【正文】 從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩來(lái)選取在本設(shè)計(jì)中根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)選取從動(dòng)盤花鍵轂花鍵的有關(guān)尺寸由 GBT11442021《矩形花鍵尺寸公差和檢驗(yàn)》即下表 34 可得 花鍵齒數(shù) n 10 花鍵外徑 26 ㎜ 花鍵內(nèi)徑 21㎜ 齒厚 b 3 ㎜ 有效齒長(zhǎng) L 20 ㎜從動(dòng)盤轂一般用中碳鋼鍛造而成并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 [] 20MP 本從動(dòng)盤轂材料選用 40Cr 為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜而影響離合器的徹底分離從動(dòng)盤轂的軸向尺寸不應(yīng)過小一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同對(duì)在嚴(yán)重情況下工作的離合器其長(zhǎng)度更大可達(dá)到花鍵外徑的 14 倍表 34《矩形花鍵尺寸公差和檢驗(yàn)》從動(dòng)盤外徑 Dmm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 Nm 花鍵齒數(shù) n 花鍵外徑 Dmm 花鍵內(nèi)徑 dmm 鍵齒寬 bmm 有效齒長(zhǎng) Lmm擠壓應(yīng)力MPa1XXXXXXXXXX3201XXXXXXXXXX213202182021XXXXXXXXXX51132251XXXXXXXXXX01152502021XXXXXXXXXX42802801XXXXXXXXXX730031XXXXXXXXXX1073253801XXXXXXXXXX63504801XXXXXXXXXX23806001XXXXXXXXXX241XXXXXXXXXX560131XXXXXXXXXX365651354509501XXXXXXXXXX5 花鍵的尺寸選定后應(yīng)進(jìn) 行強(qiáng)度校核由于花鍵的損壞形式主要是表面受力過大而破壞所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核如果應(yīng)力偏大可以適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度 花鍵擠壓應(yīng)力校核公式如下式 31 MP 33 式中 P花鍵的齒側(cè)面壓力 N它有下式確定 P 分別為花鍵的外徑內(nèi)徑 mZ從動(dòng)盤轂的數(shù)目發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Nm n 花鍵齒數(shù) h 花鍵齒工作高度 mh l 花鍵有效長(zhǎng)度 m 代入相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算可得花鍵的齒側(cè)面壓力符合要求所以該花鍵轂花鍵的尺寸符合要求從動(dòng)盤轂具體尺寸見零件圖紙 從動(dòng)盤摩擦片的設(shè)計(jì) 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 的的使用條件摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求 1 應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)溫度單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響小 2 要有足夠的耐磨性尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨3 要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度尤其在高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較好 4 熱穩(wěn)定性要好要求在高溫時(shí)分離出的粘合劑較少無(wú)味不易燒焦 5 磨合性能要好不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面 6 油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)最小 7 結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無(wú)咬住和抖動(dòng)現(xiàn)象由以上的要求目前車用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片是由耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成其摩擦系數(shù)大約在 03 左右這種摩擦片的缺點(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 所以目前正在研制具有傳熱性好強(qiáng)度高耐高溫耐磨和較高摩擦系數(shù)可達(dá) 05 左右的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等在本設(shè)計(jì)中根據(jù)設(shè)計(jì)的車型屬于經(jīng)濟(jì)型轎車選取的是石棉合成物制成的摩擦材料固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接采用這種方法后當(dāng)在高溫條件下工作時(shí)黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度同時(shí)當(dāng)釘頭直接與主動(dòng)盤表面接觸時(shí)黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會(huì)加劇主動(dòng)盤工作表面的局部磨損磨損后的生成物附在工作表面上對(duì)摩擦系數(shù)的影響也較小這種鉚接 法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu)點(diǎn)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由于摩擦片的材料選用的是石棉合成物制成的摩擦材料模壓所以其摩擦因數(shù) f 020025 由于是單片摩擦離合器所以 Z 2 離合器的間隙可以取3mm34 離合器蓋總成設(shè)計(jì) 離合器蓋總成除了壓緊彈簧外還有離合器蓋壓盤傳動(dòng)片分離杠桿裝置及支承環(huán)等 壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動(dòng)部分在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)所以它必須和飛輪連接在一起但這種連接應(yīng)允許壓盤在離合器的分離過程中 能自由的沿軸向移動(dòng)如前面所述采用采用傳動(dòng)片式的傳力方式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固定在壓盤上為了改善傳動(dòng)片的受力情況它一般都是沿圓周布置 幾何尺寸的確定由于摩擦片的的尺寸在前面已經(jīng)確定故壓盤的內(nèi)外徑也可因此而確定壓盤外徑 D 188 ㎜ 壓盤內(nèi)徑 d 128 ㎜壓盤的厚度確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn) 1 壓盤應(yīng)有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過程中由于滑磨功的存在每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱而每次結(jié)合的時(shí)間又短大約在 3 秒鐘左右因此熱量根本來(lái)不及全部傳到空氣中去這樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升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)重它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降磨損加劇嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P的損壞 由于用石棉材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性很差在滑磨過程中產(chǎn)生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收為了使每次接合時(shí)的溫升不致過高故要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量 2 壓盤應(yīng)具有較大的剛度壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度以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 鑒于以上兩個(gè)原因壓盤一般都做得比較厚載重汽車上一般不小于 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的厚度為 15 ㎜ 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 16為了增加機(jī)械強(qiáng)度還可以另外添加少量合金元素在本設(shè)計(jì)中用材料為 3號(hào)灰鑄鐵 JS1工作表面光潔度取為 16 傳動(dòng)片材料選用 80 號(hào)鋼初步定傳動(dòng)片的設(shè)計(jì)參數(shù)如下共設(shè) 3 組傳動(dòng)片 i 3每組 2 片 n 2 傳動(dòng)片的幾何尺寸為寬 b 5 ㎜厚 h 1 ㎜傳力片上孔間的距離 l 28㎜孔的直徑 d 32 ㎜傳力片切向布置圓周半徑也即是孔中心所在圓周半徑 R 101㎜傳動(dòng)片的材料彈性模量 E 2 10MP根據(jù)上面所選定的尺寸進(jìn)行傳動(dòng)片的強(qiáng)度校核該傳動(dòng)片強(qiáng)度符合要求 離合器蓋設(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)矩此外它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體因此在設(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因此為了減輕重量和增加剛度該離合器蓋采用厚度約為 4 ㎜的低碳鋼板如 08 鋼 板沖壓成帶加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀 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 3 離合器的對(duì)中問題離合器蓋內(nèi)裝有分離杠桿壓盤壓緊彈簧等重要零件因此它相對(duì)與飛輪必須有良好的對(duì)中否則會(huì)破壞離合器的平衡嚴(yán)重影響離合器的工作離合器蓋的對(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 35 離合器分離裝置的設(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 分離桿結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)車型采用的是膜片彈簧的壓緊機(jī)構(gòu)在采用膜片彈簧作為彈簧的離合器中分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來(lái)完成其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)在后續(xù)設(shè)計(jì)中確定 在設(shè)計(jì)分離桿時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題 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 離合器分離軸承和分離套筒的設(shè)計(jì) 分離軸承在工作中主要承受軸向力在離合器分離時(shí)由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)在受離心力的作用下還承受徑向力在傳統(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而在現(xiàn)代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承并由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)自位分 離軸承和分離套筒通過碟形彈簧裝配在一起成為一體碟形彈簧小端卡緊在軸承套筒座的外凸臺(tái)部位其大端壓緊軸承外圈的內(nèi)端面依靠摩擦把分離軸承與軸承套筒連在一起圖中間隙 A 所允許的調(diào)節(jié)量為1424㎜這種軸承的內(nèi)外圈可由 80Cr2軸承鋼沖制加工而成外密封環(huán)用 05厚板材沖制表面有硫化氟橡膠其密封刃口朝向軸承內(nèi)座圈來(lái)密封軸承中分布了 15 個(gè)鋼球 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上兩者之間為間隙配合可以在自由移動(dòng)而分離軸承內(nèi)圈與分離套筒座相配合處徑向有 05 ㎜的間隙在離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)分離軸承的端面與分離杠桿之間應(yīng)留有 34 ㎜間隙 以備在摩擦片磨損的情況下不致防礙壓盤繼續(xù)壓緊從動(dòng)盤總成以保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩這個(gè)間隙反映為踏板上的一段自由行程分離軸承必須進(jìn)行潤(rùn)滑本設(shè)計(jì)采用的潤(rùn)滑方式為定期進(jìn)行潤(rùn)滑在分離套筒上開有用來(lái)注潤(rùn)滑油的缺口而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處 分離套筒的有關(guān)結(jié)構(gòu)見裝配圖在軸承的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)其使用壽命和承載能力進(jìn)行校核計(jì)算在本設(shè)計(jì)中由于充分考慮到分離軸承的工作條件比較理想以及每次分離的時(shí)間也不太長(zhǎng)因而對(duì)該項(xiàng)校核工作不予考慮也即認(rèn)為所選取的軸承型號(hào)能適應(yīng)各個(gè)方面的要求本設(shè)計(jì)的是膜片彈簧離合器為了保 證在分離離合器時(shí)分離軸承能均勻地壓緊膜片彈簧內(nèi)端根據(jù)GBT2921994 我選擇了選擇角接觸球軸承 36 離合器膜片彈簧 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖 39a 膜片彈簧 b 碟形彈簧由前面可以知道本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)經(jīng)濟(jì)型轎車所以設(shè)計(jì)的壓緊彈簧是膜片彈簧 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)膜片彈簧的結(jié)構(gòu)形狀如上圖 39它是由彈簧鋼板沖壓而成的 從圖中可以看出膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分為兩部分在膜片彈簧的大端處為一完整的截錐體像圖 39中 b的樣子它的形狀像 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作碟簧部分膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧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)原形如圖 39b 所示可以說膜片彈簧是碟形彈簧的一種特殊結(jié)構(gòu)形式所不同的是在膜片彈簧上還包括有徑向開槽部分膜片彈簧上的徑向開槽部分像一圈瓣片它的作用是當(dāng)離合器分離時(shí)作為分離杠桿故它又稱分離爪分離爪與碟簧部分交接處的徑向槽較寬呈長(zhǎng)方圓形孔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)安置銷釘固定膜片彈簧分離爪根部的過渡圓角 R＞ 45 膜片彈簧的變 形特性和加載方式由于膜片彈簧采用推式結(jié)構(gòu)故其正裝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 310a 所示膜片彈簧對(duì)壓盤無(wú)壓緊作用當(dāng)壓盤離合器蓋總成與飛輪裝合時(shí)離合器蓋前端面向飛輪前端面靠攏因此離合器蓋通過支承環(huán) 4對(duì)膜片彈簧施加載荷 P膜片彈簧幾乎變平見圖 310b同時(shí)在壓盤處也作用有載荷 P我們把 P稱作壓緊力支承環(huán) 4和膜片彈簧壓盤接觸處之間的高度變化稱作大端變形膜片彈簧分離軸 承相對(duì)于壓盤高度的變化稱之為小端變形 2 分離時(shí) 當(dāng)分離軸承以 P 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開始起作用當(dāng) P力達(dá)到一定值時(shí)膜片彈簧被壓翻分離時(shí)在膜片彈簧的大端處及小端處將進(jìn)一步產(chǎn)生附加變形和圖 310 膜片彈簧在不同工作狀態(tài)時(shí)的作用力及變形情況 a 自由狀態(tài) b 壓緊狀態(tài) c 分 膜片彈簧的彈性變形特性膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定是非線性的與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高 H 及彈簧的鋼板厚 h 有關(guān)不同的 Hh值有不同的彈性特性 見圖 311 當(dāng) Hh 時(shí) P為增函數(shù)這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制當(dāng) Hh 特性曲線上有一拐點(diǎn)若 Hh 15≈則特性曲線中段平圖 311 不同時(shí)的無(wú)彈性特性曲線直即變形增加但載荷 P幾乎不變故這種彈簧稱零剛度彈簧當(dāng) Hh 2 則特性曲線中有一段負(fù)剛度區(qū)域即變形增加而載荷反而減小這種特性很適于作為離合器的壓緊彈簧因?yàn)榭衫闷湄?fù)剛度區(qū)使分離離合器時(shí)載荷下降達(dá)到操縱省力的目的當(dāng)然負(fù)剛度也不宜過大以免彈簧工作位置略微變動(dòng)就引起彈簧壓緊力過大的變化為兼顧操縱輕便及壓緊力變化不大汽車離合器膜片彈簧 通常取 15 Hh 2 當(dāng) Hh 則特性曲線的極小點(diǎn)落在橫坐標(biāo)軸上當(dāng) Hh 2 則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu) 37 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定圖 312 膜片彈簧示意簡(jiǎn)圖在設(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)選最合適的尺寸其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 312 Hh 比值的選取 設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)要利用其非線性的彈性變形規(guī)律因此要正確選擇其特性曲線的形狀以獲得最佳性能一般汽車汽車膜片彈簧的 Hh值的范圍在 15～ 20之間取 2 R 及 Rr 確定比值 Rr 對(duì)彈簧的載荷及應(yīng)力特性都有影響從材料利用率的角度比值在 18～ 20 時(shí)碟形彈簧儲(chǔ)存彈性的能力為最大就是說彈簧的質(zhì)量利用率和好因此設(shè)計(jì)用來(lái)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)選用對(duì)于汽車離合器的膜片彈簧設(shè)計(jì)上并不需要儲(chǔ)存大量的彈性能而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離的需要來(lái)決定一般 Rr取值為 120～ 135對(duì)于 R膜片彈簧大端外徑 R應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求和摩擦片的外徑相適應(yīng)大于摩擦片內(nèi)徑近于摩擦片外徑此外當(dāng) Hh 及Rr 等不變時(shí)增加 R 有利于膜片彈簧應(yīng)力的下降初步確定 Rr 180144 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 9176。之間≈代入數(shù)值計(jì)算可得 12176