【正文】 用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳 遞轉(zhuǎn)矩的能 力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大， 分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約 ；無(wú)論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的 膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程，不會(huì)產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長(zhǎng)。 圖紙有：扭轉(zhuǎn)減振器、摩擦片、膜片彈簧、從動(dòng)盤、軸、壓盤、離合器總成。 離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證 摩擦片的選擇 單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。 壓緊彈簧布置形式的選擇 離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) [9]： （ 1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征 ,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。 但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。因此，我選用膜片彈簧式離合器。 （ 2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承 ，它可以將潤(rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需增加。C 時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在 176。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到 。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。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。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)。 （ 3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。綜上所述， 選擇石棉基材料。同時(shí)，摩擦片從動(dòng)鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動(dòng)鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。為使從動(dòng)盤有軸向彈性，單獨(dú)制造扇形波狀彈簧與從動(dòng)鋼片鉚接。因此設(shè)計(jì)中選用此類彈簧。彈性元件可降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避免由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振。汽車行駛在不平的道路上行駛阻力也會(huì)時(shí)刻變化。阻尼元件則可有效的耗散此時(shí)的振動(dòng)能量，因而扭轉(zhuǎn)減震器可有效地降低傳動(dòng)系共振 載荷與噪聲。彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減震器，其彈性特點(diǎn)為線性。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩實(shí)際上是通過(guò)一些彈性元件傳遞到傳動(dòng)系的。 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 在進(jìn)行離合器的具體設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為前提，然后滿足下 列條件 [15]: （ 1）如前所述，扇形波狀彈簧對(duì)置分布鉚接在從動(dòng)鋼片上，并在從動(dòng)盤上設(shè)置扭轉(zhuǎn)減震器保證離合器接合柔和，摩擦片制成一定錐度（從動(dòng)盤錐形量約為 ）使其大端面向飛輪，這樣從動(dòng)盤轂在從動(dòng)軸（即變速器第一軸）花鍵上易于滑動(dòng)，有利于離合器徹底分離。 （ 3）離合器從動(dòng)軸的軸向定位及軸承潤(rùn)滑，離合器從動(dòng)軸在安裝后應(yīng)保持軸向定位，在拆卸時(shí)便于離合器中抽出來(lái)。離合器分離軸承靠注入黃油潤(rùn)滑的，而從動(dòng)軸前軸承靠油杯定期注入潤(rùn)滑。 （ 4）離合器運(yùn)動(dòng)零件的限位，離合器處于接合時(shí)為使壓盤與摩擦片很好接合，應(yīng)使分離彈簧與分離軸 承之間保持一定間隙，這是分離軸承回位彈簧加以保證。 離合器主要零件的設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤 扇形波狀彈簧兩兩對(duì)置鉚接與從動(dòng)鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于 ，從動(dòng)盤本體采用 45號(hào)鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動(dòng)盤本體上設(shè)徑向切口。 （ 4）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為 。 膜片彈簧 膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。 壓盤 壓盤的材料選用 HT2040 鑄造制成。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，并進(jìn)行靜平衡。壓盤殼用 M8179。 離合器蓋 離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時(shí)，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^(guò)度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用 10 鋼材材料、 HRc4050。 第 3章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 離合器設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù) 表 離合器原始數(shù)據(jù) 汽車的驅(qū)動(dòng)形式 4179。 α 在 ～ ，取 α= ，則 （ 1）后備系數(shù) β 是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β 時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最 大扭矩； b. 防止離合器本身滑磨程度過(guò)大； c. 要求能夠防止傳動(dòng)系過(guò)載。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇 β= 。 表 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車型 后備系數(shù) β 乘用車及最大總質(zhì)量小于 6t 的商用車 ～ 最大總質(zhì)量為 6～ 14t 的商用車 ～ 掛車 ～ 摩擦片的外徑可有式 : （ ） 求得 為直徑系數(shù)，取值見表 取 得 D=?？捎杀?： 摩擦面數(shù) Z為離合器從動(dòng)盤數(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。離合器間隙 Δt 是指離合器處于正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合 器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。取 Δt=4mm 。 表 摩擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力/MPa 石棉基材 料 模壓 ~ 編織 ~ 粉末冶金材料 模壓 ~ 編織 金屬陶瓷材料 ~ 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （ 1）摩擦片外徑 D（ mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度 不超過(guò) 65～ 70m/s，即 m/sm/s （ ） 式中， 為摩擦片最大圓周速度（ m/s）； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速 (r/min)。 （ 4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約 50mm，即 mm （ 5）為反映離合器傳遞的轉(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 （ ）式中，為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 ()，可按表 經(jīng)檢查 ,合格。其中： m Kg代入 式（ ）得 J，代入式（ ）得 ，合格。C ； c為壓盤的比熱容， J/(Kg178。C) ；γ 為傳到壓盤的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤； ， 為壓盤的質(zhì)量Kg 代入， 176。 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 1. 比較 H/h的選擇 此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（ ）中載荷與變形 1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng) 時(shí)， F2為增函數(shù)； 時(shí)， F1有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)； 時(shí)， F1有一極大值和極小值；當(dāng) 時(shí)， F1極小值在橫坐標(biāo)上，見圖 。常用的膜片彈簧板厚為 2～ 4mm，本設(shè)計(jì) ， h=3mm ，則 H=6mm 。汽車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。 汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角 α 一般在 176。 在 176。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。 5. 壓盤加載點(diǎn)半徑 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 的確定 應(yīng)略大于且盡量接近 r， 應(yīng)略小于 R且盡量接近 R。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì) 高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。 6. 公差與精度 離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。 碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見圖 ，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。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)）。通過(guò)支承環(huán)和壓盤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 λ1 ，則壓緊力 F1與變形 λ1 之間的關(guān)系式為 : （） 式中： E—— 彈性模量，對(duì)于鋼， 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—— 壓盤加載點(diǎn)半徑 r1—— 支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 圖 膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖 表 膜片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 r1 H h 118 94 116 96 6 3 代入（ ）得 （ ） 對(duì)（ ）式求一次導(dǎo)數(shù)，可解出 λ1=F1 的凹凸點(diǎn)，求二次導(dǎo)數(shù)可得拐點(diǎn)。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為 F2，對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為 λ2 。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn) H對(duì)應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而 。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈 簧工作點(diǎn)從 B變到 C ，為最大限度地減小踏板力， C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近 N點(diǎn)。 假定膜片彈簧在承載過(guò)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 ）。現(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。nbs 99999999999 （ ） 圖 切向應(yīng)力在子午斷面的分布 由上式可知，當(dāng)膜片彈簧變形位置 φ 一定時(shí)，一定的切 向應(yīng)力 αt 在 XY坐標(biāo)系里呈線性分布。此式表明，對(duì)于一定的零應(yīng)力分布在中性點(diǎn)O而與 X軸承 角的直線上。顯然，零應(yīng)力直線為 K點(diǎn)與 O點(diǎn)的連線，在零應(yīng)力直線內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)位拉應(yīng)力區(qū)，等應(yīng)力直線離應(yīng)力直線越遠(yuǎn)，其應(yīng)力越高。 故膜片彈簧和當(dāng)量應(yīng)力不超出允許應(yīng)力范圍，所以用設(shè)數(shù)據(jù)合適。m 摩擦轉(zhuǎn)矩 N178。m 極限轉(zhuǎn)角 176。m/rad 詳細(xì)見圖 。 2．全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 N 3．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 N 式中 Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表 ： 取 Z=6 表 減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 摩擦片的外徑D/mm 225～ 250 250～ 325 325～ 350 〉350 Z 4～ 6 6～ 8 8～ 10 〉10 圖 扭轉(zhuǎn)減振器 4．減振彈簧尺寸 （ 1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力 根據(jù)《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》 (機(jī)械工業(yè)出版社 )采用 65Mn彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑mm, MPa, MPa。 中徑 mm；外徑 mm （ 4）極限轉(zhuǎn)角 176。 ，則 mm （ 5）剛度計(jì)算 彈簧剛度 mm 其中， 為最小工作力， 彈簧的切變模量 MPa，則彈簧的工作圈數(shù) 取 ，總?cè)?shù)為 （ 6）彈簧的最小高度 mm （ 7）減振彈簧的總變形量 mm （ 8）減振彈簧的自由高度 mm （ 9）減振彈簧預(yù)緊變形量 mm （ 10）減振彈簧的安裝高度 mm （ 11）定位鉚釘?shù)陌惭b位置 取 mm，則 176。 操縱機(jī)構(gòu) 汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來(lái)控制離合器分離又使之柔和接合的一套機(jī)構(gòu)。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)首先要求操作輕便。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動(dòng)和繩索系兩種傳動(dòng)形式，杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動(dòng)可消除上述缺點(diǎn)，但壽命短，機(jī)構(gòu)效率不高。液壓操縱機(jī)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）液壓式操縱，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而容易密封，不會(huì)因駕駛室和車架的變形及發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉； （ 2）可使離合器接合柔和，可以降 低因猛踩踏板而在傳動(dòng)系產(chǎn)生的動(dòng)載荷，正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用日益廣泛，離