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1、上海理工大学 汽车设计 课程设计 马自达5离合器设计说明书汽车设计课程设计说明书 马自达5汽车离合器设计设计者： 田致玲学 号： 0914040202学 院： 机械工程学院专 业： 车辆工程指导老师：周 萍日 期： 2012-6-25目录第一章 绪论51.1 前言51.2 课程设计目的51.3 设计要求51.4 设计步骤6第二章 离合器方案的确定72.1 车型分析72.2 方案选择7第三章 离合器输出轴的设计83.1 轴的直径设计83.2 花键强度校核9第四章 离合器基本参数的确定94.1 后备系数104.2 单位压力Po104.3 摩擦片的外径、内径和厚度114.4 摩擦因数、摩擦面数、离合
2、器间隙12第五章 离合器基本参数的优化135.1 摩擦片外径D135.2 摩擦片的内、外径比c135.3 后备系数135.4 摩擦片内径d135.5 单位摩擦面积传递的转矩Tco135.6 单位压力P0145.7 离合器单位摩擦面积滑磨功14第六章 膜片弹簧基本参数的选择156.1 截锥高度H与板厚h比值 和板厚h的选择156.2自由状态下碟簧部分大端R、小端r的选择和 比值156.3膜片弹簧起始圆锥底角 的选择156.4 膜片弹簧工作点位置的选择156.5 分离指数目n的选取166.6 膜片弹簧小端内半径 及分离轴承作用半径 的确定166.7 切槽宽度 、 及半径 的确定166.8 压盘加载
3、点半径 和支承环加载点半径 的确定176.9 膜片弹簧基本参数约束条件的检验176.10 膜片弹簧材料及制造工艺17第七章 扭转减振器主要参数的选择187.1 极限转矩Tj187.2 扭转角刚度187.3阻尼摩擦转矩197.4 预紧转矩197.5 减振弹簧的位置半径Ro197.6 减振弹簧个数197.7 减振弹簧总压力207.8 极限转角207.9 限位销与从动盘缺口侧边的间隙207.10 限位销直径207.11从动盘毂缺口宽度及安装窗口尺寸207.12减振弹簧设计21第八章 离合器零件的结构选型及设计计算228.1 从动盘总成设计228.1.1 从动盘总成的结构型式的选择228.1.2 从动
4、片结构型式的选择228.1.3 从动盘毂的设计228.2 离合器盖总成设计238.2.1 离合器盖设计238.2.2 压盘设计238.3离合器分离装置设计248.3.1 分离轴承248.3.2 分离套筒24 谢辞25 参考资料26第一章 绪论1.1 前言对于内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操作机构等四部分。离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传
5、动系统平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系统分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系统所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。1.2 课程设计目的汽车设计
6、课程是培养学生具有汽车设计能力的专业基础课，课程设计则是学生在学习了汽车构造、汽车制造技术、汽车设计等课程后一项重要的实践性教学环节，基本的目的是：通过课程设计，综合运用汽车设计课程和其它选修课程的理论和实践知识，解决汽车设计问题，掌握汽车设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。学会分析和评价汽车及各总成的结构与性能，合理选择结构方案及有关参数，掌握一些汽车主要零部件的设计与计算方法。学会考虑所设计部件的制造工艺性、使用、维护、经济和安全等问题，培养汽车设计能力 。通过计算，绘图，熟练运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料，进一步培养学生的专业设计技能。鼓励学生
7、充分利用计算机进行参数的优化设计，CAD绘图，锻炼学生利用计算机进行设计和绘图的能力。1.3 设计要求通过课程设计，对轿车离合器的结构、从动盘总成、压盘和离合器盖总成及膜片弹簧的设计有比较深入的熟悉并掌握。首先通过查阅文献、上网查阅资料，了解汽车离合器的基本工作原理，结构组成及功能；通过对车型分析，路况分析和型式分析，制定出总体设计方案。并对轿车膜片弹簧离合器进一步的认知和建模，并在指导老师的帮助下完成膜片弹簧离合器设计。为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： （1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。 （2）接合时要平顺柔和，以保
8、证汽车起步时没有抖动和冲击。 （3）分离时要迅速、彻底。 （4）离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 （5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 （6）应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。 （7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 （8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 （9）应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。 （10）结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。本次
9、设计要求如下：（1）离合器装配图一张 视图投影准确，结构合理，画法规范，图面整洁，字体按规定用工程字书写，标题栏及零件明细表完整。（2）零件图（四号图纸，非标准零件由老师指定）要求结构合理，尺寸公差标注规范，基准选择恰当。（3）课程设计说明书一份（用统一规格）。1.4 设计步骤熟悉离合器结构及相关理论知识。根据所给题目进行车型分析，道路情况分析，所设计部件型式分析，进行主要参考型选择以及设计计算。绘制离合器总成装配图。绘制主要零件图。编写设计说明书。答辩。第二章 离合器方案的确定2.1 车型分析2011款马自达5 是一款5门7座前置前驱汽车，该车采用LFX发动机，其具体参数见表2-1。表2-1
10、 2011款马自达5参数参考车型马自达5最大功率/转速106kw/6500rpm最大转矩/转速180Nm/4500rpm整车整备质量1516kg驱动轮规格参数205/55 R16最高车速179km/h车身长4585mm车身宽1750mm车高1620mm轴距2750mm2.2 方案选择本车设计采用双片膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器，其结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。采用多盘式离合器是因为需要传递较大转矩，本车型传递转矩为180Nm相对较大。采用膜片弹簧离合器时因为膜片弹簧离合器有很多优点：膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范
11、围内基本保持不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；相对圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降，离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力。对于圆柱螺旋弹簧，其压力则大大增加。膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。高速旋转时，弹簧压紧力降低少，性能较稳定；而圆柱螺栓弹簧压紧力则明显下降。膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。易于实现良好的通风散热，使用寿命长。膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在
12、乘用车上被大量采用，而且在各种形式的商用车上也被广泛采用。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有很多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小；拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压，在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构；在结合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式的一般可减少约25%-30%；无论在接合状态或分离状态，拉式
13、结构的膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和噪声；使用寿命长。但是拉式膜片弹簧的分离指与分离轴承套筒总成嵌装在一起，要采用专门的分离轴承，结构复杂，安装和拆卸困难，造价也相对较高。本车型经济型乘用车，配置综合考虑成本和维修性能。综上所述，本次课程设计采用双片推式膜片弹簧离合器。 离合器的基本结构第三章 离合器输出轴的设计3.1轴的直径设计对于既传递转矩又承受弯矩的转轴，可用下式初步估算轴的直径 （11）对于本次设计车型马自达5，=106kw, 对应的转速n=6500rpm，轴的材料选用45钢，那么对应的许用扭切应力为30-40 Mp
14、a. 取为40Mpa。那么计算出d26.90.表3-1 GB1144-2001从动盘外径D/mm发动机转矩/Nm花键齿数n花键外径D/mm花键内径d/mm键齿宽b/mm有效齿长l/mm挤压应力/MPa20011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.4因此根据上表选用花键内径为28mm,外径为35mm，花键齿数n为10，齿厚为4mm，有效齿长为35mm,挤压应力应该小于10.4MPa。3.2，花键强度的校核花键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算。挤压应力计算公式： 挤压= 式中，P为花键的齿侧面压力()。它由下式确定：花键的齿侧面压力： 式中，分别为花键的内外径；Z为从动盘
