【文章內(nèi)容簡介】 綜上所述，以上三種設(shè)想方案的可行性很低，很難實(shí)現(xiàn)離合器的基本功能與自鎖功能的結(jié)合。最終，放棄了這個帶有自鎖功能離合器的設(shè)計。 普通離合器的結(jié)構(gòu)方案 從動盤總成 從動盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減震器 的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的。不帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動盤結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕。帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動盤，可以避免汽車傳動系統(tǒng)的共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動系零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性，并使汽車起步平穩(wěn)。因此，選擇帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動盤作為離合器的從動盤。 壓盤和離合器蓋 壓盤的傳動方式有凸臺式，鍵式，銷式，和傳力片式。前三者有一個共同的缺點(diǎn)，就是傳力處有間隙，在傳力開始的一瞬間，會產(chǎn)生沖擊和噪聲。為了消除上述缺點(diǎn)，本設(shè)計選擇的 銷式 傳動方式。 離合器蓋需要有一定的剛度，考慮到成本，本設(shè)計采用鑄鐵的離合器。 離合器分離裝置 離合器的四種分離桿機(jī)構(gòu)如圖 所示 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 17 圖 離合器分離杠桿 (a)所示分離桿機(jī)構(gòu)加工量大，機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 (b)所示是一些重型汽車上采用的結(jié)構(gòu)。（ c）所示分離桿的中間支撐在離合器蓋的窗口上，支承處得接觸面積比較小，容易磨損。（ d）所示是中小型汽車上采用的結(jié)構(gòu)。具有磨損小，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計選用 (d)的結(jié)構(gòu)作為離合器分離裝置。 膜片彈簧 膜片彈簧是由碟簧和分離指組合成一體的一種特殊的碟形彈簧。其加載方式有兩種，拉式以及推式， 拉式膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)更緊湊，簡 單，質(zhì)量更輕，從動盤轉(zhuǎn)動慣量小。因此本設(shè)計選用拉式加載方式作為膜片彈簧設(shè)計。 扭轉(zhuǎn) 減振器 汽車傳動系扭轉(zhuǎn)振動減振器，按其所在位置可分成兩類：一類裝在從動盤總成中，另一類裝在飛輪處。裝在從動盤總成中的扭轉(zhuǎn)振動減振器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，因此采用裝在從動盤總成中的扭轉(zhuǎn)振動減振器的結(jié)構(gòu)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 18 離合器尺寸計算 離合器產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn) 離合器的設(shè)計離不開國家標(biāo)準(zhǔn)，它的國家標(biāo)準(zhǔn)有很多，如離合器類別的標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1004319880，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了操縱離合器和自控離合器的分類、型號表示方法及標(biāo)記， 并且這個標(biāo)準(zhǔn)適用于操縱離合器和自控離合器。又如汽車離合器分離軸承及其單元標(biāo)準(zhǔn) JB/T 5312－2020，主要規(guī)定了離合器分離軸承及其單元的代號方法和離合器分離軸承及其單元的臺架模擬壽命、自調(diào)心離合器分離軸承的調(diào)心力和調(diào)心量的測試方法。又如離合器摩擦面片尺寸標(biāo)準(zhǔn) JB/T 9190－ 1999，它規(guī)定了離合器摩擦面片的尺寸系列，這個標(biāo)準(zhǔn)適用于各種汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械和齒輪箱等機(jī)械摩擦式離合器面片。離合器的國家標(biāo)準(zhǔn)在離合器的設(shè)計過程中是必不可少的。 摩擦片外徑 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。 當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力 P0， 可估算出摩擦片外徑。 摩擦片外徑 D（ mm）也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT （ N m）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （ 以下所有 公式來源于文獻(xiàn) [18]） ATD e /1 0 0 m a x? ???????????????????? ? () 式中， A— 系數(shù)，取值范圍見表 D— 摩擦片外徑 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 19 maxeT — 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 由選車型得 maxeT = 146N m， A =47， 則將各參數(shù)值代入式（ ）后計算得 D= 表 系數(shù) A 的取值范圍 車 型 系數(shù) A 小轎車 47 一般載貨汽車 36（單片） 50（雙片） 自卸車或使用條件惡劣的載貨汽車 19 表 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即 GB1457— 74） 外徑 D/mm 內(nèi)徑 d/mm 厚度 h/mm 1－ 3C? C? =d/D 單位面積 F/ 3cm 160 110 106 180 125 132 200 140 160 225 150 221 250 155 302 280 165 402 300 175 466 325 190 546 350 195 678 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則見表 ， 初定， 摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑 D=250mm， 內(nèi)徑 d=155mm， 厚度 h= 內(nèi)徑與外徑比值 C′ =， 1－ 3C? = 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 20 摩擦片摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩 （ 1）摩擦片外徑 D（ mm） 的選取應(yīng)使最大圓周速度 0v 不超過 65～70m/s，即 3m a x 1060 ??? Dnv eD ? ????????????????????? ? （ ） 式中， Dv — 摩擦片最大圓周速度（ m/s） maxen — 發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速 (r/min) 33m a x ??????? ?? ?? Dnv eD m/s 70~65? m/s （ 2）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ?220 4 dDZ TT cc ?? ? ?????????????????????? ? （ ） 式中， 0cT — 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 () D— 摩擦盤外徑 d— 摩擦盤內(nèi)徑 Z— 摩擦盤數(shù) 將各參數(shù)值帶入式 （ ） 后計算得 ?cT 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 21 表 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格 ? ? 20 10/ ??cT 210? 250~210? 325~250? 325? 由 離合器規(guī)格（ 250~210? ） ，按表 選取， 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的 許用值為 得 ? ?00 cc TT ?? 因此，確定 摩擦片參數(shù)： 外徑 D=250mm 內(nèi)徑 d=155mm 厚度 h= 內(nèi)徑與外徑比值 C′ = 1－ 3C? = 由摩擦片參數(shù)可確定從動片厚度為 2mm。摩擦片的厚度為 。壓盤的尺寸初定為 15mm。從動盤轂的尺寸初定為 35mm。 離合器蓋采用厚度約為 4㎜的低碳鋼板。飛輪厚度約為 15mm。分離軸承約為 35mm。 按照上述計算結(jié)果，得到離合器尺寸布置圖如圖 所示 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 22 圖 離合器尺寸布置的圖 2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，整車的主要參數(shù)為： C 級家庭乘用 車 ， 前置前驅(qū)布置方式； L4 汽油 發(fā)動機(jī) ， 最大功率 /轉(zhuǎn)速 78kW/6000rpm， 最大扭矩 /轉(zhuǎn)速 146Nm /3600 rpm； 5 檔手動 變速箱 ； 整備質(zhì)量 1300kg；輪胎規(guī)格 185/60 R14； 軸距 2400mm， 輪距 1400mm 主要性能： 最高車上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 23 速 172km/h： 0～ 100 km/h 加速 時間 s； 綜合油耗 ： 制動距離 40m（ 100 km/h）。以此為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計計算。 摩擦離合器 后備系數(shù)β 后備系數(shù) β 是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β 時，應(yīng)從以下幾個方面考慮： （ 1） 摩擦片在使用中有一定磨損后 ，離合器還能確保傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩； （ 2） 防止離合器本身滑磨程度過大； （ 3） 要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車 β= ～。 本設(shè)計針對于 1300kg 乘用汽車離合器，根據(jù)表 離合器后備系數(shù)的取值范圍 ，并 結(jié)合設(shè)計實(shí)際情況 ， β 可 由 表 β ＝ 。 表 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車 型 后備系數(shù) β 小轎車 ～ 載貨車 ～ 帶拖掛的重型車或牽引車 ～ 離合器轉(zhuǎn)矩容量 轉(zhuǎn)矩容量反映的是摩擦所能傳遞轉(zhuǎn)矩的極限能力而 不一定是它實(shí)際傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。其基本計算公式為 NZRZTT efc ??? ?????????????????????? ? （ ） 式中 ,Z— 離合器摩擦工作面數(shù) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 24 eR — 有效摩擦半徑 ? — 摩擦因數(shù) N— 壓緊力 本設(shè)計選用單從動盤，因此離合器工作面數(shù) Z=2。 由于溫度等因素造成接觸表面的翹曲使正壓力分布不均，摩擦系數(shù)在各處也不相等，于是提出了另一種模型。該模型認(rèn)定壓力從 iR 到Ro 遞減， 它 是 1/R 的函數(shù)，此時認(rèn)為有效摩擦半徑為 )(21 ie RRoR ?? ??????????????????????? ? （ ） 式中， Ro — 摩擦片外徑 iR — 摩擦片內(nèi)徑 將 Ro =250mm, iR =155mm 帶入式（ ）中，得 eR = 因選用金屬陶瓷作為摩擦片， 金屬陶瓷材料 摩擦因數(shù)范圍為 ～ ，本設(shè)計選 ? =1。并且初定膜片彈簧壓緊力為 8000N。 將上述參數(shù)值帶入公式 （ ）， 得 mNTc 3240000? 理論接合過程滑磨功計算 單位面積的滑磨功常作為評價離合器的一項(xiàng)指標(biāo)。為了避免由于接合過程中因人操作不同和工況選擇不同而導(dǎo)致不同的計算結(jié)果，對滑磨功的理論計算作 三 點(diǎn)假設(shè) ，第一 接合是瞬時完成的，即壓盤上的壓力在瞬時增至最大值 ，且在滑磨結(jié)束前主動部分、從動部分傳遞轉(zhuǎn)矩始終為 maxlM 。 第二 從動軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eNen MMM ?? ， eNM 為發(fā)動機(jī)標(biāo)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 25 定轉(zhuǎn)矩。 第三 接合前從動軸不轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)以 eNe ?? ?0 空轉(zhuǎn)， eN? 為發(fā)動機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 在上述假設(shè)下， )(te? 和 )(tn? 均呈線性， 則有 )]/1/1)(/11(2/[2 neeN JJW ??? ?? ??????????????? ? () 式中， W — 滑磨功 ? — 離合器儲備系數(shù) eJ — 換算到主動盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量 nJ — 換算到從動盤上的機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量 eN? — 發(fā)動機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速 初設(shè) eJ = kg m2, nJ = kg m2 將各參數(shù)值代入式 ()，得 滑磨功 JW 52 )])((2/[6 0 0 0 ????? 離合器磨損壽命計算 摩擦離合器從動盤摩擦片的磨損，是影響離合器使用壽命的主要原因，對于一定的摩擦材料，摩擦片的磨損量與滑磨功的大小有關(guān)，但同時受摩擦表面的溫度和滑磨速度的影響。這是相當(dāng)復(fù)雜的問題。因此，對于汽車離合器磨損壽命里程的計算需要用統(tǒng)計分析的方法解決。 （ 1）汽車一次起步磨耗的體積 )/(39。 3 次mmWIV W?? ???? ???? ??????????? （ ） 式中， 39。V? — 汽車一次起步磨耗的體積 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 26 WI — 磨損率 W— 滑磨功 汽車離合器的最一般數(shù)據(jù) JmmI W /10130 36??? [18] ，將各參數(shù)值帶入式（ ）中得 )/(39。 356 次mmV ?????? ? （ 2）統(tǒng)計出各類汽車在每行駛 1km 期間起步的次數(shù)，即所謂汽車離合器的起步頻度 an ，如表 所示 表 汽車離合器的起步頻度 an 次 /km 汽車類型和使用條件 日本 中國 長距離 牽引車，集裝箱汽車等 一般 自卸車，火車，旅游客車等 ~1 市內(nèi)公交汽車 4~5 根據(jù)實(shí)際情況，選取 an =4 次 /km （ 3） 計算每公里磨耗的體積 ）（ kmmmnVV a /39。 3??? ???????????????????? ? （ ） 將參數(shù)值帶入式（ ）得 2 ????V ）（ kmmm /3 （ 4）摩擦片容許的總磨損量 V ??? )( 3mmAV ? ?????????????????????? ? （ ） 式中， V— 摩擦片容許的總磨損量 A— 摩擦片面積 ??? — 所有摩擦片總的最大容許磨損厚度 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計 27 摩擦片面積 222 0 2 0 2) 2 5( mmA ??? ? ， mm8??? ? 將各參數(shù)值帶入式（ ）得 32 4 1 6 2 0 2 0 2 mmV ??? （ 5）磨損使用壽命里程 S )(/ kmVVS ?? ???????????????????????? ?