【正文】 由于自己的水平有限，本次設(shè)計(jì)中可能有很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。 這次膜片彈簧離合器的 設(shè)計(jì)，對(duì)原有離合器的設(shè)計(jì) 進(jìn)行了 優(yōu)化和修改，精確的設(shè)計(jì)了膜片彈簧并且提高了分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確度 對(duì) 其以后的設(shè)計(jì)過程起參考作用。重點(diǎn)在設(shè)計(jì)膜片彈簧，有很大的計(jì)算量和復(fù)雜的校核。從動(dòng)盤轂要進(jìn)行花鍵的校核，扭轉(zhuǎn)減震器的螺旋彈簧也要進(jìn)行強(qiáng)度校核； 對(duì)壓盤的設(shè)計(jì)校核， 要充分考慮到溫度對(duì)離合器工作的影響。 通過計(jì)算校核摩擦片外徑尺寸，計(jì)算選擇出其他部件的外形尺寸，再對(duì)其進(jìn)行校核，確定是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 39 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)根據(jù)給出的設(shè)計(jì)要求和原始設(shè)計(jì)參數(shù) ，選擇了 膜片彈簧離合器 進(jìn)行設(shè)計(jì) ，對(duì)其工作原理 和組成進(jìn)行了 闡述、結(jié)構(gòu)方案 也進(jìn)行了 比較和選擇、 對(duì) 相關(guān)零件參數(shù) 進(jìn)行 計(jì)算， 最終成功的繪制出了膜片彈簧離合器的裝配圖。 用 i操校核離合器踏板力 nP 是否合適： ? ?nP P i i ?? 分 分 總操 () 式中： P分 為壓盤的分離載荷； ?總 為系統(tǒng)效 率，一般取 ~，現(xiàn)取值為 ； 代入相關(guān)數(shù)值得： nP =，與 節(jié)中初選的大體相等，在要求范圍內(nèi)。 將數(shù)據(jù)代入式中得： i操= 16。 圖 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)簡圖 離合器踏板行程 nS 與 壓盤的升程 S? 有如下關(guān)系（參考圖 ）： 0()ncS S Z S i i ?? ? ? 分 操 () 式中 ： 0S 為分離軸承與分離桿之間的間隙，本操縱系統(tǒng)有間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 0S =0； S? 為摩擦片與飛輪、壓盤之間的間隙，對(duì)于單片離合器 S? =~。操縱機(jī)構(gòu)的分離撥 叉如圖 ，并采用棘輪式間隙自動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)便采用鋼索傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)。 1軟管； 2分離軸承； 3分離叉 圖 鋼索操縱機(jī)構(gòu) 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)分為桿系傳動(dòng)和鋼索傳動(dòng)（罩以軟管的鋼絲繩）兩種形式。 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 離合器操縱機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)四種。 操縱機(jī)構(gòu)踏板力和行程 為減輕司機(jī)的疲勞，踏板力應(yīng)盡可能的小，又保證有一定的感覺，所以踏板力和行程應(yīng)如下 ： 轎車： 80~130N； 載貨汽車 ： 150~200N； 踏板最大行程 175mm。 本章小結(jié) 本章對(duì)離合器蓋的厚度剛度和散熱進(jìn)行了闡述 。 用公式 計(jì)算反向驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大應(yīng)力 : m a x m a x m a x2m a x 1 62 eeT f TPn iW in R b h in R b hl? ? ? ?= MPa≤913MPa () 式中： σmax— 最大應(yīng)力值； W— 傳力片的截面系數(shù) ； n— 傳力片數(shù)量； i— 傳力片的組數(shù)； P — 傳力片作用力的大??； b— 傳力片的寬度； l— 傳力片的有效長度； h— 傳力片厚度；R— 傳力片的圓周半徑 ； fmax— 傳力片軸向變形力最大值； Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 。 用公式 計(jì)算壓盤和離合器蓋組裝時(shí)的最大應(yīng)力： max 12PniWl? ? () 式中： σmax— 最大應(yīng)力值； W— 傳力片的截面系數(shù) ； n— 傳力片數(shù)量； i— 傳力片的組數(shù)； l１ — 傳力片的有效長度； P— 傳力片 作用力的大小 。 傳力片的校核： 用公式 計(jì)算傳力片的有效長度： 35 1 l d?? () 式中： l１ — 傳力片的有效長度； l— 傳力片上兩孔之間的距離； d — 孔的直徑。 傳 力 片為 3 組，每組 2 片，每片厚度為 ，由 65Mn 的彈簧鋼帶制成。 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，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內(nèi)圓止口對(duì)中 。 （ 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有許多通風(fēng)窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風(fēng)窗口。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： （ 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，通過它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩。 本章 小結(jié) 本章首先對(duì)膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、變形和加載方式進(jìn)行了了解，其次又有目的的選擇了膜片彈簧 的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸，根據(jù)公式計(jì)算出彈性特性曲線，如果不符合本設(shè)計(jì)離合器的使用要求，需要調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，再次計(jì)算，最終得到合適的曲線，選擇合適的工作點(diǎn)等。由此可知，碟簧部分內(nèi)緣點(diǎn) B 處切向壓應(yīng)力最大， A 處切向拉應(yīng)力最大，分析表明， B 點(diǎn)的切向應(yīng)力最大，計(jì)算膜片彈簧的應(yīng)力只需校核 B 處應(yīng)力就可以了，將 B 點(diǎn)的坐標(biāo) X=（ er）和 Y=h/2 代入（ ）式有： ? ? }2)(2{1 E 22 ????? ??????? ???????? hrerertB （ ） 令 0d Bd t ???可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?re2 hP ????? 由于： )76/96ln( 7696)ln( ????? rR rRemm 所以： ?P? ， ?tB? N/mm2 B 點(diǎn) 作為分離指根部的一點(diǎn)，在分離軸承推力 F2作用下還受有彎曲應(yīng)力： ? ? 2r2frB hbn Frr6 ????? （ ） 33 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 br—— 單個(gè)分離指的根部寬 242182 0 ????? ?? rb r mm 因此： ?rB? N/mm2 由于 σrB是與切向壓應(yīng)力 σtB垂直的拉應(yīng)力，所以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論， B 點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為： 2 1 0 4 ?????? tBrBBj ??? N/mm2 1700][ ?? BjBj ?? N/mm2 膜片彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般都稍高于材料的局限，為提高膜片彈簧的承載能力，一般要經(jīng)過以下工藝：先對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得到具有較高抗疲勞能力的回火索氏體，對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理（將彈簧壓平并保持 12～ 14h），使其高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸處理，提高彈簧疲勞壽命，對(duì)分離指進(jìn)行局部高頻淬火或鍍鋁，以提高其耐磨性。從式（ ）可以看出當(dāng) eX ?? 時(shí)無論取任何值，都有 e)2(Y ????? 。 當(dāng) 0t ?? 時(shí) X)2(Y ???? ，因?yàn)?)2( ??? 的值很小，我們可以將 )2( ??? 看成)2(tg ??? ，由上式可寫成 X)2(tgY ???? ?，F(xiàn)選定坐標(biāo)于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn) O。 31 (8)膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 假定膜片彈簧在承載過程中其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn)動(dòng)（圖）。 表 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 (7)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。一些汽車膜片彈簧離合器的 L 和 l 見下表 。 (6)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。 30 (5)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? ≈3mm， 2? ≈10mm，窗孔半徑 re 一 般情況下由 （ r－ re ） ≈(～ ) 2? ,所以取 r－ re =1 2? =10mm 參考下表 72 選 取相關(guān)值。之間， ? ≈ )( rRH ? 代入數(shù)值計(jì)算可得 ： ? =176。 初步確定 R=96mm； r=76mm (3)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。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。 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。一般汽車汽車膜片彈簧的 H/h 值的范圍在 ～ 之間。 圖 三種不同 H/h 值時(shí)的無因次特曲線 圖 各種不同 H/h 值時(shí)的無因次彈性變形特性 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： （ 1） 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。 (a)自由狀態(tài)； （ b）壓緊狀態(tài)； (c)分離狀態(tài) 圖 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的作用力及變形情況 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)。分離時(shí)在膜片彈簧的大端處 27 及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形f1?和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 開始起作用。我們把 P1 稱作壓緊力。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 。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 —— 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 所示，膜片彈簧對(duì)壓盤無壓緊作用。這樣做，一方面可以減少分離爪根部應(yīng)力集中，一方面又可用來安置銷釘固定膜片彈簧，分離爪根部的過渡圓角 R＞ 。故 它又稱分離爪。所不同的是，在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分。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。而膜片彈簧離合器分推式和拉式，在本設(shè)計(jì)中采用推式結(jié)構(gòu)。得反復(fù)調(diào)整，多次計(jì)算后才可成功。 26 第 7 章 離合器膜片彈簧的設(shè)計(jì) 膜片彈簧有眾多優(yōu)其他彈簧的優(yōu)點(diǎn)，廣泛的被采用，但膜片彈簧的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，對(duì)彈性特性曲線的繪制也很麻煩。 本人設(shè)計(jì)的是推式膜片彈簧離合器， 采用的是推式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置。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。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計(jì)中 確定。 24 第 6 章 分離裝置的設(shè)計(jì) 離合器的分離裝置包括分離桿，分離軸承和分離套筒。在本設(shè)計(jì)中用材料為 3 號(hào)灰鑄鐵 JS— 1，工作表面光潔度取為 。 壓盤傳動(dòng)片的材料選擇 壓盤形狀一般比較復(fù)雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦 系數(shù)，故通常用灰鑄鐵鑄造而成，其金相組織呈珠光體結(jié)構(gòu)，硬度為 HB170～ 227，其摩擦表面的光潔度不低與 。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)冷卻。 （ 2）壓盤應(yīng)具有較大的剛度保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 那么 壓盤的的尺寸歸結(jié)為確定其厚度。 為了使摩擦片上壓力分布均勻，一般壓盤外徑比摩擦片外徑稍大，壓盤內(nèi)徑比摩擦片內(nèi)徑稍小。由彈簧鋼帶制成的傳動(dòng)片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘