【正文】 r2軸承鋼沖制加工而成外密封環(huán)用 05厚板材沖制表面有硫化氟橡膠其密封刃口朝向軸承內(nèi)座圈來密封軸承中分布了 15 個(gè)鋼球 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上兩者之間為間隙配合可以在自由移動(dòng)而分離軸承內(nèi)圈與分離套筒座相配合處徑向有 05 ㎜的間隙在離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)分離軸承的端面與分離杠桿之間應(yīng)留有 34 ㎜間隙 以備在摩擦片磨損的情況下不致防礙壓盤繼續(xù)壓緊從動(dòng)盤總成以保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩這個(gè)間隙反映為踏板上的一段自由行程分離軸承必須進(jìn)行潤滑本設(shè)計(jì)采用的潤滑方式為定期進(jìn)行潤滑在分離套筒上開有用來注潤滑油的缺口而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處 分離套筒的有關(guān)結(jié)構(gòu)見裝配圖在軸承的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)其使用壽命和承載能力進(jìn)行校核計(jì)算在本設(shè)計(jì)中由于充分考慮到分離軸承的工作條件比較理想以及每次分離的時(shí)間也不太長因而對(duì)該項(xiàng)校核工作不予考慮也即認(rèn)為所選取的軸承型號(hào)能適應(yīng)各個(gè)方面的要求本設(shè)計(jì)的是膜片彈簧離合器為了保 證在分離離合器時(shí)分離軸承能均勻地壓緊膜片彈簧內(nèi)端根據(jù)GBT2921994 我選擇了選擇角接觸球軸承 36 離合器膜片彈簧 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖 39a 膜片彈簧 b 碟形彈簧由前面可以知道本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)經(jīng)濟(jì)型轎車所以設(shè)計(jì)的壓緊彈簧是膜片彈簧 而膜片彈簧離合器分推式和拉式在本設(shè)計(jì)中采用推式結(jié)構(gòu)膜片彈簧的結(jié)構(gòu)形狀如上圖 39它是由彈簧鋼板沖壓而成的 從圖中可以看出膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體像圖 39中 b的樣子它的形狀像 一個(gè)無底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全一樣故稱作碟簧部分膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分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)原形如圖 39b 所示可以說膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式所不同的是在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片它的作用是當(dāng)離合器分離時(shí)作為分離杠桿故它又稱分離爪分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長方圓形孔這樣做一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中一方面又可用來安置銷釘固定膜片彈簧分離爪根部的過渡圓角 R＞ 45 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)故其正裝離合器在分離和接合時(shí)膜片彈簧的加載情況不一樣相應(yīng)的有兩種加載方式和變形情況 1 接合時(shí) 離合器接合時(shí)膜片彈簧起壓緊彈簧之用在壓盤離合器蓋總成未與飛輪裝合以前膜片彈簧近似處于自由狀態(tài)如圖 310a 所示膜片彈簧對(duì)壓盤無壓緊作用當(dāng)壓盤離合器蓋總成與飛輪裝合時(shí)離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏因此離合器蓋通過支承環(huán) 4對(duì)膜片彈簧施加載荷 P膜片彈簧幾乎變平見圖 310b同時(shí)在壓盤處也作用有載荷 P我們把 P稱作壓緊力支承環(huán) 4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形膜片彈簧分離軸 承相對(duì)于壓盤高度的變化稱之為小端變形 2 分離時(shí) 當(dāng)分離軸承以 P 力作用在膜片彈簧的小端時(shí)支承環(huán) 4 逐漸不起作用而支承環(huán) 5開始起作用當(dāng) P力達(dá)到一定值時(shí)膜片彈簧被壓翻分離時(shí)在膜片彈簧的大端處及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形和圖 310 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的作用力及變形情況 a 自由狀態(tài) b 壓緊狀態(tài) c 分 膜片彈簧的彈性變形特性膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定是非線性的與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高 H 及彈簧的鋼板厚 h 有關(guān)不同的 Hh值有不同的彈性特性 見圖 311 當(dāng) Hh 時(shí) P為增函數(shù)這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制當(dāng) Hh 特性曲線上有一拐點(diǎn)若 Hh 15≈則特性曲線中段平圖 311 不同時(shí)的無彈性特性曲線直即變形增加但載荷 P幾乎不變故這種彈簧稱零剛度彈簧當(dāng) Hh 2 則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域即變形增加而載荷反而減小這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載荷下降達(dá)到操縱省力的目的當(dāng)然負(fù)剛度也不宜過大以免彈簧工作位置略微變動(dòng)就引起彈簧壓緊力過大的變化為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大汽車離合器膜片彈簧 通常取 15 Hh 2 當(dāng) Hh 則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫坐標(biāo)軸上當(dāng) Hh 2 則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu) 37 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定圖 312 膜片彈簧示意簡圖在設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算最后優(yōu)選最合適的尺寸其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 312 Hh 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一般汽車汽車膜片彈簧的 Hh值的范圍在 15～ 20之間取 2 R 及 Rr 確定比值 Rr 對(duì)彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響從材料利用率的角度比值在 18～ 20 時(shí)碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好因此設(shè)計(jì)用來緩和沖擊吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能時(shí)的碟簧時(shí)選用對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)存大量的彈性能而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定一般 Rr取值為 120～ 135對(duì)于 R膜片彈簧大端外徑 R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)大于摩擦片內(nèi)徑近于摩擦片外徑此外當(dāng) Hh 及Rr 等不變時(shí)增加 R 有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降初步確定 Rr 180144 3 膜片彈簧起始圓錐底角 汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在 9176。 s 操縱力 N ≤ 座位數(shù)≤ 9 的客車滿載 50 ≤ 20 f59 25≤ 50050≤ 38≥ 29 手 400 空載≤ 19≥ 62≤ 400 腳 500 其它總質(zhì)量≤ 45t滿載 50≤ 22≥ ①≤ 70030≤ 18≥ 26 手 600的汽車空載≤ 21 ／58≤ 450 腳 700 其它汽車汽車滿載 30≤ 10 ≥ ≤ 70030≤ 20≥ 22手 600 列車空載≤ 9≥ 54≤ 450 腳 700① 對(duì) 35t 總質(zhì)量≤ 6 舒適性 汽車應(yīng)為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境和方便的操作條件稱之為舒適性舒適性應(yīng)包括平順性空氣調(diào)節(jié)性能車內(nèi)噪聲乘坐環(huán)境及駕駛員的操作性能 其中汽車行駛平順性常用垂直振動(dòng)參數(shù)評(píng)價(jià)包括頻率和振動(dòng)加速度等此外懸架動(dòng)撓度也用來作為評(píng)價(jià)參數(shù)之一各類汽車的懸架靜撓度動(dòng)撓度和偏頻見表 29 表 29 懸架的靜撓度 fc 動(dòng)撓度 fd 和偏頻 n 參數(shù)車型 靜撓度 fcmm 動(dòng) 撓度 mm 偏頻 Hz 乘用車 10030070900916 客車7015050801318貨車 5011060901522越野車 6013070130144發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車應(yīng)達(dá)到的最高車速 kmh 用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 21 式中為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 kW 為傳動(dòng)系效率對(duì)驅(qū)動(dòng)橋用單級(jí)主減速器的 4 2 汽車可取為 90％為汽車總質(zhì)量 kg g 為重力加速度 10 ms2 為滾動(dòng)阻力系數(shù)對(duì)轎車＝ 00165 [1＋ 001 1001110 ]對(duì)貨車取 002 礦用自卸車取 003用最 高車速代入為空氣阻力系數(shù)轎車取 030～ 035 貨車取 080～ 100 本車取 0 6本次設(shè)計(jì)區(qū) 03A 為汽車正面投影面積 本次設(shè)計(jì)取 A 2 為最高車速所以發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 4473kw 最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下汽油機(jī)的在 4000～ 5000r／ min 因轎車最高值多在 4000r／ min以上輕型貨車的值在 4000～ 5000r／ min之間中型貨車更低些本車為微型貨車值為 4500r／ min 大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速用下式計(jì)算確定 22 式中為最大轉(zhuǎn)矩 N車身側(cè)傾角 汽車以 04g的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)車身側(cè)傾角控制在 3176。 Y／ 176。人 1 車型 人均整備質(zhì)量值 ／ t ／ N縱向通過半徑 2360m 取 50m4 操縱穩(wěn)定性參數(shù)汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)參數(shù)較多與總體設(shè)計(jì)有關(guān)并能作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的有轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性汽車應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向 通常用汽車以 04g 的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪側(cè)偏角之差 － 作為評(píng)價(jià)參數(shù)此參數(shù)在 1176。 h 制動(dòng)距離 mFMDD／ m m 取摩擦系數(shù)為 30 可得離合器的靜摩擦力矩 15 9852 15946N 膜片彈簧小端半徑及分離軸承的作用半徑 r 的值主要由結(jié)構(gòu)決定最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外徑分離軸承作用半徑大于 r 因?yàn)榛ㄦI外徑 D 26 ㎜要使 2 r＞ D 所以取 r 30 ㎜ r 35 ㎜ 分離指數(shù)目切槽寬窗孔槽寬及半徑汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目 n＞ 12 一般在 18 左右采用偶數(shù)便于制造時(shí)模具分度切槽寬≈ 4 ㎜≈ 12 ㎜窗孔半徑 r 一般情況下由 r－ r≈ 08～ 14 所以取 r－ r 可取得 n 18 ≈ 4 ㎜≈ 12 ㎜ r 68mm 壓盤加 載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 R1 和 r1 的取值將影響膜片彈簧的剛度 r1 應(yīng)略大于 r 且盡量接近 r1R1 應(yīng)盡量小于 R 且盡量接近 R 可選擇 R1 175 ㎜ r1 150 ㎜ 膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限高的靜力強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度高的沖擊強(qiáng)度同時(shí)應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能按上述要求國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼 60Si2MnA 膜片彈簧的計(jì)算 碟形彈簧當(dāng)其大小端部承受壓力時(shí)載荷 P與變形久之間有如下關(guān)系 34 式中 E彈性模數(shù)鋼材料取E 20 10Mp 泊松比鋼材料取 03 h 彈簧片厚㎜ H 碟簧部分內(nèi)截錐高㎜ 大端變形㎜ R 碟簧部分外半徑大端半徑㎜ r 碟簧部分內(nèi)半徑㎜ R1 膜片彈簧與壓盤接觸半徑㎜ r1支承環(huán)平均半徑㎜根據(jù)式 38可得出下表表 35由不同的值計(jì)算的計(jì)算結(jié)1233830337645716125241com17352 依據(jù)上表 35 的數(shù)據(jù)畫出 P 曲線如下圖 313 圖 313 P 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算前述膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系式是在假定膜片彈簧在承載過程中其 子午截面無變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下推導(dǎo)出的根據(jù)這一假定可知截面在 O 點(diǎn)處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱阋蚨擖c(diǎn)處的切向應(yīng)力亦為零 O 點(diǎn)以外的截面上的點(diǎn)一般均產(chǎn)生切向應(yīng)變故亦有切向應(yīng)力若如圖 314 所示以中性點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立 xy 坐標(biāo)系則截面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為 35式中碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角 rad膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角 rad 中性點(diǎn) O 的半徑 mm 36 因?yàn)槟て瑥椈傻牟牧蠟?60Si2MnA 該材料許用應(yīng)力 []為 17001900MPa 把有關(guān)數(shù)值代入計(jì)算校核可知該膜片彈簧滿足要求比較合適膜片彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸和工作要求見零件圖圖 314 中性點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立 xy 坐標(biāo)系 38 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 汽車傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)減震器按其所在位置的不同可分成兩類一類裝在從動(dòng)盤總成中。 C 時(shí)摩擦片磨損劇烈增加正常使用條件的離合器盤工作表面的瞬時(shí)溫度一般在176。制動(dòng)前俯角 為了不影響汽車的乘坐舒適性要求汽車以 04g減速度制動(dòng)時(shí)車身的前俯角不大于 15176。離去角 2540176。 ／ kw h 比功率 P取 55176。取 2176。 m 第三章 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 31 離合 離合器的結(jié)構(gòu)形式的選擇汽車離合器大多是盤形摩擦離合器按其從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單片雙片和多片三類根據(jù)壓緊彈簧布置位置的不同可分為圓周布置中央布置和斜向布置等形式根據(jù)所用壓緊彈簧的形式不同可分為圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧離合器根據(jù)分離時(shí)所受作用力的方向不同又可分為拉式和推式兩種形式根據(jù)本設(shè)計(jì)車型選擇推式膜片彈簧離合器 從動(dòng)盤數(shù)的選擇 對(duì)轎車和輕型微型貨車而言發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一 般不大在布置尺寸允許的條件下離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤單片離合器結(jié)構(gòu)簡單尺寸緊湊散熱良好用時(shí)能保證分離徹底接合平順 雙片離合器 圖 32 與單片離合器相比由于摩擦面數(shù)增加一倍因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下徑向尺寸較小踏板力較小另外接合較為平順但中間壓盤通風(fēng)散熱不良兩片起步負(fù)載不均因而容易燒壞摩擦片分離也不夠徹底設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施這種結(jié)構(gòu)一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場合多片離合器多為濕式它有分離不徹底軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中但它具有接 合平順柔和摩擦表面溫度較低磨損較小使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上單片離合器對(duì)乘用車和最大質(zhì)量小于 6t 的商用車而言發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大在布置尺寸容許條件下離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤單片離合器的結(jié)構(gòu)簡單軸向尺寸緊湊散熱良好維修調(diào)整方便從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小在使用時(shí)能保證分離徹底采用軸向有彈性的從動(dòng)盤可保證結(jié)合平順根據(jù)設(shè)計(jì)車型為經(jīng)濟(jì)型轎車可選擇單片離合器 壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式中央彈簧式斜置彈簧式膜片彈簧式等其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和 分離杠桿膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) 1 由于膜片彈簧有理想的非線性特征彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變當(dāng)離合器分離時(shí)彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高而是降低從而降低踏板力 2 膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用使結(jié)構(gòu)簡單緊湊軸向尺寸小零