【文章內(nèi)容簡介】 重合度系數(shù)螺旋角系數(shù) 電動(dòng)飛行器離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算離合器是電動(dòng)飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與電動(dòng)機(jī)相連接的部件。按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一總成。 離合器操縱機(jī)構(gòu)的概述離合器是電動(dòng)飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與電動(dòng)機(jī)相連接的部件。按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在電動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證電動(dòng)飛行器平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前電動(dòng)機(jī)上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等，即主要取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作輕便。 離合器操縱機(jī)構(gòu)的選擇（1）摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用與轎車和中、小型貨車。因此本設(shè)計(jì)選擇單片離合器。（2）壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①由于膜片彈簧有理想的非線性特征，彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；②膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸??； 零件數(shù)目少，質(zhì)量小；③高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；④由于膜片彈簧大端面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；⑤易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長；⑥平衡性好；⑦有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本；但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，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，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的執(zhí)照已日趨成熟[6]。因此，本設(shè)計(jì)選用膜片彈簧式離合器，材料選取為。（3）壓盤的驅(qū)動(dòng)方式壓盤的驅(qū)動(dòng)形式主要有凸塊－窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動(dòng)片式等多種。前三種的共同缺點(diǎn)是在連接件之間都有間隙，在傳動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片式是近年來廣泛采用的驅(qū)動(dòng)形式，沿圓周切向布置得三組或四組薄彈簧傳動(dòng)片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺釘聯(lián)結(jié)，傳動(dòng)片的彈性允許其軸向移動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)片受拉，當(dāng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，傳動(dòng)片受壓。彈性傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)簡單，壓盤與飛輪對中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長。壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170～227HBS。也有少數(shù)采用合金壓鑄件。因此，本設(shè)計(jì)壓盤的驅(qū)動(dòng)方式選擇彈性傳動(dòng)片式，材料選用HT200。（4）離合器的散熱通風(fēng)根據(jù)機(jī)械原理知識可知，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的。當(dāng)壓盤工作表面超過180～2000OC時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器壓盤工作表面的瞬時(shí)溫度一般在1800OC以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到10000OC。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過高，壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)置散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。 離合器基本機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定（1）摩擦片主要參數(shù)的選擇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)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)和單位壓力，可估算出摩擦片外徑。表34 直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)乘用車～～（單片離合器）～（雙片離合器）～摩擦片外徑也可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（）按如下經(jīng)驗(yàn)公式選用 （3－5）式中：直徑系數(shù)取值范圍如表34。由選車型，則將各參數(shù)值代入式后計(jì)算得根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化系列化原則，參照表35。表35 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即GB145774）外徑D/mm160180200225250280300325350內(nèi)徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm4=d/D1單位面積a/cm106132160221302402466546678摩擦片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸可取：外徑 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)徑與外徑比 單位面積（2）離合器后備系數(shù)的確定后備系數(shù)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。，參看有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料“離合器后備系數(shù)的取值范圍”（如表36），并根據(jù)最大質(zhì)量不超過6噸的載貨汽車，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇。表36 離合器后備系數(shù)的取值范圍車 型后備系數(shù)乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的車用車～最大總質(zhì)量為6～14t的商用車～掛車～(3)單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系數(shù)，摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān)。離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣（如城市用的公共汽車和礦用載重車），單位壓力P較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱厲害，再加上因整個(gè)零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力P應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經(jīng)初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑 內(nèi)徑 厚度 內(nèi)徑與外徑比值 由公式 （3－6）和 （3－7）式中： 壓緊力； 摩擦片的摩擦因數(shù)； 摩擦面數(shù)量（單片，雙片）； 摩擦片的單位壓力, ；得 滿足表37的要求。表37 摩擦因數(shù)與許用單位壓力[P]摩 擦 材 料[P]石棉基材料模壓～編織～粉末冶金材料銅基鐵基金屬陶瓷～無石棉有機(jī)摩擦材料～～(4) 摩擦片基本參數(shù)的選擇①摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過65～70，即 （3－8）式中： 摩擦片最大圓周速度，； 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，；由此式得，滿足要求。②摩擦片的內(nèi)、～，即③為了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，不同車型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，～＝。④為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器彈簧位置直徑約50mm，即⑤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 （3－9）式中： 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩，； 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值，；許用值的選取可參照表37。表37 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值（ ）離合器規(guī)格D/mm210210～250250～325325/單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值可選＝（），根據(jù)計(jì)算可得出(1)為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力的最大范圍為,即(2)為了減少電動(dòng)飛行器起步過程中離合器的滑磨，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摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 （3－10）式中： 單位摩擦面積滑磨功，焦； 單位摩擦面積滑磨功許用值，焦； 汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功， ，焦；對于乘用車：，：，：；可根據(jù)下式計(jì)算 （3－11）式中： 汽車總質(zhì)量，kg； 輪胎滾動(dòng)半徑，m； 汽車起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，；計(jì)算時(shí)乘用車取，商用車取。其中： ，代入式（3－7）得,將代入式（3－6）得，因此滿足設(shè)計(jì)要求。 (3)離合器接合的溫升 (3－12）式中：t 壓盤溫升，； C 壓盤的比熱容，； 傳到壓盤的熱量所占的比例，單片離合器壓盤；代入，計(jì)算得，因此滿足設(shè)計(jì)要求。 電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機(jī)構(gòu)，是用來保證駕駛員能根據(jù)汽車使用條件，隨時(shí)撥動(dòng)變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔。 變速器操縱機(jī)構(gòu)的概述電動(dòng)飛行器變速器操縱機(jī)構(gòu)作為變速器的控制機(jī)構(gòu)，較之電動(dòng)飛行器設(shè)計(jì)中的其它環(huán)節(jié)，只是一個(gè)小裝置，但它卻和電動(dòng)飛行器的正常行駛有著十分緊密的關(guān)系，并在變速器的設(shè)計(jì)中占有重要的地位。變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機(jī)構(gòu)，是用來保證駕駛員能根據(jù)汽車使用條件，隨時(shí)撥動(dòng)變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)要省力。要使變速器操縱機(jī)構(gòu)可靠地工作，應(yīng)滿足下列要求： (l)設(shè)有自鎖裝置，防止變速器自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔； (2)設(shè)有互鎖裝置，保證變速器不會同時(shí)換入兩個(gè)檔，否則會產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，甚至?xí)p壞零件； (3)設(shè)有倒檔鎖，防止誤換倒檔。否則會損壞零件或發(fā)生安全事故；近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢。自動(dòng)操縱式機(jī)械換檔變速器又稱或稱自動(dòng)化機(jī)械換檔變速器，它是在原手動(dòng)機(jī)械換檔變速器（MT）的基礎(chǔ)上，對其離合器、變速器的控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造而形成的。 變速器操縱機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇（1）擋數(shù)和傳動(dòng)比①擋數(shù)本次變速器設(shè)計(jì)為3個(gè)前進(jìn)擋，1個(gè)倒擋四個(gè)檔。5個(gè)擋多適用于商用車變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改善電動(dòng)飛行器的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速。擋數(shù)越多變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。②傳動(dòng)比范圍本設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給的傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比范圍的確定與選定的電動(dòng)機(jī)參數(shù)、電動(dòng)飛行器的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。③齒輪參數(shù)模數(shù)的選取變速器齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型、普通級轎車 ～ 中級轎車 ～ 中型貨車 ～ 重型貨車 ～本設(shè)計(jì)為：一擋 二擋 三擋 四擋 五擋 倒擋 （2）壓力角α 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。理論上對于乘用車，176。、15176。、16176。、176。等小些的壓力角。對于商用車，176?；?5176。等大些的壓力角。國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20176。，所以普遍采用的壓力角為20176。嚙合套或同步器的壓力角有20176。、25176。、30176。等，普遍采用30176。壓力角。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材齒輪壓力角相關(guān)知識可知，本設(shè)計(jì)中壓力角選為，同步器的壓力角選為30176。（3）螺旋角β齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于30176。時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以15176?！?5176。為宜；從而提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少負(fù)荷提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。中間軸上的齒輪螺旋方向一律取為右旋，則第一軸、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這個(gè)擋位上工作時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（但