【文章內(nèi)容簡介】 簧有取 24 的，對于小尺寸膜片彈簧，也有取 12的，本設(shè)計所取分離指數(shù)為 18。 mm， mm，取 mm， mm， 應(yīng)滿足 的要求。 5. 壓盤加載點(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)計取 mm，mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì) 高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國內(nèi)常用的碟簧材料的為 60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為 1600～ 1700N/mm2。 6. 公差與精度 離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 （ 1）為了滿足離合器使用性能的要求，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）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑 （或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑 ）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，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)選取，即 （ 5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 推式： 拉式： 由（ 4）和（ 5）得 mm， mm。 碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見圖 ，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開的掛狀部分 —— 分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計公式對膜片彈簧也適用。通過支承環(huán)和壓盤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)間的相對變形（軸向）為 λ1 ，則壓緊力 F1與變形 λ1 之間的關(guān)系式為 : （） 式中： E—— 彈性模量，對于鋼， μ —— 泊松比，對于鋼， μ= H—— 膜片彈簧在自由狀態(tài)時，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼板厚度 R—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的大端半徑 r—— 彈簧自由狀態(tài)時碟簧部分的小端半徑 R1—— 壓盤加載點(diǎn)半徑 r1—— 支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 圖 膜片彈簧的尺寸簡圖 表 膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 r1 H h 118 94 116 96 6 3 代入（ ）得 （ ） 對（ ）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出 λ1=F1 的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。 凸點(diǎn)： mm時， N 凹點(diǎn)： mm時， N 拐點(diǎn)： mm時， N 當(dāng)離合器分離時，膜片彈簧加載 點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對膜片彈簧指所加的載荷為 F2，對應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為 λ2 。由 （） （ ） 列出表 : 表 膜片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù) 2.96 7.04 5 9.18 2.182 1 11 6 9273 37 2 2 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn) H對應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而 。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點(diǎn) B一般取在凸點(diǎn) M和拐點(diǎn) H之間，且靠近或在 H點(diǎn)處，一般 ,以保證摩擦片在最大磨損限度 Δλ 范圍內(nèi)壓緊力從 F1B到 F1A變化不大。當(dāng)分離時，膜片彈 簧工作點(diǎn)從 B變到 C ，為最大限度地減小踏板力， C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近 N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力 應(yīng)大于或等于新摩擦片時的壓緊力 ，見圖 。 假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn) O轉(zhuǎn)動（圖 ）。斷面在 O點(diǎn)沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖试擖c(diǎn)的切向應(yīng)力為零， O點(diǎn)以外的點(diǎn)均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn) O。令 X軸平行于子午斷面的上下邊，其方向如上圖所示，則斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： （ ） 圖 膜片彈簧工作點(diǎn)位置 式中 φ —— 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起） α —— 碟簧部分子有狀態(tài)時的圓錐底角 e —— 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑 e=（ Rr）/In(R/r) （ ）為了分析斷面中斷向應(yīng)力的分布規(guī)律，將（ ）式寫成 Y與 X軸的關(guān)系式： amp。nbs 99999999999 （ ） 圖 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置 φ 一定時，一定的切 向應(yīng)力 αt 在 XY坐標(biāo)系里呈線性分布。 當(dāng) 時 ，因?yàn)?的值很小，我們可以將 看成，由上式可寫成 。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與 X軸承 角的直線上。從式（ ）可以看出當(dāng) 時無論取任何值，都 有 。顯然，零應(yīng)力直線為 K點(diǎn)與 O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn) B處切向壓應(yīng)力最大， A處切向拉應(yīng)力最大，分析表明， B點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核 B處應(yīng)力就可以了，將 B點(diǎn)的坐標(biāo) X=（ er）和 Y=h/2 代入（ ）式有： （ 3.17） 令 可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 由于： mm 所以： ， N/mm2 B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力 F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： （ ） 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 br—— 單個分離指的根部寬 mm 因此： N/mm2 由于 σrB 是與切向壓應(yīng)力 σtB 垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論， B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為： N/mm2 N/mm2 膜片彈簧的設(shè)計應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持 12～ 14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。 故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計 減震器極轉(zhuǎn)矩 N178。m 摩擦轉(zhuǎn)矩 N178。m 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 N178。m 極限轉(zhuǎn)角 176。 扭轉(zhuǎn)角剛度 N178。m/rad 詳細(xì)見圖 。 減振彈簧的設(shè)計 1．減振彈簧的安裝位置 ， 結(jié)合 mm，得 取 49mm，則。 2．全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 N 3．單個減振彈簧的工作負(fù)荷 N 式中 Z為減振彈簧的個數(shù)，按表 ： 取 Z=6 表 減振彈簧個數(shù)的選取 摩擦片的外徑D/mm 225～ 250 250～ 325 325～ 350 〉350 Z 4～ 6 6～ 8 8～ 10 〉10 圖 扭轉(zhuǎn)減振器 4．減振彈簧尺寸 （ 1）選擇材料，計算許用應(yīng)力 根據(jù)《機(jī)械原理與設(shè)計》 (機(jī)械工業(yè)出版社 )采用 65Mn彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm, MPa, MPa。 （ 2）選擇旋繞比，計算曲度系數(shù) 根據(jù)下表選擇旋繞比 表 旋繞比的薦用范圍 d/mm C 確定旋繞比 ，曲度系數(shù) （ 3）強(qiáng)度計算 mm，與原來的 d接近，合格。 中徑 mm；外徑 mm （ 4）極限轉(zhuǎn)角 176。 取 176。 ，則 mm （ 5）剛度計算 彈簧剛度 mm 其中， 為最小工作力， 彈簧的切變模量 MPa，則彈簧的工作圈數(shù) 取 ，總?cè)?shù)為 （ 6）彈簧的最小高度 mm （ 7）減振彈簧的總變形量 mm （ 8）減振彈簧的自由高度 mm （ 9）減振彈簧預(yù)緊變形量 mm （ 10）減振彈簧的安裝高度 mm （ 11）定位鉚釘?shù)陌惭b位置 取 mm，則 176。 ， mm， mm， ，合格。 操縱機(jī)構(gòu) 汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來控制離合器分離又使之柔和接合的一套機(jī)構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。輕便性包括兩個方面，一是加在離合器踏板上的力不應(yīng)過大，另一方面是應(yīng)有踏板形成的校正機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。 離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求是 [3]： （ 1）踏板力要小，轎車一般在 80～ 150N范圍內(nèi)，貨車不大于 150～ 200N； （ 2）踏板行程對轎車一般在 mm 范圍內(nèi)，對貨車最大不超過 180mm； （ 3）踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原； （ 4）應(yīng)有對踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過大而損壞； （ 5）應(yīng)具有足夠的剛度； （ 6）傳動效率要高； （ 7）發(fā) 動機(jī)振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動和繩索系兩種傳動形式，杠傳動結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動可消除上述缺點(diǎn)，但壽命短，機(jī)構(gòu)效率不高。 本次設(shè)計的普通輪型離合器操縱機(jī)構(gòu)，采用液壓式操縱機(jī)構(gòu)。液壓操縱機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）液壓式操縱，機(jī)構(gòu)傳動效率高，質(zhì)量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而容易密封，不會因駕駛室和車架的變形及發(fā)動機(jī)的振動而產(chǎn)生運(yùn)動干涉； （ 2）可使離合器接合柔和，可以降 低因猛踩踏板而在傳動系產(chǎn)生的動載荷，正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用日益廣泛，離合器液壓操縱機(jī)構(gòu)由主缸、工作缸、管路系統(tǒng)等部分組成。 mm， mm， mm， mm mm， mm， mm， mm 離合器踏 板行程計算 踏板行程 由自由行程 和工作行程 組成： （ ） 式中， 為分離軸承的自由行程，一般為 mm，取 mm；反映到踏板上的自由行程 一般為 mm； 、 分別為主缸和工作缸的直徑； Z為摩擦片面數(shù)； 為離合器分離時對偶摩擦面間的間隙，單片： mm，取 mm；、 、 、 、 、 為杠桿尺寸。 得： mm， mm，合格。 圖 液壓操縱機(jī)構(gòu)示意圖 踏板力為 （ ） 式中， 為離合器分離時，壓緊彈簧對壓盤的總壓力； 為操縱機(jī)構(gòu)總傳動比，； 為機(jī)械效率，液壓式： %，機(jī)械式： %； 為克服回位彈簧 2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計時，可忽略之。 N， %；則 N 合格。 分離離合器所作的 功為 式中， 為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力 ， N，則 J 合格。 1．選材 40Cr調(diào)質(zhì)鋼可用于載荷較 大而無很大沖擊的重要軸，初選 40Cr調(diào)質(zhì) 。 2．確定軸的直徑 式中， A為由材料與受載情況決定的系數(shù)，見表 : 表 軸常用幾種材料的 及 A值 軸的材料 Q235A， 20 Q275， 35 （ 1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr,35SiMn 38SiMnMo,3Cr13 15～ 25 20～ 35 25～ 45 35～ 56 A 149～126 135～ 112 126～103 112～ 97 取 ， n 為軸的轉(zhuǎn)速， r/min，則 mm，取 mm。 從動盤轂 從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動機(jī)傳來的全部轉(zhuǎn)矩。它一般采用齒側(cè)對中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片的外徑 D與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 由表 ： 一般取 ～ 。從動盤轂一般采用碳鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度一般 26～ 32HRC。為提