【導(dǎo)讀】它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。其結(jié)構(gòu)是否合理，性能是否與整車匹配，直接關(guān)系到汽車的操縱性、動(dòng)力。本論文主要研究離合器與整車的匹配性設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容做了以下幾個(gè)方。對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析對(duì)比，選擇離合器形式。根據(jù)前面的汽車總體設(shè)計(jì)，對(duì)離合器基本尺寸、參數(shù)進(jìn)行了選擇。對(duì)離合器各零部件進(jìn)行選型、匹配性設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。對(duì)離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)機(jī)械式操縱系統(tǒng)和液壓式操縱系統(tǒng)特點(diǎn)

　　

【正文】 320 410 510 620 680 820 980 150 200 280 310 380 480 600 720 800 950 1150 170 230 320 360 450 550 700 830 930 1100 1320 摩擦片內(nèi)徑 d 不做為一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，它和外徑 D 有一定的關(guān)系，用比值 C? 來反映，定義為 DdC ?? 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 比值 C? 關(guān)系到從動(dòng)片總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用性能。具體來說，由于現(xiàn)在廣泛采用扭轉(zhuǎn)減振器，所以布置扭轉(zhuǎn)減振器時(shí)要求加大內(nèi)徑 d ，從而 C? 要增大；但過分增大 C? 值會(huì)使摩擦面積變小，這也是不利的。按照目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，推薦 C? =~ 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高， C? 取值越大。 表 42 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑D /mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 內(nèi)徑d /mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 厚度/mm 4 4 4 DdC?? 87 94 00 67 20 89 83 85 57 40 43 31 C?? 76 67 57 03 62 96 02 00 27 43 40 單面面積/ 2mm 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 對(duì)摩擦片的厚度 h ，我國已規(guī)定了三種規(guī)格： ， ， 4mm ， 無更多選擇余地。 根據(jù)初取 D 值和表 42選擇 D =250 mm d =155 mm h = mm C? = 單位面積 302 2mm 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 摩擦片后備系數(shù)的確定 后備系數(shù)保證了離合器能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，還有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。 設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器的結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)。汽車離合器的后備系數(shù) ? 推薦如下（供參考）： 小轎車： ? =~ 載貨車： ? =~ 帶拖掛的重型車或牽引車： ? =~ 國外對(duì)小轎車的離合器推薦其后備系數(shù)值 ? 為 ，因?yàn)樾∞I車的離合器都采用膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會(huì)變小（開始時(shí)有些增大），再加上小轎車的后備功率比較大，使用條件比較好，故宜取小值。反之對(duì)于有拖 掛的載貨汽車，由于它們起步時(shí)阻力比較大，相對(duì)于小轎車來說，其后備功率較小，就要選取較大的后備系數(shù)。在同類型的汽車中，其后備系數(shù)也可不完全一樣。例如，像一般螺旋彈簧離合器，摩擦片磨損后工作壓力要減小，就要適當(dāng)加大后備系數(shù)。 初步選定 ： ? = 此后經(jīng)計(jì)算，在做修正。 單位壓力的確定 影響磨損的物理因素是 pv 。單獨(dú)考慮 p 的大小對(duì)摩擦片耐磨耗的影響是沒有意義的。但是對(duì)離合器來說， 降低 p 就意味著要增加摩擦片面積，提高了允許磨耗量，直接意義是提高了摩擦片的磨耗里程。因此，在一定意義上來說， p 的大小反映了離合器的使用壽命， p 值小，壽命長； p 值大，壽命短。這樣確定摩擦片上的單位壓力p 值大小，應(yīng)和離合器本身工作條件，摩擦片的直徑大小，摩擦材料及其品質(zhì)等因素 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 有關(guān)。 例如，離合器使用頻繁 ，工作條件比較惡劣時(shí)，單位壓力取較小的值為好。因?yàn)橹挥薪档蛦挝粔毫?p ，增大摩擦面積，加大容許的磨耗的體積，增加使用磨耗量，才能延長使用時(shí)間。 當(dāng)摩擦片的外徑比較大的時(shí)候，要適當(dāng)降低摩擦面上的單位壓力 p 。因?yàn)樵谄渌麠l件不變時(shí)，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，再加上因整個(gè)零件尺寸較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻。為了避免這些不利因素，單位壓力 p 應(yīng)隨摩擦 片的外徑增加而降低，實(shí)際上是降低 pv 值。 對(duì)于采用有機(jī)材料作為基礎(chǔ)的摩擦面片，下列一些數(shù)據(jù)可作為參考： 對(duì)于小轎車， D ? 230mm 時(shí)， p 約為 ； ?D 230mm 時(shí)， p 可由下式選?。? p =。 對(duì)于載貨車， D =230 mm 時(shí)， p 約為 MPa ； D =380~480mm 時(shí)， p 約為 （考慮中間盤散熱困難）。 采用 替代 石棉材料的摩擦片可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? ?? ?DdDdZ pDT ??? 1116 223e m a x ??? 把 ? =， mN195emax ??T ， ?? ， Z =2， mm250?D ， C? = 代入上式得 ? ?? ? 23 ???????? p? ?p p 值 稍 大，修正 ? 值，取 ? =，此時(shí)， ?p 此外 mN3 5 11 9 m a x ????? TT c ? 摩擦片的一些 約束條件 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 最大圓周速度的約束 摩擦片的外徑 D (mm )的選取應(yīng)使最大圓周速度 Dv 不超過 65— 70 sm ，即 sm651060 3pD ??? ?Dnv ? 式中， Dv 為摩擦片最大圓周速度 ( sm )；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速 ( minr )。 3pD 1060 ??? Dnv ? pn =4000 minr Dv = sm 符合要求 扭轉(zhuǎn)減振器布置半徑的約束 502 0 ?? Rd 是為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝和其總剛度，這個(gè)由后面的扭轉(zhuǎn)減振器安裝半徑?jīng)Q定，這里不作校核。 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩的約束 為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單 位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ? ? ?0220 4 ccc TdDZ TT ??? ? 式中， 0cT 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 ( 2mm/mN? )； [ 0cT ]為其允許值 ( 0cT )，按表 43 選取。 表 43 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 ( 2mmN? ) 離合器規(guī)格 D /mm ? 210 ? 210~250 ? 250~325 ? 325 [ 0cT ] / 22 mm/mN10 ?? 0． 28 0． 30 0． 35 0． 40 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 ? ? ? ?0220 4 ccc TdDZ TT ??? ? ? ? 202 m / m ????? cc TT 符合校 核標(biāo)準(zhǔn)。 每次接合的單位摩擦面積滑磨功的約束 為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 ][)( 4 22 ??? ??? dDZ W 式中， ? 為單位摩擦面積滑磨功 ( 2mm/J )； [? ]為其許用值 ( 2mm/J )，對(duì)于轎車： [? ] =0． 40 2mm/J ，對(duì)于輕型貨車： [? ] =0． 33 2mm/J ，對(duì)于重型貨車： [? ] =0． 25 2mm/J ； W 為汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功 (J )，可根據(jù)下式計(jì)算 2g2022e21800 ii rmnW ra?? 式中， am 為汽車總質(zhì)量 (kg )； r 為輪胎滾動(dòng)半徑 (m )； gi 為起步時(shí)所用變速器擋位的傳動(dòng)比； 0i 為主減速器傳動(dòng)比； en 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ( minr )，計(jì)算時(shí)轎車取2021 minr ，貨車取 1500 minr 。 22222 00 3015 00 ?? ???? ?W 得到 ： 2981?W J 將 2981?W J 代入式 ][)( 4 22 ??? ??? dDZ W 得 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 ][)155250(2 29814 22 ??? ????? 符合要求 本章小結(jié) 本章主要對(duì)離合器的基本結(jié)構(gòu)尺寸、參數(shù)進(jìn)行了選擇和給定約束。其中包括摩擦片外徑 、內(nèi)徑、厚度， 離合器后備系數(shù)，單位壓力 等 的確定。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 第 5章 離合器零部件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì) 本章將詳細(xì)介紹所選型式的離合器的主要零部件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 從動(dòng)盤選型設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減震器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的。不帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。但是現(xiàn)在汽車上幾乎都采用帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤，用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的共振，緩和 沖力，減少噪聲，傳送系零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性，并使汽車起步平穩(wěn)。 不論從動(dòng)盤是否帶有減震器，它們都有從動(dòng)片 、摩擦片和從動(dòng)盤轂 等 3各級(jí)本組陳部分。 這里設(shè)計(jì)采用的是帶有扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤，其從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂之間是通過減震彈簧彈性地連接在一起的。 圖 51是離合器的各組成部件的模型圖片。 圖 51 帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)分析圖 在從動(dòng)盤設(shè)計(jì)是考慮到以下問題：使從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能小，從動(dòng)盤具有軸向彈性，并具有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 從動(dòng) 片 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，為了減輕其重量，并使其質(zhì)量的分布 盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換擋齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。慣性力的大小與從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊，從動(dòng)片一般都做得很薄，通常用 ~ 厚的鋼板沖制而成。為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤形部分磨薄至 ~ ，使其質(zhì)量分布更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。 為是離合器 接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣，在離合器的接合過程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的。圖 52中示出了從動(dòng)盤軸向彈性結(jié)構(gòu)和蓋總成壓簧在離合器接合過程中摩擦面上加緊載荷的變化曲線。 具有軸向彈性的從動(dòng)片有以下 3種結(jié)構(gòu)形式：整體式彈性從動(dòng)片、分開式彈性從動(dòng)片和組合式彈性從動(dòng)片。 圖 53 整體式彈性從動(dòng)片 1從動(dòng)片； 2摩擦片； 3鉚釘 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 整體式彈性從動(dòng)片 如圖 53所示， 能達(dá)到軸向彈性的要求 ，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，但其缺點(diǎn)是很難保證每一片扇形部分的剛 度完全一致。 圖 54 分開式彈性從動(dòng)片 1波形彈簧； 6摩擦片； 3摩擦片鉚釘； 4從動(dòng)片； 5波形彈簧鉚釘 分開式彈性從動(dòng)片 如圖 54所示， 可以消除整體式彈性從動(dòng)片的缺點(diǎn)，但是對(duì)制造、裝配等要求較高，制造成本較高，一般用于小轎車上。 圖 55 組合式彈性從動(dòng)片 1從動(dòng)片； 2摩擦片鉚釘 3波形彈簧鉚釘； 4摩擦片； 5波形彈簧片 載 貨 汽車 上 則經(jīng)常采用組合式彈性從動(dòng)片如圖 55所示，在這種構(gòu)造中 ，靠壓盤 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 一側(cè)的從動(dòng)片 1 上鉚有波形彈簧片 5，摩擦片 4用鉚釘 2鉚在波形彈簧 5 上；靠近飛輪一側(cè)無波形彈簧片，摩擦片直接鉚在從動(dòng)盤 1上 。為保證從動(dòng)片的彈性作用，波形彈簧片的壓縮行程可取 ~ 之間，至少不應(yīng)小于 。 這里選用組合式彈性從動(dòng)片， 從動(dòng)片外徑 250mm ， 厚 ，外緣磨薄至 ，選用 mm 厚波形彈簧片， 波形彈簧片 壓縮行程 ，摩擦片厚 。 摩擦片的摩擦材料 離合器摩擦片在離合器接合過程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的熱，因此，要求摩擦片具有一些綜合性能：工作時(shí)間內(nèi)要有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)；在整個(gè)工作壽命周期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性；在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量；能承受較高的壓盤作用載荷；能抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞 ；在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度；具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好；在整個(gè)正常工作過程中，和對(duì)偶材料壓盤、飛輪等都要有良好的兼容摩擦性能；具有優(yōu)良的性能 /價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。近年來，摩擦材料的種類增長極快。挑選摩擦材料的原則是：滿足較高性能的標(biāo)準(zhǔn)；成本最??；