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1、摘要本文主要表达了QS1040轻型载货汽车离合器总成的设计计算过程。介绍了离合器选型，对单片周置弹簧离合器的主要参数进行了设计计算，并对其主要零部件进行设计。详细描述运用CATIA软件进行单片周置弹簧离合器的底盖建模和弹簧片建模的过程；介绍离合器压盘及壳总成的装配和离合器盘毂二维工程图的做法。关键词：汽车离合器，设计计算，三维建模AbstractThis paper describes the QS1040 light automotive design and calculation of the clutch assembly process. Introduces the selecti
2、on process, choose single friction slices & spiral spring clutch as design object. Designed and calculated the main parameters of the clutch. Detailed detailed the process of building-up bottom cap modeling and shrapnal modeling of the clutch using CATIA software. Introduce the modus operandi of clu
3、tch platen & shell assembly and the two-dimensional engineering graphics of the clutch disc hub.Keywords: automobile clutch, design& calculate, 3d modeling.目录摘要IAbstractII1 绪论1课题简介1国内外现状12 离合器设计5离合器的工作原理和根本设计要求5离合器结构选型6单片周置弹簧离合器主要参数的优化设计7单片周置弹簧离合器主要参数7优化设计建立与求解过程9单片周置弹簧离合器主要零部件设计11扭转减震器主要参数设计计算11离合器
4、从动盘毂的设计14离合器盖总成设计153 基于CATIA的离合器三维建模17CATIA软件简介17单片周置弹簧离合器典型零件建模17离合器底盖三维建模17离合器弹簧片三维建模21离合器压盘及壳总成装配26离合器盘毂二维工程图27离合器压盘及壳总成拆装动画294 结论与展望31致谢33参考文献34附录离合器主要参数求解模型与结果35附录：电子文档清单38附录: 图纸清单391 绪论课题简介离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证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；在换挡时将发动机与传动系别离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击
5、；在工作中受到大的动载荷时，能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；有效地降低传动系中的振动和噪声1。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速开展，人们对离合器的要求越来越高。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结构开展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式开展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的开展趋势。本次设计主要内容是完成?QS1040载货车离合器总成的设计计算?，包括选型、性能计算、参数确定等，并基于CATIA软件完成离合器各零部件的三维建模、装配、绘制二维工程
6、图，并完成拆装动画。整个设计过程以CATIA软件为核心，表达离合器数字化设计过程。国内外现状随着汽车工业的开展，电子技术广泛应用，汽车离合器新技术也不断涌现。传统的离合器作为单一总成也正在向离合器与其他总成复合集成化开展。1)自动调整式膜片弹簧离合器2。由于传统膜片弹簧离合器在使用过程中不可防止会产生磨损，其实际压力一直在增大，因而别离离合器的别离力也相应增大，使得离合器踏板力增加，自动调整式膜片弹簧离合器能消除这个缺陷见图1.1。图1.1自动调整式膜片弹簧离合器结构示意图它由离合器盖、压盘、传动片、膜片弹簧、感应器及楔形自动调整机构组成。它与传统膜片弹簧离合器区别在于增加了感应器和楔形自动调
7、整机构。膜片弹簧不像传统的膜片弹簧离合器那样通过支撑环合支撑铆钉铆合在离合器盖上，而是夹在感应器和楔形自动调整机构之间。感应器为零刚度的开槽蝶形弹簧，当在压平点附近变形时，其载荷可保持根本不变，它装在膜片弹簧离合器内时处于预压状态。其自动调整过程详见图1.2。在新摩擦片时，感应器设定的力小于最大别离力，在离合器别离过程中，膜片弹簧无轴向移动，其工作情况与传统膜片弹簧离合器相同，见图。当摩擦片磨损后，压盘左移，膜片弹簧变形量减小，工作压紧力增大。这时膜片弹簧离合器的最大别离力增大，使，膜片弹簧被压离离合器盖，使膜片弹簧与楔块之间有一间隙见图1.2b。从图1.1可见楔块受螺旋弹簧作用 ，推向膜片弹
8、簧，从而消除间隙。当膜片弹簧在别离中变形量恢复到新摩擦片的变形量时，即，膜片弹簧不在左移，楔块停止移动，自动调整结束见。图1.2自动调整式膜片弹簧离合器自动调整过程图1.3为自动调整式膜片弹簧离合器与传统式膜片弹簧离合器别离特性曲线。图1.3自动调整式膜片弹簧离合器与传统式膜片弹簧离合器别离特性曲线2)自动离合器2自动离合器可以使得离合操纵自动化，它是机电一体化产品。自动离合器有液压式和机械式两种。1933年在萨博公司的轿车上首先使用了自动离合器。雷诺、菲亚特、戴姆勒克莱斯勒、现代等汽车公司也相继开发了用于轿车和轻型客车的自动离合器。图1.4为液压式自动离合器工作原理图。它是在传统的膜片弹簧离
9、合器根底上增加了电子控制系统和液压执行元件。由离合器踏板操纵离合器别离油缸改为用开关操纵电动液压油泵。驾驶员通过对加速踏板和离合器别离和结合选择开关来实现离合器的自动操纵。图1.4液压式自动离合器工作原理图自动离合器的控制系统ECU可以与发动机和自动变速器的ECU集成在一起。根据传感器反应行驶状况的信息计算出离合器最正确结合速度。自动离合器执行机构是电动液压油泵、线性电磁阀和离合器别离油缸。电动液压油泵产生的高压油通过线性电磁阀输送离合器别离油缸。通过控制电磁阀电流的大小来控制其阀芯位置从而实现线性电磁阀的流量控制，通过离合器别离油缸完成汽车起步、换挡操作。线性电磁阀通过通道变换实现离合器别离
10、油缸的移动方向。3) Voith新技术32021第62届国际汽车展览会(IAA)商用汽车展览会上，VoithTurbo(福伊特驱动)公司展示了其最新开发的用于商用车的新型液压制动系统VIAB；该系统将离台器和转矩转换器以及缓速器的功能集成到同一个系统中，并置于发动机和变速器之间(目前通常情况下缓速器位于齿轮箱外的变速器与传动轴之间)。2 离合器设计离合器的工作原理和根本设计要求离合器主要包括主动局部、从动局部、压紧机构和操纵机构四局部4。离合器的主动局部和从动局部借接触面间的摩擦作用传递扭矩。发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘，再传递到传动系。当驾驶员踩下离合
11、器踏板时，通过机件的传递，使弹簧大端带动压盘后移，此时从动局部与主动局部别离，扭矩传递切断。离合器的主要功能是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺的结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系别离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系的震动和噪声。为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下根本要求：1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储藏。2)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。3)别离时要迅速
12、、彻底。4)离合器从动局部转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。6)应使传动系防止扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。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，以保证有稳定的工作性能。9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。2.2离合器结构选型1从动盘数的选择现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩
13、擦离合器。从从动盘数的选择可分为：单片离合器、双片离合器和多片离合器。单片离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，散热良好，用时能保证别离彻底、接合平顺。对于乘用车和总质量小于6t的商用车，发动机最大转矩一般不大，在布置条件允许下，离合器通常采用单片式。QS1040轻型载货汽车的局部参数如表1.1：表2.1QS1040轻型载重车的原始参数原始数据工程数值最大扭矩318.5Nm起步转速2000r/min起步挡位传动比轮胎半径348mm主减速器传动比汽车总质量5000kg发动机最高转速4500r/min根据表中参数总质量为5000kg，小于6t，发动机转矩也不大，该车离合器可选择从盘为一个的单片离
14、合器。2压紧弹簧和布置形式的选择根据所用压紧弹簧的布置形式的不同，摩擦离合器可分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和周布斜置弹簧离合器。根据所用压紧弹簧形式的不同，可分为圆柱螺旋弹簧离合器、圆锥螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。采用圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧的周置弹簧离合器，其特点是结构简单、制造容易，本钱低，因此应用较为广泛。此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是别离杠杆的倍数。在某些重型汽车上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。3压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块-
15、窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。前三种的共同缺点是在各联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器传动效率。传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。此结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。但由于传动片式结构复杂增加了制造本钱，而且该离合器摩擦力矩也不大，所以选用凸块-窗孔式就能满足要求。综合考虑到整车对离合器的性能要求和本钱问题，选择离合器的形式是：单片周置圆柱螺旋弹簧离合器。以下简称单片周置弹簧离合器。2.3单片周置弹簧离合器主要参数的优化设计单片周置弹簧离合器主要参数离合器的主要参数是摩擦力矩、后备系数、摩擦面数和摩擦片内径及外径。前面两个参数主要表征离合器的工作能力，可称之为性能参数5
