【導(dǎo)讀】傳動(dòng)系統(tǒng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。在早期研發(fā)的離合器機(jī)構(gòu)中，錐形離合器最成功。采用錐體離合器的方案一直沿用到20世紀(jì)20年代中葉，對(duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，錐形離合器的制。鼓式離合器代替錐形離合器，其結(jié)構(gòu)形式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。合器用的摩擦元件為木塊、皮革帶等，蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。們浸在油中工作，能達(dá)到更滿意的性能。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可以用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，早期單片干式離合器有與錐形離合器先類似的問(wèn)題，即離合器接合時(shí)不夠平順。于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊散熱量好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小所以以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車經(jīng)常采用它，在主動(dòng)件飛輪和壓盤上，彈簧布置在中央，通過(guò)杠桿放大后作用在壓盤上。來(lái)愈多地采用雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減震器，能更有效地降低傳動(dòng)系噪聲。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較。低，因此起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑不至于的燒損摩擦片。據(jù)報(bào)道這種離合器有著良

　　

【正文】 ～ 355 8～ 10 350 10 以上 扭轉(zhuǎn)減振器減振彈簧的總壓力 當(dāng)限位彈簧與從動(dòng)盤轂之間的間隙被消除時(shí)，彈簧傳遞扭矩達(dá)到最大 Tj P總 =RTj1 （ ） 式中 ： P總 的計(jì)算應(yīng)按 Tj的大者來(lái)進(jìn)行 P總 =。 每個(gè)彈簧工作壓力 PP Z? 總 （ ） =。 從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角 2 arcsin 2la R?? （ ） = 限位銷與從動(dòng)盤缺口側(cè)邊的間隙 2sinaR?? （ ） 式中 ： R2為限位銷的安裝半徑， λ 一般為 ～ 4mm。 本設(shè)計(jì)取 λ=3。 限位銷直徑 限位銷直徑 39。d 按結(jié)構(gòu)布置選定，一般 39。d =～ 12mm，本設(shè)計(jì)取 39。d =11。 從動(dòng)盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 為充分利用減振器的緩沖作用，將從動(dòng)片上的部分窗口尺寸做的比從動(dòng)盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖 所示。 31 圖 從動(dòng)盤窗口尺寸簡(jiǎn)圖 一般推薦 A1A=a=～ 16mm。這樣，當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí)，開(kāi)始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設(shè)計(jì)取 a=， A=24mm， A1=。 減振彈簧的尺寸確定 在初步選定減振器的主要尺寸后，即可根據(jù)布置上的可能來(lái)確定和減振彈簧設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸。 彈簧的平均直徑 2D ：一般由結(jié)構(gòu)布置決定，通常選取 2D =11～ 15 左右。本設(shè)計(jì)選取2D =12。 彈簧鋼絲直徑： 231 8PDd ??? （ ） 式中 ： 扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力 ? =550～ 600MPa， D1 算出后應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，一般為 3～ 4mm左右。代入數(shù)值，得 1d =，符合上述要求 。 減振彈簧剛度 ： 211000acc Rz? （ ） = 減振彈簧的有效圈數(shù) ： i = CGDd32418 （ ） 式中 ： G 為材料的扭轉(zhuǎn)彈性模數(shù)，對(duì)鋼 G =83000N/mm2，代入數(shù)值，得 i =。 減振彈簧的總?cè)?shù) ? ? 2ni?? ～ =。 減振彈簧在最大工作壓力 P 時(shí)最小長(zhǎng)度 ： 32 ? ?min 1L n d ??? （ ） = 式中 ： ?? = 為彈簧圈之間的間隙。 減振彈簧的總變形量 ： Pl c?? （ ） = 減振彈簧的自由高度 ： 0 minl l l? ?? （ ） = 減振彈簧的預(yù)變形量 ： 39。 Tl??預(yù)1czR （ ） = 減振彈簧安裝后的工作高度 ： 0l l l? ?? （ ） = 通過(guò)以上所得數(shù)據(jù)，可以用 CATIA 畫(huà)出減振彈簧（圖 ）和減振盤（圖 ） 圖 減振彈簧 33 圖 減振盤 34 6 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 膜片彈簧的概念 膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無(wú)底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開(kāi)槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長(zhǎng)方孔，分離指根部的過(guò)渡圓角半徑應(yīng)大于 ，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長(zhǎng)方孔又可用來(lái)安置銷釘固定膜片彈簧。 膜片彈簧的彈 性特性 膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定，是非線性的，與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高 H 及彈簧的鋼板厚 h 有關(guān)。不同的 H/h 值有不同的彈性特性 (見(jiàn)圖 )。當(dāng) (H/h) 2 時(shí) ，P 為增函數(shù)，這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。當(dāng) (H/h)= 2 ，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若 (H/h)=≈ 2 ，則特性曲線中段平直，即變形增加但載荷 P 幾乎不變，故這種彈簧稱零剛度彈 簧。當(dāng) 2 (H/h)2 2 ，則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域，即變形增加而載荷反而減小。這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧。因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載荷下降，達(dá)到操縱省力的目的。當(dāng)然，負(fù)剛度也不宜過(guò)大，以免彈簧工作位置略微變動(dòng)就引起彈簧壓緊力過(guò)大的變化。為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大，汽車離合器膜片彈簧通常取 (H/h)2。當(dāng) (H/h)= 2 則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫 坐標(biāo)軸上；當(dāng)(H/h)2 2 ，則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。 圖 碟形彈簧當(dāng)其大、小端部承受壓力時(shí)，載荷 P與變形久之間有如下關(guān)系： ? ? ?????? ??????? ????? 222 2)1( hHHAREh ??? ? （ ） 式中： E— 彈性模量，對(duì)于鋼： E=21 X 104MPa μ— 波桑比，鋼材料取 μ=0. 3； 35 h— 彈簧鋼板厚度， mm； H— 碟簧的內(nèi)截錐高， mm； R— 碟簧大端半徑， mm； A— 系數(shù)， ?????? ??? mmm 1ln6? m— 碟簧大、小端半徑之比， m=R/r。 汽車離合器膜片彈簧在實(shí)際安裝中的支承點(diǎn)如圖 所示。 圖 膜片彈簧在離合器接合和分離狀態(tài)時(shí)的受力以及變形 111111RrRrRrPPRr??? ?? ?? ????? ??? () 經(jīng)過(guò)整理式 （ ）可得如下關(guān)系式： 321 1 1 13 2 9 2 1 6 4 4 5 6 3P ? ? ?? ? ? （ ） 利用式（ ）可 繪 制 出膜 片 彈 簧 的 1P — 1? 特性曲線，如圖 所示。 圖 膜片彈簧特性曲線 ? ?? ? ? ? ? ?1 21212 1 1 1 11 1 1l n / 261fEh R r R r R rP H H hR r R rR r r r?? ??? ??? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? （ ） 36 式（ ）即為分離軸承推力 2P 與膜片彈簧變形 1? 的關(guān)系式。將（ ）與（ ）代入（ ）中， 1211 ffrrRr???? ? （ ） 11211 fRrPPrr?? ? （ ） 可得到 2P 與 2? 的關(guān)系式 （ ），式中 fr 為 分離 軸承作用半徑 fr =25mm 322 2 2 26 5 4 1 8 8 6 2? ? ? ?? ? ? （ ） 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 前述膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系式，是在假定膜片彈簧在承載過(guò)程中，其子午截面無(wú)變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn) O轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下推導(dǎo)出的。根據(jù)這一假定可知，截面在 O點(diǎn)處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖蚨擖c(diǎn)處的切向應(yīng) 力亦為零。 O 點(diǎn)以外的截面上的點(diǎn)，一般均產(chǎn)生切向應(yīng)變，故亦有切向應(yīng)力。若如圖 所示以中性點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立 xy 坐標(biāo)系，則截面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： xe yaxEt ? ??????? ?????????21 2 （ ） 式中： ? — 碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角， rad； a — 膜片彈簧自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角， rad； 圖 點(diǎn) O為坐標(biāo)原點(diǎn)在子午截面處建立 xy坐標(biāo)系 e — 中性點(diǎn) O 的半徑， mm； )/ln( rR rRe ?? 。 經(jīng)計(jì)算 t? =537MPa， 不大于 1500~1700Mpa，符合適用強(qiáng)度。 37 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 膜片彈簧原始內(nèi)截錐高與彈簧片厚度比的選擇 此比值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用 H/ h 對(duì)彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車的膜片彈簧離合 器多?。? ?? hH 其中： h 為鋼板厚度，取 2mm， H/h 取等于 則膜片彈簧原始內(nèi)截錐高 H=3mm。 膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 汽車離合器膜片彈簧特性曲線的形狀如圖 。選擇好曲線上的定工 圖 作點(diǎn)的位置很重要。拐點(diǎn) T 對(duì)應(yīng)著膜片彈簧的壓平位置，而 1? τ 為曲線凸點(diǎn) M 和凹點(diǎn) N 的橫坐標(biāo)平均值。 B 點(diǎn)為新離合器 (摩擦片無(wú)磨損 )在接合狀態(tài)時(shí)的工作點(diǎn)，通 常取在使其橫坐標(biāo)為 1B? =(～ ) 1? τ 的位置，以保證摩擦片在最大磨損 ?? 后的工作點(diǎn) A 處壓緊力變化不大。摩擦片總的最大允許磨損量 ?? 可按下式求得： 0SZc ????? （ ） 式中： cZ — 離合器的摩擦片工作表面數(shù)目，例單片 cZ =2； 0S? — 每個(gè)摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為 0S? =～ lmm。 C 點(diǎn)為離合器徹底分離時(shí)的工作點(diǎn)。它以靠近 N 點(diǎn)為好，以減小分離軸承的推力使操縱輕便。 這里本離合器為單片式離合器，所以 cZ =2，該車型以城市公路為主，再考慮經(jīng)濟(jì)性，故取 0S? =lmm。由上可知 ?? =2mm。 膜片彈簧大端半徑及大端半徑與分離指半徑比的選擇 膜片彈簧的大端半徑 R 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和摩擦片的尺寸來(lái)確定。比值 R/r 的選定影響到 38 材料的利用效率。 R/r 愈小，則彈簧材料的利用效率愈好。碟形彈簧儲(chǔ)存彈性能的能力在R/r=～ 為最大，用于緩和沖擊、吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能的碟簧最佳。但對(duì)汽車離合器膜片彈簧來(lái)說(shuō)，并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，而應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置及壓緊力的需要，通常取 R/r=～ (即 左右 )。 膜片彈簧大端半徑即為摩擦片外徑取 R=250mm。而 R/r=，所以 r=200mm。 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角 α在 10176。～ 12176。范圍內(nèi)選擇。 取 α=10176。 膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑 膜片彈簧小端半徑 ir 由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸的花鍵外徑。 分離軸承作用半徑 fr 為標(biāo)準(zhǔn)件， fr 應(yīng) 大于ir。按華健外徑選用fr=， ir 也應(yīng)大于華健外徑 35mm，取ir=20mm。 分離指的數(shù)目和切槽寬及半徑 分離指的數(shù)目 n 多取為 18；切槽寬 1? =～ ； 2? =9～ l0mm；半徑 er 的取值應(yīng)滿足 (r er ) δ2的要求。選取 1? =， 2? =9mm； er =90mm，其滿足 (r er ) 2? 的要求。 支承圈平均半徑和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑 支承圈平均半徑 1r 與膜片彈簧與壓盤的接觸半徑 1R 的取值將影響膜片彈簧的剛度。 1r 應(yīng)略大于 r 且盡量接近 r； 1R 應(yīng)略小于 R 且盡量接近于 R。 通過(guò)以上數(shù)據(jù)，可以用 CATIA 畫(huà)出膜片彈簧（圖 ） 圖 膜片彈簧 39 7 離合器操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 離合器