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1、沈阳理工大学应用技术学院离合器课程设计2离合器结构方案选取2.1 离合器车型的选定设计参数：发动机型号：DA462Q发动机最大转矩：51.5/3750【Nm/(r/min)】传动系传动比：1挡3.428、主减速比：5.142驱动轮类型与规格：4.50-12-8PR汽车总质量：1425(kg)使用工况：城乡离合器形式：单片3 离合器基本结构参数的确定3.1摩擦片主要参数的选择摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。摩擦片外径D（mm）也可以根据发动机最大转矩（N.m）按如下经验公式选用 （3.1）式中，为直径系数，取值范围见表3-1。由选车型得=51.5
2、Nm，=14.6则将各参数值代入式后计算得 D=104.78mm根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表3-2表3-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数（即GB145774）外径D/mm160180200225250280300325350内径d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.54010.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827单位面积F/10613216022130240
3、2466546678可取：摩擦片相关标准尺寸： 外径D=160mm 内径d=110mm 厚度h=3.2mm 3.2离合器后备系数的确定结合设计实际情况，故选择=1.75。表3-3离合器后备系数的取值范围车 型后备系数乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.003.3单位压力P的确定前面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸；外径D=160 内径d=110 厚度h=3.2 内径与外径比值C=0.687 1-C=0.676f=0.25由公式D fZP（1-c ）=12得P=0.253Mpa3.4 摩擦片基本参数的优化（1）摩擦片外径D（
4、mm）的选取应使最大圆周速度不超过6570m/s，即m/sm/s 式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s）；为发动机最高转速(r/min)。（2）摩擦片的内、外径比应在0.530.70范围内，即（3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0。（4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器振器弹簧位置直径约50mm，即mm （5）为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即 （3.7）式中，为单位摩擦面积传递的转矩(N.m/mm2)，可按表3.6选取经检查,合格。表3.7单位摩擦面积传递
5、转矩的许用值离合器规格028030035040 （6）为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力的最大范围为0.111.50MPa,即MPaMPaMPa（7）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤,离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值,即 （3.8）J/mm2式中,为单位摩擦面积滑磨(J/mm2)；对于最大总质量小于6.0t的商用车：J/mm2，对于最大总质量大于6.0t商用车：J/mm2：W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J），可根据下式计算 （3.9）式中，为汽车总质量(Kg)；为轮胎滚动半径（m）；为汽车起步
6、时所用变速器挡位的传动比；为主减速器传动比；为发动机转速r/min，计算时乘用车取r/min，商用车取r/min。其中： m Kg代入式（3.9）得J，代入式（3.8）得，合格。（8）离合器接合的温升式中,t为压盘温升,不超过C；c为压盘的比热容，J/(KgC)；为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘；，为压盘的质量Kg代入C，合格。4 离合器从动盘设计4.1 从动盘设计从动盘总成应满足如下设计要求：（1）为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小（2）为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等从动盘应具有轴向弹性（3）为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从
7、动盘中应装有扭转减 振器（4）要有足够的抗爆裂强度4.1.1 从动片的选择和设计 在本设计中，采用分开式弹性从动片，离合器从动片采用1厚的的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取250，内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的设计中取得。为了防止由于工作温度升高后使从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻底的缺陷，还在从动刚片上沿径向开有几条切口。4.1.2 从动盘毂的设计从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩Temax按国标GB114474选取。从动盘的轴向长度
8、不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0-1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（如35、45、40Cr等），并经调质处理。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺：对减振弹簧窗口及从动片配合，应进行高频处理。花键选取后应进行挤压应力j（MPa）及剪切应力j（MPa）的强度校核： （4.1） （4.2）式中，z为从动盘毂的数目；其余参数见表（4-1）。表4-1 离合器从动盘毂花键尺寸系列摩擦片外径D/mm发动机的最大转矩Temax/Nm花键尺寸挤压应力j/Mpa齿数N外径D/mm内径d/mm齿厚b/mm有效齿长l/mm22515010322643011.52
9、5020010352843510.428028010353244012.7根据摩擦片的外径D=250mm与发动机的最大转矩Temax=181.3 Nm，由表4-1查得n=10，D=35mm，d=28mm，b=4mm，l=35mm，j=10.2Mpa，则由公式校核得：j=9.4MPaj=10.2MPa。j=8.22 MPa j=15MPa。所以，所选花键尺寸能满足使用要求4.1.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式在该设计中选取的是无石棉有机的摩擦材料。固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄
10、铜铆钉不致像铝铆钉那样会加剧主动盘工作表面的局部磨损，磨损后的生成物附在工作表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便等优点。5 离合器压盘设计5.1压盘的传力方式的选择本设计采用采用传动片式的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。5.2压盘的几何尺寸的确定由于摩擦片的的尺寸在前面已经确定，故压盘的内外径也可因此而确定。压盘外径D=255 压盘内径d=155压盘的厚度确定主要依据以下两点：（1）压盘应有足够的质量（2）压盘应具有较大的刚度在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚
11、度为215.3压盘传动片的材料选择压盘形状需要耐磨，传热性好和具有较高的摩擦系数，故通常用灰铸铁铸造而成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为HB170227，其摩擦表面的光洁度不低与1.6。为了增加机械强度，还可以另外添加少量合金元素。在本设计中用材料为3号灰铸铁JS1，工作表面光洁度取为1.6。5.4离合器盖的设计在设计中应注意以下几个问题：（1）离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度
12、，该离合器盖采用厚度约为4的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。（2）离合器的通风散热为了加强离合器的冷却离合器盖必须开有许多通风窗口，通常在离合器压紧弹簧座处开有通风窗口。（3）离合器的对中问题离合器盖的对中方式有两种，一种是用止口对中，另有种是用定位销或定位螺栓对中，由于本设计选用的是传动片传动方式，因而离合器盖通过一外圆与飞轮上的内圆止口对中.5.5传力片的设计及强度校核初定离合器压盘传力片的设计参数：设3组传力片（i=3），每组3片（n=3），传力片的几何尺寸为：宽度b=19mm；厚度h=1mm；传力片上两孔之间距离l=60mm；孔的直径d=5mm；传动片切向布置，圆
13、周半径R=1442.5mm；传力片材料的弹性模量。(1) 计算传力片的有效长度:(2) 计算传力片的弯曲总刚度:(3) 根据上述分析，计算以下3种工况的最大驱动应力及传力片的最小分离力：彻底分离时， 按照设计要求，,由上述公式可知. 压盘和离合器盖组装成总成时,通过分析计算可知 计算最大应力 离合器传扭时，分正向驱动（发动机向车轮）和反向驱动（车轮向发动机），出现在离合器摩擦片磨损到极限状况时，通过尺寸链计算可知=5mm（）正向驱动：（）反向驱动： 可见反向驱动最危险，由于在取计算载荷时比较保守，明显偏大，因此传力片的许用应力可取其屈服极限。故传力片材料选择80号钢。 传力片的最小分离力（弹性恢复力）发生在新装离合器的时候，从动盘尚未磨损，离合器在接合状态下的弹性弯曲变形量此时最小，根据设计图纸确定f=0.87mm 。传力片的弯曲总刚度，当f=0.87mm时，其弹性恢复力为认为合理。6离合器分离装置设计6.1分离杆的设计在设计分离杆时应注意以下几个问题：（1）分离杆要有足够的刚度（2）分离杆的铰接处应避免运动上的干涉（3）分离杆内端的高度可以调整6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计现代汽车离合器中主要采用了角接触式的径向推力球轴承，并由轴承内圈转动。7 离合器膜片弹簧设计7.1 膜片弹簧主要参数的选择7.1.1比较H/h的选择此值对膜片弹簧的弹性特性影响极大，分析式（3.10
