某轎車推式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 奇瑞轎車推式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ： ××× 專業(yè)（班級(jí)）： ××× 作者（學(xué)號(hào)）： ×××（×1301071002） 指導(dǎo)教師： 姓名（括號(hào)內(nèi)填寫職稱或?qū)W位） 完成日期： 2017年4月15日 蚌埠學(xué)院教務(wù)處制 目 錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 緒 論 3 1.1 研究的作用及意義 3 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 2 離合器的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)的確定 5 2.1 離合器結(jié)構(gòu)型式的確定 5 2.2 離合器基本參數(shù)的確定 6 3

2、離合器的設(shè)計(jì) 8 3.1 從動(dòng)盤總成 8 3.1.1 從動(dòng)盤轂 8 3.1.2 從動(dòng)片設(shè)計(jì) 8 3.1.3 從動(dòng)盤摩擦片 9 3.1.4 波形片和減振彈簧 9 3.2 膜片彈簧設(shè)計(jì) 9 3.2.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算的基本公式 10 3.2.2 膜片彈簧基本參數(shù)的確定 10 3.2.3 強(qiáng)度校核 13 3.3 離合器蓋及壓盤總成的設(shè)計(jì) 13 3.4 壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.4.1 壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.4.2 壓盤幾何尺寸的確定 14 3.4.3 傳力方式的選擇 14 3.5 分離軸承總成 15 3.6 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4 整體的結(jié)構(gòu)與繪圖（客戶自己操作圖

3、） 15 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 16 參 考 文 獻(xiàn) 17 奇瑞轎車推式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 摘 要：離合器的功用主要的功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換檔時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換檔齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。膜片彈簧離合器是近年來在轎

4、車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，高速是平衡性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且較緊湊、散熱通風(fēng)性能好、使用壽命長(zhǎng)，也能大量生產(chǎn)。此設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)的說明了轎車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計(jì)算過程。 關(guān)鍵詞：離合器；膜片；彈簧 Design of automobile universal transmission shaft Abstract: The clutch function main function is to cut off and the engine power transmission on

5、 the transmission system, to ensure the car started the engine and the power transmission joinssmoothly, ensure a smooth start car; the shift of the engine and transmission of separation, reduce transmission gear shift impact; by the larger dynamic load at work when the maximum torque transmission s

6、ystem to limit the burden, to prevent the transmission parts damaged by overload; effectively reduce vibration and noise in transmission system. Diaphragm spring clutch is a clutch widely used in cars and light vehicles in recent years, the torque capacity of large and relatively stable, easy operat

7、ion, high speed is a good balance, the structure is simple and compact, ventilation is good performance, long service life, can be mass production. This design specification describes in detail the structure of the diaphragm spring clutch, parameter selection and calculation process. Key words: U

8、niversal drive shaft；Cross shaft；Strength check 1 緒 論 1.1 研究的作用及意義 為了適應(yīng)新的使用條件，離合器需要在原有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)和提高，從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來看，近年來的汽車性質(zhì)在像高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，國(guó)內(nèi)也有類似的狀況。從提高離合器使用性能的角度方面，傳統(tǒng)操作模式正在向自動(dòng)操作形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用性命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操作，已經(jīng)成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 膜片彈簧離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的部件，起

9、著保證汽車平穩(wěn)起步，傳動(dòng)系統(tǒng)換擋時(shí)工作平順，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過載等作用。 快速有效的設(shè)計(jì)方案的建立與論證是加速汽車離合器膜片彈簧研制步伐的首要原因。由于現(xiàn)代汽車工業(yè)在國(guó)際范圍內(nèi)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)離合器的綜合性能和使用效率日益提高，不同客戶對(duì)離合器也有著不同的要求，這種既費(fèi)事又費(fèi)力的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能跟上現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的步伐。因此，研究膜片彈簧力學(xué)性能，采用先進(jìn)的優(yōu)化方法開發(fā)新型膜片彈簧離合器成為離合器設(shè)計(jì)理論和方法體系的發(fā)展趨勢(shì)。 膜片彈簧離合器相對(duì)于螺旋彈簧離合器有著一系列的優(yōu)點(diǎn)：膜片彈簧的非線性特性使在摩擦片整個(gè)磨損過程中保證壓盤受到壓緊力基本保持不變，保證離合器工作性能更穩(wěn)定；膜片彈簧的分離指起

10、到分離杠桿的作用，這樣，省去了多組分離杠桿裝置，零件數(shù)目減少，質(zhì)量也減輕；在滿足相同壓緊力的情況下，膜片彈簧的軸向尺寸較螺旋彈簧小，在有限的空間內(nèi)便于布置，使離合器的結(jié)構(gòu)更為緊湊；同時(shí)膜片彈簧是圓形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱零件，平衡性好，在高速時(shí)，其壓緊力降低很少。并且制造工藝水平的不斷提高，膜片彈簧離合器越來越廣泛運(yùn)用在現(xiàn)在汽車中。 膜片彈簧離合器根據(jù)分離時(shí)分離指內(nèi)端受推力還是受拉力，可分為推式膜片彈簧離合器和拉式膜片彈簧離合器。拉式膜片彈簧的分離指與分離軸承套筒總成嵌裝在一起，需使用專門的分離軸承，故使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和拆卸較困難，而且分離時(shí)的行程略大于推式膜片彈簧離合器。但是，由于拉式膜片彈簧離合器的綜

11、合性能有月，膜片彈簧離合器的推式結(jié)構(gòu)正在逐漸被拉式結(jié)構(gòu)所取代。 本課題的意義在于采用先進(jìn)的優(yōu)化軟件對(duì)推式膜片彈簧離合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于優(yōu)化設(shè)計(jì)是產(chǎn)品定量精確設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)?，因此本文的工作內(nèi)容具有廣泛的應(yīng)用前景。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 離合器通過腳踏板來工作。踩下離合器踏板，通過分離撥叉拉回錐形座圈，釋放彈簧，從而使離合器分離。在1889年，戴姆勒的鋼輪汽車已使用這種設(shè)計(jì)原理的基本形式：配備了一個(gè)錐形/斜面摩擦離合器。這個(gè)可以自由移動(dòng)的錐形盤位于變速器軸上，與曲軸上帶錐形凹槽的飛輪可以牢牢地接合。螺旋彈簧將錐形盤壓入到飛輪錐形凹槽里，離合器接合；可踩下腳踏板，通過分離套筒、彈簧將此錐

12、形盤拉回，從而分離離合器，中斷動(dòng)力傳輸。最初使用駝毛做為錐形盤摩擦面的材料，但很快被皮革取代。后者在蓖麻油中浸泡過，可以防潮濕，防油/脂。其優(yōu)點(diǎn)是：可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，變速器輸入軸上不受應(yīng)力，但也有缺點(diǎn)，就是太重。一方面，摩擦片磨損太快，更換太復(fù)雜，后在皮革摩擦片中設(shè)計(jì)了壓緊彈簧銷或傳動(dòng)片以做改進(jìn)。另一方面，飛輪和離合器錐盤體積太大，因而其慣性力矩較大導(dǎo)致?lián)Q檔時(shí)離合器比其要求的分離過程要慢很多。若干年后，單盤離合器就淘汰了錐形盤離合器。DE?Dion和BOUTON是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到單盤離合器是離合器未來發(fā)展方向的人。隨著Ferodo石棉摩擦片的出現(xiàn)，離合器技術(shù)取得了一大進(jìn)步。石棉摩擦片大概從1920年代

13、起一直使用到當(dāng)代，直到其被非石棉摩擦片取代。單盤干式離合器的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的：較低的從動(dòng)盤質(zhì)量使其分離后可更快地停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使換檔更容易——徹底告別了變速器制動(dòng)結(jié)構(gòu)。? 單盤干式的最初構(gòu)造相對(duì)較復(fù)雜。離合器外罩用法蘭固定在飛輪上，離合器蓋用螺栓固定在離合器外罩里。帶彈簧向內(nèi)側(cè)壓縮的分離杠桿的離合器蓋從中間盤經(jīng)由摩擦盤傳遞壓力，將來自飛輪的轉(zhuǎn)矩傳到變速器。摩擦盤通過駕駛員將其連接到連接處或變速器輸入軸。離合器通過一個(gè)可讓錐形盤前后移動(dòng)的滑動(dòng)環(huán)片來實(shí)現(xiàn)分離和接合。錐盤的各側(cè)相應(yīng)地作用于分離杠桿，分離杠桿由螺旋彈簧起作用，受到壓緊或分開，即中間盤接合/分離。由于錐盤是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而滑動(dòng)環(huán)片是靜止的，故

14、需要定期地潤(rùn)滑。 然而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，離合器變得越來越重。除此以外，用來作用于分離杠桿的分離軸承一直處在受壓狀態(tài)下，使其和離合器外罩很容易發(fā)生磨損，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)換檔，會(huì)很快地磨損。? 為了解決上述這些系統(tǒng)性的不足，人們便開發(fā)出了膜片彈簧離合器，膜片彈簧離合器誕生于1936年通用汽車的研究實(shí)驗(yàn)室里，并在1930年代后期在美國(guó)大批量生產(chǎn)。在歐洲，是在第二次世界大戰(zhàn)之后，人們通過美國(guó)通用公司的軍用卡車才開始熟悉膜片彈簧離合器，并在1950年代中期應(yīng)用在一些單一的歐洲車型上。保時(shí)捷356，Goggomobil，寶馬700和DKW?Munga是第一批配備了膜片彈簧離合器的德國(guó)制造

15、的汽車。膜片彈簧離合器大批量生產(chǎn)始于1965年的歐寶Rekord車型。? 由于膜片彈簧離合器能夠均衡、對(duì)稱地轉(zhuǎn)動(dòng)，因而不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。膜片彈簧離合器在1960年代獲得了成功，那時(shí)凸輪軸頂置式高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)(GLAS，寶馬，阿爾法羅密歐)大范圍地取代了凸輪軸下置式發(fā)動(dòng)機(jī)。1960年代末至今，幾乎所有的汽車制造商都采用膜片彈簧離合器。 隨著多種變速箱技術(shù)的發(fā)展和齊頭并進(jìn)，我國(guó)離合器技術(shù)也逐漸由單一的、傳統(tǒng)的摩擦式離合器向多種傳動(dòng)技術(shù)并存的方向發(fā)展。? 李濤，王曉廣，劉玉紅介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)，概述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，并以某轎車的膜片彈簧離合器為例，介紹了其膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。高鐵

16、石，石毅就膜片彈簧離合器膜片壓緊力特性曲線的計(jì)算方法提出創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的計(jì)算公式上增加了修正項(xiàng)，提高了計(jì)算精度。?高翔電測(cè)法研究了汽車離合器膜片彈簧應(yīng)力-變形特性，提出了膜片彈簧疲勞破壞危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力-變形計(jì)算公式的修正方法，并得到修正系數(shù)與膜片彈簧窗孔寬度線性相關(guān)的結(jié)論。 2 離合器的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)的確定 2.1 離合器結(jié)構(gòu)型式的確定 本車設(shè)計(jì)采用單片膜片彈簧離合器。本車采用的摩擦式離合器是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，維修方便，目前大多數(shù)汽車都采用這種形式的離合器。采用膜片彈簧離合器是因?yàn)槟て瑥椈呻x合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設(shè)計(jì)成摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可

17、以保持不變，且可減輕分離離合器時(shí)的踏板力，是操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)的，因此其壓力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼其壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著的縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸，是壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良好的散熱通風(fēng)等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷的提高，因而這種離合器在轎車及微型輕型客車上得到了廣泛的應(yīng)用，而且逐漸擴(kuò)展到了載貨汽車上。從動(dòng)盤選擇單片式從動(dòng)盤是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整

18、方便。綜上本次設(shè)計(jì)選擇單片推式膜片彈簧離合器。 2.2 離合器基本參數(shù)的確定 離合器傳遞的扭矩與摩擦系數(shù)、彈簧壓緊力、摩擦片的摩擦面數(shù)、摩擦片的平均摩擦半徑等因素有關(guān)。并且離合器所能傳遞的最大扭矩應(yīng)適當(dāng)?shù)母哂诎l(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，其間的關(guān)系為： (2-1) （2-2） 式中：f為摩擦因數(shù)；Z為摩擦面數(shù)；為單位壓力；D為摩擦片外半徑；c為摩擦片內(nèi)、外徑之比；β為后備系數(shù)。離合器的基本參數(shù)主要有性能參數(shù)有后備系數(shù)β和單位壓力參數(shù)P0，尺寸參數(shù)D和d及摩擦片厚度。 （1）后備系數(shù) 各類汽車β值的選取范圍通常為： 轎車和微型車、輕型貨車 β=1.20～1.75 中型和重型貨車

19、 β=1.50～2.25 越野車、帶拖掛的重型汽車和牽引汽車 β=1.80～4.00 根據(jù)上述原因及所選車型，選取β=1.25。 （2）單位壓力和摩擦因數(shù)f 當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí)，和f的取值范圍見下表： 表2-1P0和f的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 摩擦因數(shù)f 石棉基材料 模壓 0.15-0.25 0.20-0.25 編織 0.25-0.35 0.25-0.35 粉末冶金材料 銅基 0.35-0.50 0.25-0.35 鐵基 0.35-0.50 金屬陶瓷材料 0.70-1.50 0.4 選用粉末冶金材料銅基，單位壓力0.35-0.

20、50MPa, 摩擦因數(shù)0.25-0.35. f取0.25。 （3）摩擦片外徑D、內(nèi)徑d和厚度h的確定 離合器應(yīng)按轉(zhuǎn)矩容量或熱容量設(shè)計(jì)，摩擦片或從動(dòng)片外徑D是基本尺寸。它關(guān)系到結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量的大小和使用壽命的長(zhǎng)短設(shè)計(jì)是通常首先確定D的值。 由以下公式計(jì)算D的值： 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；=143 N·m 對(duì)于轎車，=14.6，求得D=175 mm 表2-2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D(mm） 內(nèi)徑 d(mm) 厚度 h(mm） 內(nèi)外徑之比 d/D 單位面積 F(mm2） 160 180 200 225 250 280 300

21、325 350 110 125 140 150 155 165 175 190 195 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 10600 13200 16000 22100 30200 40200 46600 54600 67800 根據(jù)表2-2摩擦片的尺寸見表2-3： 表2-3選定的摩擦片的尺寸 外徑D （mm） 內(nèi)徑d (mm) 厚度h (mm) C= 1-

22、單位面積F（mm） 180 125 3.5 0.694 0.665 13200 用公式（2-1）和（2-2）驗(yàn)算單位壓力： 得到 =0.35MPa，單位壓力在容許范圍內(nèi)，認(rèn)為所選離合器的尺寸、參數(shù)合適。 3 離合器的設(shè)計(jì) 3.1 從動(dòng)盤總成 3.1.1 從動(dòng)盤轂 從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax按國(guó)標(biāo)GB1144－74選取（見表3-1）。 表3-1 離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列 摩擦片 外徑 D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)的

23、最大轉(zhuǎn)矩 Temax/N·m 花鍵尺寸 擠壓應(yīng)力 σj/Mpa 齒數(shù) n 外徑 D′/mm 內(nèi)徑 d′/mm 齒厚 b/mm 有效齒長(zhǎng) l/mm 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300

24、 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 根據(jù)摩擦片的外徑D=180mm與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=139.2 N·m，由表3-1查得n=10，D′=26mm，d′=21mm，b=3mm，l=20mm，σj=11.8Mpa 3.1.2 從動(dòng)片設(shè)計(jì) 從動(dòng)片通常用1.3～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時(shí)將其外緣的盤形部分磨薄至0.65～1.0mm，以減小其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般

25、用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度HRC38～48；采用波形彈簧片的分開式(或組合式)從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.2～0.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC43～51。 3.1.3 從動(dòng)盤摩擦片 在離合器接合、分離過程中，它將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此，要求摩擦面片應(yīng)有以下一些綜合性能： （1）在工作時(shí)有相對(duì)較高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)； （2）具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好； （3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有良好的熱穩(wěn)定性； （4）能承受較高的壓盤作用載荷； （5）承受相對(duì)較大的

26、離心載荷而不破壞； （6）具有足夠的剪切強(qiáng)度； （7）摩擦副有高度的容污性能，不影響它們的摩擦特性； （8）具有優(yōu)良的性價(jià)比，不污染環(huán)境。 對(duì)于摩擦面片來說，有兩個(gè)方面要求選擇確定，一是結(jié)構(gòu)尺寸，內(nèi)、外直徑已在前面選定，厚度可根據(jù)使用壽命確定。二是材料，近年來，摩擦材料的種類增加極快，常用的有石棉基、有機(jī)摩擦材料、金屬陶瓷摩擦材料等。這里選擇粉末冶金材料銅基，單位壓力0.35-0.50MPa, 摩擦因數(shù)0.25-0.35。 3.1.4 波形片和減振彈簧 波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度為40~46HRC，并經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧常采用60Si2MnA、50CrVA、

27、65Mn等彈簧鋼絲。 3.2 膜片彈簧設(shè)計(jì) 膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長(zhǎng)方孔，分離指根部的過渡圓角半徑應(yīng)大于4.5mm，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長(zhǎng)方孔又可用來安置銷釘固定膜片彈簧。 3.2.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算的基本公式 假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性地繞過斷面上的某中性點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的載荷F1（N）集中在支承點(diǎn)

28、處，加載點(diǎn)間的相對(duì)軸向變形為λ1（mm），則膜片彈簧彈簧特性如下式表示： F （3-1） 式中：E為材料的彈性模量（MPa），對(duì)于鋼：E=2.1×105 Mpa； μ為材料的泊松比，對(duì)于鋼：μ=0.3； H為膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度（mm）； h為膜片彈簧鋼板厚度（mm）； R ，r分別為膜片彈簧的大端半徑（mm）； R1 ，r1分別為壓盤加載點(diǎn)和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑（mm）。 3.2.2 膜片彈簧基本參數(shù)的確定 （1）比值H/h的選擇 該比值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/h對(duì)彈簧特性的影響，正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的

29、使用性能。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車的膜片彈簧離合器的H/h一般取系 -3 121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212：，板厚一般為2～4mm，本設(shè)計(jì)取： h=2mm 則取H/h=1.7，代入h=2得到： H=3.4mm （

30、2）R及R/r的選擇 膜片彈簧的大端半徑R應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和摩擦片的尺寸來確定。比值R/r的選定影響到材料的利用效率。R/r越小，則彈簧材料的利用效率越好。碟形彈簧儲(chǔ)存彈簧性能的能力在R/r=1.8～2.0為最大，用于緩沖沖擊、吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能的碟簧最佳。但對(duì)汽車離合器膜片彈簧來說，并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置及壓緊力的需要，通常R/r=1.2～1.3（即1.25左右）。根據(jù)本設(shè)計(jì)所選車型，選取R/r=1.27。根據(jù)R≥RC=(D+d)/4=76.25mm（RC為膜片彈簧的平均半徑），取R=90mm，則r=71mm。 （3）膜片彈簧起始圓錐底角 膜片彈簧在自由狀態(tài)

31、下的圓錐底角α與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切，α=arctan[H/(R-r)]≈H/(R-r),一般在10°～15°范圍內(nèi)選擇。 本設(shè)計(jì)之錐角為：α≈3.4/（90-71）≈10.3°。落在10°～15°的范圍內(nèi)，因此設(shè)計(jì)合理。 （4）支承圈平均半徑r1和和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑R1 r1與R1的取值將影響膜片彈簧的剛度。r1 應(yīng)略大于r且盡量接近r；R1 應(yīng)略小于且盡量接近R。 根據(jù)以上所述及已知R和r的值，本設(shè)計(jì)選取r1=75mm，R1=88mm 。 （5）膜片彈簧小端半徑ri及分離軸承作用半徑rf 的于外徑opian 131313131313131313131313131313

32、131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313ri由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器 第一軸的花鍵外徑。rf應(yīng)大于ri 。 rf與ri之差在一定的范圍內(nèi)，0≤≤4。 膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用， 因此其杠桿比應(yīng)在一定范

33、圍內(nèi)選取，即: 推式：2.3≤≤4.5 取，得=30mm。 根據(jù)折中原則得：=26mm 。 圖3-1 膜片彈簧尺寸簡(jiǎn)圖 （6）分離指的數(shù)目n和切槽寬δ1 窗孔槽寬δ2及窗孔內(nèi)半徑re 的確定。n多取為18；δ1=3.2～3.5mm；δ2=9～10mm；re的取值應(yīng)滿足（r-re）>δ2 。 本設(shè)計(jì)選取δ1=3.3，δ2=9.3，則： re≤70-9.3=60.7。本設(shè)計(jì)取re=60mm。 （7）膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 圖3-2膜片彈簧工作點(diǎn)位置 汽車離合器

34、膜片彈簧特性曲線的形狀如圖3-2所示。選擇好曲線上的幾個(gè)特定工作點(diǎn)的位置很重要。拐點(diǎn)T對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而λ1T為曲線凸點(diǎn)M和凹點(diǎn)N的橫坐標(biāo)平均值。B點(diǎn)為新離合器（摩擦片無磨損）在接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，通常取在使其橫坐標(biāo)為λ1B=（0.8～1.0）λ1T的位置，以保證摩擦片在最大磨損△λ后的工作點(diǎn)A處壓緊力變化不大。摩擦片總的最大允許磨損量△λ可按上圖求得： 上圖中：ZC—離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，本設(shè)計(jì)為單片則ZC=2； △SO—每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為△SO=0.5～1mm。λ1B C點(diǎn)為離合器徹底分離時(shí)的工作點(diǎn)。它以靠近N點(diǎn)為好，以減少分離軸承的推力使操縱輕

35、便。 本設(shè)計(jì)取△SO=0.9mm，則△λ=1.80mm。 因M、N為拐點(diǎn)，對(duì)式（3-1）求一次導(dǎo)數(shù)并令其導(dǎo)數(shù)值為零，即：，經(jīng)簡(jiǎn)化后得到： 由于=2.5≥0，因此有兩個(gè)實(shí)根，從而求得： =0.28 = 4.38 這兩值即是F1達(dá)到極值時(shí)的橫坐標(biāo)，即分別為點(diǎn)M和點(diǎn)N的橫坐標(biāo)。則： =2.33 圖3-2中，B點(diǎn)：取=2.10 A點(diǎn)：=0.3 C點(diǎn)：取=4.40 3.2.3 強(qiáng)度校核 推式膜片彈簧小端分離軸承載荷計(jì)算，公式如下 由=4.40 mm，計(jì)算得 膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算公式如下 式中,為寬度系數(shù)，。 膜片彈簧選用材料彈簧鋼，許用應(yīng)力160

36、0~1700Mpa。 膜片彈簧分離時(shí)最大變形量=4.40 mm，由上述公式算得，滿足強(qiáng)度要求。 3.3 離合器蓋及壓盤總成的設(shè)計(jì) 離合器蓋與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的部分扭矩。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。在離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)要求： （1）應(yīng)具有足夠的剛度，以免影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)摩擦面不能徹底分離。為此可采取如下措施：適當(dāng)增大蓋的板厚，一般為2.5~4.0mm；在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周處翻邊；尺寸大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造。 （2）應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，一面影響總成的平衡和正常的工作。對(duì)中方式采用

37、定位銷或定位螺栓，也采用止口對(duì)中。 （3）蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。 （4）為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)口，將離合器制成特殊的葉輪形狀?；蛟谏w上下班加設(shè)通風(fēng)扇片等，用以鼓風(fēng)。乘用車和載質(zhì)量較小的商用車的離合器一般用08、10鋼等低碳鋼板，載質(zhì)量較大的商用車則常用鑄件或鋁合金壓鑄件。本設(shè)計(jì)采用厚3mm的08鋼板沖壓而成。 3.4 壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.1 壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量以增大熱容量、減小溫升，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱肋或鼓風(fēng)肋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可采用傳熱系數(shù)較大的鋁

38、合金壓盤。 （2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度。 （3）與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡。 （4）壓盤高度尺寸（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小。 3.4.2 壓盤幾何尺寸的確定 （1）壓盤內(nèi)、外徑的確定（） 前面我們已經(jīng)通過計(jì)算確定了摩擦片的內(nèi)、外徑。從一般而言，壓盤內(nèi)徑稍微小于摩擦片的內(nèi)徑，壓盤外徑稍大于摩擦片外徑。 故本設(shè)計(jì)壓盤外徑 =190mm，壓盤內(nèi)徑為=120mm。 3.4.3 傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動(dòng)部件，它與飛輪必須有一定的連接關(guān)系，圓方向與飛輪不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸向必須有相對(duì)移動(dòng)。壓盤的傳力方式有一下幾種：(a) 凸臺(tái)式；(b) 軸向鍵式；（

39、c）徑向鍵式；（d）銷式；（e）傳力片式。其中傳力片式在轎車離合器中個(gè)應(yīng)用較多，因?yàn)樗箟罕P的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而沿圓周切向布置還使受力狀況有很大的改善，一般有3~4組，每組3~4個(gè)彈性薄片組成，片厚一般為1~1.2mm，一般由彈簧鋼帶65Mn制成。 3.5 分離軸承總成 分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作中主要承受軸向分離力，同時(shí)還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。目前國(guó)外采用角接觸推力球軸，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鋰基潤(rùn)滑脂，其端部形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平端面或凹弧形端面。 3.6 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 駕駛員通過

40、操縱機(jī)構(gòu)控制離合器的結(jié)合與分離，從而實(shí)現(xiàn)換擋。對(duì)離合器操縱機(jī)構(gòu)有如下要求： （1）踏板力要盡可能小，乘用車一般在80-150N范圍內(nèi)； （2）踏板行程一般在80-150mm內(nèi)，最大不應(yīng)超過180mm； （3）應(yīng)有踏板行程調(diào)整裝置，以保證摩擦片磨損后，分離軸承的自由行程可以恢復(fù)； （4）應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過大而損壞； 4 整體的結(jié)構(gòu)與繪圖 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分

41、離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)、和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。 離合器的功用主要的功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換檔時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換檔齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操

42、作輕便，高速是平衡性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且較緊湊、散熱通風(fēng)性能好、使用壽命長(zhǎng)，也能大量生產(chǎn)。此設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)的說明了轎車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計(jì)算過程。 參 考 文 獻(xiàn) [1]王望予主編.汽車設(shè)計(jì)[M].第四版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004. [2]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M].第五版,北京:人民交通出版社,2006. [3]余志生主編.汽車?yán)碚揫M].第五版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.? [4]李濤,王曉廣,劉玉紅.轎車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009,(23):53. [5]高翔.膜片彈簧

43、應(yīng)力測(cè)試研究[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào),1997,(05). [6]高鐵石,石毅.膜片彈簧離合器壓緊力設(shè)計(jì)計(jì)算[J].汽車技術(shù),2000,(7):41-43. [7]林世裕主編.膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造[M].南京:東南大學(xué)出版社,1995. [8]徐石安,江發(fā)潮主編.汽車離合器[M].第一版,北京:清華大學(xué)出版社,2005. [9]汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè):設(shè)計(jì)篇[M].第一版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [10]任濤,文大化,何大志,潘毓學(xué),穆雁南.膜片彈簧有限元分析.長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版).2010.P93～94.? [11]張文華.膜片

44、彈簧式離合器的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版).2009.P7～9. [12]Zhao Li-jun,Liu Tao.Optimun Design of Automobile Diaphragm Spring Clutch[J].IEEEVehicle Power and Propulsion Conference,2008. 致 謝 從16年年末至今，幾個(gè)月的堅(jiān)持努力，終于完成了畢業(yè)前最重要的一項(xiàng)任務(wù)。但我知道這也意味著我的大學(xué)生活即將畫上句話，就要告別生活了四年的西亞斯校園。經(jīng)歷了絢麗多彩的大學(xué)生活，是值得一輩子留

45、念的。在這四年學(xué)習(xí)中我收獲的不僅在知識(shí)上獲得專業(yè)知識(shí)，而且在生活中我還收獲了許多玩到一起的無話不說的朋友，這是不能用言語表達(dá)的。 本課題是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從畢業(yè)論文的開題報(bào)告到具體的寫作過程，再到論文初稿及后期的定稿，都不厭其煩的教導(dǎo)我。在幾個(gè)月的寫作中，感謝我的指導(dǎo)老師在專業(yè)知識(shí)上給我提供的寶貴的、前瞻性的意見。指導(dǎo)李老師極其認(rèn)真的教學(xué)風(fēng)范和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)我會(huì)深深記在心里，這是值得我以后工作中學(xué)習(xí)的。我知道沒有李指導(dǎo)老師這樣的幫助與指導(dǎo)，再無遇到困惑的時(shí)候不會(huì)這么容易迎刃而解。再次感謝我的各位老師！ 時(shí)光白駒過隙飛逝而過，大學(xué)四年的光陰歲月達(dá)到終點(diǎn)我的大學(xué)生活隨著這篇論文的結(jié)束畫上完美的句號(hào)。在大學(xué)四年期間有很多身邊人給予了我莫大的幫助，在此借機(jī)會(huì)感謝這些給予我很多幫助和教誨，記得每一位老師，每一堂課，感謝老師這四年給予的所有幫助，利用假期實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，深入實(shí)踐，進(jìn)行實(shí)習(xí)，靈活的把理論知識(shí)應(yīng)用于工作中，順利完成畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)。最后我要特別感謝教導(dǎo)我的所有的老師，教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，工作技能，謝謝四年來對(duì)我們的教導(dǎo)您們辛苦了！ 21