【導(dǎo)讀】輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可。傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。系的動(dòng)力，配合換檔；防止傳動(dòng)系過載。此設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選擇。本文主要是對(duì)載重2噸輕型汽車的膜片式彈簧離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)。的確定，單位壓力p的確。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(dòng)盤設(shè)計(jì)。和圓柱螺旋彈簧設(shè)計(jì)等。汽車作為最普通的交通工具，在日常。的生活和工作中起了重要的作用。因此，汽車工業(yè)的規(guī)模及產(chǎn)品的質(zhì)量就成為衡量一。個(gè)國(guó)家技術(shù)的重要標(biāo)志之一。上甚至無路地區(qū)行駛及機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來，它的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用內(nèi)燃機(jī)。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。減輕換檔時(shí)齒輪間的沖擊，便于換檔。矩）時(shí)，其主從動(dòng)部分將產(chǎn)生相對(duì)滑磨。離合器在結(jié)合時(shí)也不夠柔和，

　　

【正文】 ??8 （ a） 膜片彈簧 （ b） 碟形彈簧 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 中 b 的樣子，它的形狀像一個(gè)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 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(shí)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(zhǎng)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＞ 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(shí)，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： ⑴接合時(shí) 離合器接合時(shí)，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 ，膜片彈簧對(duì)壓盤無壓緊作用。 載重 2 噸輕型汽車 膜片式 離合器總成設(shè)計(jì) 26 當(dāng)壓盤 —— 離合器蓋總成與飛 輪裝合時(shí)，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(duì)膜片彈簧施加載荷 P1 ，膜片彈簧幾乎變平見圖 。同時(shí)在壓盤處也作用有載荷 P1 。我們把 P1 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? 。 ⑵分 離時(shí) 當(dāng)分離軸承以 P2 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) P2 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? 。見圖 此時(shí)膜片彈簧大端處的變形1? = f1? + b1? 。 圖 ??8 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的作用力及變形情況 (a)自由狀態(tài)； （ b） 壓緊狀態(tài)； (c)分離狀態(tài) 膜片彈簧的彈性變形特性 前面說過膜片彈簧起彈性作用的部分 是其碟簧部分，碟簧部分的彈性變形特性和螺旋彈簧是不一樣的，它是一中非線性的彈簧，其特性和碟簧部分的原始內(nèi)截錐高 H及彈簧片厚 h 的比值 H/h 有關(guān)。不同的 H/h 值可以得到不同的特性變形特性。一般可以分成下列四中情況： ⑴ hH ＜ 2 如下圖 中 H/h= 的曲線 ,其曲線形狀表現(xiàn)為 :載荷 P 的增加 ,變形 ? 總是不斷增加 .這種彈簧的剛度 很大 ,可以承受很大的載荷 ,適合與作為緩沖裝置中的行程限制器 。 ⑵ hH = 2 如圖 中 H/h=≈ 2 的曲線 ,彈性特性曲線在中間有一段很 平直 ,變形的增加 ,載荷 P幾乎不變 .這種彈簧叫做零剛度彈簧 . 2021 屆車輛工程 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 ⑶ 2 ＜hH＜ 2 2 如圖 中hH= 者 ,彈簧的特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域 ,即當(dāng)變形增加時(shí) ,載荷反而減少具有這種特性的膜片彈簧很適合用于作為離合器的壓緊彈簧 ,因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū) ,達(dá)到分離離合器時(shí)載荷下降 ,操縱省力的目的 ,當(dāng)然負(fù)剛度過大也不適宜 ,以免彈簧工作位置略微變動(dòng)造 成彈簧壓緊力過大 . ⑷hH＞ 2 如 下 圖 ,這種彈簧的的特性曲線中具有更大的負(fù)剛度不穩(wěn)定工作區(qū) ,而且有載荷為負(fù)值的區(qū)域 .這種彈簧適合于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)。 圖 ??8 三種不同 H/h值時(shí)的無因次特曲線 圖 ??8 各種不同 H/h值時(shí)的無因次彈性變形特性 載重 2 噸輕型汽車 膜片式 離合器總成設(shè)計(jì) 28 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 見圖 圖 ??8 膜片彈簧示意簡(jiǎn)圖 H/h 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。一般汽車汽車膜片彈簧的 H/h 值的范圍在 ～ 之間。 一些車型的膜片彈簧的 H/h 值見下表 表 （ 7— 1） 一些車型的膜片彈簧的 H/h值 車型 H/h 車型 H/h 豐田 北京 BJ751 = = 上海 SH771 雪佛蘭 = = 參考上表 取 hH = = 2021 屆車輛工程 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 R 及 R/r 確定 比值 R/r 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 ～，碟形彈簧儲(chǔ)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(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決定，一般 R/r 取值為 ～ 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 R/r 等不變時(shí)，增加 R有利于膜片彈簧 應(yīng)力的下降。參考下表可 初步確定 R/r = 表 ??8 一些車型膜片彈簧的 R和 R/r的值 車型 外徑（㎜） 內(nèi)徑（㎜） 膜片彈簧大端半徑 2R（㎜） R/r 豐田 225 160 206 103/81= 北京 BJ751 228 150 210 105/= 上海 SH771 280 165 252 126/= 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 10176。～ 14176。之間 ， ? ≈ )( rRH ? 代入數(shù)值計(jì)算可得： ? =11176。 15′ 膜片彈簧小端半徑 rf 及分離軸承的作用半徑 rp rf 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 rp 大于 rf 因?yàn)榛ㄦI外徑 D=34 ㎜要使 2 rf ＞ D，所以取 rf =25㎜， rp =28 ㎜ 分離指數(shù)目 n、切槽寬 1? 、窗孔槽寬 2? 、及半徑 re 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(shí)模具分度切槽寬 1? ≈ 4㎜， 2? ≈ 12 ㎜，窗孔半徑 re 一般情況下由 （ r－ re ） ≈ (～ ) 2? ,所以取 r－ re =1 2? =12㎜ 參 考下表 表 一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù) n、切槽寬 1? 、 2? 及半徑 er 載重 2 噸輕型汽車 膜片式 離合器總成設(shè)計(jì) 30 表 ??8 一些車型膜片彈簧的分離爪數(shù) n、切槽寬 1? 、 2? 及半徑 er 車型 n 1? （㎜） 2? （㎜） r－ er （㎜） 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 可取得 n=18, 1? ≈ 4㎜， 2? ≈ 12 ㎜ , re = 承環(huán)的 作用半徑 l 和膜片與壓盤接觸半徑 L 由于采用推式膜片彈簧， l， L 的大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來說， l 值應(yīng)盡量靠近 r而略大與 r。 L應(yīng)接近 R略小于 R。一些汽車膜片彈簧離合器的 L和 l見下表 表 ??8 一些車型的膜片彈簧支承環(huán)平均半徑 l、接觸班級(jí) L 車型 膜片彈簧大端半徑 R（㎜） 壓盤接觸半徑 L （㎜） 碟簧部分半徑 r （㎜） 支承環(huán)平均半徑 l (㎜ ) 豐田 103 101 81 北京 BJ751 105 103 83． 5 84 上海 SH771 126 120 103． 6 105 雪佛蘭 114 114 93 97 2021 屆車輛工程 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 參看表 可選擇 ： l=84 ㎜， L=108㎜ 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(shí)應(yīng)具有足夠大的塑性變形性能。按上述要求，國(guó)內(nèi)常用的膜片彈簧材料為硅錳鋼 60Si2MnA。 膜片彈簧的計(jì)算 由前面已知數(shù)據(jù)： T maxe = ,D=225 ㎜ ,d=150 ㎜ ? =,hH =,rR =,? =11176。 15′ ,R=108㎜ ,r= ㎜ ,H= ㎜ , h= ㎜ ,l=84 ㎜ ,L=102 ㎜ , rf =25 ㎜ ,rp =28 ㎜ ,n=18, 1? =4㎜， 2? =12 ㎜ re = ㎜ ⑴根據(jù)下 式（ ） 畫出 P1 — ? 1 曲線 1P = )1(6 21????Eh ? 2)(lnlL rR? ? ?H－ 1? lLrR?? ? [H－ 21? ( lLrR?? )]+ 2h ? 式 ( ) 式中， E— 彈性模數(shù)，鋼材料取 E= 105 Mp； ? — 泊松比，鋼材料取 h— 彈簧片厚，㎜ H— 碟簧部分內(nèi)截錐高，㎜ 1? — 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，㎜ L— 膜片彈簧與壓盤接觸半徑 ，㎜ l— 支承環(huán)平均半徑，㎜ 載重 2 噸輕型汽車 膜片式 離合器總成設(shè)計(jì) 32 設(shè) 1P = 1P42 ))(1(6 Eh lL?? ?? 1? =h1? 因此公式 ()就成為： 1P = 1? lnrR [(hH － 1? lLrR?? )(hH 21? lLrR?? )+1] 式 式 ( ) 把 有關(guān)數(shù)值代入上述各式，得： P1 = 1P? 1? = 1?? 1P? = 1?? 3 － 1?? 2 + 1?? 令 d 1P? /d 1?? =0 得： 0． 495 1?? 2 1?? +=0 由不同的 1?? 值 ,計(jì)算 1P? 及 P1 和 1? ,計(jì)算結(jié)果列表如下 :下表 表 1?? 值 ,計(jì)算 1P? 及 P1 和 1? ,計(jì)算結(jié)果列表 1? 1p 5 1 4 9 4 5 5 8 9 7 8 2 1 1? 1 2 3 4 5 6 1p 1180 2190 3602 4569 50