汽車(chē)膜片彈簧離合器開(kāi)題報(bào)告

1、2016屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目 汽車(chē)膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 年 級(jí) 2012 級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 汽車(chē)服務(wù)工程 班 級(jí) 0725122 學(xué) 號(hào) 072512235 姓 名 史敏智 校內(nèi)導(dǎo)師 胡 貝 職 稱(chēng) 助教 論文提交日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目汽車(chē)膜片彈簧離合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)一、課題來(lái)源、研究的目的和意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 1. 課題來(lái)源：導(dǎo)師給定2. 研究背景和意義 （1）汽車(chē)離合器的研究背景當(dāng)戴姆勒發(fā)明第一輛四輪車(chē)時(shí)，車(chē)輛沒(méi)有所謂的變速箱，也就沒(méi)有離合器，速度的控制由外部的齒輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)車(chē)軸實(shí)現(xiàn)，后來(lái)皮帶改為了鏈條。離合器的出現(xiàn)是隨著變速箱的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。

2、1889年，戴姆勒在他的汽車(chē)上首次應(yīng)用了四速變速箱和摩擦離合器（錐形離合器），但是扭矩仍然由皮帶傳到后輪。但是其最大耳朵缺點(diǎn)是，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換擋困難。而且這種離合器在結(jié)合時(shí)也不夠柔和，容易卡主。由于需求研究出來(lái)的摩擦離合器已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，直到1925年以后人們研究出了多片離合器。在汽車(chē)起步時(shí)，離合器的結(jié)合比較平順，無(wú)沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤(pán)片對(duì)著一個(gè)青銅盤(pán)片。采用純粹的金屬對(duì)金屬的摩擦副，把他們浸在油中工作，能達(dá)到更加滿(mǎn)意的性能。浸在油中的盤(pán)式離合器，盤(pán)子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤(pán)片粘住，不易分離。所以后來(lái)被干式

3、多片離合器所取代。石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤(pán)式多片離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。它具有從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，尺寸緊湊，分離徹底等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且，只要在結(jié)構(gòu)上采取一些措施，也能使其結(jié)合平順。因此，它得到了極位廣泛的應(yīng)用。如今，單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán)，提高了離合器的結(jié)合平順性。離合器從動(dòng)盤(pán)總成中裝有扭轉(zhuǎn)減震器，防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲和動(dòng)載荷。隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的提高

4、，離合器在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車(chē)上愈來(lái)愈多采用雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更有效的降低傳動(dòng)系的噪聲。為了實(shí)現(xiàn)離合器的自動(dòng)操控，有自動(dòng)離合器。采用自動(dòng)離合器時(shí)，可以省去離合器踏板，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的“雙踏板”操控，與其他自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)比較，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。因此在很多小型汽車(chē)得到廣泛的應(yīng)用。但是在現(xiàn)有的自動(dòng)離合器的各種結(jié)構(gòu)來(lái)看，離合器的摩擦力矩的力矩調(diào)節(jié)性能還不夠理想，使用性能不盡完善。所以，提高離合器的傳動(dòng)扭矩能力，提高其使用壽命，簡(jiǎn)化操作是現(xiàn)在離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 隨著汽車(chē)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷提高改進(jìn)，以適應(yīng)新的使用條件。從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，近年

5、來(lái)的汽車(chē)性質(zhì)在像高速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)數(shù)不斷提高，國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似的狀況。隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速功率的不斷提高和汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)離合器的要求越來(lái)越高，離合器的使用條件也越來(lái)越苛刻。從提高離合器性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)推式膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操作，已成為離合器目前發(fā)展趨勢(shì)。 膜片彈簧離合器是汽車(chē)傳動(dòng)系中與發(fā)動(dòng)機(jī)直接聯(lián)系的重要部件，起著保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，變速器順利換檔和防止傳動(dòng)系過(guò)載等作用。 快速有效的設(shè)計(jì)方案的建立與

6、論證是加速汽車(chē)用離合器膜片彈簧研制步伐的首要原因。由于現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)在國(guó)際范圍內(nèi)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)離合器的綜合性能和使用效率日益提高，不同客戶(hù)對(duì)離合器也有著不同的要求，這種既費(fèi)事又費(fèi)力的設(shè)計(jì)方法己不能跟上現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的步伐。因此，研究膜片彈簧力學(xué)性能，采用先進(jìn)的優(yōu)化方法開(kāi)發(fā)新型膜片彈簧離合器將成為離合器設(shè)計(jì)理論和方法體系的發(fā)展趨勢(shì)。（2）汽車(chē)離合器的研究意義膜片彈簧離合器是汽車(chē)傳動(dòng)系中與發(fā)動(dòng)機(jī)直接聯(lián)系的一個(gè)重要部件，起著保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，變速器順利換擋和防止傳動(dòng)器過(guò)載等作用?？焖儆行У脑O(shè)計(jì)方案的建立與論證是加快汽車(chē)用離合器膜片彈簧研究步伐的首要因素。以往設(shè)計(jì)膜片彈簧主要是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制成試樣試運(yùn)行，再修

7、改原始數(shù)據(jù)，再次試運(yùn)行，如此反復(fù)直到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求為止。由于現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)在國(guó)際范圍內(nèi)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)離合器的綜合性能和使用效率要求日漸提高，不同客戶(hù)的要求對(duì)于離合器也有著不同的要求，這種既費(fèi)事又費(fèi)力的設(shè)計(jì)方法已不能跟上現(xiàn)代設(shè)計(jì)工程的步伐。因此，研究膜片彈簧力學(xué)性能，采用先進(jìn)的優(yōu)化方法開(kāi)發(fā)新型膜片彈簧離合器將成為離合器設(shè)計(jì)理論的方法體系的發(fā)展趨勢(shì)。膜片彈簧離合器相對(duì)于螺旋彈簧離合器有著一系列的優(yōu)點(diǎn)：膜片彈簧的非線(xiàn)性特性使在摩擦片整個(gè)磨損過(guò)程中保證壓盤(pán)受到壓緊力基本保持不變，保證離合器工作性能更穩(wěn)定；膜片彈簧的分離指起到分離杠桿的作用，這樣，省去了多組分離杠桿裝置，零件數(shù)目減少，質(zhì)量也減輕；在滿(mǎn)足相同

8、壓緊力的情況下，膜片彈簧的軸向尺寸較螺旋彈簧小，在有限的空間內(nèi)便于布置，使得離合器的結(jié)構(gòu)更為緊湊；同時(shí)，膜片彈簧時(shí)圓形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)零件，平衡性好，在高速時(shí)，其壓緊力降低很少。并且隨著制造工藝水平的不斷提高，膜片彈簧離合器越來(lái)越廣泛的運(yùn)用在現(xiàn)代汽車(chē)中。本課題的意義在于，采用先進(jìn)的優(yōu)化軟件對(duì)膜片彈簧離合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于優(yōu)化設(shè)計(jì)是產(chǎn)品定量精確設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)，因此本文的工作內(nèi)容具有廣泛的應(yīng)用前景。 3.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析我國(guó)汽車(chē)業(yè)的高速發(fā)展，帶動(dòng)我國(guó)汽車(chē)離合器市場(chǎng)需求持續(xù)大幅增長(zhǎng)。隨著我國(guó)自動(dòng)擋轎車(chē)的增加，我國(guó)傳統(tǒng)離合器行業(yè)的發(fā)展前景堪憂(yōu)，不少企業(yè)都在尋求新的持續(xù)發(fā)展的途徑。隨著多種變速箱技術(shù)的發(fā)展

9、和齊頭并進(jìn)，我國(guó)離合器技術(shù)也逐漸由單一的、傳統(tǒng)的摩擦式離合器向多種傳動(dòng)技術(shù)并存的方向發(fā)展。李濤，王曉廣，劉玉紅介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)，概述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，并以某轎車(chē)的膜片彈簧離合器為例，介紹了其膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。高鐵石，石毅就膜片彈簧離合器膜片壓緊力特性曲線(xiàn)的計(jì)算方法提出創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的計(jì)算公式上增加了修正項(xiàng)，提高了計(jì)算精度。 高翔電測(cè)法研究了汽車(chē)離合器膜片彈簧應(yīng)力-變形特性，提出了膜片彈簧疲勞破壞危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力-變形計(jì)算公式的修正方法，并得到修正系數(shù)與膜片彈簧窗孔寬度線(xiàn)性相關(guān)的結(jié)論。  從結(jié)構(gòu)來(lái)講，膜片離合器總成有膜片彈簧、離合器蓋、傳動(dòng)片和分離軸承總成等部分組成，主要部分

10、包括飛輪、離合器蓋、壓盤(pán)等機(jī)件組成，這部分與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連在一起。離合器蓋與飛輪靠螺栓連接，壓盤(pán)與離合器蓋之間是靠34個(gè)傳動(dòng)片傳遞轉(zhuǎn)矩。從動(dòng)部分是有單片，雙片或多片從動(dòng)盤(pán)組成，它將主動(dòng)部分通過(guò)摩擦傳來(lái)動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤(pán)由從動(dòng)盤(pán)本體，摩擦片和從動(dòng)盤(pán)三個(gè)基本部分組成。為了使汽車(chē)能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和接合，這就需要從動(dòng)盤(pán)在軸向具有一定彈性。膜片離合器的主要功能主要有：使汽車(chē)平穩(wěn)起步；中斷給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力，配合換擋；防止傳動(dòng)系過(guò)載。膜片彈簧離合器有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：膜片彈簧具有較理想的非線(xiàn)性特性，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；對(duì)于圓柱螺旋

11、彈簧，其壓力大大下降。膜片彈簧也兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定。易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)。平衡性好。有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。但是，膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材質(zhì)和尺寸精度要求高，其非線(xiàn)性特性在生產(chǎn)中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，膜片彈簧離合器不禁在轎車(chē)上被大量采用，而且在輕、中、重型貨車(chē)以及客車(chē)上被廣泛采用。目前國(guó)內(nèi)推式膜片彈簧離合器得到了普遍應(yīng)用，只有部分企業(yè)能夠自行設(shè)計(jì)制造拉式膜

12、片彈簧離合器，并在重型汽車(chē)領(lǐng)域大量替代進(jìn)口產(chǎn)品，作為中重型商用車(chē)重點(diǎn)研發(fā)和推廣使用的產(chǎn)品，膜片彈簧離合器在未來(lái)的中重型商用車(chē)領(lǐng)域?qū)⒅饾u成為主導(dǎo)產(chǎn)品。二、課題研究的主要內(nèi)容根據(jù)離合器設(shè)計(jì)的要求與特點(diǎn)，在保證零件強(qiáng)度、剛度和壽命的前提條件下，對(duì)汽車(chē)膜片彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)的主要思路是： （1）對(duì)現(xiàn)在離合器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)狀況做簡(jiǎn)要介紹 （2）介紹膜片彈簧離合器的主要優(yōu)點(diǎn)。 （3）重點(diǎn)對(duì)膜片彈簧離合器現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)膜片彈簧離合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車(chē)總體設(shè)計(jì)要求對(duì)離合器進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。本膜片彈簧離合器可以從以下幾個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)工作：（1）汽車(chē)總體參數(shù)設(shè)計(jì)（2）離合器選型（3）離合器主要參

13、數(shù)的選擇（4）膜片彈簧的設(shè)計(jì)（5）離合器從動(dòng)盤(pán)總體設(shè)計(jì)（6）壓盤(pán)和離合器蓋設(shè)計(jì)（7）扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)（8）離合器操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3、 主要參考文獻(xiàn)1陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造M.北京：北京人民交通出版社，2007.2李濤，王曉廣，劉玉紅.轎車(chē)離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009.（23）：533張衛(wèi)波，賴(lài)聯(lián)峰.基于微粒群算法的膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)J.廣西大學(xué)學(xué)報(bào).2008（3）：40-434密德元.微型汽車(chē)離合器摩擦試驗(yàn)方法的研究D.武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，20085蔡穎，薛慶. CAD/CAM原理及其應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20066黃汽馳.汽車(chē)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20

14、11.67方世杰.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.28劉振昌.機(jī)械工程英語(yǔ)M.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.49徐石安.汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.810高鐵石，石毅.膜片彈簧離合器壓緊力設(shè)計(jì)計(jì)算J.汽車(chē)技術(shù)，2000.（7）：41-4311高翔.膜片彈簧應(yīng)力測(cè)試研究J.江蘇理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（05）12Fuchino,M.Ohsono,K.Development of Fully Electronic Control Metal Belt CVT.International Conference on Continuously Variable

15、Power Transmissions CVT96,September,1996,Yokohama/Japan,pp.11-1213Kurosawa,M.;Fujikawa,T.;High Torque Belt CVT with Torque Converter.Symposiumon Control Systems for Motor Vehicle Drive Trains,September 18-19,199714王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.815楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版）M.北京：高等教育出版社.2006.5四、完成課題所需的條件、主要困難及解決辦法 需要借閱大量的專(zhuān)業(yè)資料，并且對(duì)現(xiàn)有的膜片彈簧離合器進(jìn)行了解，熟悉其結(jié)構(gòu)。有些問(wèn)題，找不到相關(guān)資料，無(wú)從下手，所以只能去指導(dǎo)老師那邊請(qǐng)教問(wèn)題，聽(tīng)老師細(xì)心的講解。并且需要運(yùn)用CAD與MATLAB，之前沒(méi)有接觸過(guò)，需要多學(xué)習(xí)了解。起止日期論文工作進(jìn)度