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1、汽车设计课程设计说明书交通与汽车工程学院课程设计说明书课 程 名 称: 汽车设计课程设计 课 程 代 码: 8203381 题 目:中型载重车膜片弹簧离合器设计 （后备功率中） 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2010 年 12 月 27 日完 成 时 间: 2011 年 1 月 14 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名： 年 月 日目录摘要 2引言 31 离合器基本参数及尺寸的确定 411摩擦片的外径D及其他尺寸的确定 41.2离合器后备系数
2、的确定 41.3单位压力P0的确定 52 离合器基本参数的约束条件 73 离合器主要零部件的设计计算 73.1膜片弹簧设计 83.2压盘设计143.3离合器盖设计153.4从动盘设计 154 操纵机构设计计算 164.1选择操纵机构的型式174.2确定操纵机构尺寸参数174.3校核踏板行程184.4校核踏板力185参考文献 206 致谢 21摘要 本次设计的是中型载重车膜片弹簧离合器，根据所给汽车发动机的最大转矩、最大转速、最大功率等基本参数确定离合器基本参数。在本次设计中主要对膜片弹簧、压盘、离合器盖、从动盘及操纵机构进行设计，同时也对膜片弹簧及操纵机构等的结构和性能进行了校核。在设计过程中
3、注重对膜片弹簧及操纵机构进行设计。同时应用计算机语言编程对相关参数进行校核及调整。关键词：膜片弹簧 、膜片弹簧离合器、操纵机构、强度引言对于以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、压紧机构和操纵机构等四部分。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。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，人们对离合器要求越来越高
4、。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 离合器基本参数及尺寸的确定1.1 摩擦片的外径D及其他尺寸的确定1.1.1 摩擦片的外径D是离合器的基本尺寸，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性影响。设计上通常首先确定摩擦片的外径D。在确定外径D时，有下列经验公式可供初选时使用：D= （1-1）为直径系数，Temax为最大转矩轿车：KD=14.5轻、中型货车：单片KD=16
5、.018.5 双片KD=13.515.0重型货车：KD=22.524.0本次设计所设计的是轻型载重车（Temax/nT为303.8Nm/2550rpm、Pemax/nP为80.05kw/4500rpm）的膜片弹簧离合器。所设计的离合器摩擦片为单片，由于KD=16.018.5，所以D=（16.018.5）=274.4317.27（mm）故取D=280mm。1.1.2 摩擦片的内径d及摩擦片厚度b由表1所示的摩擦片尺寸系列可确定摩擦片的内径D及摩擦片厚度b表1：摩擦片的尺寸系列D(mm)160180200225250280300325350380405430d(mm)110125140150155
6、165175190195205220230B(mm)3.23.54.0因此，由表1选取：D=280mm d=165mm B=3.5mm1.2 离合器后备系数的确定后备系数保证了离合器能可靠地传递发动机转矩，同时，它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。为可靠地传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；但是为了使离合器尺寸不致过大，减少传动系的过载，使操纵更轻便等，后备系数不宜过大。当发动机后备功率较大、使用条件较好时，取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为了提高起步能力，减少离合器滑磨，取大些；货车总质量较大，也应该选取大些；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不
7、平稳，选取应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，也应选取小些。在开始设计离合器时，一般是参照统计资料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式的特点，初步选定后备系数。汽车离合器后备系数推荐如下：轿车和微型、轻型货车： =1.201.75中型和重型货车： =1.502.25越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车： =1.502.25 选择时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通常轻型载重型货车=1.20-1.75。结合设计实际情况，故选择=1.5。1.3 单位压力P0的确定摩
8、擦面上的单位压力P0值和离合器本身的工作条件，摩擦片的直径大小，后备系数，摩擦片的材料及质量等因素有关。离合器使用频繁，发动机后备功率较小时，P0应取小些；当摩擦片外径较大时，为降低摩擦片外缘热载荷，P0应取小些；后备系数较大时，可适当增大。当摩擦片采用不同材料时，P0按下列范围选取：石棉基材料 P0 =0.100.35MPa粉末冶金材料 P0 =0.350.60MPa金属陶瓷材料 P0 =0.701.50MPa 本次设计中我们选取摩擦片的材料为石棉基材料。离合器摩擦力矩根据摩擦定律可表示为：Tc=fFZRc (1-2)式中，Tc-静摩擦力矩； f-摩擦面间的静摩擦因素，计算时一般取0.250
9、.30；选取f=0.25 F-压盘施加在摩擦表面上的工作压力； Rc -摩擦片的平均摩擦半径； Z-摩擦面数，是从动盘的两倍； 所以，Z=2假设摩擦片上工作压力均匀，则有：F= P0 A= P0(D2-d2)/4（1-3）式中，P0-摩擦片单位压力； A-一个摩擦面面积； D-摩擦片外径； d-摩擦片内径.摩擦片的平均半径Rc根据压力均匀的假设，可表示为：Rc =(D3-d3)/3(D2-d2) (1-4)当d/D0.6时，Rc可相当准确的有下式计算：Rc =（D+d）/4 因为d=165mm、D=280mm，所以d/D=0.590.6，则Rc用（1-4）式计算将（1-3）、（1-4）式代入（
10、1-2）得：Tc=fZ P0(1-)/12 （1-5）式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/D,一般在0.530.70之间。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的，设计时Tc应大于发动机的最大转矩，即Tc =Temax （1-6）式中，Temax=303.8N.m为发动机最大转矩；=1.5为离合器的后备系数。把（1-6）式代入（1-5）式得：P0=12Temax/fZ (D2-d2)（D+d）代入各参数可得P0=0.20MPa所得P0在石棉基材料单位压力范围内，所以我们选取材料的单位压力P0符合设计要求。2 离合器基本参数的约束条件2.1 摩擦片外径D（mm）的选取应使最大圆周速度VD
11、不超过6570m/s，即VD= nemaxD10-3/606570m/s式中，nemax为发动机的最高转速（r/min）。本次设计中nemax=4500 r/min，所以VD= 450028010-3/60=65.97m/s符合VD6570m/s的约束条件。2.2 摩擦片的内外径比c应在0.530.70内。 c=d/D=165/280=0.589符合约束条件2.3 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，应使1.24.0，在前面参数选取中，我们选取=1.5，符合此约束条件。2.4 为了保证扭转减振 器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2Ro约50mm，即d2Ro+50 。d=165mm，取Ro=50mm符合要求。减振弹簧的数目：62.5 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Tc0=4Tc/Z(D2-d2) Tc0式中：Tc0为单位摩擦面积传递的转矩（N.m/mm2）；Tc0为许用值（N.m/mm2），按表2选取。通过计算：Tc0=0.0057 N.m/mm2。表2、单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器的规格D/mm210210250250325325Tc0/ 10-20.280.300.350.40通过表2比较，Tc0Tc0符合设计要求
