【正文】 設(shè)計(jì)包括 摩擦片的內(nèi)外徑計(jì)算、其他系數(shù)的確定；從動(dòng)盤的設(shè)計(jì)就要顯得多一些，包括從動(dòng)片 的尺寸設(shè)計(jì)，從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)，最后要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計(jì)計(jì)算，是一個(gè)重點(diǎn)也是一個(gè)難點(diǎn)。為降低中型以上的貨車的踏板力，在機(jī)械式和液壓式操縱機(jī)構(gòu)中有時(shí)采用助力器。 （ 3）離合器的對中問題 離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對與飛輪必須有良好的對中，否則會(huì)破壞離合器的平衡，嚴(yán)重影 響離合器的工作。斷面在 O 點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點(diǎn)的切向應(yīng)力為零， O 點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。對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 R/r 取值為 ～ 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。同時(shí)在壓盤處也作用有載荷 P1 。 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由前面可以知道 ，本設(shè)計(jì)中的壓緊彈簧是膜片彈簧。在該設(shè)計(jì)中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為 25mm。 本章 小結(jié) 本章首先對從動(dòng)盤進(jìn)行的介紹，包括從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)、作用等。 彈簧剛度 K： 211000 dKK RZ? () 代入數(shù)據(jù)得： K= 211000dkRz= N 表 減振彈簧數(shù)量選取表 離合器摩擦片外徑 /㎜ 減振彈簧數(shù)量 Z 225～ 250 4～ 6 250～ 325 6～ 8 325～ 350 8～ 10 ＞ 350 10 以上 查上表 可得： Z=6 扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定 （ 1） 扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度 減振器 扭轉(zhuǎn)角剛度 K 定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸，按下列公式初選角剛度 K≤13Tj () 式中 Tj 為極限轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算 Tj =（ ～ ） Temax () 式中 適用商用車 ， 適用乘用車，本設(shè)計(jì)為微型車，選取 ， maxeT 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，代入數(shù)值得 Tj =111 N H —— 花鍵齒工作高度， m； 39。扇形部分沖壓成波形片，壓縮彈性行程為 ~。在從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間還裝有減振摩擦片 6， 9。 表 33 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車 型 后備系數(shù) β 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 ～ 單位壓力 P 的確定 摩擦面上的單位壓力 P 的值和離合器本身的工作條件 ,摩擦片的直徑大小 ,后備系數(shù) ,摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān) . 離合器使用頻繁 ,工作條件比較 惡劣 (如城市用的公共汽車和礦用載重車 ),單位壓力 P 較小為好 [2]。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，該溫度有可能達(dá)到 1000℃ 。 離合器的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承兩種。可采用沿圓周布置、中央布置、和斜置等布置形式。 本設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器，在設(shè)計(jì)中對各種離合器類型進(jìn)行分析，確定出結(jié)構(gòu)方案，再對離合器的各基本參數(shù)進(jìn)行選擇計(jì)算，設(shè)計(jì)出個(gè)零件，最終 設(shè)計(jì)出適用于 微型 車的車用離合器。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 如今單片干式離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用純粹的金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達(dá)到更為滿意的性能。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。但是，由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊，散熱良好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所以以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功地開發(fā)了價(jià)格便宜的沖壓件離合 器蓋以后更是如此。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低 (不超過 93℃ )，因此，起步時(shí)長時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。 近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。 (7) 操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。 7 （ a）自由狀態(tài)； （ b）壓緊狀態(tài)； （ c）分離狀態(tài) 圖 膜片彈簧離合器的工作原理圖 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 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)，在不傳 遞扭矩時(shí)，又應(yīng)能夠與從動(dòng)盤脫離接觸，所以這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器分離過程中能自由的作軸向移動(dòng)。分離器結(jié)合后，分離軸承與分離杠桿之間一般有 3~4mm 間隙，以免在摩擦片磨損后引起壓盤壓力不足而導(dǎo)致離合器打滑使摩擦片以及分離軸承燒壞。 摩擦片外徑 D（ mm） 也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT （ N從動(dòng)盤對離合器的工作性能有著很重要的作用，是離合器不能缺少的一部分。此外，彈性從動(dòng)片還使壓力的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。m， n=10, D′=29mm, d′=23mm, b=4mm， l=25mm，c? =。在該設(shè)計(jì)中汽車使用條件良好，所以仍選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。 （ 4）扭轉(zhuǎn)減振器的彈簧分布半徑 R1的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R1=（ ～ ） d／ 2(式中 d 為離合器摩擦片內(nèi)徑 ) 所以 R1=140／ 2= （ 5）全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 Pz Pz =Tj ／ R1 () 式中： Tj 為極限轉(zhuǎn)矩， Tj =111 N 數(shù)據(jù)代入公式得： l?? =。 為了使摩擦片上壓力分布均勻，一般壓盤外徑比摩擦片外徑稍大，壓盤內(nèi)徑比摩擦片內(nèi)徑稍小。在傳統(tǒng)離合器中采用的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承。故 它又稱分離爪。一般可以分成下列四中情況： （ 1） hH ＜ 2 如下圖 中 H/h= 的曲線 ,其曲線形狀表現(xiàn)為 :載荷 P 的增加 ,變形 ? 總是 不斷增加 .這種彈簧的剛度很大 ,可以承受很大的載荷 ,適合與作為緩沖裝置中的行程限制器。 (6)承環(huán)的作用半 徑 l 和膜片與壓盤接觸半徑 L 由于采用推式膜片彈簧， l， L 的大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來說， l 值應(yīng)盡量靠近 r 而略大與 r。 本章 小結(jié) 本章首先對膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、變形和加載方式進(jìn)行了了解，其次又有目的的選擇了膜片彈簧 的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸，根據(jù)公式計(jì)算出彈性特性曲線，如果不符合本設(shè)計(jì)離合器的使用要求，需要調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，再次計(jì)算，最終得到合適的曲線，選擇合適的工作點(diǎn)等。 用公式 計(jì)算反向驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大應(yīng)力 : m a x m a x m a x2m a x 1 62 eeT f TPn iW in R b h in R b hl? ? ? ?= MPa≤913MPa () 式中： σmax— 最大應(yīng)力值； W— 傳力片的截面系數(shù) ； n— 傳力片數(shù)量； i— 傳力片的組數(shù)； P — 傳力片作用力的大??； b— 傳力片的寬度； l— 傳力片的有效長度； h— 傳力片厚度；R— 傳力片的圓周半徑 ； fmax— 傳力片軸向變形力最大值； Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 。 將數(shù)據(jù)代入式中得： i操= 16。 由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。 圖 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)簡圖 離合器踏板行程 nS 與 壓盤的升程 S? 有如下關(guān)系（參考圖 ）： 0()ncS S Z S i i ?? ? ? 分 操 () 式中 ： 0S 為分離軸承與分離桿之間的間隙，本操縱系統(tǒng)有間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 0S =0； S? 為摩擦片與飛輪、壓盤之間的間隙，對于單片離合器 S? =~。 用公式 計(jì)算壓盤和離合器蓋組裝時(shí)的最大應(yīng)力： max 12PniWl? ? () 式中： σmax— 最大應(yīng)力值； W— 傳力片的截面系數(shù) ； n— 傳力片數(shù)量； i— 傳力片的組數(shù)； l１ — 傳力片的有效長度； P— 傳力片 作用力的大小 。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn) B 處切向壓應(yīng)力最大， A 處切向拉應(yīng)力最大，分析表明， B 點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核 B 處應(yīng)力就可以了，將 B 點(diǎn)的坐標(biāo) X=（ er）和 Y=h/2 代入（ ）式有： ? ? }2)(2{1 E 22 ????? ??????? ???????? hrerertB （ ） 令 0d Bd t ???可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?re2 hP ????? 由于： )76/96ln( 7696)ln( ????? rR rRemm 所以： ?P? ， ?tB? N/mm2 B 點(diǎn) 作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力 F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： ? ? 2r2frB hbn Frr6 ????? （ ） 33 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 br—— 單個(gè)分離指的根部寬 242182 0 ????? ?? rb r mm 因此： ?rB? N/mm2 由于 σrB是與切向壓應(yīng)力 σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論， B 點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為： 2 1 0 4 ?????? tBrBBj ??? N/mm2 1700][ ?? BjBj ?? N/mm2 膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持 12～ 14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。 30 (5)分離指數(shù)目 n、切槽寬 1? 、窗孔槽寬 2? 、及半徑 re 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 1? ≈3mm， 2? ≈10mm，窗孔半徑 re 一 般情況下由 （ r－ re ） ≈(～ ) 2? ,所以取 r－ re =1 2? =10mm 參考下表 72 選 取相關(guān)值。 (a)自由狀態(tài)； （ b）壓緊狀態(tài)； (c)分離狀態(tài) 圖 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的作用力及變形情況 膜片彈簧的彈性變形特性 前面說過膜片彈簧起彈性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的，它是一中非線性的彈簧，其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高 H及彈簧片厚 h 的比值 H/h 有關(guān)。所不同的是，在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計(jì)中 確定。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動(dòng)片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 減振彈簧預(yù)變形量 39。 一般選取 T預(yù) =（ ～ ） Temax ， 取 T預(yù) = =111 N這種摩擦片的缺點(diǎn)是材料的性能不穩(wěn)定，溫度，滑磨速度及單位壓力的增加都將摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇。在設(shè)計(jì)從動(dòng)盤轂花鍵時(shí)，可以根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩來選取。慣性力的大小與沖動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此 為了見效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用 ~ 厚的薄鋼板沖壓而成 ,為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨至 ～,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心 [3]。單位眼里的確定是根據(jù)摩擦片的尺寸、后備系數(shù)計(jì)算出來的，最后再看是否在允許的范圍內(nèi) 。 10 第 3 章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 摩擦片主要參數(shù)的選擇 摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對 離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。另外由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈接觸，則增大了膜片彈簧的杠桿比。 圖 描述了膜片彈簧離合器的工作原理，同時(shí)在膜片彈簧的大端對壓盤產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。 (5) 具有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。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(jié)構(gòu)簡化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)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。但受到其他客觀因素的影響，實(shí)際的效果要比理論值低一些。 20 世紀(jì) 20 年代末，直到進(jìn)入 30