【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(gè)帶有自鎖功能離合器的設(shè)計(jì)。 普通離合器的結(jié)構(gòu)方案 從動(dòng)盤總成 從動(dòng)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(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕。帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤，可以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動(dòng)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(dòng)盤作為離合器的從動(dòng)盤。 壓盤和離合器蓋 壓盤的傳動(dòng)方式有凸臺(tái)式，鍵式，銷式，和傳力片式。前三者有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是傳力處有間隙，在傳力開始的一瞬間，會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪聲。為了消除上述缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇的 銷式 傳動(dòng)方式。 離合器蓋需要有一定的剛度，考慮到成本，本設(shè)計(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 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(jì)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(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。因此本設(shè)計(jì)選用拉式加載方式作為膜片彈簧設(shè)計(jì)。 扭轉(zhuǎn) 減振器 汽車傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振器，按其所在位置可分成兩類：一類裝在從動(dòng)盤總成中，另一類裝在飛輪處。裝在從動(dòng)盤總成中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，因此采用裝在從動(dòng)盤總成中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振器的結(jié)構(gòu)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 18 離合器尺寸計(jì)算 離合器產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn) 離合器的設(shè)計(jì)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(hào)表示方法及標(biāo)記， 并且這個(gè)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(hào)方法和離合器分離軸承及其單元的臺(tái)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(gè)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(jì)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(dòng)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(dòng)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 19 maxeT — 發(fā)動(dòng)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(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 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(dòng)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(jì)算得 ?cT 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 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(dòng)片厚度為 2mm。摩擦片的厚度為 。壓盤的尺寸初定為 15mm。從動(dòng)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(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 22 圖 離合器尺寸布置的圖 2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng) 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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 23 速 172km/h： 0～ 100 km/h 加速 時(shí)間 s； 綜合油耗 ： 制動(dòng)距離 40m（ 100 km/h）。以此為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β 時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)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(dòng)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(dòng)系過載。通常轎車和輕型貨車 β= ～。 本設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 24 eR — 有效摩擦半徑 ? — 摩擦因數(shù) N— 壓緊力 本設(shè)計(jì)選用單從動(dòng)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(shí)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(jì)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(jì)算 單位面積的滑磨功常作為評價(jià)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(jì)算結(jié)果，對滑磨功的理論計(jì)算作 三 點(diǎn)假設(shè) ，第一 接合是瞬時(shí)完成的，即壓盤上的壓力在瞬時(shí)增至最大值 ，且在滑磨結(jié)束前主動(dòng)部分、從動(dòng)部分傳遞轉(zhuǎn)矩始終為 maxlM 。 第二 從動(dòng)軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eNen MMM ?? ， eNM 為發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 25 定轉(zhuǎn)矩。 第三 接合前從動(dòng)軸不轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)以 eNe ?? ?0 空轉(zhuǎn)， eN? 為發(fā)動(dòng)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(chǔ)備系數(shù) eJ — 換算到主動(dòng)盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 nJ — 換算到從動(dòng)盤上的機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eN? — 發(fā)動(dòng)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(jì)算 摩擦離合器從動(dòng)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(shí)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(jì)算需要用統(tǒng)計(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì)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(jì)（論文） ESU7160型乘用車離合器及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 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 ?? ???????????????????????? ?