【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器的作用有三：一是保證汽車平穩(wěn)起步，二是保證傳動(dòng)系換擋時(shí)工作平順，三是防止汽車傳動(dòng)系過載。 本次離合器設(shè)計(jì)所選車型基本技術(shù)參數(shù)表 11 捷達(dá)整車參數(shù)汽車型 號(hào)捷達(dá) GTI16V 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（ kw） /(r/min)102/6100 總質(zhì)量ma（ Kg） 1470 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（ ） 167 輪胎規(guī)格 185/60VR14 最高車速（ km/h） 205 車輪半徑 r（ mm） 最高轉(zhuǎn)速（ r/min） 6650 主減速比 載重量（ kg） 460 變速器一檔傳動(dòng)比 離合器形式的確定目前在汽車離合器中，摩擦式離合器用得最為廣泛。摩擦式離合器按結(jié)構(gòu)分可分主動(dòng)部分（包括飛輪、離合器蓋和壓盤）、從動(dòng)部分（從動(dòng)盤總成）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）和操縱機(jī)構(gòu)（包括分離叉、分離軸承、分離 踏板和傳動(dòng)部件）。在膜片彈簧離合器中膜片彈簧有壓緊彈簧和分離杠桿的雙重作用，所以膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是包括從動(dòng)盤總成、膜片彈簧和壓盤總成三個(gè)部分。 根據(jù)車型技術(shù)參數(shù)，此次設(shè)計(jì)所選捷達(dá)離合器為推式操縱的拉式膜片彈簧離合器。它是目前汽車離合器中比較流行的第三代產(chǎn)品。拉式膜片彈簧的安裝方向與推式相反，在接合位置時(shí)，膜片彈簧的大端支承離合器蓋上，而以中部壓緊在壓盤上。它與推式相比具有許多優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，捷達(dá)離合器蓋總成中取消了膜片彈簧中間的支承各零件； （ 2）扭矩容量更大； （ 3）分離得更徹底； （ 4）操縱踏板更為簡(jiǎn)單； （ 5）使用壽命更長(zhǎng)。 （ a） (b)(c)安裝前位置安裝后分離位置圖 11 膜片彈簧離合器工作原理示意圖 1— 飛輪； 2— 摩擦片； 3— 離合器蓋； 4— 分離軸承； 5— 壓盤； 6— 膜片彈簧； 7— 支撐環(huán) 式離合器的基本功能之一是傳遞力矩，因此離合器轉(zhuǎn)矩容量是離合器最為基本的性能之一。通常它只能用來初步定出離合器的原始參數(shù)、尺寸，它們是否 合適最終取決于試驗(yàn)驗(yàn)證。 根據(jù)摩擦力矩公式 (11)式中 Tc— 離合器靜摩擦力矩； β — 后備系數(shù)； f— 摩擦因數(shù)； Z：摩擦面數(shù)； po— 單位壓力； D— 摩擦片外徑； c— 內(nèi)外徑之比。 為保證離合器在任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)時(shí) Tc 應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即 Tc=β Temax(12)有了上面的關(guān)系式，對(duì)于一定的離合器結(jié)構(gòu)而言，只要合理選擇其中的參數(shù)，并能滿足上面的關(guān)系式，就可估算出所設(shè)計(jì)的離合器是否合適。 后備系數(shù)β后備系數(shù)β是離合器設(shè)計(jì)時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時(shí)，應(yīng)該要注意到下面 3點(diǎn)： 1）離合器在摩擦片磨損后還應(yīng)能正常地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 2）要防止離合器滑磨過大。 3）要能防止傳動(dòng)系過載。 顯然，如果選擇的β過小，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不能正常傳遞； 如果選擇的β過大，那么離合器尺寸過大，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系超負(fù)荷，難以操作。我們可以根據(jù)使用條件的好壞來適當(dāng)?shù)剡x取β的大小。在摩擦片磨損之后，離合器的壓力依然能 夠可靠平穩(wěn)，所以選取的β值可以較??； 雙片離合器的β值應(yīng)大于單片離合器。 表 12 離合器后備系數(shù)β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~ ~ 本設(shè)計(jì)是捷達(dá)小轎車離合器的設(shè)計(jì)，故宜取小值，本次設(shè)計(jì)取β = 單位壓力 P0 單位壓力決定了摩擦表面的耐摩性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選擇單位壓力必須考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)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。 當(dāng)摩擦片采用不同材料時(shí)，按下表范圍選取： 表 13摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力 P0/MPa石棉基材料模壓 ～ 編織 ～ 粉末冶金材料銅基 ～ ～ 石棉基編織材料，取 =。 f、摩擦面數(shù) Z 和離合器間隙△ t摩擦片的摩擦因數(shù) f 取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。各種摩擦材料的摩擦因數(shù) f的取值范圍見下表。 表 14摩擦材料的摩擦因數(shù) f的取值范圍 [3]摩擦材料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓 ～ 編織 ～ 粉末冶金材料銅基 ～ ～ ，所以取 f=。 摩擦面數(shù) Z 為離合器從動(dòng)盤數(shù)是的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本次設(shè)計(jì)為單片離合器，故 Z=2。 離合器間隙△ t 是指離合器處于正常結(jié)合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全結(jié)合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之 間留有的間隙。該間隙△ t一般為 3～ 4mm。本次設(shè)計(jì)取△ t=3mm。 D、內(nèi)徑 d和厚度 b 摩擦片外徑是離合器的重要參數(shù)，它對(duì)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、后備系數(shù)β和單位壓力已選定情況下，可根據(jù)公式 D=312β Temaxπ fZP0(1c3)(13)摩擦片外徑 D（ mm）也可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用： D=kDTemax(14)式中 kD 為直徑系數(shù)，取值范圍見表 15表 15直徑系數(shù) kD 的取值范圍車型直徑系 數(shù) kD 乘用車 最大質(zhì)量為 的商用車 （單片離合器） （雙片離合器）最大質(zhì)量大于 的商用車 依據(jù) Tmax=167Nm,kD 取，且摩擦片內(nèi)徑可根據(jù) d/D在 ～ 之間確定，此處取內(nèi)外徑之比 c= 由 (13)計(jì)算得： D=,d= D 后，還需根據(jù)摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)一步確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（ GB145774）的規(guī)定： 表 16 離合器尺寸選擇參數(shù)表外徑 D/mm 內(nèi)徑 d/mm 厚 度h/ 最后確定：外徑 D=200mm,內(nèi)徑 d=140mm,內(nèi)外徑之比 c= b主要有 ,和 4mm 三種。此處取 b= 摩擦片材料選擇和尺寸校核離合器摩擦片在性能上應(yīng)滿足如下要求： （ 1）摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力、滑磨速度變化對(duì)其影響要??； （ 2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性； （ 3）材料密度要小，以減小從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； （ 4）熱穩(wěn)定性好，高溫下比較 穩(wěn)定； （ 5）磨合性好，不致刮傷飛輪和壓盤表面； （ 6）接合平順，無“咬合”或“抖動(dòng)”現(xiàn)象； （ 7）長(zhǎng)期停放后，摩擦面間不發(fā)生“粘著”現(xiàn)象； （ 8）油、水對(duì)其摩擦性能的影響要達(dá)到最小。 摩擦片材料選擇離合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金屬陶瓷摩擦材料。石棉基材料具有摩擦因數(shù)較高（大約 ～ ）、密度較小、制造容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于中、輕載荷下工作。 所以本次設(shè)計(jì)選取石棉合成物制成的摩擦材料 .校核 1）最大圓周速度摩擦片外徑 D（ mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過 65～ 70m/s，即 m/sm/s式中，為摩擦片最大圓周速度（ m/s）； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速取 6650； 為摩擦片外徑徑取 200mm； 故符合條件。 2)摩擦片的內(nèi)外徑比 c應(yīng)在 ～ ： c=∈｛ ～ ｝ 3)保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過載，β應(yīng)在 ～ 之間，而由（ 11） 計(jì)算的Tc=,將其代入（ 12）式得： β =Tc/Temax=∈｛ ～ ｝（ 2）單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 =（ 15）所以＝ (N /)式中，為單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 (N m/mm2)，可按表 17 選擇表 17 許用單位面積滑磨轉(zhuǎn)矩 [T∞ ]的要求外徑 D/mm≤ 210＞ 210— 250＞ 250― 325＞ 320T∞ /（ N/mm） 當(dāng)摩擦片外徑 D＜ 210 時(shí)， = /＜故符合要求。 4)為了減少汽車起步過程中的離合器的滑磨，防止摩擦 片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合的單位面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即： （ 16）式中，ω — 單位摩擦面積滑磨功 (J/mm2)； [ω ]— 其許用值 ； 是汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（ J），可根據(jù)下式計(jì)算 (17)式中： ne— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，乘用車取 2021r/min； ma— 汽車總質(zhì)量 (kg)，為 1470kg； rr— 汽車輪胎滾動(dòng)半徑，為 ； ig— 汽車起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比，數(shù)值取 ； i0— 主減速器傳動(dòng)比，取 。 各個(gè)數(shù)值代入 (7)式：得到 W=，再把 W 和摩擦片的各個(gè)數(shù)值代入式 (6)，得： w=≤ [w]=。 經(jīng)過校核可知，摩擦片的設(shè)計(jì)符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求 2 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減振器選型由于發(fā)動(dòng)機(jī)傳到汽車傳動(dòng)系中的轉(zhuǎn)矩是周期地不斷變化的，從而使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。若振動(dòng)頻率與傳動(dòng)系的自振頻率相重合會(huì)發(fā)生共振，影響傳動(dòng)系中零件的壽命。為避免共振，緩和傳動(dòng)系所受的沖擊載荷，在許多汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中裝設(shè)了扭轉(zhuǎn) 減振器，且大多數(shù)將扭轉(zhuǎn)減振器附裝在離合器的從動(dòng)盤中。 圖 21扭轉(zhuǎn)減振器工作示意圖 2— 減振彈簧； 3— 從動(dòng)盤本體； 4— 阻尼片； 離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了從動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦片，帶動(dòng)從動(dòng)盤本體和與從動(dòng)盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤轂相對(duì)于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減下來。 扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)計(jì)算著重于減振彈簧。 1)減振彈簧的材料：采用 60Si2MnA彈簧鋼絲。 2)減振彈簧個(gè)數(shù) Zj 的選?。? 當(dāng)摩擦片外徑 D250mm時(shí)，由于 D=180mm，所以 Zj 取 4。 3)減振彈簧的位置半徑 R0減