【導(dǎo)讀】汽車(chē)離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開(kāi)離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。膜片彈簧離合器是近年來(lái)在汽車(chē)上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，平衡性好，也能大量生產(chǎn)，對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越來(lái)越重要。此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)詳細(xì)的說(shuō)明了微型汽車(chē)膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇以及計(jì)算過(guò)程。根據(jù)車(chē)輛使用條件和車(chē)輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求，主要進(jìn)行了以下工作：選擇相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)主要為：摩擦片外徑的確定，離合器后備系數(shù)的確定，單位壓力的確定。在上述機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)中，離合器作為一個(gè)獨(dú)立的部件而存在。

　　

【正文】 = 上式中：因?yàn)閐/D=＞所以可以很準(zhǔn)確的算出：R==所以由上公式可得: = 離合器徹底分離時(shí),膜片彈簧的大端變形量為:=+(即為)㎜壓盤(pán)的行程可取為=㎜,所以=+=㎜離合器剛開(kāi)始分離時(shí),壓盤(pán)的行程′=㎜,此時(shí)膜片彈簧的變形量為:= +′=+=㎜摩擦片磨損后,其最大磨損量=ZS式中: Z——摩擦片總的工作面數(shù) S——每一摩擦面工作面的最大允許磨損量，可取S=㎜所以計(jì)算可得: =2=㎜故=－=㎜⑶求離合器徹底分離時(shí),分離軸承作用的載荷P=（H）H+h （79） 由公式（79）取=則得:=（H）H+h （710）代入有關(guān)數(shù)值,得P=1233N⑷求分離軸承的行程′= （711）由公式()取=時(shí)可得′= （712）代入相關(guān)數(shù)值計(jì)算得′=8㎜又由下面兩公式(713)和(714)=1－ （713）=1－ （714）代入有關(guān)數(shù)據(jù)得: = =由公式(715):=－1－2(－1)+ln+－－2－+ln (715)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得: =㎜故=′+=㎜⑸強(qiáng)度校核=H+（Ll）－ (716)代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=而膜片彈簧的大端的最大變形(離合器徹底分離時(shí))=, ＞=+－1 －+ (717) 把有關(guān)數(shù)值代入計(jì)算得:=1850MPa 因?yàn)槟て瑥椈傻牟牧蠟?0Si2MnA,該材料許用應(yīng)力[]為17001900MPa而=1850Mpa＜1900，所以該膜片彈簧滿(mǎn)足要求，比較合適。8 扭轉(zhuǎn)減振器簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單介紹:圖81帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)總成結(jié)構(gòu)示意圖1—從動(dòng)盤(pán)；2—減振彈簧；3—碟形彈簧墊圈；4—緊固螺釘；5—從動(dòng)盤(pán)轂；6—減振摩擦片7—減振盤(pán)；8—限位銷(xiāo)由于現(xiàn)今離合器的扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)大多采用以往經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)方法通過(guò)不斷篩選獲得,且越來(lái)越趨向采用單級(jí)的減振器。 減振器結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)圖如圖82圖82減振器尺寸簡(jiǎn)圖 減振彈簧設(shè)計(jì) 在初步選定減振器的主要參數(shù)過(guò)后，即根據(jù)布置上的可能性來(lái)確定減振器彈簧設(shè)計(jì)相關(guān)尺寸。⑴減振彈簧的分布半徑R：R的尺寸應(yīng)盡可能取大些，一般取 R=（～）d／2(式中d為離合器摩擦片內(nèi)徑)所以R=110／2=㎜⑵減振彈簧數(shù)量Z：參看下表81 表81減振彈簧數(shù)量選取表離合器摩擦片外徑/㎜ 減振彈簧數(shù)量Z 225～250 4～6 250～325 6～8 325～350 8～10 ＞350 10以上查上表81可?。篫=6⑶全部減振彈簧總的工作負(fù)荷P：P=T／R （式中T為極限轉(zhuǎn)矩，其一般不會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的2倍，一般可取T= T）所以P= T／R = T／R=1948N⑷單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷PP= P／Z=1948N／6=⑸減振彈簧尺寸如右圖圖83減振彈簧計(jì)算簡(jiǎn)圖彈簧中徑D:一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定,通常D=11～15㎜左右,取D=13㎜,彈簧鋼絲直徑d: 通常d取3～4㎜，所以取d=3㎜在選定T過(guò)后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)選定轉(zhuǎn)角，一般在4176。左右，極限可達(dá)12176。在此選定6176?，F(xiàn)在大多數(shù)廠家傾向于采用單級(jí)，本設(shè)計(jì)也采用單級(jí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取：扭轉(zhuǎn)剛度K=10T=／rad。彈簧剛度K：K==65N／㎜減振彈簧的有效圈數(shù)i：i=式中，G為材料的剪切模量，對(duì)碳鋼可取G=10Mpa代入相關(guān)數(shù)據(jù)i=減振彈簧的總?cè)?shù)n,一般在6圈左右，所以取n=6減振彈簧的最小高度l: l=n(d+)≈= 36=㎜減振彈簧總變形量： =P／k=／65=㎜減振彈簧自由高度l= l+=+=㎜減振彈簧預(yù)變形量：=T=T=所以=㎜減振彈簧安裝工作高度l= l－=㎜⑹從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角:=2arcsin(／2R)因?yàn)?=㎜,所以==6176。⑺限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)轂缺口間隙(參看圖83)=Rsin式中R為限位銷(xiāo)的安裝尺寸，取R=40㎜ 所以=,⑻限位銷(xiāo)直徑d′d′按結(jié)構(gòu)布置選定，一般d′=～12㎜,所以取d′=10㎜ 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析膜片彈簧離合器是近年來(lái)在汽車(chē)上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤(pán)以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線(xiàn)性彈性特性，故能在從動(dòng)盤(pán)摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因膜片是一種對(duì)稱(chēng)零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤(pán)的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。那么可以看出，對(duì)于微型汽車(chē)膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究對(duì)于改善汽車(chē)離合器各方面的性能具有十分重要的意義。作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無(wú)底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開(kāi)有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來(lái)安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平。同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤(pán)產(chǎn)生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過(guò)分離鉤拉動(dòng)壓盤(pán)后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有非線(xiàn)性特性，因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)的，因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤(pán)是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車(chē)及微型、輕型客車(chē)上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車(chē)和重型汽車(chē)上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~~、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車(chē)、客車(chē)、輕型和中型貨車(chē)上。甚至某些總質(zhì)量達(dá)28~32t的重型汽車(chē)也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程。結(jié)論本設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù)，以及拉式膜片彈簧離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的工作原理和使用要求，通過(guò)對(duì)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(jì)算，大致確定了離合器及其操縱機(jī)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(jì)要求，考慮到使用條件和其顯著的優(yōu)點(diǎn)，選用帶扭轉(zhuǎn)減振器的單片拉式膜片彈簧離合器，壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)方式采用傳動(dòng)片傳動(dòng)，分離軸承采用自動(dòng)調(diào)心式分離軸承，操縱機(jī)構(gòu)采用液壓式。計(jì)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(yùn)算得出并通過(guò)約束條件，檢驗(yàn)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(guò)優(yōu)化得出了膜片彈簧尺寸的優(yōu)化值，并進(jìn)一步確定了膜片彈簧的工作點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。確定了扭轉(zhuǎn)減振器和變速器的主要尺寸。根據(jù)液壓式操縱機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，確定了踏板的總行程和最大踏板力并通過(guò)約束條件。選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會(huì)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(jī)件的彈性，所含錳，加強(qiáng)了耐高溫性；傳動(dòng)片采用80剛，滿(mǎn)足其強(qiáng)度需要；壓盤(pán)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(jì)后的離合器溫升校核合格。綜上所述，本次設(shè)計(jì)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(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部通過(guò)約束條件檢驗(yàn)，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(dòng)機(jī)扭矩，符合任務(wù)書(shū)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于水平有限，我在設(shè)計(jì)中不免出現(xiàn)偏頗和錯(cuò)誤，希望各位老師批評(píng)指正。致謝在此特別感謝史建茹老師的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，史老師高屋建瓴、言簡(jiǎn)意賅的答疑解惑總讓我在遇到困難百思不得其解時(shí)有豁然開(kāi)朗之感，也讓我從中領(lǐng)悟到一些科研的思路和方法。同時(shí)對(duì)于車(chē)輛工程教研室的各位老師以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中給自己提出寶貴意見(jiàn)和熱忱幫助的各位同學(xué)，表示感謝！參考文獻(xiàn)[1] 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