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畢業(yè)設(shè)計-qs1040輕型載貨汽車離合器總成的設(shè)計計算-在線瀏覽

2025-02-05 19:59本頁面
  

【正文】 塊停止移動,自動調(diào)整結(jié)束(見 )。 圖 自動調(diào)整式膜片彈簧離合器與傳統(tǒng)式膜片彈簧離合器分離特性曲線 2)自動離合器 [2] 自動離合器可以使得離合操縱自動化,它是機(jī)電一體化產(chǎn)品。 1933年在薩博公司的轎車上首先使用了自動離合器。 圖 。由離合器踏板操縱離 合器分離油缸改為用開關(guān)操縱電動液壓油泵。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 4 圖 液壓式自動離合器工作原理圖 自動離合器的控制系統(tǒng) ECU可以與發(fā)動機(jī)和自動變速器的 ECU集成在一起。 自動離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動液壓油泵、線性電磁閥和離合器分離油缸。通過控制電磁閥電流的大小來控制其閥芯位置從而實現(xiàn)線性電磁閥的流量控制,通過離合器分離油缸完成汽車起步、換擋操作。 3) Voith新技術(shù) [3] 2021第 62屆國際汽車展覽會 (IAA)商用汽車展覽會上, VoithTurbo(福伊特驅(qū)動 )公司展示了其最新開發(fā)的用于商用車的新型液壓制動系統(tǒng) —— VIAB;該系統(tǒng)將離臺器和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器以及緩速器的功能集成到同一個系統(tǒng)中,并置于發(fā)動機(jī)和變速器之間 (目前通常情況下緩速器位于齒輪箱外的變速器與傳動軸之間 )。 離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用傳遞扭矩。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時,通過機(jī)件的傳遞,使彈簧大端帶動壓盤后移,此時從動部分與主動部分分離,扭矩傳遞切斷。 為了保證離合器具有良好的工作性能,對汽車離合器設(shè)計提出如下基本要求: 1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備。 3)分離時要迅速、徹底。 5)應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果,以保證工作溫度不致過高,延長其使用壽命。 7)操縱輕便、準(zhǔn)確,以減輕駕駛員的疲勞。 9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡,以保證其工作可靠、壽命長。 離合器結(jié)構(gòu) 選型 1)從動盤數(shù)的選擇 現(xiàn)代各類汽車上應(yīng)用最廣泛的離合器是干式盤形摩擦離合器。 單片離合器結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,軸向尺寸緊湊,散熱良好,用時能 保證分離徹底、接合平順。 QS1040輕型載貨汽車的部分參數(shù)如表 : 表 QS1040輕型載重車的原始參數(shù) 原始數(shù)據(jù)項目 數(shù)值 最大扭矩 maxeT 2)壓緊彈簧和布置形式的選擇 根據(jù)所用壓緊彈簧的布置形式的不同,摩擦離合器可分為周布彈簧離合器、中央彈簧離合器和周布斜置彈簧離合器。采用圓柱螺旋彈簧為壓緊彈簧的周置彈簧離合器,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易,成本低,因此應(yīng)用較為廣泛。為了保證摩擦片上壓力均勻,壓緊彈簧的數(shù)目不應(yīng)太少,要隨摩擦片直徑的增大而增多,而且應(yīng)當(dāng)是分離杠桿的倍數(shù)。 3)壓盤的驅(qū)動方式 壓盤的驅(qū)動方式主要有凸塊 窗孔式、銷釘式、鍵塊式和傳動片式多種。傳動片式是近年來廣泛采用的結(jié)構(gòu),沿周向布置的三組或四組鋼帶傳動片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接,傳動片的彈性允許其作軸向移動。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對中性能好,使用平衡性好,使用可靠,壽命長。但由于傳動片式結(jié)構(gòu)復(fù)雜增加了制造成本,而且該離合器摩擦力矩也不大,所以選用凸塊 窗孔式就能滿足要求。以下簡稱單片周置彈簧離合器。前面兩個參數(shù)主要表征離合器的工作能力,可稱之為性能參數(shù) [5],后面三個則說明離合器結(jié)構(gòu)的一些特點(diǎn),可稱之為結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計離合器要確定離合器的性能參數(shù)和尺寸參數(shù),這些參數(shù)的變化影響離合器的結(jié)構(gòu)尺寸和工作性能。 1)后備系數(shù) ? 。在選擇時 ? ,應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):為可靠傳遞發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大, ? 不宜選取太??;為使離合器尺寸不致過大,減少傳動系過載,保證操縱輕便, ? 又不宜選取太大;當(dāng)發(fā)動機(jī)后備功率較大、使用條件較好時, ? 可選取小些;當(dāng)使用條件惡劣,需要 拖帶掛車時,為提高起步湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 8 能力、減少離合器滑磨, ? 應(yīng)選取大些;貨車總質(zhì)量越大, ? 也應(yīng)選得越大;采用柴油機(jī)時,由于工作比較粗暴,轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn),選取的 ? 值應(yīng)比汽油機(jī)大些;發(fā)動機(jī)缸數(shù)越多,轉(zhuǎn)矩波動越小, ? 可選取小些。 2)摩擦力矩 cT 。為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩,設(shè)計時應(yīng)大于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,即 maxeC TT ?? (21) 式中, maxeT 為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩; ? 為離合器的后備系數(shù)。當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料已選定,發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 已知,適當(dāng)選取后備系數(shù) ? 和單位壓力 0p ,即可估算出摩擦片尺寸。m)按如下經(jīng)驗公式選用: maxeD TKD ? (22) 式中, DK 為直徑系數(shù)。 4)單位壓力 0p ,工作壓力 F 。單位壓力 0p 可以由以下公式估算: )1(12021 330 cfZD Tp c?? ? (23) 式中 f 為摩擦面間的靜摩擦因數(shù),取 ; Z為摩擦面數(shù),單片 Z=2; Ddc? 。 與 求解過程 通常的離合器設(shè)計采用先初選離合器參數(shù),后校核。下面采用優(yōu)化的方法來確定這些參數(shù)。因此,離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計變量選為 TT dDxxxX ],[],[ 321 ??? (25) 2)目標(biāo)函數(shù) 對于輕型載重汽車,廠商更追求的是在保證性能的前提下盡量降成本。 (2)摩擦片的內(nèi)外徑比 d/D應(yīng)在 ~ ,即 ?? Dd (28) (3)為保證離合器可靠傳遞轉(zhuǎn)矩,并防止傳動系過載,不同車型的 ? 值應(yīng)在一定范圍內(nèi),最大范圍 ? 為 ~ ,即 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 10 ??? (29) (4)為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝,摩擦片內(nèi)徑 d必須大于減振器彈簧位置直徑 2Ro約 50mm(圖 ),即 502 0 ?? Rd (210) R0=42。m/mm2); [ 0cT ]為其允許值 (N 表 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 0cT (N QS1040輕型載重車的原始參數(shù)湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 11 如表 。 優(yōu)化設(shè)計程序詳見附錄,計算結(jié)果見表 : 表 離合器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果 參數(shù) 結(jié)果 摩擦片外徑 D 摩擦片內(nèi)徑 d 134mm 離合器后備 系數(shù) ? 離合器摩擦力矩 cT 彈性元件的主要作用是降低傳動系的首端扭轉(zhuǎn)剛度,從 而降低傳動系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階 (通常為三階 )固有頻率,改變系統(tǒng)的固有振型,使之盡可能避開由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵引起的共振;阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動能量。其設(shè)計參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩 jT 、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 nT 和極限轉(zhuǎn)角 j? 等。它與發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān),一般可取 m ax)~( ej TT ? (215) 貨車:系數(shù)取 。設(shè)計時可按經(jīng)驗來初選是 ?k jTk 13?? ( 216) 3)阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 ?T 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度是,受結(jié)構(gòu)及發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制,不可能很低,故為了在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振,必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩一般可按下式初選 m a x)~( eTT ?? ( 217) 4)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 nT 減振彈簧在安裝時都有一定的預(yù)緊。但是 nT 不應(yīng)大于,否則在反向工作時,扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作,故取 m a x)~( en TT ? ( 218) 5)減振彈簧的位置半徑 0R 0R 的尺寸應(yīng)盡可能大些,如圖 ,一般取 2)~(0 dR ? ( 219) 6)減振彈簧個數(shù) jZ 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 13 jZ 參照表 。 9)彈簧剛度 lFk???Z ( 222) 10)彈簧的工作圈數(shù) i kDGdi tpmt 348? ( 223) 式中 tpD 為彈簧的平均直徑, td 為彈簧鋼絲的直徑, mG 為彈簧材料的扭轉(zhuǎn)彈性模量, mG = 1010N/m2。 ~12176。 根據(jù)減震彈簧的布置選定結(jié)構(gòu)參數(shù):彈簧的平均直徑 tpD =15mm,彈簧鋼絲的直徑 td =4mm。 代入數(shù)據(jù)計算和選取結(jié)果見下表: 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 14 表 扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計參數(shù)結(jié)果 項目 數(shù)值 極限轉(zhuǎn)矩 jT 扭轉(zhuǎn)剛度 ?k Nm 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 Tn N 花鍵轂軸向長度不宜過小,以免在花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底,一般取 ~ 。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性,可采用鍍鉻工藝,對減振彈簧窗口及與從動片配合處應(yīng)進(jìn)行高頻處理。 表 從動 盤花鍵轂的尺寸 摩擦片的外徑D/mm 發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax/(Nm, 選取結(jié)果為:花鍵外徑 D=38mm,花鍵內(nèi)徑 d=, 齒厚 t=, 有效齒長 l =30。材料常用中碳鋼板 (如湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 15 50鋼 )或低碳鋼板 (如 10鋼 ),一般厚度為 ~ ,表面硬度 35~ 40HRC。 由于石棉材料污染環(huán)境對人體有害,可采用新型的金屬陶瓷摩擦材料作為摩擦襯片 [6]。 離合器蓋總成設(shè)計 離合器蓋總成除了壓緊彈簧外還有離合器蓋、壓盤、傳動片、分離杠桿裝置及支承環(huán)等。為此可采取如下措施:適當(dāng)增大蓋的板厚,一般為 ~ ;在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周處翻邊;尺寸大的離合器蓋可改用鑄鐵鑄造。對中方式采用定位銷或定位螺栓,也可采用止口對中。 ( 4)為了便于通風(fēng)散熱,防止摩擦表面溫度過高,可在離合器蓋上開較大的通風(fēng)口,將離合器制成特殊的葉輪形狀,或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等,用以鼓風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽,也可采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。 ( 3)與飛輪應(yīng)保持良好的對中,并要進(jìn)行靜平衡。 壓盤的溫升可根據(jù)滑磨功 W由下式來確定: 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 16 mcvWt? (224) 式中, t為壓盤溫升 (176。 C’ ); m為壓盤質(zhì)量 (kg), m=㎏ ; v為傳到壓盤的熱量所占的比例 , 單片離合器壓盤: v=。 C,符合要求。 3)分離杠桿裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計: ( 1)分離杠桿應(yīng)具有較大的彎曲剛度,以免分離時桿件彎曲變形過大,減小了壓盤行程,使分離不徹底。 ( 3)分離杠桿內(nèi)端高度應(yīng)能調(diào)整,使各內(nèi)端位于平行于壓盤的同一平面,其高度差不大于 。 ( 5)應(yīng)避免在高速旋轉(zhuǎn)時因分離杠桿的離心力作用而降低壓緊力。 分離杠桿主要有鋼板沖壓和鍛造成形兩種生產(chǎn)方式。 CATIA中提供了多個功能模塊,它們是:基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計、形狀、分析與模型、 AEC工廠、加工、數(shù)字模型、設(shè)備與系統(tǒng)、制造的數(shù)字處理、加工模擬、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計與分析、智件和 ENOVIA V5 VPM[7] [8] [9]。下面就用該零件的具體建湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 18
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