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轿车离合器设计 本科毕业论文.doc

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轿车 离合器 设计 本科 毕业论文
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浙江科技学院毕业设计(论文) i 轿车离合器设计 学 生姓 名 :金 建平 指导 教师 :李 西秦 教授 浙江科技学院机械学院 摘 要 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成, 其主要功用是切 断和实现对传动 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; 在工作中受到大的动载 荷时, 能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; 有效地降低传 动系中的振动和噪声。 本 文通过对桑塔纳 2000 整车参数的分析, 并 在拆装桑塔纳2000 轿车 膜片弹簧离合器 及对其 进行结构分析的基础上 , 对轿车离合器进行重新设计, 使得轿车离合器设计更 合理。 首先对 轿车离合器的结构型式 进行合理选择, 主要是对 从动盘数及干湿式的选择、 压紧弹 簧的结构型式及布置和从动盘的结构型式选择, 并利用CAXA 电子图板软件绘制轿车膜片 弹簧离合器装配图 ; 再进行 离合器的基本结构尺寸和参数的选择 及计算 ; 最后进行离合器 零件的结构选型及设计计算 , 主要是对从动盘总成设计, 压盘、 传力 片的设计校核, 膜片 弹簧主要参数的选择、设计和强度校核 ,并绘制离合器 零件图。 关 键词 :轿车离合器 膜片弹簧 设计 校核 浙江科技学院毕业设计(论文) ii The Design of the Car Clutch Student: Jin Jianping Advisor: Dr. Li Xiqin School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology Abstract Clutch is the assembly which is directly connected with engine in the automobile power train. And its main function is to cut off or implement the power transmission in the power train. It ensured the engine and the power train perfectly smooth join together when the automobile starting up and insure the automobile smooth starting up. The clutch is disconnected the engine and the power train when the automobile stage changeover. It reduced the impact between the shift gears of the transmission. When the transmission worked by the great dynamic load, the clutch can limit the breakdown torque of the power train, to prevent the accessory of the power train damage due to overload. It effectively reduced the vibration and noise of the power train. In this paper, based on the analysis of the Santana 2000 car parameters, on the basis of dismantle and install diaphragm spring clutch of Santana 2000 sedans and its structural analysis to redesign the sedan clutch for it makes the design of the car clutch more reasonable. First, we should be choose the structure of the car clutch reasonable. It is mainly choose the structure of the driven disk that wet or dry, the structure of pinched spring and the layout. And I make use of CAXA electronic drawing board software draw the assembly drawing of the cars Diaphragm spring clutch. Than I make sure the choice and design calculation of the clutch structure size and the basic parameters. Finally, I carry on the structure type slection of clutch parts and the design calculation. It is mainly design and checking the driven disk assembly, platen and patch of force. And I make sure diaphragm spring main parameters of the selection, design, strength check and draw the clutch detail drawing. Keywords :Car clutch; Diaphragm spring; Design; Checking 浙江科技学院毕业设计(论文) iii 目 录 中文摘要 ............................................................. i 英文摘要 ............................................................ ii 目录 ............................................................... iii 第一章 绪论 ...................................................... 1 1.1 研究动机与目的 ............................................. 1 1.2 研究背景 ................................................... 1 1.3 研究方法与系统 描述 ......................................... 2 1.4 论文内容概述 ............................................... 2 第二章 轿车离合器的结构型式选择 .................................. 4 2.1 从动盘数及干、 湿式的 结构型式 .............................. 4 2.1.1 单片干式摩擦离合器 ................................... 4 2.1.2 双片干式摩擦离合器 ................................... 4 2.1.3 多片湿式离合器 ....................................... 4 2.2 压紧弹簧的结构 型式及布置 .................................. 5 2.2.1 周置弹簧离合器 ....................................... 5 2.2.2 中央弹簧离合器 ....................................... 5 2.2.3 斜置弹簧离合器 ....................................... 5 2.2.4 膜片弹簧离合器 ....................................... 6 2.3 从动盘的结构型 式 .......................................... 7 2.4 所选离合器 的结 构型式 ...................................... 8 第三章 离合器基本参数的确定 ...................................... 9 3.1 离合器后备系数 ............................................ 9 3.2 单位压力 ................................................. 10 3.3 摩擦片外径、内 径和厚度 ................................... 10 3.4 所选离合器基本 参数的确定 ................................. 11 第四章 离合器零件的结构选型及设计计算 ........................... 13 4.1 从动盘总成设计 ........................................... 13 浙江科技学院毕业设计(论文) iv 4.2 离合器盖总成设 计 ......................................... 14 4.2.1 离合器盖设计 ........................................ 14 4.2.2 压盘设计 ............................................ 14 4.3 膜片弹簧设计 ............................................. 17 4.3.1 膜片弹簧主要参数的选择 .............................. 17 4.3.2 绘制 膜片弹簧的特性曲线 .............................. 19 4.3.3 确定 膜片弹簧的工作点位置 ............................ 20 4.3.4 求离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷 ................ 21 4.3.5 求分离轴承的行程 .................................... 21 4.3.6 膜片弹簧 强度校核 .................................... 22 4.3.6 膜片弹簧材料及制造工艺 .............................. 22 第五章 结论 ..................................................... 23 参考文献 ............................................................ 24 致谢 ................................................................ 25 浙江科技学院毕业设计(论文) - 1 - 第一章 绪论 1.1 研究动机与 目的 了解轿车 离 合器 的 构造, 掌 握 轿车 离合 器 的工作 原 理 。了 解 从 动 盘总成 的 结 构, 掌 握 从动盘总成 的设计方法,了解 压盘和膜片弹簧的结构,掌握 压盘和膜片 弹簧的设计方法, 通过对以上几方面的了解, 从而熟悉轿车 离合器 的工作原理。 学会如何查找文献资料、 相 关书藉, 培养学生动手设计项目、 自学的能力, 掌握单独设计课题和项目的方法, 设计出 满足整车要求并符合相关标准、 具有良好的制造工艺性且结构简单、 便于维护的轿车 离合 器, 为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。 通过这次的毕业 设计, 使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤, 以及身为一个工程技术人 员所需具备的素质和所应当完成的工作, 为即将进入社会提供了一个良好的学习机会, 对 于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 1.2 研究背景 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成, 其主要功用是切 断和实现对传动 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; 在工作中受到大的动载 荷时, 能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; 有效地降低传 动系中的振动和噪声。 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,传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。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。 汽车传动系的设计对汽车的动力学和燃油经济性有着重大影响, 而离 合器又是汽车传 动系中的重要部件。 在离合器设计中, 合理地选择 离合器的结构型式和设计参数不仅保证 了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩,还使其有足够的使用寿命。 浙江科技学院毕业设计(论文) - 2 - 1.3 研究方法与 系统描述 通过毕业设计, 对 轿车离合器的结构、 从动盘总成 、 压盘和离合器盖总成 及膜片弹簧 的设计 有比较深入的熟悉并掌握。 首先通过查阅文献、 上网查阅资料, 了解 汽车离合器 的 基本工作原理,结构组成及功能;通过自己动手拆装 桑塔纳 2000 轿车 膜片弹簧离合器, 对其有进一步的了解 ,并 在指导老师的帮助下完成 膜片弹簧离合器设计。 为了保证离合器具有良好的工作性能,对汽车离合器设计提出如下基本要求: 1) 在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩,并有适当的转矩储备。 2) 接合时要平顺柔和,以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3) 分离时要迅速、彻底。 4) 离合器从动部分转动惯量要小, 以减轻换挡时变速器齿 轮间的冲击, 便于换挡和减 小同步器的磨损。 5) 应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果, 以保证工作温度不致过高, 延长其使 用寿命。 6) 应使传动系避免扭转共振,并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。 7) 操纵轻便、准确,以减轻驾驶员的疲劳。 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, 以保 证有稳定的工作性能。 9) 应有足够的强度和良好的动平衡,以保证其工作可靠、寿命长。 10) 结构应简单、紧凑、质量小,制造工艺性好,拆装、维修、调整方便等。 1.4 论文内容概述 现在轿车上应用最广泛的 离合器是干式盘形 摩擦式离合器。 摩擦式 离 合器主要由主动 部分( 发动机飞轮、 离合器盖和压盘等)、 从动部分(从动盘)、 压紧机构(压紧弹簧)和操纵 机构( 分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。 本次毕业设计的 基本内容 有: 1. 摩擦式离合器的基本结构尺寸和参数的选择(摩擦片外径D、 离合器 后备系数 β和单 位压力p)及计算。 2. 离合器零件的结构选型及设计计算 浙江科技学院毕业设计(论文) - 3 - 1) 绘制离合器装配图; 2) 从动盘总成设计; 3) 离合器盖总成 设计; 4) 膜片弹簧主要参数的选择 、设计和强度校核 ; 表1-1 桑塔纳2000 整车参数 项目 参数 汽车的驱 动形式 4× 2 最高车速 max a V =172 km/h 发动机最 大功率 及转 速 max e p =72 KW p n =5200 r/min 发动机最 大转矩 及转 速 max e T =150 N 2 m T n =3100 r/min 主减速器 传动比 0 i =4.444 变速器最 大传动 比 g i =3.455 轮胎型号 195/60R1485H 滚动半径 R=0.28m 整备质量 m=1220Kg 浙江科技学院毕业设计(论文) - 4 - 第 二 章 轿 车 离合器的结构型式选择 现代汽车 离合器在设计中应根据车型的类别, 使用要求, 与发动机的匹配要求, 制造 条件以及标准化、 通用化、 系列化要求等, 合理地选择离合器总成的结构和有关组件的结 构。 2.1 从动盘数及干、湿式的 结构型式 2.1.1 单片干 式摩 擦离合器 单片干式摩擦离合器结构简单, 调整方便, 轴 向尺寸紧凑, 分离彻底, 从动件转动惯 量小, 散热性好, 采用 轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。 因此,广泛用于各级轿车及 微、 轻、 中型客车与货 车上, 在发动机转矩不大于1000N2m的大型客车和重型货车上也有 所推广。当转矩更大 时可采用双片离合器。 2.1.2 双片干 式摩 擦离合器 双片干式摩擦离合器与单片离合器相比, 由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大, 接 合也更平顺、 柔和; 在 传递相同转矩的情况下, 其径向尺寸较小, 踏 板力较小。但轴向尺 寸加大且结构复杂; 中 间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎 裂; 分离行程大, 调整 不当分离也不易彻底; 从动件转动惯量大易使换档困难等。 仅用于 传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。 2.1.3 多片湿 式离 合器 摩擦面更多, 接合更加平顺柔和 , 摩擦片浸在油中工作, 表面磨损小。 但分离行程大、 分离也 不易彻底,特别是在冬季油液粘度增大时 ,轴向尺寸大,从动部分的转动惯量大, 故过去未得到推广。 近年来, 由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善, 重型车上又有 采用, 并有不断增加的趋势。 因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却, 使起步时即使长时间浙江科技学院毕业设计(论文) - 5 - 打滑也不会过热,起步性能好,据称其使用寿命可较干式高出5~6倍。 2.2 压紧弹簧的结构型式及布置 离合器压紧弹簧的结构型式有: 圆柱螺旋弹簧、 矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧 等。 可采用沿圆周布置、 中央布置和斜置等布置型式。 根据压紧弹簧的型式及布置, 离合 器分为: 2.2.1 周置弹 簧离 合器 周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。 有的重型 汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。 周置弹簧离合器的结构简单、 制造方便, 过去 广泛用于各种类型的汽车上。 现代由于轿车发 动机转速的提高(最高转速高达5000~7000r /min 或更高), 在高转速离心力的作用下, 周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显着降低 压紧力; 另外, 也使弹 簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。 因此, 现代轿车及微、 轻、 中 型客车多改用膜片弹簧离合器。 但在中、 重型 货车上,周置弹簧离 合器仍得到广泛采用。 2.2.2 中央弹 簧离 合器 采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用1~2个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接 触, 因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。 压簧的压紧力是 经杠杆系统作用于压盘, 并按杠杆比放大, 因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧 力, 使操纵较轻便。 采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大, 而矩形断面的锥形 弹簧则可明显缩小轴向尺寸, 但其制造却比较困难, 故中央弹簧离合器多用在重型汽车上 以减轻其操纵力。根据国外的统计资料:当载货汽车的发动机转矩大于400~450N2m时, 常常采用 中央弹簧离合器。 2.2.3 斜置弹 簧离 合器 斜置弹簧离合器是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为 压紧弹簧, 分别以倾角 (弹簧中心线与离合器中心线间的夹角) 斜向作用于传力套上, 后浙江科技学院毕业设计(论文) - 6 - 者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。 这时, 作用在压杆内端的轴向推力等于弹 簧压力的轴向分力。 当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移, 使弹簧伸长, 压力减小, 倾 角亦减小, 而 余弦值则增大。 这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保 持不变, 从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。 同样, 当离合器分离 时后移传力套, 压盘 的压紧力也大致不变。 因此, 斜置弹簧离合器与前两种离合器相比, 其突出优点是工作性 能十分稳定。与周置弹簧离合器比较,其踏板力约可降低35%。 2.2.4 膜片弹 簧离 合器 图1.1 膜片弹簧 离合器结构图 图1.1为膜片弹簧离合器 的结构图。膜片弹簧离合器具有很多优点:首先,由于膜片 弹簧具有非线性特性, 因此当摩擦片磨损后, 弹簧压力几乎可以保持不变, 且可减轻分离 离合器时的踏板力, 使操纵轻便; 其次, 膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称 的, 因此其压力实际上 不受离心力的影响, 性 能稳定, 平衡性也好;再者,膜片弹簧 本身 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用, 使离合器的结构大为简化, 零件数目减少, 质量减小并 显着地缩短了其轴向尺寸; 另外, 由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触, 使压力分布均 匀,摩擦片的接触良好,磨损均匀,也易于实现良好的散热通风等。 膜片弹簧离合器在轿车及微型、 轻型客车上已得到广泛的采用, 而且逐渐扩展到载货 汽车上。国外已设计生产了传递转矩为80~2000N 2m,最大摩擦片外径达420mm的膜片弹浙江科技学院毕业设计(论文) - 7 - 簧离合器系列,广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质量达28~32t的 重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。 但膜片弹簧 的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。 膜片 弹簧离合器的操纵曾经都是采用 推式结构。 当前, 膜片弹簧离合器的 推 式操纵已为拉式操 纵结构所取代。 后者的膜片弹簧为反装, 并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近, 使结构简 化、 零件减少、 拆装方 便; 膜片弹簧的应力分 布也得到改善, 最大应 力下降;支承圈磨 损 后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。 拉式杠杆比大于推式杠杆比, 传动效率更高 ,使用寿命长 ,它的分离与分离轴承套筒总成装在一起 ,需专门分离轴承, 结构复杂。 而在推式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。 推式摸片弹 簧结构简单 ,安装拆卸较简单 ,分离行程比拉式小 。 2.3 从动盘的结构型式 简单的从动盘由从动片、 摩擦片及从动盘毂铆接而成, 其结构简单、质量小, 有时用 于重型汽车尤其是双片离合器中。 轿车 一般采用带扭转减振器的从动盘 。 从动片与花键毂间通过减振弹簧相联, 具有切 向弹性以消除高频共振并起缓冲作用, 在从动片、 花键毂与减振盘 间有减振摩擦片, 装碟 形垫片作弹性夹紧后起摩擦阻尼作用, 并使阻尼力矩保持稳定, 以吸收部分能量、 衰减低 频振动。 扭转减振器按发动机及传动系专门设计并经试验修正, 则可得到最佳减振、 降噪 效果。 线性弹性特性的扭转减振 器, 减振弹簧由一组圆柱螺旋弹簧组成, 常用于汽油机汽 车。 柴油机怠速旋转不均匀度较大, 会引起变速器常啮合齿轮间的敲击。 采用二 级或三级 非线性扭转减振器并使第一级减振弹簧组的刚度小, 可缓和柴油机怠 速不平稳及消除变速 器怠速噪声。 为了使离合器接合平顺, 从动片尤其是单片离合器的从动片, 一般都使其具有轴向弹 性 。 最 简 单 的 方 法 是 在 从 动 片 上 开T 形 槽 , 外 缘 形 成 许 多 扇 形 , 并 将 它 们 冲 压 成 依 次 向不 同方向弯曲的波浪形。 两边的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形片上。 在离合器接合时, 从动片被压紧, 弯曲的波浪形扇形部分被逐渐压平, 使从动盘上的 压力和传递的转矩逐渐 增大, 故接合平顺柔和 。 这种切槽有利于减少从动片的翘曲 , 其缺点是很难保证每片扇形 部分的刚度完全一致。 这就是整体式弹性从动片 。 分开式结构中, 波形弹簧片与从动片分别冲压成型后铆在一起。 由于波形弹簧片是由 同 一 模 具 冲 制 , 故 其 刚 度 比 较 一 致 ; 由 于 波 形 弹 簧 是 采 用 比 从 动 片 更 薄 的 钢 板( 厚 度 仅为浙江科技学院毕业设计(论文) - 8 - 0.7mm) ,故这种结构容易得到更小的转动惯量,这些方面都优于整体式结构。 在载货汽车上常采用一种所谓组合式从动片。 这种结构在靠近压盘一侧的从动片上铆 着波形弹簧片, 摩擦片则铆在波形弹簧片上, 而靠近飞轮一侧的摩擦片则 直接铆在从动片 上。 其转动惯量较大,但对于要求刚度较高、 外形稳定性较好的大型从动片来说, 这种结 构也是可以采用的。当载货汽车离合器的直径小于380mm时,则从动片仍可采用前两种结 构。 2.4 所选离合器 的结构型式 本次毕业设计所选离合器 的结构型式是单片干式摩擦离合器 , 采用 膜 片弹簧 作为压紧 弹簧, 采用带扭转减振器的从动盘 (整体式弹性 从动片)。 浙江科技学院毕业设计(论文) - 9 - 第 三 章 离合器基本参数的确定 在初步确定离合器的结构形式 (如 单片干式、采用有机面片、 膜片弹 簧等 ) 之后,就 要确定基本结构尺寸及参数:摩 擦片外径D、单位压力p0 和后备系数β。 在选定这些 尺寸参数时, 下列一些车辆参数对其有重大影响: (1) 发动机最大转矩 Temax ; (2) 整车总质量 ma ; (3) 传动系总的速比(变速器传动比3主减速器速比)i ∑ ; (4) 车轮滚动半径 rk 。 离合器的基本参数主要有性能参数β和p 0 ,尺寸参数D和d及摩擦片厚度b。 3.1 离合器后备系数β 后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数, 它反映了离合器传 递发动机最大转 矩的可靠程度。 后备系数β保证了离合器能可靠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。 在选择β时,应考虑以下几点: 1) 摩擦片在使用中磨损后,离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。 2) 要防止离合器滑磨过大。 3) 要能防止传动系过载。 显然, 为可靠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; 为使离 合器尺寸不致过大, 减少传动系过载, 保证操纵轻便, β又不宜选取太大; 当发动机后备 功率较大、 使用条件较 好时, β可选取小些;当使用条件恶劣, 需要 拖带挂车时,为提 高 起步能力、 减少离合器 滑磨, β应选取大些;货车总质量越大, β也 应选得越大;采用 柴 油机时, 由于工作比较粗暴, 转矩较不平稳 ,选取的β值应比汽油机大些; 发动机缸数越 多,转矩波动越小,β可选取小些;膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定, 选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些;双片离合器的β值应大于单片离合器。 汽车 离合器的后备系数β 推荐如下(供参考): 小 轿车:β=1.20~1.3 ; 浙江科技学院毕业设计(论文) - 10 - 载 货车:β=1.7~2.25 ; 带拖挂的重型汽车 或牵引车:β=2.0~3.0 。 国 外 对 小 轿 车 的 离 合 器 推 荐 其 后 备 系 数 β 值 为1.2 , 因 为 小 轿 车 的 离 合 器 都 采 用 膜 片 弹簧离合器, 在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小 (开始时还有些增加) , 再加上 小轿车的后备功率较大,使用条件较好,故宜 取小值。 3.2 单位压力p 0单位压力p 0 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, 发动机后备功率大小, 摩擦片尺寸、 材料 及其质量和后备系数等因素。 离合器使用频 繁, 发动机后备系数较小时, 加应取小些; 当 摩擦片外径较大时, 为了降低摩擦片外缘处 的热负荷,p 0 应取小些;后备系数较大时,可适当增大p 0 。 当摩擦片采用不同材料时,p 0 按下列范围选取: 石棉基材料 p 0 =0.10~0.35MPa 粉末冶金材料 p 0 =0.35~0.60MPa 金属陶瓷材料 p 0 =0.70~1.50MPa 3.3 摩擦片外径D 、内径d 和厚度b 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 转矩大小有一定关系。 显然, 传 递大的 转矩, 就需要有大的尺寸。 发动机转 矩是重要参数,当按发动机最大转矩 Temax (N2m )来选定D 时,有下列经验公式参考: max D 100 A e T ? (3.1) 式中,系数A 反映了不同结构和使用条件对 D 的影响,可参考下列范围: 小轿车A=47; 一般载货汽车A=36 (单片)或A=50(双片) ; 自卸车或使用条件恶劣的载货汽车 A=19。 浙江科技学院毕业设计(论文) - 11 - 按 Temax 初选 D 以后,还 需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化 ,表 2 为我国摩擦片尺寸 的标准。 表2-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 内径 d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 c=d/D 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 1- c 30.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 单位面积/cm 2106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 c 为摩擦片内、外径之比,c=d/D,一般在 0.53~0.70 之间。 对摩擦片的厚度h, 我国已规定了3 种规格:3.2mm,3.5mm 和4mm。 3.4 所选离合器基本参数的确定 本次毕业设计所选离合器 的基本参数确定: 桑塔纳 2000 的发动机 最大转矩 Temax=150 N 2m ,根据经验公式 max D 100 A e T ? 初选摩 擦片外径D,小轿车A=47 ,则摩擦片外径为 max 150 D 100 100 178.6mm A 47 e T ? ? ? 按照我国离合器摩擦片尺寸系列标准 (见表 2-1) , 最后选定摩擦片的尺寸为 D=180mm, d=125mm ,h=3.5mm,c=0.694 。 采用膜片弹簧离合器 , 使用条件较好, 故取后 备系数β=1.2。 摩擦面 片采用有机材料 , 单位压力p 0 为0.35~0.5MPa。 用公式 βTemax= 12 ? fZp 0 D 3 (1-c 3 )验算单位压力 p 0: 式中,f 为摩擦面间的静摩擦因数,取 f=0.3 ;Z 为摩擦面数,单片离合器的 Z=2。 βTemax= 12 ? fZp 0 D 3 (1 -c 3 ) (3.2) 1.2 3150= 12 ? 30.3 323p 0 30.18 3 30.667 浙江科技学院毕业设计(论文) - 12 - 则p 0 =0.3MPa 单位压力p 0 在容许范围之内,认为所选离合器的 尺寸、基本参数合适。 浙江科技学院毕业设计(论文) - 13 - 第 四 章 离合器零件的结构选型及设计计算 4.1 从动盘总成 设计 从动盘总成主要由摩擦片、 从动片、 减振器和 从动盘毂等组成。 从动盘对离合器工作 性能影响很大,应满足如下设计要求: 1)转动惯量应尽量小,以减小变速器换挡时轮齿间 的冲击。 2)应具有轴向弹性,使离合器接合平顺,便于起步,而且使摩擦面压力均匀,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。 摩擦面片采用有机材料。 采用带扭转减振器的从动盘 (整体式弹性从动片) , 从动片通常用1.3~2.0mm厚的钢 板冲压而成。将其外缘的盘形部分磨薄至0.65~1.0mm,以减小其转动惯量。整体式弹性 从动片一般用高碳钢( 如50)或65Mn钢板,热处理硬度38~48HRC。 从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件, 它装在变速器输入轴前端的花键上, 一般 采用齿侧 定心的矩形花键,花键轴与孔采用动配合。 从动 盘毂轴向长度不宜过小, 以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底, 一般 取1.0 ~1.4倍的花键轴直径。 从动 盘毂一般采用锻钢(如45,40Cr等), 表面和心部硬度一 般在26 ~32HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性,可采用镀铬工艺,对减振弹簧窗口 及与从动片配合处应进行高频处理。 减振弹簧常采用60Si2MnA 、50CrVA、65Mn等弹簧钢丝。 花键的结构尺寸可根据从动盘外径和发动机转矩按国标GB1144—1974选取。 表4-1 所选从动盘 毂花键参数 从动盘 外径 D/mm 花键齿 数 n 花键外 径 D′/mm 花键内 径 d′/mm 齿厚 b/mm 有效齿 长 l/mm 挤压应 力 ? 180 10 26 21 3 20 11.8 花键尺寸选定后应进行强度校核。 由于花键损 坏的主要形式是由于表面受挤压过大而 破坏,所以花键要进行挤压应力计算,当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。 挤压应力计算公式: ? 挤压= P nhl (MPa) (4.1) 式中,P为花键的齿侧面压力,N。它由下式确定:
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