离合器课程设计指导书1

离合器课程设计指导书前言一、课程设计的目的和意义：为了使学生更好掌握《汽车设计》及《汽车构造》的有关理论知识，在第七学期末安排一次汽车离合器的课程设计，其目的在于，通过本次课程设计达到：1、使学生了解车用离合器设计的一般方法和步骤；2、掌握离合器选择及其操纵机构搭配的基本方法；3、初步训练学生对汽车整体设计的认识。二、课程设计前的准备工作：学生接到设计任务书后，要认真审题，查阅有关图纸和资料，准备工作有：1、准备好参考书：《汽车构造》、《汽车设计》、《汽车离合器》、《机械零件设计手册》、《机械制图》等。2、准备好设计所用图纸：1号图纸1张，画装配草图。3、准备好作图用工具：圆规，分规，丁字尺，三角板，计算器等。三、课程设计时间分配：共有两周时间，学生应在指定时间完成规定的工作量。先进行方案选择，设计计算，及操纵机构设计，再绘制装配草图、CAD装配图和零件图，然后整理编写设计说明书，最后进行答辩。具体时间分配如下：工作内容离合器选取设计计算操纵机构绘装配草图CAD图写说明书答辩所需时间1天3天1天2天3天1天1天四、课程设计任务及工作量：1、通过离合器选择完成离合器结构选择。可供选择离合器有周置弹簧、中央弹簧、斜置弹簧及膜片弹簧离合器并阐明选择原因及优越性。2、进行离合器设计计算，如果选择膜片离合器，则应描出膜片弹簧工作点位置图。3、进行飞轮设计并且进行离合器轴强度校验。4、离合器操纵机构的选择及设计。5、绘制离合器装配图及零件图，要求完成1号装配草图1张、1号CAD装配图1张、2号（或3号）CAD零件图2张。6、整理、编写课程设计说明书，并出CAD图。五、课程设计注意事项：1、设计期间不许请事假，如有特殊情况，经指导老师同意。2、设计要在教室进行（上机除外），每天上午8：00-11：00，下午13：30-16：00为课程设计时间，要保证出勤率。3、必须认真设计，并按时完成设计任务。4、对设计期间旷课或请假累计总学时1/3者，不许答辩，成绩按不及格处理。5、课程设计应独立完成，若有雷同，所有雷同者均按不及格处理，且无补考机会。一、离合器的选择（一）离合器作用：处于传动系首端，用来切断和实现传动系的动力传递，以保证：在起步时将发动机与传动系平顺地接合，使汽车能平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中齿轮之间冲击，便于换档；在工作中受到大载荷时保护传动系，防止其受过大载荷。（二）离合器分类：离合器按从动盘数目可分单盘，双盘和多盘三类。多盘离合器多为湿式，应用较少。单、双盘一般为干式，应用较多。（三）离合器的结构选择：（1）从动盘选择：①单盘离合器结构简单，分离彻底，散热良好，调整方便，从动部分转动惯量，要在结构上采用适当措施便可以保证平顺接合。广泛应用于轿车及中、小型货车及重型车（Tmax≤1000N·m）上。②双盘离合器由于摩擦面增多，传递转矩能力较大，接合平顺，在相同转矩下，径向尺寸较小。踏板力较小。但分离彻底性差，中间压盘散热性差，热负荷较高，一般应用于传递转矩大且径向尺寸受限场合。③多盘离合器接合平顺，由于在油中工作，表面磨损小，分离不彻底，尺寸及质量大，应用较少。（2）压紧弹簧的形式和布置：包括圆柱弹簧，矩形断面圆锥弹簧和膜片弹簧等形式。压紧弹簧可周置，中央布置及斜置。①周置弹簧离合器采用圆柱弹簧，这种型式结构简单，制造方便，应用广泛，某些重型车因所需弹簧数目较多，弹簧布置在二个同心的圆周上，当高速轿车nmax=5000~7000r/min则弹簧受离心力作用而严重鼓出，甚至出现弹簧断裂。②中央弹簧离合器有些采用一个或二个圆柱弹簧，因此，中央弹簧离合器的轴向尺寸较大。当采用矩形断面圆锥弹簧时，轴向尺寸可缩短。中央弹簧有利于减轻踏板力。多用于发动机转矩大于400~500N·m的重型汽车上。③斜置弹簧离合器是采用在重型车上的一种新结构，在弹簧中中心线与离合器旋转轴线的夹角为α，则Fa=Fcosα，当摩擦片磨损时，压杆内端左移，弹簧伸长，F↓，同时，夹角α减小，cosα↑，则Fcosα不变。其突出优点是工作性能十分稳定，踏板力较小。④膜片弹簧离合器有如下优点：〈1〉膜片弹簧具有较理想的非线性特性。弹簧压力在摩擦片磨损范围内大致不变，其传递转扭矩能力大致不变；当离合器分离时，弹簧压力不升反降，从而降低踏板力。〈2〉高速旋转时，压紧力降低的程度较圆柱弹簧式明显减小，所以摩擦力矩降低少，性能较稳定。〈3〉由于膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，从而简化结构，零件数，质量减小，轴向尺寸缩短。〈4〉易于实现良好散热通风。〈5〉压力分布均匀。〈6〉平衡性好。广泛应用于轿车（100%），轻型、中型货车及客车上，扩展至总重（280~320KN）的重型车上。膜片弹簧离合器按分离时离合器盖总成的分离处是受压力或拉力分为压式和拉式二种，压式是常见的一种结构，拉式膜片弹簧离合器是一种新结构，其膜片反装，使支承结构大为简化，膜片弹簧安装更换方便，质量小，通风散热好，不像压式有空行程。因此拉式结构很有前途。（四）、压盘的驱动方式：①凸块——窗孔式是单盘式采用结构。在压盘上作三个或四个凸块伸人离合器盖对应窗孔中结构简单，但使用中表面磨损间隙变大，定心精度不断减低，平衡性恶化，易出现抖动噪声。②销钉式用于双盘离合器中（CA-10B）③键块式用于驱动中间压盘④钢带式（弹性传动片式）是近年来广泛采用结构，钢带周向布置（径向）。无摩擦、磨损及传动间隙，效率高，无噪声。（五）、分离杠杆和分离轴承：设计中，应使其支撑机构于压盘的驱动机构在运动上不发生干涉，保证足够刚度，支撑处摩擦要小，要便于调整分离杠杆端位置；要避免高速时由离心力产生的压紧力降低，分离杠杆支撑常采用滚针轴承、滚销和刀口支撑等型式。锻压的分离杠杆宜用滚针轴承，而冲压的宜用刀口支撑。车用离合器中分离轴承主要有径向止推和止推二种。前者适用于高速，低轴向负荷。后者适用于低转速，高轴向负荷。（六）、离合器的散热通风：试验表明，摩擦片磨损是随压盘温度升高而增大，当压盘工作表面超过180℃~200℃，摩擦片磨损急剧增加。改善离合器散热通风结构措施有：在压盘上设散热筋或鼓风筋；在离合器盖上开较大通风口；在离合器外壳上设通风窗在双盘离合器中间压盘内铸出通槽，将离合器和压杆制成特殊叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳装一导流罩，加强通风。（七）、从动盘：1、摩擦片所用材料：有石棉基摩擦材料，粉末冶金摩檫材料和金属陶瓷摩檫材料等。2、从动盘轴向弹性：最简单方法在从动片上开T形槽，外缘形成扇形，并将其依次向不同方向弯曲成波状。在增大从动盘弹性同时减少从动钢片翘曲。另外，还有其它的方法，参考相关的内容。二、离合器设计计算1．基本公式1.1离合器储备系数β的确定：maxecTT式中：Tc——离合器最大静摩擦力矩；Temax——发动机最大转矩。1.2摩擦片外径和内径确定：D=Dk3maxeT(mm)d=(0.53-0.70)D(mm)(D、d)要通用化、标准化。1.3离合器的摩擦力矩Tc与结构参数(Rc)的确定。Tc=fFZRc(N·m)f——摩擦系数，石棉对钢铁f=0.3；F——摩擦面受压紧力(N)；Rc——摩擦合力作用半径(m),Rc=0.25(D+d)Z——摩擦面数，从动盘数的2倍。1.4压紧力确定F=ZfRTcemax(N)1.5离合器的磨损验算:)(4220dDFAFp式中D、d的单位为毫米。1.6离合器接合过程中滑磨功W:W=22(11/)(1/1/)enenwJJ式中:ωen——发动机标定角速度；——离合器储备系数；Je——发动机运动部分转动惯量（一般飞轮转动惯量1.2倍）；每个圆环转动惯量44()32wnddbρ——材料密度，ρ=7800kg/m3，dw、dn——环的外、内径(m),b——圆环厚度（m）。Jn——转换到离合器轴上整车转动惯量；Jn=22()()rarmkgmiam——汽车总质量之和（kg）,rr——驱动力的动力半径(m),i——车启动时传动系总的传动比。经简化后，可按下式计算：W=2222201800eargnmrii1.7单位面积的摩擦功=224()WDdZ轿车［］=0.40J/mm2轻货［］=0.33J/mm2重货［］=0.25J/mm21.8螺旋弹簧接合时总压紧力FmaxecTFfZR1.9接合时每个弹簧压紧力F0=F/m1.10分离时每个弹簧压紧力F0′=0FF(N)F——弹簧压缩变形引起的附加载荷；MSZMF——离合器分离时弹簧变形量；M——弹簧的刚度；S——分离时各片的间隙。单片S=0.85~1.3mm双片S=0.75~0.9mm多片S=0.2~0.4mmZ——摩擦面数1.11弹簧的刚度M3248nDGdM（N/mm）G—材料的切变模量，钢G=82Gpa;d—钢丝直径(mm);n—弹簧的工作圈数(有效圈数)；D2—弹簧中径(mm)。1.12离合器压缩弹簧的扭转应力n:MpadDFFknn900][)(8320式中：K——应力校正系数:k=ccc615.04414c=D2/d=5~8(D2弹簧中径，d弹簧钢丝直径)1.13初选弹簧钢丝直径dd=1.750/[]nFkc,d要标准化。1.14初算弹簧工作圈nn=301.6GdFC1.15弹簧其他数据：1)弹簧总圈数n1=n+n2n2—支承圈数(1.5，2，2.5)2)弹簧外径D=D2+d3)弹簧接合时变形量00/FM4)自由高度：0101(1)Hndn为弹簧丝间必要间隙0.5~1.5mm或:02(0.5)Hntndt是节距5)工作时的高度00HH6)当H/D3时,弹簧应加导向装置7)如采用组合弹簧，应分别定位，螺旋方向相反16蝶形弹簧结构尺十寸如下:1.17碟形弹簧的载荷F与变形量弹性公式F=])2/)([()1(4222hHHADEhE—钢片弹性模量，钢E=206Gpa－泊桑比,钢=0.3A—碟形弹簧系数,根据D/d查表D/dAC1C21.30.3881.0441.0921.40.4641.0621.1351.50.5231.0981.1781.60.5711.1241.2191.70.6121.1491.2601.18碟形弹簧最低点N对应变形量N3/23/22hHHn(mm))(NNfF1.19碟形弹簧最高点M对应变形量M3/23/22hHHM(mm))(MMfF1.20弹簧压平点H对应变形量H2NMHH)(HHfF1.21碟形弹簧离合器接合时工作点BHB)0.1~8.0(该点弹簧压力HceFfZRTFmax1.22碟形弹簧彻底分离点C其弹簧变形量CSZbbcb—接合时变形量S—摩擦片间分离间隙Z—摩擦面数1.23碟形弹簧摩擦片磨损更换点A：FAFBFA—更换时碟形弹簧接合时压力FB—正常时碟形弹簧接合时压力1.24磨损时碟形弹簧变形量的极限值:ZSEbba'E—总的允许摩擦量'S—一个摩擦片允许磨损量,'S铆接摩擦片允许磨损量1~5.0'Smm;胶粘摩擦片2'Smm1.25碟形弹簧应力－变形公式GpahCHCADE5.1][])2/([)1(42122A﹑C1﹑C2查碟形弹簧系数表1:hCCH12SZBC当'C时,用C代替式中;当'.C时,用'代替式中若设计不合理，重新选择D，H，h并注意工作点B是否选择合理。h=2~4mm1.26碟形弹簧分离指数:12﹑18﹑24三﹑离合器轴的选取与校核1.27离合器轴的扭转强度MPadDDKTnen120][)(2.044D—离合器轴危险断面的外径,如是花键轴取其平均直径.d—离合器轴危险断面的内径K—应力集中系数:对花键﹑横孔﹑环槽K=2，对平缓过渡K=1.11．28离合器花键轴剪切强度；MPa