汽車離合器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　汽車離合器設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　實(shí)訓(xùn)類別： 汽車離合器課程設(shè)計(jì) </p><p>　　院 別： 機(jī) 電 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè)： 車 輛 工 程

2、</p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　教務(wù)處制&l

3、t;/b></p><p>　　二0一三年 六月二十八日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受

4、到大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。</p><p>　　本文通過對(duì)整車參數(shù)的分析，并在拆裝車輕型膜片彈簧離合器及對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)轎車離合器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使得轎車離合器設(shè)計(jì)更合理。首先對(duì)貨車離合器的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行合理選擇，主要是對(duì)從動(dòng)盤數(shù)及干濕式的選擇、壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)型式及布置和從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)型式選擇，并利用cad電子圖板軟件繪制轎車

5、膜片彈簧離合器裝配圖；再進(jìn)行離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇及計(jì)算；最后進(jìn)行離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是對(duì)從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)，壓盤、傳力片的設(shè)計(jì)校核，膜片彈簧主要參數(shù)的選擇、設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，并繪制離合器零件圖。</p><p>　　關(guān)鍵字：轎車離合器，膜片彈簧，設(shè)計(jì)，校核</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

6、b>　　摘要1</b></p><p><b>　　目錄1</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1離合器概述1</p><p>　　1.2拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)1</p><p>　　2.離合器結(jié)構(gòu)方案

7、選取1</p><p>　　2.1離合器車型的選定1</p><p>　　2.2離合器設(shè)計(jì)的基本要求1</p><p>　　2.3離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.31 摩擦片的選擇:單片離合器2</p><p>　　3.離合器基本參數(shù)的確定3</p><p>　　3.1 摩

8、擦片主要參數(shù)的選擇3</p><p>　　3.2 離合器后備系數(shù)的確定4</p><p>　　3.3 單位壓力P的確定5</p><p>　　4.離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1從動(dòng)盤設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1.1從動(dòng)盤的選擇和設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1

9、.2從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)6</p><p>　　4.1.3摩擦片材料的選取及與從動(dòng)片的緊固方式7</p><p>　　5.離合器壓盤的設(shè)計(jì)7</p><p>　　5.1壓盤的傳力方式的選擇 :傳動(dòng)片式7</p><p>　　5.2壓盤的幾何尺寸的確定7</p><p>　　5.3壓盤傳里片的材料選擇7</p

10、><p>　　5.4壓盤的升溫校核8</p><p>　　5.5離合器蓋的設(shè)計(jì)8</p><p>　　6.離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì)9</p><p>　　6.1膜片彈簧主要數(shù)據(jù)的選擇9</p><p>　　6.1.1H/h值的選擇9</p><p>　　6.1.2 比值R/r值的選擇9<

11、;/p><p>　　6.1.3圓錐底角的確定9</p><p>　　6.1.4切槽寬度10</p><p>　　6.1.5壓盤加載點(diǎn)半徑和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑e的確定10</p><p>　　6.1.6公差與精度10</p><p>　　6.2 膜片彈簧的設(shè)計(jì)10</p><p>　　6.3膜

12、片彈簧的載荷和變形關(guān)系11</p><p><b>　　結(jié)論15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p

13、><b>　　1.1離合器概述</b></p><p>　　離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀

14、況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。</p><p>　　1.2拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相

15、同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約；無論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程，不會(huì)產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長(zhǎng)。</p><p>　　2.離合器結(jié)構(gòu)方案選取

16、</p><p>　　2.1離合器車型的選定</p><p><b>　　其基本參數(shù)如下：</b></p><p>　　2.2離合器設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　?、?在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大

17、轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止傳動(dòng)系過載。</p><p>　?、?接合時(shí)要完全、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。</p><p>　?、?分離要迅速、徹底。</p><p>　?、?從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。</p><p>　?、?具有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果

18、，以保證工作溫度不致過高，延長(zhǎng)其使用壽命。</p><p>　　⑹ 應(yīng)能避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和降低噪聲的能力。</p><p>　　⑺ 操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。</p><p>　?、?作用在從動(dòng)盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。</p>&

19、lt;p>　?、?具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便。</p><p>　　2.3離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.31 摩擦片的選擇:單片離合器</p><p>　　單片離合器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)

20、整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤可保證結(jié)合平順。對(duì)乘用車和最大質(zhì)量小于7t的商用車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在布置尺寸容許條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤。所以選擇單片式離合器，材料選擇粉末冶金材料。</p><p>　　2.32 壓緊彈簧布置形式選擇:拉式膜片彈簧離合器</p><p>　　膜片彈簧是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈

21、簧，主要由碟簧部分和分離指部分組成。</p><p>　　膜片彈簧有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?、?由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；</p><p>　　⑵ 膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)

22、簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；</p><p>　?、?高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；</p><p>　?、?由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；</p><p>　?、?易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；</p><p><b>　

23、　⑹ 平衡性好；</b></p><p>　?、?有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。</p><p>　　拉式膜片彈簧離合器（圖1） 拉式膜片彈簧單支承環(huán)形式 (圖2）</p><p>　　2.3.3 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式的選擇： 彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng) </p><p>　　壓盤的

24、驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊——窗孔式、銷釘式、鍵塊式它們?nèi)秉c(diǎn)是在聯(lián)接件間有間隙，在驅(qū)動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊噪聲，而且零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低離合器傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式是近年來廣泛采用的驅(qū)動(dòng)方式，傳動(dòng)片式此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，簡(jiǎn)單可靠，壽命長(zhǎng)。</p><p>　　3.離合器基本參數(shù)的確定</p><p>　　3.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇</p><p&g

25、t;　　摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。</p><p>　　摩擦片外徑D（mm）也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　由選已知得=179.3N·m，</p><p>　　式中，

26、為直徑系數(shù)，取值范圍見表3-1</p><p>　　表3-1 直徑系數(shù)的取值范圍</p><p><b>　　=17</b></p><p>　　則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得 D=227.97 mm。</p><p>　　根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表3-2</p><p>　　表3

27、-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB1457—74）</p><p>　　可取：摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸：</p><p>　　外徑D=250 mm 內(nèi)徑d=155 mm 厚度h=3.5 mm</p><p>　　3.2 離合器后備系數(shù)的確定</p><p>　　表3-3　離合器后備系數(shù)的取值范圍</p><p>

28、;　　結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β=1.5。</p><p>　　3.3 單位壓力P的確定</p><p>　　前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；</p><p>　　外徑D=250㎜ 內(nèi)徑d=155㎜ 厚度h=3.5㎜ </p><p>　　內(nèi)徑與外徑比值C=0.620 </p><p>　　材料選

29、擇粉末冶金材料</p><p>　　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　由公式得</b></p><p>　　=0.1965 Mpa 滿足約束條件：</p><p>　　4.離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)</p&

30、gt;<p><b>　　4.1從動(dòng)盤設(shè)計(jì)</b></p><p>　　從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：</p><p>　?、?為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能??；</p><p>　　⑵ 為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性；</p><p>　　

31、⑶ 為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減 振器；</p><p>　　⑷ 要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。</p><p>　　4.1.1從動(dòng)盤的選擇和設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用組合式彈性從動(dòng)片，離合器從動(dòng)片采用2㎜厚的08鋼板沖壓而成，波形彈簧2mm厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取250㎜，內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸

32、決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開有幾條切口.</p><p>　　4.1.2從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)</p><p>　　從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩按國(guó)標(biāo)GB1144－

33、74選取。</p><p>　　從動(dòng)盤的軸向長(zhǎng)度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼（如35、45、40Cr等），并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝：對(duì)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。</p><p>　　花鍵選擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核公式如下：</p><p>

34、<b>　　（4.1）</b></p><p>　　式中，n是花鍵齒數(shù)；h是花鍵工作高度，；是花鍵有效長(zhǎng)度（mm）。P是花鍵的齒側(cè)面壓力（N）它由下式確定</p><p>　　式中，，分別是花鍵的內(nèi)、外徑；z是從動(dòng)盤的數(shù)目；是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）其余參數(shù)見表（4-1）</p><p>　　表4-1 離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列<

35、;/p><p>　　根據(jù)摩擦片的外徑D=250mm與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩=179.3 N·m，由表4-1查得n=10，D′=35 mm，d′=28mm，b=4 mm，l=35 mm，σ=10.4 Mpa，則由公式校核得： h=3.5 mm </p><p>　　=11384.1 N </p><p>　　所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求。</

36、p><p>　　4.1.3摩擦片材料的選取及與從動(dòng)片的緊固方式</p><p>　　在該設(shè)計(jì)中選取的是粉末冶金的摩擦材料。固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當(dāng)在高溫條件下工作時(shí)，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時(shí)，當(dāng)釘頭直接與主動(dòng)盤表面接觸時(shí)，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會(huì)加劇主動(dòng)盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對(duì)摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨

37、損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　離合器間隙△t是指離合器處于正常結(jié)合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全結(jié)合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙△t一般為3～4mm 。本次設(shè)計(jì)取△t =3 mm 。</p><p>　　5.離合器壓盤的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1壓盤的傳力方式的選擇 :傳

38、動(dòng)片式</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。</p><p>　　5.2壓盤的幾何尺寸的確定</p><p>　　由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。</p><p>　　壓盤外徑D

39、=260㎜ 壓盤內(nèi)徑d=165㎜</p><p>　　壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：</p><p>　?、?壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量</p><p>　　⑵ 壓盤應(yīng)具有較大的剛度</p><p>　　在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為20㎜。</p><p>　　5.3壓盤傳里片的材料選擇</p>

40、<p>　　壓盤形狀需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為HB170～227，其摩擦表面的光潔度不低與1.6。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。在本設(shè)計(jì)中用材料為ht250，密度工作表面光潔度取為1.6。</p><p>　　5.4壓盤的升溫校核</p><p>　　校核離合器接合一次時(shí)的溫升（每次接合大約3s

41、左右），它不應(yīng)超過8~10℃.</p><p><b>　　校核公式為：</b></p><p>　　式中：為溫升（℃），L為滑磨功（J），c為壓盤的比熱,c=481.48J/(㎏.℃),為壓盤質(zhì)量（kg），</p><p>　　式中：為離合器主動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為整個(gè)汽車的慣性質(zhì)量轉(zhuǎn)化到離合器從動(dòng)部分上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速

42、；而，為汽車的總質(zhì)量（kg）,為驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（m）,為主傳動(dòng)比；為變速器傳動(dòng)比；為分配壓盤上的滑磨功所占的百分比，單片離合壓盤=0.50，雙片離合器壓盤=0.25，雙片離合器中間壓盤為=0.50。經(jīng)計(jì)算=4.5℃<8℃,符合要求。</p><p>　　5.5離合器蓋的設(shè)計(jì)</p><p>　　在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：</p><p><b>

43、　?、?離合器的剛度</b></p><p>　　離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為4㎜的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。</p><

44、;p>　?、?離合器的通風(fēng)散熱</p><p>　　為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。</p><p>　?、?離合器的對(duì)中問題</p><p>　　離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另一種是用定位銷或定位螺栓對(duì)中，由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中。&

45、lt;/p><p>　　6.離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 </p><p>　　6.1.1H/h值的選擇</p><p>　　此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)1有一極值，而該極值點(diǎn)又

46、恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上。</p><p>　　為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.5～2范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為2～4mm，本設(shè)計(jì) ，h=3mm ，則H=5.4mm。</p><p>　　H / h 對(duì)膜片彈簧彈性特性的影響（圖） </p><p>　　6.1.

47、2 比值R/r值的選擇</p><p>　　通過分析表明，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.2～1.3 的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取，摩擦片的平均半徑， 取mm則mm取整mm 則。</p><p>　　6.1.3圓錐底角的確定</p><p>　　汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角α一

48、般在°范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中 得°在°之間，合格。分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。</p><p><b>　　6.1.4切槽寬度</b></p><p>　　mm，mm，取mm，mm，應(yīng)滿足的要求。</p><p>　　6.1.5壓盤加載點(diǎn)半徑和

49、支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑e的確定</p><p>　　e應(yīng)略大于且盡量接近r，L應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取mm，mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/。</p><p>　　6.1.6公差與精度</p><p>　　離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精

50、度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。</p><p>　　6.2 膜片彈簧的設(shè)計(jì)</p><p>　?、?為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即</p><p>　?、?彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即</p><p><b>　　膜片

51、彈簧（圖1）</b></p><p>　?、?為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑L（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑e）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即</p><p>　　拉式： </p><p>　?、?根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即</p>&l

52、t;p>　?、?膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即</p><p><b>　　拉式：</b></p><p>　　由⑷和⑸得mm，mm。</p><p>　　6.3膜片彈簧的載荷和變形關(guān)系</p><p>　　碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，膜片彈簧（圖1），它具有獨(dú)特的彈性特征，廣

53、泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開的掛狀部分——分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也適用。通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為λ1，則壓緊力F1與變形λ1之間的關(guān)系式為:</p><p><b>

54、;　?。?.10）</b></p><p>　　式中：E——彈性模量，對(duì)于鋼，</p><p>　　μ——泊松比，對(duì)于鋼，μ=0.3</p><p>　　H——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度</p><p><b>　　h——彈簧鋼板厚度</b></p><p>　　R——

55、彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑</p><p>　　r——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑</p><p>　　L——壓盤加載點(diǎn)半徑</p><p>　　e——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑</p><p><b>　　代入（3.10）得</b></p><p><b>　?。?.11）</b

56、></p><p>　　對(duì)（3.11）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出λ1=F1的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。</p><p><b>　　凸點(diǎn)：mm時(shí)，N</b></p><p><b>　　凹點(diǎn)：mm時(shí)，N</b></p><p><b>　　拐點(diǎn)：mm時(shí)，N</b></p

57、><p>　　公式3.11繪圖如下：</p><p>　　B點(diǎn)——新離合器壓緊狀態(tài)時(shí)膜片彈簧工作點(diǎn)位置，一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，以保證摩擦片在最大磨損限度△λ范圍內(nèi)壓緊力從到變化不大。在該點(diǎn)要保證膜片彈簧有足夠大的壓緊力，此時(shí)B點(diǎn)變形量=(0.65～0.8) H。</p><p>　　取 = 4.3mm </p><p

58、><b>　　則＝9241</b></p><p><b>　　重新計(jì)算后備系數(shù):</b></p><p>　　當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為F2，對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為λ2。由 （6.12）</p><p><b>　?。?.13）</b>

59、</p><p><b>　　列出表3.8</b></p><p>　　表3.8　膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)</p><p>　　a)自由狀態(tài) b)壓緊狀態(tài) C)分離狀態(tài) </p><p>　　膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖（圖4-14）分析出，該

60、曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般,以保證摩擦片在最大磨損限度Δλ范圍內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到C ，為最大限度地減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力，見圖.7.4膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算。<

61、/p><p>　　假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4）。斷面在O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零，O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)O。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?.14）</b><

62、/p><p>　　式中 φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）</p><p>　　α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角</p><p>　　e ——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑</p><p>　　e=（R-r）/In(R/r) （6.15）</p><p>　　為了分析斷

63、面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式： </p><p>　　由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置φ一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力αt在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，因?yàn)榈闹岛苄。覀兛梢詫⒖闯?，由上式可寫成。此式表明，?duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與X軸承角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)時(shí)無論取任何值，都有。顯然，零應(yīng)力直線為K

64、點(diǎn)與O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2 代入（3.17）式有：</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　　

65、令可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角</p><p>　　由于： mm</p><p>　　所以： ， N/mm2</p><p>　　B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力：</p><p><b>　?。?.18）</b></p><p>

66、;　　式中 n——分離指數(shù)目 n =18</p><p>　　br——單個(gè)分離指的根部寬</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　因此： N/mm2</p><p>　　由于σrB是與切向壓應(yīng)力σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為

67、：</p><p><b>　　N/mm2</b></p><p><b>　　N/mm2</b></p><p>　　故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)

68、根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對(duì)其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計(jì)算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。</p><p>　　結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片傳動(dòng)，分離軸承采用自動(dòng)調(diào)心式分離軸承，操縱

69、機(jī)構(gòu)采用液壓式。</p><p>　　計(jì)算方面：確定了離合器的主要參數(shù)β、、D、d，結(jié)果按照基本公式運(yùn)算得出并通過約束條件，檢驗(yàn)合格。根據(jù)膜片彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確定了膜片彈簧的工作點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。</p><p>　　選材方面：摩擦片選用無石棉有機(jī)材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨

70、合性，不會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；傳動(dòng)片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計(jì)后的離合器溫升校核合格。</p><p>　　綜上所述，本次設(shè)計(jì)遵從了：（1）分離徹底；（2）接合柔和；（3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定；（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部通過約束條件檢驗(yàn)，原件

71、所使用的材料基本上符合耐磨，耐壓和耐高溫的要求，而且離合器尺寸合適，適宜安裝，能最高效率傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，符合計(jì)劃書及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.20

72、05.</p><p>　　[2] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.</p><p>　　[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2004.</p><p>　　[4] 王國(guó)權(quán).汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社.2009.</p><p><b>　　致謝</b>&