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1、<p><b> 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p> 題 目:輕型載重車膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)</p><p> (后備功率?。?</p><p><b> 課程設(shè)計(jì)成績(jī):</b></p><p> 指導(dǎo)教師簽名:
2、年 月 日</p><p><b> 目錄</b></p><p> 摘要…………………………………………………………………………………2</p><p> 引言…………………………………………………………………………………3</p><p> 1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定………………………………………
3、…………4</p><p> 1.1摩擦片的外徑D及其他尺寸的確定…………………………………………4</p><p> 1.2離合器后備系數(shù)β的確定……………………………………………………4</p><p> 1.3單位壓力P0的確定……………………………………………………………5</p><p> 2 離合器基本參數(shù)的約束條件………
4、……………………………………………6</p><p> 3 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………7</p><p> 3.1膜片彈簧設(shè)計(jì)…………………………………………………………………7</p><p> 3.2壓盤設(shè)計(jì)………………………………………………………………………12</p><p> 3.3離
5、合器蓋設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13</p><p> 3.4從動(dòng)盤設(shè)計(jì)……………………………………………………………………14</p><p> 4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………14</p><p> 4.1選擇操縱機(jī)構(gòu)的型式…………………………………………………………15</p>
6、<p> 4.2確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)………………………………………………………15</p><p> 4.3校核踏板行程…………………………………………………………………16</p><p> 4.4校核踏板力……………………………………………………………………16</p><p> 5 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………
7、………17</p><p> 6 致謝………………………………………………………………………………18</p><p><b> 摘要</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)的是輕型載重車膜片彈簧離合器,根據(jù)所給汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)速、最大功率等基本參數(shù)確定離合器基本參數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中主要對(duì)膜片彈簧、壓盤、離合器蓋、從動(dòng)盤及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)
8、行設(shè)計(jì),同時(shí)也對(duì)膜片彈簧及操縱機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了校核。在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重對(duì)膜片彈簧及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行校核及調(diào)整。</p><p> 關(guān)鍵詞:膜片彈簧、膜片彈簧離合器、操縱機(jī)構(gòu)、強(qiáng)度</p><p><b> 引言</b></p><p> 對(duì)于以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車,離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中是作為一個(gè)獨(dú)
9、立的總成而存在的,它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成。目前,各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。它主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu),操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。</p><p> 隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率的不斷提高和汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展,人們對(duì)離合器
10、要求越來(lái)越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā),傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(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)操縱的形式發(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)化操縱,已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p> 1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定</p><p> 1.1 摩擦片的外徑D及其他尺寸的確定<
11、/p><p> 1.1.1 摩擦片的外徑D是離合器的基本尺寸,它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命。設(shè)計(jì)上通常首先確定摩擦片的外徑D。</p><p> 在確定外徑D時(shí),有下列經(jīng)驗(yàn)公式可供初選時(shí)使用:</p><p> D= (1-1)</p><p> 轎車:KD=14.5</p><p> 輕、中型貨
12、車:?jiǎn)纹琄D=16.0~18.5</p><p> 雙片KD=13.5~15.0</p><p> 重型貨車:KD=22.5~24.0</p><p> 本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的是輕型載重車(Temax/nT為230.3Nm/2600rpm、Pemax/nP為70.2kw/4700rpm)的膜片彈簧離合器。</p><p> 所設(shè)計(jì)的離合器摩
13、擦片為單片,初選擇KD =16.2。所以</p><p> D=16.2×=245.84(mm)</p><p><b> 取D=250mm。</b></p><p> 1.1.2 摩擦片的內(nèi)徑d及摩擦片厚度b</p><p> 由表1所示的摩擦片儲(chǔ)存系列可確定摩擦片的內(nèi)徑D及摩擦片厚度b</p&
14、gt;<p> 表1:摩擦片的尺寸系列</p><p> 因此,由表1選?。篋=250mm d=155mm B=3.5mm</p><p> 1.2 離合器后備系數(shù)β的確定</p><p> 后備系數(shù)β保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩,同時(shí),它有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨,提高離合器的使用壽命。</p><p&
15、gt; 為可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過(guò)大,β不宜選取太?。坏菫榱耸闺x合器尺寸不致過(guò)大,減少傳動(dòng)系的過(guò)載,使操縱更輕便等,后備系數(shù)不宜過(guò)大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí),β取小些;當(dāng)使用條件惡劣,需要拖帶掛車時(shí),為了提高起步能力,減少離合器滑磨,β取大些;貨車總質(zhì)量較大,β也應(yīng)該選取大些;采用柴油機(jī)時(shí),由于工作比較粗暴,轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn),選取β應(yīng)比汽油機(jī)大些;發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多,轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小,β也應(yīng)選取小些。</p
16、><p> 在開始設(shè)計(jì)離合器時(shí),一般是參照統(tǒng)計(jì)資料,并根據(jù)汽車的使用條件,離合器結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn),初步選定后備系數(shù)β。</p><p> 汽車離合器后備系數(shù)推薦如下:</p><p> 轎車和微型、輕型貨車: β=1.20~1.75</p><p> 中型和重型貨車: β=1.50~2.25</p>
17、<p> 由于所設(shè)計(jì)的是輕型載重車的離合器,所以選擇β=1.7</p><p> 1.3 單位壓力P0的確定</p><p> 摩擦面上的單位壓力P0值和離合器本身的工作條件,摩擦片的直徑大小,后備系數(shù),摩擦片的材料及質(zhì)量等因素有關(guān)。</p><p> 離合器使用頻繁,發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較小時(shí),P0應(yīng)取小些;當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí),為降低摩擦片外緣熱載荷
18、,P0應(yīng)取小些;后備系數(shù)較大時(shí),可適當(dāng)增大。</p><p> 當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí),P0按下列范圍選?。?lt;/p><p> 石棉基材料 P0 =0.10~0.35MPa</p><p> 粉末冶金材料 P0 =0.35~0.60MPa</p><p> 金屬陶瓷材料
19、 P0 =0.70~1.50MPa</p><p> 本次設(shè)計(jì)中我們選取摩擦片的材料為粉末冶金材料。</p><p> 離合器摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為:</p><p> Tc=fFZRc (1-2)</p><p> 式中,Tc-------靜摩擦力矩;</p>
20、<p> f--------摩擦面間的靜摩擦因素,計(jì)算時(shí)一般取0.25~0.30;選取f=0.25</p><p> F--------壓盤施加在摩擦面上的工作壓力;</p><p> Rc ------摩擦片的平均半徑;</p><p> Z--------摩擦面數(shù),是從動(dòng)盤的兩倍; 所以,Z=2</p><p>
21、; 假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻,則有:</p><p> F= P0 A= P0π(D2-d2)/4(1-3)</p><p> 式中,P0------摩擦片單位壓力;</p><p> A------一個(gè)摩擦面面積;</p><p> D------摩擦片外徑;</p><p> d-------摩
22、擦片內(nèi)徑.</p><p> 摩擦片的平均半徑Rc根據(jù)壓力均勻的假設(shè),可表示為:</p><p> Rc =(D3-d3)/3(D2-d2)</p><p> 當(dāng)d/D≥0.6時(shí),Rc可相當(dāng)準(zhǔn)確的有下式計(jì)算:</p><p> Rc =(D+d)/4 (1-4)</p><p> 因?yàn)閐=155
23、mm、D=250mm,所以d/D=0.62≥0.6,則Rc用(1-4)式計(jì)算</p><p> 將(1-3)、(1-4)式代入(1-2)得:</p><p> Tc=πfZ P0(D2-d2)(D+d)/12 (1-5)</p><p> 為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的,設(shè)計(jì)時(shí)Tc應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,即</p><
24、;p> Tc =βTemax (1-6)</p><p> 式中,Temax=230.3N.m為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩;β=1.7為離合器的后備系數(shù)。</p><p> 把(1-6)式代入(1-5)式得:</p><p> P0=12βTemax/[πfZ (D2-d2)(D+d)]</p><p&
25、gt; 代入各參數(shù)可得P0=0.384MPa</p><p> 所得P0在粉末冶金材料單位壓力范圍內(nèi),所以我們選取材料的單位壓力P0符合設(shè)計(jì)要求。</p><p> 2 離合器基本參數(shù)的約束條件</p><p> 2.1 摩擦片外徑D(mm)的選取應(yīng)使最大圓周速度VD不超過(guò)65~70m/s,即</p><p> VD= nemaxD
26、×10-3π/60≤65~70m/s</p><p> 式中,nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速(r/min)。本次設(shè)計(jì)中nemax=4700 r/min,所以</p><p> VD= 4700×250×10-3π/60=61.52m/s符合VD≤65~70m/s的約束條件。</p><p> 2.2 摩擦片的內(nèi)外徑比c應(yīng)在0.53~
27、0.70內(nèi)。</p><p> c=d/D=155/250=0.62符合約束條件</p><p> 2.3 為保證離合器可靠傳遞轉(zhuǎn)矩,并防止傳動(dòng)系過(guò)載,應(yīng)使1.2≤β≤4.0,在前面參數(shù)選取中,我們選取β=1.7,符合此約束條件。</p><p> 2.4 為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝,摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑2Ro約50mm,即d>2Ro+50 。
28、d=155mm,Ro=45mm符合要求。減振彈簧的數(shù)目:4</p><p> 2.5 為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)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</p><p> Tc0=4Tc/πZ(D2-d2) ≤ [Tc0]</p><p> 式中:Tc0為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm^2);[Tc0]為許用值(N.m/mm^2),按表2選
29、取。</p><p> 通過(guò)計(jì)算:Tc0=0.0038 N.m/mm^2。</p><p> 表2、單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值</p><p> 通過(guò)表2比較,Tc0≤[Tc0]符合設(shè)計(jì)要求。</p><p> 2.6 為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷,防止摩擦片損傷,單位壓力P0對(duì)于不同車型,根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取,P0為0
30、.10~1.50MPa。</p><p> 我們選取摩擦片的材料為粉末冶金材料,并且選取P0=0.383MPa,符合此約束條件。</p><p> 3 離合器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 3.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)</p><p> 3.1.1 材料選取</p><p> 我們選取60Si2MnA高精度鋼
31、板材料為膜片彈簧材料。</p><p> 3.1.2 主要參數(shù)選擇</p><p> 3.1.2.1 比值H/h和h的選擇</p><p> 比值H/h對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大。為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便,汽車離合器用膜片彈簧的H/h一般為1.5~2.0,板厚h為2~4mm。所以我們初步選取H/h=1.83,h=2.57mm,H=4.7mm<
32、;/p><p> 3.1.2.2 比值R/r和R、r的選擇</p><p> R/r越大,彈簧材料利用率越低,彈簧越硬,彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大,且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求,R/r一般為1.2~1.35。為使摩擦片上的壓力分布較均勻,膜片彈簧的R值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑Rc。所以初步選取R/r=1.29,r=90mm,R=116mm</p>&l
33、t;p> 3.1.2.3 α的確定</p><p> 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內(nèi)截錐高度H關(guān)系密切,所以初步選取α=arctan H/(R-r)≈H/(R-r)=4.7/(116-90)=10.25O</p><p> 3.1.2.4 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇</p><p> 膜片彈簧的彈性特性曲線,如圖1所示。該曲線的拐點(diǎn)H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓
34、平位置,而且λ1H= (λ1M +λ1N)/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λ1B =(0.8~1.0) λ1H,以保證摩擦片在最大磨損限度△λ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)。</p><p> 3.1.2.5 N的選擇:分離指數(shù)目N常取為18</p>
35、<p> 3.1.2.6 膜片彈簧小端內(nèi)半徑r0及分離軸承作用半徑rf的確定</p><p> r0由離合器的結(jié)構(gòu)決定,其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑?;ㄦI外徑可由參考文獻(xiàn)[2]P72表4.1.2根據(jù)從動(dòng)盤外徑及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查得。rf應(yīng)大于r0。所以選取r0=24mm,rf=26mm。</p><p> 3.1.2.7 切槽寬度δ1、δ2及半徑re的確定</p&g
36、t;<p> δ1=3.2~3.5mm,δ2=9~10mm,re的取值應(yīng)滿足r-re≥δ2的要求。所以選取δ1=3.5mm,δ2=8mm,re=80mm。</p><p> 3.1.2.8 壓盤加載點(diǎn)R1半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)r1半徑的確定</p><p> R1和r1的取值將影響膜片彈簧的剛度。r1應(yīng)略大于且盡量接近r,R1應(yīng)略小于且盡量接近R。初步選取R1=112mm,
37、r1=92mm。</p><p> 3.1.3 膜片彈簧各尺寸的初步獲得</p><p> 用VB語(yǔ)言編寫程序,把初選的各參數(shù)值代入該程序繪制膜片彈簧彈性特性曲線圖。根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)約束條件及設(shè)計(jì)要求對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。最終獲得膜片彈簧各參數(shù)為:H/h=1.83,h=2.57mm,H=4.7mm;R/r=1.29,R=116mm,r=90mm;N=18;r0=24mm,rf=26mm;δ1
38、=3.5mm,δ2=8mm,re=76mm;R1=112mm,r1=92mm。</p><p> 由上各調(diào)整后參數(shù)所獲得的膜片彈簧彈性特性曲線圖和六個(gè)特性點(diǎn)A、M、B、H、N、C及各點(diǎn)坐標(biāo)如圖2所示:</p><p> 圖2:調(diào)整后參數(shù)所獲得的膜片彈簧彈性特性曲線圖</p><p> 3.1.4 檢驗(yàn)所得尺寸是否符合設(shè)計(jì)的約束條件</p><
39、;p> 3.1.4.1 應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力F1B與摩擦片工作壓力Fy相等</p><p> 由上圖數(shù)據(jù)顯示可知,F(xiàn)1B=5136.47N,F(xiàn)y=5134.48N,F(xiàn)1B≈FC符合設(shè)計(jì)要求。</p><p> 3.1.4.2為保證各工作點(diǎn)A、B、C有較合適的位置,應(yīng)使λ1B/λ1H=0.8~1.0即</p><p> 0.8≤(R-r)λ1B/
40、[(R1-r1)H]≤1.0</p><p> λ1B=3.24則(R-r)λ1B/[(R1-r1)H]=(116-90)×3.24/[(112-92)×4.7]=0.896符合設(shè)計(jì)要求。</p><p> 3.1.4.3為保證膜片彈簧磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩,并考慮到摩擦因素的下降,摩擦后彈簧工作壓緊力F1A應(yīng)滿足F1A>F1B。</p>&l
41、t;p> 由上特性曲線可知F1A=5598.61N,F(xiàn)1B =5136.47N,滿足F1A>F1B的設(shè)計(jì)要求。</p><p> 3.1.4.4 為滿足離合器的使用性能的要求,應(yīng)該滿足:</p><p> 1.6≤H/h≤2.2</p><p> 9O≤α≈H/(R-r)≤15O</p><p> H/h=4.7/2.57=1
42、.83和α≈H/(R-r)=4.7/(116-90)rad=10.25O都符合離合器的使用性能的要求。</p><p> 3.1.4.5 彈簧各部分有關(guān)尺寸比值符合一定的范圍,即</p><p> 1.2≤R/r≤1.35</p><p> 70≤2R/h≤100</p><p> 3.5≤R/rO≤5.0</p>&l
43、t;p> 根據(jù)所確定的參數(shù)可得R/r=116/90=1.29、2R/h=2×116/2.57=90.3、R/rO =116/24=4.83都符合上述要求。</p><p> 3.1.4.6 為使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻,應(yīng)滿足:</p><p> 推式:(D+d)/4≤R1≤D/2</p><p> 拉式:(D+d)/4≤r1≤D/2&l
44、t;/p><p> 根據(jù)所確定的參數(shù)可得(D+d)/4=101.25,D/2=125,R1=112。符合上述要求,故此離合器為推式離合器。</p><p> 3.1.4.6 根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求,應(yīng)滿足:</p><p> 1≤R-R1≤7; 0≤r1-r≤6; 0≤rf- r0≤6</p><p> 根據(jù)所確定的參數(shù)可得R-R1=4,
45、r1-r =2,rf- r0=2都符合彈簧結(jié)構(gòu)布置的要求。</p><p> 3.1.4.7 膜片彈簧的分離指起分離杠桿作用,因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取,即:</p><p> 2.3≤(r1-rf)/(R1- r1)≤4.5</p><p> 根據(jù)所確定的參數(shù)可得(r1-rf)/(R1- r1)=(92-26)/(112-92)=3.3符合設(shè)計(jì)要求。&l
46、t;/p><p> 3.1.5 膜片彈簧強(qiáng)度計(jì)算與校核</p><p> 分析表明,B點(diǎn)的應(yīng)力值最高,通常只計(jì)算B點(diǎn)的應(yīng)力來(lái)校核膜片彈簧碟簧的強(qiáng)度。由參考文獻(xiàn)[1]P65可知B點(diǎn)的應(yīng)力σtB為</p><p> σtB=E/(1-μ2)/r{(e-r) *φ2/2-[(e-r)α+h/2]φ}</p><p> 令σtB對(duì)φ的導(dǎo)數(shù)等于零,
47、可求出σtB達(dá)到極大值時(shí)的轉(zhuǎn)角φP</p><p> φP=α+h/(e-r)/2</p><p> 自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的圓錐底角α=0.18rad;</p><p> 中性點(diǎn)半徑e=(R-r)/ln(R/r)=102.4mm。此時(shí)</p><p> φP=0.18+2.57/(102.4-90)/2=0.284rad</p&g
48、t;<p> 離合器徹底分離時(shí),膜片彈簧子午斷面的實(shí)際轉(zhuǎn)角為φf(shuō)</p><p> φf(shuō)=2arctan{λ1f /(R1-r1)*2}=2arctan{1.5/(112-92)*2}=0.075rad</p><p> 此時(shí)φf(shuō) <φP,則計(jì)算σtB時(shí)φ取φf(shuō),所以</p><p> σtB =2.1×100000/(1-0.32)
49、/90×{(102.4-90)×0.0752/2-[(102.4-90)×0.18+2.57/2] ×0.075}</p><p> =-76.586(MPa)</p><p> 設(shè)分離軸承對(duì)分離指端所加載荷為F2(N),由參考文獻(xiàn)[1]P64式(2-16)可知:</p><p> F2=(R1-r1) F1/(r1-
50、rf)</p><p> 式中rf=26mm為分離軸承與分離指的接觸半徑;F1等于壓盤工作壓力F1B=5136.47(N)。所以</p><p> F2=(112-92) ×5136.47/(92- 26)=1556.5(N)</p><p> 在分離軸承推力F2的作用下,B點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力σtB,其值為</p><p> σ
51、rB=6(r- rf)F2/(nbrh2)</p><p> 式中,n為分離指數(shù)目(n=18);br為一個(gè)分離指根部的寬度(br=21mm)。所以</p><p> σrB=6×(90- 26)×1556.5/(18×21×2.572)=239.4(MPa)</p><p> 考慮到彎曲應(yīng)力σrB是與切向壓應(yīng)力σtB相互
52、垂直的拉應(yīng)力,根據(jù)最大切應(yīng)力強(qiáng)度理論,B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為</p><p> σjB=σrB-σtB=239.4-(-76.586)=315.986(MPa)</p><p> 在這次設(shè)計(jì)中,膜片彈簧材料采用60Si2MnA,所以σjB=315.986MPa符合σjB≤1500~1700MPa的強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。</p><p> 3.1.6 膜片彈簧的制造工藝及熱處
53、理</p><p> 本次設(shè)計(jì)中膜片彈簧采用60Si2MnA高精度鋼板材料。為了提高膜片彈簧的承載能力,要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理。另外,對(duì)膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理以起到冷作硬化的作用,同樣也可以提高承載能力的疲勞強(qiáng)度。</p><p> 為了提高分離指的耐磨性,可對(duì)其端部進(jìn)行高頻淬火、噴鍍鉻合金和鍍鎘或四氟乙烯。在膜片彈簧與壓盤接觸圓形處,為了防止由于拉應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂紋,可
54、對(duì)該處進(jìn)行擠壓處理,以消除應(yīng)力源。</p><p> 膜片彈簧表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷。碟簧部分的硬度一般為45~50HRC,分離指端硬度為55~62HRC,在同一片分離指上同一范圍內(nèi)的硬度差不大于3個(gè)單位。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差一般為H11和h11,厚度公差為±0.025mm,初始底錐角公差為±10分。膜片彈簧上下表面的表面粗糙度為1.6μm,底面的平面一般要求小于0.1m
55、m。膜片彈簧處于接合狀態(tài)時(shí),其分離指端的相互高度差一般要求小于0.8~1.0mm。</p><p><b> 3.2 壓盤設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.2.1 傳力定中方式的選擇</p><p> 壓盤是離合器的主動(dòng)部分,在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí),它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng),所以它必須和飛輪有一定聯(lián)系,但這種聯(lián)系又允許壓盤在離合器分離過(guò)程
56、中能夠自由地做軸向移動(dòng),使壓盤和從動(dòng)盤脫離接觸。驅(qū)動(dòng)部位的形式有離合器蓋和壓盤的窗孔與凸臺(tái)、傳動(dòng)片、傳動(dòng)銷等,應(yīng)用較廣泛的是傳動(dòng)片式。我們選擇壓盤的傳力方式為傳力片傳動(dòng)方式。 </p><p> 3.2.1 幾何尺寸的確定 </
57、p><p> 可以根據(jù)1.1中所確定摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸來(lái)確定壓盤的內(nèi)外徑:</p><p> 壓盤外徑=D+(2~5)mm,壓盤內(nèi)徑=d-(1~4)mm</p><p> 在設(shè)計(jì)中選取壓盤外徑=D+4=254mm,壓盤內(nèi)徑=d-3mm=152mm</p><p> 為了使壓盤具有足夠的質(zhì)量和剛度,要求壓盤有足夠的厚度,載重車離合器壓盤厚
58、度一般不小于15mm。所以本次設(shè)計(jì)中根據(jù)車型選取壓盤厚度為16mm。</p><p> 3.3 離合器蓋設(shè)計(jì)</p><p> 3.3.1 剛度問(wèn)題</p><p> 離合器分離桿支承在離合器蓋上,如果蓋的剛度不夠,則當(dāng)離合器分離時(shí),可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形,這樣就會(huì)降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致分離不徹底,引起摩擦片的早期磨損,還會(huì)造成變速器換
59、擋困難。</p><p> 為了減輕重量和增加剛度,一般轎車的離合器蓋通常用厚度約為3~5mm的低碳鋼板(如08鋼板)沖壓成比較復(fù)雜的形狀。本次設(shè)計(jì)中選取離合器蓋厚度為3mm。</p><p> 3.3.2 通風(fēng)散熱問(wèn)題</p><p> 為了加強(qiáng)離合器的冷卻,離合器蓋上必須開許多通風(fēng)窗口。</p><p> 3.3.3 對(duì)中問(wèn)題&l
60、t;/p><p> 離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離桿等零件,因此它相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪曲軸中心線必須要有良好的定心對(duì)中,否則會(huì)破壞系統(tǒng)整體的平衡,嚴(yán)重影響離合器的正常工作。</p><p> 在本次離合器的設(shè)計(jì)中我們采用定位銷對(duì)中方式,離合器蓋根據(jù)離合器蓋上4個(gè)定位銷孔φ5與飛輪上4個(gè)定位銷φ4相配合進(jìn)行定位。將4個(gè)孔加工到所要求的尺寸,孔的準(zhǔn)確度為0.05mm。</p><p&g
61、t;<b> 3.4 從動(dòng)盤設(shè)計(jì)</b></p><p> 從動(dòng)盤總成主要由從動(dòng)盤轂、摩擦片、從動(dòng)片、扭轉(zhuǎn)減振器等組成。</p><p> 3.4.1 軸向彈性從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)形式</p><p> 為了使從動(dòng)盤具有軸向彈性,則:</p><p> ?。?)在從動(dòng)片外緣開“T”形槽,形成許多扇形,并將扇形部分沖壓成依
62、次向不同方向彎曲的波浪形。兩側(cè)的摩擦片分別鉚在每相隔一個(gè)的扇形上。</p><p> ?。?)將扇形波形片的左、右凸起段分別與左、右側(cè)摩擦片鉚接,由于波形片(厚度小于1.0mm)比從動(dòng)片(厚1.5~2.5mm)薄,這種結(jié)構(gòu)的軸向彈性較好,轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小,適宜于高速旋轉(zhuǎn)。</p><p> ?。?)利用階梯形鉚釘桿的細(xì)段將成對(duì)波形片的左片鉚在左側(cè)摩擦片上,并交替地把右片鉚在右側(cè)摩擦片上。<
63、/p><p> ?。?)將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動(dòng)片上,只在靠近壓盤側(cè)的從動(dòng)片鉚有波形片,右側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。</p><p> 3.4.2 從動(dòng)盤轂</p><p> 從動(dòng)盤轂是離合器承受載荷最大的零件,它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)穿來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對(duì)中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)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tema
64、x由參考文獻(xiàn)[1]P74表2-7選取。</p><p> 從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小,以免在花鍵上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底,一般取1.0~1.4倍的花鍵直徑,我們?nèi)?.0倍的花鍵直徑。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼(如45,40Cr等),并且經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b> 3.4.3 摩擦片</b></p><p> 由于本次所以設(shè)計(jì)的離
65、合器所配的車型轎車,摩擦片在中、輕載荷下工作,我們選取的摩擦片材料為粉末冶金材料。摩擦片與從動(dòng)片的連接方式為鉚接。</p><p><b> 3.4.4 從動(dòng)片</b></p><p> 從動(dòng)片要求質(zhì)量輕,具有軸向彈性,硬度和平面度要求高。材料用中碳鋼板或低碳鋼板。厚度一般為1.3~2.5mm,表面硬度為35~40HRC。</p><p>
66、 3.4.5 波形片和減振彈簧</p><p> 波形片采用65Mn,厚度小于1mm,硬度為40~46HRC,并經(jīng)過(guò)表面發(fā)藍(lán)處理。減振彈簧采用60Si2MnA彈簧鋼絲。</p><p> 4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 4.1 選擇操縱機(jī)構(gòu)的型式</p><p> 常用的離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式、液壓式等。</p&g
67、t;<p> 液壓式操縱機(jī)構(gòu)主要由主缸、工作缸和管路等部分組成,具有傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、駕駛室和車架變形不會(huì)影響其正常工作、離合器接合較柔和等優(yōu)點(diǎn)。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)我們選擇液壓式操縱機(jī)構(gòu)。</p><p> 4.2 確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)</p><p> 踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2兩部分組成:</p>&
68、lt;p> 離合器操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比</p><p> 根據(jù)要求我們確定操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)為:Sof為分離軸承自由行程,一般為1.5~3.0mm ,反映到踏板上的自由行程S1一般為20~30mm,我們選取Sof=3mm;Z為摩擦面面數(shù),根據(jù)離合器摩擦片結(jié)構(gòu)可知Z=2;△S為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙,單片:△S=0.85~1.30mm,雙片:△S=0.75~0.90mm,i分=a2/a1, i操=b2c2
69、(d2^2)/b1c1(d1^2),本次設(shè)計(jì)的離合器摩擦片數(shù)為單片,所以取△S=0.89mm;a1、a2、b1、b2、c1、c2為杠桿尺寸(圖3),根據(jù)前面膜片彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)可知c1=20mm,c2=64mm;選取a2=150mm,a1=30mm,b2=80mm,b1=40mm;d1=13mm,d2=17mm。</p><p> 4.3 校核踏板行程(自由行程,工作行程,總行程)</p><p
70、> 4.3.1 自由行程校核</p><p> 由4.2公式可知,自由行程S1為</p><p> S1=Sofa2b2(d2)2/[ a1b1(d1)2]</p><p> =3×150×80×172/30×40×132</p><p><b> =41.04mm&
71、lt;/b></p><p> 為了使離合器在所有情況下都能徹底分離以免造成變速器換擋時(shí)的齒輪撞擊、換擋力增加等,至少應(yīng)留25mm的踏板行程,即自由行程。為了使駕駛員易從腳感上確定踏板位置,S1<50mm為好。綜上所述并根據(jù)校核S1=30.82mm符合25mm<S1<50mm的要求。</p><p> 4.3.2 工作行程校核</p><p> 由4.2
72、公式可知,工作行程S2為</p><p> S2=Z△S c2a2b2(d2)2/[ c1a1b1(d1)2]</p><p> =2×0.89×64×150×80×172/20×30×40×132</p><p><b> =97.4mm</b></p
73、><p> 4.3.3 總行程校核</p><p> 由4.2公式可知,總行程S為</p><p> S = S1+ S2</p><p> =41.04+97.4=138.44mm</p><p> 最佳總行程受許多因素影響,其中要考慮的人群從5%分位的女性到95%分位的男性。從有關(guān)方面獲得的人體工程學(xué)資料可知
74、,踏板總行程應(yīng)在80~150mm范圍內(nèi)。由4.3所確定的操縱機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)獲得的踏板總行程S=138.44mm符合上述要求。</p><p><b> 4.4 校核踏板力</b></p><p> 踏板力Ff可按下式計(jì)算:</p><p> 式中,F(xiàn)'為離合器分離時(shí),壓盤上的總工作壓力,即由3.1.3根據(jù)膜片彈簧各參數(shù)可得F'=F1C=41
75、39.57N;i∑為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比,i∑= ;η為機(jī)械效率,η=80%~90%,我們?nèi)ˇ?88%;Fs克服膜片彈簧的拉力所需的踏板力,在初步設(shè)計(jì)時(shí)可忽略之。代入各數(shù)據(jù)得踏板力</p><p> Ff=4139.67/(88%*54.72)=85.97N</p><p> 一般來(lái)說(shuō),對(duì)于輕型載重車,踏板力Ff在80~150N范圍內(nèi)。所設(shè)計(jì)踏板力Ff=85.97N符合要求
76、。</p><p> 分離離合器所做的功WL為</p><p> WL=0.5(F1+ F')Z△S/η</p><p> 式中,F(xiàn)1為離合器結(jié)合狀態(tài)下的壓盤上的總工作壓力,由3.1.3可知F1= F1B=5136.47N。計(jì)算得分離離合器所做的功WL為</p><p> WL=0.5×(5136.47+ 4139.57)&
77、#215;2×0.89×10-3/88%=9.38J</p><p> 在規(guī)定的踏板力和行程的允許范圍內(nèi),駕駛員分離離合器所作的功不應(yīng)大于30J。所以所設(shè)計(jì)的分離離合器所做的功WL=9.38J符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 王望予主編. 汽車設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械
78、工業(yè)出版社,2004年</p><p> [2] 徐石安、江發(fā)潮主編. 汽車離合器. 北京:清華大學(xué)出版社,2005年</p><p> [3] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000年</p><p> [4] 劉朝儒、彭福蔭、高政一主編.機(jī)械制圖.北京:清華大學(xué)出版社,2001年</p><p>&l
79、t;b> 致 謝</b></p><p> 在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過(guò)程中,我得到了許多人的幫助。</p><p> 首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助,這是我能順利完成這次課程設(shè)計(jì)的主要原因,更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題,讓我能把設(shè)計(jì)做得更加完善。在此期間,我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí),而且也開闊了視野,提高了自己的設(shè)計(jì)
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