【導(dǎo)讀】統(tǒng)所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，有效的降低傳動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)和噪聲。統(tǒng)中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依。動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等四部分。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)拉式膜片彈簧離合器工作原理。本結(jié)構(gòu)及其零部件的制造材料。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)。的確定，單位壓力?的確定，并進(jìn)行了總成設(shè)計(jì)主

　　

【正文】 壓盤處也作用有載荷 1P 。我們把 1P 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 1? ，膜片彈簧分離軸承相對(duì)于壓盤高度的變化稱之為小端變形 2? 。 2) 分離時(shí)：當(dāng)分離軸 承以 2P 力作用在膜片彈簧的小端時(shí)，支承環(huán) 4逐漸不起作用，而支承環(huán) 5開始起作用。當(dāng) 2P 力達(dá)到一定值時(shí)，膜片彈簧被壓翻。分離時(shí)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 f1? 和 f2? 。此時(shí)膜片彈簧 大端處的變形 bf 111 ??? ?? 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 在設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，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 圖 膜片彈簧示意圖 hH 比值的選取 設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，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。一般汽車膜片彈簧的 hH 值的范圍在 ～ 之間。常用的膜片彈簧厚度為 2～ 4mm，本設(shè)計(jì) ?hH ， mmh 3? ，則 mmH 4? 。 R 及 rR/ 確定 比值 rR/ 對(duì)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～ 時(shí)，碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大，就是說(shuō)彈簧的質(zhì)量利用率較好。因此設(shè)計(jì)用來(lái)緩和沖擊，吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能時(shí)的碟簧時(shí)選用。對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧，設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)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(lái)決定，一般 rR/ 取值為 ～ 。對(duì)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) H ， h 及 rR/ 等不變時(shí)，增加 R 有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降。可參考下表 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 一些車型膜片彈簧的 R 和 rR/ 的值 車型 外徑（ mm） 內(nèi)徑（ mm） 半徑 R2 （ mm） rR/ 豐田 225 160 206 103/81= 北京 BJ751 228 150 210 105/85= 上海 SH771 280 165 252 126/= 初步確定 mmR 110? ； mmr 90? 。 所以 ＝rR 。 膜片彈簧起始圓錐底角 ? 汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，一般起始圓錐 底角 ? 在 ?? 159～ 范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中 rRHrRH ???? a r c t a n? ，代入數(shù)值計(jì)算可得 ?10?? ，在 ?? 159～ 之間，合格。 膜片彈簧小端半徑 fr 及分離軸承的作用半徑 pr fr 的值主要由結(jié)構(gòu)決定，最小值應(yīng)大于變速器第一花鍵外徑，分離軸承作用半徑 pr 大于 fr 。 因?yàn)榛ㄦI外徑 mmD 3239。 ? ，要使 ?fr2 39。D ,所以取 20?fr mm , 22?pr mm 。 分離指數(shù)目 n 、切槽寬 1? 、窗孔槽寬 2? 及半徑 ?r 汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目 12?n ，一般在 18左右，采用偶數(shù)；制造時(shí)模具分離指切槽寬 ~ ?? ，窗孔槽寬 mm1092 ～?? ；窗孔半徑 ?r 一般情況下由 ? ? ? ? ~ ?? ?? rr ，所以取 ? ? mmrr 2 ??? ?? ，參考下表 。 表 一些車型膜片彈簧的分離指數(shù)目 n 、切槽寬 1? 、窗孔槽寬 2? 及半徑 ?r 車型 n ? ?mm1? ? ?mm2? ? ?mmrr ?? 豐田 18 9 11 北京 BJ751 18 11 13 上海 SH771 18 11 雪佛蘭 18 10 10 參考上表 ， 可取 18?n ， ?? ， mm102 ?? ， 76??r mm 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 壓盤加載點(diǎn)半徑 1R 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 1r 的確定 1r 應(yīng)略大于且等于接近 r ， 1R 應(yīng)略小于 R 且盡量接近 R 。本設(shè)計(jì)取1091?R mm ， 911?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(guó)內(nèi)常 用的碟簧材料為 MnASi260 ，當(dāng)量應(yīng)力可取為2/1700~1600 mmN 。 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(jì) 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其彈性特性滿足離合器的使用性能要求，而且彈簧也滿足設(shè)計(jì) 要求，以達(dá)到最佳的綜合效果 [17]。 1． 目標(biāo)函數(shù) 目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)主要有以下幾種： 1) 彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小。 2) 在從動(dòng)盤摩擦片磨損前后，彈簧壓緊力之差的絕對(duì)值為最小。 3) 在分離行程中，駕駛員作用在分離軸承上的分離操縱力的平均值為最小。 4) 在摩擦片磨損極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化的絕對(duì)值的平均值為最小。 5) 選 3）和 4）兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)為雙目標(biāo)。 為了既保證離合器使用過(guò)程中傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，又不致嚴(yán)重過(guò)載，且能保證操縱省力，選取 5）作為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分配不同的權(quán)重來(lái)協(xié)調(diào)它們之間的矛盾，并 用轉(zhuǎn)換函數(shù)將兩個(gè)目標(biāo)合成一個(gè)目標(biāo)，構(gòu)成統(tǒng)一的總目標(biāo)函數(shù)，則 ? ? ? ? ? ?XfXfXf 2211 ?? ?? （ 7－ 1） 式中， 1? 和 2? 分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù) ? ?Xf1 和 ? ?Xf2 的加權(quán)因子，視設(shè)計(jì)要求選定。 2. 設(shè)計(jì)變量 從膜片彈簧彈性特性計(jì)算式 ? ? ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ??????????? ?????????? ???? 21111112112111 2ln16 hrR rRHrR rRHrR rRhfF ??????（ 7－ 2） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 可以看出，應(yīng)選取 H 、 h 、 R 、 r 、 1R 、 1r 這六個(gè)尺寸參數(shù)以及在接合工作點(diǎn)相應(yīng)于彈簧工作壓緊力 BF1 的大端變形量 B1? （圖 ）為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，即 ? ? ? ??? ?? BrH h R r RxxxxxxxX 1117654321 ?（ 7－ 3） 圖 膜片彈簧工作點(diǎn)位置圖 3. 約束條件 1）應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的彈簧工作壓緊力 BF1 與要求的壓緊力 YF 相等，即 BF1 ＝ YF 2）為了保證各工作點(diǎn) A、 B、 C有較合適的位置（ A 點(diǎn)在凸點(diǎn) M左邊， B 點(diǎn)在拐點(diǎn) H附近， C 點(diǎn)在凹點(diǎn) N附近，如圖 7－ 4 所示），應(yīng)正確選擇 B1? 相對(duì)于拐點(diǎn) H1?的位置，一般 ~ ?HB ?? ，即 111 ????????? ??? rR rRHB? （ 7－ 4） 3）為了保證摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力 AF1 應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力BF1 ，即 ?AF1 BF1 4）為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的 hH/ 與初始底錐角? ?rRH ?? /? 應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 ?? hH ? ? ?? ???? 15/9 rRH? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 5）彈簧各部分 有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即 ?? rR 100/270 ?? hR ?? rR （ 7－ 5） 6）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑 1r 應(yīng)位于摩擦片的平 均半徑與外徑之間，即 ? ? 2/4/ 1 DrdD ??? 7）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置要求， 1R 與 R ， 1r 與 r ， fr 與 0r 之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 71 1 ??? RR 60 1 ??? rr 40 0 ??? rrf 8）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即 111 ???? rR rR f 9）彈簧在工作過(guò)程中， B點(diǎn)的最大壓應(yīng)力 maxtB? 應(yīng)不超過(guò)其許用值，即 ? ?tBtB ?? ?max 10)彈簧在工作過(guò)程中， 39。A 點(diǎn)（或 A點(diǎn)）的最大拉應(yīng)力 max39。tA?（或 maxtA? ）應(yīng)不超過(guò)其相應(yīng)的許用值，即 ? ?39。39。 max tAtA ?? ? 或 ? ?tAtA ?? ?max 11）彈簧在制造過(guò)程中，由于其主要尺寸參數(shù) H、 h、 R和 r都存在加工誤差，對(duì)彈簧的壓緊力有一定的影響。因此，為了保證在加工精度范圍內(nèi)彈簧的工作性能，必須使由制造誤差引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差不超過(guò)某一范圍，即 ???????? B rRhH F FFFF （ 7－ 6） 式中： HF? H的制造誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值； hF? h的制造誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值； RF? R的制造誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值； rF? r的制造誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值。 12）在離合器裝配誤差范圍內(nèi)引起的彈簧壓緊力的相對(duì)偏差，也不得超過(guò)某畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 一范圍，即 11 ??BBFF （ 7－ 6） 式中： BF1? 離合器裝配誤差引起的彈簧壓緊力的偏差值。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第 8章 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)減震器概述 扭轉(zhuǎn)減震器主要由彈性元件（減震彈簧或橡膠）和阻尼元件（阻尼片）等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階（通常為三階）固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量 [1。因此，扭轉(zhuǎn)減震器具有如下功能： 1) 降低發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率。 2) 增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。 3) 控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)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及噪聲。 4) 緩和非穩(wěn)定工況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善離合器的接合平順性。 扭轉(zhuǎn)減振器具有線性和非線性兩種特性。單級(jí)線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性，其彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，廣泛應(yīng)用于汽油機(jī)汽車中。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)時(shí)，由于怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪間的敲擊，從而產(chǎn)生令 人厭煩的變速器怠速噪聲。在扭轉(zhuǎn)減振器中，另設(shè)置一組剛度較小的彈簧，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下起作用，以消除變速器怠速噪聲。此時(shí)可得到兩級(jí)非線性特性，第一級(jí)的剛度很小，稱為怠速級(jí)；第二級(jí)的剛度較大。在柴油機(jī)汽車中，目前廣泛采用具有怠速級(jí)的二級(jí)或三級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)減振器。 在扭轉(zhuǎn)減震器中，也有采用橡膠代替螺旋彈簧作為彈性元件，以液體阻尼器代替干摩擦阻尼的新結(jié)構(gòu) [18]。 扭轉(zhuǎn)減震器參數(shù) 減振器的扭轉(zhuǎn)剛度 ?k 和阻尼摩擦元件間的阻尼摩 擦轉(zhuǎn)矩 ?? 是兩個(gè)主要參數(shù)，決定了減振器的減振效果。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩 j? 、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 n? 和極限轉(zhuǎn)角 j? 等。 1． 極限轉(zhuǎn)矩 j? 極限轉(zhuǎn)矩是指減振器在消除了限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙 1? 時(shí)所能畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它受限于減振彈簧的許用應(yīng)力等因素，與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取 ? ? m ~ ej ??? （ 8－ 1） 式中，商用車：系數(shù)取 ；乘用車：系數(shù)取 。 本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的是乘用車，故系數(shù)選取 ，故而計(jì)算得 m a x ??????? ej 試驗(yàn)表明，當(dāng)減振器傳遞的極限轉(zhuǎn)矩 j? 與汽車后驅(qū)動(dòng)輪的最大附著力矩max?? 相等時(shí)，傳動(dòng)系的動(dòng)載荷為最??；若 max????j ，系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生沖擊載荷；若 max????j ，則會(huì)增大減振器的角剛度，使傳動(dòng)系動(dòng)載荷有所增大。因此， j? 也可按下式選取 102m axgrj ii rG ?? ???? （ 8－ 2） 式中： 2G 滿載汽車后驅(qū)動(dòng)橋靜載荷； ? 附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ?? ；