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1、目录前 言3第一章 离合器的设计41.1 绪论41.2离合器机构的选择41.3离合器主要参数的选择与计算51.4膜片弹簧的设计与计算71.5从动盘毂的设计121.6扭转减震器的设计131.7压盘尺寸设计和计算16第二章 离合器操作机构的设计202.1离合器操纵机构的设计20第三章 传动轴的设计233.1传动轴的概述233.2传动轴的结构分析243.3万向传动轴的设计计算25结论28参考文献29致谢30外文翻译31前 言改革开放以来，随着国家经济的迅猛发展，汽车工业也在慢慢崛起，汽车在我们日常生活中占据了越来越重要的地位，车辆给人们出行带来了极大地方便，因此汽车工业也被国家放在了极其重要的地位，
2、像吉利收购沃尔沃表明了我们国内企业正在逐步强大，因此能够选择车辆工程专业也是我认为一个非常正确的选择，而汽车设计室我们车辆工程专业学生毕业时的一个重要实践环节。这次设计中，我们五名同学共同合作，共同设计一辆轻型载货汽车，我主要负责其中的离合器和传动轴的设计。在本次设计中，我选用的是目前比较广泛应用的液压操纵拉式膜片弹簧离合器。这种离合器有许多优点，如操纵省力，布置方便，结构简单等。传动轴采用的是十字轴式万向节，其与万向节叉的连接采用外挡圈式。通过这次的设计，我们对大学四年所学的知识进行了一次全面的回顾与总结，并且进一步加深与巩固，同时也掌握了一些运用专业知识方法，提高了理论联系实际的能力，为今
3、后工作和学习打下了良好的基础。全套图纸，加153893706第一章 离合器的设计1.1 绪论汽车离合器的设计是汽车传动系中于发动机联系的总成。离合器在汽车中的作用是：切断和实现对传动系的动力传递，以保证：A.汽车在起步时将发动机与传动系平顺结合，使汽车平稳起步B.在换挡时将发动机与传动系迅速彻底分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡。C.在工作中受到过大载荷时，靠离合器打滑保护传动系，防止零件因过载而损坏。为保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器提出如下基本的要求：A. 在任何行驶情况下能可靠的传递发动机最大的转矩，而且传递扭矩的能力要有适当储备；B. 分离是要彻底；C.结合时要平顺，
4、以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲击；D离合器的从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时齿轮之间的冲击和便于换挡；此外，离合器应力求做到结构简单、紧凑、重量轻，制造工艺性好和维修方便。1.2离合器机构的选择在离合器设计时，主要是根据所要设计的汽车类型和使用要求制造要求以及三化等条件，并参照同类车型设计来合理选择离合器的基本类型与结构。1.2.1、从动盘的选择：根据所要求的设计参数，我们选择单盘式离合器。1.2.2、压紧弹簧的选择：压紧弹簧的种类很多，此次设计选用膜片弹簧。1.2.3、膜片弹簧离合器的分离操纵方式的选择：膜片弹簧离合器又有拉式和推式之分，其中拉式和推式相比，有不少优点，因此选择拉式。1.
5、2.4、从动盘的选择:其主要部分由从动片、摩擦片、从动盘毂、扭转减震器和花键毂组成。离合器的摩擦材料选择铁基粉末冶金。1.3离合器主要参数的选择与计算1.3.1、离合器后备系数的确定后备系数是离合器很重要的参数，它保证离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。在开始设计离合器时，一般是参照已有的经验和统计资料，并根据汽车的使用条件、离合器结构型式的特点等，初步选定后备系数。汽车离合器的后备系数推荐如下（供参考）： 小轿车：1.21.3； 载货车：1.72.25； 带拖挂的重型车或牵引车：=2. 03.0。本次设计中，根据所给参数，结合相同类型车型，我
6、们选取1.8。1.3.2、摩檫系数的确定在离合器接合、分离过程中，它将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此，要求摩擦面片应有较好的综合性能。通过查表得:本次设计中，摩擦片材料我们选择铁基粉末冶金材料，在干式情况下，摩擦系数为：0.30.4，许用压强：1.23.0，许用温度：680。1.3.3、摩檫片外径D的确定摩擦片外径是离合器的重要尺寸之一，初步确定D的方法有两种：1）用公式反算参数A，再通过A和离合器的实际结构空间尺寸确定D。2）按发动机的最大转矩Temax（Nm）来初选D，可参考下列公式： 根据下面离合器摩擦片尺寸系列和参数表，摩檫片的外径粗选为325mm。式中， 一般载
7、货汽车K36（单片）或K=50（双片）； 对摩擦片的厚度h，我国已规定了3种规格：3.2，3.5和4。本次设计中，摩擦片厚度选择4mm。 由上表得外径为325mm，内径选为190mm，内外径比为0.585，单面面积54600。1.3.4、验算单位压力对于采用有机材料作为基础的摩擦面片，下列一些数据可以作为参考： 对于小轿车，D230时，p约为0. 25MPa；D230时，p可由下式选取： p=1.18/，MPa。 对于载货车，D=230时，p约为0. 2MPa；D=380480时，p约为0.14MPa。对于城市公共汽车，一般单片离合器p约为0.13MPa；大的双片离合器p 约为0.1MPa（考
8、虑中间的散热困难）。由上表的摩檫片的选材和单位压力摩檫因素取，选用铁基粉末冶金 材料，其单位压力。我选的是单片离合器。离合器转矩容量的计算公式如下： 1、离合器转矩容量Te，根据对压盘压力分布的两种假设，有两种计算公式： （1） 假设压盘压力均匀分布 （11）（12） （2） 假设压盘压力从Ri到R0递减 式中：Ri、R0-摩擦盘的内、外半径，m； F-作用在压盘上的正压力，N； -摩擦材料的摩擦系数； Z-摩擦盘工作面数，单盘为2，双盘为4 2、离合器的转矩容量与发动机最大转矩的基本性能关系为了保证离合器能可靠地传递发动机的转矩，将离合器转矩容量Te和发动机最大转矩Temax写成如下关系式：
9、TeTemax或写成Temax ZReF （13）式中：为离合器的后备系数， 1； Re为摩擦盘上摩擦力等效作用半径，不同的模型有不同的取值。当引入单位压力p(p=F/A)这一参数时，就可把面积因素引入。可把式改写成Temax =ZRepA （14）式中 A-摩擦片单面面积，。验算单位压力：假设压盘压力均匀分布 代入：p0.16Mpa假设压盘压力从Ri到R0递减 代入： P=0.164Mpa单位许用压力范围：1.23.0范围内，所以参数合适。1.4膜片弹簧的设计与计算1.4.1.膜片弹簧基本参数的选择当选用的材料为弹簧钢60Si2MnA或50CrVA时，许用应力可取为15001700MPa。本
10、次设计材料选60Si2MnA。膜片弹簧主要参数的选择：（1）、H/h和h的选择膜片弹簧离合器多取1.5H/h2,本次选取h3，H/h1.8，所以H5.7mm。（2）、比值R/r和R、r的选择根据结构的布置和压紧力的要求，汽车用膜片弹簧的设计中R/r一般在1.201.3之间，本次选取为1.25。为使摩擦片上压力均匀分布，拉式膜片弹簧的R值选取为大于或等于摩擦片的平均半径，此次设计中，摩檫片的平均半径，由于我选的膜片弹簧为拉式弹簧值应大于或等于，。（3）弹簧自由状态下圆锥底角的选用 根据公式得： （15） 在允许范围内，所以，符合要求。（4）宽度、以及半径的选取： 由得： （16）.（5）弹簧工作
11、点位置的选择膜片弹簧的弹性特性曲线，如（图1-1）所示。该曲线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置，而且1H= (1M +1N)2。新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般1B =(0.81.0) 1H，以保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力从F1B到F1A变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。图1-1 膜片弹簧的弹性特性曲线（5）支撑环作用半径: 支承环作用半径=160mm,与压盘接触半径=132mm。（6）膜片弹簧的优化设计膜片弹簧的优化设计就是要确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离 合器
12、的使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求，以达到最佳的综合效 果。a、 目标函数f(x)=(x)+(x) （17）式中，和分别为两个目标函数(x)和(x)的加权因子，视设计要求 选定。b、 设计变量图1-2 子午断面绕中性点假设膜片弹簧在承载过程中，其子午断面刚性地绕此断面上的某中性点O转动，如图1-2。通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的载荷F1集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为l，如图，则有关系式图1-3 膜片弹簧在不同状态时的变形a)自由状态 b)压紧状态 c）分离状态 （18）从膜片弹簧载荷变形特性公式可以看出，应选取H、h、R、r、R1、r1这六个尺寸参数以及在接合工作点相应于弹
13、簧工作压紧力F1B的大端变形量1B为优化设计变量，即X = x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 T= H h R r R1 r1 1B T c、 约束条件1) 应保证所设计的弹簧工作压紧力与要求压紧力相等，即 = （19）要求压紧力 2) 为了保证各工作点A、B、C有较合适的位置(A点在凸点M左边，B点在拐点H附近，C点在凹点N附近，如图1-3所示)，应正确选择1B相对于拐点1H的位置，一般1B1H=0.81.0，则有 符合要求。3) 保证摩擦片磨损后仍能可靠地传递转矩，摩擦片磨损后弹簧工作压紧力 4) F1A应大于或等于新摩擦片时的压紧力F1B，即F1AF1B （110） 符合要求。4) 为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的Hh应在一定范围内，即：1.6Hh2.2 符合要求。5) 弹簧各部分有关尺寸比值应符合一定的范围，即1.20Rr1.35 （111）
