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1、大学本科毕业设计一汽丰田花冠轿车离合器设计摘要：离合器在汽车传动系统中起着重要的作用，它安装在汽车变速器与发动机之间，是用来切断或者传递发动机输出来的动力。离合器的功能有：汽车在起步是能够保持稳定，切断传动系统的动力，在车辆行使过程中，配合变数箱，避免出现动力过载。本文是基于一汽本田花冠轿车来设计的。首先通过查阅相关资料对磨片弹簧离合器的一些性能进行了解，发现其具备了易于维护、规模化生产、性能稳定、扭矩大、易于操作等诸多的优点。所以，近年来它广泛地应用在轿车和轻型汽车上。同时，确保其各项指标参数的选择可以更加的合理，以及在之后工作中的机构设计和校核时，都需要我们根据车辆的使用条件及参数，严格遵
2、循离合器的设计步骤，与此同时还要结合拉式膜片弹簧离合器的工作原理和使用要求。只有这样才能保证此次设计的严谨性。关键词：离合器；摩擦片；扭转减震器；膜片弹簧；压盘总成Design of FAW TOYOTA corolla diaphragm spring clutchAbstract:The clutch is an important component of the vehicle power train. Installed between the engine and the transmission, and is used to pass or cut off the power
3、of the engine output. Its purpose: making the car a smooth start; interruption to the power transmission system, with the shift; prevent driveline overload.This article is based on the FAW TOYOTA corolla car. Access to relevant information learned first diaphragm spring clutch with torque capacity,
4、stable, lightweight and easy to operate, good balance, easy maintenance and can be mass-produced, so some years it is widely used in cars and light-duty vehicles . Working principle and application requirements, combined with the pull-type diaphragm spring clutch systematic design method, Finally, a
5、ccording to the conditions of use of the vehicle and its configuration parameters, the general steps in accordance with the clutch requirements clutch parameter selection, calculation, checking and institutional design.Key words:clutch friction plate; reversing the shock absorbers; pressure plate; d
6、iaphragm spring1 绪论1.1 设计背景及意义汽车行业在不断满足人们日益增长的生活需要的同时，也被人们不断改变的生活需求所推动。随着现代日常生活质量的提高，科技成果日新月异，汽车作为当前人们出行的主要交通工具，人们对其要求也在逐步的提高，当然，伴随着时代的不断发展，汽车工业也一直在发展创新中奋勇前进。汽车在日常生活和工作中起着重要作用，同时也促进了汽车工业的进化，这其中就包括汽车的重要部件离合器。在日常生活中我们可以清晰感受到科技带给我们的改变，而离合器在这种科技不断渗透到各个领域的过程中，也逐步形成了新的发展趋势，特别是计算机、电子等现代化技术在汽车上得到广泛应用，对离合器新的
7、要求是：提高其使用寿命，降低其开发成本，同时保证可靠性，适应高速发动机的转速并简化其操纵过程，提高其整体的性价比。1.2 离合器的发展趋势在汽车这个行业中，对汽车的配套要求十分严格。从上世纪末开始，我国只是单纯的从国外引进先进离合器，受限于技术、人才和资金，缺乏独立研发能力，始终无法形成配套产品。相较于国外我们的差距是明显的，不仅体现在覆盖面狭窄上，而且在深度的突破上也存在明显不足。近来，拉式膜片弹簧离合器正逐步取代传统推式磨片弹簧离合器，这是人们对汽车离合器越来越高要求的体现，繁琐的人工操作正向简易的全自动操作发展。所以，离合器新的发展趋势是转向对高性能的追求。汽车的综合性能逐步完善，主要是
8、基于零部件加工工艺的提高，电子技术的运用、发动机性能的提升，特别是计算机应用技术在各方面的不断突破，汽车设计已经不在是依靠人工来完成，通过电子计算机技术能够实现对汽车的各项数据进行计算和测量，建立模型验证等等，因此离合器的发展也必定离不开计算机技术。1.3 离合器的作用汽车起步是需要克服行驶阻力才能完成的，离合器的作用就是将传动系与发动机有序的结合起来，从而实现传动系的动力稳定逐步地升高，以达到使汽车平稳起步的作用。除此之外，离合器还可以切断传动系与发动机，从而实现空档，但是这个阶段发动机与齿轮之间并没有脱离，主齿轮还是会随着发动一起转动，特别是在寒冷的季节，拖转它的阻力会很大，在这时发动机的
9、启动是非常困难的，此时离合器就能很好的发挥它的作用，使发动机和传动系的联系暂时切断，来满足寒冷时发动机顺利启动的要求。在汽车行驶过程中，变速器内的齿轮副根据路况、车速变换档位来进入啮合或者脱开啮合。特别是在脱档时我们遇到齿轮脱档困难，这是因为原来齿轮啮合的齿面压力的存在，为了实现顺利脱开啮合而脱挡的目的，我们需要借助离合器来暂时分离传动系统。通过驾驶员的经验进行判断和控制，啮合的齿轮副圆周速度达成一致，是非常麻烦的，且由于其速度也存在一定的差异，为了减小与离合器主动齿轮联结的质量，此时我们又需要借助离合器来暂时分离传动系统，避免出现有可能将会造成挂档冲击甚至挂不上档的情况，最终达到可以减少挂挡
10、冲击以方便换档的目的。当然，如果在行使过程中遇到了特殊情况，汽车需要立即制动，传动系统由于惯性的缘故会存在一定量的传动力，进而可能会造成相关零件的损坏，然而由于离合器所能传递的最大扭矩是有限度的，也正因如此，离合器的作用就体现出来了，其可以有效的避免传动系统受到惯性作用而对其内部零部件造成损害。2 离合器的类型与结构2.1 离合器分类当前，应用在现代汽车上的摩擦力离合器，大都是采用的以弹簧提供压紧力形式的离合器。按照其功能、结构等等可以对离合器进行分类，比如按照压紧力的提供形式可以将离合器氛围三种，分别是液力耦合器、电磁离合器以及摩擦离合器。同样，摩擦离合器的分类标准也是有不少的，单盘离合器、
11、双盘离合器和多盘离合器是按照从动盘的数目来分的。不是靠干摩擦来提供摩擦力矩的多盘离合器，本次设计不做选择，因此本设计采用单盘离合器。根据弹簧样式能够将其具体划分成两类，一种是螺旋形式，一种是膜片形式。可是针对膜片弹簧离合器来讲，为了有效区别对拉式以及推式相关的离合器，我们的方法是判断离合器分离时分离指内端的作用力的方向。其中，当离合器分离时，若分离指内端受力背向压盘，则为拉式；反之，则为推式。2.2 离合器的结构及工作原理借助磁力传动来传递转矩，或是凭借液体作为传动介质，或者是依靠接触面间的摩擦作用，对于离合器的主动模块以及从动模块来讲，不仅满足逐步接合的需要，同时满足暂时分离的需要，并且在传
12、动过程中，主动部分和从动部还可以相互转动。用弹簧压紧方式的摩擦离合器是目前在汽车上广泛使用的，称之为摩擦离合器。燃料燃烧所带来的动力，通过飞轮和压盘与摩擦片之间的接触面产生摩擦，进而传递给动力系统。当驾驶员踩下离合器踏板时，凭借杠杆作用对力的传递，压盘在膜片弹簧大端的作用下向后移动，此时起到了脱开动力的作用是因为主动部分与从动部分分离了。与此同时，摩擦离合器还应满足许多要求：彻底分离、柔顺结合,能够保证传递最大转矩，同时齿轮间的冲击小，散热性能良好，操作方便，工作稳定等。图2.1 摩擦离合器的分类方法2.3 膜片弹簧离合器的优点这类离合器的稳定性强，同时结构相对简单，便于后续的维护和修理，而湿
13、式大多是多盘离合器，结构复杂，因此在对一汽丰田花冠轿车离合器的设计中我计划设计的是单片干式膜片弹簧离合器。膜片弹簧离合器具备下述关键的优势：(1)在摩擦片允许的磨损范围内弹簧压力由于弹簧膜片具有比较理想的非线性弹性特性而基本保持不变，因此，在离合器工作过程中，所传递的动力能够保持大致不变；(2)质量小、结构简单紧凑，膜片弹簧起到了分离杠杆和压紧弹簧的两个作用；(3)为了均衡压力情况，借助圆周以及压盘进行有效接触的方式，保证摩擦片之间的正常接触，进而磨损均匀一致，而且通风散热性能得到加强，使用寿命变长；(4)为了保证当发动机高速旋转时，离合器的性能的稳定，弹簧压紧力降低的幅度比较小；(5)为了满
14、足平衡性较好的要求，膜片弹簧中心线与膜片弹簧中心重合。综上所述我们不难看出膜片弹簧离合器具有很多优点，随着各种新技术的出现，工艺技术的提升，会大大提高膜片弹簧离合器在各种工况下使用的可能性。3 膜片弹簧离合器设计计算及说明3.1 所设计离合器车型的参数本次设计的的对象是一汽丰田花冠手动舒适版2013款1.6L手动豪华版，其主要基本参数见表3.1。表3.1车型丰田花冠整车质量1150Kg轮胎型号195/60 R15发动机最大功率88Kw发动机最大扭矩152N.m发送机最大扭矩转速5200r/min3.2 后备系数离合器的重要参数之一就是后备系数，其能够反映出离合器可以传递最大扭矩值的稳定性，其计
15、算公式为：离合器摩擦力矩：发动机最大转矩。为了确保磨损后的离合器在传递发动机最大转矩时还能保持稳定性，避免出现过载现象同时兼顾操作轻便等目的，要选择合适的后备系数；操值不宜选的太小，若是太小，不能够传递大的转矩，也会因为滑磨导致磨损加快，使用寿命降低。值又不宜选得太大，若是太大，离合器尺寸过大，传动系过载，起不到保护传动系机件的作用，并且会增大驾驶人员操作踏板的力量，对应的增强了劳动的强度。因此，结合不同车型和实际情况，对照各类汽车离合器的取值范围，基于本次设计，选取=1.50。3.3 摩擦片的设计3.3.1 摩擦片的尺寸确定摩擦片的外径也是离合器的重要尺寸之一，同时，摩擦片外径与离合器所需传
16、递的转矩大小存在一定的关系。依照发送机转矩Teamx情况，根据下述算式选择相关摩擦片外径D,见表3.3。式中，直径系数为KD，查阅资料得其取值范围。取KD=14.6，Te max为152Nm得D=180.01所选的尺寸D应符合有关标准(JB1457-74)的规定。通过查阅离合器相关摩擦片的大小以及相关变量信息可以看出其摩擦片几项指标：3.3.2 摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t的参数选取考虑到摩擦片使用材质的差异，对应的工作温度、滑磨速率等的作用，需要选择合适的摩擦片因数f，目前制造摩擦片的材料有很多种，一般常用的有石棉基材料、金属陶瓷材料等等。结合离合器需要的传递转矩的大小及其结构尺寸我们来确定摩擦面数Z2，它为离合器从
