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2011届 分类号 单位代码10452本科专业毕业论文我的汽车研发之路汽车膜片弹簧离合器设计 姓名 学号 年级 2007 专业 车辆工程 系 (院) 工学院 指导教师 2011年5月4日目录TOC\o1-3\h\z\u第一部分4我的汽车研发之路41序言42自我分析
42.1性格分析
42.2职业目标分析53环境分析与职业机会评估
53.1汽车行业概况
53.
1.1我国汽车行业概况
53.
1.2汽车行业人才需求及职业机会评估64职业定位95实施策略
95.1大学期间总结
95.2职业长期规划106结束语11第二部分12汽车膜片弹簧离合器设计12摘要12ABSTRACT131离合器在汽车上的应用和发展
141.1汽车离合器概述
141.2汽车离合器发展历史
141.3离合器工作原理152膜片式弹簧离合器功用及主要零部件概述
152.1膜片式弹簧离合器结构原理
152.2膜片式弹簧离合器的工作特性
172.3膜片弹簧的载荷与变形关系183离合器基本参数的选择计算及基本参数的优化
193.1离合器的基本结构尺寸及其设计参数
193.2摩擦片结构选择和基本参数的的确定
213.
2.1摩擦片的结构选择
213.
2.2摩擦片外径D的确定
213.
2.3摩擦片的摩擦因数
223.
2.4单位压力的确定
233.
2.5摩擦片基本参数的优化244膜片弹簧的结构设计
254.1膜片弹簧的结构和材料
254.2膜片弹簧主要参数的选择
254.3膜片弹簧的优化设计
274.4工作位置点的选择
274.5膜片弹簧的应力计算295扭转减振器设计
325.1扭转减震器的特性及主要参数的选择
325.2减震弹簧计算
345.3双质量飞轮式扭振减振器366从动盘总成设计367离合器盖总成398螺旋弹簧的设计计算439从动轴的计算4510操纵机构
4510.1操纵机构公用和设计要求
4510.2离合器踏板行程计算
4610.3踏板力的计算46结论47参考文献48致谢49第一部分我的汽车研发之路1序言志向是事业成功的基本前提每个人心中都有一座山峰雕刻着理想信念追求抱负每个人心中都有一片森林承载着收获芬芳失意磨砺大学阶段目标的确立,实际上是人生目标的确立英国著名的哲学家怀特海说过“在中学阶段,学生伏案学习;在大学里,他需要站起来,四面观望”只有站起来,向社会、历史、未来、生活的各个方面放眼展望,才能把握住恰当的目标,促进自己全面发展因此,我为自己拟定一份职业生涯规划,将自己的未来好好的设计一下,把自身因素和社会条件做最大程度的契合,努力在现实中避害趋利机遇总是留给那些有准备的人!了解当前形势对正确制定合理职业规划的重要性不言而喻尽管有时候我们会遇到挫折四处碰壁但是我们不能逃避更不能放弃相反我们要拿出那种明知山有虎偏向虎山行的勇气同时也要告诉自己我是最棒的.别人行我也一定行2自我分析
2.1性格分析我个人的性格具有明显的双重性,每当踏入一个陌生的环境刚开始总有些胆怯,做事情尽量避开锋芒有所循规蹈矩,但是一旦对所处的环境熟悉对周围的人有所认识就会完全放下戒备试图融入整个环境之中但是不喜欢太过张扬,乐于看到能力强的人出现,能够经常反思自己,哪些做对哪些做错,以及如何完善自己的人格和关注心理健康懂得开导自己,并以己推人己所不欲勿施于人,己所不乐勿加于人,乐于改进自己的不足发扬自己的长处,让自己变的更优秀自己冒险性不大,不喜欢做些有危险的事情,不是非常喜欢文体运动,没有太多的兴趣爱好应该说自己是个感性的人,做事的态度经常多少会受心情的影响,也有时因此态度不积极,对待工作有所懈怠,但是意志控制力也比较强,可以做到克制自己有心事不喜欢表露,自己愿意藏在心里有点理想主义,有时有些盲目,做事情经常感到不能达到预期目标,有时会因此有点自卑,但是自己会鼓励自己争取先次成功,对待成功不会满足做事方面有时很马虎比较的轻率自立性不是很强,上大学之前基本上没有单身一人离开过家喜欢看短篇的文章,喜欢听有点忧郁的歌曲,特别喜欢看电影尤其是科幻类电影社交能力不是很好,有时不善于主动跟人交流责任意识较强,做事认真谨慎在学习上能够坚持,能够坐得住冷板凳
2.2职业目标分析目前,大学毕业生就业形势越来越严峻面对如此激烈的市场竞争,想要在社会中取得一席立足之地并不容易我感兴趣的专业是车辆工程,考虑到学校的专业开置、企业需求等各种因素,本科毕业后很可能找不到十分满意的工作因此,如何让自己能够多学习一些知识,增加自己技能以致在以后的求职中多一份把握,是我目前乃至以后一段时间所考虑的事情通过自己的努力我有志争取进入更高一级的或是本专业实力更强的学府继续深造,希望能够在本领域有更为出色的表现因此考研也就是第一位的考虑;其次,我也会尝试报考公务员或是选调生,因为公务员或选调生本身也是竞争相当激烈的而且对其的要求也是相当高的如果这些都能够实现的话,我想我可以进入我自己乐衷的职位工作并且可以做出优秀的成绩3环境分析与职业机会评估
3.1汽车行业概况
3.
1.1我国汽车行业概况进入2000年以来在国家宏观经济持续发展的大好形势带动下,汽车工业进入了快速发展时期资本重组力度不断加大,生产集中度逐年提高,新技术新车型不断推出市场消费环境正在改善,私人购车异常活跃随着中国加入WTO,中国汽车工业加快了国际化进程,汽车工业的快速发展使中国在国际汽车市场中的地位显著提高,目前中国汽车产量已位居世界第四位,我国成为继美国、日本之后第三大汽车需求市场,业已开始成为世界汽车工业重要组成部分目前世界主要跨国公司均已进入中国,并不断加大投资力度,特别是我国的轿车市场,跨国公司通过在国内的合资合作企业,已占据中国90%的市场一汽集团、东风汽车公司、上汽集团进一步加大了与国外大公司的合资合作力度,极大加强了自身实力在国家重点支持骨干企业发展的政策引导下,通过竞争加快了市场资源的合理配置,以骨干企业为核心的合资、合作、兼并、重组不断加大,行业重点企业的综合实力明显提高除三大集团外,北汽集团、长安集团、南汽集团、江淮、江铃、广州本田、金杯公司、哈飞、昌河、东南汽车等,也表现出强劲的市场活力汽车工业在国民经济中举足轻重的地位汽车工业是应用机器人、数控机床、自动生产线最大的产业,现代轿车也运用了大量新材料,新工艺,新设备和电子技术汽车工业不但和钢铁、冶金、橡胶、石化、塑料、玻璃、机械、电子、纺织等产业休戚与共,而且延伸到商业、维修服务业、保险业、运输业和公路建筑等行业同时汽车是现代企业科学管理的先驱,是大批量、高效率、专业化、标准化产业的代表汽车工业每创造一个单位的增加值,就会带动相关工业创造两个单位以上的增加值而全社会新增的增加值在3个单位以上汽车工业是一个典型的资本技术密集型的产业,它不仅提供了很多直接的就业机会,还带动了很大比例的间接就业中国目前还不是汽车强国,但中国已经可以算作一个汽车大国了汽车工业对经济增长的作用在中国正处于快速上升时期汽车工业是中国经济持续稳定发展一个最有希望的“增长亮点”如果中国的汽车工业得到迅速发展,并对相关工业和服务业产生多方面的带动效应,将能够为民间资本提供很多有利的投资机会,拉动民间投资的扩张从而社会投资需求的扩大,支持国民经济的较高速持续增长最后汽车产业的发展有利于产业结构的调整和升级汽车工业属于技术密集的加工工业,由于其具有巨大的产业关联带动效应,带动幅度最大的就是技术密集的机械电子产业,并且经济规模大,使很多高新技术成果能够很快得到应用,有利于带动工业结构的升级
3.
1.2汽车行业人才需求及职业机会评估图1汽车行业招聘趋势伴随着汽车工业发展壮大,进入家庭的步伐加快,汽车带给社会及人民生活的变化是极其深刻的据不完全统计,预计在汽车产业生产力不断进步的情况下,中国汽车产业的直接从业人员人数,在2010年将达到
356.87万人,2015年突破500万人预计到2020年中国汽车保有量将会达到
1.3亿辆,年产量1500万辆,将成为世界第一大汽车制造国,同时汽车产业直接从业人员在2020年将可能达到
776.23万人,平均年增长率为10%左右随着汽车进入家庭时代的到来,中国汽车制造业生机盎然从负责技术维修的高级蓝领,到精通汽车行业的高级经营管理人才,都已成为汽车企业翘首以盼的香饽饽.整车和零部件生产企业以及汽车设计、销售、服务等汽车产业链上的相关企业都有人才需求,尤其是有关汽车研发、制造、销售等人才更是捉襟见肘根据调查显示,目前汽车行业普遍缺乏的人才是既懂外语又懂技术的复合型人才因为市场国际化的发展越来越快,很多外资企业、合资企业都需要大量能用外语沟通的专业人才,而不是只懂技术的聋哑专才;从岗位角度来说,汽车行业对人才的缺乏集中体现在研发、销售、品牌、售后几个领域,另外,优秀的管理人才、质量监控、项目管理人员也是招聘率较高的职位行业竞争激烈引发人才大战,根据汽车工业协会提供的数据显示,我国汽车工业近两年的增长速度明显加快,各个企业都在抓紧时间和机会进行人才储备工作,企业之间的人才流动已经成为司空见惯的景象大企业高薪聘请国外专家,小企业四处打探挖同行的墙角,汽车人才大战已经打响,并将愈演愈烈图2汽车行业薪水汽车行业需求将持续增长,但是对本领域内的人才,在素质上还是有一些要求的第一点,团队精神对汽车行业尤其重要,汽车的每一个环节都不是一个人的能力所能够达到的都需要有非常强的团队精神;第二点,要有非常强的韧性图3汽车行业月工资排名职位类别1销售/经纪人24S 店管理3设计工程师4项目经理/主管5装饰美容6装配工艺工程师7发动机/底盘/总装工程师8检验检测9机械/电子工程师10零配件销售表1行业招聘主要职位排名职位类别1机械/电子工程师2物流采购库房类3财务后勤类4销售/经纪人5设计工程师6项目经理/主管7发动机/底盘/总装工程师8装配工艺工程师9装饰美容104S 店管理表2行业人才求职热门职位对于汽车行业专业很重要,做专业的人也非常重要名牌大学并不一定意味着职业生涯一定能成功因为汽车行业还是应用性的行业,很讲究脚踏实地的具有团队精神,得耐得住寂寞,沟通力极强;实际上,继续深造也是对汽车人才基本要求素质之一汽车产业在120年的发展过程当中,它的技术水平发生了翻天覆地的变化任何人也不能靠仅仅大学四年甚至加上研究生加上博士生这些学校的教育就可以完成你在后面几十年在汽车产业当中的职业所要求的教育背景等等必须边工作边学习,对于汽车人来说,继续学习能力是极其重要的4职业定位
1.汽车研究所技术开发部门举例单位一汽汽研、奇瑞汽车研究院点评专业设计人才,适合车辆工程、机械工程
2.整车厂产品部举例单位各个整车制造厂的产品研发部门如果是合资进行国产化零间的开发或者自主汽车研究院点评专业设计人才,适合车辆工程、机械工程
3.整车采购部举例单位根据产品部、质保部的意见对于配套厂家进行选择,采购零部件点评专业设计人才,适合车辆工程、机械工程
4.整车厂技术部举例单位根据整车的构造和装配工艺编织工艺路线点评适合车辆工程、机械工程
5.产品规划市场研究举例单位了解比较现有产品和竞争车型,规划未来产品,组织市场调研对市场变化组织方案点评产品规划一定需要对于产品有深入的了解,理论那个外还要喜欢汽车,需要对于市场,产品规划企业战略有个学习汽车的懂得市场要比学习营销的懂得产品容易得多5实施策略
5.1大学期间总结经过大学四年的努力,我已经取得离一些成绩和进步但是仍然还有很多的路要走总结大学四年的来的经验,回味曾经的努力,一是吸取经验教训,二是在以后的路上鼓舞自己在大学一年级,注重打牢基础脚踏实地学好基础课程,坚持每天记英语单词、练习口语,从大一开始就坚定不移地学下去适当参加些社团活动,提高自己的组织能力和交流技巧,为毕业求职面试练好兵初步了解职业内容,通过网络杂志等媒体了解自己未来所想从事的汽车修理行业或汽车相关的相关职业提高人际沟通能力,通过和师哥师姐们进行交流,尤其是毕业生和已经在工作岗位或是研究生段学习的校友在大学第二年,考虑清楚4年后是立即就业还是继续深造增强英语能力,增强计算机应用能力,通过英语四级考试和计算机的相关证书考试,在大二一次性通过英语四六级,并开始有选择地学习其他专业的知识来充实自己在大三期间,我着手为考研做准备,开始进行全面细致系统的复习,确定报考的志向权衡学校优势和自我能力,我最终选择了湖南大学作为自己的研究生目标选择好了学校,我在不耽误正常学习生活的前提下,开始了主试科目和专业课的复习工作只要在大学前3年都能认真践行自己的计划,相信此时大家都已经到了收获的季节但是此时还不能放松还有不少任务要去完成通过各种渠道以及完成毕业实习;阅读有关书籍,向老师请教,着手撰写论文准备毕业设计和毕业答辩;临近毕业,尝试提高自己的求职技能、搜集公司信息
5.2职业长期规划如果在职业生涯早期不能达到我预期人生目标我也不会认就此放弃我会认真详细分析自己与所期望职位的差距,然后做出决策,不断提高自己积极配合主管的事务工作留意观察主管平时对待问题处理问题的方式、方法虚心请教使自己的管理能力不断的提高,争取在工作岗位上升企业基层管理者,在岗位上尽我所能给与公司全力的帮助不断完善自我,提高修理技术提升公司的竞争力与声誉;平时多动手,认真严谨的修理汽车;勤于思考分析企业的发展运作情况向厂长多提建设性的意见和建议;课余时间认真备考汽车技师资格考试;业余时间认真学习汽车相关法律法规;不放松英语和计算机的学习;学习汽车保险不放松对自己的随时,阅读企业管理方面的书籍熟悉汽车修理行业的管理模式,继续学习给自己不断充电;定期跟朋友同事聊天谈心相互学习,增进彼此友谊在这一时期主要做好将来创业的基础工作在工作岗位上充分开发自己潜能严格要求自己全面提高自己.并充分发挥自己的人际沟通优势在做好与亲戚朋友友好相处的基础上进一步扩大自己的生活圈子结交更多更好的朋友,发展人脉维系一个广阔的人际空间住购买房,开始考虑成家承担家庭责任教育好下一代;形成较有规律的良好个人习惯继续坚持自己的打球习惯每天都抽出时间锻炼身体如练跆拳道打球,跳舞等;制定生活时间表约束自己更好的执行强体质,调整好自身状态更好地投入到事业中去6结束语自己现阶段虽制定了自己的职业规划书,但受到自己现阶段思想不太趋向成熟的限制,以后在自己的职业的选择,生涯路线,人生目标都可能存在一定的改动,自己在以后的工作学习中要不断的总结经验教训,使自己变的更成熟使自己以后的规划设计更接近实际打下基础时间是不等人的,面对竞争,提前作好自己的职业生涯规划,对自己以后的人生将有很大的影响,凡事预则立不预则废,自己对自己职业做提前的规划,为自己以后走向成功打下基础自己能在这里做自己的第一篇职业生涯设计,使我自己对自己有进一步的了解,对自己的目标也有了进一步的明确,自己的学习动力有了进一步的提高,树立了自己的人生目标和职业目标,使自己的学习有了目标和针对性,对自己以后充满了信心,也使自己敢于面对自己人生路上的挫折和困难,尽量发挥出自己的潜能,让我知道了自己的局限和弱点,接受现实,并勇敢的去面对,这也开始让我建立一种积极的心态,学会如何调整自己的心态,能够更好的适应社会无论眼底闪过多少刀光剑影只要没有付诸行动那么一切都只是镜中花水中月可望而不可及世界唯一不变的是永远在变,为了更好地适应这个社会,我们应该以万变应万变,职业生涯规划也就如此在原有判断和规划的基础上,我们必须紧跟时代的步伐,灵活调整我们的规划,这样才能真正规划地规划我们的未来第二部分汽车膜片弹簧离合器设计摘要离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成,其功用是切断和实现对传动系的动力传递,以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合,以及限制传动系统所承受的最大转矩,防止传动系统过载,同时有效地降低传动系中的振动和噪声在现代汽车设计中,膜片弹簧式离合器应用越来越广泛,本设计就是基于给定的汽车设计要求和设计参数,以膜片弹簧式离合器作为设计目标根据膜片弹簧离合器的功能和结构,把离合器分为主动部分、从动部分、分离机构、操纵机构根据实际运用的要求,设计中给出了离合器功能和工作原理的详细介绍,解释了设计目的、膜片弹簧优点及各相关部件的设计方案和制造材料根据膜片弹簧离合器工作原理和使用要求,采用系统化设计方法,详细演算了离合器总体及各个零件基本参数:摩擦片、压盘间间隙计算、膜片弹簧与分离轴承间隙,同时还对一些重要部件进行了强度和温升校核计算关键词离合器;膜片弹簧;操纵机构;强度校核;扭转减振器;设计ABSTRACTTheclutchistheassemblywhichconnectwitheachotheratfirsthandbetweenengineandtransmission,whichisanimportantpartofautomotivepowertrain.Itseffectisacuttingandrealizationtostartsmoothlyshiftsmoothlyandlimitthemaximumtorqueofthepowertraintopreventoverload;Reducevibrateandnoisewithinthetransmissionavailably.Diaphragmclutchisusedwidelyinmodernvehicle.Theadoptionsystematizesadesignmethodisdividedintotheclutchactivelypartofaccordingtothefunctionandstructureoftheclutchfrommovepartseparateorganizationandmanipulateorganization.Thedesignisthediscussionofthediaphragmclutch.Accordingtotherequestoftheactualusagedesignmediumgivefunctionofclutchandworkthedetailedintroductionoftheprincipleexplainedthedesignpurposediaphragmspringadvantageandtheclutchdrivenpanandthecoverflakerevolutionrupturestrengthtesttestingtechniquebriefintroduction.Thedetailcalculationclutchprocessofcalculationofthemainparameter:thefrictionplatethepressureplateaclearancecalculatediaphragmspringandseparatethebearingclearancethecalculationmechanismreallyexplainstocombinetocarryonthepitinthetemperatureriseschooltothepressureplatecertainlyandcountthelifeofdeclutchshaftbearing.Keywords:clutch;diaphragmspring;vibrationdamper;operatingsystem;design1离合器在汽车上的应用和发展
1.1汽车离合器概述离合器是离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构,是传动系中的第一个总成,它的构造特性和传动系紧密相关汽车传动系与发动机协同工作,以保证汽车在各种行驶条件下正常行驶所必需的驱动力与车速使汽车具有良好的动力性和燃油经济性汽车起步时需要通过离合器主、从动部分之间的滑磨、转速的逐渐接近,确保汽车起步平稳当变速器换挡时,通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递,以减轻齿轮齿间冲击,保证换挡平顺当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时,其主、从动部分间将产生滑磨、防止过载根据离合器的功用,它应满足下列主要要求
(1)能可靠的传递发动机的最大转矩;
(2)接合过程要平顺、柔和,使汽车起步时没有抖动和冲击;
(3)分离时要迅速彻底;
(4)离合器从动部分的转动惯量要小,以减轻换挡时变速器齿轮的轮齿间的冲击并方便换挡;
(5)高速旋转时具有可靠的强度,应注意平衡并免受离心力的影响;
(6)应使汽车传动系避免共振,具有吸收震动,冲击,和减小噪声的能力;
(7)操纵轻便,工作性能稳定,使用寿命长
1.2汽车离合器发展历史近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业,使其发展速度明显比其它工业要快的多,汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志对于以内燃机为动力的机械传动汽车来说,无论是AMT或MT,离合器都作为一个独立的部件而存在在在早期研发的离合器结构中,锥形离合器最为成功,但容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器,其接合平顺无冲击,浸在油中工作能达到更为满意的性能石棉基摩擦材料的引入和改进使得盘式离合器可以传递更大的转矩,耐受更高的温度,成为想单片离合器转变的关键早期单片干式离合器接合不够平顺,但经过多年的实践经验和技术上的改进单片干式摩擦离合器在机构设计方面相当完善,采用具有轴向弹性的从动盘提高了其接合平顺性从动盘总成中装有扭转减震器,防止了扭转共振,减少了传动系噪声和动载荷,乘用车愈来愈多的采用具有双质量飞轮的扭转减震器随着汽车发动机转速、功率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越来越高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,传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展某些采用拉式膜片弹簧的离合器,扭转能力提高30%,使用寿命至少提高70%近年湿式离合器在技术上不断改进,国外某些重型牵引车和自卸车上又开始使用湿式离合器,据报道其有着良好的起步能力,寿命可达干式离合器5~6倍
1.3离合器工作原理图1离合器工作原理如图1所示,摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成离合器在接合状态时,发动机扭矩自曲轴传出,通过飞轮和压盘借摩擦作用传给从动盘,在通过从动轴传给变速器当驾驶员踩下踏板时,通过拉杆,分离叉、分离套筒和分离轴承,将分离杠杆的内端推向右方,克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左,从动盘两面的压力消失,因而摩擦力消失,发动机的扭矩就不再传入变速器,离合器处于分离状态当放开踏板,回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力,使踏板返回原位此时压紧弹簧就推动压盘向右,仍将从动盘压紧在飞轮上,这样发动机的扭矩又传入变速器2膜片式弹簧离合器功用及主要零部件概述
2.1膜片式弹簧离合器结构原理1.主动部分离合器主动部分由飞轮、离合器盖和压盘组成,特点是质轻,维修拆装方便压盘和飞轮的工作面要平整光洁2.压紧装置与分离机构离合器压紧装置与分离机构由膜片弹簧、支撑环、压盘、传力片及分离弹簧片等组成,支撑环装在膜片弹簧外侧分离弹簧片连接压盘和离合器盖膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆1-轴承2-飞轮3-从动盘4-压盘5-离合器盖螺栓6-离合器盖7-膜片弹簧8-分离轴承9-轴图2离合器总成3.从动部分表1盘总成零件功能介绍零件零件功能选取材质减振盘从动盘把扭矩从波簧片传递到盘毂;减振弹簧的安装位置之一St12,08F,08Al减震器减振弹簧的安装位置之一St12,08F,08Al盘毂将飞轮扭矩传递给变速箱;减振弹簧安装位置之一;决定扭转角度;保持产生滞后的零件35MoVA,35,45摩擦片与压盘和飞轮接触,使其产生摩擦力B-1675,B-8805波形簧片缓冲,保证接合的平顺性SK5,65Mn蝶形簧片吸收噪声和振动;为滞后扭矩提供压紧力SK5,65Mn减震衬套与盘毂及减振盘间的摩擦力是产生滞后扭矩的主因PA66减震垫圈吸收振动和噪声;传递形成滞后的压紧力SK5,65Mn限位销连接从动盘和减振盘SWRAM20,20减震弹簧吸收旋转方向的冲击;防止噪声和振动55CrSi摩擦片铆钉铆钉连接摩擦片及波簧片SWRM10~12,101-从动片;2-摩擦片;3-铆钉图3开有T形槽的整体式弹性从动片从动盘总成由摩擦片,从动片,减震器和从动盘穀等组成从动盘总成应满足如下设计要求
(1)转动惯量要小,以减小变速器换档时轮齿简单冲击;
(2)具有轴向弹性,使离合器接合平顺,便于起步,压力均匀,减小磨损
(3)应装扭转减振器,以避免传动系共振,并缓和冲击从动盘分为不带扭转减震器和带扭转减震器两种类型
2.2膜片式弹簧离合器的工作特性图4膜片弹簧弹性特性曲线如图6所示两种弹簧的特性曲线,膜片弹簧特性曲线成非线性特性,螺旋弹簧特性曲线呈线性特性图中B表示两种弹簧离合器的接合点,其压紧力都为分离时两种弹簧都附加压缩变形量,此时膜片弹簧的压力,小于螺旋弹簧的压力,且,即膜片弹簧分离时的作用力小于接合时的作用力,因而具有操作轻便的特点当摩擦片磨损变薄使弹簧都伸长,螺旋弹簧的压紧力由直线下降到,而膜片弹簧的压力却几乎等于因此膜片弹簧离合器具有磨损片磨损而压紧力几乎保持不变的特点;另外,周置螺旋弹簧式离合器在高速下,离心力会使弹簧产生弯曲而导致弹力下降,而膜片式弹簧的压紧力几乎与转速无关,即具有高转速压紧力稳定的特点膜片弹簧离合器在整体结构上还有一个特点,按其分离轴承运动的方向可分为推式和拉式两种由于膜片弹簧式离合器具有结构简单、轴向尺寸小、理想的弹性特点,在使用期限内能保持压紧力不变,操纵轻便、高速时压紧力稳定、分离杠杆平整无需调整等优点,已在现代汽车上得到广泛使用
2.3膜片弹簧的载荷与变形关系图5膜片弹簧简图碟形弹簧的形状如以锥型垫片,在碟簧的小端伸出许多分离指通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的沿圆周分布的载荷,假象集中在支承点处,用F1表示,加载点间的相对变形(轴向)为,则压紧力与变形之间的关系式为:(2-1)式中E——弹性模量,对于钢,——泊松比,对于钢,=
0.3——膜片弹簧在自由状态时,其碟簧部分的内锥高度——弹簧钢板厚度——弹簧自由状态时碟簧部分的大端半径——弹簧自由状态时碟簧部分的小端半径——压盘加载点半径——支承环加载点半径3离合器基本参数的选择计算及基本参数的优化
3.1离合器的基本结构尺寸及其设计参数汽车离合器既要传递发动机转矩,又要靠他的滑磨来使汽车平稳起步,工作条件甚为恶劣,这就要求合理的选择离合器的基本结构尺寸及其设计参数表3 离合器原始数据汽车的驱动形式4×2汽车最大加载质量2000kg汽车的质量4095kg发动机位置前置发动机最大转矩201/2500N.m/r/min发动机最大转速4500r/min发动机最大扭矩≥170N.m离合器形式机械、干式、单片、膜片弹簧操纵形式液压人力操纵摩擦片最大外径f=225mm踏板行程mmi0=
5.83ig1=
5.557ig2=
3.137ig3=
1.775ig4=
1.000汽车最大时速≥110km/h1基本公式
(1)离合器转矩容量离合器转矩容量,反映的是摩擦所能传递转矩的极限能力(3-1),为有效地摩擦半径;为正压力;为摩擦面摩擦系数,一般计算时应取动摩擦系数;为离合器摩擦面数,单片为2,双片为3本设计为单片离合器,Z=2离合器间隙Δt一般为3~4mm,此取Δt=4mm一种模型认为正压力均匀分布在摩擦面上,(3-2),另一种模型认为正压力从到递减,(3-3)2基本性能关系式为了保证离合器能可靠的传递发动机的转矩,将离合器转矩容量和发动机最大转矩写成,(3-4)或写成(3-5),式子中为离合器后备系数,引入单位压力时,可写成(3-6),式中A为摩擦片的单面面积,3基本结构尺寸参数的选择在确定离合器的结构型式即膜片弹簧后,就要确定其基本结构尺寸和参数,他们是摩擦片外径D;单位压力;后备系数在选定这些尺寸和参数时,发动机最大转矩;整车总质量;传动系总的速比;车轮滚动半径等一些车辆参数对他们有重大影响根据表给定的特定数据计算4后备系数表4 离合器后备系数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后备系数是离合器的很重要的参数,他在保证离合器能可靠的传递发动机转矩的同时,还有助于减少汽车起步时的滑磨,提高离合器的使用寿命则由表4结合设计实际情况,预先选择
3.2摩擦片结构选择和基本参数的的确定
3.
2.1摩擦片的结构选择摩擦片在性能上要满足如下要求
(1)摩擦系数稳定,工作温度,滑磨速度,单位压力的变化对其影响;
(2)具有足够的机械强度和耐磨性,热稳定性好;
(3)有利于接合平顺;
(4)长期停放离合器摩擦面会发生粘着现象
(5)摩擦片选用材料为石棉基摩擦材料;替代石棉的有机摩擦材料由于其优异的工作特性也已经开始得到应用;金属陶瓷材料除了具有一般有机摩擦材料的综合性能外,还应着重考虑对偶件的耐磨性和接合时的工作的粗暴性
3.
2.2摩擦片外径D的确定表5 直径系数的取值范围车型系数乘用车47最大总质量为
1.8~
14.0t的商用车30~39单片离合器45~55双片离合器最大总质量大于
14.0t的商用车17~21摩擦片的尺寸已系列化和标准化标准如下表部分:表6 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D\mm160180200225250280300325内径d\mm110125140150155165175190厚度/mm
3.
23.
53.
53.
53.
53.
53.
53.
50.
6870.
6940.
7000.
6670.
6200.
5890.
5830.
5850.
6760.
6670.
6570.
7030.
7620.
7960.
8020.800单面面积106132160221302402466546摩擦片外径D在结构尺寸允许的情况下,尽量选用较大的D尺寸,即保证使用性能,也可以提高离合器的使用寿命初步确定D有两种方法,但无论哪种方法,都需要注意摩擦片尺寸的系列化和标准化,就近套用标准尺寸1)用式反算A,再通过A和离合器实际尺寸确定D2)按发动机的最大转矩初选D,(3-7),式中系数看反映了不同结构和使用条件对D的影响,摩擦片内径d和外径D有一定关系,定义.按目前经验,,一般说发送机转速越高,取值越大对摩擦片厚度h,我国已规定3种规格,
3.2mm
3.5mm和4mm按第二种方法计算,K取值见表5,取=47,得D=
206.80mm按照我国摩擦片尺寸系列标准,最后选定摩擦片尺寸为D=225mm,d=150mm,h=
3.5mm,单位面积为221mm
3.
2.3摩擦片的摩擦因数表7 摩擦材料的摩擦因数的取值范围摩擦材料摩擦因数石棉基材料模压
0.20~
0.25编织
0.25~
0.35粉末冶金材料铜基
0.25~
0.35铁基
0.30~
0.50金属陶瓷材料
0.4摩擦片的摩擦因数取决于所用材料及工作温度、单位压力和滑磨速度等因素根据初选石棉基摩擦材料,由表7,取值范围
0.25~
0.40,取=
0.
33.
2.4单位压力的确定表8摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力/MPa石棉基材料模压
0.15~
0.25编织
0.25~
0.35粉末冶金材料模压
0.35~
0.50编织金属陶瓷材料
0.70~
1.50确定单位压力的时候,应从考虑材料耐压强度和耐磨性,影响其磨损的直接物理量是(为摩擦片与压盘间的相对速度),在保证离合器的可靠使用性能的前提下,应尽可能的选择较小的值,以利于提高离合器的寿命有公式,验算单位压力已知,=
1.3,Z=2,=
0.3,D=225mm,d=150mm,=
3.5mm,单位面积为221mm1)取时,=
0.193MPa2)取时,=
0.197MPa单位压力p在容许范围之内,认为所选离合器的尺寸、参数合适
3.
2.5摩擦片基本参数的优化
(1)摩擦片外径D(mm)应使最大圆周速度不超过65~70m/s,即(3-8)式中,为摩擦片最大圆周速度(m/s);为发动机最高转速r/min
(2)摩擦片的内、外径比应在
0.53~
0.70范围内,即
(3)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,不同车型的值应在一定范围内,最大范围为
1.2~
4.0
(4)摩擦片内径d必须大于减振器振器弹簧位置直径约50mm,即(3-9)
(5)为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力,单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值,即(3-10)式中,为单位摩擦面积传递的转矩N.m/,可按表9选取经检查合格表9单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格0.280.300.350.40
(6)为降低离合器滑磨时的热负荷,防止摩擦片损伤,对于不同车型,单位压力的最大范
0.11-
1.50MPa即MPaMPaMPa
(7)为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨,防止摩擦片表面温度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即(3-11)式中为单位摩擦面积滑磨J/mm2;为其许用值J/mm2,对于乘用车J/mm2,对于最大总质量小于
6.0t的商用车J/,对于最大总质量大于
6.0t商用车J/W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功(J),可根据下式计算(3-12)式中,为汽车总质量Kg;为轮胎滚动半径(m);为汽车起步时所用变速器挡位的传动比;为主减速器传动比;为发动机转速r/min,计算时乘用车取r/min,商用车取r/min其中mKg代入式(3-12)得J,代入式(3-11)得,合格
(8)离合器接合的温升(3-13)式中t为压盘温升不超过°C;c为压盘的比热容,J/Kg·°C;γ为传到压盘的热量所占的比例,对单片离合器压盘;,为压盘的质量Kg代入,,合格4膜片弹簧的结构设计
4.1膜片弹簧的结构和材料膜片弹簧使用优质高精质钢碟簧部分的尺寸精度要求高,碟簧材料为60SiMnA膜片弹簧要进行调质处理,要防止膜片内缘离开,同时对膜片弹簧进行强压处理(将弹簧压平并保持小时),对膜片弹簧的凹表面进行喷丸处理,喷丸是φ
0.8的白口铁小丸,提高弹簧的疲劳寿命同时,为提高分离指的耐磨性,对其进行局部高频淬火式镀铬若采用乳白镀铬,膜片弹簧许用应力可取为1500~1700N/mm
24.2膜片弹簧主要参数的选择膜片弹簧设计计算比较复杂,首先要初步选定结构尺寸,然后进行一系列的验算,最后优选出合适的尺寸1外形几何尺寸的参数
(1)比较的选择分析式(2-1)中载荷与变形之间的函数关系可知,当时,F为增函数;时,F有一极值,而该极值点又恰为拐点;时,F有一极大值和极小值;当时,F1极小值在横坐标上,见图61-;2-;3-;4-;5-图6膜片弹簧的弹性特性曲线为保证离合器压紧力变化不大和操纵方便,汽车离合器用膜片弹簧的H/h通常在
1.5~2范围内选取常用的膜片弹簧板厚为2~4mm,本设计,h=
2.8mm,则H=
4.9mm
(2)选择越小,应力越高,弹簧越硬常在
1.2~
1.3的范围内取值本设计中取,摩擦片的平均半径mm,取则取整121mm则
(3)圆锥底角汽车膜片弹簧在自由状态时,圆锥底角α一般在范围内,本设计中得°在之间,合格分离指数常取为18,大尺寸膜片弹簧有取24的,本设计所取分离指数为18
(4)切槽宽度,,取,满足
(5)压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定应略大于且尽量接近r,应略小于R且尽量接近R本设计取,
4.3膜片弹簧的优化设计
(1)弹簧的与初始锥角应在一定范围内,即
(2)弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围,即
(3)推式膜片弹簧的压盘加载点半径(拉式膜片弹簧的压盘加载点半径)应位于摩擦片的平均半径与外半径间,即推式拉式
(4)根据弹簧结构布置要求,与,与之差应在一定范围内取,即
(5)膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用,杠杆比应在一定范围内选取,即推式拉式由
(4)和
(5)得mm,
4.4工作位置点的选择图7膜片弹簧特性曲线B点为新离合器(摩擦片没有磨损的情况)膜片弹簧处于压紧状态时的工作点位置在该点要保证,轴向变形量可在下列范围内选取一般要求峰值较设计值的增加量应不大于12%A点为摩擦片磨损到极限的位置,A点处的膜片弹簧工作压紧力要较B点处略高(考虑弹力衰减)要根据B点的位置再由摩擦片总磨损量求得,,其中为摩擦片总的工作面数,单片式取2;为每摩擦工作面最大允许磨损量(铆钉头外露),一般情况下在
0.65~
1.1间C点为离合器分离时膜片弹簧的工作位置C点的位置取决于升盘升程,为分离彻底时每对摩擦片面之间的间隙,单片式可按,双片取小一点,约为
0.5mm上述各参数确定后,应按(2-1)式绘制膜片弹簧特性曲线,检验是否符合个工作点要求,如果不符合,可适当调整一些参数,使其符合图8h=
2.6mm膜片弹簧特性曲线图9h=
2.8mm膜片弹簧特性曲线有图对比可知,当选择膜片厚度h=
2.8mm,特性曲线形状比较符合我们的需要,当选择膜片弹簧厚度h=
2.6mm,曲线中间部分太平直,不利于个工作点的布置,故选择膜片厚度
2.8mm,同时工作位置点确定与后备系数校核B点,在离合器处在结合状态时,膜片弹簧轴向变形量,可在下列范围内选取=
3.675~
3.92mm,取,则,与最大值相差
4.28%,虽不太理想,但可以使用后备系数按如下式计算将初选的后备系数由原来的
1.3调整为
1.48A点由图跟表可知,适合作为A点的的值为
2.32,对应的值为
4998.866909N,大过B点,由式子,可以算,在
0.65~
1.1间,比较理想,在保证后备系数的同时增大有利于增长离合器寿命C点:有前面分析,单片=
0.75~
1.0mm,这里取为
0.9,则,此时膜片弹簧总的变形量为,对应的压紧力为
4116.483069N,从特性曲线该点较合适
4.5膜片弹簧的应力计算假定膜片弹簧在承载过程中其子午断面刚性地绕此断面上的某中性点O转动(图)断面在O点沿圆周方向的切向应变为零,O点以外的点均存在切向应变和切向应力现选定坐标系如图,则断面上任意点的切向应力为图10切向应力在子午断面的分布(4-1)式中——碟簧部分子午断面的转角(从自由状态算起)——碟簧部分子有状态时的圆锥底角——碟簧部分子午断面内中性点的半径为了分析断面中断向应力的分布规律,将(4-1)式写成Y与X轴的关系式(4-2)由上式可知,当膜片弹簧变形位置φ一定时,一定的切向应力在X-Y坐标系里呈线性分布显然,零应力直线为K点与O点的连线,在零应力直线内侧为压应力区,外侧位拉应力区,等应力直线离应力直线越远,其应力越高由此可知,碟簧部分内缘点B处切向压应力最大,A处切向拉应力最大,分析表明,B点的切向应力最大,计算膜片弹簧的应力只需校核B处应力就可以了,将B点的坐标X=(e-r)和Y=h/2代入(4-2)式有(4-3)令可以求出切向压应力达极大值的转角由于所以B点作为分离指根部的一点,在分离轴承推力F2作用下还受有弯曲应力(4-4)式中n——分离指数目n=18br——单个分离指的根部宽mm因此推式N/mm2拉式N/mm2由于σrB是与切向压应力σtB垂直的拉应力,所以根据最大剪应力强度理论,B点的当量应力为推式N/mm2拉式N/mm2分离轴承的载荷计算推式
1492.554N拉式1242652N膜片弹簧应力=
1748.6MPa,其中N/mm2故膜片弹簧和当量应力不超出允许应力范围,所以用设数据合适5扭转减振器设计扭转减震器几乎是现代汽车离合器从动盘上必备的部件,主要由弹性元件和阻尼元件组成阻尼元件则可有效的耗散此时的振动能量,因而扭转减震器可有效地降低传动系共振载荷与噪声依据弹簧元件的不同,扭转减震器又可分为弹簧摩擦式、液阻式、橡胶金属式三种现在绝大多数离合器从动盘减震器采用弹簧摩擦式汽车用的扭转减震器按其所在位图11带扭转减震器的从动盘置不同,可分为两类一类是装在从动盘总成中;另一类是在飞轮处两者都和离合器的结构设计有关1-从动片和减震盘;2-减震弹簧;3-减震摩擦片;4-紧固螺钉;5-蝶形弹簧;6-限位销7-从动盘毂图12扭转减振器
5.1扭转减震器的特性及主要参数的选择图为离合器扭转减震器特性曲线,斜线表示扭转力矩,四组平行斜线,表示有四级刚度,垂直线表示从一级进入另一级所需要的克服的预紧转矩;两平行线斜线间的间隔反映了减震器工作时的摩擦转矩,离合器减震器特性曲线在水平坐标轴上的距离表示离合器从动盘毂花键中的间隙设计减震器时,需要合理选择减震器的扭转刚度、摩擦力矩、预紧力矩及刚度级数等,以确保系统的性能图13扭转减震器特性曲线示例1.极限转矩极限转矩即限位销起作用时的转矩它与发动机最大转矩有关,一般可取,则N·m也可按下式选取(5-1),式中为满载驱动桥静载荷,为附着系数,计算时取其为
0.8;为车轮半径;为主减速比;为变速器一档传动比2.扭转刚度决定于减震弹簧的线刚度及其结构布置尺寸,设减震弹簧分布在半径为的圆周上,当从动片相对从动盘毂转过弧度时,,弹簧相应变形量为此时需加在从动片上的转矩为式中T为从动片相对从动盘毂转过弧度所需要加的转矩,N.m;为每个减震弹簧的线刚度,N/mm;为减震弹簧个数;为减震弹簧位置半径,m根据扭转刚度的定义,,则(5-2),式中为扭转刚度,N.m/rad设计时也可以按照经验公式,3.阻尼摩擦转矩由于减震器扭转刚度受结构及发动机最大转矩的限制,一般可按如下公式初选,,此处取系数为
0.17,则4.预紧转矩减震弹簧在安装时都有一定间隙,取此处取系数为
0.15,则5.减震弹簧的位置半径的尺寸应尽可能的大些,一般取,式中d为摩擦片的直径,结合得,则6.减震弹簧个数可以参照表9选取此处取值为6摩擦片外径(mm)225~250250~325325~350>3504~66~88~10>107.减震弹簧总压力当限位销与从动盘毂之间的间隙或被消除,减震弹簧传递转矩达到最大值时,减震弹簧受到的压力此处计算得=
6153.061N1单个减震弹簧的工作负荷F大小为
5.2减震弹簧计算初步确定了减震器的主要参数后,根据离合器的总体布置,确定计算减震弹簧的相关尺寸1.减震弹簧尺寸
(1)选择材料,计算许用应力根据《机械原理与设计》机械工业出版社采用65Mn弹簧钢丝,设弹簧丝直径
(2)选择旋绕比,计算曲度系数根据下表选择旋绕比表10旋绕比的荐用范围d/mmC确定旋绕比,曲度系数
(2)强度计算(5-3),与原来的d接近,合格中径mm;外径
(4)减震弹簧刚度应根据已选定的减震器扭转刚度及其分布半径尺寸,由下式算出,即(5-4)
(5)减震弹簧有效圈数(5-5)取=3减震弹簧总圈数n,总圈数n=4
(6)减震弹簧最小长(高)度,考虑到此时弹簧的被压缩各圈之间的仍需留有一定的间隙,可确定为
(7)减震弹簧总变形量,
(8)减震弹簧自由高度减震弹簧预变形量,
(9)减震弹簧安装工作高度
(10)极限转角减震器从转矩到转矩,从动片相对从动盘毂的极限转角称为,(5-6)取,则°
(11)限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙,5-7
(12)限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙,,为限位销安装尺寸,取值
2.5-4mm则°,时,
(13)限位销直径按结构位置选定,一般,此处取11mm
5.3双质量飞轮式扭振减振器1-第一质量2-减震器3-第二质量图14离合器从动盘式减震器(a)和双质量飞轮减震器b结构比较示意图随着对汽车乘座舒适性要求的不断提高对离合器从动盘式扭振减振器的性能要求也不断提高然而对离合器从动盘式扭振减振器的设计和改进往往都受限于离合器从动盘上的有限空间难以达到对汽车动力传动系扭振及扭振噪声控制的较高要求双质量飞轮式扭振减振器可完全替代离合器从动盘式扭振减振器能够克服离合器从动盘式扭振减振器的缺点且结构简单易于实现6从动盘总成设计图15从动盘总成1.从动盘的结构和材料扇形波状弹簧两两对置铆接与从动钢片上,两侧在铆接摩擦片,铆钉采用铝制埋头铆钉,摩擦衬面在铆接后腰磨削加工,使其工作表面的不平度误差小于
0.2mm.从动盘本体采用45号钢冲压加工得到,一般在从动盘本体上设径向切口从动盘钢片的材料与所采用的结构形式有关,表面硬度为35-40HRC,不带波形弹簧片的从动盘钢片,一般用高碳钢(如50号)或弹簧板冲压而成,经热处理后达到所要求的硬度采用波形弹簧片时,从动盘钢片可用低碳钢板(如10号),波形弹簧片用弹簧钢板
2.从动盘钢片从动盘钢片要求质量轻,具有轴向弹性,硬度和平面度要求高
(1)尽量小的转动惯量从动盘钢片一般较薄,通常使用
1.3-
2.0mm厚的钢板冲制而成,有时将从动盘钢片外缘的盘形部分磨薄至
0.65-
1.0mm
(2)具有轴向结构为了使从动盘具有轴向弹性,常用的方法有1)在从动盘外缘开6-12个“T”形形槽,形成许多扇形,并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形2)将扇形波形片的左右凸起段分别与左右侧摩擦片铆接,波形片(厚度小于
1.omm)比从动片(厚
1.5-
2.5mm)薄3)利用阶梯型铆钉杆的细段将对成对的左片铆在左侧摩擦片上,并交替地把右片铆在右侧摩擦片上图16夹紧载荷变化曲线设计时,为了保证从动盘钢片的弹性作用,波形弹簧片的压缩行程可取
0.8-
1.1mm,至少不应小于
0.6mm从动盘钢片周兴弹性变化规律的大致趋势是抛物线
3.从动盘毂图17从动盘毂从动盘毂承受由发动机传来的全部转矩它需要确定的主要参数有扭转减震器弹簧装配窗孔半径,花键相关尺寸等从动盘毂的花键孔与变速器第1轴的花键轴配合,目前大都采用齿侧定心的矩形花键,花键副间为间隙配合,从动盘毂能在花键轴上自由滑行花键相关尺寸包含两个方面
(1)花键形状尺寸可以采用两种结构形式1)采用SAE(美国汽车工程师学会)标准图18花键和毂2)根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩,按标准GB/T1144-2001《矩形花键尺寸、公差和检验》表11摩擦片外径D/mm发动机的最大转矩花键尺寸挤压应力/mm齿数n外径/mm内径/mm齿厚t/mm有效齿长l/mm
160491023183209.
81806910262132011.
620010810292342511.
122514710322643011.
325019610352843510.
228027510353244012.
530030410403254010.
532537310403254511.
435047110403255013.0(2花键毂轴向工作长度应满足以下两个方面要求1)导向要求为了保证从动盘毂在变速器第1轴上滑动时不产生自锁,花键毂的轴向长度不宜过小,一般与花键外径大小相同,对于工作条件恶劣的离合器,其盘毂的长度更大,可达键的
1.4倍2)强度要求从动盘毂一般采用锻钢(如
35、
45、40等),并经调质处理,表面和心部硬度一般在26-32HRC为了提高花键内孔表面硬度和耐磨性,可采用镀铬工艺,对减震弹簧窗口及与从动片配合处,应进行高频处理花键尺寸选定后应进行挤压应力强度校核6-16-26-3式中,为花键的齿侧面压力,、分别为花键的内外直径,为从动盘毂的数目,为发动机最大转矩,n为花键齿数,h为花键工作高度,l为花键有效长度经校核满足条件
4.从动摩擦片在离合器上使用的石棉基摩擦材料的摩擦系数为石棉基摩擦材料密度小,工作温度小于180℃,允许的单位压力在
0.2MPa左右金属陶瓷面片的单位面积允许压力通常为,摩擦系数在之间采用金属陶瓷材料作为摩擦面间离合器,它的从动盘总成不能和有机摩擦材料面片的从动盘总成互换,以免影响使用性能
5.波形片波形片一般采用厚度小于1mm,硬度为40-46HRC7离合器盖总成表2离合器盖总成零件简介零件名称零件功能一般选取材质压盖由压盘把来自飞轮侧的扭矩传递给盘总成;把膜片弹簧和支承环固定在压盖上(骨架件)SPHC08F08Al压盘接触盘总成的摩擦片表面,传递扭矩(应具有良好的散热性和足够的旋转强度)HT
250、QT600膜片弹簧产生压紧负荷和分离轴承接触,成为分离结合离合器的杠杆50CrV4SD70C50CrVA支承环制造形成杠杆比的支点65Mn传动片连接压盘和压盖传递旋转扭矩;分离时提供压盘升力SK565Mn压盘铆钉压盖铆钉固定压盘和传动片;固定压盖和传动片SWRM10~12SWRCH6~
101.离合器盖离合器盖的膜片弹簧支撑处须具有较大的刚度和较高的尺寸精度,压盘高度(丛承压点到摩擦面的距离)公差要小,支撑环和支撑铆钉的安装尺寸精度要高,耐磨性好提高铆钉硬度的套筒和支承圈的耐磨性,可采用HRc40-50的10号钢离合器盖常用厚度约为3-5mm的低碳钢板(如08钢板)冲压重型车常用铸铁的离合器盖为了加强冷却,盖上必须开许多通风窗口离合器盖有压盘、分离杆、压紧弹簧等,因此相对发动机飞轮曲轴中心线必须要有良好的定心对中,常用方法有用止口对中,铸造的离合器盖以外圆与飞轮上的内圆止口对中;用定位销或定位螺栓对中
2.压盘设计压盘选用HT20-40铸造制成它要有一定的质量和刚度,压盘应与飞轮保持良好对中,进行静平衡压盘的摩擦工作面需平整光滑,其端面粗糙不低于
0.8压盘壳用M8×12mm螺栓将其一端固定在飞轮端面上,另一端固定在压盘端面上压盘设计包括传力方式的选择及其几何尺寸的确定两个方面1传力方式的选择图图19传力方式压盘是离合器的主动部分,它和飞轮一起带动从动盘转动,单片常用的传力方式有凸台式、键式、销式2)几何尺寸的确定压盘工作面的外径要比摩擦片外径大2~5mm,内径要比摩擦片内径小1~4mm故本设计取外径为230mm,内径为142mm压盘几何尺寸归纳为如何确定它的厚度压盘一般可以做的比较厚,约为15-25mm设计取压盘厚度为hy=20mm3)压盘应有较大的质量以增大热容量,可设置各种形状的散热筋或鼓风筋,以帮助散热通风中间盘可铸出通风槽或采用热系数大的铝合金压盘而且在内缘做成一定锥度以弥补压盘因受热变形后内缘凸起压盘设计时应校核离合器接合一次时的温升,不应超过℃温升过高可以适当增加压盘厚度校核公式如下7-1式中,—温升,℃;L—滑磨功,N.m;—分配到压盘上的滑磨功所占的百分比,单片离合器=
0.50;c—压盘的比热容,对铸铁压盘c=
544.28J/kg.K;—压盘质量,kg7-2离合器器起步时,其摩擦力矩就等于发动机的转矩,良好的平坦路面上道路阻力矩又很小,则式中,—主动件的转动惯量;—汽车整车质量转化为相当的转动惯量;—离合器滑磨时的发动机的角速度7-3—汽车总质量;—车轮滚动半径;—主传动比;—变速器传动比通过计算,温升大小为
8.35℃,虽然不是很理想,但是符合要求
3.压盘及传力销(块)的材料压盘通常由灰铸铁铸成,其金相组织呈珠光体结构,硬度为HB170-227为了增加其机械强度,可另外增添少量合金元素(如镍、铁钛合金等)传力销可采用中碳铁(35号钢),为了提高表面的耐磨性能,可进行了渗碳处理
4.传动片的设计及强度校核传动片常用3~4组,每组2~3片,每片厚度为
0.5~
1.0mm,一般由65Mn制成根据相关条件综合考虑后,选取传动片为4组,每组2片,长为52mm,宽为12mm,每片厚度为
0.8mm;传动片由65Mn制成两铆钉孔的中心距离l为40mm,并根据压盘的结构尺寸,选取传动片的安装距离压盘中心为155mm选取传动片安装铆钉型号为GB/T109-19865×23,材料为15号钢,查得铆钉孔直径为
5.2mm图20传动片的受力分析传动片校核如下1)则平均每颗铆钉切向力为(7-4)α=arcsin()=
9.则(7-5)2)根据铆钉所受的,校核铆钉的抗剪强度τ和传动片的抗压强度σ根据相关已知参数,可得δ=
1.8mm,m=2;d0=
5.2mm,[τ]=115MPa,[σ]=430MPa则将各项数值代入公式得;(7-6)(7-7)因此,所选传动片及铆钉能满足使用要求8螺旋弹簧的设计计算螺旋弹簧的两端拼紧并磨平,螺旋弹簧的数目一般不得少于6个,而且应该随摩擦片外径的增大而增加弹簧的数目弹簧的数目Z应该是分离杆数n的倍数,即Z=mn式中m为任意正整数根据摩擦片的外径D选定弹簧的数目Z(参考表12)并根据离合器工作的总压力,确定每一个弹簧的工作压力每一个弹簧的工作压力不得超过1000N表12周置圆柱螺旋弹簧的数目摩擦片外径弹簧数目(个)摩擦片外径弹簧数目(个)6280~38012~18200~2809~12380~45018~30由前面计算可得摩擦片外径为225mm,这里选取弹簧数目Z=16则每一个弹簧的工作压力=
384.57N1000N1)弹簧丝的直径(8-1)式中为工作负荷,N;为许用应力,MPa;C为弹簧指数(螺旋比),这里取C=
6.5;为曲度系数,8-2带入数据计算得,取为5mm2)弹簧中经(8-3)带入数据得弹簧中经3)弹簧刚度(8-4)式中,为离合器彻底分离时的弹簧最大负荷,一般规定,这里取;为离合器间隙带入数据计算得4弹簧工作圈数(8-5)式中为材料的剪切弹性模数对于碳钢;带入数据计算得i=
8.76,取i=9圈;取整后K=
26.6N/mm5)弹簧总圈数n=i+(
1.5-
2.5)(8-6)汽车离合器上一般采用n=i+
1.5,即每端有3/4圈拼紧,并把端部钢丝磨薄至直径的1/4所以n=
10.5圈6)工作负荷下的变形f=F/K(8-7)带入数据计算得f≈
14.46mm7)弹簧实际最大负荷(8-8)带入数据计算得8)弹簧的最大应力(8-9)带入数据计算得9)弹簧的自由高度(8-10)式中,为弹簧最大负荷时的间隙,取
0.5带入数据得10)弹簧工作高度(8-11)带入数据得H≈
39.74mm经计算均符合要求,所以设计合格9从动轴的计算1.选材40Cr调质钢可用于载荷较大而无很大冲击的重要轴,初选40Cr调质2.确定轴的直径9-1式中,A为由材料与受载情况决定的系数,见表13表13轴常用几种材料的及A值轴的材料Q235-A,20Q275,35(1Cr18Ni9Ti)4540Cr35SiMn38SiMnMo3Cr1315~2520~3525~4535~56A149~126135~112126~103112~97取,n为轴的转速,r/min,则mm,取mm10操纵机构
10.1操纵机构公用和设计要求汽车离合器操纵机构是驾驶员用来控制离合器分离又使之柔和接合的一套机构由于离合器使用频繁,因此离合器操纵机构首先要求操作轻便离合器操纵机构可分为机械式、液压式、弹簧助力式、气压助力机械式等等离合器操纵机构应满足的要求是
(1)踏板力要小,轿车一般在80-150N范围内,货车不大于150-200N;
(2)踏板行程对轿车一般在80-150mm范围内,对货车最大不超过180mm;
(3)踏板行程应能调整,以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可复原;
(4)应有对踏板行程进行限位的装置,以防止操纵机构因受力过大而损坏;
(5)应具有足够的刚度;
(6)传动效率要高;
(7)发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作本次设计的普通轮型离合器操纵机构,采用液压式操纵机构mm,mm,mm,mmmm,mm,mm,mm
10.2离合器踏板行程计算踏板行程由自由行程和工作行程组成(10-1)式中,为分离轴承的自由行程,一般为mm,取mm;反映到踏板上的自由行程一般为mm;、分别为主缸和工作缸的直径;Z为摩擦片面数;为离合器分离时对偶摩擦面间的间隙,单片mm,取mm;、、、、、为杠杆尺寸得mm,mm,合格图21液压操纵机构示意图
10.3踏板力的计算踏板力为 (10-2)式中,为离合器分离时,压紧弹簧对压盘的总压力;为操纵机构总传动比,;为机械效率,液压式%;为克服回位弹簧
1、2的拉力所需的踏板力,在初步设计时,可忽略之N,,%;则N,合格分离离合器所作的功为10-3式中,为离合器拉接合状态下压紧弹簧的总压紧力,,则,合格结论通过以上对膜片弹簧离合器总成机构的工作原理的阐述及各构件的计算说明,可以看出离合器操纵机构的设计要从选材,尺寸约束,传递发动机扭矩,驾驶员操作等各方面的综合考虑计算方面离合器的主要参数β,P0Dd,结果按照基本公式运算得出并通过约束条件,检验合格操纵机构自由行程符合规格,总行程131mm180mm符合标准条件,在此前提下同时也保证了机件具有足够的刚度,在有外部压力的情况下不会轻易变形设计所得尺寸既符合工作机理的需求又满足安装的要求选材方面摩擦片选用石棉基材料,保证其有足够的强度和耐磨性、热稳定性、磨合性,不会发生粘着现象扭转减振器中的扭转弹簧选用65Si2MnA,其中所含硅成分提高了机件的弹性,所含錳,加强了耐高温性;设计后的离合器顺利通过温升校核,目的是防止摩擦元件过快地磨损和温度过高综上所述,本次设计数据全部通过约束条件检验,原件所使用的材料基本上符合耐磨,耐压和耐高温的要求,而且离合器尺寸合适,适宜安装,能最高效率传递发动机扭矩,完全符合计划书及国家标准但是,我的设计中仍存在大量的错误和缺点,如加工精度问题等等对于我在设计中出现的错误,希望老师和读者批评指正参考文献
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20052.致谢在这次设计中,我虽然做的不是很完善,也遇到了不少困难,不过在老师和同学的帮助下,我能够得以完成本次设计,而且在这个过程中我也学到了不少东西特别要指出的是,我非常荣幸能够在陈佩江老师的指导下顺利完成本项设计陈老师严格要求,悉心关怀,从初始课题的选择到课题的确定及设计具体项目的计划过程,陈老师付出了很多心血和汗水陈老师对待工作的一丝不苟和严谨作风给了我莫大的鼓励尤其是在准备考研期间,陈老师多次通过电话给予我真诚的指导,并且为我细心解答种种疑惑,还提出一些宝贵建议,给了我莫大的安慰和帮助,使我能够很好的在紧张的时间内全心投入的研究生考试的复习之中没有陈老师这样的帮助和关怀,我不会这么顺利的完成毕业设计,也更不会在考研复习中取得好的效果在此再次向文老师表示深深的感谢和崇高的敬意在临近毕业之际,我还要借此机会向在这四年中给予我们帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意,感谢他们四年来的辛勤栽培从进了大学开始,我从一个少不更事的懵懂的少年,逐渐融入到这个活力开放的校园中这期间发生的一切不仅使我更好的认识了世界,学到了宝贵的知识;更为重要的是,我有了更多的机会去认识自己,锻炼自己眼界得以开阔,思想得以自由,相信在以后的生活中,有了这笔宝贵的精神财富可以指引我人生的正确方向曾经给予我教诲、鼓励和认可的老师们不仅教会了我大学里的东西,也教会了我以后踏入社会的必修课程因此,在这个过程中每一位老师都是我人生的启蒙,都是我进步和进取的不可缺少的动力和榜样我也要感谢一起生活了四年的同学,所有的给予我帮助和认可的同学,在这四年里他们同样教会了我很多,我也从他们身上学到了很多,这种温暖和友谊将陪伴我一生,是我人生的宝贵财富在设计期间我还参考了有关的书籍和论文,在这里一并向有关的作者表示谢意同时也对在这期间,对所有可能麻烦到的或是给予我帮助和支持的人表示深深的感谢转矩滑行角度4及扭转刚度弹簧预紧花键有间隙4级预紧驱动扭转减震器特性曲线示例。