【正文】 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 1 第一章 前 言 全書 共 5 章，主要闡述了 3 噸柴油貨車中的離合器及操縱機構設計和傳動軸設計。各章的主要內容包括：設計應當滿足的主要要求、結構方案分析和選擇、主要參數(shù)的選擇、離合器的設計和計算、扭轉減震器的設計、離合器的操縱機構和主要結構原件的分析、傳動軸的設計與計算 和結論 。 本書在體系和內容方面，主要參考了第三版《汽車設計》、第三版《汽車構造》和《離合器設計》叢書。結合我國今年來汽車工業(yè)得到迅速發(fā)展的現(xiàn)實，本書積極引用其介紹的優(yōu)化設計、可靠性設計等新的設計方法。 由于本人的學識有限，書中難免出 現(xiàn)錯誤和疏漏之處，懇請各位老師和同學批評指正。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 2 第二章 離合器概述 167。 離合器 設計要求 對于以內燃機為動力的汽車，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、壓緊機構和操縱機構等四部分，組成如下： 1. 主動部分：飛輪、離合器蓋、壓盤； 2. 從 動部分：從動盤； 3. 壓緊機構：壓緊彈簧； 4. 操縱機構：分離叉、分離軸承、離合器踏板、傳動部件。 主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結構，操縱機構是使主、從動部分分離的裝置。 為了保證離合器具有良好的工作性能，設計離合器應滿足如下基本要求： 1. 在任何行駛條件下 ,既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩 ,并有適當?shù)霓D矩儲備 ,又能防止傳動系過載 . 2. 接合時要完全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 3. 分離要迅速、徹底。 4. 從動部分轉動慣量要小 ，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 5. 應有足夠的吸熱能力和良好的通分散熱效果，以保證工作溫度不至于過高，延長其使用壽命。 ，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 操縱輕便、準確，以減輕駕駛員的疲勞。 作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 3 結構應簡單、緊湊，質量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調整方 便等。 167。 離合器的工作原理 發(fā)動機飛輪是離合器的主動件，帶有摩擦片的從動盤和從動轂借滑動花鍵與從動軸（即變速器的主動軸）相連。壓緊彈簧則將從動盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。 由于汽車在行駛過程中，需經常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，因此汽車離合器的主動部分和從動部分是經常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應這一要求。 當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在分離套筒的環(huán)槽中的撥叉便推動分離叉克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。 當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發(fā)動機轉速變化比較平穩(wěn)，應該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動與飛輪恢復接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發(fā)動機轉速成正比。 167。 離合器的功用及分類 離合器是車輛（汽車）與發(fā)動機直接相連的部件。離合器在汽車上大部分時間是處與接合狀態(tài)，只有需要時才暫時的切斷動力傳遞。所以其功用主要有以下幾點： 1．在汽車起步時，通過離合器主、從動部分之間的滑磨 、轉速的逐漸接近，確保汽車起步平穩(wěn)。 2．當變速器換擋時，通過離合器主、從動部分的迅速分離來切斷動力的車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 4 傳遞，以減輕齒輪齒間的沖擊，保證換擋時工作平順。 3．當傳給離合器的轉矩超 過其所能傳遞的最大轉矩時，其主、從動部分之間將產生滑磨，防止傳動系統(tǒng)過載。 現(xiàn)代各類汽車上應用最廣泛的離合器是干式盤形摩擦離合器，可按從動盤數(shù)目不同、壓緊彈簧布置形式不同、壓緊彈簧結構形式不同和分離時作用力方向不同分類如下： ：單片、雙片、多片； ：圓周布置、中央布置、斜向布置； ：圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧、膜片彈簧； ：推式、拉式。 167。 離合器的結構方案 汽車使用的離合器大部分都是摩擦式離合器，從它的分離受作用力來看可分為 拉式和推式兩種；按從動盤數(shù)可分為單片、雙片和多片，按其壓緊彈簧布置可分為圓周布置、中央布置和斜置式三種；按其壓緊彈簧可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧。 一、盤的選擇 對轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動機的最大轉矩一般不大，在布置尺寸允許的條件下，離合器通常只設有一片從動盤。單片離合器結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修太哦正方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底、結合平順。 故在本次設計中選用了單片摩擦離合器。 二、彈簧布置形式的選擇 周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，其結構簡單制 造容易，因此用較為廣泛。壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火，且當發(fā)動機最大轉速很高時周置彈簧由于受離心力作用而 向 外彎曲，使彈簧壓緊力下降，離合器傳遞轉矩的能力隨之降低。此外，彈簧靠到它的定位面上，造成接觸部位嚴重磨損，甚至出現(xiàn)彈簧斷裂的現(xiàn)象。 中央彈簧離合器采用一至兩個圓柱螺旋或用一個圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，此結構軸向尺寸較大。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 5 膜片彈簧的結構主要特點是采用一個膜片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。起結構特點如下： 膜片彈簧的軸向尺寸較小而徑向尺寸很大 ,這有利于在提高離合器傳遞轉矩能力 的情況下離合器的軸向尺寸。 膜片彈簧的分離指器分離杠桿的作用，故不需專門的分離杠桿，使離合器結構大大的簡化，零件數(shù)目少，質量輕。 由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當增加壓盤的厚度，提高熱容量；而且還可以在壓盤上增設散熱筋及在離合器蓋上開設較大的通風孔來改善散熱條件。 膜片彈簧離合器的主要部件形狀簡單，可以采用沖壓加工，大批量生產時可以降低生產成本。 故在本設計中選用了膜片彈簧離合器。 三、離合器按它的結構形式選擇 根據(jù)膜片彈簧分離指在分離時所受的力是推力還是受拉力，可分為推式和拉式彈簧離合 器。拉式與推式離合器最明顯的特征就是膜片彈簧安裝方向相反。 拉式膜片彈簧離合器與推式有其明顯的優(yōu)點： 減少中間支撐，零件數(shù)目相對要少。結構簡單，緊湊、質量較輕。 由于取消了中間支撐，減少了摩擦損失，傳動效率高，使分離時的踏板力更少， 拉式膜片彈簧無論在接合還是在分離時，膜片彈簧都與離合器蓋接觸，不會產生噪聲和沖擊。 由于拉式膜片彈簧是以其中部壓緊壓盤，在壓盤大小相同的條件下可使用直徑相對較大的膜片彈簧，從而實現(xiàn)在不增加分離時的操縱力的前提下，提高壓盤的壓緊力和傳遞轉矩的能力；或在傳遞轉矩相同 的條件下，減小壓盤的尺寸。 使用壽命相對要長。 所以在本設計中選擇拉式離合器。 四、 扭轉減振器 的選擇 它能降低發(fā)動機曲軸與傳動系接合部分的扭轉剛度，調諧傳動系扭振固有頻率，增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉共振響應振幅，并衰減因沖擊而產車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 6 生的瞬態(tài)扭振，控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。 故要有扭轉減振器。 五、 壓盤驅動形式選擇 窗孔式、銷釘式、鍵塊式它們缺點是在聯(lián)接件間有間隙，在驅動中將產生沖擊噪聲，而且零件相對滑動中有摩擦和磨損， 降低離合器傳動效率。傳動片式此結構中壓盤與飛輪對中性好，使用平衡性好，簡單可 靠 ，壽命長。 故選擇傳動片式。 六、 操縱機構的選擇 液壓式操縱機構主要由吊掛式離合器踏板、主缸、工作缸、管路系統(tǒng)和回位彈簧等部分組成，具有傳遞效率高、質量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、發(fā)動機的震動和駕駛室或車架變形不會影響其正常工作離合器接合較柔和等優(yōu)點，故廣泛應用于各種形式的汽車中。 所以在本次設計種選用了液壓式傳動操縱機構。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 7 第三 章 離合器設計計算 167。 離合器參數(shù)的選擇 一、摩擦片外徑的確定 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關系到離合器的結構和使用壽命，它 和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定的關系。發(fā)動機轉矩是重要參數(shù)，按發(fā)動機最大轉矩 )(max mNTe ? 來選定 D 時，有下列公式可得： ATeD max100? （ 31） 根 據(jù) 所 設 計 的 車 型 和 采 用 單 片 摩 擦 片 ， 則 A=36。 由 （ 31 ）得mmD ?? 查摩擦片尺寸的系列化和標準化，選取標準摩擦片外徑 D=325mm,內徑d=190mm,厚度 h=,內 外徑之比 39。?c ，單位面積 2546mmA? . 驗算摩擦片最大圓周速度 ： 100060?? DnV ? （ 32） 式中： D摩擦片外徑， mm。 n發(fā)動機最大功率時轉速， r/min。 V摩擦片最大圓周速度， m/s。 smsmDnV /65/ ??? ????? ? 即滿足設計要求。 二、離合器后備系數(shù) ? 的 確定 后備系數(shù) ? 是離合 器設計時應到的一個重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。在選擇 ? 時，應考慮以下幾點： 摩擦片在使用中磨損后，離合器還能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩； 要能防止離合器滑磨過大； 要能防止傳動系過載。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 8 為可靠傳遞發(fā)動機最大轉矩和防止離合器滑磨過大， ? 不易選取太小，當使用條件惡劣，為提高起步能力，減小離合器滑磨， ? 應選取大些；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉矩較不平穩(wěn)， ? 選取值應大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉矩波動越小， ? 可選取小些。