【正文】 d ponents manufacturing materials ftranslate Keyword Clutch Transmission systems Diaphragm springmaterials for machine building 目 錄摘 要IABSTRACTII 第 1 章 緒 的概述 113 汽車離合器的基本功用和工作原理 214 膜片彈簧離合器概述 3 第 2 章 汽車總成設(shè)計(jì) 521 汽車形式的 確定 汽車的驅(qū)動(dòng) 汽車的布置形式 522 汽車主要參數(shù)的 汽車主要尺寸的 量參數(shù)的 能參數(shù)的確 最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn) 最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 16 第 3章 離合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1731 離合器設(shè) 離合器的結(jié)構(gòu)形式的選 從動(dòng)盤數(shù)的選 壓緊彈簧布置形式的選 膜片彈簧支撐形 壓盤的驅(qū)動(dòng)形 從動(dòng)盤數(shù)及干濕式的選取 2032 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確 后備系數(shù)的選 離合器基本性能關(guān)系 摩擦片主要參數(shù)的選 單位壓力的計(jì)算 2333 離合器的從動(dòng)盤總成設(shè) 從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)組成與選 從 動(dòng)盤的設(shè) 從動(dòng)片的選擇及設(shè) 從動(dòng)盤轂的設(shè) 從動(dòng)盤摩擦片的設(shè)計(jì) 2734 離合器蓋總成設(shè) 壓盤的傳力方式的選 幾何尺寸的確 傳動(dòng)片的材料選 離合器蓋設(shè)計(jì) 2935離合器分離裝置的設(shè) 分離桿結(jié)構(gòu)形式的設(shè) 離合器分離軸承和分離套筒的設(shè)計(jì) 3036離合器膜片彈簧的設(shè) 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特 膜片彈簧的變形特性和加載方 膜片彈簧的彈性變形特性 3237 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確 Hh 比值的選 R 及 Rr確 膜片彈簧起始圓錐底 膜片彈簧小端半徑及分 離軸承的作用半 分離指數(shù)目切槽寬窗孔槽寬及半 承環(huán)的作用半徑和膜片與壓盤接觸半 膜片彈簧材 膜片彈簧的計(jì) 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 3538 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè) 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)設(shè) 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選 減振彈簧設(shè)計(jì) 3939 離合器操縱機(jī) 操作機(jī)構(gòu)的基本要 合器操作機(jī)構(gòu)的類型 42310 離合器的通風(fēng)散熱措施 42311 離合器殼的設(shè)計(jì) 42 第 4 章 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 45 第一章 緒 論 11 離合器發(fā)展史近年來各國政府都從資金技術(shù)方面大力發(fā)展汽車工業(yè)使其發(fā)展速度 明顯比其它工業(yè)要快的多因此汽車工業(yè)迅速成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志對(duì)于內(nèi)燃機(jī)汽車來說離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接聽總成目前各種汽車廣泛采用的摩擦式離合器主要依靠主從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置 在早期研發(fā)的離合器中錐形離合器最為成功現(xiàn)今所用的盤片式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器它是直到 1925年以后才出現(xiàn)的 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采用多片離合器多年的實(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離 合器 [1] 近來人們對(duì)離合器的要求越來越高傳統(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) 隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速功率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(dòng)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(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)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展設(shè)計(jì)工作已從手工轉(zhuǎn)向電腦包括計(jì)算性能演示計(jì)算機(jī)繪圖制成后的故障統(tǒng)計(jì)等等 12 離合器的概述按動(dòng)力傳遞順序來說離合器應(yīng)是傳動(dòng)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(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞保證汽車平穩(wěn)地起步保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩防止傳動(dòng)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(jiǎn)單緊湊操作輕便在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)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(dòng)沖擊 2離合器分離徹底 3 從動(dòng)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(dòng)系共振具有吸收震動(dòng)沖擊和減小噪聲能力 7 操縱輕便 8 工作性能最大 摩擦力矩和后備系數(shù)保持穩(wěn)定 9 使用壽命長 13 汽車離合器的基本功用和工作原理 1 離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)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(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)然后再逐漸加載發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為 300～500rmin 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(dòng)機(jī)要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系是不能突然剛性接合的因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)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(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離但變速器在空檔位置時(shí)變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)還是連接的要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)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(huì)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(dòng)系以便使與離合器主動(dòng)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(dòng)時(shí)傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑可避免傳動(dòng)系零件超載損壞起保護(hù)作用 2摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分從動(dòng)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(dòng)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(dòng)盤 3 在通過從動(dòng)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(dòng)壓盤向左這樣從動(dòng)盤 3 兩面的壓力消失因而摩擦力消失發(fā)動(dòng)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(dòng)壓盤向右仍將從動(dòng)盤 3壓緊在飛輪上 2這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器 14 膜片彈簧離合器概述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(jiǎn)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(dòng)盤摩擦片磨損后彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度此外因膜片是一種對(duì)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(huì)產(chǎn)生橫向撓曲彈簧嚴(yán)重鼓出從而降低了對(duì)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(duì)于輕型 車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究對(duì)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(duì)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(dòng)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)首先由于膜片彈簧具有非線性特性因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后彈簧壓力幾乎不變且可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力使操縱輕便其次膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)稱的因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響性能穩(wěn)定平衡性也好再者膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化零件數(shù)目減少質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸另外由于膜片彈簧與壓盤是以整個(gè)圓周接觸使壓力分布均勻摩擦片的接 觸良好摩擦均勻也易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱等由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高因此這種離合器在轎車及微型輕型客車上得到廣泛運(yùn)用而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上國外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為 802021Nm最大摩擦片外徑達(dá) 420的膜片彈簧離合器系列廣泛用于轎車客車輕型和中型貨車上甚至某些總質(zhì)量達(dá) 2832t 的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)即離合器分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓 力當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代后者的膜片彈簧為反裝并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化零件減少裝拆方便膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善最大應(yīng)力下降支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程 汽車總成設(shè)計(jì) 21 汽車形式 確定軸數(shù)汽車可以有兩軸三軸四軸甚至更多的軸數(shù)影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量道路法規(guī)對(duì)軸載質(zhì)量的限制和輪胎的負(fù)荷能力我國公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)于四級(jí)公路及橋梁?jiǎn)屋S最大允許軸載質(zhì)量為 10t雙連軸 最大允許軸載質(zhì)量為 18t 每軸 9t 根據(jù)公路對(duì)汽車軸載質(zhì)量的限制所設(shè)計(jì)汽車的總質(zhì)量輪胎的負(fù)荷能力以及使用條件等可以確定汽車的軸數(shù)因?yàn)殡p軸汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造成本低故總質(zhì)量小于 19t的公路運(yùn)輸車輛廣泛采用這種方案總質(zhì)量在 19～ 26t 的公路運(yùn)輸車采用三軸形式總質(zhì)量更大的汽車用四軸和四軸以上的形式因?yàn)檗I車總質(zhì)量較小均采用兩軸形式不在公路上行駛的汽車軸荷不受道路橋梁限制如礦用自卸車等多數(shù)采用兩軸形式根據(jù)給定參數(shù)以及本次設(shè)計(jì)的車型屬于微型貨車且汽車的整備質(zhì)量較小故可以選擇兩軸根據(jù)給定參數(shù)以及本次設(shè)計(jì)的車型屬于微型貨車且汽 車的整備質(zhì)量較小故可以選擇兩軸 汽車的驅(qū)動(dòng)形式 汽車驅(qū)動(dòng)形式有 4 24 46 26 46 68 48 8 等其中前一位數(shù)字表示汽車車輪總數(shù)后一位數(shù)字表示驅(qū)動(dòng)輪數(shù)乘用車和總質(zhì)量小些的商用車多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造成本低的采用 4 2 驅(qū)動(dòng)形式總質(zhì)量在 19～ 26t的公路用車輛采用 6 2或 6 4驅(qū)動(dòng)形式而本次設(shè)計(jì)的車型屬于輕型商用車故根據(jù)給定參數(shù)可以選擇 4 2的驅(qū)動(dòng)形式 汽車的布置形式汽車的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋和車身 或駕駛室 的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外汽車的布置 形式對(duì)使用性能也有重要影響按駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置的不同貨車有長頭式短頭式平頭式和偏置式長頭式的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室前部當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有少部分位于駕駛室內(nèi)時(shí)稱為短頭式發(fā)動(dòng)機(jī)位于駕駛室內(nèi)時(shí)稱為平頭式駕駛室偏置在發(fā)動(dòng)機(jī)旁的貨車稱為偏置式貨車布置形式按駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)位置的不同貨車有長頭式短頭式平頭式和偏置式四種貨車又可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)位置不同分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置中置和后置三種布置形式平頭式貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)可以布置在座椅下后部此時(shí)中間座椅處沒有很高的凸起可以布置三人座椅故得到廣泛應(yīng)用根據(jù)給定參數(shù)以及本次設(shè)計(jì)的車型可選擇發(fā)動(dòng)機(jī)前置 后橋驅(qū)動(dòng)貨車 22 汽車主要參數(shù) 汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸有外廓尺寸軸距輪距前懸后懸貨車車頭長度和車箱尺寸等 1 外廓尺寸 GBl5891989 汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長規(guī)定如下貨車越野車整體式客車不應(yīng)超過 12m單鉸接式客車不超過 18m半掛汽車列車不超過 165m 全掛汽車列車不超過 20m 不包括后視鏡汽車寬不超過 25m 空載頂窗關(guān)閉狀態(tài)下汽車高不超過 4m 后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處 250mm 頂窗換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高 300mm 不在公路上行駛的汽車其外廓尺寸不受上述規(guī)定限制乘用車總長是軸距 前懸和后懸之和它與軸距有下述關(guān)系 式中為比例系數(shù)其值在 052066之間發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車的值為 062066發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的值為 052056 乘用車寬度尺寸一方面由成員必需的室內(nèi)寬度和車門厚度決定另一方面應(yīng)保證能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)車架懸架轉(zhuǎn)向系和車輪等乘用車總寬與車輛總長之間有下述近似關(guān)系 后座乘三人的乘用車 不應(yīng)小于 1410mm 影響轎車總高的因素有軸間底部離地高度板及下部零件高室內(nèi)高和車頂造型高度等軸間底部離地高應(yīng)大于最小離地間隙由座位高乘員上身長和頭部及頭上部空間構(gòu)成的室內(nèi)高一般在 1120～ 1380mm之間車頂