离合器设计说明书46757

目录1绪论…………………………………………………………………021.1离合器的基本功用……………………………………………021.2离合器设计的基本要求………………………………………021.3离合器的发展趋势……………………………………………022离合器结构方案设计………………………………………………032.1从动盘数选择…………………………………………………032.2压紧弹簧选择…………………………………………………032.3膜片弹簧支撑形式选择………………………………………032.4压盘驱动方式选择……………………………………………033离合器主要参数的选择及基本参数的优化………………………043.1主要参数选择…………………………………………………043.2基本参数优化…………………………………………………054膜片弹簧的设计与计算……………………………………………074.1膜片弹簧的选材及基本参数的选择…………………………074.2膜片弹簧的弹性特性曲线……………………………………084.3膜片弹簧的优化设计…………………………………………095扭转减震器设计……………………………………………………105.1扭转减震器概述………………………………………………105.2扭转减震器设计………………………………………………106从动盘总成设计……………………………………………………126.1从动盘毂………………………………………………………126.2从动片…………………………………………………………126.3波形片和减震弹簧……………………………………………127压盘和离合器盖的设计……………………………………………137.1离合器盖………………………………………………………137.2压盘……………………………………………………………137.3传动片…………………………………………………………147.4分离轴承………………………………………………………14参考文献………………………………………………………………141绪论1.1离合器的基本功用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。它主要由主动部分，从动部分，压紧机构和操纵机构等四部分组成。离合器的主要功用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地接合，确保汽车平稳起步；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；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，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。1.2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，又能防止传动系过载。（2）接合完全且平顺，柔和，使汽车起步时无抖动，无冲击；分离彻底，迅速；（3）工作性能稳定，即作用在摩擦片上的总压力不应因摩擦表面的磨损而有明显的变化，摩擦系数在离合器工作过程中应力求稳定；（4）从动部分的转动惯量要小，以减小挂挡时的齿轮冲击并方便挂挡；（5）能避免和衰减传动系的扭振，具有吸收振动，冲击和降低噪声的能力；（6）通风散热性良好；（7）操纵轻便；（8）具有足够的强度，工作可靠，使用寿命长；（9）力求结构简单，紧凑，质量小，制造工艺性好，维修方便；（10）设计时应注意对旋转件的动平衡要求和离心力的影响。1.3离合器的发展趋势随着汽车发动机转速，功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求也越来越高。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膜片弹簧离合器结构发展，传统操纵形式正向自动操纵形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。2离合器结构方案设计2.1从动盘数选择单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，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，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。2.2压紧弹簧选择膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。2.2.1膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点：1)具有较理想的非线性弹性特性。2)兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。4)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)通风散热良好，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。2.2.2与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。2.3膜片弹簧支撑形式选择图2-1为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。图2-12.4压盘驱动方式选择由于传统的凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接方式存在传力处之间有间隙的缺点，故选择已被广泛采用的传动片传动方式。3离合器主要参数的选择及基本参数的优化3.1主要参数选择3.1.1摩擦片外径D、内径d和厚度b根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）式2-9，有maxeDTKD，式中，系数DK反映了不同结构和使用条件对D的影响；已知maxeT=215N·m，由《汽车设计》表2-3可知，对于最大总质量为1.8-14.0t的商用车，DK=16.0-18.5，取DK=18.5，代入公式得：D=271.26mm，取D=280mm，d=165mm，b=3.5mm3.1.2后备系数β后备系数β是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择β时，应考虑摩擦片在使用中的磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载以及操纵轻便等因素。商用车β选择为1.20～1.75，本次设计初选β=1.3。3.1.3单位压力0p和摩擦因数f表3-1摩擦片单位压力0p的取值范围摩擦片材料单位压力aMPp/0石棉基材料模压0.15～0.25编织0.25～0.35粉末冶金材料铜基0.35～0.50铁基金属陶瓷材料0.70～1.50表3-2摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩擦材料摩擦因数f石棉基材料模压0.20～0.25编织0.25～0.35粉末冶金材料铜基0.25～0.35铁基0.35～0.50金属陶瓷材料0.70～1.50单位压力p0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。p0取值范围见表3-1。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。摩擦因数f的取值范围见表3-2。由公式：)1(12333maxDdfZpDTe可估算出p0·f的大小，根据上表及所设计离合器的要求，本次设计取p0=0.15Mpa，f=0.20。摩擦片的材料选为石棉基材料，经模压制成。3.1.4摩擦面数和离合器间隙摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本次设计取单片离合器Z=2。离合器间隙△t是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙△t一般为3～4mm。本次设计取△t=4mm。3.2基本参数优化3.2.1设计变量后备系数β取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。单位压力p0也取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为：TTFDdxxxX][][3213.2.2目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为)](4min[)(22dDxf3.2.3约束条件1）最大圆周速度根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）式（2－10）知，smDnveD/70~6510603max式中，Dv为摩擦片最大圆周速度（m/s）;maxen为发动机最高转速（r/min）所以smsmDnveD/70/6.5810280400060106033max，所以D符合条件。2）摩擦片内、外径之比cc=589.0280165Dd，满足0.5370.0c的条件范围。3）后备系数β，初选后备系数β＝1.3,满足1.2=β=1.754）扭转减振器的优化对于摩擦片内径d=165,而减振器弹簧位置半径：R0＝0.6d/2＝0.65.492165(mm)，取R0为55mm所以d-2R0＝165－2×50＝55mm50mm，故符合d2R0+50mm的优化条件。5）我了反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位面积传递的转矩应小于其需用值，即Tco=)(422dDZTcπ[Tco]，式中Tco为单位面积传递的转矩；[Tco]为其公允值，按表3-3选取。求得Tco=0.3480.35，满足。表3-3单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格D/mm210210-250250-325325[Tco]/2100.280.300.350.406）单位压力0P为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力0P的最大范围为0.1Mpa—1.5Mpa，由于已确定单位压力0P＝0.15Mpa，在规定范围内，故满足要求7）总摩擦功W根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）式（2－13），为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，既：wdWw)πZ(D422，其中W=)(1800220222graeiirmn，am为汽车总质量1890kg，rr为轮胎轨动半径356mm，gi为汽车起步时所用变速器挡位的传动比3.619；0i为发动机转速4.636。W=mmJiirmngrae10487)636.4*636.4*619.3*619.3356.0*1890(18001500*14.3)(1800222220222mmJwdWw35.013.0)πZ(D422.符合要求。4膜片弹簧的设计与计算4.1膜片弹簧的选材及基本参数的选择4.1.1膜片弹簧的选材采用拉式膜片弹簧离合器，材料为弹簧钢板冲制而成60Si2MnA。¦Δ¦Δ图4-14.1.2膜片弹簧基本参数选择1）比值H/h和h的选择为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5～2.0，板厚h为2～4mm。取h=4mm，H/h=1.8，即H=7.2mm。2）R/r比值和R、r的选择研究表明。R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲受直径误差的影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求。R/r一般为1.20～1.35。为使摩擦片上的压力分布较均匀，取R/r=1.25r=112mm。则R=140。3）α的选择膜片弹簧自由状态下圆锥角α与内截锥高度H关系密切，α一般在9°～15°范围内。α=arctanH/(R-r)=15°，符合要求。4.）分离指数目n的选取分离指数目n常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12。取分离之数目n=18。5）膜片弹簧小段内半径r0及分离轴承作用半径rf的确定r0由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。rf应大于r0，取rf=37r0=35。6）切槽宽度δ1、δ2及半径re的确定δ1=3