【正文】 ，我國汽車產(chǎn)量持續(xù)增長、汽車保有量的增加、出口市場需求的擴(kuò)張等三大因素推動我國汽車離合器行業(yè)連續(xù) 8 年快速發(fā)展， 20xx 年我國汽車離合器的產(chǎn)量突破 1000 萬套。在技術(shù)目標(biāo)方面，離合器的可靠性和壽命指標(biāo)要達(dá)到或接近國外同類產(chǎn)品 水 平，傳遞轉(zhuǎn)矩超過 3000 牛米的大容量 重型 離合器要形成批量供貨，要掌握 AT、 LTD、 DCT 和 DMF 等關(guān)鍵技術(shù)，在離合器及其電子操控系統(tǒng)的集成開發(fā)方面取得突破，建立離合器的綜合自動檢測系統(tǒng)，以及建 立模擬工況和實車試驗標(biāo)準(zhǔn)，形成更為完善的離合器產(chǎn)品評價體系。而比較先進(jìn)的離合器為液力偶合器、電磁離合器、具體如下介紹： （ 1）摩擦式離合器：發(fā)動機(jī)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。由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)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(jīng)常處于接合和狀態(tài)的。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。 摩擦離合器又可分 為： 單盤離合器：只有一片從動盤，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個摩擦面。 膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧 （ 2）液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)矩，外殼與泵輪連為一體，是主動件；渦輪與泵輪相對，是從動件。 （ 4）自動離合器隨著電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用，一種自動離合器系統(tǒng)也進(jìn)入了汽車領(lǐng)域，這種由控制單元 （ ECU） 控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在一些轎車上，使手動變速器換擋的一個重要步驟 —— 離合器的斷開與接合能夠自動地適時完成，簡化了駕駛員的操縱動作。所以，增加離合器的傳扭能力，提高使用壽命，簡化操作，已經(jīng)成為目前離合器的發(fā)展趨勢。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。 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。當(dāng)離合器分離時，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點發(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。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。 主要研究內(nèi)容 由于膜片彈簧離合器，擁有零件數(shù)目少，重量輕，非線性特性好，操縱輕便，等優(yōu)點，且制造膜片彈簧的工藝水平在不斷提高，所以本文將設(shè)計推式膜片彈簧離合器。 （ 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。 （ 6）應(yīng)能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 （ 10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便。 有了上面的關(guān)系式，對于一定的離合器結(jié)構(gòu)而言，只要合理選擇其中的參數(shù)，并能滿足上面的關(guān)系式，就可估算出所設(shè)計的離合器是否合適 [4]。 表 離 合器后備系數(shù) β 的取值范圍 車 型 后備系數(shù) 乘用車及最大總質(zhì)量小于 6t 的商用車 ～ 最大總質(zhì)量為 6～ 14t 的商用車 ～ 掛車 ～ 摩擦材料中單位壓力和摩擦因數(shù)的取值 石棉基摩擦材料的密度小，制造容易、價格低廉等優(yōu)點，但 受 工作溫度、單位壓力、滑磨速度影響大，主要用于中、輕載荷的工作條件下，而粉末冶金材料的傳熱性好、熱穩(wěn)定性與耐磨性好、摩擦因數(shù)高，故在選擇摩擦片材料是粉末冶金材料中的鐵 11 基 [5]。 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩有一定的關(guān)系。 對摩擦片的厚度 h，我國以規(guī)定了 3 種規(guī)格： ， ， 4mm，這里選擇厚度為 。 3)保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載， β 應(yīng)在 ～ 之間，代入式 (2— 1)： β= Tc/ Temax=∈ ｛ ～ ｝。 經(jīng)過校核可知，摩擦片的設(shè)計符合相應(yīng)的設(shè)計要求 [7]。由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計算，當(dāng)應(yīng)力偏大時可適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長度。 提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨度，可采用鍍鉻工藝；對減振彈簧窗口及從動片配合處，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。 15 波形片材料采用 65Mn，厚度為 ，硬度為 40～ 46HRC，并經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。 a b 圖 5— 1 扭轉(zhuǎn)減振器工作示意圖 a— 靜止?fàn)顟B(tài) ； b— 工作狀態(tài) 2— 減振彈簧 ； 3— 從動盤本體 ； 4— 阻尼片； 離合器接合時，發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了從動盤兩側(cè)的摩擦片，帶動從動盤本體和與從動盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動。 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計計算著重于減振彈簧。根據(jù)表 ，由于 D=250mm，所以 Zj 取 4。極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動盤轂之間的間隙時所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時的轉(zhuǎn)矩。 為了避免引起傳動系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度 k?，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 由于設(shè)計的是乘用車的發(fā)動機(jī)，常工作時的轉(zhuǎn)速是較高的，且保證發(fā)動機(jī)的工作較穩(wěn)定，所以選擇 k?較小，取 k?=10Tj=4 000N?m。 按經(jīng)驗 選 T?==24N。但 Tn 不應(yīng)大于 T?，否則在反向工作時，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取： Tn=(～ ) Temax () 式中： Tn— 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩； Temax— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 。 ?j 通常取 3o～ 12o，由于設(shè)計的乘用車的離合器，所以對發(fā)動機(jī)的平順性要求較高，所以 ?j 取 9o。壓盤和飛輪間常用的連接方式有凸臺式、鍵式和銷式。 (1)壓盤應(yīng) 具有較 大 質(zhì)量 ，以增大熱容量，減少溫升 。 (2)壓盤應(yīng)具較大的剛度 。 由于壓盤的形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，所以采用灰鑄鐵，采用 HT300，硬度為 170～ 227HBS，另外添加少量的金屬元素（鎳鐵合金）以增加其機(jī)械強(qiáng)度 [10]。 和飛輪保持良好的對中，以免影響總成的平衡和正常的工作。 傳力片的設(shè)計 傳 力 片的作用是在離合器接合時，離合器蓋通過它來驅(qū)動壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時，又可以利用它的彈性來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。 用公式 (4— 3)計算傳力片的彎曲總剛度： 3112 /XK EJ ni l?? () 式中： E— 傳力片材料的彈性模量； XJ — 截面慣性矩 ； n— 為傳力片數(shù)量 ； i— 傳力片的組數(shù) ； l１ — 傳力片 的有效長度 。 可見，傳力 片的設(shè)計符合要求。這些部件總成都是符合標(biāo)準(zhǔn)的部件，經(jīng)過嚴(yán)格的校核計算，可以符合使用的標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用的需要。 當(dāng)離合器分離時，膜片彈簧的加載點將發(fā)生變化，從支承環(huán)和壓盤的加載點轉(zhuǎn)移到支承環(huán)和分離軸承的加載點，設(shè)分離軸承的加載的力為 F2(N)，則有如下的關(guān)系： 23 1 f1 112 Frr rRF ??? () 把上式代入式 (5— 1)則 F1 與膜片彈簧末端變形 ?1 關(guān)系為 ?????? ????????? ??????????? ??????????? ?? 2111111f111212 2))(( )/(ln)1(6 hrR rRHrR rRHrrrR rREhF ????? () 根據(jù)圖 5— 2 中的膜片彈簧的彈性特征曲線， M 和 N 點為曲線的一階導(dǎo)數(shù)點為 0點，而中間的 H 點位曲線的拐點，即為曲線的二階導(dǎo)數(shù)點為 0 點，所以： ???????? ?????????? ??????????? ????????? ?? 221112121121121323)( )/l n ()1(639。 根據(jù)摩擦片的特點， ??=，也就是 ?1A=。 經(jīng)過計算代入， ?jI=?tI－ ?rI=1785MPa－ = ≤ [?jI] 校核得知，膜片彈簧的設(shè)計在允許的范圍內(nèi)，設(shè)計 是合理的。 25 第 6 章 離合器分離裝置設(shè)計 分離桿的設(shè)計 本設(shè)計才用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成。而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動。這樣可減小振動和噪聲，減小分離指與分離軸承端面的磨損， 26 使軸承不會出現(xiàn)過熱而造成潤滑脂的流失分解，延長軸承壽命。 該離合器殼采用灰鑄鐵鑄造而成，離合器外殼底蓋的尺寸的確定也是根據(jù)壓盤的尺寸來確定的，該零件的工作圖參見設(shè)計圖。 設(shè)計膜片彈簧離合器，能夠滿足 豐田花冠 汽車在正常行駛中，對離合 器保證汽車平穩(wěn)起步、順利換擋、防止傳動系過載等基本要求。 膜片彈簧的尺寸，在經(jīng)過初選后，仔細(xì)分析其受力，結(jié)合離合器的要求，選擇符合設(shè)計要求的尺寸，最終確定尺寸為： 大端半徑 120mm；碟簧部分 100mm；碟簧在自由狀態(tài)下的內(nèi)錐高 14mm；膜片鋼板厚度 ；膜簧壓盤加載點半徑 118mm；膜簧支承環(huán)加載點半徑 99mm；小端內(nèi)徑 25mm；分離加載半 徑 35mm；分離指舌尖切槽寬 ；分離指舌根切槽寬 10mm；分離指舌部最寬處半徑 75mm。 28 參 考 文 獻(xiàn) [1] 王江波 . 雙離合器自動變速器的發(fā)展及展望 [J]. 上海汽車 , 20xx, (01) [2] 牛銘奎 , 葛安林 , 金倫 , 徐彩琪 . 雙離合器式自動變速器簡介 [J]. 汽車工藝與材料 , 20xx, (12) [3] 荊崇波 , 苑士華 , 郭曉林 . 雙離合器自動變速器及其應(yīng)用前景分析 [J]. 機(jī)械傳動 , 20xx, (03) [4] 吳詠 , 張尚嬌 . 注目中國的 AMT 技術(shù) [J]. 上海汽車 , 1999, (08) [5] 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計 [M]第八版 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx , (03) [6]簡明機(jī) 械零件設(shè)計手冊 [M] 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx, (01) [7] 徐立友，李金輝，張明柱，濕式多片換擋離合器的設(shè)計 [M]農(nóng)機(jī)化研究 20xx, (08) [8] 余志生，夏群生 汽車?yán)碚?[M] 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx, (03) [9] 臧杰，閻巖 汽車構(gòu)造 [M] 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx, (01) [10] 馬彪 劉影 陳建文 車輛綜合傳動換擋離合器結(jié)合過程動態(tài)特性研究 [M] 中國機(jī)械工程 20xx [11] 陳家瑞 . 汽車構(gòu)造（第二版） [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx, (03) [12] 林 勝 , 周運金 . 在 Pro/E 中定制工程圖標(biāo)準(zhǔn)模板文件 [J]. 廣西輕工業(yè) , 20xx,(07) [13] 蔡興旺 . 汽車構(gòu)造與原理 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 20xx, (12) [14] 肖生發(fā) . 汽車工程學(xué)基礎(chǔ) [M]. 北京：人民交通出版社 , 20xx, (03) [15] 劉紅欣 .膜片彈簧應(yīng)力分布的實驗和有限元分析 [J]力學(xué)與實踐 , 1997,(03)： 26～ 28 [16] 蘇軍 ,吳建國 .碟形彈簧特性曲線非線性有限元計算 [J]力學(xué)與實踐 , 1997,(04) ： 18～ 22 [17] 張衛(wèi)波 .汽車膜片彈簧離合器智能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究 .中國工程機(jī)械學(xué)報 20xx(01)： 67～ 70 [18] Liu Weixin， Ge Ping， Li Wei. Optimal Design Torsional Dampers in Aut 29 omobile Clutch. Proceedings of the International Conference on CAD of ， Sept： 16～ 20， [19] Li WeiLiu， Weixin. New Methods to Raise Accuracy for Road Unevenness Measurement. in： Ahmadian M ， ed． Advanced Automotive ，12： 65～ 70 [20] Ahern,Kathy,Manathunga,Catherine. clutchStarting Stalled Research Students. Innovative Higher ， 22 :237～ 254 30 致 謝 在本文即將完成之際，首先感謝我的指導(dǎo)教師呂德剛老師，從選題到設(shè)計的展開到設(shè)計的完成，一直得到呂德剛老師的支持。還有我身邊鼓勵和幫助我的同學(xué)，大家互相幫助，他們給了我很多的建議 ， 幫助 我能夠順利的完