【正文】 近年來(lái)，摩擦材料的種類增長(zhǎng)極快。 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 。 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(yè) 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(wú)波形彈簧片，摩擦片直接鉚在從動(dòng)盤 1上 。 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(yè) 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 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(guò)程中摩擦面上加緊載荷的變化曲線。 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)。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。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 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。 圖 51是離合器的各組成部件的模型圖片。 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。不帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。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。 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(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)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 。 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(guò)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。 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(yè) 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(guò) 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 )。 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 =。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。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(zhǎng)使用時(shí)間。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(yè) 有關(guān)。但是對(duì)離合器來(lái)說(shuō)， 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。 單位壓力的確定 影響磨損的物理因素是 pv 。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)。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(lái)說(shuō)，其后備功率較小，就要選取較大的后備系數(shù)。 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)。 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(guó)已規(guī)定了三種規(guī)格： ， ， 4mm ， 無(wú)更多選擇余地。具體來(lái)說(shuō)，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(guò)分增大 C? 值會(huì)使摩擦面積變小，這也是不利的。所以綜合表 41各組數(shù)據(jù)，選擇最佳的摩擦片外徑 D 為 250mm 。當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 emaxT （ mN? ） 來(lái)選定 D 時(shí)，有下列公式可供參考： ATD emax100? 式中，系數(shù) A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì) D 的影響，可參考下列范圍： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 小轎車 A =47； 一般載貨汽車 A =36（單片）或 A =50（雙片） ； 自卸車和使用條件惡劣的載貨汽車 A =19 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知這里應(yīng)該 取 A =36 初步計(jì)算 ： ? ? ??D 按 emaxT 初取 D 后，還需注意摩擦片尺寸系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 ，并且選取時(shí)選取尺寸應(yīng)略大于計(jì)算尺寸 。這樣上式就可以改寫成 pAZRTT ?? ee m a xc ?? 將有效半徑公式： ? ? ? ?dDRRR ???? 4121 i0e 和摩擦面積公式： ? ? ? ?222i20 4 dDRRA ???? ?? 帶入式中得： ? ?? ?DdDdZ pDpAZRTT ????? 1116 223ee m a xc ???? 式中，為摩擦面單位壓力， A 為一個(gè)摩擦面的面積； D 為摩擦片外徑； d 為摩擦片內(nèi)徑。通常具體的做法是，讓摩擦片有足夠大的摩擦面積 A來(lái)保證。由于參數(shù) N， eR 等的選取和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩特性的變動(dòng)有關(guān)，為保證能可靠傳扭，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)含有設(shè)計(jì)因子。 離合器摩擦片上的 摩擦面積： ? ? ? ?222i20 4 dDRRA ???? ?? 摩擦片上的單位作用壓力為： ? ?2i20 RRNANp ??? ? 離合器的轉(zhuǎn)矩容量可以由下式計(jì)算得到： NZRZTT ?efc ?? 式中， Z為離合器摩擦工作面數(shù)，對(duì)于單片式離合器 Z =2，雙片 Z =3??； ? 為摩擦系數(shù)。 當(dāng)滑塊繞其作用半徑等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，最大的摩擦力 fF 產(chǎn)生的摩擦力矩為 fT ： NRFRT ?efef ?? 式中， eR 為有效作用半徑。 離合器轉(zhuǎn)矩容量的確定 摩擦定 律說(shuō)明，摩擦力是非線性的，它有多個(gè)值，其最大值為 N? 。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 第 4章 離合器 基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 汽車上所用的摩擦離合器，既要傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨使得汽車平穩(wěn)起步，工作條件甚為惡劣。 本章小結(jié) 本章主要完成了對(duì)摩擦式 離合器的工作特性的分析，離合器的結(jié)構(gòu)型式分類 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 和各自工作原理的分析，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，對(duì)離合器型式進(jìn)行了選擇。首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使零件數(shù)目減小，重量減輕；其次離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸；再者，膜片彈簧具有良好的非線性特性，設(shè)計(jì)合適，可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很小的變化，且可減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便。 膜片 彈簧離合器 膜片彈簧離合器是用膜片代替了一般螺旋彈簧及分離桿機(jī)構(gòu)而做成的離合器，因?yàn)樗植荚谥醒耄钥勺龀芍醒霃椈呻x合器。當(dāng)從動(dòng)盤摩擦面磨損后，通過(guò)調(diào)整可以回到原來(lái)的壓緊力，也就減輕了操縱。中央彈簧的壓緊力通過(guò)杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用較小的彈簧力而達(dá)到足夠大的壓盤壓緊力。 中央彈簧離合器 采用一到兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)矩形斷面的的錐形螺旋彈簧做壓簧并布置在離合器正中間的結(jié)構(gòu)型式，稱為中央彈簧離合器。為了保證摩擦片上壓力分布盡量均勻，壓簧的數(shù)目不應(yīng)太少，且要隨摩擦片的直徑增加而 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 增加。但降低彈簧 剛度需要增加彈簧的圈數(shù)，以增加彈簧高度尺寸，這對(duì)壓簧來(lái)說(shuō)容易產(chǎn)生縱向不穩(wěn)定性，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，壓簧處有很大的離心力作用，容易使簧絲鼓出。 周置彈簧離合器所用的螺旋彈簧是線性的，當(dāng)摩擦片磨損后，彈簧伸長(zhǎng)，壓緊力下降，這對(duì)離合器可靠傳扭是不利的。在壓緊彈簧的作用下，壓盤將從動(dòng)盤緊壓在在飛輪上。這是離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。離合器蓋固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，飛輪作為離合器 的一個(gè)主動(dòng)摩擦面，而另一個(gè)主動(dòng)摩擦面是壓盤。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 離合器型式的選擇 周置彈簧離合器 周置彈簧離合器目前主要用在商用載重汽車上，結(jié)構(gòu)上，螺旋彈簧沿著壓盤的圓周作同心圓布置。 摩擦副摩擦?xí)r的熱負(fù)荷狀況可由摩擦副表面的最高溫度 max? 來(lái)表現(xiàn)。在設(shè)計(jì)階段如能計(jì)算摩擦副的溫度，預(yù)測(cè)咋使用條件下的摩擦熱狀況，明確影響熱過(guò)程各 因素得到相互關(guān)系，就能有效地改變著些因素，做好摩擦副的材料匹配，降低熱應(yīng)力，減少壓盤裂紋的生成和變形，從而可有效地提高離合器的可靠性。熱會(huì)使摩擦副的機(jī)械物理性能發(fā)生變化，摩擦片的磨損就和其熱負(fù)荷狀況有很大關(guān)系。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) （ a） （ b） 圖 31 石棉及材料 鑄鐵摩擦副摩擦系數(shù)變化曲線 （ a）對(duì)滑磨速度；（ b）對(duì)溫度 離合器的熱負(fù)荷 離合器接合時(shí)發(fā)生滑磨。 至于大家關(guān)心的摩擦副的磨損率 wI ，可以肯定地說(shuō)，滑磨速度或溫度升高都將使 wI 增加，而且溫度因素影響更大。 磨損的分析就更復(fù)雜了，但現(xiàn)今已經(jīng)有可能利用電腦來(lái)分析發(fā)生在摩擦離合器滑磨的動(dòng)態(tài)過(guò)程中和它有關(guān)摩擦表面的磨損情況。 眾所周知，摩擦系數(shù) ? 和滑動(dòng)速度、壓力、溫度等一些因素有關(guān)，但通常在摩擦式離合器的有關(guān)計(jì)算中，認(rèn)為 ? 是一常數(shù)。按理說(shuō)此方法更能反映實(shí)際情況，但若運(yùn)用不當(dāng)還不如前兩種方法。 （ 3）統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)分析法：它考慮到更多的實(shí)際使用