【正文】 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(pán) —— 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 所示，膜片彈簧對(duì)壓盤(pán)無(wú)壓緊作用。分離時(shí)在膜片彈簧的大端處 27 及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形f1?和f2?。一般汽車汽車膜片彈簧的 H/h 值的范圍在 ～ 之間。之間， ? ≈ )( rRH ? 代入數(shù)值計(jì)算可得 ： ? =176。 表 一些車型的膜片彈簧支承 環(huán)平均半徑 l、接觸班級(jí) L 車型 膜片彈簧大端半徑R（㎜） 壓盤(pán)接觸半徑 L （㎜） 碟簧部分半徑 r （㎜） 支承環(huán)平均半徑 l (㎜ ) 豐田 103 101 81 北京 BJ751 105 103 83． 5 84 上海 SH771 126 120 103． 6 105 雪佛蘭 114 114 93 97 (7)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。從式（ ）可以看出當(dāng) eX ?? 時(shí)無(wú)論取任何值，都有 e)2(Y ????? 。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： （ 1）離合器的剛度 離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器的換檔困難。 傳力片的校核： 用公式 計(jì)算傳力片的有效長(zhǎng)度： 35 1 l d?? () 式中： l１ — 傳力片的有效長(zhǎng)度； l— 傳力片上兩孔之間的距離； d — 孔的直徑。 操縱機(jī)構(gòu)踏板力和行程 為減輕司機(jī)的疲勞，踏板力應(yīng)盡可能的小，又保證有一定的感覺(jué)，所以踏板力和行程應(yīng)如下 ： 轎車： 80~130N； 載貨汽車 ： 150~200N； 踏板最大行程 175mm。操縱機(jī)構(gòu)的分離撥 叉如圖 ，并采用棘輪式間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。 39 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù) ，選擇了 膜片彈簧離合器 進(jìn)行設(shè)計(jì) ，對(duì)其工作原理 和組成進(jìn)行了 闡述、結(jié)構(gòu)方案 也進(jìn)行了 比較和選擇、 對(duì) 相關(guān)零件參數(shù) 進(jìn)行 計(jì)算， 最終成功的繪制出了膜片彈簧離合器的裝配圖。 這次膜片彈簧離合器的 設(shè)計(jì)，對(duì)原有離合器的設(shè)計(jì) 進(jìn)行了 優(yōu)化和修改，精確的設(shè)計(jì)了膜片彈簧并且提高了分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確度 對(duì) 其以后的設(shè)計(jì)過(guò)程起參考作用。重點(diǎn)在設(shè)計(jì)膜片彈簧，有很大的計(jì)算量和復(fù)雜的校核。 用 i操校核離合器踏板力 nP 是否合適： ? ?nP P i i ?? 分 分 總操 () 式中： P分 為壓盤(pán)的分離載荷； ?總 為系統(tǒng)效 率，一般取 ~，現(xiàn)取值為 ； 代入相關(guān)數(shù)值得： nP =，與 節(jié)中初選的大體相等，在要求范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)便采用鋼索傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章對(duì)離合器蓋的厚度剛度和散熱進(jìn)行了闡述 。 傳 力 片為 3 組，每組 2 片，每片厚度為 ，由 65Mn 的彈簧鋼帶制成。 離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。 當(dāng) 0t ?? 時(shí) X)2(Y ???? ，因?yàn)?)2( ??? 的值很小，我們可以將 )2( ??? 看成)2(tg ??? ，由上式可寫(xiě)成 X)2(tgY ???? 。一些汽車膜片彈簧離合器的 L 和 l 見(jiàn)下表 。 初步確定 R=96mm； r=76mm (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 10176。 圖 三種不同 H/h 值時(shí)的無(wú)因次特曲線 圖 各種不同 H/h 值時(shí)的無(wú)因次彈性變形特性 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 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。 （ 2） 分離 時(shí) 當(dāng)分離軸承以 P2 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(kāi)始起作用。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(lái)安置銷釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過(guò)渡圓角 R＞ 。在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體，它的形狀像一個(gè)無(wú)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。 本人設(shè)計(jì)的是推式膜片彈簧離合器， 采用的是推式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置。在本設(shè)計(jì)中用材料為 3 號(hào)灰鑄鐵 JS— 1，工作表面光潔度取為 。 那么 壓盤(pán)的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。 23 第 5 章 壓盤(pán)的設(shè)計(jì) 壓盤(pán) 是 離合器的主動(dòng)部分，要有足夠 的強(qiáng)度來(lái)傳遞動(dòng)力。 彈簧校核： 彈簧絲截面上的最大切應(yīng)力 τ： 28 ? ? ???????? () 式中： C 為纏繞比： cDC d? ， C=15/3=5； F 為所受載荷， F=。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： i= 減振彈簧的總?cè)?shù) n,一般在 6 圈左右 n=i+（ ～ 2） =+=6。 Pz =2114N （ 6）單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 P /ZP P Z? () 代入數(shù)據(jù)得 :P= Pz ／ Z=2114N／ 6= （ 7）減振彈簧尺寸 減震彈簧的各尺寸在圖 [1]中已經(jīng)標(biāo)出。一般可按下式初選為 T? =（ ～ ） Temax () 取 T? = ，本設(shè)計(jì)按其選取 T? =這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)。 17 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： P=1451N， ? =，該花鍵轂花鍵的 ? =﹤[? ]=20MP，所以該 花鍵轂花鍵的尺寸合適 ,花鍵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 [1],從 動(dòng)盤(pán)轂見(jiàn)零件圖紙。由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過(guò)大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核，如果 應(yīng)力偏大可以適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。 從動(dòng)盤(pán)的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取 倍的花鍵軸直徑。 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是普通轎車的離合器，故可以采用整體式彈性從動(dòng)片，圖 說(shuō)明了整體式從動(dòng)片的結(jié)構(gòu) [3]，離合器從動(dòng)片采用 2mm 厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取 D=200mm，內(nèi)徑由從動(dòng)盤(pán)轂的尺寸決定，由以后的設(shè)計(jì)取得 d=40。它雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。從動(dòng)盤(pán)主要由從動(dòng)片，從動(dòng)盤(pán)轂，摩擦片等組成，由下圖 可以看出， 摩擦片1， 13 分別用鉚釘 14， 15 鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動(dòng)片鉚在一起。 前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸： 外徑 D=200mm內(nèi)徑 d=140mm，厚度 h=，內(nèi)徑與外徑比值 C′= 。由選車型得 maxeT = 74N為此，可在壓盤(pán)上設(shè)置散熱筋或鼓風(fēng)筋；在雙片離合器中間壓盤(pán)體內(nèi)鑄出足夠多的導(dǎo)風(fēng)槽，這種結(jié)構(gòu)措施在單片離合器壓盤(pán)上也開(kāi)始應(yīng)用；將離合器蓋和壓盤(pán)設(shè)計(jì)成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)；在保證有足夠剛度的前提下在離合器蓋上開(kāi)出較多或較大的通風(fēng)口，以加強(qiáng)離合器表面的通風(fēng)散熱和清除摩擦產(chǎn)生的材料粉末，在離合器殼上設(shè)置離合器冷卻氣流的入口和出口等所謂通風(fēng)窗，在離 合器殼內(nèi)裝設(shè)冷卻氣流的導(dǎo)罩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦表面有較強(qiáng)定向氣流通過(guò)的通風(fēng)散熱等。有的轎車采用無(wú) 此間隙的內(nèi)圈恒轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，用輕微的油壓或彈簧力使分離軸承與杠桿端（多為膜片彈簧）經(jīng)常貼合，以減輕磨損和減少踏板行程。 分離軸承與膜片彈簧之間有沿圓周方向的滑磨，當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)中不同心時(shí)也伴有徑向滑磨。 （ 2） 徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤(pán)連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一 種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤(pán)和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。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(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少 ，質(zhì)量?。? （ 3） 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降； （ 4） 由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤(pán)接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命； （ 5） 易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)； （ 6） 平衡性好； （ 7） 有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 (9) 具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)。 表 選定車型的參數(shù) 名稱 參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及轉(zhuǎn)速 發(fā)動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩及轉(zhuǎn)速 74 整備質(zhì)量 870kg 最大車速 120km/h 最小離地間隙 180mm 輪胎型號(hào) 12 英寸 為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)滿足以下要求 [1]： (1) 在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備， 又能防止傳動(dòng)系過(guò)載。查閱國(guó)內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的 56 倍，但濕式離合器優(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，超過(guò)這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。 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(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為 80~、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。目前此技術(shù)尚不夠完善。 隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘 用車上愈來(lái)愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器，能更好地降低傳動(dòng)系的噪聲。但在那時(shí)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù)設(shè)計(jì)上的缺陷，造成了單片離合器在接合時(shí)不夠平順的問(wèn)題。但畢竟還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。蹄 鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等，蹄 鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在 1889年德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車輪的小汽車上。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車起步時(shí)離合器的接合比較平順，無(wú)沖擊。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的好處，使壓盤(pán)上的彈簧的工作壓力分布更均勻，并減小 了軸向尺寸。從理論上講，在相同的徑向尺寸下，雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的 2 倍。其次，由于膜片彈簧與壓盤(pán)以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)(a) (b) 4 已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。本次設(shè)計(jì)的目的是克服上述困難，使離合器的尺寸減小，便于安裝盒布置；減小從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 保證換擋容易，使用起來(lái)效果更好，而且具有穩(wěn)定性好、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。 (4) 從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 摩擦片的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。因此，我選用膜片彈簧式離合器 。 a— 凸塊窗孔式； b— 傳力銷式； c— 鍵槽 — 指銷式； d— 鍵齒式； e— 彈性傳動(dòng)片式 圖 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 8 分離杠桿、分離軸承 分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過(guò)分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動(dòng)壓盤(pán)移動(dòng)，從而使壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)與飛輪相互分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力。由于軸承與套筒間都留有足夠徑向間隙以保證分離軸承相對(duì)于分離套筒可以徑向移動(dòng) 1mm 左右，所以當(dāng)膜片相對(duì)分離套筒有偏斜時(shí)，由于波形片簧能夠產(chǎn)生變形 ，允許分離軸承產(chǎn)生相對(duì)的偏斜，以保證膜片彈簧仍能被均勻的壓緊，也防止了膜片彈簧分離指處的異常磨損并減少了噪音。試驗(yàn)表明 在正常使用條件下，離合器的壓盤(pán)工作表面的溫度一般均在 180℃ 以下，隨著其溫度的升高，摩擦片的磨損將加快。 本章 小結(jié) 本章是根據(jù)所選擇的車型的基本參數(shù)，為達(dá)到設(shè)計(jì)汽車的要求，對(duì)離合器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇，包括壓緊彈簧類型的選擇，從動(dòng)盤(pán)的選擇，分離軸承的類型，壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式等。 本設(shè)計(jì)的是 微型 車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)質(zhì)料“離合器后備