离合器课程设计

1目录前言…………………………………………………………………………………………2一、离合器概述……………………………………………………………………………31.1离合器设计的基本要求……………………………………………………………31.2膜片弹簧离合器结构………………………………………………………………31.3膜片弹簧离合器的优点……………………………………………………………4二、离合器摩擦片参数的确定……………………………………………………………42.1摩擦片参数的选择…………………………………………………………………42.2摩擦片基本参数的约束条件………………………………………………………8三、膜片弹簧的设计………………………………………………………………………103.1膜片弹簧基本参数的选择…………………………………………………………103.2膜片弹簧的弹性特性曲线…………………………………………………………113.3膜片弹簧基本参数的约束条件……………………………………………………133.4膜片弹簧强度计算与校核…………………………………………………………14四、扭转减振器的设计……………………………………………………………………154.1扭转减振器主要参数………………………………………………………………154.2减振弹簧的计算……………………………………………………………………17五、离合器其他主要部件的结构设计……………………………………………………195.1从动盘毂的设计……………………………………………………………………205.2从动片的设计………………………………………………………………………205.3离合器盖结构设计…………………………………………………………………205.4压盘的设计…………………………………………………………………………21六、离合器的操纵机构……………………………………………………………………226.1离合器操纵机构的要求……………………………………………………………226.2操纵机构型式的选择………………………………………………………………22七、设计小结………………………………………………………………………………22八、参考文献………………………………………………………………………………232前言对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。随着我国自动档轿车的增加，我国传统离合器行业的发展前景日益担忧，不少企业都在寻求新的持续发展的途径。DCT技术在中国良好的发展前景，将使我国摩擦片汽车离合器行业获得新的发展机遇。但是，市场竞争也很激烈，长春一东是国内汽车离合器制造行业龙头企业，已形成75万套的生产力，是国内规模最大，系列最宽的离合器生产厂家，行业地位较高。公司在主机配套市场处于龙头地位，面向全国64家主机厂供货，占领了国内中重型商用车市场的半壁江山。双质量飞轮是我国传统汽车离合器发展的一种方向，目前我国已经有Luk、Excedy等外资企业在中国组装生产双质量飞轮，吉林大华、湖北三环的双质量飞轮也进入产业化阶段，但双质量飞轮在我国发展前景依然有待市场进一步验证。液力变矩器需求随着我国汽车自动档比重的增加而加大，国内除上海萨克斯早已量产液力变矩器产品外，广州优达佳、上海Excedy、南京Valeo等外资企业已经相继开始组装生产液力变矩器。由于我国AT技术的本土化存在很大困难，发展液力变矩器对国内企业仍存在较高的风险。3一、离合器概述1.1离合器设计的基本要求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)操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。7)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。在本次离合器设计中，采用膜片弹簧离合器。1.2膜片弹簧离合器结构膜片弹簧离合总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等部分组成。1)离合器盖离合器盖一般为120°或90°旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件，压紧弹簧的压紧力最终都要由它来承受。2)膜片弹簧膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均布的长径向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支承铆钉，这部分称之为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一个无底宽边碟子，其截面为截圆锥形，称之为碟簧部分。3)压盘压盘的结构一般是环形盘状铸件，离合器通过压盘与发动机紧密相连。压盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台，最外缘均布有三个或四个传力凸耳。44)传动片离合器接合时，飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动，并通过压盘与从动盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动；在离合器分离时，压盘相对于离合器盖作自由轴向移动，使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转；在离合器分离时，可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。5)分离轴承总成分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要承受轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽车中多使用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温铿基润滑脂，其端面形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。1.3膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，具有一系列优点：1)膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性；2)膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；4)膜片弹簧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)易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6)膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好二、离合器摩擦片参数的确定2.1摩擦片参数的选择2.1.1初选摩擦片外径D、内径d、厚度b5摩擦片外径是离合器基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和寿命，它和离合器所需传递转矩大小有一定关系。在确定外径D时，有下列经验公式可供初选时使用：D=√式中，maxeT为发动机最大转矩,本设计中maxeT=247N·m为直径系数，对于乘用车取=14.6。所以，D=14.6√=229.46mm离合器摩擦片尺寸系列和参数表外径D/mm160180200225250280300325350380405430内径d/mm110125140150155165175190195205220230厚度b/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351-c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积1061321602213024024665466787299081037摩擦片标准系列尺寸，取D=250mmd=155mmb=3.5mmc=0.6201-2.1.2离合器后备系数β的确定后备系数β保证了离合器能可靠地传递发动机转矩，同时，它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。6为可靠地传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，β不宜选取太小；但是为了使离合器尺寸不致过大，减少传动系的过载，使操纵更轻便等，后备系数不宜过大。当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为了提高起步能力，减少离合器滑磨，β取大些；货车总质量较大，β也应该选取大些；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取β应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，β也应选取小些。在开始设计离合器时，一般是参照统计资料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式的特点，初步选定后备系数β。汽车离合器后背系数β的取值范围车型后备系数β乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.20-1.75最大总质量为6-14t的商用车1.50-2.25挂车1.80-4.00由于所设计的是轿车的离合器，所以选择β=1.32.1.3离合器传递的最大静摩擦力矩TC=1.3247=321.1N·m2.1.4单位压力摩擦面上的单位压力P的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关。离合器使用频繁,工作条件比较恶劣单位压力P较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力P应随摩擦片外径的增加而降低。选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。)1(123330DdZDfpTc7f式中，f为摩擦因数取0.3；0p为单位压力（aMP）Z为摩擦面数取2；D为摩擦片外径取250mm；d为摩擦片内径取155mm；摩擦片材料选择石棉基材料，0p为单位压力0.17aMP，f为摩擦因数取0.3。当摩擦片采用不同的材料时，取值范围如下表摩擦片材料单位压力/石棉基材料0.15-0.35粉末冶金材料0.35-0.50金属陶瓷材料0.70-1.50摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求：⑴应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。⑵要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。⑶要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好⑷热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦⑸磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面⑹油水对摩擦性能的影响应最小⑺结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象由以上的要求,目前车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右,在该设计中选取的是石棉合成物制成的摩擦片。82.2离合器基本参数的约束条件⑴最大圆周速度摩擦片外径D（mm）的选取应使最大圆周速度不超过,即式中，Dv为摩擦片最大圆周速度（m/s）；maxen为发动机最高转速取4000r/min；D为摩擦片外径径取250mm；故符合约束条件。⑵摩擦片的内、外径比c应在内故符合约束条件⑶为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围为，即1.2≤β≤4.0本设计中所选β=1.3，故符合约束条件。⑷为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径约50mm，即本设计中d=155mm，（见后面扭转减振器设计），故符合约束条件。⑸单位摩擦面积传递的转矩c0T）（）式中，cT为离合器传递的最大静摩擦力矩；9单位摩擦面积传递转矩的许用值()离合器规格D/mm≤210﹥210～250﹥250～325﹥325[]/×0.280.300.350.40故符合约束要求。⑹单位压力0P为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦