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1、蚌埠学院本科毕业设计（论文）开题报告机械与车辆工程学院2017届车辆工程班学生姓名学 号课题名称某轿车推式膜片弹簧离合器设计一、本课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题1、本课题的作用、意义及发展趋势为了适应新的使用条件，离合器需要在原有的基础上不断改进和提高，从国外的发展动向来看，近年来的汽车性质在像高速发展，发动机的功率和转速不断提高，国内也有类似的状况。从提高离合器使用性能的角度方面，传统操作模式正在向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用性命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操作，已经成为离合器的发展趋势。膜片弹簧离合器是汽车传动系中直接与发动机相
2、连的部件，起着保证汽车平稳起步，传动系统换挡时工作平顺，防止传动系统过载等作用。快速有效的设计方案的建立与论证是加速汽车离合器膜片弹簧研制步伐的首要原因。由于现代汽车工业在国际范围内的激烈竞争，对离合器的综合性能和使用效率日益提高，不同客户对离合器也有着不同的要求，这种既费事又费力的设计方法已经不能跟上现代设计工程的步伐。因此，研究膜片弹簧力学性能，采用先进的优化方法开发新型膜片弹簧离合器成为离合器设计理论和方法体系的发展趋势。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离
3、指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。膜片弹簧离合器根据分离时分离指內端受推力还是受拉力，可分为推式膜片弹簧离合器和拉式膜片弹簧离合器。拉式膜片弹簧的分离指与分离轴承套筒总成嵌装在一起，需使用专门的分离轴承，故使结构复杂，安装和拆卸较困难，而且分离时的行程略大于推式膜片弹簧离合器。但是，由于拉式膜片弹簧离合器的综
4、合性能有月，膜片弹簧离合器的推式结构正在逐渐被拉式结构所取代。本课题的意义在于采用先进的优化软件对推式膜片弹簧离合器进行优化设计，由于优化设计是产品定量精确设计的核心基础，因此本文的工作内容具有广泛的应用前景。2、 国内外的研究现状离合器通过脚踏板来工作。踩下离合器踏板，通过分离拨叉拉回锥形座圈，释放弹簧，从而使离合器分离。在1889年，戴姆勒的钢轮汽车已使用这种设计原理的基本形式：配备了一个锥形/斜面摩擦离合器。这个可以自由移动的锥形盘位于变速器轴上，与曲轴上带锥形凹槽的飞轮可以牢牢地接合。螺旋弹簧将锥形盘压入到飞轮锥形凹槽里，离合器接合；可踩下脚踏板，通过分离套筒、弹簧将此锥形盘拉回，从而
5、分离离合器，中断动力传输。最初使用驼毛做为锥形盘摩擦面的材料，但很快被皮革取代。后者在蓖麻油中浸泡过，可以防潮湿，防油/脂。其优点是：可以自动调节，变速器输入轴上不受应力，但也有缺点，就是太重。一方面，摩擦片磨损太快，更换太复杂，后在皮革摩擦片中设计了压紧弹簧销或传动片以做改进。另一方面，飞轮和离合器锥盘体积太大，因而其惯性力矩较大导致换档时离合器比其要求的分离过程要慢很多。若干年后，单盘离合器就淘汰了锥形盘离合器。DEDion和BOUTON是第一个认识到单盘离合器是离合器未来发展方向的人。随着Ferodo石棉摩擦片的出现，离合器技术取得了一大进步。石棉摩擦片大概从1920年代起一直使用到当代
6、，直到其被非石棉摩擦片取代。单盘干式离合器的优点是很明显的：较低的从动盘质量使其分离后可更快地停止转动，从而使换档更容易彻底告别了变速器制动结构。单盘干式的最初构造相对较复杂。离合器外罩用法兰固定在飞轮上，离合器盖用螺栓固定在离合器外罩里。带弹簧向内侧压缩的分离杠杆的离合器盖从中间盘经由摩擦盘传递压力，将来自飞轮的转矩传到变速器。摩擦盘通过驾驶员将其连接到连接处或变速器输入轴。离合器通过一个可让锥形盘前后移动的滑动环片来实现分离和接合。锥盘的各侧相应地作用于分离杠杆，分离杠杆由螺旋弹簧起作用，受到压紧或分开，即中间盘接合/分离。由于锥盘是转动的，而滑动环片是静止的，故需要定期地润滑。然而随着发
7、动机转速的不断增加，离合器变得越来越重。除此以外，用来作用于分离杠杆的分离轴承一直处在受压状态下，使其和离合器外罩很容易发生磨损，尤其是在发动机高转速时换档，会很快地磨损。为了解决上述这些系统性的不足，人们便开发出了膜片弹簧离合器，膜片弹簧离合器诞生于1936年通用汽车的研究实验室里，并在1930年代后期在美国大批量生产。在欧洲，是在第二次世界大战之后，人们通过美国通用公司的军用卡车才开始熟悉膜片弹簧离合器，并在1950年代中期应用在一些单一的欧洲车型上。保时捷356，Goggomobil，宝马700和DKWMunga是第一批配备了膜片弹簧离合器的德国制造的汽车。膜片弹簧离合器大批量生产始于1
8、965年的欧宝Rekord车型。由于膜片弹簧离合器能够均衡、对称地转动，因而不受发动机转速的影响。膜片弹簧离合器在1960年代获得了成功，那时凸轮轴顶置式高转速发动机(GLAS，宝马，阿尔法罗密欧)大范围地取代了凸轮轴下置式发动机。1960年代末至今，几乎所有的汽车制造商都采用膜片弹簧离合器。随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。李涛，王晓广，刘玉红介绍了膜片弹簧离合器的结构，概述了优化设计的理论，并以某轿车的膜片弹簧离合器为例，介绍了其膜片弹簧的优化设计过程。高铁石，石毅就膜片弹簧离合器膜片压紧力特性曲线的计算方法提
9、出创新，在传统的计算公式上增加了修正项，提高了计算精度。高翔电测法研究了汽车离合器膜片弹簧应力-变形特性，提出了膜片弹簧疲劳破坏危险点的应力-变形计算公式的修正方法，并得到修正系数与膜片弹簧窗孔宽度线性相关的结论。3、 尚待研究的问题 膜片弹簧离合器是整车的一个零部件。但除极少数合资企业产品外，我国汽车零部件工业产品水平和技术开发能力比整车落后，直接导致整车产品质量提高缓慢。其原因有四：（1）缺乏专业的、掌握先进技术的零部件开发制造人才；（2）从我国汽车工业的总体到生产线等各层次均未达到各自的规模经济水平；（3）各企业分头引进不同国家的同类车型，汽车整车未达到规模经济要求，而且零部件还没有实现
10、国际上通行的通用化、系列化和标准化；（4）零部件配套上的地方保护主义，也严重影响了零部件经济规模的形成。所以应该改变现状，解决方法有：（1）引进先进的技术，提高产品研发能力；（2）规范管理模式，提高零部件生产技术；等。参考文献 1 王望予主编.汽车设计M.第四版,北京:机械工业出版社,2004.2 陈家瑞主编.汽车构造M.第五版,北京:人民交通出版社,2006. 3 余志生主编.汽车理论M.第五版,北京:机械工业出版社,2009.4 李涛,王晓广,刘玉红.轿车离合器膜片弹簧的优化设计J.科技创新导报,2009,(23):53.5 高翔.膜片弹簧应力测试研究J.江苏理工大学学报,1997,(05
11、).6 高铁石,石毅.膜片弹簧离合器压紧力设计计算J.汽车技术,2000,(7):41-43. 7 林世裕主编.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造M.南京:东南大学出版社,1995.8 徐石安,江发潮主编.汽车离合器M.第一版,北京:清华大学出版社,2005. 9 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册:设计篇M.第一版,北京:机械工业出版社,2001.10 任涛,文大化,何大志,潘毓学,穆雁南.膜片弹簧有限元分析.长春理工大学学报（自然科学 版).2010.P9394.11 张文华.膜片弹簧式离合器的分析及优化设计.长春理工大学学报（自然科学版).2009.P7 9. 12 Zhao Li-
12、jun,Liu Tao.Optimun Design of Automobile Diaphragm Spring ClutchJ.IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference,2008. 2、 完成任务的研究思路和方案本论文研究旨改善膜片弹簧设计。根据离合器设计的要求保证零件强度刚度和寿命的前提条件下，对推式膜片弹簧进行设计。在对推式膜片弹簧离合器主要思路是：（1）对现在离合器的结构设计状况作简要介绍。（2）介绍推式膜片弹簧离合器的主要优点。（3）重点对膜片弹簧离合器现状进行分析，对推式膜片弹簧离合器进行优化设计。 根据汽车总体设计要求对离合器进行
13、匹配设计。本膜片弹簧离合器可以从以下几个步骤进行设计工作：（1）汽车总体参数设计。（2）离合器选型。（3）离合器的基本结构尺寸和参数的选择(摩擦片外径D、离合器后备系数和单位压力p)、性能计算和设计。（4）离合器零件的结构选型及设计计算。（5）膜片弹簧的设计。（6）离合器从动盘总体设计。（7）压盘和离合器盖设计。（8）扭转减振器设计。（9）膜片弹簧的强度校核。（10）离合器操作机构设计。三、指导教师评语 指导教师签名： 年 月 日注： 开题报告由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，外语专业的开题报告必须用相应的语种写作。 开题报告须经指导教师审阅并签字后才能生效。 本表作为毕业设计（论文）的附件材料，装入学生毕业设计（论文）袋。 各学院可根据专业特点，自行拟定本表中开题报告的写作提纲，修订后报教务处备案并上传本教学单位网站以供学生下载。 开题报告的写作字数、参考文献篇数以及写作格式等要求，各学院可参照兄弟院校同类专业的要求自行确定，并在本教学单位制定本科毕业设计（论文）开题报告格式模板中予以明示。5
