【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)-某微型貨車離合器總成設(shè)計(jì)?？偝稍O(shè)計(jì)學(xué)生熊朝夢學(xué)號0801103A181專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自。動化班級車輛工程20213指導(dǎo)教師郭翠霞四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O. 一二年六月摘要離合器是直接連接發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)中的總成之一他主要包。含主動部分從動部分壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四部分汽車離合器是汽車傳動系中。的重要部件位于發(fā)動機(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。動機(jī)對傳動系的動力傳遞保證汽車平穩(wěn)起步保證傳動系統(tǒng)換擋時工作平順以及。限制傳動系統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩防止傳動系統(tǒng)過載膜片彈簧離合器是近年來在。轎車和微型貨車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。料并進(jìn)行了總成設(shè)計(jì)主要為分離裝置的設(shè)計(jì)以及從動盤設(shè)計(jì)從動盤轂的設(shè)計(jì)和。簧離合器作為設(shè)計(jì)目標(biāo)根據(jù)汽車總體設(shè)計(jì)及推式膜片彈簧離合器工作原理和使。膜片彈簧離合器概述3第2章汽車總成設(shè)計(jì)521汽車形式的確定汽。度計(jì)算3538扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)扭轉(zhuǎn)

　　

【正文】 片的缺點(diǎn)是材料的性能不穩(wěn)定溫度滑磨速度及單位壓力的增加都將摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇 所以目前正在研制具有傳熱性好強(qiáng)度高耐高溫耐磨和較高摩擦系數(shù)可達(dá) 05 左右的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等在本設(shè)計(jì)中根據(jù)設(shè)計(jì)的車型屬于經(jīng)濟(jì)型轎車選取的是石棉合成物制成的摩擦材料固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接采用這種方法后當(dāng)在高溫條件下工作時黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度同時當(dāng)釘頭直接與主動盤表面接觸時黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會加劇主動盤工作表面的局部磨損磨損后的生成物附在工作表面上對摩擦系數(shù)的影響也較小這種鉚接 法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)摩擦片的摩擦因數(shù) f 取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度單位壓力和滑磨速度等因素由于摩擦片的材料選用的是石棉合成物制成的摩擦材料模壓所以其摩擦因數(shù) f 020025 由于是單片摩擦離合器所以 Z 2 離合器的間隙可以取3mm34 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 離合器蓋總成除了壓緊彈簧外還有離合器蓋壓盤傳動片分離杠桿裝置及支承環(huán)等 壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分在傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩時它和飛輪一起帶動從動盤轉(zhuǎn)動所以它必須和飛輪連接在一起但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過程中 能自由的沿軸向移動如前面所述采用采用傳動片式的傳力方式由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上另一端用螺釘固定在壓盤上為了改善傳動片的受力情況它一般都是沿圓周布置 幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定壓盤外徑 D 188 ㎜ 壓盤內(nèi)徑 d 128 ㎜壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn) 1 壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過程中由于滑磨功的存在每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱而每次結(jié)合的時間又短大約在 3 秒鐘左右因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升在頻繁使用和困難條件下工作的離合器這種溫升更為嚴(yán)重它不僅會引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降磨損加劇嚴(yán)重時甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收為了使每次接合時的溫升不致過高故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量 2 壓盤應(yīng)具有較大的剛度壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊 鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚載重汽車上一般不小于 15㎜但一般不小于 10㎜在該設(shè)計(jì)中初步確定該離合器的壓盤的厚度為 15 ㎜ 傳動 片的材料選擇壓盤形狀一般比較復(fù)雜而且還需要耐磨傳熱性好和具有較高的摩擦系數(shù)故通常用灰鑄鐵鑄造而成其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)硬度為 HB170～ 227其摩擦表面的光潔度不低與 16為了增加機(jī)械強(qiáng)度還可以另外添加少量合金元素在本設(shè)計(jì)中用材料為 3號灰鑄鐵 JS1工作表面光潔度取為 16 傳動片材料選用 80 號鋼初步定傳動片的設(shè)計(jì)參數(shù)如下共設(shè) 3 組傳動片 i 3每組 2 片 n 2 傳動片的幾何尺寸為寬 b 5 ㎜厚 h 1 ㎜傳力片上孔間的距離 l 28㎜孔的直徑 d 32 ㎜傳力片切向布置圓周半徑也即是孔中心所在圓周半徑 R 101㎜傳動片的材料彈性模量 E 2 10MP根據(jù)上面所選定的尺寸進(jìn)行傳動片的強(qiáng)度校核該傳動片強(qiáng)度符合要求 離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋一般都與飛輪固定在一起通過它傳遞發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩此外它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個問題 1 離合器的剛度 離合器分離杠桿支承在離合器蓋上如果蓋的剛度不夠即當(dāng)離合器分離時可能會使蓋產(chǎn)生較大的變形這樣就會降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動效率嚴(yán)重時還可能造成離合器分離不徹底引起摩擦片的早期磨損還會造成變速器的換檔困難因此為了減輕重量和增加剛度該離合器蓋采用厚度約為 4 ㎜的低碳鋼板如 08 鋼 板沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀 2 離合器的通風(fēng)散熱為了加強(qiáng)離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通風(fēng)窗口通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口 3 離合器的對中問題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿壓盤壓緊彈簧等重要零件因此它相對與飛輪必須有良好的對中否則會破壞離合器的平衡嚴(yán)重影響離合器的工作離合器蓋的對中方式有兩種一種是用止口對中另有種是用定位銷或定位螺栓對中由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動片傳動方式因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對中 35 離合器分離裝置的設(shè)計(jì)離合器的分離裝置包括分離桿分離軸承和分離套筒 分離桿結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)車型采用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)在采用膜片彈簧作為彈簧的離合器中分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計(jì)中確定 在設(shè)計(jì)分離桿時應(yīng)注意以下幾個問題 1 分離桿要有足夠的剛度 2 分離桿的鉸接處應(yīng)避免運(yùn)動上的干涉 3 分離桿內(nèi)端的高度可 離合器分離軸承和分離套筒的設(shè)計(jì) 分離軸承在工作中主要承受軸向力在離合器分離時由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)在受離心力的作用下還承受徑向力在傳統(tǒng)離合器中采用的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動自位分 離軸承和分離套筒通過碟形彈簧裝配在一起成為一體碟形彈簧小端卡緊在軸承套筒座的外凸臺部位其大端壓緊軸承外圈的內(nèi)端面依靠摩擦把分離軸承與軸承套筒連在一起圖中間隙 A 所允許的調(diào)節(jié)量為1424㎜這種軸承的內(nèi)外圈可由 80Cr2軸承鋼沖制加工而成外密封環(huán)用 05厚板材沖制表面有硫化氟橡膠其密封刃口朝向軸承內(nèi)座圈來密封軸承中分布了 15 個鋼球 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上兩者之間為間隙配合可以在自由移動而分離軸承內(nèi)圈與分離套筒座相配合處徑向有 05 ㎜的間隙在離合器處于結(jié)合狀態(tài)時分離軸承的端面與分離杠桿之間應(yīng)留有 34 ㎜間隙 以備在摩擦片磨損的情況下不致防礙壓盤繼續(xù)壓緊從動盤總成以保證可靠地傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩這個間隙反映為踏板上的一段自由行程分離軸承必須進(jìn)行潤滑本設(shè)計(jì)采用的潤滑方式為定期進(jìn)行潤滑在分離套筒上開有用來注潤滑油的缺口而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處 分離套筒的有關(guān)結(jié)構(gòu)見裝配圖在軸承的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對其使用壽命和承載能力進(jìn)行校核計(jì)算在本設(shè)計(jì)中由于充分考慮到分離軸承的工作條件比較理想以及每次分離的時間也不太長因而對該項(xiàng)校核工作不予考慮也即認(rèn)為所選取的軸承型號能適應(yīng)各個方面的要求本設(shè)計(jì)的是膜片彈簧離合器為了保 證在分離離合器時分離軸承能均勻地壓緊膜片彈簧內(nèi)端根據(jù)GBT2921994 我選擇了選擇角接觸球軸承 36 離合器膜片彈簧 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖 39a 膜片彈簧 b 碟形彈簧由前面可以知道本設(shè)計(jì)主要是針對經(jīng)濟(jì)型轎車所以設(shè)計(jì)的壓緊彈簧是膜片彈簧 而膜片彈簧離合器分推式和拉式在本設(shè)計(jì)中采用推式結(jié)構(gòu)膜片彈簧的結(jié)構(gòu)形狀如上圖 39它是由彈簧鋼板沖壓而成的 從圖中可以看出膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體像圖 39中 b的樣子它的形狀像 一個無底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全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碟形彈簧的彈性作用是這樣沿其軸線方向加載碟簧受壓變平卸載后又恢復(fù)原形如圖 39b 所示可以說膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式所不同的是在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片它的作用是當(dāng)離合器分離時作為分離杠桿故它又稱分離爪分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長方圓形孔這樣做一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中一方面又可用來安置銷釘固定膜片彈簧分離爪根部的過渡圓角 R＞ 45 膜片彈簧的變 形特性和加載方式由于膜片彈簧采用推式結(jié)構(gòu)故其正裝離合器在分離和接合時膜片彈簧的加載情況不一樣相應(yīng)的有兩種加載方式和變形情況 1 接合時 離合器接合時膜片彈簧起壓緊彈簧之用在壓盤離合器蓋總成未與飛輪裝合以前膜片彈簧近似處于自由狀態(tài)如圖 310a 所示膜片彈簧對壓盤無壓緊作用當(dāng)壓盤離合器蓋總成與飛輪裝合時離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏因此離合器蓋通過支承環(huán) 4對膜片彈簧施加載荷 P膜片彈簧幾乎變平見圖 310b同時在壓盤處也作用有載荷 P我們把 P稱作壓緊力支承環(huán) 4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形膜片彈簧分離軸 承相對于壓盤高度的變化稱之為小端變形 2 分離時 當(dāng)分離軸承以 P 力作用在膜片彈簧的小端時支承環(huán) 4 逐漸不起作用而支承環(huán) 5開始起作用當(dāng) P力達(dá)到一定值時膜片彈簧被壓翻分離時在膜片彈簧的大端處及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形和圖 310 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時的作用力及變形情況 a 自由狀態(tài) b 壓緊狀態(tài) c 分 膜片彈簧的彈性變形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 Hh值有不同的彈性特性 見圖 311 當(dāng) Hh 時 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) Hh 特性曲線上有一拐點(diǎn)若 Hh 15≈則特性曲線中段平圖 311 不同時的無彈性特性曲線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) Hh 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)剛度也不宜過大以免彈簧工作位置略微變動就引起彈簧壓緊力過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 15 Hh 2 當(dāng) Hh 則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫坐標(biāo)軸上當(dāng) Hh 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中的鎖止機(jī)構(gòu) 37 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定圖 312 膜片彈簧示意簡圖在設(shè)計(jì)膜片彈簧時一般初步選定其全部尺寸然后進(jìn)行一系列的驗(yàn)算最后優(yōu)選最合適的尺寸其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 312 Hh 比值的選取 設(shè)計(jì)膜片彈簧時要利用其非線性的彈性變形規(guī)律因此要正確選擇其特性曲線的形狀以獲得最佳性能一般汽車汽車膜片彈簧的 Hh值的范圍在 15～ 20之間取 2 R 及 Rr 確定比值 Rr 對彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響從材料利用率的角度比值在 18～ 20 時碟形彈簧儲存彈性的能力為最大就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好因此設(shè)計(jì)用來緩和沖擊吸收振動等需要儲存大量彈性能時的碟簧時選用對于汽車離合器的膜片彈簧設(shè)計(jì)上并不需要儲存大量的彈性能而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來決定一般 Rr取值為 120～ 135對于 R膜片彈簧大端外徑 R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)大于摩擦片內(nèi)徑近于摩擦片外徑此外當(dāng) Hh 及Rr 等不變時增加 R 有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降初步確定 Rr 180144 3 膜片彈簧起始圓錐底角 汽車膜片彈簧一般起始圓錐底角在 9176?！?15176。之間≈代入數(shù)值計(jì)算可得 12176。 膜片彈簧小端半徑及分離軸承的作用半徑 r 的值主要由結(jié)構(gòu)決定最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵外徑分離軸承作用半徑大于 r 因?yàn)榛ㄦI外徑 D 26 ㎜要使 2 r＞ D 所以取 r 30 ㎜ r 35 ㎜ 分離指數(shù)目切槽寬窗孔槽寬及半徑汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目 n＞ 12 一般在 18 左右采用偶數(shù)便于制造時模具分度切槽寬≈ 4 ㎜≈ 12 ㎜窗孔半徑 r 一般情況下由 r－ r≈ 08～ 14 所以取 r－ r 可取得 n 18 ≈ 4 ㎜≈ 12 ㎜ r 68mm 壓盤加 載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 R1 和 r1 的取值將影響膜片彈簧的剛度 r1 應(yīng)略大于 r 且盡量接近 r1R1 應(yīng)盡量小于 R 且盡量接近 R 可選擇 R1 175 ㎜ r1 150 ㎜ 膜片彈簧材料制造膜片彈簧用的材料應(yīng)具有高的彈性極限和屈服極限高的靜力強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度高的沖擊強(qiáng)度同時應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能按上述要求國內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼 60Si2MnA 膜片彈簧的計(jì)算 碟形彈簧當(dāng)其大小端部承受壓力時載荷 P與變形久之間有如下關(guān)系 34 式中 E彈性模數(shù)鋼材料取E 20 10Mp 泊松比鋼材料取 03 h 彈簧片厚㎜ H 碟簧部分內(nèi)截錐高㎜ 大端變形㎜ R 碟簧部分外半徑大端半徑㎜ r 碟簧部分內(nèi)半徑㎜ R1 膜片彈簧與壓盤接觸半徑㎜ r1支承環(huán)平均半徑㎜根據(jù)式 38可得出下表表 35由不同的值計(jì)算的計(jì)算結(jié)1233830337645716125241com17352 依據(jù)上表 35 的數(shù)據(jù)畫出 P 曲線如下圖 313 圖 313 P 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程中其 子午截面無變形而只是剛性地繞該截面上的某一中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn)動的條件下推導(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)榱阋蚨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 314 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 35式中碟簧部分子午截面的轉(zhuǎn)角 rad膜片彈簧自由狀態(tài)時的圓錐底角 rad 中性點(diǎn) O 的半徑 mm 36 因?yàn)槟て瑥椈傻牟牧蠟?60Si2MnA 該材料許用應(yīng)力 []為 17001900MPa 把有關(guān)數(shù)值代入計(jì)算校核可知該膜片彈簧滿足要求比較合適膜片彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸和工作要求見零件圖圖 314 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 38 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 汽車傳動系的扭轉(zhuǎn)減震器按其所在位置的不同可分成兩類一類裝在從動盤總