【正文】 1241?R mm，?r 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。 膜片彈簧的強度計算 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 O 轉(zhuǎn)動（圖 ）。斷面在 O點沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點的切向應(yīng)力為零， O點 22 以外的點均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。現(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點位于中性點 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 任意點的切向應(yīng)力為： ? ?xe y2/x1 E 2t ? ??????????? （ ） 圖 膜片彈簧工作點位置 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 ： ? ? ? ????????????????? ?????????? ???? E e1XE12Y t2t2t （ ） 23 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) 0t ?? 時 X)2(Y ????，因為 )2( ???的值很小，我們可以將 )2( ???看成)2(tg ??? ，由上式可寫成 X)2(tgY ???? 。此式表明，對于一定的零應(yīng)力分布在中性點 O 而與 X 軸承 )2( ???角的直線上。從式（ ）可以看出當(dāng) eX ?? 時無論取任何值，都有 e)2(Y ?????。顯然，零應(yīng)力直線為 K 點與 O 點的連線，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，其應(yīng)力越高。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點 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 點的坐標(biāo) X=（ er）和 Y=h/2 代入（ ）式有： ? ? }2)(2{1 E 22 ????? ??????? ???????? hrerertB （ ） 令 0d Bd t ???可以求出切向壓應(yīng)力達極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?re2 hP ????? 由于： )( )l n( ????? rR rRemm 所以： ?P? ， ?tB? N/mm2 B 點作為分離指根部的一點，在分離軸承推力 F2 作用下還受有彎曲應(yīng)力： ? ? 2r2frB hbn Frr6 ????? （ ） 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 24 br—— 單個分離指的根部寬 242182 0 ????? ?? rb r mm 因此： ?rB? 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)力強度理論， B點的當(dāng)量應(yīng)力為： 2 1 0 4 ?????? tBrBBj ??? N/mm2 1700][ ?? BjBj ?? 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，對膜片彈簧進行強壓處理（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行噴丸處 理，提高彈簧疲勞壽命，對分離指進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。 25 8 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計 扭轉(zhuǎn)減振器的功用 (1)降低了發(fā)動機曲軸與傳動系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧了傳動系扭振固有率； (2)增加了傳動系的扭振阻尼，抑制了扭轉(zhuǎn)共振影響振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬間扭振； (3)控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振和噪聲； (4)緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷 ，改善離合器的接合平順性。 減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)極限轉(zhuǎn)矩 錯誤 !未找到引用源。 極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動盤轂缺口之間的間隙 錯誤 !未找到引用源。 時所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時的轉(zhuǎn)矩。它受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可?。? 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 式中， 乘 用車， 適用 商 用車，本設(shè)計為 乘用車 ，選取 。 代入數(shù)據(jù)可得， 錯誤 !未找到引用源。 m。 (2)扭轉(zhuǎn)角剛度 錯誤 !未找到引用源。 為了能夠避免引起傳動系統(tǒng)的共振，需要合理的選擇減振器的扭轉(zhuǎn)角剛度錯誤 !未找到引用源。 ，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 錯誤 !未找到引用源。 決定于減振彈簧的線剛度及結(jié)構(gòu)布置尺寸 。 可按下列 公式初選角剛度 ： 錯誤 !未找到引用源。 j13k T?? （ ） 可算得， 錯誤 !未 找到引用源。 m/rad， 本設(shè)計初選?k =6100N m/rad。 (3) 阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 錯誤 !未找到引用源。 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度 錯誤 !未找到引用源。 受結(jié)構(gòu)及發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，所以為了在發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 T? 。一般可按下式初選為： e m a ~ TT ）（?? （ ） 錯誤 !未找到引用源。 26 本設(shè)計取 錯誤 !未找到引用源。 ，可算得 ?? NT? (4) 預(yù)緊力矩 錯誤 !未找到引用源。 減振彈簧安裝 的時候 應(yīng) 該 有一定的預(yù)緊。這樣 的話 ，在傳遞同樣大小的極限轉(zhuǎn)矩 時 它將降低減振器的剛度，這 種現(xiàn)象 是有利的，但預(yù)緊力 的 值一般不應(yīng)該大于摩擦力矩 ， 否則在反向工作 的時候 ，扭轉(zhuǎn)減振器將停止工作。 一般選取 : e m a xn ~ TT ）（? （ ） 本設(shè)計取 錯誤 !未找到引用源。 m。 (5) 減振彈簧位置半徑 減振彈簧位置半徑 錯誤 !未找到引用源。 的尺寸應(yīng)盡可能大一些，一般取 ： 2/~ ）（?R （ ） 其中 d為摩擦片內(nèi)徑，本設(shè)計取 系數(shù) ， 代入數(shù)值， 得 Ro=，本設(shè)計取 50mm。 (6)減振彈簧個數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 參照表 61 選取。 表 61 減振彈簧 個數(shù)的選取 摩擦片外 D/mm 225～ 250 250～ 325 325～ 350 350 Zj 4～ 6 6～ 8 8～ 10 10 本設(shè)計 D=280mm，故選取 Zj=6。 (7)減振彈簧總壓力 F 當(dāng)限位彈簧與從動盤轂之間的間隙被消除時，彈簧傳遞扭矩達到最大 jT 此時，減振彈簧受到的壓力 F為： 0RTF j? （ ） 可算得， F=9450N。 (8)極限轉(zhuǎn)角 j? 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩的時候從動片相對從動盤轂的最大轉(zhuǎn)角j? 為 01j 2sin2 Rl??? （ ） 式中： l? 為減振彈簧的工作變形量。 錯誤 !未找到引用源。 通常取 3176。 ～ 12176。 ，本設(shè) 計取 8176。 。 減振彈簧常采用 60Si2MnA、 50CrVA、 65Mn等彈簧鋼絲。 27 9 離合器殼設(shè)計 在本設(shè)計中 ,由于不知道發(fā)動機曲軸 ,飛輪等零件的尺寸 ,因而只有本設(shè)計計算出的壓盤以及該離合器的結(jié)構(gòu)特點和以往經(jīng)驗來確定。該離合器殼采用灰鑄鐵鑄造而成，離合器外殼底蓋的尺寸的確定也是根據(jù)壓盤的尺寸來確定的，該零件的工作圖參見設(shè)計圖。該離合器蓋外殼底蓋 采用厚為 5㎜的 08 鋼板材料沖壓而成 ,再在表面圖防銹漆。 28 結(jié) 論 本次課程設(shè)計根據(jù)給出的設(shè)計要求和原始設(shè)計參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機構(gòu)的工作原理和使用要求，通過對 其工作原理的闡述、結(jié)構(gòu)方案的比較和選擇、相關(guān)零件參數(shù)的計算，大致確定了離合器及其操縱機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和主要尺寸以及制造相關(guān)零部件所用的材料。 結(jié)構(gòu)方面：根據(jù)設(shè)計要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤驅(qū)動方式采用傳動片傳動，分離軸承采用自動調(diào)心式分離軸承，操縱機構(gòu)采用液壓式。 計算方面：確定了離合器的主要參數(shù) β、 P0、 D、 d，結(jié)果按照基本公式運算得出并通過約束條件，檢驗合格。根據(jù)膜片彈簧基本參數(shù)之間的約束關(guān)系，初步確定了膜片彈簧的尺寸參數(shù)，并通過優(yōu)化程序得出了膜片彈簧 尺寸的優(yōu)化值，并進一步確定了膜片彈簧的工作點，同時進行了強度校核。 選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用 65Si2MnA，其中所含硅成分提高了機件的彈性，所含錳，加強了耐高溫性；傳動片采用 80 剛，滿足其強度需要；壓盤采用 HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計后的離合器溫升校 核合格。 綜上所述，本次設(shè)計遵從了：（ 1）分離徹底；（ 2）接合柔和；（ 3）操縱輕便，工作特征穩(wěn)定；（ 4）從動部分轉(zhuǎn)動慣量小的設(shè)計要點，數(shù) 據(jù)全部通過約束條件檢驗，原件所使用的材料基本上符合耐磨，耐壓和耐高溫的要求，而且離合器尺寸合適，適宜安裝，能最高效率傳遞發(fā)動機扭矩，符合計劃書及國家標(biāo)準(zhǔn)。 由于自己的水平有限，本次設(shè)計中可能有很多錯誤和遺漏，希望各位老師批評指正。 29 參 考 文 獻 [1] 徐石安 ,江發(fā)潮 .汽車離合器 [M].清華大學(xué)出版社 .2021. 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