【干式双离合器设计计算案例5900字】

干式双离合器设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u32734干式双离合器设计计算案例 116481.1干式双离合器简介 298631.1.1干式双离合器组成 285301.1.2干式双离合器工作原理 2318581.2车型选定及其整车性能参数 2129241.3干式双离合器结构方案分析 3318221.3.1双离合器结构类型确定 3216231.3.2干式双离合器结构布置形式确定 3324571.4干式双离合器主要参数的选择 4113591.4.1最大静摩擦力矩Tc 438861.4.2后备系数β 442221.4.3摩擦系数f、离合器间隙∆t和摩擦面数Z 525621.4.4摩擦片外径D、内径d和厚度b 5299661.4.5单位压力p0 6320871.5干式双离合器主要参数校核 6224351.5.1摩擦片单位压力P0校核 7166291.5.2按单位面积摩擦转矩Tc0校核 7264471.5.3按单位面积车辆总质量mc0校核 7113981.5.4按单位摩擦面积滑磨功w校核 8221431.6干式双离合器主要零部件的结构设计 8175121.6.1压盘设计 8279341.6.2膜片弹簧设计 9148081.6.3从动盘总成设计 11257371.6.4离合器盖设计 15离合器作为一个总成结构装配在汽车的发动机与变速器之间，既可传递动力，又能切断动力输出。它的作用主要是将汽车内燃机与传动机构柔顺地结合在一起，确保汽车能够平稳地起步；保证换挡工作平顺进行；防止变速器承受过大转矩而导致传动系过载。因此，在对离合器进行设计时，首先必须确保离合器的使用可靠性，在此基础上，力求做到产品结构简单，低成本，使用轻便，维修方便，工作年限长等。1.1干式双离合器简介干式双离合器技术简单，容易研发，成本低；运动性强，换挡速度快；承载能力高，降低了燃油消耗，提高了动力性；但由于干式双离合器有两组离合器，所以其轴向尺寸大；散热能力也相对较差；由于是电脑控制使用，所以也容易出现故障。1.1.1干式双离合器组成由图2-1可知，干式双离合器由两组离合器和一个中间盘组成，离合器K1和离合器K2分别通过传动片用铆钉与中间盘铆接在一起，中间盘通过螺栓与双质量飞轮相连。图2-1干式双离合器结构图1.1.2干式双离合器工作原理干式双离合器含有两组离合器，一组控制奇数挡，一组控制偶数挡和倒挡，在要更换挡位的过程中，变速器的一组挡位在工作时，下一组预换挡位已提前准备好。换挡时，一组离合器分离的同时另一组离合器快速结合，瞬间完成换挡，确保整个过程动力持续输出、无中断。使换挡过程更快，提速更迅猛。另外，还有一点区别于传统离合器，即在车辆不工作时，双离合器并不结合。1.2车型选定及其整车性能参数本设计参照某款乘用车的整车参数，对干式双离合器进行参数选择及结构设计，其参数见表2-1。表2-1设计车型整车参数名称参数值整备质量（kg）1535满载质量（kg）1955发动机最大转矩（N∙m）250发动机最大功率(kw)130发动机最高转速（rpm）6000怠速（rpm）750车轮滚动半径（m）0.36I挡传动比（含主减速比）16.671.3干式双离合器结构方案分析1.3.1双离合器结构类型确定目前市场上的双离合器有干式双离合器和湿式双离合器，现对本课题设计的双离合器结构形式进行确定。由图2-2所示，当双离合器负载与能力指数之间的比值超过了限定的界限时，或是汽车需要传递较大的发动机工作扭矩时，需选用湿式双离合器。而对于中小型、低转矩的车型，可选用技术简单、成本较低的干式双离合器。考虑到本设计所选车型发动机的工作转矩不大，所以选用干式双离合器。另外，由于膜片弹簧本身良好的结构特点及弹性特性可以有效弥补干式双离合器轴向尺寸大、散热慢等的缺点，所以本设计选择压紧弹簧为膜片弹簧的干式双离合器。图2-2双离合器负载指数与能力指数的关系图1.3.2干式双离合器结构布置形式确定目前干式双离合器有以下两种结构布置形式：1）轴向平行式对于轴向平行式结构的干式双离合器，承载力高，结构紧凑，两组离合器沿轴向布置，故其轴向尺寸偏大。可用于低传动扭矩的前轮驱动或后轮驱动乘用车上，如图2-3(a)所示。2）径向堆叠式径向布置的两个离合器的尺寸大小不一，且内外两个离合器所能传递的工作转矩也不相同，外侧离合器所能传递的更大一些。由于其径向尺寸较大，所以可传递的扭矩也相应受到了限制。其结构如图2-3(b)所示。图2-3干式双离合器的结构布置形式考虑到本次课程设计所选车型的内部空间结构，不宜选用径向尺寸较大的径向堆叠式干式双离合器，同时，径向堆叠式双离合器传递扭矩有限，不利于汽车的起步或爬坡。因此，本设计采用轴向平行式干式双离合器。1.4干式双离合器主要参数的选择虽然干式双离合器在结构上与普通膜片弹簧离合器有些差异，但它们包含的基本参数是一致的，故本设计的干式双离合器主要参数的选择和确定和普通膜片弹簧离合器的设计过程大致相同。1.4.1最大静摩擦力矩Tc在设计上Tc应大于TT式中，Temax β为离合器的后备系数。1.4.2后备系数ββ定义为离合器所能传输的最高静摩擦力矩Tc与发动机最大扭矩Temax之比。它反映了离合器传递发动机最大扭矩的可靠性。选择β时，其值既不能过小，也不能过大，根据车辆使用条件及设计要求进行选取。本设计参照表2-2β的取值范围，取Tc=β表2-2离合器后备系数β的取值范围1.4.3摩擦系数f、离合器间隙∆t和摩擦面数Z摩擦片的材质主要有石棉基、粉末冶金和金属陶瓷等材料。由于干式双离合器在工作过程中，在滑磨工况下会产生较多的热量，且无法快速散热。所以选择摩擦系数摩擦性能相对稳定，且相对不易受温度影响的铜基粉末冶金材料。根据表2-3各摩擦材料的f的取值范围，选取其摩擦系数f为0.3。离合器间隙∆t是指分离套筒被回位弹簧拉到极限位置时，分离杠杆与分离轴承之间的间隙。该间隙∆t一般为3~4mm。本设计选取∆t=3mm。由于本设计的干式双离合器是单片离合器，故摩擦片数Z=2。表2-3摩擦材料的摩擦系数f的取值范围1.4.4摩擦片外径D、内径d和厚度b离合器的结构尺寸和重量的设计结果与摩擦片外径D的大小有关，也影响着离合器的使用年限。D可由下式计算。D=式中，KD表2-4直径系数KD摩擦片内径d可由设计经验根据dDd=选取离合器摩擦片Ⅰ外径DⅠ=235mm，内径dⅠ=145mm，厚度bⅠ=3mm；摩擦片Ⅱ外径由此可得，摩擦片平均摩擦半径RR1.4.5单位压力p0p0P式中，A为一个摩擦片的面积。1.5干式双离合器主要参数校核当干式双离合器的主要参数确定以后，还要对其进行校核计算，以核查所确定的参数能否达到设计要求。1.5.1摩擦片单位压力P0校核根据表2-5可知铜基粉末冶金材料的P0的取值范围为0.35~0.50MPa。在1.表2-5摩擦片单位压力的取值范围1.5.2按单位面积摩擦转矩Tc0校核为了防止传动系受到过大载荷而有损零部件，并确保离合器能够可靠地传递发动机输出扭矩，需要对单位面积摩擦转矩进行校核。T式中，Tc0为单位摩擦面积传递的转矩N∙m/Tc0为其许用值N∙m/矩Tc0为0.50×故单位面积摩擦转矩Tc01.5.3按单位面积车辆总质量mc0校核为了防止传动系统过载而损坏零部件，并且具有一定的传递工作扭矩的能力，需对单位摩擦面积所承受的汽车总质量mc0m式中，mamc0为单位摩擦面积车辆总质量的许用值，其取值范围为0.033~0.05kg/故摩擦片单位面积承受的车辆总质量mc01.5.4按单位摩擦面积滑磨功w校核考虑到离合器正常工作时，摩擦片会因工作温度过高而损坏，故要校核单位摩擦面积滑磨功W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J）,可根据下列公式计算W=w=式中，rr ig为汽车起步时所用变速器挡位的传动比； i0为主减速器传动比； ne为发动机转速（r/min），计算时乘用车取2000r/min； 对于乘用车：w=0.40J/mm由此得出单位摩擦面积滑磨功满足设计要求。1.6干式双离合器主要零部件的结构设计1.6.1压盘设计由于压盘为主要工作部件，所以要求压盘不易磨损以及可以良好的传热，由已确定好的摩擦片尺寸，选取压盘Ⅰ外径D压Ⅰ=237mm，内径d压Ⅰ=144.7mm；压盘Ⅱ外径由于离合器工作时会产生大量的热，所以要增加压盘的重量来吸收产生的热能，同时为了防止受热后产生变形，也要有较大的刚度。厚度约为15~25mm。本次设计的压盘的质量mⅠ=3.237kg，根据下式对离合器一次接合的温升进行校核tt式中，t为压盘温升；t为许用温升，t取值为8~10℃；c为压盘的比热容，铸铁：c=481.4J/kg∙℃ m为压盘质量（kg）；γ为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘：γ=0.5。由此可知压盘温升小于许用温升，满足设计要求。本文设计的干式双离合器压盘如图2-4所示。a）压盘Ⅰ b）压盘Ⅱ图2-4干式双离合器压盘1.6.2膜片弹簧设计本设计的干式双离合器结构中采用的是常开式膜片弹簧，其基本结构如图2-5所示，下面对膜片弹簧的各项参数进行选择与确定。图2-5常开式膜片弹簧结构图比值H/h和h的选择从图2-6可以看出，H/h比值的不同会对弹簧特性造成不同层次的影响。为了保证离合器相对稳定的压紧力以及方便操纵，汽车离合器膜片弹簧的H/h通常为1.5~1.0，板厚h多为2~4mm。本设计选定K1膜片弹簧的厚度h1为1.9mm，K2膜片弹簧的厚度h2为1.2mm。碟簧内截锥高度H1图2-6膜片弹簧弹性特性曲线R/r比值和R、r的选择对于膜片式弹簧，其R/r的比值在1.20~1.35范围内，R的值应与摩擦片的外径D的大小大致相同。初选膜片弹簧的R1=114mm，R2=L、R压、r0、在膜片弹簧结构中，L要稍小于R，而R压应稍大于r。装配时，要保证一轴可以通过膜片弹簧中心孔，所以r0要比一轴花键的齿顶圆半径大，同时rf也要大于表2-6膜片弹簧基本参数LRrr膜片弹簧Ⅰ105923842膜片弹簧Ⅱ98812526圆锥底角α、分离指个数n、切槽宽度δ1、δ圆锥底角α与内截锥高度H有很大关系，其满足下列公式αα分离指数n通常在8~24范围内，本设计的膜片弹簧选取nⅠ=18，δⅠ1=4.8mm，δⅠ2=11mm；n本文设计的干式双离合器膜片弹簧结构如图2-7所示。a）膜片弹簧Ⅰb）膜片弹簧Ⅱ图2-7干式双离合器膜片弹簧1.6.3从动盘总成设计在本设计中，由于双质量飞轮具有减振的性能，故根据需要只在干式双离合的K1离合器的从动盘采用扭转减振器。下面分别叙述有关从动片、摩擦片、从动盘毂和扭转减振器等零件的结构选型和设计。1.6.3.1从动片设计弹性从动片一般都做成具有轴向弹性的结构，以此来缓解离合器工作时的振动与冲击，提高乘坐舒适感。弹性从动片的形式有整体式、分开式和组合式，本设计采用整体式波形片。其外缘部分被设计成波形结构，在离合器结合时，这些波形结构会被逐渐压平，从而保证了离合器柔顺结合。本文设计的从动片结构如图2-8所示。在从动片外缘上切出8个T型槽，同时在该部分上冲出32个孔，用于铆接摩擦片。从动片是由0.8mm的65Mn钢板冲压制成。a）从动片Ⅰb）从动片Ⅱ图2-8干式双离合器从动片1.6.3.2摩擦片设计摩擦片是双离合器的主要工作部件之一。考虑到其所处的工况，摩擦片需要有良好的导热性和耐磨性。故在摩擦面一侧设有一定形状的凹槽，有利于摩擦片的散热。本设计的摩擦片共打有32个沉头孔和通孔，它们之间相互间隔而开。装配时一侧的摩擦片的沉头孔分别与对侧摩擦片的通孔对应。此结构保证了摩擦片受到挤压时，波形片可以自由变形，缓解冲击。摩擦片尺寸参数在1.4小节已经给出，其结构如图2-9所示。a）摩擦片Ⅰb）摩擦片Ⅱ图2-9干式双离合器摩擦片1.6.3.3从动盘毂设计从动盘毂的内花键与变速器输入轴的外花键配合转动，承载了发动机传来的工作转矩，最终输给变速器，起到了传力的重要作用，故而从动盘毂需要有足够的强度来保证动力传递。由于干式双离合器中有两个离合器，所以从动盘也相应的有两个，配合一个外空心轴再内套一个轴，分时传递动力，故两个从动盘毂的花键尺寸并不一样，要分开设计。本设计的从动盘毂是采用40Cr材料铸造而成。选取从动盘毂I模数mⅠ=0.75，Za）从动盘毂Ⅰb）从动盘毂Ⅱ图2-10干式双离合器从动盘毂1.6.3.4扭转减振器设计扭转减振器主要由弹性元件和阻尼元件等部件组成。其中弹性元件可以有效地减缓扭转振动冲击；阻尼元件用以吸收振动能量。图2-11所示即为其结构设计简图。图2-11扭转减震器结构设计简图极限转矩TTj与发动机的TT式中，商用车：系数取1.5；乘