机械5

目录 摘要...........................................................................................................................1 Abstract.......................................................................................................................2 1绪论.......................................................................................................................3 1.1离合器的发展历史..........................................................................................3 1.2离合器的分类..................................................................................................4 1.2.1从动盘数及干、湿式分类.....................................................................5 1.2.2压紧弹簧的结构型式及布置分类.........................................................5 1.3离合器的发展趋势..........................................................................................7 2离合器基本参数的选择.........................................................................................8 2.1后备系数β.......................................................................................................9 2.2单位压力...........................................................................................................9 2.3初选摩擦片外径D、内径d、厚度b..............................................................1 0 2.4摩擦因数f、离合器间隙Δt...........................................................................1 0 2.5压紧弹簧和布置形式的选择..........................................................................1 1 2.5.1膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比的优点.............................1 1 2.5.2膜片弹簧离合器结构.............................................................................1 1 2.5.3膜片弹簧的支撑形式.............................................................................1 4 2.5.4压盘传动方式的选择.............................................................................1 4 3离合器基本参数的优化.........................................................................................1 5 3.1设计变量..........................................................................................................1 5 3.2目标函数..........................................................................................................1 5 3.3约束条件..........................................................................................................1 5 3.3.1最大圆周速度.........................................................................................1 5 3.3.2摩擦片内、外径之比c..........................................................................1 5 3.3.3后备系数β.............................................................................................1 5 3.3.4扭转减振器的优化.................................................................................1 5 3.3.5单位摩擦面积传递的转矩.....................................................................1 6 3.3.6单位压力.................................................................................................1 6 3.3.7总摩擦功w.................................................................................................1 6 4离合器各零部件的设计计算...................................................................................1 8 4.1膜片弹簧的设计计算......................................................................................1 8 4.1.1膜片弹簧的基本参数的选择.................................................................1 8 4.1.2膜片弹簧的弹性特性曲线及工作点的选择.........................................1 9 4.1.3膜片弹簧的强度计算.............................................................................2 1 4.2从动盘总成设计..............................................................................................2 2 4.2.1从动片，摩擦片的设计..........................................................................2 3 4.2.2从动盘毂.................................................................................................2 5 4.2.3从动盘摩擦材料.....................................................................................2 8 4.2.4扭转减震器的设计.................................................................................2 9 4.2.5扭转减震器的设计基础.........................................................................3 0 4.2.6扭转减震器的主要参数选择.................................................................3 1 4.2.7减震弹簧的设计计算.............................................................................3 3 4.3压盘..................................................................................................................3 5 4.3.1压盘传力方式的选择.............................................................................3 5 4.3.2压盘几何尺寸的确定.............................................................................3 5 4.3.3压盘材料的选择.....................................................................................3 7 4.3.4传动片的设计和计算.............................................................................3 7 4.4离合器盖的设计..............................................................................................3 9 4.5分离装置的设计..............................................................................................4 0 4.5.1分离杠杆.................................................................................................4 0 4.5.2分离抽承及介离套筒.............................................................................4 0 4.6离合器操纵机构的设计..................................................................................4 0 4.6.1离合器踏板的位置，行程和工作力.......................................................4 0 4.6.2离合器拉索式传动.................................................................................4 1 4.6.3操纵传动的设计与计算.........................................................................4 3 总结...........................................................................................................................4 7 参考文献.....................................................................................................................4 8 致谢...........................................................................................................................5 0 摘要 本文主要是对一种适用于轻型乘用车的离合器的设计，汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传动系的动力，配合换档；（3）防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。此设计说明书详细的说明了轻型乘用汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。 根据原始参数主要进行了离合器基本参数的选择及计算，如后备系数β，单位压力P0，摩擦片外径D和内径d；离合器各个零部件的尺寸及强度计算，如膜片弹簧的结构尺寸，从动盘，压盘和分离机构的结构尺寸；对拉索式操作机构的设计计算等。 关键词：离合器膜片弹簧摩擦片从动盘压盘拉索 1.2离合器的分类 汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种[1]。现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，可按从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同分为以下几类： 1.2.1从动盘数及干、湿式分类 （1）单片干式摩擦离合器 其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可采用双片离合器。 （2）双片干式摩擦离合器 与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较校但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。 （3）多片湿式离合器 摩擦面更多，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损校但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，故过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出5～6倍。 1.2.2压紧弹簧的结构型式及布置分类 离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为： (1)周置弹簧离合器 周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达5000～7000r／mi
n或更高)，在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。 (2)中央弹簧离合器 采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用1~2个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸，但其制造却比较困难，故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料：当载货汽车的发动机转矩大于400～450Nm时，常常采用中央弹簧离合器。 (3)斜置弹簧离合器 是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧，分别以倾角（弹簧中心线与离合器中心线间的夹角）斜向作用于传力套上，后者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。这时，作用在压杆内端的轴向推力等于弹簧压力的轴向分力。当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移，使弹簧伸长，压力减小，倾角亦减小，而cos值则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变，从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同样，当离合器分离时后移传力套，压盘的压紧力也大致不变。因此，斜置弹簧离合器与前两种离合器相比，其突出优点是工作性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低35％。 (4)膜片弹簧离合器 膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此可设计成当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。 膜片弹簧离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用，而且逐渐扩展到载货汽车上。国外已设计生产了传递转矩为80~2000Nm、最大摩擦片外径达420mm的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质量达28~32t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。 膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。当前，膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，使结构简化、零件减少、拆装方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。本文中主要就是设计的摩擦式膜片弹簧离合器，设计内容主要包括以下基本分:离合器参数的选择，设计优化，个零部件的设计计算等。