拉式膜片彈簧離合器的設(shè)計(汽車設(shè)計課程設(shè)計)(編輯修改稿)
2025-07-12 02:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 量大于 的商用車 ~ 依維柯 屬于總質(zhì)量小于 6t 的商用車，發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在不知尺寸容許的條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動盤，取 KD=，則摩擦片外徑D=。根據(jù)《汽車離合器》（徐石安，江發(fā)潮編著，清華大學(xué)出版社出版）表 可知，取 D=280mm， d=165mm,， b=。 單位壓力 p0的選擇 單位壓力 p0決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性 能和使用壽命有很大影響，選取時應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后背功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。 當(dāng)摩擦片采用不同的材料時， p0取值范圍見表 12。 表 12 摩擦片單位壓力 p0 的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 p0／ MP 石棉基材料 模壓 ~ 石棉基材料 編織 ~ 粉末冶金材料 銅基 ~ 粉末冶金材料 鐵基 ~ 金屬陶瓷材料 ~ 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 2 取摩擦片材料為石棉基材料模壓，單位壓力取 。 摩擦因數(shù) f 和摩擦面數(shù) Z 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。摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因數(shù) f 受工作溫度、單位壓力和滑磨速度的影響較大，而粉末冶金材料和金屬陶瓷材料的摩擦因數(shù) f 較大且穩(wěn)定。各種摩擦材料的摩擦因數(shù) f 的取值范圍見表 13。 13 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 ~ 石棉基材料 編織 ~ 粉末冶金材料 銅基 ~ 粉末冶金材料 鐵基 ~ 金屬陶瓷材料 取摩擦片材料為石棉基材料模壓，摩擦因數(shù)取 。 后備系數(shù)β的選擇 摩擦離合器是靠存在于主、從動部分摩擦表面間的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的，離合器的靜摩擦力矩 Tc為 Tc=πfZp0D3(1c3)／ 12=(N m) () 為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時 Tc 應(yīng)大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，即 Tc=βTemax () 計算得 β=。符合最大總質(zhì)量小于 6t 的商用車的后備系數(shù) β在 ~ 的范圍內(nèi)。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 3 2 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 設(shè)計變量 后備系數(shù) β取決于離合器工作壓力 F 和離合器的主要尺寸參數(shù) D 和 d。 單位壓力 p0也取決于離合器工作壓力 F 和離合器的主要尺寸參數(shù) D 和 d。因此，離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計變量選為 X=[x1 x2 x3]T=[F D d]T 目標(biāo)函數(shù) 離合器基本參數(shù)優(yōu)化設(shè)計追求的 目標(biāo)，是在保證離合器性能要求的條件下使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小，即目標(biāo)函數(shù)為 f(x)=min[π(D2d2)／ 4] 約束條件 摩擦片最大圓周速度 vD 摩擦片外徑 D(mm)的選擇應(yīng)使最大圓周速度 vD不超過 65~70m/s，即 vD=(πnemaxD103)／ 60 () 式中， vD為摩擦片最大圓周速度 (m/s)； nemax為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速 (r/min)。 故 vD== m／ s≤65~70m／ s 。 摩擦片的內(nèi)、 外徑比 c 摩擦片的內(nèi)、外徑比 c 應(yīng)在 ～ 范圍內(nèi)，即 ≤ c=d／ D≤ () 故 c=，滿足條件。 后備系數(shù) β 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動系過載，不同的車型的 β值應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，最大范圍為 ~，即 ≤β≤ 故 β=，滿足條件。 摩擦片內(nèi)徑 d 為了保證扭轉(zhuǎn)減震器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大 于減震器彈簧位置直徑 2R0 約沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 4 50mm，即 d2 R0+50mm () 得 R0＜ 。 單位壓力 p0 為降低離合器畫滑磨時的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型單位壓力 p0根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取， p0的最大范圍為 ~，即 ≤p0≤ 故 p0=，滿足條件。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 5 3 膜片彈簧的設(shè)計與計算 膜片彈簧基本參數(shù)的選 擇 比值 H／ h 和 h 的選擇 比值 H／ h 對膜片彈簧的彈性特性影響極大。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～ 4mm。取 H／ h=，h=3mm，則可得 H=。 R／ r 比值和 R、 r 的選擇 研究表明， R／ r 越大，膜片彈簧利用率越低，彈簧越硬，彈性特性曲線受直徑誤差的影響越大，且應(yīng)力越高。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求， R／ r 一般為 ~。取R／ r=，摩擦片平均半徑 Rc=(D+d) ／ 4 () 得 Rc= 拉式膜片彈簧的 r 值宜取為大于或等于 Rc，取 r=，則R=。 α的選擇 膜片彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角α與內(nèi)截錐高度 H 關(guān)系密切 α=arctan H／ (Rr) () 得 α≈176。， 滿足 9176。~15176。的范圍。 膜片彈簧工作點位置的選擇 膜片彈簧工作點如圖 31 所示，該曲線的拐點 H 對應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而且λ1H=(λ1M+λ1N)／ 2。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點 B 一般取在凸點Ｍ和拐點Ｈ之間，且靠近或在Ｈ點處，一般 λ1B=(~)λ1H,以保證摩擦片在最大磨損限度 △λ 范圍內(nèi)的壓緊力從 F1B 到 F1A 變化不大。當(dāng)分離時，膜片彈簧工作點從 B 變到 C。為最大限度的減少踏板力， C 點應(yīng)盡量靠近 N 點。 分離指數(shù)目 n 的選取 大尺寸膜片彈簧分離指數(shù)目可取 24，小尺寸膜片彈簧取為 12，分離指數(shù)目 n 常取為 18，并采用偶數(shù)，以便于制造時磨具分度制造時磨具分度，這里分離指數(shù)目 n 取 18。 膜片彈簧小端內(nèi)半 徑 r0及分離軸承作用半徑 rf的確定 膜片彈簧小端內(nèi)半徑 r0由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 6 外徑。 rf應(yīng)大于 r0。取 r0=25mm， rf=32mm。 圖 31 膜片彈簧工作點的位置 切槽寬度 δ δ2及半徑 re 的確定 δ1=~， δ2=9~10mm， re的取值應(yīng)滿足 rre≥δ2的要求。取 δ1=， δ2=9， re=100。 壓盤加載點半徑 R1和支撐環(huán)加載點半徑 r1的確定 R1 和 r1的取值將影響膜片彈簧的剛度。 r1應(yīng)略 大于 r 且盡量接近 r， R1應(yīng)略小于 R且盡量接近 R。故取 r
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