专业课程设计课程设计说明书设计题目螺旋弹簧离合器设计河南科技大学车辆与交通工程学院设计者:陈昊学号:10103130203指导教师:徐锐良、吴静波1目录1汽车离合器分析....................................................11.1离合器的基本组成和分类..........................................11.2离合器的功用...................................................21.3设计要求........................................................22摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择................................32.1后备系数......................................................32.2单位压力0p.....................................................32.3摩擦片外径D....................................................42.4摩擦片内径d....................................................42.5摩擦片厚度b....................................................52.6摩擦因数f、摩擦面数Z...........................................53离合器零件的结构选型及设计计算....................................53.1从动盘总成......................................................53.1.1从动片........................................................63.1.2从动盘毂......................................................63.2压盖和离合器盖................................................73.2.1压盘设计...................................................73.2.2离合器盖的设计............................................103.3离合器分离装置的设计.........................................113.3.1分离杆....................................................113.3.2分离轴承及分离套筒........................................133.4圆柱螺旋弹簧设计..............................................133.4.1结构设计要点.............................................133.4.2弹簧的材料及许用应力.....................................143.4.3弹簧的计算...............................................153.4.4离合器的平衡.............................................174.参考文献......................................................1821汽车离合器分析1.1离合器的基本组成和分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上,它的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行使过程中,驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合,以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其构造如图1-1所示,一般由主动部分(飞轮、离合器盖、压盘)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)、分离机构(分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等)和操纵机构(离合器踏板)五大部分组成。摩擦离合器按从动盘的数目分为:单片离合器和双片离合器;按压紧弹簧的结构形式分为:螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。图1-1离合器结构示意图31.2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。42摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择2.1后备系数后备系数是离合器一个重要的设计参数,它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时,应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。因此,在选择时应考虑以下几点:1)为可靠传递发动机最大转矩,不宜选取太小;2)为减少传动系过载,保证操纵轻便,又不宜选取太大;3)当发动机后备功率较大、使用条件较好时,可选取小些;4)当使用条件恶劣,为提高起步能力、减少离合器滑磨,应选取大些;5)汽车总质量越大,也应选得越大;6)发动机缸数越多,转矩波动越小,可选取小些;7)螺旋弹簧离合器选取值可比膜片弹簧离合器大些;8)双片离合器的应大于单片离合器;9)不同车型的值应在一定范围内,乘用车及最大总质量小于6t的商用车为1.2~1.75,最大总质量为6~14t的商用车为1.5~2.25综上所述,由于采用的是螺旋弹簧,基本上在公路上行使,取=1.42.2单位压力0p单位压力0p决定了摩擦表面的耐磨性,对离合器工作性能和使用寿命有很大的影响,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。对于离合器使用频繁、发动机后备系数小、载质量大或经常在坏路面上行驶的汽车,0p应取小一些;当摩擦片外径较大时,为了降低摩擦片外缘处的热负荷,0p应取小一些;后备系数较大时,可适当增大0p。5当摩擦片采用不同材料时,0p取值范围:石棉基材料(模压)0p0.15~0.25(编织)0p0.25~0.35,粉末冶金材料(铜基、铁基)0p0.35~0.50,金属陶瓷材料0p0.70~1.50。2.3摩擦片外径D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,就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数,当按发动机最大转矩maxT(N·m)来选定D时,可根据公式maxTKD(2-1)式中D——摩擦片外径,mmmaxT——发动机最大转矩,N·mK——和车型及使用情况有关的系数,小轿车K=14.6;一般载货汽车K=16.0~18.5(单片)或K=13.5~15.0(双片),取K=14.6所给题目中的最大转矩为253.5N·m,则摩擦片外径为5.2325.2536.14Dmm按照我国摩擦片尺寸标准,由表2-1最终选定摩擦片的尺寸为D=280mm。2.4摩擦片内径d摩擦片的内径d不作为一个独立的参数,它和外径D有一定的关系,用比值C来反映,定义为DdC(2-2)比值C关系到从动片总成的结构设计和使用性能。增加C有利于离合器的散热和减少摩擦片内外缘滑磨速度差。但是,过分增加C会使得摩擦片面积减小,影响其传递转矩的能力。按照目前的设计经验,7.0~53.0C一般说来,发动机转速越高,C取值越大。由离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2-1取得589.0C,内径d=165mm。表2-1离合器尺寸系列和参数外径/Dmm内径/dmm厚度b/mm内外径之比C’单位面积2/Amm1601103.20.687106001801253.50.6941320062001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.540729002.5摩擦片厚度b对摩擦片的厚度b,我国已规定了3种规格:3.2mm,3.5mm和4mm。根据离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2-1,取厚度b=3.5mm。综上所述,选取摩擦片外径D=280mm,内径d=165mm,厚度b=3.5mm,C=0.589.2.6摩擦因数f、摩擦面数Z摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。各种摩擦材料的摩擦因数f的取值范围:石棉基材料(模压)f0.20~0.25(编织)f0.25~0.35,粉末冶金材料(铜基)f0.25~0.35(铁基)f0.35~0.50,金属陶瓷材料0.4。双片离合器摩擦面数Z=4。3离合器零件的结构选型及设计计算3.1从动盘总成从动盘有两种结构形式:带扭转减振器的和不带扭转减震器的,本次设计中选取的是不带扭转减振器的从动盘,其结构简单、重量较轻,从动盘中的从动片直接铆在从动盘毂上。按从动盘数可分为单片离合器、双片离合器和多片离合器,单片离合器结构简单,尺寸紧凑,散热良好,维修调整方便,从动部分转动惯量小,在使用时能保证分离彻底、接合平顺。双片离合器传递转矩能力较大,径向尺寸较小,接合平顺。但中间压盘通风散热不良,分离不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换档机构中,它具有接合平顺柔和、摩擦表明温度较低、磨损较小,使用寿命长的优点,主要应用于重型牵引车和自卸车上。根据课题及参照同类产品,本次设计选取双片离合器。从动盘由从动片、从动盘毂和扭转减震器等3个基本部分组成。73.1.1从动片设计从动片时应满足以下要求:设计时要尽量减少其重量,并使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心,以获得最小的转动惯量。无论何种从动片都要保证其结构形状的热稳定性,防止翘曲变形,以免摩擦面片压力不均。根据经验,参照同类产品,选取从动片的材料为50热处理HRC40~50,外径为280mm。3.1.2从动盘毂发动机转矩是从动盘毂的花键孔输出,变速器第一轴花键轴就插在该花键孔内。从动盘毂和变速器第一轴的花键结合方式,目前都采用齿侧定心的矩形花键。花键之间为动配合,这样,在离合器分离和结合过程中,从动盘毂能在花键轴上自由滑动。为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动不产生歪斜,影响离合器
本文标题:离合器
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