【《东风载货车离合器基本参数的确定分析案例》4500字】

东风载货车离合器基本参数的确定分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u15624东风载货车离合器基本参数的确定分析案例 1229271.1离合器的基本功用和基本要求 2220671.2离合器的组成和工作原理 3155041.3从动盘数及干、湿式的选择 3153111.4分离轴承的类型 344751－内圈旋转式分离轴承；2－波形片簧；3－轴承罩；4－分离套筒 458711.5压紧弹簧的结构型式和布置 4125731.6压盘的驱动方式 4269131.7从动盘结构型式选择 5232641.8单位压力 5286601.9摩擦片内、外径和厚度 627391.10后备系数范围 786281.11约束和校核 818951.11.1最大圆周速度 8299101.11.2内外径比值 8135371.11.3后备系数的选择 8286501.11.4扭转减振器的安装位置 9206741.11.5单位摩擦面转矩 9117971.11.6单位压力的需要满足的范围 10136901.11.7滑磨功 1093101.12小结 11毕业设计任务书给出的汽车参数如下表2-1。表2-1东风多利卡载货车的整车性能参数驱动形式4×2后轮轴距3308mm轮距前/后1740/1610mm前悬/后悬1130/1557mm箱长级别4200mm整车重量2700kg额定载重1600kg总质量4495kg最高车速103km/h最大输出功率95kw最大马力130马力最大扭矩340N·m最大扭矩转速1600-2400rpm额定转速3200rpm最大爬坡度13%最小转向直径15m轮胎型号7.50R16LT变速箱万里扬6档1.1离合器的基本功用和基本要求1.1.1基本功用离合器是连接动力部分和传动部分的总成，因为离合器是在传动系统的最前端，它可以通过自身与发动机的连接和中断使传递到传动部分的动力发生变化。具体而言，可以使发动机和传动系统之间传递动力时更平稳；有利于起步，即车辆如果启动时不会突然抖动或者在工作时容易熄火；在换挡时减少变速器里齿轮之间产生的冲击，这样利于保护零件，减少不必要的资源浪费；具有防过载的功能，即发动机传递力矩过大时离合器摩擦片产生滑磨泄力，不会导致多余的力矩传递损坏变速齿轮和轴等；有利于降低传动系统噪音，此时的噪音是工作过程中或者换挡时齿轮、齿轮轴之间冲击产生的，有了离合器可以有效降低冲击噪音[5]。1.1.2基本要求1.可以可靠传递动力还可以防止传动部分过载。1.分离迅速彻底，使汽车起步轻柔平顺。3.摩擦部分在使用以后摩擦片产生了磨损还能保持较好稳定性。4.能使传动系统减振降噪，减小齿轮冲击。5.结构合理，工作可靠。6.能有一定的通风散热效果以及对热量的吸收能力。7.在使用时不会特别费力，比较轻便。8.能在使用过程中保持动平衡，且强度足够。9.工作过程中不会因为热量过高发生故障。10.制造简单、拆装方便、维修简单。1.2离合器的组成和工作原理离合器位于发动机和驱动桥之间，分为四个部分，第一个部分主要包括离合器盖、压盘和飞轮，叫做主动部分；第二个部分便是从动部分，从动盘即为其主要零部件；然后就是使从动部分能很好连接主动部分的第三部分压紧机构，压紧弹簧便是其主要零部件；最后一部分则是操纵机构，组成最后一部分的包括分离叉、分离轴承，还包括了传动部件以及离合器踏板。这些零部件通过巧妙组合，形成功能完整、结构简单的离合器总成。在以上几个部分中，第一部分、第二部分和第三部分则是在离合器接合的时候使变速器能够有效得到发动机产生的动力，而操纵部分则负责在需要时使离合器主从动部分分离，切断动力传输。其工作顺序是，在发动机未启动时，离合器处于接合状态，在即将启动前，先踩下操纵机构使离合器分离防止发动机突然启动损坏零部件，然后等发动机达到合适的转速时，轻轻松开踏板，使离合器轻缓接合，此时动力开始传递，发动机带动离合器主动部分并且在离合器接合以后传递给从动部分，再通过轴传递到下一级机构。在汽车需要换挡时，力从离合器踏板，经过操纵机构，再通过分离轴承将离合器主动部分和从动部分分离，然后可进行换挡操作，完成以上动作以后撤回踏板力，动力继续传递。1.3从动盘数及干、湿式的选择从动盘主要有单片盘干式、双片盘干式、多片盘湿式摩擦离合器。单片离合器结构简单紧凑，散热性较好，广泛应用于轿车和轻型货车等；双片离合器虽然结合更柔顺，传递力矩能力更大，但是其轴向尺寸结构复杂，散热不好，转动惯量大；多片离合器分离行程大容易分离不彻底且从动部分转动惯量大。所以从其中选择单片盘干式摩擦离合器作为此次设计的离合器型式。1.4分离轴承的类型分离轴承工作时会受到轴向力和径向力，膜片弹簧采用自动调心式分离装置。该装置与其他分离轴承最大的区别在于有波形片簧，这样的结构有一个比较明显的优点，可以均匀压紧膜片弹簧，有合适的间隙以及波形片簧带有弹性，可以保持工作稳定，结构如图示。图2-1自动调心式分离装置示意图1－内圈旋转式分离轴承；2－波形片簧；3－轴承罩；4－分离套筒1.5压紧弹簧的结构型式和布置离合器结构型式有周置、斜置、膜片弹簧式、中央布置等。其中，膜片弹簧拥有许多优点，最突出的就是拥有非线性特性，利用这个特性可以保证其压紧力不容易受磨损影响，而且分离操作比较轻便。因为布置属于对称式，而对称结构的优点就是平衡性稳定性较好因此可以忽略离心力的作用，在使用膜片弹簧后，就可以不需要压紧弹簧以及分离指了，因为它可以代替上述两个部分。这样做能简化结构，同时还满足了使用要求，且分布均匀，可以使其磨损均匀[6]。因为膜片弹簧具有所述诸多优点，并且膜片弹簧制造工艺越来越精湛其品质也在不断提升，所以可以很好运用在轿车和轻型载货汽车等。同时膜片弹簧的操纵用拉式代替压式，可以简化结构，拆装方便。1.6压盘的驱动方式压盘属于主动部分，其功能的使用发挥需要与飞轮配合，离合器接合时从动盘转动，此过程正是靠飞轮与压盘的联动完成的，并且压盘能够轴向运动，即当离合器分离时从动部分不会受到主动部分的力的作用。用键连接的键式、用销连接的传力销式、还有采用两种结构配合的凸块-孔窗式和简单的弹性传动片式都是飞轮和压盘的配合方式。经过实践证明，前三种方式产生的间隙、冲击噪音等问题比传动片式更明显。所以采用弹性传动片式消除上述影响。传动片用薄弹簧钢带冲压制成，两端分别连接离合器盖和压盘，取4组每组2片。如图2-2中的(e)。图2-2压盘的驱动方式凸块－窗孔式；(b)传力销式；(c)键槽－指销式；(d)键齿式；(e)弹性传动片式1.7从动盘结构型式选择从动盘由摩擦片、从动盘和从动盘毂构成，并且采用扭转减振器可以对振动进行弹性缓冲。对摩擦片要求工作时的温度、滑磨和单位压力变化时摩擦系数较稳定，耐磨性要好，且不能容易发生“粘着”,油水对摩擦片的影响要较小，结合时平顺。因此采用石棉塑料摩擦片，造价低，使用效果好，摩擦系数约为0.3～0.45，取0.4。1.8单位压力单位压力的不同会导致离合器的使用寿命长短不同并且其性能也会被影响，而单位压力的选取范围则根据摩擦片取材会产生相应变化，根据要求选择摩擦片的材料为石棉基材料。其范围为0.1～0.35MPa。1.9摩擦片内、外径和厚度已给出东风多利卡的最大转矩=340N·m，摩擦片的材料也在前面选定。因此摩擦片的外径的值先可以根据经验公式（2-1）计算得到[7]：（2-1）注－发动机最大转矩；－直径系数，轻、中型货车且为单片时=16.0～18.5。根据公式可得=～，经计算=295～341.12mm。根据表2-2，可先选择摩擦片外径为300mm和325mm的两款离合器。表2-2离合器尺寸选择参数表摩擦片外径/mm发动机最大转矩/N·m单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值225-130150170250-170200230280-240280320300-260310360325-320380450350-410480550380-510600700410-6207208304303506808009304503808209501100-41098011501320根据表2-3，可以得到外径300mm的摩擦片内径为175mm，外径为325mm的摩擦片内径为190mm。厚度均为3.5mm。表2-3离合器摩擦片尺寸系列和参数外径/mm内径/mm厚度/mm内外径之比单面面积/mm21601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.5407290040522040.5439080043023040.5351037001.10后备系数范围与离合器传递发动机转矩可靠性相关的重要数据中包括了后备系数。后备系数需要在比较适中的范围，这是首先考虑到其过大时对车辆的操纵会比较费力以及对离合器的装配时会比较笨重，其次是这样不会因为后备系数小导致滑磨超出范围进一步使传递转矩的时候不够稳定。除此之外还要为摩擦片工作以后产生的磨损量预留空间，即考虑磨损以后依旧可以基本稳定工作，东风多利卡属于轻型载货汽车，根据表2-4，其后备系数取值范围是1.20～1.75。表2-4离合器后备系数取值范围车型乘用车及最大总质量<6吨的商用车最大总质量在6～14吨的商用车挂车后备系数1.20～1.751.50～1.251.80～4.01.11约束和校核1.11.1最大圆周速度摩擦片的外径选取后其最大圆周速度应该小于65～70m/s，即公式：(2-2)注－摩擦片最大圆周速度（m/s)；－发动机最高转速（r/min)已给出为3200rpm。根据公式当选择300mm外径摩擦片时：=×3200×300×10-3≈50.27m/s≤65～70m/s；当选择325mm外径摩擦片时：=×3200×325×10-3≈54.45m/s≤65～70m/s；所以两款摩擦片暂时均通过要求。1.11.2内外径比值要求摩擦片内径和摩擦片外径比值在0.53～0.70范围内。根据表2-2，选取外径为300mm的摩擦片时，内外径之比=≈0.583；选取外径325mm摩擦片时，内外径之比=≈0.585。所以根据计算所得数值，两款均符合要求。1.11.3后备系数的选择为了避免传动系产生过载的情况和保证离合器可靠工作，的最大范围为1.2～4.0，根据前面表格，东风多利卡属于轻型载货汽车，其最大质量为4495kg，即总质量小于6吨所以此次后备系数取值1.6。1.11.4扭转减振器的安装位置在设计时还要考虑扭转减振器的位置，需要满足摩擦片内径和扭转减振器位置直径2之间满足条件：（2-3）1.11.5单位摩擦面转矩离合器摩擦片使用时，还要满足单位摩擦面积传递转矩的值小于规定的许用值，如表2-5所示：表2-5单位摩擦面积传递转矩的许用值（N·m/mm2）离合器规格≤210＞210～250＞250～325＞325[]×10-20.280.300.350.40由表知选取的两款摩擦片，离合器的单位摩擦面积传递转矩许用值均要求小于等于0.35，根据公式[8]：（2-4）(2-5)注－静摩擦力矩；－摩擦面数，单片取2；前面已经有的取值范围，所以根据式（2-4），=408～595N.m。将两款摩擦片参数代入式2-4，可得=300mm时=0.437×10-2～0.638×10-2（N·m/mm2）；当=325mm时=0.374×10-2～0.545×10-2（N·m/mm2）。由于两款摩擦片离合器的值在范围内均大于许用值0.35×10-2（N·m/mm2），所以不符合要求。因为是根据经验公式所取的值，所以在摩擦片外径取值时取大一号，即=350mm，=195mm的摩擦片。将新选取的摩擦片尺寸重新计算，得：=π×3200×350×10-3/60≈58.643m/s≤65～70m/s；=195/350≈0.557；=0.307×10-2～0.448×10-2（N·m/mm2）。因为0.307×10-2<[]<0.448×10-2，所以可知符合要求。即最终选定摩擦片外径为350mm的尺寸。1.11.6单位压力的需要满足的范围单位压力的大小会影响滑磨产生的热负荷，其最大范围在0.1～1.50Mpa，并且根据材料不同还有更细的范围。1.11.7滑磨功摩擦片的温度变化会影响其工作表面的性能，尤其是高温状态下有可能失效，导致温升的原因是离合器工作初期的滑磨，所以需要使产生的滑磨功比许用值小，即：(2-6)（2-7）注－单位摩擦面积滑磨功（J/mm2）；－变速器起步时