【正文】 一章 緒 論 11 離合器發(fā)展史近年來各國政府都從資金技術方面大力發(fā)展汽車工業(yè)使其發(fā)展速度 明顯比其它工業(yè)要快的多因此汽車工業(yè)迅速成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標志對于內燃機汽車來說離合器在機械傳動系中作為一個獨立的總成而存在它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接聽總成目前各種汽車廣泛采用的摩擦式離合器主要依靠主從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置 在早期研發(fā)的離合器中錐形離合器最為成功現(xiàn)今所用的盤片式離合器的先驅是多片盤式離合器它是直到 1925年以后才出現(xiàn)的 20世紀 20年代末直到進入 30年代時只有工程車輛賽車和大功率的轎車上才采用多片離合器多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式離 合器 [1] 近來人們對離合器的要求越來越高傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發(fā)展傳統(tǒng)的操縱形式的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展因此提高離合器的可靠性和延長其使用壽命適應發(fā)動機的高轉速增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱已成為離合器的發(fā)展趨勢 隨著汽車發(fā)動機轉速功率不斷提高和汽車電子技術的高速發(fā)展人們對離合器的要求越來越高從提高離合器工作性能的角度出發(fā)傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發(fā)展傳統(tǒng)的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展因此提高離合器的可靠性和延長其使用壽 命適應發(fā)動機的高轉速增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱已成為離合器的發(fā)展趨勢隨著計算機的發(fā)展設計工作已從手工轉向電腦包括計算性能演示計算機繪圖制成后的故障統(tǒng)計等等 12 離合器的概述按動力傳遞順序來說離合器應是傳動系中的第一個總成顧名思義離合器是離與合矛盾的統(tǒng)一體離合器的工作就是受駕駛員操縱或者分離或者接合以完成其本身的任務離合器是設置在發(fā)動機與變速器之間的動力傳遞機構其功用是能夠在必要時中斷動力的傳遞保證汽車平穩(wěn)地起步保證傳動系換檔時工作平穩(wěn)限制傳動系所能承受的最大扭矩防止傳動系過載為使離合器起到以上幾個作用 目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸膜片彈簧離合器在技術上比較先進經濟性合理同時其性能良好使用可靠性高壽命長結構簡單緊湊操作輕便在保證可靠地傳遞發(fā)動機最大扭矩的前提下有以下優(yōu)點 1 結合時平順柔和使汽車起步時不震動沖擊 2離合器分離徹底 3 從動部分慣量小以減輕換檔時齒輪副的沖擊 4 散熱性能好 5高速回轉時只有可靠強度 6 避免汽車傳動系共振具有吸收震動沖擊和減小噪聲能力 7 操縱輕便 8 工作性能最大 摩擦力矩和后備系數(shù)保持穩(wěn)定 9 使用壽命長 13 汽車離合器的基本功用和工作原理 1 離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸接合保證汽車平穩(wěn)起步如前所述現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動機不能帶負荷啟動它必須先在空負荷下啟動然后再逐漸加載發(fā)動機啟動后得以穩(wěn)定運轉的最低轉速約為 300～500rmin 而汽車則只能由靜止開始起步一個運轉著的發(fā)動機要帶一個靜止的傳動系是不能突然剛性接合的因為如果是突然的剛性連接就必然造成不是汽車猛烈攢動就是發(fā)動機熄火所以離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸地柔和地接合在一起使發(fā)動機加給傳動系的扭矩逐漸變大至足以克服行駛阻力時 汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了雖然利用變速器的空檔也可以實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系的分離但變速器在空檔位置時變速器內的主動齒輪和發(fā)動機還是連接的要轉動發(fā)動機就必須和變速器內的主動齒輪一起拖轉而變速器內的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中拖轉它的阻力是很大的尤其在寒冷季節(jié)如沒有離合器來分離發(fā)動機和傳動系發(fā)動機起動是很困難的所以離合器的第二個功用就是暫時分開發(fā)動機和傳動系的聯(lián)系以便于發(fā)動機起動汽車行駛中變速器要經常變換檔位即變速器內的齒輪副要經常脫開嚙合和進入嚙合如在脫檔時由于原來嚙合的齒面壓力的存在可能使脫檔困難但如用離合 器暫時分離傳動系即能便利脫檔同時在掛檔時依靠駕駛員掌握使待嚙合的齒輪副圓周速度達到同步是較為困難的待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔沖擊甚至掛不上檔此時又需要離合器暫時分開傳動系以便使與離合器主動齒輪聯(lián)結的質量減小這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的在汽車緊急制動時傳動系受到很大的慣性負荷此時由于離合器自動打滑可避免傳動系零件超載損壞起保護作用 2摩擦離合器一般是有主動部分從動部分組成壓緊機構和操縱機構四部分組成離合器在接合狀態(tài)時發(fā)動機扭矩自曲軸傳出通過飛輪 2 和壓盤借摩擦 作用傳給從動盤 3 在通過從動軸傳給變速器當駕駛員踩下踏板時通過拉桿分離叉分離套筒和分離軸承 8 將分離杠桿的內端推向右方由于分離杠桿的中間是以離合器蓋 5上的支柱為支點而外端與壓盤連接所以能克服壓緊彈簧的力量拉動壓盤向左這樣從動盤 3 兩面的壓力消失因而摩擦力消失發(fā)動機的扭矩就不再傳入變速器離合器處于分離狀態(tài)當放開踏板回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力使踏板返回原位此時壓緊彈簧就推動壓盤向右仍將從動盤 3壓緊在飛輪上 2這樣發(fā)動機的扭矩又傳入變速器 14 膜片彈簧離合器概述膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛 采用的一種離合器因其作為壓簧可以同時兼起分離杠桿的作用使離合器的結構大為簡化質量減少并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸其次由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸使壓力分布均勻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)動機的轉矩而不致產生滑離離合器分離時使離合器踏板操縱輕便減輕駕駛員的勞動強度此外因膜片是一種對稱零件平衡性好在高速下其壓緊力降低很少而周布置彈離合器在高速時因受離心力作用會產生橫向撓曲彈簧嚴重鼓出從而降低了對壓盤的壓緊力從而引起離合器傳遞轉矩能力下降那么可以看出對于輕型 車膜片彈簧離合器的設計研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義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膜片彈簧的兩側有支承圈而后者借助于固定在離合器蓋上的一些為徑向切槽數(shù)目的一半鉚釘來安裝定位當離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時由于離合器蓋靠向飛輪后支承圈則壓膜片彈簧使其產生彈性變形錐頂角變大甚至膜片彈簧幾乎變平同時在膜片彈簧的大端對壓盤產生壓緊力使離合器處于結合狀態(tài)當離合器分離時 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具有很多優(yōu)點首先由于膜片彈簧具有非線性特性因此設計摩擦片磨損后彈簧壓力幾乎不變且可以減輕分離離合器時的踏板力使操縱輕便其次膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的因此其壓緊力實際上不受離心力的影響性能穩(wěn)定平衡性也好再者膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用使離合器結構大為簡化零件數(shù)目減少質量減小并顯著縮短了軸向尺寸另外由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸使壓力分布均勻摩擦片的接 觸良好摩擦均勻也易于實現(xiàn)良好的通風散熱等由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點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用而且正大力擴展到載貨汽車和重型汽車上國外已經設計出了傳遞轉矩為 802021Nm最大摩擦片外徑達 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甚至某些總質量達 2832t 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膜片彈簧離合器的操縱曾經都采用壓式機構即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內端的分離指處是承受壓 力當前膜片彈簧離合器的操縱機構已經為拉式操縱機構所取代后者的膜片彈簧為反裝并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近使結構簡化零件減少裝拆方便膜片彈簧的應力分布也得到改善最大應力下降支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響而在壓式結構中支承圈的磨損會形成間隙而增大踏板的自由行程 汽車總成設計 21 汽車形式 確定軸數(shù)汽車可以有兩軸三軸四軸甚至更多的軸數(shù)影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質量道路法規(guī)對軸載質量的限制和輪胎的負荷能力我國公路標準規(guī)定對于四級公路及橋梁單軸最大允許軸載質量為 10t雙連軸 最大允許軸載質量為 18t 每軸 9t 根據(jù)公路對汽車軸載質量的限制所設計汽車的總質量輪胎的負荷能力以及使用條件等可以確定汽車的軸數(shù)因為雙軸汽車結構簡單制造成本低故總質量小于 19t的公路運輸車輛廣泛采用這種方案總質量在 19～ 26t 的公路運輸車采用三軸形式總質量更大的汽車用四軸和四軸以上的形式因為轎車總質量較小均采用兩軸形式不在公路上行駛的汽車軸荷不受道路橋梁限制如礦用自卸車等多數(shù)采用兩軸形式根據(jù)給定參數(shù)以及本次設計的車型屬于微型貨車且汽車的整備質量較小故可以選擇兩軸根據(jù)給定參數(shù)以及本次設計的車型屬于微型貨車且汽 車的整備質量較小故可以選擇兩軸 汽車的驅動形式 汽車驅動形式有 4 24 46 26 46 68 48 8 等其中前一位數(shù)字表示汽車車輪總數(shù)后一位數(shù)字表示驅動輪數(shù)乘用車和總質量小些的商用車多采用結構簡單制造成本低的采用 4 2 驅動形式總質量在 19～ 26t的公路用車輛采用 6 2或 6 4驅動形式而本次設計的車型屬于輕型商用車故根據(jù)給定參數(shù)可以選擇 4 2的驅動形式 汽車的布置形式汽車的布置形式是指發(fā)動機驅動橋和車身 或駕駛室 的相互關系和布置特點而言汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關參數(shù)以外汽車的布置 形式對使用性能也有重要影響按駕駛室與發(fā)動機相對位置的不同貨車有長頭式短頭式平頭式和偏置式長頭式的特點是發(fā)動機位于駕駛室前部當發(fā)動機有少部分位于駕駛室內時稱為短頭式發(fā)動機位于駕駛室內時稱為平頭式駕駛室偏置在發(fā)動機旁的貨車稱為偏置式貨車布置形式按駕駛室與發(fā)動機相對位置的不同貨車有長頭式短頭式平頭式和偏置式四種貨車又可以根據(jù)發(fā)動機位置不同分為發(fā)動機前置中置和后置三種布置形式平頭式貨車的發(fā)動機可以布置在座椅下后部此時中間座椅處沒有很高的凸起可以布置三人座椅故得到廣泛應用根據(jù)給定參數(shù)以及本次設計的車型可選擇發(fā)動機前置 后橋驅動貨車 22 汽車主要參數(shù) 汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸有外廓尺寸軸距輪距前懸后懸貨車車頭長度和車箱尺寸等 1 外廓尺寸 GBl5891989 汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長規(guī)定如下貨車越野車整體式客車不應超過 12m單鉸接式客車不超過 18m半掛汽車列車不超過 165m 全掛汽車列車不超過 20m 不包括后視鏡汽車寬不超過 25m 空載頂窗關閉狀態(tài)下汽車高不超過 4m 后視鏡等單側外伸量不得超出最大寬度處 250mm 頂窗換氣裝置開啟時不得超出車高 300mm 不在公路上行駛的汽車其外廓尺寸不受上述規(guī)定限制乘用車總長是軸距 前懸和后懸之和它與軸距有下述關系 式中為比例系數(shù)其值在 052066之間發(fā)動機前置前輪驅動汽車的值為 062066發(fā)動機后置后輪驅動汽車的值為 052056 乘用車寬度尺寸一方面由成員必需的室內寬度和車門厚度決定另一方面應保證能布置下發(fā)動機車架懸架轉向系和車輪等乘用車總寬與車輛總長之間有下述近似關系 后座乘三人的乘用車 不應小于 1410mm 影響轎車總高的因素有軸間底部離地高度板及下部零件高室內高和車頂造型高度等軸間底部離地高應大于最小離地間隙由座位高乘員上身長和頭部及頭上部空間構成的室內高一般在 1120～ 1380mm之間車頂造型高度大約在 20～ 40mm范圍內變根據(jù)給定數(shù)據(jù)及計算可以確定轎車的長寬高分別為 5000 1800 2200mm2 軸距 L軸距 L 對整備質量汽車總長最小轉彎直徑傳動軸長度縱向通過半徑有影響當軸距短時上述各指標減小此外軸距還對軸荷分配有影響軸距過短會使車箱長度不足或后懸過長汽車上坡制動或加速時軸荷轉移過大使汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞車身縱向角振動增大對平順性不利萬向節(jié)傳動軸的夾角增大原則上對發(fā)動機排量大的乘用車載質量或載客量多的貨車或客車軸距取得長對機動性要求高的汽車軸距宜取短些為滿足市場需要工廠 在標準軸距貨車基礎上生產出短軸距和長鈾距的變型車不同鈾距變型車的軸距變化推薦在 04～ 06m 的范圍內來確定為宜汽車的軸距可參考表 21提供的數(shù)據(jù)選定表 21 各類汽車的軸距和輪距 車型 類別 軸距 L／ mm 輪距 B／ mm 轎車 微型級 普通級 中級 中高級 高級 20212200 21002540 25002860 28503400 29003900 1 1001380 1 1501500 13001500 14001580 15601620 4 2 貨車 微型 輕型 中型 重型 17002900 2300． 3600 36005500 45005600 1 1501350 1 3001650 17002021 1840～ 2021 礦 用自 卸車 總質 量／ t 60 32021200 39004800 20214000 大客車城市大客車 單車 長途大客車 單車 45005000 50006500 17402050 本車為 4 2 微型貨車軸距在 17002900 本車的軸距取為 2900mm3 前輪距和后輪距增大輪距隨之而來的是室內寬并有利于增加側傾剛度 但是此時汽車總寬和總質量增加并影響最小轉彎直徑變化受汽車總寬不得超過 25 m 限制輪距不宜過大但在取定的前輪距范圍內應能布置下發(fā)動機車架前懸架和前輪并保證前輪有足夠的轉向空間同時轉向桿系與車架車輪之間有足夠的運動間隙在確