【正文】 交通與汽車工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 課 程 名 稱 : 汽車設(shè)計課程設(shè)計 課 程 代 碼 : 8203381 題 目 : 輕型載重車 膜片彈簧離合器設(shè)計 （后備功率大） 年級 /專業(yè) /班 : 2022 級 /車輛工程 學(xué) 生 姓 名 : 學(xué) 號 : 開 始 時 間 : 2022 年 12 月 19 日 完 成 時 間 : 2022 年 01 月 06 日 課程設(shè)計成績： 學(xué)習(xí)態(tài)度及平時成績（ 30） 技術(shù)水平與實際能力（ 20） 創(chuàng)新（ 5） 說明書（計算書、圖紙、分析報告）撰寫質(zhì)量（ 45） 總 分（ 100） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 1 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………… 2 引言 ………………………………………………………………………………… 3 1 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定 …………………………………………………4 D及其他尺寸的確定 ………………………………………… 4 …………………………………………………… 5 P0的確定 …………………………………………………………… 6 2 離合器基本參數(shù)的約束條件 …………………………………………………… 7 3 離合器主要零部件的設(shè)計計算 ………………………………………………… 9 ………………………………………………………………… 9 ……………………………………………………………………… 15 ………………………………………………………………… 17 …………………………………………………………………… 18 4 操縱機構(gòu)設(shè)計計算 ……………………………………………………………… 24 ………………………………………………………… 24 ……………………………………………………… 24 ………………………………………………………………… 25 …………………………………………………………………… 25 5 參考文獻 ………………………………………………………………………… 27 6 致謝 ……………………………………………………………………………… 28 摘 要 本次課程設(shè)計確定了 離合器的基本參數(shù)及尺寸，及其約束條件。另外，也對離合器的主要零部件進行了設(shè)計計算，包括膜片彈簧、壓盤、離合器蓋、從動盤、操縱機構(gòu)等。通過這一系列工作，設(shè)計出一款能滿足后備功率較大的輕型載重汽車性能需求的新型離合器。 關(guān)鍵詞：離合器、膜片彈簧、設(shè)計、校核 2 引 言 對于以內(nèi)燃機為動力的汽車，離合器在機械傳動系中是作為一個獨立的總成而存在的，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連的總成。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 構(gòu)、和操縱機構(gòu)等四部分。 離合器的功用主要的功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換檔時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。 3 1. 離合器基本參數(shù)及尺寸的確定 摩擦片的外徑 D及其他尺寸的確定 當(dāng)按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxe? （ Nm）來確定 D 時，有下列公式可作參考： ATD e /100 m ax?【 1】 （ 22） 式中 A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對 D 的影響，在確定外徑 D 時，有下列經(jīng)驗公式可供初選 時使用： maxeD TKD ??【 1】 （ 23） 輕、中型貨車：單片 KD=～ 雙片 KD=～ 本次設(shè)計所設(shè)計的是輕型貨車（ Temax/nT 為 m/rpm、Pemax/nP 為 96kw/5000rpm）的膜片彈簧離合器。所設(shè)計的離合器摩擦片為單片，選擇 KD =17。所以 maxeD TKD ??【 1】 = 17*√ ≈296 mm 按 maxe? 初選 D 以后，還需注意摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，表 21為我國摩擦片尺寸標(biāo)準(zhǔn)。 表 21 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑/Dmm 內(nèi)徑/dmm 厚度/hmm 內(nèi)外徑之比 /dD 單位面積 2/F mm 160 110 10600 180 125 13200 200 140 16000 4 225 150 22100 250 155 30200 280 165 40200 300 175 46600 查出本車將使用單片式離合器，且離合器摩擦片外徑為 296mm。再查表 21 即可得到摩擦片的具體參數(shù)，如下： 摩擦片外徑 D=300 mm， 摩擦片內(nèi)徑 d=175 mm， 摩擦片厚度 h= mm， 摩擦片內(nèi)外徑比 d/D=， 單面面積 F=46600 mm2 本設(shè)計所采用的離合器摩擦片材料為粉末冶金材料，摩擦片與從動片的連接方式為鉚接，選取 24 顆鉚釘鉚接 .其鉚接位置為 R1=137mm 與 R2=99mm，則其鉚接的平均半徑 Ra=（ R1+R2） /2=118 mm 。鉚釘材料選為 15 號鋼。 接位置的確定： 模板轎車的鉚接位置為 R1= 與 R2=85mm 225/=300/R1，則 R1= mm，取為： R1=137 mm 150/85=175/R2，則 R2= mm，取為： R2=99 mm 鉚釘?shù)男：巳缦拢? 平均每顆鉚釘所受的最大剪切力 Fmax： NnR aTF e 3m a xm a x ????? ?【 1】 根據(jù)鉚釘所受的 Fmax ，分別校核鉚釘?shù)目辜魪姸群蛷膭悠目箟簭姸龋? ? ???? ?? mdF20max4【 1】 ? ?pp dF ??? ?? 0max【 1】 式中： dO為鉚釘孔直徑， mm； m 為每個鉚釘?shù)目辜裘鏀?shù)量； 5 ?為被鉚件中較薄板的厚度， mm； 根據(jù)相關(guān)已知參數(shù)，可得， ? =1mm， m=2；選取的鉚釘直徑 dO=4mm， ??? =115Mpa，??p? =430Mpa。將各項數(shù)值代入公式得到： ? ????? ??????? MpamdF 220m a x ? ?pp MpadF ??? ????? a x 所以，所選鉚釘能夠滿足使用要求。 離合器后備系數(shù)的確定 在開始設(shè)計離合器時，一般是參照統(tǒng)計資料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式的特點，初步選定后備系數(shù) β。 表 22 后備系數(shù)表 車型 轎車、輕型貨車 中、重型貨車 越野車、牽引車 后備系數(shù) ～ ～ ～ 本設(shè)計是輕型貨車離合器的設(shè)計，該車型屬于轎車、輕型貨車類型，故選擇本次設(shè)計的后備系數(shù) β 在 ～ 之間選擇。因為該車型為輕型貨車，取 ? =。因此有離合器的轉(zhuǎn)矩容量 Tc=? maxc? =*= Nm 單位壓力 P 的確定 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)。離合器使用頻繁，發(fā)動機后備功率較小時， P0 應(yīng)取小些；當(dāng)摩擦片外徑較大時，為降低摩擦片外緣熱載荷， P0 應(yīng)取小些；后備系數(shù)較大時，可適當(dāng)增大。 當(dāng)摩擦片采用不同材料時， P0 按下列范圍選?。? 石棉基材料 P0 =～ 粉末冶金材料 P0 =～ 金屬陶瓷材料 P0 =～ 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 石棉基材料 模壓 ～ 6 編織 ～ 粉末冶金材料 銅基 ～ 鐵基 ～ 金屬陶瓷材料 本次設(shè)計中我們選取摩擦片的材料為石棉基材料。 離合器摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為： Tc=fFZRc (24) 式中， Tc靜摩擦力矩； f摩擦面間的靜摩擦因素，計算時一般取 ～ ；選取 f= F壓盤施加在摩擦面上的工作壓力； Rc 摩擦片的平均半徑； Z摩擦面數(shù)，是從動盤的兩倍； 所以， Z=2 假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有： F= P0 A= P0π(D2d2)/4【 1】 （ 25） 式中， P0摩擦片單位壓力； A一個摩擦面面積； D摩擦片外徑； d摩擦片內(nèi)徑 . 摩擦片的平均半徑 Rc 根據(jù)壓力均勻的假設(shè)，可表示為： Rc =(D3d3)/{3*(D2d2)} （ 26） 當(dāng) d/D≥ 時， Rc 可相當(dāng)準(zhǔn)確的有下式計算： Rc =（ D+d） /4 (27) 因為 d=175mm、 D=300mm，所以 d/D=≦ ，則 Rc 用（ 26）式計算 Rc =(D3d3)/{3*(D2d2)} = （ 30031753） /{3*（ 30021752） }=（ 270000005359375）/{3*（ 9000030625） } = mm 將（ 25）、（ 26）式代入（ 24）得： Tc=π fZ P0(D2d2)（ D+d） /16 （ 28） 為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機的，設(shè)計時 Tc 7 應(yīng)大于發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，即 Tc =βTemax （ 29） 式中， Temax= Nm 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； β= 為離合器的后備系數(shù)。 把（ 28）式代入（ 29）式得： P0=16βTemax/*πfZ (D2d2) (D+d)] P0 = 16**{**2*（ ） (+)} = MPa 代入各參數(shù)可得 P0= 所以所得 P0 在石棉基材料單位壓力范圍內(nèi)，所以我們選取的材料及單位壓力 P0 符合設(shè)計要求。 2. 離合器基本參數(shù)的約束條件 1．摩擦片外徑 D（ mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度 VD 不超過 65～ 70m/s，即 VD= nemaxD103π/60≤65～ 70m/s 式中， nemax 為發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速（ r/min）。本次設(shè)計中 nemax=4800 r/min，所以 VD= 4800*300*103π/60=24 m/s 符合 VD≤65～ 70m/s 的約束條件。 2. 摩擦片的內(nèi)外徑比 c 應(yīng)在 ～ 內(nèi) c=d/D=175/300= 符合約束條件 ，并防止傳動系過載，應(yīng)使 ≤β≤，在前面參數(shù)選取中，我們選取 β=，符合此約束條件。 ，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 。 d=175mm， Ro=60 mm 符合要求。 5. 單位摩擦面?zhèn)?遞轉(zhuǎn)矩的許用值 為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩且有過載保護的能力，單位摩擦面?zhèn)鬟f的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值。即： )( 4 220 dDZ TT cc ?? ? 要求 ? ?00 cC TT ? 即可。 ，防止摩擦片損傷，單位壓力 P0對于 8 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 ～ 。 我們選取摩擦片的材料為石棉基材料，并且選取 P0=，符合此約束條件。 9 膜片彈簧設(shè)計 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 H/h 選擇 比值 H/h 和 h 的選擇：在設(shè)計過程中 , 比值 H/h 和 h 的選擇要根據(jù)膜片彈簧非線形特性的彈性變化規(guī)律來選擇 ,為了能夠正確選擇其膜片彈簧的特性曲線 ,來得到最佳的使用性能 ,一般 H/h 的比值范圍 ?? .常用的膜片彈簧板厚 h 為 2~4mm 。 取 h=3 mm， H/h=， H= mm Rr選擇 根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求， R/r 一般為 ～ 。為使摩擦片上的壓力分布較均勻，推式膜片彈簧的 R 值應(yīng)取為大于或等于摩擦片的平均半徑 Rc。摩擦片的平均半徑： cR =(D+d)/4=(300+175) /4= 因 cR?R ，取 R=120mm，則 r=100mm， R/r=100/80=。 圓錐底角 ?