離合器說明書1介紹

1、沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2離合器結(jié)構(gòu)方案選取2.1離合器車型的選定設(shè)計(jì)參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：DA462Q發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：51.5/3750N?m/(r/min)傳動(dòng)系傳動(dòng)比：1擋3.428、主減速比：5.142驅(qū)動(dòng)輪類型與規(guī)格：4.50-12-8PR汽車總質(zhì)量：1425(kg)使用工況：城鄉(xiāng)離合器形式：?jiǎn)纹?離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定3.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對(duì)離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。摩擦片外徑D(mm也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax(N.m)按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用D=KdVTZ(3.1)式中，KD為直徑系數(shù)，取值范圍見表3-1。由選車型得Te

2、max=51.5N-由Kd=14.6則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得D=104.78mm根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表3-2表3-2離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)(即GB145J74)外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院離合器課程設(shè)計(jì)C=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.670.660.650.700.760.790.800.800.821C367

3、7326207單位回積F/cm106132160221302402466546678可?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸:外徑D=160mm內(nèi)徑d=110mm厚度h=3.2mm3.2離合器后備系數(shù)B的確定結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇0=1.75。表3-3離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)3乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.003.3 單位壓力P的確定前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸；外徑D=160nm內(nèi)徑d=110mm厚度h=3.2mm內(nèi)徑與外徑比值C=0.6871-C=0.676f=0.25由公式D3：tfZP(1-c3)=12

4、0Temax得P=0.253Mpa3.4 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化VD3= ne max D 10e max60(1)摩擦片外徑D(mrm的選取應(yīng)使最大圓周速度Vo不超過6570m/s,即二一380025010=49.7m/s_6570m/s60式中，Vo為摩擦片最大圓周速度(m/s)；%max為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)(2)摩擦片的內(nèi)、外徑比C應(yīng)在0.530.70范圍內(nèi)，即0.53C=0.62M0.7(3)為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過載，不同車型的B值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.24.0。(4)為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑2R

5、0約50mm即d2R050mm（5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即c-r=0.212Tc01二ZD2-d2（3.7）式中，Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m/mn2）,可按表3.6選取經(jīng)檢查，合格。表3.7單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格一210.210250.250325325Tc01/10/0.280.300.350.40（6）為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力p0的最大范圍為0.111.50MPa,即0.10MPap0=0.253MPa1.50MPa（7）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩

6、擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值,即(3.8)4W12ZD2-d2=0.40J/mm2式中，。為單位摩擦面積滑磨（J/mm2）;對(duì)于最大總質(zhì)量小于6.0t的商用車：即=0.33J/mm2,對(duì)于最大總質(zhì)量大于6.0t商用車：K=0.25J/mm：W為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J）,可根據(jù)下式計(jì)算ne18002mlar.2.2101g(3.9)式中，ma為汽車總質(zhì)量（Kg）;rr為輪胎滾動(dòng)半徑（項(xiàng)；ig為汽車起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；i0為主減速器傳動(dòng)比；叫為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min,計(jì)算時(shí)乘用車取2000r/min,商用車取1500r

7、/min。其中：i0=5.83ig1=5.647rr=0.357mma=3450Kg代入式（3.9）得W=5000J,代入式（3.8）得切=0.082M0.33=仲,合格。(8)離合器接合的溫升,Wt二mc式中,t為壓盤溫升，不超過810C;c為壓盤的比熱容，c=481.4J/(Kg-0C);丫為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤；Z=0.5,m為壓盤的質(zhì)量m=4.2Kg代入t=1.60C,合格。4離合器從動(dòng)盤設(shè)計(jì)4.1 從動(dòng)盤設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：4.1.1 減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小4.1.2 保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從

8、動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性4.1.3 避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器4.1.4 足夠的抗爆裂強(qiáng)度4.1.5 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，采用分開式彈性從動(dòng)片，離合器從動(dòng)片采用1加厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取250nlm,內(nèi)徑由從動(dòng)盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開有幾條切口。4.1.6 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外

9、徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tema做國標(biāo)GB1144-74選取。從動(dòng)盤的軸向長(zhǎng)度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼(如35、45、40Cr等)，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍銘工藝：對(duì)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理?；ㄦI選取后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力打(MPa及剪切應(yīng)力rj(MPa的強(qiáng)度校核：11(4.1 )8Temax二j=-772727-j(Dd)znl益氤2(4.2)式中，z為從動(dòng)盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見表(4-1)表4-1離合器從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列摩擦片發(fā)動(dòng)機(jī)的花鍵尺寸外徑最大轉(zhuǎn)矩齒數(shù)外徑內(nèi)徑

10、齒厚后效四K擠壓應(yīng)力D/mmTemax/NJ-mND/mmd/mmb/mml/mmo-j/Mpa22515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.7根據(jù)摩擦片的外徑D=250mrmf發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax=181.3NI-m,由表4-1查得n=10,D=35mmd=28mmb=4mml=35mm(rj=10.2Mpa,則由公式校核行：(rj=9.4MPa(rj=10.2MPa。rj=8.22MPa1513332=0.373MN/m52.51000、-max3fmaxEh6TemaxfmaxTemax徹底分離時(shí),I1inRbh2i

11、nRbh(3)根據(jù)上述分析，計(jì)算以下3種工況的最大驅(qū)動(dòng)應(yīng)力及傳力片的最小分離力:按照設(shè)計(jì)要求，f=o,Te=0,由上述公式可知仃=0.壓盤和離合器蓋組裝成總成時(shí)，Te=,通過分析計(jì)算可知fmax=5mm= 1088MPa3fmaxEh3521051max計(jì)算最大應(yīng)力i?525離合器傳扭時(shí)，分正向驅(qū)動(dòng)(發(fā)動(dòng)機(jī)向車輪)和反向驅(qū)動(dòng)(車輪向發(fā)動(dòng)機(jī))，fmax出現(xiàn)在離合器摩擦片磨損到極限狀況時(shí)，通過尺寸鏈計(jì)算可知fmax=5mm(I)正向驅(qū)動(dòng)：3fmaxEhmax -2116Temax fmaxinRbh.Temax inRbh3521051615051000181.31000二2-7727752.53

12、3142.515133181.3151二862MPaemaxinRbh(n)反向驅(qū)動(dòng):_3fmaxEh.6Temaxfmax一112inRbh2181.3 10004 4 142.5 15 1-_一一5,一一_3521016181.35100052.5233142.51512=1415MPa可見反向驅(qū)動(dòng)最危險(xiǎn)，由于在取計(jì)算載荷時(shí)比較保守，明顯偏大，因此傳力片的許用應(yīng)力可取其屈服極限。故傳力片材料選擇80號(hào)鋼。傳力片的最小分離力(彈性恢復(fù)力)發(fā)生在新裝離合器的時(shí)候，從動(dòng)盤尚未磨損，離合器在接合狀態(tài)下的彈性彎曲變形量此時(shí)最小，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定f=0.87mm。傳力片的彎曲總剛度KZ=0.373MN

13、/m,當(dāng)f=0.87mm時(shí)，其彈性恢復(fù)力為5彈=仁_f=0.3731060.87-1000=324.5N認(rèn)為合理。6離合器分離裝置設(shè)計(jì)6.1 分離桿的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)分離桿時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：(1)分離桿要有足夠的剛度(2)分離桿的較接處應(yīng)避免運(yùn)動(dòng)上的干涉(3)分離桿內(nèi)端的高度可以調(diào)整6.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì)現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)圖6.1拉式門動(dòng)謝心式分離軸承裝置1一軸承WB2一軸嫉外國3一外罩殼4一波形彈簧5-分離套筒6一碟形駢修了一指環(huán)名一彈性缽環(huán)7離合器膜片彈簧設(shè)計(jì)7.1 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇7.1.1 比較H/h的選擇此值對(duì)膜片彈

14、簧的彈性特性影響極大，分析式(3.10)中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)H/h,22-H/h=.23-.2；H/h：二2.24-H/h=225-H/h2.2圖3.1膜片彈簧的彈性特性曲線為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.52范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為24mm本設(shè)計(jì)H/h=2,h=3mm,貝UH=6mni7.1.2 R/r選擇通過分析表明，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求，R/r常在1.21.3的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取R/r=1.25,摩擦片的平均半徑&=口9=101.25

15、mmrRc取4r=102mm!UR=127.5mmB整R=128mm則Rr=1.255。7.1.3 圓錐底角汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角a一般在915范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中u=arctanH/（Rr辰H/（Rr）得a=14.32在915之間，合格。分離指數(shù)常取為18,大尺寸膜片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。7.1.4 切槽寬度露=3.23.5mmy=910mm取R=3.5mm%=10mm%應(yīng)滿足r-L之d的要求。7.1.5 壓盤加載點(diǎn)半徑R和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定r1應(yīng)略大于且盡量接近r,R1應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取R=126mmri=

16、104mm膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，具碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA,當(dāng)量應(yīng)力可取為16001700N/m吊7.1.6 公差與精度離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小，支承環(huán)和支承怫釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。7.2膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)(1)為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的H/h與初始錐角a=H/(Rr)應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1.6Hh=22,29:HR-ri-14.3215(2)彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20_Rr=1,255_1.3570_2Rh=85,3_100(

17、3)為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑R(或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑1)應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即拉式：(Dd)/4=102r1=104D/2=250(4)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，R1與R,rf與r0之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即1 -R-R1=270r1-r=2三60-rf-r0-4(5)膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院離合器課程設(shè)計(jì)Rf拉式:3.51-2。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般h1B=（0.81.0H,以保證摩擦片在最大磨損限度

18、A入范圍內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到C,為最大限度地減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力Fia應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力Fib,見圖.7.4膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3.4）。斷面在。點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖试擖c(diǎn)的切向應(yīng)力為零，。點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)。令X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：_ExM-Y/2-y

19、12,1-Jex（3.14）圖3.3膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中u碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）12沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院離合器課程設(shè)計(jì)a碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角e碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=（R-r）/In（R/r）（3.15）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（3.14）式寫成Y與X軸的關(guān)系式：1金（1-2tl（1-22）eaYtX卜2JE-E（3.16）圖3.4切向應(yīng)力在子午斷面的分布由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置u一定時(shí)，一定的切向應(yīng)力at在X-Y坐標(biāo)系里呈線性分布。CpCp邛當(dāng)=0時(shí)Y=（一）X,因?yàn)椋?一）的值很小，我們可以將（口-一）看成222中甲一tg（口-

20、2）,由上式可寫成Y=tg（c（-2）X。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中中性點(diǎn)。而與X軸承（a-）角的直線上。從式（3.16）可以看出當(dāng)X=-e時(shí)無論取任2cp何值，都有Y=-（a-）e0顯然，零應(yīng)力直線為K點(diǎn)與。點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線2內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn)B處切向壓應(yīng)力最大，A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明，B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核B處應(yīng)力就可以了，將B點(diǎn)的坐標(biāo)X=（e-r）和Y=h/2代入（3.17）式有：二一e_-2_e-rdht1t2r2IL22令駕=0可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角中p=

21、a+-dP2e-r由于:R-re 二ln(R r)128-102ln(128/102)=114.54mm所以：%=0.245,。舊=-1586N/mrmiB點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力F2作用下還受有彎曲應(yīng)力:21-rB6r-rfF2nbrh2(3.18)式中n分離指數(shù)目n=18br單個(gè)分離指的根部寬br2二r0182二36=12.56mm18因此:2二舊=467.3N/mm由于6舊是與切向壓應(yīng)力B垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為:Bj=rB一二tB=467.31586-1119N/mrm2二Bj:二二Bj=1700N/mm故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力

22、范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適8扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)減震器極轉(zhuǎn)矩Tj=1.5Temax=2722mjemax摩擦轉(zhuǎn)矩Tu=0.17Temax=30.822m預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn=0.15Temax=27.2Nmnemax極限轉(zhuǎn)角%=312扭轉(zhuǎn)角剛度k-三1對(duì)=2357N-m/rad8.1減振彈簧的安裝位置Ro=(0.600.75)d/2,結(jié)合d2Ro+50mrm彳4R0取55mm則典=0.6533。d28.2全部減振彈簧總的工作負(fù)荷PzPz=TjR=5440N8.3單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷Pp=PzZ=906.7N式中Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表取Z=63.9選擇:3.10減振彈簧個(gè)數(shù)的選取摩擦片的外徑D/mm22525

23、0325350250325350810108.4減振彈簧尺寸(1)選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)采用65Mn彈簧鋼絲設(shè)彈簧絲直徑d=4mm,1b=1620MPaJJ-0.5入=810MPa(2)選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比表 3.11旋繞比的薦用范圍d/mm0.2 0.40.45 11.1 2.22.5 67 1618427 145 125 10= 1.40dj8KF2 cTVJL 工J= 4mmi與原來的d接近，合格。確定旋繞比C=4,曲度系數(shù)K=(4C-1”(4C-4)+0.615/C(3)強(qiáng)度計(jì)算=3.269 mm中徑D2=Cd=16mm夕卜彳DD=D2d=20mm(4

24、)極限轉(zhuǎn)角j=2arcsin-=3120取3.823。j2Ro(5)剛度計(jì)算彈簧剛度k=(Fi-F2).i=129.9mm其中，52為最小工作力，F(xiàn)2=0.5F1彈簧的切變模量G=80000MPa則彈簧的工作圈數(shù)Gid8F1c3Gd8C1k=4.3取n=4,總?cè)?shù)為ni=6(6)彈簧的最小高度lmin=dn=16mm(7)減振彈簧的總變形量一，l=Pk=6.538mm(8)減振彈簧的自由高度.l0=lminl=22.538mm(9)減振彈簧預(yù)緊變形量T11=0.538mmkZR(10)減振彈簧的安裝高度l=l0-11=22mm結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對(duì)其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計(jì)算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈