【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 案分析 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 6 5. 易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)； 6. 平衡性好； 7. 有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 但 膜片彈簧的制造較復(fù)雜，其精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，選用膜片彈簧式離合器。 我們選用了拉式膜片彈簧，圖為拉式膜片彈簧的支承形式 — 單支承環(huán)形式，將膜片彈簧大端支承在離合器蓋中的支承環(huán)上。 圖 21 膜片彈簧離合器的工作原理示意圖 在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種： 1. 凸臺(tái) — 窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。 2. 徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。 3. 徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一第 2 章 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 7 起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。 經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。第 3 章 離合器主要參數(shù)的選擇 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 8 第 3章 離合器主要參數(shù)的選擇 后備系數(shù)β是離合器設(shè)計(jì)中的一個(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β時(shí)，應(yīng)考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、防止離合器滑磨時(shí)間過長(zhǎng)、防止傳動(dòng)系過載以及操縱輕便等因素。乘用車β選擇： ～ ，本次設(shè)計(jì)取β = 。 f、摩擦面數(shù) Z和離合器間隙△ t 摩擦因數(shù) f的選擇 ：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。摩擦因數(shù) f 的取值范圍見下表 31。 表 31 摩擦材料的摩擦因數(shù) f 的取值范圍 摩 擦 材 料 摩擦 因數(shù) f 石棉基材料 模壓 ～ 編織 ～ 粉末冶金材料 銅基 ～ 鐵基 ～ 金屬陶瓷材料 ～ 本次設(shè)計(jì)選用粉末金屬材料 銅基，取 f = 。 摩擦面數(shù) Z的選擇： 摩擦面數(shù) Z 為離合器從動(dòng)盤數(shù)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。由于本次設(shè)計(jì)取用單片離合器，所以 Z = 2 。 離合器間隙△ t 的選擇： 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 =3 mm 。 p0 單位壓 力 p0 決定了摩擦表面的耐磨性，對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很第 3 章 離合器主要參數(shù)的選擇 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 9 大影響，選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。 p0 取值范圍見表 32。 表 32 摩擦片單位壓力 p0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 ～ 鐵基 金屬陶瓷材料 ～ 由于選用銅基材料，所以 p0選擇 : 5 P a p M P a??， 本次設(shè)計(jì) 取0 MPa? 。 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)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 emaxT 已知，適當(dāng)選擇后備系數(shù) ? 和單位壓力 0p ，可估算出摩擦片外徑，即 D= 330 )1(12 maxcfZpT e?πβ =3 31 2 1 .2 1 8 03 .1 4 0 .3 2 0 .4 1 0 .6 )??? ? ? ? ?（≈ (31) 取 D =180mm 當(dāng)摩擦片外徑 D 確定后，摩擦片內(nèi)徑 d 可根據(jù) d/D 在 ～ 之間來確定。 取 c = d/D = ， d = = ? 180 = 108mm ，取 d = 100 mm 摩擦片厚度 b 主要有 mm、 mm、 mm三種。取 b = mm 。 離合器的摩擦力矩 Tc與結(jié)構(gòu)參數(shù) (Rc)的確定 c m a xT = 1 .2 * 1 8 0 2 1 6cefFZR T?? ? ? (N m) （ 32） f—— 摩擦系數(shù)，銅基對(duì)鋼鐵 f =； F—— 摩擦面受壓緊力 (N)； 第 3 章 離合器主要參數(shù)的選擇 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 10 Rc—— 摩擦合力作用半徑 (mm), ? ?0 .2 5 7 0cR D d? ? ? Z—— 摩擦面數(shù)，從動(dòng)盤數(shù)的 2 倍。 最大圓周速度 （ 33） 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)速取 5500r/min ； D —— 摩擦片外徑徑取 225mm ； 故符合條件。 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 c0T 0cT = ?? )( 4 22 dDZ Tc? 334 2 1 6 0 .0 0 0 0 23 .1 4 2 1 8 0 1 0 0? ?? ? ?（ ）(N m / 2mm )（ 34） 式中， cT —— 離合器傳遞的最大靜摩擦力矩 180 mN? ；當(dāng)摩擦片外 徑 D＞ 210 時(shí)，][0cT = m / 2mm m / 2mm ，故符合要求。 單位摩擦面積滑磨功 22 (1 1 / ) (1 / 1 / )en enwW JJ?? ?? （ 35） 式中 :ω en —— 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定角速度； ? —— 離合器儲(chǔ)備系數(shù)； Je—— 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（一般飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 倍）；每個(gè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量44()32 wnd d b? ? ? ρ —— 材料密度， ρ =7800kg/m3 ， dw 、 dn—— 環(huán)的外、內(nèi)徑 (m), b—— 圓環(huán)厚度（ m）。 33D m a x 3 . 1 4v n 1 0 3 2 0 0 1 8 0 1 0 3 0 . 1 4 / 6 5 7 0 m /s6 0 6 0e D m s? ?? ? ? ? ? ? ? ?第 3 章 離合器主要參數(shù)的選擇 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 11 Jn—— 轉(zhuǎn)換到離合器軸上整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； Jn =22( ) ( )ra rm k g mi? am —— 汽車總質(zhì)量之和（ kg） ,rr—— 驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力半徑 (m), ?i —— 車啟動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系總的傳動(dòng)比。 經(jīng)簡(jiǎn)化后，可按下式計(jì)算： （ 36） 單位面積的摩擦功 ? ? ?42224 = 2 .8 * 1 0 /()W J m mD d Z??? ???? （ 37） 轎車［ ? ］ = J/mm2 輕貨［ ? ］ = J/mm2 重貨［ ? ］ = J/mm2 故符合設(shè)計(jì)要求。 表 33 摩擦片的相關(guān)參數(shù) 摩擦片外徑 D 摩擦片內(nèi)徑 d 后備系數(shù)β 厚度 b 單位壓力 Po 180mm 100mm 2 2 2220 9 .71800e a rgn m rWJii???第 4 章 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程教研室 12 第 4章 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 截錐高度 H與板厚 h比值hH和板厚 h的選擇 為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的 H/h 一般為 ~，板厚 h 為 2～ 4 mm 。 取 h = mm ， H/h = ，即 H = = mm 自由狀態(tài)下碟簧部分大端 R、小端 r的選擇和 rR 比值 研究表明。 R/r 越大，彈簧材料利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲受