【正文】 年代時，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。它是將發(fā)動機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動件。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。離合器從動盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器，防止了傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動系統(tǒng)噪聲和載荷。那么可以看出 ，對于 微 型車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究在改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義 [2]。 設(shè)計(jì) 參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求 選定車型的參數(shù)在表 中有詳細(xì)描述。 片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個優(yōu)點(diǎn) [1]： （ 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。小型車有時采 用含油石墨止推滑動軸承。為防止摩擦表面的溫度過高，除壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量以保證有足夠的熱容量外，還應(yīng)使其散熱通風(fēng)良好。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力 P 應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。 1，13—摩擦1,13— 摩擦片 ； 2， 14， 15— 鉚釘 ； 3— 波形彈簧片； 4— 平衡塊； 5— 從動片；6， 9— 減振摩擦； 7— 限位銷； 8— 從動盤轂； 10— 調(diào)整墊片； 11— 減振彈簧；12— 減振盤 圖 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤 14 從動盤設(shè)計(jì) 從動盤總成由摩擦片，從動片，減震器和從動盤轂 等組成。它一般采用齒側(cè)對的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑 D 與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 按國標(biāo) GB1144－ 74 選取。( ) / 2h D d?? L —— 花鍵有效長度， m。 （ 2） 扭轉(zhuǎn)減振器最大摩擦力矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度 K 受結(jié)構(gòu)及發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T? 。 減振彈簧的有效圈數(shù) i： i=kDGdc348 () 式 中 G 為材料的剪切模量，對碳鋼可取 G=104 Mpa。扭轉(zhuǎn)減震器的彈簧計(jì)算出扭轉(zhuǎn)剛度，最后校核彈簧的剛度。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。 膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分。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 1? ，膜片彈簧分離軸承相對于壓盤高度的變化稱之為小端變形 2? 。參考下表可 71 表 71 一些車型膜片彈簧的 R 和 R/r 的值 車型 外徑（㎜） 內(nèi)徑（㎜） 半徑 2R（㎜） R/r 豐田 225 160 206 103/81= 北京 BJ751 228 150 210 105/= 上海 SH771 280 165 252 126/= 由于摩擦片平均半徑 Rc=D+d/4=200+140/4=85mm， 對于推式膜片彈簧的 R 值，應(yīng)滿足關(guān)系 R? Rc=85mm. 故取 R=96mm,再結(jié)合實(shí)際情況取 R/r=,則 r=76mm。令 X 軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： ? ?xe y2/x1 E 2t ? ??????????? （ ） 圖 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 式中 υ—— 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起） α—— 碟簧部分子有狀態(tài)時的圓錐底角 e —— 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑 e=（ Rr） /In(R/r) 為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將式寫成 Y與 X軸的 關(guān)系式 ： ? ? ? ????????????????? ?????????? ???? E e1XE12Y t2t2t （ ） 32 圖 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置 υ 一定時，一定的切向應(yīng)力 αt 在 XY 坐標(biāo)系里呈線性分布。 傳力片的設(shè)計(jì) 傳 力 片的作用是在離合器接合時，離合器蓋通過它來驅(qū)動壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時，又可以利用它的彈性來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。鋼索傳動消除了桿系傳動的質(zhì)量及磨損消耗大、不宜采用吊掛是踏板結(jié)構(gòu)、地板密封困難、容易產(chǎn)生運(yùn)動干涉、結(jié)構(gòu)復(fù)雜難布置等缺點(diǎn)，但壽命較短，可用于輕型轎車中。還對離合器蓋，分離軸承和操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相對簡單的設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中， 首先確定摩擦片外徑尺寸，然后根據(jù)該尺寸對其他部件總成進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)踏板力 F=120N,踏板行程 =150mm，踏板儲備行程 25mm。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為 9mm 的低碳鋼板（如 08 鋼板）沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。按上述要求，國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼 60Si2MnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為 1600～ 1700N/mm2。 我設(shè)計(jì)的膜片彈簧， H=； h= 所以， hH == (2)R 及 R/r 確定 比值 R/r 對彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響，從材料利用率的角度，比值在 ～ 時，碟形彈簧儲存彈性的能力為最大，就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好。當(dāng)壓盤 —— 離合器蓋總成 與飛輪裝合時，離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏。最后設(shè)計(jì)出的特性曲線也不一定適合本離合器使用。 因此，壓盤一般都做得比較厚（一般不小于 10mm），而且在內(nèi)緣做成一定錐度以彌補(bǔ)壓盤因受熱變形后內(nèi)緣的凸起。 （ 9）限位銷與從動盤轂缺口間隙： 1? =R2 sin? () 式中 R2 為限位銷的安裝尺寸，取 R2 =54mm ，代入式中得 1? =。 扭轉(zhuǎn)剛度： 10djKT? () 21 代入數(shù)據(jù)得： Kd =10Tj=1110 N 圖 減振器尺寸簡圖 減振彈簧設(shè)計(jì) 減震彈簧的材料采用 65 號彈簧鋼絲，即根據(jù)布置上的可能性來確定減振器彈簧 19 設(shè)計(jì)相關(guān)尺 寸。 T maxe —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 。D =135mm，具體 相關(guān)結(jié)構(gòu)尺 寸參看設(shè)計(jì)圖紙。在從動片 5 和減振盤 12 上圓周切線方向開有 6 個均布的長方形窗孔，在在從動片 和減振盤之間的從動盤轂 8 法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧 11，以便三者彈性的連接起來。 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“離合器后備系數(shù)的取 值范圍”（見下表 33），并根據(jù)最大總質(zhì)量不超過 6 噸的載貨汽車 ? =— ， 結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇 β=。試驗(yàn)表明 在正常使用條件下，離合器的壓盤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。 a— 凸塊窗孔式； b— 傳力銷式； c— 鍵槽 — 指銷式； d— 鍵齒式； e— 彈性傳動片式 圖 壓盤的驅(qū)動方式 8 分離杠桿、分離軸承 分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動壓盤移動，從而使壓盤與從動盤和從動盤與飛輪相互分離，截?cái)鄤恿Φ膫鬟f，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。 摩擦片的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時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。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；減小從動部分的轉(zhuǎn)動慣量， 保證換擋容易，使用起來效果更好，而且具有穩(wěn)定性好、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。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。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來了實(shí)實(shí)在在的好處，使壓盤上的彈簧的工作壓力分布更均勻，并減小 了軸向尺寸。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，汽車起步時離合器的接合比較平順，無沖擊。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。但在那時相當(dāng)一段時間內(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不夠平順的問題。目前此技術(shù)尚不夠完善。查閱國內(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，超過這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。 (9) 具有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。 （ 2） 徑向傳動驅(qū)動式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動的方式較上一 種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒有相對滑動部分，因而不存在磨損，同時踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時壓盤和離合器蓋徑向相對位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會失去平衡而產(chǎn)生異常振動和噪聲。有的轎車采用無 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。由選車型得 maxeT = 74N從動盤主要由從動片，從動盤轂，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，而后者又和從動片鉚在一起。 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片，圖 說明了整體式從動片的結(jié)構(gòu) [3]，離合器從動片采用 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)徑由從動盤轂的尺寸決定，由以后的設(shè)計(jì)取得 d=40。由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過大而破壞，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度。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)。 Pz =2114N （ 6）單個減振彈簧的工作負(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。 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=。 那么 壓盤的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。 本人設(shè)計(jì)的是推式膜片彈簧離合器， 采用的是推式自動調(diào)心式分離軸承裝置。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＞ 。 圖 三種不同 H/h 值時的無因次特曲線 圖 各種不同 H/h 值時的無因次彈性變形特性 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 在設(shè)計(jì)膜片彈簧時，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。一些汽車膜片彈簧離合器的 L 和 l 見下表 。 離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。 本章小結(jié) 本章對離合器蓋的厚度剛度和散熱進(jìn)行了闡述 。 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)。 這次膜片彈簧離合器的 設(shè)計(jì)，對原有離合器的設(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 其以后的設(shè)計(jì)過程起參考作用。操縱機(jī)構(gòu)的分離撥 叉如圖 ，并采用棘輪式間隙自動調(diào)整機(jī)構(gòu)。 傳力片的校核： 用公式 計(jì)算傳力片的有效長度： 35 1 l d?? () 式中： l１ — 傳力片的有效長度； l— 傳力片上兩孔之間的距離； d — 孔的直徑。從式（ ）可以看出當(dāng) eX ?? 時無論取任何值，都有 e)2(Y ????? 。之間， ? ≈ )( rRH ? 代入數(shù)值計(jì)算可得 ： ? =176。分離時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?。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。 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。