【正文】 ......................................................................... 30 Fλ圖 ....................................................................................................... 30 應(yīng)力計(jì)算 .................................................................................................. 31 本章小結(jié) ......................................................................................................... 34 第 8 章 扭轉(zhuǎn)減振器的概述 ...................................................................................... 34 扭轉(zhuǎn)減振器的組成 ......................................................................................... 34 扭轉(zhuǎn)減振器的功用 ........................................................................................ 35 本章小結(jié) ......................................................................................................... 35 第 9 章 離合器殼設(shè)計(jì) .............................................................................................. 35 結(jié)束語 ........................................................................................................................ 36 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 37 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 1 第 1章 緒論 課題背景 對于內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車 ,離合器在機(jī)械傳動系中是作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在的，按動力傳遞順序來說 ,離合器應(yīng)是傳動系中的第一個(gè)總成。目前 ,汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器是一種依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)等四部分。 離合器是設(shè)置在發(fā)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞機(jī)構(gòu) ,其主要功用是 :切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)對傳動系的動 力傳遞，保證汽車起步時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)平順地結(jié)合。確保汽車平穩(wěn)起步，在換擋時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊 ..在工作中受到較大的動載荷時(shí) ..能限制傳動系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系各零部件因過載而損壞，有效地降低傳動系中的振動和噪聲。 隨著汽車發(fā)動機(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，人們對離合器的要求越來越高。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操縱的形式發(fā)展。因此 ..提高離合器的 可靠性和延長其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 離合器的發(fā)展 在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中，錐形離合器最為成功。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在1889 年德國戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車輪的小汽車上。它是將發(fā)動機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到 20 世紀(jì) 20年代中葉，對當(dāng)時(shí)來說，錐形離合器的制造比較簡單，摩擦面容易修復(fù)。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。那時(shí)曾出現(xiàn)過蹄 鼓式離合器，其結(jié)構(gòu)有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄 鼓式離合器用的 摩擦元件是木塊、皮革帶等，蹄 鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。無論錐形離合器或蹄 鼓式離武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 2 合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。 現(xiàn)今所用的盤式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到 1925 年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車起步時(shí)離合器的接合比較平順，無沖擊。早期的設(shè)計(jì)中，多片按成對布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤片對著一青銅盤片。采用純粹的金屬的摩擦副，把它 們浸在油中工作，能達(dá)到更為滿意的性能。 浸在油中的盤片式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外，油也容易把金 屬盤片粘住，不易分離。但畢竟還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。 石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤片式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。 20 世紀(jì)20 年代末，直到進(jìn)入 30 年代時(shí)，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。 實(shí)際上早在 1920 年就出現(xiàn)了單片干式離合器，這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關(guān)。但在那時(shí)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù) 設(shè)計(jì)上的缺陷，造成了單片離合器在接合時(shí)不夠平順的問題。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上。后來改用多個(gè)直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓盤上，成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來了實(shí)實(shí)在在的好處，使壓盤上的彈簧的工作壓力分布更均勻，并減小了軸向尺寸。 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器，因?yàn)樗哂袕膭硬糠洲D(zhuǎn)動慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整 方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn)，而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施，已能做到接合盤式平順，因此現(xiàn)在廣泛采用于大、中、小各類車型中。 隨著人們對汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車上愈來愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更好地降低傳動系的噪聲。近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低 (不超過 93℃ )，因此，起步時(shí)長時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可 達(dá)干式離合器的 56倍，但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的，超過這一武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 3 溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完善。 離合器的 概述 按動力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動機(jī)與變速器之間的動力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為使離合器起到以上 幾個(gè)作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)合時(shí)平順、柔和，使汽車起步時(shí)不震動、沖擊； （ 2）離合器分離徹底； （ 3）從動部分慣量小，以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊； （ 4）散熱性能好； （ 5）高速回 轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度； （ 6）避免汽車傳動系共振，具有吸收震動、沖擊和減小噪聲能力； （ 7）操縱輕便； （ 8）工作性能（最大摩擦力矩 maxeT 和后備系數(shù) 保持穩(wěn)定）； （ 9）使用壽命長。 離合器的功用 離合器可使發(fā)動機(jī)與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動機(jī)不能帶負(fù)荷啟動，它必須先在空負(fù)荷下啟動，然后再逐漸加載。發(fā)動機(jī)啟動后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為 300～ 500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)槿绻?突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發(fā)動機(jī)熄火。所以離合器可使發(fā)動機(jī)與傳動系逐漸地柔和地接合在一武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 4 起，使發(fā)動機(jī)加給傳動系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。 雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與傳動系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動齒輪和發(fā)動機(jī)還是連接的，要轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動機(jī)和傳動系，發(fā)動機(jī)起動是很困難的。所以離合器 的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開發(fā)動機(jī)和傳動系的聯(lián)系，以便于發(fā)動機(jī)起動。 汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時(shí)分離傳動系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。 離合器所能傳遞的最大扭矩是 有一定限制的，在汽車緊急制動時(shí)，傳動系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護(hù)作用。 離合器的工作原理 如圖 所示，摩擦離合器一般是有主動部分、從動部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。 離合器在接合狀態(tài)時(shí)，發(fā)動機(jī)扭矩自曲軸傳出，通過飛輪 2 和壓盤借摩擦作用傳給從動盤 3，在通過從動軸傳給變速器。當(dāng)駕駛員踩下踏板時(shí)，通過拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承 8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋 5 上的支柱為支點(diǎn)，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力 量拉動壓盤向左，這樣，從動盤 3 兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)放開踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此時(shí)壓緊彈簧就推動壓盤向右，仍將從動盤 3 壓緊在飛輪上 2，這樣發(fā)動機(jī)的扭矩又傳入變速器。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 5 圖 離合器總成 1軸承 2飛輪 3從動盤 4壓盤 5離合器蓋螺栓 6離合器蓋 7膜片彈簧 8分離軸承 9軸 膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用 的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時(shí)，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而 引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。 作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說明書 6 杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚 至膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動壓盤后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜