【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇β時，應該考慮到以下幾點： (1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。 (2)要防止離合器滑磨過大。 (3)要能防止傳動系過載。 顯然，為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，β不宜選取太小；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，β不宜選取太大；當發(fā) 動機后備功率較大、使用條件較好時，β可選取小些；當使用條件惡劣，需要拖帶掛車時，為了提高起步能力、減少離合器滑磨，β應選取大些；貨車總質(zhì)量越大，β也應該選取得越大；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的β值應比汽油機大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，β可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的β值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的β值應該大于單片離合器。 各類汽車β值的取值范圍通常為： 轎車和微型、輕型貨車 β =~ 中型和重型貨車 β =~ 越野車、帶拖掛的重型汽車和牽引汽車 β =~ 所以，本車的離合器后備系數(shù)選擇β =。 單位壓力 0p 的確定 單位壓力 0p 對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應該考慮離合器的工作條件，發(fā)動機后備功率大小，摩擦片 尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。離合器使用頻繁，發(fā)動機后備系數(shù)較小時， 0p 應該取小些；當摩擦片外徑較大時，為了降低摩擦片外緣處的熱負荷， 0p 應該取小些；后備系數(shù)較大時，可以適當增加 0p 。 當摩擦片采用不同材料時， 0p 按下列范圍選?。? 石棉基材料 0p =~ 粉末冶金材料 0p =~ 金屬陶瓷材料 0p =~ 在該設計中，摩擦片材料選擇是石棉基材料，故 0p 取 。 15 摩擦片外徑 D、內(nèi)徑 d 和厚度 h 磨擦片外徑是離合器的基本尺寸 ,它關(guān)系到離散合器的 結(jié)構(gòu)重量和使用壽命 ,它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系。顯然，傳遞大的轉(zhuǎn)矩，就需要有大的尺寸。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當按發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT （ N m）來選定 D 時，有下列公式，可作參考： max100 eTD A? 式中，系數(shù) A反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對 D的影響，可參考下列范圍： 小轎車 A=47 載貨汽車和越野車 A=36（單片）或 A=50（雙片） 自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車 A=19 在本設計中， A=36， maxeT =194N m，發(fā)動機的額定功率 maxeN =120Kw, 代入數(shù)據(jù)計算得 D=,根據(jù)表 離合器磨擦片尺寸系列和參數(shù)選取 D=250mm,d=155mm,h=,c=d/D=, 31c? =，單面面積為 302 2cm ，由公式3 3 3m a x 0 ( 1 / )12eT u zp D d D?? ??計算得 0p = cT =β T maxe = 194=388 N m 表 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 /Dmm 內(nèi)徑 /dmm 厚度 /hmm 內(nèi)外徑之比 /dD 單位面積2/Fmm 160 110 10600 180 125 13200 200 140 16000 225 150 22100 250 155 30200 280 165 40200 300 175 46600 325 190 54600 離合器基本參數(shù)的校核 16 在設計離合器的時候，首先就是要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，這 些參數(shù)的變化影響離合器的結(jié)構(gòu)尺寸和工作性能；其次，在確定了基本參數(shù)以后，必然要對參數(shù)進行優(yōu)化處理。 約束條件： 1）摩擦片的外徑 D（ mm）的選取應該使最大圓周速度 Dv 不超過 65~70m/s，即 60/10 3m a x ??? Dnv eD ? ≤ 65~70m/s （ ） 式中， Dv 為摩擦片最大圓周速度（ m/s）； m a x en 為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速（ r/min） ∴ Dv = m/s 符合 2）摩擦片的內(nèi)外徑比 c 應該在 ~ 范圍內(nèi)，即 ≤ c≤ ∴ c= 符合 3）為保證離合器可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同車型的β值應在一定范圍內(nèi)，最大范圍β為 ~，即 ≤β≤ ∴β = 符合 4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器彈簧位置直徑 2 0R 約50mm，即 d＞ 2 0R +50 ∴ d=155mm符合 5）為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應小于其許用值，即 ][)(/4 0220 ccc TdDZTT ??? ? （ ） 式中， 0cT 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩（ N m/mm2 ）； ][ 0 cT 為其允許值（ N m/mm2 ），按下表 選取。 表 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器的規(guī)格 D（ mm） ≤ 210 ＞ 210~250 ＞ 250~325 ＞ 325 0cT 17 6）為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，單位壓力 0p 對于不同車型，根據(jù)所用的 摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，最大范圍 0p 為 ~，即 MPa≤ 0p ≤ ∴ 0p = 符合 18 4 離合器壓盤和離合器蓋設計 壓盤傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應允許壓盤在離合器的分離過程中能自由 的沿軸向移動。如前面所述采用采用傳動片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 圖 壓盤與飛輪的連接方式 （ a）凸塊 窗孔式；（ b）傳力銷式；（ c）鍵槽 指銷式；（ d）鍵齒式；（ e）彈性傳力片 這幾種壓盤驅(qū)動方式有一個共同的缺點，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為 ）這樣在傳動時產(chǎn)生沖擊和噪聲。且隨著接觸部分磨損的增加，間隙將增大，引起更大的沖擊和 噪聲，甚至可能引起凸塊跟部出現(xiàn)裂紋而出現(xiàn)早期的損壞。另外在離合器分離時，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱機構(gòu)的效率。所以在選用時必須進行認真的校核。 彈性傳動片圖 （ e）是由薄彈簧鋼帶沖壓制成，其一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，且多用 3~4組（每組 2~3片）沿圓周作切向布置以改善傳力片的受力狀況，這時當發(fā)動機驅(qū)動時受力片受拉，當拖動發(fā)動機時，傳力片受壓。這種傳動片驅(qū)動壓盤的方式不僅消除了上述缺點，而且簡化了結(jié)構(gòu)，降低了對對裝備精度的要求且有利于壓盤的定中。 由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定 ，故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定。 壓盤外徑 D=250 ㎜，壓盤內(nèi)徑 d=155 ㎜ 壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點： （ 1）壓盤應有足夠的質(zhì)量 在離合器的結(jié)合過程中，由于滑磨功的存在，每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱，而每次結(jié)合的時間又短（大約在 3 秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必然導 19 致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴重。它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降，磨損加劇，嚴重時甚至會引起摩擦片和壓盤的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導熱性很差，在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主 要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。 （ 2）壓盤應具有較大的剛度 壓盤應具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形，而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于 15 ㎜），但一般不小于 10 ㎜。 在該設計中，初步確定該離合器的壓盤 的厚度為 20㎜。 壓盤及傳動片的材料選擇 壓盤形狀較復雜，要求傳熱性好、具有較高的摩擦系數(shù)及耐磨。故通常由灰鑄鐵 HT200鑄成，金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu) ，硬度 HB170～ 227。另外可添加少量金屬元素 (如鎳、鐵、錳合金等 )以增強其機械強度。壓盤的外徑可根據(jù)摩擦片的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了使每次接合的溫升不致過高，壓盤應具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量；為了保證在受熱情況下不致翹曲變形，壓盤應具有足夠大的剛度且一般都較厚 (載貨汽車的離合器壓盤，其厚度一般不小于15mm)。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設計還應注意其通風冷卻要好，例如在壓盤體內(nèi)鑄出導風槽。壓盤的厚度初步確定后，應校核離合器一次接合的溫升不應超過 8℃ ～ 10℃ 。 壓盤性能校核 τ=γL/mc （ ） 式中： γ— 傳到壓盤的熱量所占的比率。對單片離合器， γ=； m— 壓盤的質(zhì)量， kg； c— 壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為 kgJ /( ℃ )； L— 滑磨功， J。 若溫升過高，可適當增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應不低于 15～ 20gcm。 選擇壓盤厚度為 20mm，外徑 250mm，內(nèi)徑 155mm。鑄鐵 HT200 的密度是 3/kg m ，所以壓蓋的質(zhì)量 m= 22[( ) ( ) ]22Ddh?? ? =. 當我們需要校核壓盤的最大溫升，需要求出其滑磨功 L 汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化為為相當?shù)霓D(zhuǎn)動慣量 aJ ，當汽車起步時第一擋的傳動比 ki 根據(jù)有關(guān)資料定為 。 aJ 可由下式計算： 20 2k202kii rmJ aa ? 帶入數(shù)據(jù)得： aJ = 3/kg m ?aJL? ∴ L= 代入公式（ ）進行校核計算， τ=℃ ＜ 8℃ 符合標準。 通過以上計算所得數(shù)據(jù)，可以用 CATIA 畫出壓盤三維圖（如圖 ） 圖 壓盤 離合器蓋的設計 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機的一部分轉(zhuǎn)矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此，在設計中應注意以下幾個問題： （ 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，即當離合器分離時，可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機構(gòu)的傳動效率，嚴重時還可能造成離合器分 21 離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為 4 ㎜的低碳鋼板（如 08 鋼板）沖壓成帶加強筋和卷邊的復雜形狀。 （ 2）離合器的通風散熱 為了加強離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風窗口。 圖 離合器蓋的散熱通風 （ 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，否則會破壞離合器的平衡，嚴重影響離合器的工作。 離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另有種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中。 本設計離合器蓋要求離合器蓋內(nèi)徑大于離合器摩擦片外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可。 22 5 從動盤設計 從動盤設計 從動盤總成主要由摩擦片、從動片、花鍵轂和減振器等組成。從動盤對離合器工作性能影響很大，應滿足如下設計要 求： 1）轉(zhuǎn)動慣量應盡量小，以減小變速器換擋時輪齒間的沖擊。 2）應具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，減少磨損。 3）應裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動系共振，并緩和沖擊。 為了使從動盤具有軸向彈性，常用的方法有： 1）在從動盤上開“ T”形槽，外緣形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩側(cè)的摩擦片則分別鉚在每相隔一個的扇形上。“ T”形槽還可以減小由于摩擦發(fā)熱而引起的從動片翹曲變形。這種結(jié)構(gòu)主要應用在貨車上。 2）將扇形波形片的左、右凸起段分別與左、右側(cè)摩擦片鉚接。 由于波形片比從動片薄，故這種結(jié)構(gòu)軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動慣量小，適宜于高速旋轉(zhuǎn)，主要應用于轎車和輕型貨車。 3）利用階梯形鉚釘桿的細段將成對波形片的左片鉚在左側(cè)摩擦片上，并交替地把右片鉚在右側(cè)摩擦片上。這種結(jié)構(gòu)彈性行程大，彈性特性較理想，可使汽車起步極為平順。它主要應用于中、高級轎車。 4）將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動片上，只在靠近壓盤側(cè)的從動片鉚有波形片