毕业设计(论文)成绩百分制五级分制答辩委员会评语:答辩委员会主任签字(盖章): 系部公章: 年 月 日注:1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写,毕业设计(论文)成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计(论文)选题质量、能力水平、设计(论文)水平、设计(论文)撰写质量、学生在毕业设计(论文)实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。SY-025-BY-10优秀毕业设计(论文)推荐表题 目北京切诺基越野车离合器设计类别Z学生姓名张梦笔系、专业、班级车辆与交通工程学院 车辆工程BW06-8指导教师王瑛璞职 称高级实验师设计成果明细:答辩委员会评语:答辩委员会主任签字(盖章): 系部公章: 年 月 日备 注: 注:“类别”栏填写毕业论文或毕业设计 毕业设计(论文)任务书 学生姓名 张梦笔 系部 汽车与交通工程 学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 王瑛璞 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否 外聘 是 否 题目名称 北京切诺基越野车离合器设计 一、设计(论文) 目的、意义 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。在我国, 轿 车 和客车 中 装有 自动挡 的车款 只占全国平均数的 1/3;在 商用车中更是多数采用手动变速器, 采用手动变速器的 汽车目前仍然是世界 汽车 的主流。 因此,根据整车的主要技术指标 ,进行离 合器的结构形式 选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。 设计一台匹配性好的 离合 器,就成为了 汽车 设计的一项重要工作。 本设计题目要求学生利用计算机 件完成北京切诺基越野车离合器的结构设计,包括主动部分、从动盘及膜片弹簧的设计以及相应零件的校核。 通过设计可以使学生掌握汽车 离合 器结构设计原则 , 设计与专业关系紧密,可综合 利用所学的 专业课有汽车构造、汽车设计 、 机械设计、工程材料 和 图等知识。 二、设计(论文)内容、 技术 要求 (研究方法) 1、设计的主要 内容 ( 1) 推 式膜片弹簧离合器压盘总成设 计、从动盘总成设计、膜片弹簧的参数、尺寸、材料 的选择 及结构设计 、操纵机构的设计; ( 2)运用 制推 式膜片弹簧 离合器 的装配及零件 程图 ; ( 3)完成设计说明书。 2、 技术要求(研究方法) ( 1) 通过 文献资料,熟悉汽车 离合器 设计 和 相关知识,掌握 汽车 离合器设计 计算 方法 。 ( 2)调研,掌握汽车 离合器 设计 过程。 ( 3) 确定 汽车 离合器 各项参数, 计算确定各元件的参数和尺寸, 完成 纸。 ( 4)毕业 设计说明书格式规范, 设计思路清晰,方案选择合理,具有可行性, 图纸绘制 符合制图标准 ,结构合理,满足设计 要求 。 、设计 (论文) 完成后应提交的 成果 折合 0 号 图纸 3 张; 设计说明书 达到 字 以上。 四、设计 (论文) 进度安排 ( 1) 资料收集 、调研 ,完成开题报告 第 12 周 ( 3 月 1 日 3 月 14 日) ( 2)熟悉车辆及 离合器 各参数,掌握设计方法及过程 第 3 周( 3 月 15 日 3 月 21 日) ( 3) 设计 方案确定 第 45 周( 3 月 22 日 4 月 4 日) ( 4) 设计 参数的选择 、 设计 、 计算 第 610 周( 4 月 5 日 5 月 9 日) ( 5)设计说明书定稿,完成图纸绘制 第 1114 周( 5 月 10 日 6 月 6 日) ( 6) 设计审核 、 修改 第 1516 周 ( 6 月 7 日 6 月 20 日) ( 7)准备 答辩 第 17 周 ( 6 月 21 日 6 月 27 日) 五、主要参考资料 1 刘惟信 M清华大学出版社 ,2001. 2 王望予 M机械工业出版社 ,2000. 3 陈家瑞 M人民交通出版社, 2001. 4汽车工程手册编辑委员会 M人民交通出版社 ,2001. 5 余志生 M机械工业出版社 ,2000. 6 张洪欣 M机械工业出版社 ,1998. 7 成大先机械设计手册 M北京 :化学工业出版社, 2004. 8 阎春利 . 汽车离合器膜片弹簧的优化设计 J. 林业机械与木工设 备, 2006, 3. 9 张卫波 . 汽车膜片弹簧离合器智能优化设计技术研究 J. 中国工程机械学报 , 2007, 1. 10 赵波 . 汽车离合器的相关参数化设计与分析 J. 拖拉机与农用运输车 , 2007, 2. 六、备注 指导教师签字: 年 月 日 教研室主任签字: 年 月 日 毕业设计(论文)题目审定表 指导教师姓名 王瑛璞 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否 外聘 是 否 题目名称 北京切诺基越野车离合器设计 课题适用专业 车辆工程 课题类型 Z 课题 简介:(主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式 。 ) 1、主要内容 ( 1) 推 式膜片弹簧离合器压盘总成设计、从动盘总成设计、膜片弹簧的参数、尺寸、材料 的选择 及结构设计 、操纵机构的设计; ( 2)运用 制推 式膜片弹簧 离合器 的装配及零件 程图 ; ( 3)完成设计说明书。 2、意义 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。在我国,轿车和客车中装有自动挡的车款只占全国平均数的 1/3;在商用车中更是多数采用手动变速器,采用手动变速器的汽车目前仍然是世界汽车的主流。 因此,根据整车的主要技术指标 ,进行离合器的结构形式 选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。 设计一台匹配性好的 离合 器,就成为了 汽车 设计的一项重要工作。 3、现有条件 汽车构造实验室;微机; 件。 4、预期成果及表现形式: 0 号 图纸 (折合) 3 张; 设计说明书 字 以上。 指导教师 签字: 年 月 日 教 研 室 意 见 1 选题与专业培养目标的符合度 好 较好 一般 较差 2 对学生能力培养及全面训练的程度 好 较好 一般 较差 3 选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 好 较好 一般 较差 4 论文选题的理论意义或实际价值 好 较好 一般 较差 5 课题预计工作量 较大 适中 较小 6 课题预计难易程度 较难 一般 较易 教研室主任 签字: 年 月 日 系 ( 部 ) 教学指导委员会意见: 负责人签字: 年 月 日 注:课题类型填写 会)实际; 。 毕业设计(论文)过程管理材料题 目北京切诺基越野车离合器设计学生姓名张梦笔系部名称汽车与交通工程学院专业班级车辆工程BW06-8指导教师王瑛璞职 称高级实验师教研室车辆工程起止时间2010.3.1-2010.6.25教 务 处 制黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘 要 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,本文针对切诺基汽车的各项参数,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 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。 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 目 录 摘要 . . 1 章 绪论 . 1 合器的设计要求 . 1 合器的工作原理 . 2 合器的分类 . 2 片弹簧 离合器的优点 . 2 合器设计内容 . 3 第 2 章 离合器基本尺寸参数的选择 . 4 合器基本性能关系式 . 4 合器后备系数的选择 . 4 擦材料中单位压力和摩擦因力的选择 . 5 章小结 . 5 第 3 章 离合器从动盘总成设计 . 6 擦片的设计 . 6 动盘毂的设计 . 8 动片和波形弹簧片的设计 . 9 转减振器的设计 . 10 章小结 . 13 第 4 章 离合器压盘总成设计 . 14 盘的设计 . 14 合器盖的设计 . 15 动片的设计 . 15 章小结 . 16 第 5 章 膜片弹簧设计 . 17 片弹簧初选 . 17 黑龙江工程学院本科生毕业设计 片弹簧的分析 . 18 片弹簧的校核 . 20 片弹簧的材料以及制造工艺 . 20 章小结 . 21 第 6 章 离合器的滑磨及热工况 . 22 况分析 . 22 束条件 . 27 章小结 . 28 结论 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 附录 A . 32 附录 B . 35 本科学生毕业设计 北京切诺基越野汽车离合器设计 系部名称 : 汽车与交通工程学院 专业班级 : 车辆工程 学生姓名 : 张梦笔 指导教师 : 王瑛璞 职 称 : 高级实验师 黑 龙 江 工 程 学 院 二一年六月 s 010 毕业设计(论文) 开题报告 学生姓名 张梦笔 系部 汽车与交通工程 学院 专业、班级 8 班 指导教师姓名 王瑛璞 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否 外聘 是 否 题目名称 北京切诺基越野车离合器设计 一、 课题研究 现状 、 选题 目的 和意义 1、 课题研究 现状 离合器作为汽车传动系中的重要部件,安装在变速器和发动机之间,用于分离或接合发动机与驱动轮的动力传递 。 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。 因此,在汽车个零部件中离合器起着十分重要的作用,所以离合器设计的好坏也十分重要 早期离合器的结构型式是锥形摩擦式的。其传递转矩的能力比相同直径的其他结构型式的摩擦离合器要大,但其从动部分的转动惯量太大,引起变速器换档困难,且接合也不够柔和,容易卡住。因此,为浸在油中工作的湿式多片离合器所取代。但多片湿式摩擦离合器的片与片间容易被油粘住 (尤其在冷天油液变浓时 ),致使分离不彻底,造 成换档困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的接触面数多,使接合平顺柔和,保证了汽车的平稳起步。但片数多又使从动部分的转动惯量较大,还是感到换档不够容易 。 另外,其通风散热性不好,易引起过热,加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和碎裂。调整不当还会引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小,散热性好,结构简单,调整方便,尺寸紧凑,分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施,也能使其接合平顺。因此,它不仅极为广泛地用在轿车、中小型客车及载货汽车上,近年来 在大型汽车 (当发动机最大转矩小于 )上的应用也日益增多。如今,单片干式摩擦离合器在结构设计方面已相当完善 :采用具有轴向弹性的从动盘,提高了离合器的接合平顺性 ;加装扭转减振器,防止传动系的共振,减小了噪声 ;采用摩擦较小的分离杆机构等。另外,采用膜片弹簧作为压簧,可同时兼起分离杆的作用,使离合器结构大为简化并显著地缩短了其轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环形接触,可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性,当摩擦片磨损时,弹簧压力几乎不会有变化,且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。 2、 选题 目的 和意义 一款性能良好的离合器,对汽车的各项功能和安全性都起着十分重要的作用。在设计过程中 根据要求选择正确的结构形式 。了解掌握压紧弹簧的结构形式及布置方法、压盘的驱动方式和分离杠杆的结构形式及分离轴承的类型,并学会它们的设计方法。 根据整车的主要技术指标、发动机的最大转矩,来确定离合器的基本参数及各项书记的计算,并用 制成图。 通过 对 离合器 设计可以使学生掌握汽车设计原则和方法,培养理论联系实际的工作作风。 设计与专业关系紧密,可综合利用所学的专业课有汽车构造、汽车设计、机械设计、工程材料和 。 二、 设计(论文) 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、设计的主要 内容 ( 1)擦找文献对离合器进行初步了解 ( 2)正确选择离合器的结构形式 ( 3) 确定 汽车 离合器各项参数 ( 4)运用 制推 式膜片弹簧 离合器 的装配及零件 程图 ; ( 5)完成设计说明书。 2、 拟解决的主要问题 ( 1) 推 式膜片弹簧离合器压盘总成设计 ; (2) 从动盘总成设计 ; (3) 膜片弹簧的参数、尺寸、材料 的选择 及结构设计 、操纵机构的设计 (4) 计算确定各元件的参数和尺 寸 ( 5) 利用 装配图、零件图 。 三、 技术 路线 (研究方法) 四、 进度安排 ( 1) 资料收集 、调研 ,完成开题报告 第 12 周 ( 3 月 1 日 3 月 14 日) ( 2)熟悉车辆及离合器各参数,掌握设计方法及过程 第 3 周( 3 月 15 日 3 月 21 日) ( 3)设计方案确定 第 45 周( 3 月 22 日 4 月 4 日) ( 4) 设计 参数的选择 、 设计 、 计算 第 610 周( 4 月 5 日 5 月 9 日) ( 5)设计说明书定稿,完成图纸绘制 第 1114 周( 5 月 10 日 6 月 6 日) ( 6) 设计审核 、 修改 第 1516 周 ( 6 月 7 日 6 月 20 日) ( 7)准备 答辩 第 17 周 ( 6 月 21 日 6 月 27 日) 绘制图纸 形成研究成果 摩擦离合器结构形式的选泽 离合器基本参数的确定 其它 主要零件的设计计算 调查研究 压紧弹簧的设计计算 扭转减震器的设计计 算 五、 参考文献 1 陈家瑞 M人民交通出版社, 2001. 2 林明芳等 M1991 3 余志生 M机械工业出版社 , 2000. 4 孙桓,傅 傅则绍 M1988 5 刘道春 器技术拓展新天地 M2009. 6 成大先机械设计手册 M北京 :化学工业出版社, 2004. 7 阎春利 . 汽车离合器膜片弹簧的优化设计 J. 林业机械与木工设备, 2006, 3. 8 张卫波 . 汽车膜片弹簧离合器智能优化设计技术研究 J. 中国工程机械学报 , 2007, 1. 9 赵波 . 汽车离合器的相关参数化设计与分析 J. 拖拉机与农用运输车 , 2007, 2. 10 朱茂桃,高翔 J1996 , 1. 11 张俊智, 王 丽芳,等 J 1999, 5. 12 刘道春 汽车离合器行业研发中的应有 J市场与应有, 2007, 7. 13 杨小辉 J2009, 7. 14 an 15 、备注 指导教师意见 : 签字 : 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 合器的设计要求 在任何条件下行驶,既能可靠的传递的发动机最大转矩,并有适当的转矩储备 ,有能防止传动系过载,接合时要完全,平顺,柔和,保证汽车 起 动时没有抖动和冲击,分离时要迅速,彻底,从动部分转动惯量要小,以减轻换挡时的变速器齿轮间的冲击 ,便于换挡和减少同步器的磨损。应有足够的吸热能力和良好的通风能力,以保证工作时的温度不致过高,延长其使用寿命。应能避免和衰减传动系的扭转与振动,并且具有吸收振动,缓和冲击和降低 噪 声的能力。操纵轻便,准确,以减轻驾驶员的疲劳 。作用在从动盘的总 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。具有足够的强度与动态平衡,以保证其工作可靠,使用寿命长。结构简单,紧凑,质量小,制造工艺性好,拆装,维修,调整方便等。 1 合器的工作原理 当离合器工作时,发动机飞轮是离合器的主动部件,带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与变速器第一轴(离合器从动轴)相连。压紧弹簧将从动盘紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上,在由此经过变速器的第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。压紧弹 簧的压紧力越大,则离合器所能传递的转矩也越大。 由于汽车在行驶过程中需经常保持动力传递,而中断传动只是暂时的需要,所以汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副之间采用弹簧作为压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时,只要踩下操纵机构中的离合器踏板,套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘,克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离,摩擦副之间的摩擦力消失,从而中断了动力传递。 当需要重新恢复动力传递时,为使汽车速度和发动机转速的变化比较平稳,应该适当控制放松离合器踏板的速度,使从动盘在压紧弹簧 的压力作用下向左移动,与飞轮恢复接触,二者接触面间的压力逐渐增加,相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密,摩擦力矩比较小时,二者可以不同步旋转,即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大,二者的转速也渐趋相等 。直到离合器完全接合而停止打滑时,汽车速度才与发动机转速成正比 。 2 摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦副间的最大静摩擦力矩,而后者又取黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 决于摩擦间的压紧力、摩擦因数以及摩擦面的数目和尺寸。因此,对于结构一定的离合器来说,最大静摩擦力矩是一个定值。当输入转矩达到此值时 ,则离压合器出现打滑现象,因而限制了传给传动系统的转矩,以防止超载。 由上述工作原理可以看出,摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。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,而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。 在保证可靠的传递发动机最大转矩的前提下,离合器的具体结构应能满足主、从动部分分离彻底,接合柔和,从动部分的转动惯量要尽可能小,散热良好,操纵轻便,良好的动平衡等基本性能要求 。 合器的分类 根据所用压紧弹簧布置位置的不同,可分为 周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和周布斜置弹簧离合器;根据所用压紧弹簧形式的不同,可分为圆柱螺旋弹簧离合器、圆锥螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。 3 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有碟形结构的碟形弹簧,主要有碟形弹簧部分和分离指部分组成。 膜片弹簧两侧有钢丝支撑圈,借 6 个膜片弹簧固定钉将起安装在离合器盖上。再离合器盖没有固定到飞轮上时,膜片弹簧不受力,处于自由状态。此时离合器盖与飞轮安装面之间有一距离。当将离合器盖用连接螺钉固定到飞轮上时,由于离合器盖靠近飞轮,后钢丝支撑圈则压向膜片弹簧使之发生弹性变形,膜 片弹簧的圆锥角变小,几乎接近于压平状态。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。当分离离合器时,分离轴承作移,膜片弹簧被压在前钢丝支撑圈上,其径向截面以支撑圈为支点右移,膜片弹簧变成反锥形状,使膜片弹簧大端右移,并通过分离弹簧钩拉动压盘使离合器分离。 片弹簧离合器的优点 1、 膜片弹簧具有较理想的非线性弹簧特性,弹簧压力在摩擦片的磨损范围基本保持不变,因而离合器在工作中能保持传递的转矩大致不变,相对圆柱螺旋弹簧,其压力大大下降,离合器分离时,弹簧压力有所下降,从而降低的踏板力。 对于圆柱螺旋弹簧,其压力大大增加 ; 2、 磨片弹簧兼压紧弹簧与分离杠杆的作用,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,弹簧压紧力降低很小,性能稳定;而圆柱螺旋弹簧压紧力则降低黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 明显 ; 4、 磨片弹簧以整个圆周与压盘相接触,使压力分布均匀,摩擦片接触良好磨损均匀 ; 5、 易于实现良好的通风散热,使用寿命长 ; 6、 磨片弹簧中心与离合器中心线重合,平衡性。 2 计内容 由于膜片弹簧离合器,具有零件数目少,重量轻,非线性特性好,操纵轻便等优点,且制造膜片弹簧的工艺水平在不断提高,所以本 文将设计推式膜片弹簧离合器。 本设计以北京切诺基汽车各项参数和性能为设计基础 , 所 选定汽车发动机提供的最 大转矩 00Nm。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 离合器基本参数的选择 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;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 龙江工程学院本科生毕业设计 5 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 可得: 为 f 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 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 6 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 7 3 30e m a x )1(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 em (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 8 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: 21 (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 9 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 P P 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。 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,以获黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 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 1,扭转减震器的组成与功能 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 。 2,扭转减震器的的扭转特性 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。 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 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 : (黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 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。 (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,黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 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 14 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,采用 度为 170 227外添加少量的金属元素(镍铁合金)以增加其机械强度 10。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 合器盖的设计 (1)离合器盖结构设计要求 。 应具有足够的刚度,否则将影响离合器的工作特性,增大操纵时的分离行程,减小压盘升程,严重时使摩擦面不能彻底分离。为此可采用如下的措施:适当的增大盖的板厚,使钢板厚度达到 4 盖内的圆周处翻边。 离合器盖应 和飞轮保持良好的对中,以免影响总成的平衡和正常的工作 ,其 膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。 (2)离合器盖的材料 。 由于设计的离合器是乘用车用的,所以离合器盖的加工工艺为冲压制造,所以采用的是 4 10 号 钢板冲压而成 11。 力片的设计 传 力 片的作用是在离合器接合时,离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转,分离时,又可以利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。 传 力 片为 3 组,每组 2 片,每片厚度为 65弹簧钢带制成。 在布置传力片时要注意,通常情况下传 力片应该受拉力 11。 传力片的校核: 用公式 1 l d(式中: 传力片的有效长度; l 传力片上两孔之间的距离; d 孔的直径。 用公式 311 2 / J n i l (式中: E 传力片材料的弹性模量;截面惯性矩; n 为传力片数量; i 传力片的组数; 传力片的有效长度 。 用公式 m 2 Pn (式中: 最大应力值; W 传 力片的截面系数 ; n 传力片数量; i 传力片的组数; 传力片的有效长度; P 传力片作用力的大小 。 带入数值计算得到913合器传扭时分为正向驱动和反向驱动,用公式 m a x m a x m a a x 162 f i W i n R b h i n R b =913 (黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 式中: 最大应力值; W 传力片的截面系数 ; n 传力片数量; i 传力片的组数; P 传力片作用力的大 小; b 传力片的宽度; 传力片的有效长度; h 传力片厚度;R 传力片的圆周半径 ; 传力片轴向变形力最大值; 发动机最大转矩 。 用公式 算反向驱动时的最大应力 : m a x m a x m a a x 162 f i W i n R b h i n R b =913 (式中: 最大应力值; W 传力片的截面系数 ; n 传力片数量; i 传力片的组数; P 传力片作用力的大小; b 传力片的宽度; l 传力片的有效长度; h 传力片厚度;R 传力片的 圆周半径 ; 传力片轴向变形力最大值; 发动机最大转矩 。 可见,传力片的设计符合要求。 章小结 通过资料的学习我们可知压盘的驱动方式有很多种如,传力销式;键式等。但是,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。为了消除上述缺点,近年来广泛采用了弹性传动片的传力方式。所以本设计也采用此方式作为此压盘的驱动方式。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 第 5章 膜片弹簧设计 片弹簧的初选 设计膜片弹簧,一定要初步选定其全部尺寸,然后进行一系列的验算,最后优选出合适的 尺寸 12。 表 膜片弹簧的主要参数的选用参考值 基本参数 常用范围 一般范围 外内径比 R/r 片钢板厚度 h(2 4 高厚比 H/r 径厚度比 H/h 75 95 70 100 比值 R/ 5 杆比 ( 推式 ) ( 分离指的数目 n 18 - 分离指舌尖切槽宽 1( 分离指舌根切槽 宽 2(9 10 - 分离指舌部最宽处半径 re( 初始锥底角 (o) 10 13 9 15 半径差值 (1= 4 1 7 2= 3 0 6 3= 3 0 4 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 图 膜片弹簧的基本尺寸 膜片的外径 R 的大小约为摩擦片的平均半径,即 (D+d)/4,所以 R 的初选为 106 根据表 5 1 和图 5 1 以及 R 的大小,选择膜片弹簧的以下数值 13 15: 大端半径: R=120 碟簧部分内径: r=100 碟簧在自由状态下的内锥高: H=14 膜片钢板厚度: h= 膜簧压盘加载点半径: 18 膜簧支承环加载点半径: 9 小端内径 5 分离加载半径: 5 分离指舌尖切槽宽: 1= 分离指舌根切槽宽: 2=10 分离指舌部最宽处半径: 5 片弹簧的分析 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 图 膜片弹簧的特征曲线 膜片弹簧由于它的变形和载荷关系并不成线性关系,在压紧状态时,通过支承环和压盘在膜片弹簧上的载荷 )集 中在支承处,加载点相对轴向变形 1(弹簧的弹性特征如下式: 21111112112111 2)( )/(6)( (式中 : 材料的弹性模量 (对于刚材料: E=05 材料的泊松比,对于钢: =H、 h、 R、 r、 表均是图 5 1 中的含义 16 18。 当离合器分离时,膜片弹簧的加载点将发生变化,从支承环和压盘的加载点转移到支承环和分离轴承的加载点,设分离轴承的加载的力为 ),则有如下的关系: 1 12 (把上式代入式 膜片弹簧末端变形 1 关系为 2111111)( )/(6 (根据图 的膜片弹簧的弹性特征曲线, M 和 N 点为曲线的一 阶 导数点为 0 点,而中间的 H 点位曲线的拐点,即为曲线的二阶导数点为 0 点,所以: 221112121121121 323)()/l n()1(6 ( 1121121121 33)()/(6 (当 1F =0 时, 得: )( )( 111 rR (式 入 R、 r、 1= 1H= B 点为膜片弹簧压紧状态的而 1B: H1B11B=3 1F =0 时, 得 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 0323 2211121211 (式 5 7 代入 R、 r、 1= 1M=1N= A 点为摩擦片在最大磨损的情况下的膜片弹簧的弹性变形,其 : =1B 1A=中 : 离合器的摩擦片摩擦片表面数目,单片 ; 每个摩擦工作表面的最大允许磨损量,一般为 1 根据摩擦片的特点, =就是 1A= C 点为离合器彻底分离的的点,其 1C 略大于 1N, 所以 1N= 将 1B, 1A, 1C 分别代入:得 53N, 到压紧时的力为 453N,分离轴承的分离终端时的用力为 片弹簧的校核 在图 ,在 点所受的应力是最大的,应对其进行许用应力的校核 : 221 22 ( 22 2 ( (式中 : I 点的弯曲应力 ( I 点的切向压应力 ( I 点的当量应力( e 中性点的半径 ( e=(R r)/); 离合器撤离分离时膜片弹簧相对于自由状态时的转角 re h 2; 分离时的分离轴承的力; 材料的当量应力的许用值,采用 60, 1500 17009, 20。 经过计算 代入 , 785 校核得知,膜 片弹簧的设计在允许的范围内,设计是合理的。 片弹簧的材料以及制造工艺 材料使用优质弹簧钢( 60,并进行热处理,特别要注意表面不能有伤痕。为了避免应力集中,在内圆周部位的下面要进行倒角。倒角的半径值为 R=1 2了减少弹簧的离散性,同时为了控制支承点处的间隙,要求板厚有较高的精度 ; 为了防止膜片弹簧在循环载荷的作用下,产生弹簧的弹力下降(疲劳变形),一般采用下黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 面的方法处理: 强压处理 喷丸处理 国内膜片弹簧一般采用 60 50优质高精度钢板材料。为了保证其硬度、几何 形状、金相组织、载荷特性和表面质量等要求,需进行一系列热处理。为了提高膜片弹簧的承载能力,要对膜片弹簧进行强压处理,即沿其分离状态的工作方向,超过彻底分离点后继续施加过量位移,使其超过 3 8 次,以产生一定的塑性变形,从而使膜片弹簧的表面产生与使用状态的反方向的残余应力而达到强化的目的。一般来说,经强压处理后,在同样的工作条件下,可提高膜片弹簧的疲劳寿命 5% 30%。另外,对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理,即以高速弹丸流喷射到默片弹簧表面,使表层产生塑性变形,从而形成一定厚度的表面强化层,起到冷作硬化的作用 ,同样也可提高承载能力和疲劳强度。 为了提高分离指的耐磨性,可对其端部进行高频淬火、喷镀铬合金和镀镉或四氟乙烯。在膜片弹簧与压盘接触圆形处,为了防止由于拉应力的作用而产生裂纹,可对该处进行挤压处理,以消除应力源。 膜片弹簧表面不应有毛刺、裂纹、划痕、锈蚀等缺陷。碟簧部分硬度一般为 45 50别指端硬度 55 62同一片上同一范围内的硬度差不大与 3 个单位。碟簧部分应为均匀的回火屈氏和少量的索氏体。单面脱碳层的深度一般不超过厚度的 3%。膜片弹簧的内、外半径公差一般为 度公差为 0 始底锥角公差为 10。膜片弹簧上下表面的表面粗糙度为 面的平面度一般要求小于 片弹簧处于接合状态时,其分离指端的相互高度差一般要求小于 章小结 通过初选,我们可以初步确定膜片弹簧的各个尺寸,用公式分析计算可得知初选的尺寸是否合理,最后通过校核,我们得到了符合本设计要求的膜片弹簧。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 第 6 章 离合器的滑磨及热工况 况分析 图 出的是汽车起步时的工作过程。在汽车起步前,
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