捷达轿车离合器膜片弹簧的设计与研究(硕士论文)（可编辑）

1、捷达轿车离合器膜片弹簧的设计与研究(硕士论文) 摘要本文针对国产一汽大众捷达轿车离合器 DSP210J 型号的膜片弹簧在生产中存在的实际问题,修正了目前国际上流行的膜片弹簧理论计算公式Almen?Laszlo公式简称A?L公式,并对DSP210J型号的膜片弹簧进行了结构参数的优化设计。 从一东离合器采集了大量的 DSP210J 膜片弹簧相关数据进行弹簧特性曲线拟合,将拟合后的实际大端载荷?变形特性曲线与理论大端载荷?变形特性曲线对比,分析影响弹簧特性曲线的各个因素,确定了在原始理论计算公式(A?L 公式)中需要加入修正系数的位置以及修正系数的数量,并且经过大量的研究与分析得到了较为准确的修正系

2、数。为国产捷达轿车离合器的膜片弹簧设计提供了更科学合理的理论计算公式。 对 DSP210J 膜片弹簧进行了结构参数的优化设计,分析了优化设计结果,通过对优化后的膜片弹簧试制件做抽样疲劳寿命试验及特性实验,试验表明试制件的寿命有所提高,而且弹性衰减在国家标准要求的10%范围内。成功实现了国产捷达轿车离合器膜片弹簧的设计、生产国产化。 进一步研究了修正公式中修正系数与膜片弹簧结构参数之间的关系,对于其他型号的离合器膜片弹簧设计计算,只需要输入弹簧的结构参数,计算出对应的修正系数便可以得到此种型号膜片弹簧的理论计算公式,大大简化了各种型号离合器膜片弹簧的计算过程。真正实现了厂内标准化,使 DSP 系

3、列膜片弹簧的生产摆脱了经验、试制的方法,通过对优化设计后的试制件进行试验可知,在一定程度上提高了生产效率同时减少了试制次数。 综上所述,修正后的国产捷达轿车膜片弹簧理论计算公式是合理、可行的,对中国离合器膜片弹簧制造业有重要意义。关键词:捷达轿车 膜片弹簧 A?L 公式 优化设计ABSTRACT This article aims at the actual problem which exists in the production of the DS of the faw-volkswagen JETTAs DS clutch which have been made in our cou

4、ntry. Revise the international popular Almen-Laszlo formula i.e. A-L formula for the DS at present in this article. The mean while, optimize and design the structural parameter of the type DSP210Js DSGathered a great deal of correlative data of DS of the DSP210J to carry on the spring characteristic

5、 curve fitting from YIDONG co.ltd. Contrast the curve of the load ?deformation between the actual and theory at outer fulcrum. Analyse any factor who works on the characteristic curve, then make sure where can the coefficient put in the revised formula and how many would accede to in the original th

6、erory formula A-L formula. And obtained the more accurate correction coefficient passed through a massive of research and analysis. Povide the more scientific reasonable theoretical calculation formula for designing of the JETTAs DS clutch which have been made in our countryOptimize and design struc

7、tural parameter of the DSP210Js DS. Analysis the results of the optimization design, through the fatigue life expriment and characteristic expriment for DSs trial-manufacturing after optimization, show that the life of the trail-manufacturing have been improved, moreover the elasticity weakens in th

8、e request scope ?10%. They have realized that the DSP210Js DS design and produce in our countryFurther study the relations between the revised coefficient and the DSs structure parameter in the revised formula. For other type clutch DSs design and calucation, only to input springs structure paramete

9、r, then calculate out the relative revised coefficient,.we can obtain this type DSs theory calculation formula. So it can enormously simplify the calculation of every type clutch DS. Its truly that realize the standardization in the company, make the series of DSP in DS get rid of only depend on exp

10、erience and trail-manufacturingThrough experiment on the trail-manufacuturing after the optimization design shows that it can improve the production efficiency and reduce the numbers of trail-manufacturingSummarily,the revised theory calculation formalu of the JETTAs DS clutch which have been made i

11、n our country is in reason and feasible, so its great significance for the clutch DSs manufacture in China Key words: JETTAs cluchdiaphragm springOptimization design 目录第一章 绪 论1 §1.1课题研究的目的和意义.1 §1.2国内外汽车离合器的发展现状.3 §§§1.3本文主要研究的内容8 第二章 膜片弹簧离合器的结构及工作原理9 §2.1膜片弹簧离合器的结构和功用.

12、9 §§§§§2.2 膜片弹簧离合器的工作原理19 第三章 捷达轿车离合器膜片弹簧的理论计算公式修正.22 §3.1 捷达轿车离合器膜片弹簧DSP210J的原始理论计算公式.22 §§§§§3.2 研究理论与实际曲线之间的关系,修正理论计算公式.31 §§§§§§§§§4.2 捷达轿车膜片弹簧离合器情况概述46 §4.3建立捷达轿车离合器膜片弹簧优化设计的数学模型49 §

13、67;§第五章 捷达轿车离合器膜片弹簧试制件实验63 §5.1 210J 捷达轿车膜片弹簧试制件弹簧特性实验63 §§§§5.2 DSP210J 捷达轿车膜片弹簧试制件疲劳寿命实验.65 §第六章 结论67 参考文献69 致谢.71 附录一.72 附录二.73 附录三.74 第一章 绪 论 §1.1 课题研究的目的和意义 离合器是传动系中切断和传递动力的部件,是汽车传动系中的重要组成部分。安装在发动机和变速器之间,根据要求控制离合器来分离或接合发动机至驱动轮的动力传递。捷达轿车离合器的构造与众不同,其离合器反装于飞

14、轮前面而与曲轴直接相连,飞轮置于压盘和摩擦片后面,变速器输入轴是中空结构,离合器分离压杆从其中间通过,分离轴承位于变速器内部分离压杆后端,捷达轿车离合器的这种结构型式在世界上也是独一无二的。根据多年的市场调查,捷达轿车一直都是市场?量第一,是顾客认为的性价比昀高的车型,客户对于捷达轿车的适驾性与舒适性要求就越来越高。所以捷达轿车的离合器就需要不断的改进以适应不断提升的顾客的要求,这样捷达轿车才可以在这个市场上保持自己的地位,而离合器中膜片弹簧特性对于离合器工作状况的影响是非常大的,改进离合器膜片弹簧就显得尤为重要了。目前一东离合器公司生产捷达轿车离合器的膜片弹簧还处在依靠经验、多次试制阶段,没

15、有合适的理论计算公式,这样既增加了生产成本,又拉长了生产周期,影响公司的经济效益。希望通过对 DSP210J 型号的捷达轿车膜片弹簧优化设计、研究能够解决这些问题,使 DSP210J膜片弹簧的生产可以实现厂内标准化、国产化,为实际生产提供坚实的理论依据。图 1.1 捷达轿车膜片弹簧离合器 膜片弹簧离合器已经广泛的使用,技术人员结合国外膜片弹簧离合器制造的技术对国内各种车型的膜片弹簧制造工艺作了更进一步的研究,并取得了优异的成果。使得中国离合器制造产业又上一层楼。但是由于我国膜片弹簧离合器技术起步比较晚,故技术还比较不成熟,还存在着很多不足之处。膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了- 1 - 一般螺

16、旋弹簧及分离杆机构而做成的离合器,因为它布置在中央,所以也可以算作中央弹簧离合器,其结构如图1.1所示。图 1.2 膜片弹簧离合器 膜片弹簧离合器中的关键零件?膜片弹簧(图1.2所示),虽然它有很多优点,但是膜片弹簧离合器的设计、制造技术要比周置螺旋弹簧高,如设计、制造不当,其使用性能可能还不如普通螺旋弹簧离合器。它的疲劳寿命的高低,将影响到汽车的安全行驶以及可靠性,具有压紧弹簧和分离杠杆的作用。膜片弹簧离合器依靠膜片弹簧的变形和复原来实现接合或分离功能。 a b 图 1.3a普通膜片弹簧 b捷达轿车膜片弹簧 DSP210J 普通膜片弹簧的形状类似一个碟子,它由薄优质弹簧钢板冲压而成,不受力时

17、自由形状为一锥形。它的中心部分有许多经向切口,形成弹性杠杆。捷达轿车的膜片弹簧有三个大的分离指分布在碟黄部分,与周围的小指还有高度差。 - 2 - 要使膜片弹簧有好的特性,可以从以下两个方面着手进行: 1 优选膜片弹簧的有关几何尺寸参数; 2 改善膜片弹簧与压盘支撑表面接触状态。 国内离合器行业虽然已经有了长足进步,但与国际同行比较,差距仍很明显 。企业经营规模小,抗风险能力低。缺乏技术含量高、前瞻性、可持续发展的产品。品牌意识不强,标准化程度低。国内企业缺乏高水平的研究开发人员,企业自主开发能力低;企业内部管理水平不高,没有系统的人才培训 ,人才流失等现象相当严重。离合器企业规模小,数量众多

18、,技术、质量参差不齐。国内原材料供应商的质量、技术水平较低,一些关键部件只能依赖进口,增加了零部件企业的生产成本。 技术方面:缺乏创新能力,缺少自主的专项、专利技术;新产品、新技术、新工艺落后,将受制于跨国公司;生产工艺先进程度、可靠性 较差,自动化程度和生产率相差甚远;研发的人力、物力、财力严重不足。研发手段落后 ;实车试验及主观评价极少实行。装备及工艺方面:主要离合器企业的装备及工艺基本与国际同行相似,然而行业的装备水平低一档次;成套碳氮共渗设备应用不广,机加工 CNC 设备采用不普遍,工艺装备对产品的保证能力不强;试验、检测设备的精度不够,可靠性和再生性差。材料及成本方面:一些主要零部件

19、膜片弹簧、减振弹簧、摩擦片的国产材料性能仍然达不到国外水平。目前为国内轿车配套或高要求出口的离合器膜片弹簧材料仍从德、韩等国进口。成本优势不明显、劳动生产率低下。综上所述,膜片弹簧离合器的标准化、系列化发展就显得尤为重要了,而其中昀主要的零件就是膜片弹簧,所以通过本文对 DSP210J 膜片弹簧大量的实验数据研究分析,并对 A-L 公式进行修正。本文研究的意义在于:实现一东离合器厂的膜片弹簧生产厂内标准化,减少了试制周期及其过程中可能会产生的浪费,提高了生产效率,降低了生产成本,对于一东离合器厂有重要的经济意义,同时也为中国的离合器生产行业发展做了一点贡献,实现了国产捷达轿车离合器膜片弹簧生产

20、的国产化。 §1.2国内外汽车离合器的发展现状 §我国汽车离合器制造起源于上世纪30年代。当时在仅有的几家小作坊式汽车修配厂里制造离合器零件。上世纪 50 年代中期开始,一汽、南汽、上汽、 “二汽”等相继成立,离合器在其内部的专业化生产工段、车间或工厂也开始批量生产,从此有了真正意义上的离合器制造。上世纪 70年代,我国离合器研究、教育、设计、制造的专业队伍也初步形成。此后由于汽车产量和保有量的逐年增加,各地有建立了一批离合器专业制造厂、逐渐形成了行业的雏形并初具规模。改革开放以后,围绕“六车一机”国产化,国家重点支持一东离合器、上海离合器厂、南汽离合器厂、黄石离合器厂等。

21、- 3 - 各企业通过发展,均取得较大进步。其中黄石离合器厂分别从英国 AP 公司、德国 FS公司、美国BW公司、法国VALEO公司引进具有当代水平的膜片弹簧离合器产品及制造技术,带动了离合器行业的快速发展。通过产、学、研相结合,消化吸收,实现了楼选弹簧离合器向膜片弹簧离合器的换代,行业的规模和水平都获得了提高。我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组,在激烈的市场竞争中在行业规模、产品技术 、经营管理等方面取得了较好的发展。技术进步所带来的替代品如AT、CVT、DCT 所 引发传动产品概念的改变对部分汽车离合器行业带来根本性的改变。从企业内部能力分析,总体上看,我国汽车离合器企

22、业与国外企业相比处于明显劣势。 由于膜片弹簧离合器的膜片弹簧特性的离散性较大,就产品的加工管理来说,没有螺旋弹簧那么容易。对于一个单独的离合器来说,是不能调整修理的。由于离合器与压盘高度的变化对载荷的影响较大,所以对这两个高度尺寸值有较高的要求。国内还未在这个领域形成标准化的设计。在产品技术方面,国内离合器企业经过不断地产品结构调整,国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求,跟踪国外动力传动系统技术,研发新一代产品也取得了可喜成果,如双 质量飞轮、液力变矩器、适用于 300 马力以上动力配套的由 430 拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。设计的应用范围己遍及

23、民用机械产品设计、土木建筑工程、汽车工业、航空、航天等领域。在国内,将优化方法应用于膜片弹簧离合器的设计是目前一个比较令人关注的热点。国内汽车行业对国产离合器使用性能要求大大提高,迫切需要发展新的优化设计方法基本理论、建模,以提高设计效率和精度,降低分析成本。近几年出版的专著及发表的文献都对现有的膜片弹簧离合器优化设计有一定的研究。 目前,膜片弹簧优化设计主要是围绕单目标优化进行。如江苏理工大学的夏长高6和朱茂桃在其汽车离合器膜片弹簧优化设计的数学模型分析 中、彭书志在其重39载机械膜片弹簧离合器的优化设计 中、赵晋敏,杨万福等人在汽车离合器膜片弹簧的模糊可靠性优化设计中都是采用对单目标函数进

24、行优化。多目标优化设计方法也得到了使用,如廖林清、陈益的基于灵敏度分析的工程稳健优化设计方法及其47应用 、许和变、巍巍的汽车离合器膜片弹簧的稳健优化设计等都取得了较好的结果。 §1.2.2 国外离合器与膜片弹簧技术的发展 德国ZF SachszF萨克斯公司是著名的跨国车用传动系统生产企业,已有70年生产汽车离合器的历史。同时生产离合器分离系统元件。近年来,ZF Sachs 公司致力于行星式双质量飞轮 DMF离合器和磨损自动补偿离合器 X Tend功能和结构的创新。目前,这两种新型离合器已经用于商业化生产,并供应市场。 自本世纪初以来各国学者对膜片弹簧的力学计算进行过不少研究。193

25、0 年,美国斯坦福大学的铁摩幸柯提出了著名的铁摩幸柯假设,开始了对膜片弹簧的研究。1936- 4 - 年,美国通用汽车公司研究实验部工程师阿尔曼和拉斯路根据铁摩幸柯假设,推导出了著名的阿尔曼一拉斯路公式,简称 A 一 L 公式,奠定了膜片弹簧的计算基础。此后各国学者又在对 A 一 L 法进行了进一步研究的基础上,提出了更加完善的计算公式。优化设计是在现代计算机广泛应用的基础上发展起来的,而多目标优化问题正式作为一个数学分支进行系统地研究,是二十世纪七十年代以后的事情。1975 年,M.zeieny写了第一本关于多目标昀优化问题的论文集。从1972年开始,以多目标决策命名的国际学术会议已召开了许

26、多次。到现在为止,多目标昀优化不仅在理论上取得很多重要成果,而且已经形成了一套平行于单目标昀优化的理论。多目标优化在解决工程技术、经济、管理和系统工程等众多方面的问题时也越来越显示其强大生命力。近十年来,多目标优化技术在国际工程设计领域得到了广泛的重视。1978年、1988年、1990年波兰学者Osyczka,美国旧金山大学Stadler教授,德国施根大学Eschnauer教授等人分别以“工程中的多准则优化”, “工程与科学领域中的多准则优化”, “多准则设计优化”为标题出版了专著,对多目标优化方法基本理论、前期研究与应用成果,如太阳能接受器、卫星部件结构设计、大型地面抛物形天象发射器的力学强

27、度和抛物反射面精度及热膨胀变形设计进行了系统的总结。1998年在美国圣一路易斯由 AIAA/usAF/IssMoAmeriean Institute of Aeronauties and Astronauties 美国航天航空局/United States Air Force 美国空军/International Society for Strctural and Multidisciplingary Optimization。国际结构多准则优化协会几个机构联合组织了以多学科分析与优化设计为主题的第七届国际会议,将多目标优化设计专题提高到了一个新的认识高度。可以说多目标优化在发展过程中,多目标

28、优化设计的应用范围己遍及民用机械产品设计、土木建筑工程、汽车工业、航空、航天等领域。 (1) 行墨式双质量飞轮DMF离合器发动机产生的不均匀转动会引起车辆的扭转振动,出现昀大振幅时,可能引起变速器和车体的异响。扭转减振器的衰减作用就是把转矩的波动限制在允许的范围里,从而降低噪声。一般认为,扭转减振器的弹簧刚度越小,变速器一侧的转动惯量越大,减振效果越好。在传统离合器中,扭转减振器大多集成在从动盘中,由于减振性能不够理想。变速器转速的波动仍然很高,共振转速仍在发动机工作范围里,在许多情况下,这种减振方式不能完垒消除扭转振动引起的噪声。 - 5 -图 1.4 行星式双质量飞轮 (DMF)离合器结构

29、 1?弹簧套 2?塑料滑块 3?减震弹簧 把扭转减振器装在飞轮内,为此,飞轮分为主飞轮和副飞轮。主飞轮装有启动齿圈,通过减振器连接主、副飞轮 图1.5,因而称为双质量飞轮。图 1.5主、副飞轮的转动惯量波形 DMF的安装空间等于安装普通双片离合器所需的空间。双飞轮结构可以安装刚度小的减振弹簧,并显著增加附加在变速器一侧的转动惯量。DMF的减振性能使共振转速远低于发动机的怠速。虽然启动和停车时还要经过共振转速,但毕竟共振只发生在很短暂的时间内 图1.6图 1.6 双质量飞轮振动与转速的关系 DMF具有下列优点:1抑制启动和停车时发动机产生的噪声。2没有迫使驾驶员提前换挡的振动噪声。3发动机全部转

30、速范围里具有优良的减振性能。4从动盘没有扭转减振器,转动惯量小,换挡容易。 - 6 - DMF 综合了质量惯性和弹簧减振的原理,使用 DMF 可有效消除振力,并使 7.5t以下的中轻型汽车减小怠速。 (2)磨掼自动补偿离合器 XTend 磨损自动补偿离合器 XTend就是为消除磨损不稳定的缺陷而开发的磨损稳定离合器 图1.7。图 1.7磨损自动补偿离合器 其基本原理是在摩擦片磨损时,保持膜片的安装位置稳定。补偿机构根据 逐渐磨薄的摩擦片厚度连续起作用,这种机构适用于拉式和推式的离合器。这种补偿机构的结构并不复杂,它由两只调整环、一只保持弹簧、一只楔形滑块、一只装在离合器盖上的止动器和两只弹簧组

31、成,调整环由带针面的上、下环组成。调整原理如图 1.8所示。图 1.8 XTtend 调整原理 自动补偿机构的工作原理如图 1.9 所示。图 a 为摩擦片未磨损的状态,摩擦片磨损后,压盘和调整环一起移向飞轮,如图b,此时止动器抬起,保持簧片使其与制动器接触处保持磨损前的位置,楔形滑块在拉簧的拉动下移动,直至与保持簧片接触,此时保持簧片的自由端已经不能再返回到初始位置,见图c,分离离合器时,压紧力被解除,下调整环受弹簧的拉力而移动,顶起上环,直至上环到达磨损前的位置,离合器再次结合,膜片返回到出厂时设定的位置,XTend 完成了补偿调整,见图 d、图 e、图f。 - 7 -图 1.9XTend

32、自动补偿机构的工作原理 XTend具有以下优点:1分离踏板力不因摩擦片的磨损而增加,减轻了驾驶员的劳动强度。2由于分离力稳定和助力缸无需磨损行程,分离系统只需要有效空间。XTend 能使轿车和轻型商用车离合器的操纵更为舒适和轻便,并且使该离合器更经久耐用。 §1.3本文主要研究的内容 本文主要针对国产一汽大众捷达轿车离合器的 DSP210J 膜片弹簧进行优化设计与研究,其主要研究内容包括: (1)由大量的数据拟合实际载荷?变形曲线,将其与理论大端载荷?变形曲线做比较,研究影响特性曲线的因素。 (2)通过在原理论计算公式中的适当位置加入多个修正系数对 A?L 公式进行修正,为DSP21

33、0J膜片弹簧提供设计与生产理论依据。 (3)研究修正后理论计算公式中修正系数与膜片弹簧结构参数之间的关系。 (4)基于 MATLAB 软件对捷达轿车离合器 DSP210J 膜片弹簧的结构参数进行优化设计。 (5)对优化设计后的DSP210J膜片弹簧试制件进行疲劳寿命、特性实验,并对实验数据进行分析,验证修正公式的合理性。- 8 -第二章 膜片弹簧离合器的结构及工作原理 §2.1膜片弹簧离合器的结构和功用 §膜片弹簧离合器总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等部分组成,主动部分包括飞轮、离合器盖、压盘等机件组成。这部分与发动机曲轴连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓

34、连接,压盘与离合器盖之间是靠3-4个传动片传递转矩的。(如图2.1所示)图 2.1 离合器主动部分 从动部分(如图 2.2 所示)是由单片、双片或多片从动盘所组成,它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体,摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振,缓和传动系受到的冲击载荷,大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。为了使汽车能平稳起步,离合器应能柔和接合,这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此,往往在动盘本体园周部分,沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形,两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接,这样从动盘被压缩时,压

35、紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大,从而达到接合柔和的效果。图 2.2 离合器从动部分 - 9 - l离合器盖 离合器盖一般为120度或90度旋转对称的板壳冲压结构,通过螺栓与飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件,压紧弹簧的压紧力昀终都要由它来承受。图 2.3 离合器膜片弹簧结构简图 R-膜片弹簧外径 r-膜片弹簧内径 H-内锥高 h-弹簧厚度 L-外支撑半径 l-膜片弹簧内支撑半径 rf-内支撑半径 s1-小端槽宽 s2-小端窗口槽宽 2膜片弹簧 压紧分离部分? ?膜片弹簧(如图2.3、2.4所示)。它既是压紧弹簧又是分离杠杆膜片弹簧是中央弹簧的一种,但压紧弹簧不是

36、螺旋式。而是铬钒合金弹簧钢薄钢板并经局部高频感应加热淬火和喷丸硬化处理制成带有锥度成碟形的膜片弹簧。图 2.4 膜片弹簧 - 10 - 膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件,在其内孔圆周表面上开有许多均布的长径向槽,在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔,可以穿过支承铆钉,这部分称之为分离指;从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一个无底宽边碟子,其截面为截圆锥形,称之为碟簧部分。 3压盘 压盘的结构一般是环形盘状铸件,离合器通过压盘与发动机紧密相连。压盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台,昀外缘均布有三个或四个传力凸耳。 4传动片 离合器接合时,飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动,并通过压盘与从动盘摩擦片

37、之间的摩擦力使从动盘转动;在离合器分离时,压盘相对于离合器盖作自由轴向移动,使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接,一般采用周向布置。在离合器接合时,离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转;在离合器分离时,可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。 5分离轴承总成 分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要承受轴向分离力,同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽车中多使用角接触推力球轴承,采用全密封结构和高温铿基润滑脂,其端面形状与分离指舌尖部形状相配合,舌尖部为平面时采用球形端面,舌尖部为弧形面时采用平端

38、面或凹弧形端面。离合器处于接合状态时,膜片弹簧的碟簧部分与压盘接触点 L即外支承半径处和上内支承环处承受轴向载荷,使碟簧部分产生轴向变形兄,离合器处于分离状态时,碟簧部分下内支承环处和膜片弹簧受载半径 r 两处承受轴向载荷,使膜片弹簧分离指部分产生轴向变形凡。离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。图 2.5 扭转减震器 从动盘中扭转减震器(如图2.5)的工作原理是:离合器接合时,发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给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- 11 - 毂。因为有弹性环节的作

39、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。 操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与接合程度的一套专设机构,它是由位于离合器壳内的分离杠杆(在膜片弹簧离合器中,膜片弹簧兼起分离杠杆的作用)、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。在大多数离合器中都设有分离叉机构。分离叉一般支承在离合器壳上,分离叉臂通过传动机构与离合器踏板相连。在分离离合器时,由分离叉拨动分离套筒沿离合器轴线移动,使分离套筒压向分离

40、杠杆内端或膜片弹簧小端。由于分离套筒是不转动的,而分离杠杆内端或膜片弹簧小端却是随离合器的主动部分转动的,所以在分离套筒上设置有推力式或径向推力式分离轴承。分离杠杆绕离合器盖上的支点转动,带动压盘后移,使离合器分离。 分离杠杆外端要围绕支点作圆弧运动,这样就会发生运动干涉。为解决这一问题,把分离杠杆支点作成浮动式的。分离杠杆的孔做的比连接?轴大一些,在?轴 一侧铣出平面,并在此平面与孔之间放一滚柱,使分离杠杆可相对支点沿离合器径向作少量移动,从而避免了运动干涉。因为膜片弹簧与压盘之间可以相对滑动,自然就可以消除上面这种分离机构的干涉问题。 §汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁

41、离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。目前,与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器,按其从动盘的数目,又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的,浸在油中以便于散热。膜片弹簧离合器主要用作干式常离合器(不花操纵力时经常处于结合状态)的压紧弹簧。根据传动系中的作用不同离合器可分为单作用式与双作用式两类: (1)单作用离合器 这种离合器的作用只是将发动机动力直接传给传动系,然后在分流,一部分传给车轮,另一部分传给动力输出轴。它只有一套从动盘(一个或两个)和一个从动轴,用于非独立式动力输出(也可不用动力输出),器传动方式框图为图2.6。图2.6这种离合

42、器有单片式和双片式单片式离合器具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻、从动部分传动惯量小、散热性好、分离迅速、彻底、调整方便等优点、因此目前应用- 12 - 昀广泛。2双作用离合器 这种离合器主要用于拖拉机与工程机械,它的作用是将发动机动力的传递分流,一部分传给传动系以驱动车轮行驶,另一部分传给动力输出轴以驱动作业机具。 根据膜片弹簧离合器分离轴承运动的方向离合器分为拉式(如图 2.7 所示)和推式(2.8所示)两种。图 2.7 拉式膜片弹簧离合器图 2.8 推式膜片弹簧离合器 1.飞轮 2.螺栓 3.从动盘总成 4.接合环 5.分离环 6.铆钉 7.分离轴承 8.分离套筒 9.膜片弹簧 10.离合器

43、盖 11.分离钩 12.螺栓 13.压盘 14.分离叉 15.分离拉杆 16.回位弹簧 17.?紧螺母 18.调整螺母 (1) 推式膜片弹簧离合器的结构与应用- 13 - 根据支撑环的数目不同,可以分为以下三种型式: 双支撑环型式 这是目前采用的主要型式,又可分为三种: 1)MF 型 它是用台肩式铆钉将膜片弹簧,两个支撑环与离合器盖定位并铆接在一起,结构较简单。 2)DS 型 在标准铆钉杆上套一硬化衬套,并在铆钉头处加一刚性挡环,使前支撑环不与铆钉头直接接触,这样就提高了耐磨性和使用寿命,但结构较复杂。 3)DST型 在离合器盖内边缘上伸出许多舌头,将膜片弹簧,两个支撑环与离合器盖弯合在一起,

44、使结构紧凑、简化、耐久性能优良、应用广泛。 单支撑环型式 1)DBV型它在冲压成形的离合器盖上冲出一个环形凸台来替代MF型的后支承环,进一步简化了结构。 2)GMF型 与DBV型相似,是在铸铁离合器盖上铸出一个环形凸台以代替后支承环。它用在中、重型货车上。3)DB/DBP型在铆钉前端以弹性挡环代替前支承环,这样可以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。它用于中、重型货车上。 无支撑环型式 1)DBR 型利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出来的环形凸台,将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环。它用于轻、中型货车上。 2)D/DR型DB/DBP型相似,但以离合器盖上冲出的环形凸台代替后支承环,使结

45、构更简单。用于中型货车。 3)CP型将D/DR型中的铆钉取消,在离合器盖内边缘上伸出许多舌片与DST相似,将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上冲出的环形凸台弯合在一起,结构昀简单。广泛用于轿车上。a b c - 14 - d e fg h i图 2.9 推式膜片弹簧离合器的结构型式 a? c 双支撑环式d? f单支撑环式g? i无支撑环式 (2) 推式膜片弹簧离合器的优点与缺点 形状优点:结构简单、紧凑、散热通风性能好、高速性能好、摩擦片使用寿命长、便于采用压盘的传动片驱动、有利于大量生产、降低制造成本。 性能优点:转矩容量较大且较稳定、踏板操纵轻便、可对压盘向前后双方向压紧、以满足特殊需要。 缺

46、点:制造上有一定难度、不太适合小批量生产、结构性能尚不够完善。 (3) 拉式膜片弹簧离合器的结构特点a b c 图 2.10 拉式膜片弹簧离合器的结构型式 支撑点移到大端 拉式膜片弹簧的安装方向与推式相反,在结合位置时,膜片弹簧的大端支撑在离合器盖上,而以中部压紧在压盘上。 需用专门分离轴承 离合器分离时是将分离轴承向外拉离飞轮,因此膜片弹- 15 - 簧分离指的小端需要嵌装在专门的拉式用分离轴承总成中。 (4) 拉式膜片弹簧离合器的优点与缺点 拉式膜片弹簧离合器的优点(与推式相比): 1 拉式膜片弹簧是以其中部压紧压盘,在压盘大小相同的条件下可使用直径相对较大的膜片弹簧,从而实现在不增加分离

47、时的操纵力的前提下,提高压盘的压紧力和传递转矩的能力;或在传递转矩相同的条件下,减小压盘的尺寸。 2由于减少或取消了中间支承,零件数目少,使其结构更加简单、紧凑,质量更轻。 3拉式膜片弹簧的杠杆比大于推式膜片弹簧的杠杆比,中间支承少,减小了摩擦损失,传动效率高,使分离时的踏板力更小。 4无论在接合状态或分离状态,拉式结构的膜片弹簧的大端始终与离合器盖支承保持接触,在支承环磨损后,不会产生冲击和噪声。 5在接合状态或分离状态下,离合器盖的变形量小,刚度大,使分离效率更高。 6由于拉式膜片弹簧的支点的外移,使膜片弹簧的昀大应力有所降低,使用寿命更长。 表 21推式与拉式膜片弹簧离合器转矩容量的比较

48、 制造公司 Valeo法 AP英 型号尺 200 215 235 430 430 寸 CP(推) DT(拉) CP(推) DT(拉) CP(推) DT(拉) DB(推) D(拉) T D(推) S DS(拉)(mm) 转矩容 185 210 205 265 240 340 1450 1900 1400 1800 量制造公司F&S(德) 型号尺 215 228 240 280 310 寸 MF推 MFZ拉 MF推 MFZ拉 MF推 GMFZ拉 MF推 MFZ拉 MF推 GMFZ拉(mm) 转矩容180 200 230 250 280 400 340 390 420 500 量 拉式膜片弹

49、簧离合器的缺点(与推式相比):拉式膜片弹簧的分离指与分离轴承套总成嵌装在一起,需要使用专门的分离轴承,使结构较复杂,安装和拆卸较困难,分离行程也比推式要求略大些。由于拉式膜片弹簧离合器的综合性能优越,膜片弹簧离合器的推式结构正逐渐被拉式结构所取代。 - 16 - §捷达轿车采用单片干摩擦式膜片弹簧器,由主动部分、从动部分和操纵机构组成主动部分由带有弹簧的压盘、飞轮、中间盘及分离盘组成,见图 2.11。压盘固定在曲轴上,压紧弹簧是用薄弹簧钢板压制的碟形膜片弹簧,靠中心部分开有24个径向切口,形成弹性杠杆。飞轮固定到离合器压盘上时,膜片弹簧产生压紧力,将从动盘压紧在压盘和飞轮之间,保证离

50、合器接合时从动盘、压盘及飞轮同步运转。图2.11所示为捷达轿车的离合器结构情况。图 2.11 捷达轿车离合器结构图 1.膜片弹簧 2.飞轮 3.从动盘 4.推杆 5.分离盘 6.变速器从动轴 6.曲轴 8.螺栓 9.亚盘 10.中从动部分由摩擦片、从动盘本体、波形弹簧片和扭转减振器组成,见图 2.12。摩擦片具有较大的摩擦系数、良好的热稳定性、耐磨性和足够的机械强度;从动盘本体采用薄钢板制成,可减少从动盘的转动惯量;波形弹簧片可增加从动盘的轴向弹性,保证离合器接合柔和;扭转减振器装在从动盘本体和盖板的窗口中,从动盘本体和盖板有翻边,保证减振器弹簧不致脱出。由发动机传来的扭转振动冲击被减振器弹簧缓冲,而不会传到变速器以后的总成部件。同样,来自路面的动载荷,也不会影响到发动机,从而降低了传动系中的扭转振动载荷和冲击载荷,减少了振动噪声,提高了传动系零部件的使用寿命和乘座舒适性。 - 17 -图 2.12 从动盘零件 1 波形弹簧片 2 摩擦片 3 扭转减震器 4 本体 捷达轿车离合器操纵机构采用了自动调整拉索,具有离合器踏板自由行程自调功能。当离合器摩擦衬片磨损后,普通的离合器操纵