【正文】 載荷的計(jì)算公式為 （ 79） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 29 式中 、 分別為軸承的徑向載荷及軸向載荷， X、 Y 分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)及軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 軸承 6010 的校核 對(duì)于 b 點(diǎn)的軸承 6010： =3103N =8288N / ≤ e 則當(dāng)量動(dòng)載荷 P= =3103N。 對(duì)離合器進(jìn)行試驗(yàn)，主要有整車試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)兩種方案。 試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)濕式離合器的接合性能的要求，對(duì)濕式離合器的試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)如圖所示，為濕式離合器接合過程試驗(yàn)裝置示意圖 71。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 32 1 電渦流測(cè)功機(jī) 2 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器 3 濕式離合器總成試驗(yàn)箱 4 連接裝置 5 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器 。實(shí)驗(yàn)裝置能測(cè)量并記錄輸入和輸出轉(zhuǎn)速，輸入和輸出轉(zhuǎn)矩，濕式離合器的控制油壓，試驗(yàn)油溫等數(shù)據(jù)。國(guó)外對(duì)離合器的試驗(yàn)研究主要大多都在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)臺(tái)的工作原理如下：電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)濕式離合器輸入軸使 轉(zhuǎn)速升高， 讓濕式 離合器接合，在 電機(jī)轉(zhuǎn)速 的作用下， 使?jié)袷诫x合器結(jié)合 ，在此過程中由計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度等信號(hào)并進(jìn)行處理。 則 1000h 從壽命計(jì)算來看，軸承的壽命 大于所要求的 1000h，所以可選用軸承 6010。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，用小時(shí)表示軸承壽命比較方便，則軸承的壽命計(jì)算公式： （ 710） 式中 ， P 為當(dāng)量動(dòng)載荷； 溫度系數(shù) ； 載荷系數(shù) ； 為軸承指數(shù)； C 為基本額定載荷。如果作用在軸上的實(shí)際載荷是既有徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)妮d荷后，才能和基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。但在很大載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使軸承滾道和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生永久變形（ 滾道表面形成變形凹坑），從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲，以致軸承不能正常工作。此變應(yīng)力可近似看作還和按脈動(dòng)循環(huán)變化。 確定最危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩圖 （ 77） 軸的扭切應(yīng)力是脈沖循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) =，代入上式得 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 確定危險(xiǎn)截面，計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑 d。根據(jù)齒輪的受力計(jì)算公式，齒輪所受力的大小為 （ 71） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 27 其中 T=1200N 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26 第 6 章 濕式離合器參數(shù)的校核 軸的校核 按彎扭合成法校核軸的強(qiáng)度 （ 1）建立力學(xué)模型 考慮到左邊軸承和右邊軸承的接觸角，左右軸承對(duì)軸的支反力作用點(diǎn)因位于軸承的兩端。粘度是潤(rùn)滑油的重要特性，粘度的大小 直接影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性及摩擦面間形成的油膜厚度，軸承工作溫度下潤(rùn)滑油的粘度一般是 1215cst。其中對(duì)濕式離合器的潤(rùn)滑包括軸承潤(rùn)滑和摩擦片的潤(rùn)滑。在介質(zhì)力作用下，移至溝槽的一邊，密封需密封的間隙，達(dá)到密封的目的。同時(shí)，由于使用了 PTFE耐磨材料，使其具有較低的摩擦性、耐磨性及極好的抗擠出性能。當(dāng)由于密封不當(dāng)導(dǎo)致液壓油嚴(yán)重泄漏時(shí)，工作油壓不能建立，離合器無法正常結(jié)合，換擋離合器的密封形式有：離合器軸端處的旋轉(zhuǎn)密封、油缸活塞處的往復(fù)密封及傳動(dòng)軸與離合器鼓處的靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟、寬度較寬的墊片密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬、接觸寬度很窄的金屬墊片。 所以， 在齒輪與殼體的連接出用滾針軸承，其型號(hào)為： K90 98 25，見表 51。這種滾子稱為滾針。深溝球軸承保持架多為鋼板沖壓浪形保持架，大型軸承多采用車制金屬實(shí)體保持架。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。 mm) 18 間距 (mm) 節(jié)距 t(mm) 5 螺旋升角 彈簧圈數(shù) n1 10 彈簧高度 H0(mm) 安裝高度 H1(mm) 所以彈簧的承受的最大載荷 = 20=4902NFl=， 所以當(dāng)操縱油壓撤離時(shí)，回位彈簧足以使摩擦片分離，起到離合器的分離作用。 x=Fl/20 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 而 Fl=， x0= =5mm，因此由上式可得： F2= 確定彈簧各參數(shù) （ 1） 選擇彈簧材料：根據(jù)工作條件，選用 50CrVA，Ⅲ類彈簧，由查表得： =740MPa； ≤ = =。 （ 3）彈簧所受的最小工作載荷 F1為彈簧處于分離的后的自由狀態(tài)，此時(shí)的最小工作載荷是離合器的離心油壓；彈簧所受的最大工作載荷 F2為離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)的工作載荷。 在換擋離合器中，回位彈簧力對(duì)離合器的整體性能有很大影響，當(dāng)彈簧力過大時(shí)，雖然可以縮短離合器的分離時(shí)間，但同時(shí)增大了壓力油作用到離合器活塞上的壓力，在活塞面積一定的情況下，還需提高壓力油的比壓；當(dāng)彈簧力過小時(shí)，離合器分離不徹底。 （ 4）選材 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 彈簧鋼絲按供應(yīng)狀態(tài)分為冷拔彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲及退火鋼絲等，這些鋼絲都是通過熱處理而獲得較高的彈性。 選擇彈簧材料時(shí)應(yīng)充分考慮彈簧的工作條件（載荷的大小及性質(zhì)、工作溫度和周圍介質(zhì)的情況）、功用及經(jīng)濟(jì)性等因素。 碳素彈簧鋼：含碳量在 %～ %之間 ，如 6 70、 85 等碳素彈簧鋼。圓柱形螺旋彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用最廣，其特性線為直線，可作壓縮彈簧、拉伸彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧。 ≈ 因此，軸的最小半徑選取 43mm，在實(shí)際的應(yīng)用中，我們應(yīng)考慮多方面的因素，所以在濕式離合器的設(shè)計(jì)中我選用的軸最小半徑為 50mm。 m， 最高轉(zhuǎn)速為 n=3800 r/min。表 31 40Cr 的 值和 C 值。 （ 2）失效形式 過量變形、斷裂、疲勞及磨損失效 （ 3）性能要求 具有良好的綜合機(jī)械性能，以防斷裂及過量變形；高的疲勞抗力，防止疲勞斷裂。例如：采用滑動(dòng)軸承的高速軸，常用 20Cr、 20CrMnTi 等低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火后提高軸頸耐磨性；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸在高溫、高速和重載條件下工作，必須具有良好的高溫力學(xué)性能，常用 40CrNi、 38CrMoAlA 等合金結(jié)構(gòu)鋼。此章是對(duì)離合器輸入輸出軸 直徑的 設(shè)計(jì) 軸的材料 軸的材料常采用碳素鋼 和 合金鋼 [21] 碳素鋼： 3 4 50 等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，其中以 45 號(hào)鋼用得最為廣泛。按齒數(shù)和齒高的不同規(guī)定有輕、中兩個(gè)系列，輕系列多用于輕載聯(lián)結(jié)或固定聯(lián)結(jié)；中系列多用于中等載荷聯(lián)結(jié)或空載下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)結(jié)；而離合器鼓和軸的連接屬于中等載荷的連接，所以采用中型系列的花鍵聯(lián)結(jié)。 m，而摩擦片有 10 個(gè)摩擦副；則每副摩擦片所需傳遞的扭矩為 T0=1200N其密度一般為： ～ 103kg/m3。 b Z= 10= 摩擦片的外向壓緊力 對(duì)于濕式離合器，采用液壓加壓，旋轉(zhuǎn)液壓缸離合器，則摩擦片上的法向壓緊力 F 為： F=Fst （ 25） 式中， Fst— 注油壓作用在活塞上的靜壓力， Fst=Pst 因此，內(nèi)徑為 r== 非金屬型摩擦片外徑為 （ 24） 式中 m= ，對(duì)于非金屬型摩擦片 m=～ ，取 m=； — 摩擦副系數(shù)去 ； — 摩擦表面接觸系數(shù)，其值等于扣除表面油槽后的凈面積與總面積之比，無油槽北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 時(shí) =1，有油槽是一般取 =～ ，則取中間值為 。對(duì)于濕式換擋離合器，其 =～ ，所以取其中間值 = 而已知離合器所傳遞最大傳遞轉(zhuǎn)矩 T=Tmax=1000 N?m， = 則 Tfmax= T=1200N因此在摩擦離合器轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)過程中，需要預(yù)留一定的轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，以保證離合器的正常工作，用儲(chǔ)備系數(shù) 表示，定義如下 （ 22） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 式中 Tfmax— 離合器所有傳遞的最大摩擦轉(zhuǎn)矩； T— 離合器主動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。因此，合理設(shè)計(jì)摩擦副的尺寸及摩擦副數(shù)是非常重要的。 摩擦片內(nèi)外徑 離合器的主要尺寸參數(shù)有摩擦片 外徑和內(nèi)徑 。 摩擦表面的溝槽形式通常有徑向槽、螺旋槽、弧形菱狀槽、方形槽、復(fù)合槽（螺旋槽加徑向槽）。它的主要作用是破壞油膜，使摩擦副處于邊界摩擦狀態(tài)，提高摩滑時(shí)的摩擦系數(shù)；徑向槽主要是保證冷卻油能流經(jīng)摩擦片表面，提高散熱效果，同時(shí)，油流還可將磨損碎 屑帶走，起到清潔摩擦表面的作用。 因此，選取濕式 換擋 離合器的摩擦偶件數(shù)量為： P=5，即需要鋼片 P1=5，粉沫冶金摩擦片 P2=5。摩擦偶件少，磨損小，結(jié)合時(shí)壓緊力和功率損失少，且各片的間隙分布均勻，不僅能充分冷卻，而且還不易產(chǎn)生帶排現(xiàn)象。其中，應(yīng)用較多的是銅基摩擦材料，其材料中含有錫、鋅、鉛、鐵等金屬成份及二氧化硅、二硫化鉬、石墨等非金屬成份。 非金屬的摩擦材料如石墨 — 樹脂摩擦材料和石棉 — 樹脂摩擦材料等多采用紙基摩擦材料。采用鋼、鑄鐵作為摩擦材料的摩擦片制造較簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱好，耐磨，但摩擦系數(shù)低，局部易發(fā)生燒蝕、膠合及金屬轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象，導(dǎo)致早期失效。 由于摩擦離合器工作時(shí)要產(chǎn)生大量的摩擦熱，因此，摩擦副中至少有一個(gè)元件應(yīng)由金屬材料制成，以確保摩擦區(qū)產(chǎn)生的熱量迅速散出，一般采用鋼或鑄鐵。 摩擦片的材料 換擋離合器裝在密封著的變速箱內(nèi)，工作時(shí)散熱條件差，所以要求摩擦材料要具有良好的導(dǎo)熱、耐磨、耐熱、耐燒蝕性。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 第二章 濕式離合器摩擦片的設(shè)計(jì) 引言 對(duì)濕式離合器鋼片和摩擦片的設(shè)計(jì)，濕式離合器的鋼片和摩擦片是濕式離合器設(shè)計(jì)中最重要的組件之一，摩擦片是離合器接合后靠鋼片和摩擦片之間的摩擦來傳遞的扭矩，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器再傳給輸出軸。研究濕式離合器北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 動(dòng)態(tài)接合機(jī)理，建立濕式離合器動(dòng)態(tài)非線性模型將為濕式離合器的控制計(jì)算提供理論依據(jù)，也將影響采用濕式離合器的自動(dòng)變速器控制策略。 國(guó)內(nèi)方面，河北工業(yè)大學(xué)趙義民對(duì)濕式離合器進(jìn)行數(shù)值模擬，用微分方程導(dǎo)出了離合器片間油膜厚度、傳遞的轉(zhuǎn)矩、相對(duì)轉(zhuǎn)速、發(fā)熱率等隨時(shí)間變化的關(guān)系式，并用數(shù)值方法求解，還用制動(dòng)法對(duì)離合器的接合過程進(jìn)行分析模擬 [17]。這些模型中，最完整的包括了表面粗糙度、摩擦材料滲透性和摩擦材料溝槽等因素的影響。他們?cè)谠囼?yàn)中采用了不同的摩擦材料，潤(rùn)滑劑和添加劑分析了這些因素對(duì)離合器接合過程建模，并使用了有限差分法和有限元法的計(jì)算方案來解方程 (如Wu,1970。吉林大學(xué)張柏英 [8]設(shè)計(jì)了濕式離合器 PID 控制器，并將其用于 CVT 的濕式離合器控制。日本的佐藤用模糊方法，通過兩層模糊推理確定起步時(shí)的濕式離合器控制壓力，第一層是根據(jù)駕駛員踩下的加速踏板的位移及其變化率來確定初始起步壓力，第二層是根據(jù)加速踏板的位移和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定壓力變化率[6][7]。濕式離合器接合過程控制的研究，涉及建立濕式離合器接合過程的數(shù)學(xué)模型，以此根據(jù)控制參數(shù)計(jì)算不同工況下離合器壓盤壓力，也即是離合器控制油壓的過程。 濕式離合器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 濕式離合器的研究概況近十幾年來，自動(dòng)變速器的研究一直是熱點(diǎn)問題。 紙質(zhì)摩擦材料的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)較大，而且它的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之比不大，動(dòng)摩擦系數(shù)幾乎和摩滑速度無關(guān)。 非金屬性摩擦材料具有高摩擦系數(shù)、價(jià)廉、保證離合器接合平穩(wěn)和無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但這種材料的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性差。 (8) 分離時(shí)摩擦片間的相對(duì)滑摩損失大是其缺點(diǎn)。 (4) 磨損均勻且不需專門調(diào)整片隙。在不增加徑向尺寸的前提下，可用增加摩擦片數(shù)來提高傳遞的轉(zhuǎn)矩，還可以改變施加壓力的大小，即按照要求容量調(diào)解工作轉(zhuǎn)矩，便于實(shí)現(xiàn)系列化和通用化。還必須指出，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。因此，濕式離合器的良好性能取決于在一定的外部條件能使摩擦副形成界面摩擦。s transmission system, the wet clutch automatic transmission as a key ponent of its indepth study . The clutch is very important part of vehicles. The article mainly focuses on the function and the development of clutch. The major task of this dissertation is designing a wet clutch which is used to the transmission systems. Th