【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 SK5，65Mn蝶形簧片吸收噪聲和振動(dòng)；為滯后扭矩提供壓緊力SK5，65Mn減震襯套與盤(pán)轂及減振盤(pán)間的摩擦力是產(chǎn)生滯后扭矩的主因PA66減震墊圈吸收振動(dòng)和噪聲； 傳遞形成滯后的壓緊力SK5，65Mn限位銷(xiāo)連接從動(dòng)盤(pán)和減振盤(pán)SWRAM20，20減震彈簧吸收旋轉(zhuǎn)方向的沖擊；防止噪聲和振動(dòng)55CrSi摩擦片鉚釘鉚釘連接摩擦片及波簧片SWRM10~12，101從動(dòng)片；2摩擦片；3鉚釘圖3 開(kāi)有T形槽的整體式彈性從動(dòng)片從動(dòng)盤(pán)總成由摩擦片，從動(dòng)片，減震器和從動(dòng)盤(pán)穀等組成。從動(dòng)盤(pán)總成應(yīng)滿(mǎn)足如下設(shè)計(jì)要求： （1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減小變速器換檔時(shí)輪齒簡(jiǎn)單沖擊； （2）具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，壓力均勻，減小磨損。（3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。從動(dòng)盤(pán)分為不帶扭轉(zhuǎn)減震器和帶扭轉(zhuǎn)減震器兩種類(lèi)型。 膜片式彈簧離合器的工作特性圖4 膜片彈簧彈性特性曲線(xiàn)如圖6所示兩種彈簧的特性曲線(xiàn)，膜片彈簧特性曲線(xiàn)成非線(xiàn)性特性，螺旋彈簧特性曲線(xiàn)呈線(xiàn)性特性。圖中B表示兩種彈簧離合器的接合點(diǎn)，其壓緊力都為。分離時(shí) 兩種彈簧都附加壓縮變形量，此時(shí)膜片彈簧的壓力，小于螺旋彈簧的壓力，且，即膜片彈簧分離時(shí)的作用力小于接合時(shí)的作用力，因而具有操作輕便的特點(diǎn)。當(dāng)摩擦片磨損變薄使彈簧都伸長(zhǎng)，螺旋彈簧的壓緊力由直線(xiàn)下降到，而膜片彈簧的壓力卻幾乎等于。因此膜片彈簧離合器具有磨損片磨損而壓緊力幾乎保持不變的特點(diǎn)；另外，周置螺旋彈簧式離合器在高速下，離心力會(huì)使彈簧產(chǎn)生彎曲而導(dǎo)致彈力下降，而膜片式彈簧的壓緊力幾乎與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，即具有高轉(zhuǎn)速壓緊力穩(wěn)定的特點(diǎn)。膜片彈簧離合器在整體結(jié)構(gòu)上還有一個(gè)特點(diǎn)，按其分離軸承運(yùn)動(dòng)的方向可分為推式和拉式兩種。由于膜片彈簧式離合器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、理想的彈性特點(diǎn)，在使用期限內(nèi)能保持壓緊力不變，操縱輕便、高速時(shí)壓緊力穩(wěn)定、分離杠桿平整無(wú)需調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，已在現(xiàn)代汽車(chē)上得到廣泛使用。 膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系圖5 膜片彈簧簡(jiǎn)圖碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，在碟簧的小端伸出許多分離指。通過(guò)支承環(huán)和壓盤(pán)加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為，則壓緊力與變形之間的關(guān)系式為: （21）式中： E——彈性模量，對(duì)于鋼， ——泊松比，對(duì)于鋼， = ——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 ——彈簧鋼板厚度 ——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑——壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑3 離合器基本參數(shù)的選擇計(jì)算及基本參數(shù)的優(yōu)化 離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸及其設(shè)計(jì)參數(shù)汽車(chē)離合器既要傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，又要靠他的滑磨來(lái)使汽車(chē)平穩(wěn)起步，工作條件甚為惡劣，這就要求合理的選擇離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸及其設(shè)計(jì)參數(shù)。表3　離合器原始數(shù)據(jù)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式42汽車(chē)最大加載質(zhì)量2000 kg汽車(chē)的質(zhì)量4095 kg發(fā)動(dòng)機(jī)位置前置發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩201/2500((r/min))發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速4500r/min發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩≥離合器形式機(jī)械、干式、單片、膜片彈簧操縱形式液壓人力操縱摩擦片最大外徑f=225mm踏板行程mmi0= ig1= ig2= ig3= ig4=汽車(chē)最大時(shí)速≥110 km/h1基本公式（1）離合器轉(zhuǎn)矩容量離合器轉(zhuǎn)矩容量，反映的是摩擦所能傳遞轉(zhuǎn)矩的極限能力。（31），為有效地摩擦半徑；為正壓力；為摩擦面摩擦系數(shù)，一般計(jì)算時(shí)應(yīng)取動(dòng)摩擦系數(shù)；為離合器摩擦面數(shù)，單片為2，雙片為3。本設(shè)計(jì)為單片離合器，Z=2。離合器間隙Δt一般為3～4mm，此取Δt=4mm。一種模型認(rèn)為正壓力均勻分布在摩擦面上， （32），另一種模型認(rèn)為正壓力從到遞減， （33）。2基本性能關(guān)系式為了保證離合器能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，將離合器轉(zhuǎn)矩容量和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩寫(xiě)成， （34）或?qū)懗桑?5），式子中為離合器后備系數(shù)。引入單位壓力時(shí)，可寫(xiě)成（36），式中：A為摩擦片的單面面積。3基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇在確定離合器的結(jié)構(gòu)型式即膜片彈簧后，就要確定其基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)，他們是摩擦片外徑D；單位壓力；后備系數(shù)。在選定這些尺寸和參數(shù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；整車(chē)總質(zhì)量；傳動(dòng)系總的速比；車(chē)輪滾動(dòng)半徑等一些車(chē)輛參數(shù)對(duì)他們有重大影響。根據(jù)表給定的特定數(shù)據(jù)計(jì)算：, 。4后備系數(shù)表4　離合器后備系數(shù)的取值范圍車(chē)型后備系數(shù)β乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于6t的商用車(chē)～最大總質(zhì)量為6～14t的商用車(chē)～掛車(chē)～后備系數(shù)是離合器的很重要的參數(shù)，他在保證離合器能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還有助于減少汽車(chē)起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。則由表4結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，預(yù)先選擇。 摩擦片結(jié)構(gòu)選擇和基本參數(shù)的的確定摩擦片在性能上要滿(mǎn)足如下要求：（1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對(duì)其影響；（2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好；（3）有利于接合平順；（4）長(zhǎng)期停放離合器摩擦面會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。（5）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料；替代石棉的有機(jī)摩擦材料由于其優(yōu)異的工作特性也已經(jīng)開(kāi)始得到應(yīng)用；金屬陶瓷材料除了具有一般有機(jī)摩擦材料的綜合性能外，還應(yīng)著重考慮對(duì)偶件的耐磨性和接合時(shí)的工作的粗暴性。 摩擦片外徑D的確定表5　直徑系數(shù)的取值范圍車(chē)型系數(shù)乘用車(chē)47～30～39(單片離合器)45～55(雙片離合器)17～21摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分):表6　離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D\mm160180200225250280300325內(nèi)徑d\mm110125140150155165175190厚度/mm單面面積106132160221302402466546摩擦片外徑D在結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下，盡量選用較大的D尺寸，即保證使用性能，也可以提高離合器的使用壽命。初步確定D有兩種方法，但無(wú)論哪種方法，都需要注意摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，就近套用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。1）用式反算A，再通過(guò)A和離合器實(shí)際尺寸確定D。2）按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩初選D，（37），式中系數(shù)看反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì)D的影響，摩擦片內(nèi)徑d和外徑D有一定關(guān)系，，一般說(shuō)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速越高，取值越大。對(duì)摩擦片厚度h，我國(guó)已規(guī)定3種規(guī)格， mm, mm和4 mm 。按第二種方法計(jì)算，K取值見(jiàn)表5，取=47，得D=。按照我國(guó)摩擦片尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后選定摩擦片尺寸為D=225 mm，d=150mm，h=，單位面積為221mm。 摩擦片的摩擦因數(shù)表7　摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍摩擦材料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓～編織～粉末冶金材料銅基～鐵基～金屬陶瓷材料摩擦片的摩擦因數(shù)取決于所用材料及工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。根據(jù)初選石棉基摩擦材料，由表7，～，取=。 單位壓力的確定表8摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力/MPa石棉基材料模壓~編織~粉末冶金材料模壓~編織金屬陶瓷材料~確定單位壓力的時(shí)候，應(yīng)從考慮材料耐壓強(qiáng)度和耐磨性，影響其磨損的直接物理量是（為摩擦片與壓盤(pán)間的相對(duì)速度），在保證離合器的可靠使用性能的前提下，應(yīng)盡可能的選擇較小的值，以利于提高離合器的壽命。有公式，驗(yàn)算單位壓力。 已知，=，Z =2，=，D=225 mm，d=150mm，=，單位面積為221mm。1）取時(shí)，= 。2）取時(shí)，= 。單位壓力p在容許范圍之內(nèi)，認(rèn)為所選離合器的尺寸、參數(shù)合適。 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1）摩擦片外徑D（mm）應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)65～70m/s，即（38）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(r/min)。（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(guò)載，不同車(chē)型的值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，～。（4）摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約50mm，即 （39）（5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)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（310）式中，為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩()，可按表9選取經(jīng)檢查,合格。表9單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值離合器規(guī)格0．280．300．350．40 （6）為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車(chē)型，,即 MPaMPaMPa。（7）為了減少汽車(chē)起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)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 （311）式中,為單位摩擦面積滑磨(J/mm2)；為其許用值(J/mm2)，對(duì)于乘用車(chē)：J/mm2，：J/，：J/：W為汽車(chē)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 （312）式中，為汽車(chē)總質(zhì)量(Kg)；為輪胎滾動(dòng)半徑（m）；為汽車(chē)起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比；為主減速器傳動(dòng)比；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min，計(jì)算時(shí)乘用車(chē)取r/min，商用車(chē)取r/min。其中： m Kg代入式（312）得J，代入式（311）得，合格。（8）離合器接合的溫升 （313）式中,t為壓盤(pán)溫升,不超過(guò)176。C；c為壓盤(pán)的比熱容，J/(Kg176。C)；γ為傳到壓盤(pán)的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤(pán)；，為壓盤(pán)的質(zhì)量Kg代入，合格。4 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)和材料膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。膜片彈簧要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，要防止膜片內(nèi)緣離開(kāi)，同時(shí)對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持小時(shí)），對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理， 提高彈簧的疲勞壽命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。若采用乳白鍍鉻，膜片彈簧許用應(yīng)力可取為1500～1700N/mm2。 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇膜片彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜，首先要初步選定結(jié)構(gòu)尺寸，然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算，最后優(yōu)選出合適的尺寸。1外形幾何尺寸的參數(shù)（1） 比較的選擇分析式（21）中載荷與變形之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上，見(jiàn)圖6 。1；2；3；4 ； 5圖6 膜片彈簧的彈性特性曲線(xiàn)為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車(chē)離合器用膜片彈簧的H/～2范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為2～4mm，本設(shè)計(jì) ，h= ，則H= 。（2）選擇越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬。～ 的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取，摩擦片的平均半徑mm， 取則取整121mm 則。（3）圓錐底角 汽車(chē)膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角α一般在范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中得176。在之間，合格。分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。（4）切槽寬度，取，滿(mǎn)足。（5） 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取。 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即（2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即（3）推式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑（拉式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑間，即推式： 拉式： （4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)取，即（5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即推式： 拉式： 由（4）和（5）得mm。 工作位置點(diǎn)的選擇圖7 膜片彈簧特性曲線(xiàn)B點(diǎn)為新離合器（摩擦片沒(méi)有磨損的情況）膜片彈簧處于壓緊狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)位置。在該點(diǎn)要保證，軸向變形量可在下列范圍內(nèi)選取：。一般要求峰值較設(shè)計(jì)值的增加量應(yīng)不大于12%。A點(diǎn)為摩擦片磨損到極限的位置，A點(diǎn)處的膜片彈簧工作壓緊力要較B點(diǎn)處略高（考慮彈力衰減）。要根據(jù)B點(diǎn)的位置再由摩擦片總磨損量求得，其中為摩擦片總的工作面數(shù)，單片式