【正文】 通過(guò)支承環(huán)和壓盤(pán)加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用 F1 表示，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為λ 1，則壓緊力 F1與變形λ 1之間的關(guān)系式為 : ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ?????????????? ???????? ??? 2111111211211 hrR rR2HrR rRHrR r/RIn16 EhF （ ） 式中： E—— 彈性模量，對(duì)于鋼， aMPE ?? μ —— 泊松比，對(duì)于鋼，μ = H—— 膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼板厚度 R—— 彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑 r—— 彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑 R1—— 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 r1—— 支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 表 膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 r1 H h 128 102 126 104 6 3 代入（ ） 得 ： ? ? 1213111 6 4 8 0 ???? ???? fF （ ） 對(duì)（ ）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出λ 1=F1 的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 膜片 彈簧強(qiáng)度計(jì)算 Fλ圖 碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，它具有獨(dú)特的彈性特征，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。分離指數(shù)常取為 18，大尺寸膜片彈簧有取 24 的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為 18。 在 15~9 176。 膜片彈簧起始圓錐底角 ? 汽車(chē)膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí) ，圓錐底角α一般在 15~9 176。汽車(chē)離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的要求， R/r 常在 ～ 的范圍內(nèi)取值。常用的膜片彈簧板厚為 2～ 4mm，本設(shè)計(jì)2?hH ， h=3mm ，則 H=6mm 。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 圖 三種不同 H/h 值時(shí)的無(wú)因次特曲線(xiàn) 圖 各種不同 H/h 值時(shí)的無(wú)因次彈性變形特性 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。一般可以分成下列四 中情況： ⑴ hH ＜ 2 如下圖 中 H/h= 的曲線(xiàn) ,其曲線(xiàn)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。 膜片彈簧的彈性變形特性 前面說(shuō)過(guò)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(xiàn)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)。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? 和武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 f2? 。 （ 2）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(kāi)始起作用。我們把 P1 稱(chēng)作壓緊力。因此，離合器蓋通過(guò)支承環(huán) 4 對(duì)膜片彈簧施加載荷 P1 ，膜片彈簧幾乎變平。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： （ 1）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(pán) —— 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)，膜片彈簧對(duì)壓盤(pán)無(wú)壓緊作用。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(lái)安置銷(xiāo)釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過(guò)渡圓角 R＞ 。故它又稱(chēng)分離爪。所不同的是，在膜片彈簧上還包括有徑向開(kāi)槽部分。碟形彈簧的彈性作用是這樣：沿其軸線(xiàn)方向加載，碟簧受壓變平，卸載后又恢復(fù)原形所。在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體，它的形狀像一個(gè)無(wú)底的碟子和一般機(jī)械上用的碟形彈簧完全一樣，故稱(chēng)作碟簧部分。而膜片彈簧離合器分推式和拉式，在本設(shè)計(jì)中采用拉式結(jié)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章主要講述的是對(duì)汽車(chē)離合器分離裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有兩部分組成，分離桿的設(shè)計(jì)，分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì)。另外，分離軸承由傳動(dòng)的外圈轉(zhuǎn)動(dòng)改為內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)、外圈固定不轉(zhuǎn)，由內(nèi)圈來(lái)推動(dòng)分離指結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)卦龃罅四て瑥椈傻母芪錆h理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 桿比，且由于內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力作用下，潤(rùn)滑脂在內(nèi)、外圈間的循環(huán)得到改善，提高了軸承使用壽命。當(dāng)膜片彈簧旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與軸承不同心時(shí)，分離軸承便會(huì)自動(dòng)徑向浮動(dòng)到與其同心的位置，以保證分離軸承能均勻壓緊各分離指舌尖部。 本設(shè)計(jì)的是拉式膜片彈簧離合器， 采用如圖（ ）的的自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置，圖中在軸承外圈 2 和分離套筒 5 外凸緣和外罩殼 3 之間以及內(nèi)圈 1與分離套筒內(nèi)凸緣之間都留用徑向間隙，這些間隙保證了分離軸承相對(duì)于分離套筒可徑向移動(dòng) 1mm 左右。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。 在設(shè)計(jì)分離桿時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)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(dòng)上的干涉 ； （ 3）分離桿內(nèi)端的高度可以調(diào)整 。 第 6章 離合器分離裝置設(shè)計(jì) 分離桿的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)才用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來(lái)完成。這些部件都是給離合器傳遞扭矩的部件 ，他們共同的特點(diǎn)是都要有良好的散熱能力，有能有效把在主動(dòng)部分的熱傳遞出去的能力。 離合器蓋的對(duì)中方式有兩種，一種是用止口對(duì)中，另有種是用定位銷(xiāo)或定位螺栓對(duì)中，由于本設(shè)計(jì)選用的是傳動(dòng)片傳動(dòng)方式，因而離合器蓋通過(guò)一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中 . 本章小結(jié) 本章對(duì)離合器主動(dòng)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算、選擇 。 （ 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(kāi)有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開(kāi)有通風(fēng)窗口。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)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(shí)，可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)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(huì)造成變速器的換檔困難。 離合器蓋的設(shè)計(jì) 離合器蓋一 般都與飛輪固定在一起，通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。為了增加機(jī)械強(qiáng)度，還可以另外添加少量合金元素。 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤(pán)一般都做得比較厚（載重汽車(chē)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(pán) 的厚度為15 ㎜ 。 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差，在滑磨過(guò)程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤(pán)等零件吸收，為了使每次接合時(shí)的溫升不致過(guò)高，故要求壓盤(pán)有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。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。 壓盤(pán)的幾何尺寸的確定 、 由于摩擦片的尺寸在前面已經(jīng)確定，故壓盤(pán)的內(nèi)外徑也可因此而確定。如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式。并能提高離合器本身的使用壽命及汽車(chē)的舒適性等。從動(dòng)盤(pán)包括摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、波形彈簧、從動(dòng)盤(pán)轂及其他一些起緊固、傳遞力作用的零件。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)。 在該設(shè)計(jì)中選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。這種摩擦片的缺點(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。 （ 2）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨。 摩擦 片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長(zhǎng)期穩(wěn) 定的工作，根據(jù)汽車(chē)的的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)方面的要求： 摩擦片 外徑 D/mm 發(fā)動(dòng)機(jī)的 最大轉(zhuǎn)矩 Temax/N dDh ?? （ ） 得 ?P N， ?c? MPa ? MPa，合 格。d 分別為花鍵的內(nèi)外徑； Z 為從動(dòng)盤(pán)轂的數(shù)目；取 Z=1 h 為花鍵齒工作高度； 2/)( 39。 max?? （ ） 從動(dòng)盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底 ， 39。 m，由表41 查得 n=10， D′ =32mm， d′ =26mm， t=4mm， l=30mm，σ j=，則由公式校核得： 驗(yàn)證：擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為： nltRc ?? （ ） 式中， P 為花鍵的齒側(cè)面壓力，它由下式確定： ZdD TP e )( 4 39。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝：對(duì)減振彈簧窗口及從動(dòng)片配合，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。 從動(dòng)盤(pán)的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上 滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取 倍的花鍵軸直徑。 從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤(pán)轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是 05 款捷達(dá) GDF 微型轎車(chē)的離合器 ，故采可以用整體式彈性從動(dòng)片 ，離合器從動(dòng)片采用 2 ㎜厚的的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取 250 ㎜，內(nèi)徑由從動(dòng)盤(pán)轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計(jì)中取得。此外，彈性從動(dòng)片還使壓力的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。慣性力的大小與沖動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了見(jiàn)效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用 ~ ㎜厚的薄鋼板沖壓而成 ,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(pán)形部分 磨至 ～ ㎜ ,使其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。這是因?yàn)槠?chē)在行駛中進(jìn)行換檔時(shí)，首先要分離離合器，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速必然要在離合器換檔的過(guò)程中發(fā)生變化，或是增速（由高檔換為低檔）或是降速（由低檔換為高檔）。 （ 4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度 。 （ 2）為了保證汽車(chē)平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤(pán)應(yīng)具有軸向彈性 。它雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，從動(dòng)片及減振盤(pán)相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂發(fā)生來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會(huì)很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。在從動(dòng)片和減振盤(pán)的窗孔上都制有翻邊，這樣可以防止彈簧滑脫出來(lái)。這樣，摩擦片，從動(dòng)片和減振盤(pán)三者就被連在一起了。從動(dòng)盤(pán)主要由從動(dòng)片，從動(dòng)盤(pán)轂，摩擦片等組成，由下圖 可以看出，摩擦片 1， 13 分別用鉚釘 14， 15 鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動(dòng)片鉚在一起。通過(guò)對(duì)摩擦片這個(gè)零件的設(shè)計(jì)選擇，還可以間 接確定離合器的外形尺寸等。 查 GB/T 29771997 載重汽車(chē)輪胎系列 表 “55” 系列轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎知： 輪胎類(lèi)型與規(guī)格 新胎外直徑 負(fù)載下靜半徑 滾動(dòng)半徑 185/60 R15 603 277 293 Ma=m0+65n+an=1480kg 2 2 2220()1800e a rgn m rW ii??=（ J） ??=(J/mm2) 2[ ] 0 /J mm? ? 滿(mǎn)足要求 。 根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和式 ，可以算得 =滿(mǎn)足要求。已經(jīng)選取后備系數(shù) β =，滿(mǎn)足要求。 （ 2） 摩擦片的內(nèi)、外徑比 c 摩擦片的內(nèi)、外徑比 c應(yīng)在 范圍內(nèi)，即： ≤ c=≤ 由此可見(jiàn)，滿(mǎn)足要求。） =12β maxeT 得 ： P= 單位壓力 0p 在容許范圍 ～ 之內(nèi)，認(rèn)為所選離合器的尺寸、基本參數(shù)合適。 由 外徑 D=200 ㎜ 內(nèi)徑 d=140 ㎜ 厚度 h= ㎜ 內(nèi)徑與外徑比值 C′ = 1－ 3C? = 由公式 D 179。 前面已經(jīng)初步確定了摩擦武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 片的基本尺寸； 表 34 摩擦片單位壓力 P0的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 P0/MPa 石棉基材料 模壓 編織 粉末冶金材料 銅基 鐵基 金屬陶瓷材料 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。 摩擦面數(shù) Z 為離合器從動(dòng)盤(pán)數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力 P。 則有 β 可有表 33 查得 ： β＝ 。通常轎車(chē)和輕型貨車(chē) β= ～ 。 由選車(chē)型得 maxeT = 125N當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力 P0， 可估算出摩擦片外徑。根據(jù)離合器的結(jié)構(gòu)，選擇相應(yīng)的組成部件，有摩擦片的選擇，有壓緊彈簧布置形式的選擇，對(duì)壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行相應(yīng)的篩選；不一樣的離合器需要不同的分離軸承類(lèi)型，本章還講述了離合器散熱通風(fēng)的措施。膜片彈簧式離合器本身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作另外設(shè)置。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，除要求壓盤(pán)有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。在特別頻繁的使用下，壓盤(pán)表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到 1000 C。 C 時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤(pán)，工作表面 的瞬時(shí)溫度一般在 180176。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承，它可以將潤(rùn)滑脂密封