推式膜片弹簧离合器最终版

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1、目录引言 错误!未定义书签。1 汽车离合器简介 错误!未定义书签。1.1离合器的工作原理 错误!未定义书签。1.2离合器的功用 31.3汽车离合器设计的基本要求 错误!未定义书签。2 离合器主要参数的选择 错误!未定义书签。2.1初选摩擦片外径D、内径d、厚度b错误!未定义书签。2.2 后备系数 卩错误!未定义书签。2.3摩擦因数f、离合器间隙At错误!未定义书签。2.4单位压力 P052.5 压紧弹簧和布置形式的选择错误!未定义书签。3 离合器基本参数的优化 错误!未定义书签。3.1 设计变量 73.2 目标函数 73.3 约束条件 74 膜片弹簧的设计错误!未定义书签。4.1 膜片弹簧的基

2、本参数的选择错误!未定义书签。4.2 膜片弹簧弹性特性曲线错误!未定义书签。4.3 强度校核 错误!未定义书签。5 扭转减振器的设计 错误!未定义书签。5.1 扭转减振器主要参数错误!未定义书签。5.2 减振弹簧的计算错误!未定义书签。6 从动盘总成的设计 186.1 从动盘毂 186.2 从动片 .7 压盘设计7.1臾器盖18 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。7.2 压盘 错误!未定义书签。7.3 传动片 错误!未定义书签。7.4 支承环 错误!未定义书签。8小结错误!未定义书签参考文献 错误!未定义书签。引言现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。我国自 195

3、3 年创建第一汽车制造厂至今，已有 130 多家汽车制造厂，700 多家汽车改装厂。随着我 国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提出新的要 求。目前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动 惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结 构上采取一定措施，也能使其接合平顺。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也 相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭 转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆

4、机构等。 另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简 化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的 压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且 可减轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采 用多片干式离合器。此外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽 车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比， 由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过93C）。因此，允许起 步时长时间地打滑或用高档起步

5、而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。据说这种离 合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏 板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构 简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。 但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想， 使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提 前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善。随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高

6、，以适应新的使 用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转 速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求 也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目 前离合器的发展趋势。1 汽车离合器简介1.1 离合器的工作原理摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮1 和压盘借摩擦作用传给 从动盘 2，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离 套筒和分离轴承，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间

7、是以离合器盖上的 支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从 动盘 2 两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处 于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原 位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘 2 压紧在飞轮上 1，这样发动机的扭矩 又传入变速器.图 1.1 离合器工作原理图1飞轮；2从动盘；3离合器踏板；4压紧弹簧；5变速器第一轴；6从动盘毂1.2 离合器的功用离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。其主要作用1）汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；2）在换挡

8、时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；3）限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；4）有效地降低传动系中的振动和噪声。1.3 汽车离合器设计的基本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化”（系列化，通 用化，标准化）要求等，合理选择离合器的结构。在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备， 又能防止过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。3）分离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小 同步

9、器的磨损。5）应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。7）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小， 保证有稳定的工作性能。9）具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。2 离合器主要参数的选择2.1初选摩擦片外径D、内径d、厚度b摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命。它和离 合器所需传递的转矩大小有一定的关系。显然，传递大的转矩，就需要大的

10、尺寸。发动 机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩（Nm）来选定D时，根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版）式2-9，有公式D二心匠式中D摩擦片外径，mmJ，1 发动机最大转矩，Nm人为直径系数，乘用车取14.6则D = KdTemax =177.62mm，根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华 大学出版社出版）表 3.2.1 可知，取 D=200mm,d=140mm, b=3.5mm2.2后备系数卩由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几 乎不会变小（开始时还有些增加），再加上车用车的后备功率比较大，使用条件较好， 故取卩= 1.5。2.3摩擦因数f

11、、离合器间隙At摩擦因数 f=0.25离合器间隙 At=3mm摩擦面数 Z=22.4单位压力P0根据汽车离合器（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）表3.2.1可知兀由 Tc=12 fZP0D3（1-c3）Tc_p T得 p =0.233Mpae max 0故根据根据汽车设计 （王望予编著，机械工业出版社出版）表22可知当0.25MpaP00.35Mpa时，摩擦片材料选择石棉基材料，取p0=0.25Mpa，摩擦系数 f 为 0.3。2.5 压紧弹簧和布置形式的选择 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离 指部分组成。2.5.1 膜片弹簧离合器与其他形式的离

12、合器相比，有如下优点1) 具有较理想的非线性弹性特性。2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。4) 以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。5) 通风散热良好，使用寿命长。6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。2.5.2 膜片弹簧的支撑形式 选择:推式膜片弹簧离合器2.5.3 压盘传动方式的选择由于传统的凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接方式存在传力处之间有间隙 的缺点，故选择已被广泛采用的传动片传动方式。3 离合器基本参数的优化3.1 设计变量后备系数卩取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。单位

13、压力P 也取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。因此，离合器基本参数的 优化设计变量选为：X = x x x t = FDd t1233.2 目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使其结构 尺寸尽可能小，即目标函数为f (x) = min-(D2 - d 2)43.3 约束条件3.3.1 最大圆周速度 根据汽车设计(王望予编著，机械工业出版社出版)式(210)知，兀v = nD x 10-3 65 70m / sD 60 e max式中，v为摩擦片最大圆周速度(m/s); n为发动机最高转速(r/min)De max所以，v =3.14/60x5

14、100x0.20=53.4 m/s65 故符合条件。D3.3.2 摩擦片内、外径之比 cc=d/D=0.700，满足 0.53c0.70 的条件范围。3.3.3后备系数卩初选后备系数卩=1.3,满足1.2邙2R0+50mm故取 R0 为 45mm。3.3.5 单位压力 P0为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力 P 的最大范围为 00.1Mpa1.5Mpa兀由公式Tc=fZPD3(1-C3)c 12 0 Te max得 P =0.233Mpa 03.3.6总摩擦功w在规定范围内，故满足要求根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版）式（ 213）为了减少汽 车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面过高而发生烧伤，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：4W兀 2 n 2 m r2w 二一nZ(D 2 一 d 2) Lw，其中 W= (a-)1800 i 2i 2 0gr 为轮胎轨动半径 0.3084m， i 为一档传动比 3.46,i 为主减速比 4.25,汽车总质量 m rg0a=1240kgn 2 n 2 m r 2W=一 ( 一)=11962.1J1800 i 2 i 20g眉廿 二037 w符合要求。3.3.7 单位摩擦面积传递的转矩 Tc0 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