【正文】 膜片彈簧的彈性特性要適合所設(shè)計(jì)的離合器，就要不停的調(diào)整尺寸結(jié)構(gòu)，最終得到合適的彈性特性曲線。 表 離合器操縱比一覽表 壓緊彈簧類型 i分 i操 周置螺旋彈簧 膜片彈簧 中央彈簧 ~ ~ 7~8 7~12 10~16 13~15 本章小結(jié) 本章對(duì)離合器的操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是踏板力和 踏板行程的計(jì)算。結(jié)構(gòu)如圖 。 36 第 9 章 操縱機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 離合器 操縱機(jī)構(gòu)包括離合器踏板，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，分離叉等，由于對(duì)車的內(nèi)部尺寸不了解，所以只對(duì)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，包括踏板力、踏板行程、操縱傳動(dòng)比等。在布置傳力片時(shí)要注意，通常情況下傳力片應(yīng)該受拉力 [11]。此外，它還 是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn) O 而與 X 軸承 )2( ??? 角的直線上。根據(jù)表 ，可選擇： l=77mm， L=95mm?！?14176。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 圖 膜片彈簧示 意簡(jiǎn)圖 29 (1)H/h 比值的選取 設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，要利用其非線性的彈性變形規(guī)律，因此要正確選擇其特性曲線的形狀，以獲得最佳性能。當(dāng) P2 力達(dá)到一定值時(shí)，膜片彈簧被壓翻。 膜片彈簧的變形特性和加載方式 由于膜片彈簧采用推式結(jié)構(gòu)，故其正裝。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。 1— 分離軸承 內(nèi)圈； 2— 波形彈簧； 3— 分離軸承罩； 4— 分離套筒； 圖 自動(dòng)調(diào)心軸承 25 本章 小結(jié) 本章對(duì)離合器 分離 裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括分離軸承和分離套筒的設(shè)計(jì)，分離軸承實(shí)用的是自動(dòng)調(diào)心式。 本章 小結(jié) 本章對(duì)離合器的壓盤 進(jìn)行的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，包括主要的尺寸 和材料的選擇等 。壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn) [3]： （ 1） 壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量 來(lái)吸收熱量。此外，壓盤要有足夠的質(zhì)量來(lái)吸收摩擦產(chǎn)生的熱量 。 將數(shù)據(jù)代入式中得： τ=， 65 號(hào)彈簧鋼絲的許用切應(yīng)力 ??? =, ????? ,所以滿足剛度要求。 減振彈簧的最小高度 lmin : lmin =n(d+? )≈=36=。 圖 減振彈簧計(jì)算簡(jiǎn)圖 彈簧中徑 Dc :一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定 ,通常 Dc =11～ 15mm左右 ,取 Dc =12mm。m。 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單介紹 帶 扭轉(zhuǎn)減振器的的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 [1]所示彈簧摩擦式 : 1— 從動(dòng)盤； 2— 減振彈簧； 3— 碟形彈簧墊圈； 4— 緊固螺釘； 5— 從動(dòng)盤轂； 6— 減振摩擦片 7— 減振盤； 8— 限位銷 圖 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤總成結(jié)構(gòu)示意圖 由于現(xiàn)今離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)大多采用以往經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)方法通過不斷篩選獲得 ， 且越來(lái)越趨向采用單級(jí)的減振器 。 圖 花鍵結(jié)構(gòu)示意圖 摩擦片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求 [1]： （ 1） 應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度，單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響小。 花鍵擠壓應(yīng)力校核公式如下： ? =nhlP （ MPa） () 式中 ,P—— 花鍵的齒側(cè)面壓力， N 它 由 下式確定： P=ZdDTe )( 4 max??? () D′,d′ —— 分別為花鍵的外徑，內(nèi)徑， m。從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼（如 3 4 40Cr等）， 并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，本設(shè)計(jì)選 40Cr。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開有幾條切口。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： （ 1）為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小 （ 2）為了保證汽車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性 （ 3）為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器 （ 4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡量減輕質(zhì)量，并使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從動(dòng)片 5用限位銷 7 和減振 12 鉚在一 起。 又初選 ? = 運(yùn)用公式（ ） 可以校核單位壓力 P： ? T maxe = 12 cZ???? PD3 (1－ 33Dd ) () 12 式中： ZC 對(duì)單片離合器取 2 ? 為摩擦系數(shù)，可取 ? = 代入相關(guān)數(shù)據(jù)則得： P= 又由表 中的查得：石棉基材料（在后面設(shè)計(jì)中，摩擦片材料選擇石棉基材料）單位壓力 [p]=~， 也即是摩擦面上的單位壓力 P＜ [P],沒有超出允許范圍 .因此上述各基本結(jié)構(gòu)參數(shù)合適。m， DK =，則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得 D= 表 31 直徑系數(shù) DK 的取值范圍 車 型 直徑系數(shù) DK 乘用車 最大總質(zhì)量為 ～ 的商用車 ～ (單片離合器 ) ～ (雙片離合器 ) 最大總質(zhì)量大 于 的商用車 ～ 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表 32[2]；結(jié)合后面的表 41 表 32 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即 GB1457— 74） 外徑 D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑 d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 厚度 h/ 4 C? =d/D 1－ 3C? 單位面積 F/ 3cm 106 132 160 221 302 402 466 546 678 11 應(yīng)?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑 D=200mm 內(nèi) 徑 d=140mm 厚度 h= 內(nèi)徑與外徑比值 C′= 1－ 3C? = 離合器后備系數(shù) β 的確定 后備系數(shù) β 是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮 ： a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩； b. 防止離合器本身滑磨程度過大； c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過載。為防止壓盤 的受熱翹曲變形，壓盤應(yīng)有足夠大的剛度。本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)調(diào)心分離軸承，其結(jié)構(gòu)如圖 所述。為了消除因不同心導(dǎo)致的磨損并使分離軸承與膜片彈簧內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動(dòng)調(diào)心式分離裝置結(jié)構(gòu)原理如圖 。 （ 3） 徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。 但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。 (10) 結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便。 (2) 接合時(shí)要完全 、平順、柔和，保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。目前此技術(shù)尚不夠完善。甚至某些總質(zhì)量達(dá) 28~32t 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。 3 圖 離合器工作原理圖 研究現(xiàn)狀 膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。 對(duì)于重型離合器，由于商用車趨于大型化，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸的空間有限，離合器的使用條件日酷一日，增加離合器傳扭能力，提高使用壽命，簡(jiǎn)化操作，已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動(dòng)盤金屬片上是沒有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動(dòng)件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，許多其他離合器還在原 創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。無(wú)論錐形離合器或 蹄 鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動(dòng)件根本無(wú)法分離的自鎖現(xiàn)象。 1 第 1 章 緒 論 離合器的發(fā)展 在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中，錐形離合器最為成功。 現(xiàn)今所用的盤式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，它是直到 1925 年以后才出現(xiàn)的。 石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。后來(lái)改用多個(gè)直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓 2 盤上，成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車上可采用雙片干式離合器。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。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。 研究?jī)?nèi)容 早期的離合器結(jié)構(gòu)尺寸大，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，引起變速器換檔困難，而且這種離合器在結(jié)合時(shí)也不夠柔和，容易卡住，散熱性差，操縱也不方便，平衡性能也欠佳。 (3) 分離要迅速、徹底。 6 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，在本設(shè)計(jì)中都將全面的考慮，并采用相應(yīng)的措施予以實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。它有旋轉(zhuǎn)軸承，軸承罩，波形片簧如圖 中 2— 波形彈簧 ，它由厚約為 的 65Mn 鋼帶制成，油淬、模內(nèi)回火度HRC43～ 51） 及分離套筒組成。 離合器的通風(fēng)散熱措施 提高離合器工作性能的有效措施是借助于其通風(fēng)散熱系統(tǒng)降低其摩擦表面的溫度。鑒于以上對(duì)質(zhì)量和剛度的要求，一般壓盤都設(shè)計(jì)得比較厚，一般不小于 10mm。通常轎車和輕型貨車 β=～ 。 表 摩擦片單位壓力 0p 的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 0p /Mpa 石 棉基材料 模壓 ~ 編織 ~ 粉末冶金材料 銅基 ~ 鐵基 金屬陶瓷 ~ 本章 小結(jié) 本章節(jié)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出摩擦片的內(nèi)徑外徑尺寸，再查表選擇出合適的尺寸。這樣，摩擦片，從動(dòng)片和減振盤三者就被連在一起了。這是因?yàn)槠囋谛旭傊羞M(jìn)行換檔時(shí)，首先要分離離合器，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速必然要在離合器換檔的過程中發(fā)生變化，或是增速（由高檔換為低檔）或是降速（由低檔換為高檔）。 由于其采用整體式彈性從動(dòng)片，從動(dòng)片沿半徑方向開槽 ,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下圖 ,將外圓部分 分割成許多扇形 ,并將扇形部分沖壓成依次向相同方向彎曲的波浪形 ,使其具有軸向彈性 ,兩邊的摩擦片則分別鉚在扇形片上 .在離合器結(jié)合的過程中 ,從動(dòng)片被壓緊 , 15 彎曲的波浪扇形部分被逐漸壓平從動(dòng)盤摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大 ,使其結(jié)合過程較平順 ,柔和 ,整體式彈性從動(dòng)片根據(jù)從動(dòng)片尺寸的大小可制成 6～ 12 個(gè)切槽 ,并常常將扇形部分與中央部分的連接處切成 T 形槽 ,目的是進(jìn)一步減小剛度 ,增加彈性 .本離合器從動(dòng)片開 6 個(gè) T 形槽，寬度為 4mm，橫槽分布圓周直徑 39。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝：對(duì)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。 Z —— 從動(dòng)盤轂的數(shù)目 。 （ 2） 要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨。 減振器結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖如圖 [4]所示。 （ 3）扭轉(zhuǎn)減振器的預(yù)緊力矩 20 減振彈簧安裝時(shí)應(yīng)有一定的預(yù)緊。 彈簧鋼絲直徑 d: 通常 d 取 3～ 4mm，所以取 d=3mm。 減振彈簧總變形量： l? =P／ K=／ =。 （ 8）從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角 : ? =2 arcsin( l?? ／ 2R1 ) () 22 式中 l?? = l? l?? =,代入上式得 ? =176。 壓盤傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí) ，它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過程中能自由的沿軸向移動(dòng)。 （ 2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 24 第 6 章 分離裝置的設(shè)計(jì) 離合器的分離裝置包括分離桿，分離軸承和分離套筒。 26 第 7 章 離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì) 膜片彈簧有眾多優(yōu)其他彈簧的優(yōu)點(diǎn)，廣泛的被采用，但膜片彈簧的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，對(duì)彈性特性曲線的繪制也很麻煩。碟形彈簧的彈性作用是這樣：沿其軸線方向加載，碟簧受壓變平，卸載后又恢復(fù)原形所。