离合器设计说明书.doc
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1、目 录一离合器设计方案选择2一离合器设计根本要求2二离合器设计主要参数2三离合器构造方案选择2四离合器构造概述3五膜片弹簧离合器的工作原理5六膜片弹簧离合器的优点5二离合器摩擦片参数选择5一后备系数5二初选摩擦片外径D、径d、厚度b6三离合器传递的最大静摩擦力矩TC7四离合器单位压力P07三离合器根本参数的校核9一摩擦片外径D9二摩擦片外径比c9三后备系数值9四摩擦片径d9五单位摩擦面积传递的转矩Tco10六单位压力Po10七单位摩擦面积滑磨功W10八摩擦片相关参数整理11四膜片弹簧的设计11一截锥高度H与板厚h比值和板厚h的选择12二自由状态下碟簧局部大端R、小端r的选择和R/r比值12三膜
2、片弹簧起始圆锥底角的选择12四别离指数目n的选取12五切槽宽度1、2及半径12六压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1确实定12七膜片弹簧材料的选择12八膜片弹簧相关参数整理13五扭转减振器的设计13一扭转减振器的作用13二扭转减振器的选择14三扭转减振器参数确实定15四减振弹簧的计算17五扭转减振器参数整理19六离合器操纵机构设计20一操纵机构设计要求20二操纵机构的选择20三液压式操纵机构的设计和计算21七从动盘总成设计22一从动盘总成设计要求22二从动片的选择22三从动盘毂的设计23四波形片和减震弹簧的选择24八离合器盖总成设计24一离合器盖设计要求24二压盘设计要求25三压盘构造示意
3、图25四传动片设计26五别离杠杆装置26六支承环27九别离轴承总成设计及总装27一别离轴承总成设计27二设计总装配28十设计心得31十一参考文献32绪 论离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成,其主要功用是切断和实现发动机与传动系的平顺接合,确保汽车平稳起步;在换挡时将发动机与传动系别离,减少变速器中换档齿轮间的冲击;在工作中受到较大的动载荷时,能限制传动系所承受的最大转矩,以防止传动系各零部件因过载而损坏;有效地降低传动系中的振动和噪音。离合器设计目的是通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点,根据给定车型要求选择适宜构造形式的离合器,熟悉离合器设计的一般过程,对离合器选材、设计
4、和制造工艺有一定了解。在离合器设计过程中学会如何查找文献资料、相关书籍,培养我们动手设计工程、自学的能力,掌握单独设计课题和工程的方法,设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且构造简单、便于维护的汽车离合器,为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它工程奠定良好的根底;这也使我们充分地认识到设计一个工程工程所需经历的步骤,以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作,为即将进入社会提供了一个良好的学习时机。一离合器设计方案选择一离合器设计根本要求为了保证离合器具有良好的工作性能,设计离合器应该满足如下根本要求:1在任何行驶条件下,既能可靠地传递发动机的最大转矩,并有适
5、当的转矩储藏,又能防止过载;2接合时要完全、平顺、柔和,保证起初起步时没有抖动和冲击;3别离时要迅速、彻底;4从动局部转动惯量要小,以减轻换档时变速器齿轮间的冲击,便于换档和减小同步器的磨损;5有足够的吸热能力和通风效果,以保证工作温度不致过高,延长寿命;6应具有防止和衰减传动系的扭转振动,缓和冲击和降低噪声的能力;7操纵方便、准确,以减少驾驶员的疲劳;8具有足够的强度和良好的动平衡,以保证其工作可靠、使用寿命长;9构造简单紧凑,质量小,制造工艺性好,拆装维修、调整方便等;10作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小,以保证有稳定的工作性能。二离合器设计主要参
6、数设计车型:宇通ZK6126型城市客车整车质量:11700 kg最大总质量:16500 kg最大扭矩:890 Nm最大扭矩转速:12001700 rpm最大功率转速:2200 r/min三离合器构造方案选择离合器构造方案很多,本设计采用盘形摩擦式离合器,主要构造选择如下:1从动盘数:单片特点:构造简单,调整方便,别离彻底,散热性好,适合转矩小于1000N.m的场合。2压紧弹簧形式:膜片弹簧 特点:轴向尺寸小而径向尺寸大;无需别离杠杆,构造简单、零件少、质量轻且操纵轻便;压力分布均匀,磨损与离心对压紧力影响小,性能稳定,易于实现良好的通风散热。广泛应用于转矩为80-2000N.m的各种汽车上。3
7、别离时离合器受力形式:拉式 特点:拉式可产生更大的压紧力或减小压盘尺寸;拉式杠杆比大,操纵更轻便;拉式构造更为简单、紧凑,质量更轻;支承环磨损后不会产生冲击和噪音,使用寿命长;别离轴承构造复杂,安装拆卸不方便。4压盘驱动形式:传力片式 特点:传动片式是近年来广泛采用的构造,沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓形式联接,传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时,钢带受拉;当反拖发动机时,钢带受压。此构造中压盘与飞轮对中性能好,使用平衡性好,使用可靠,寿命长。但反向承载能力差,汽车反拖时易折断传动片,故对材料要求较高,一般采用高碳钢。 5扭转减振器:存在扭转减振
8、器 作用:为了防止共振,缓和传动系所受到的冲击载荷。带扭转减振器的离合器广泛用于各种轿车和轻、中、重型货车上。6离合器操纵机构:液压式操纵机构特点:主要由吊挂式离合器踏板、主缸、工作缸、管路系统和回位弹簧等局部组成,具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、发动机的振动和驾驶室或车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点,广泛应用于各种形式的汽车中。四离合器构造概述离合器主要包括主动局部、从动局部、压紧机构和操纵机构四局部。主动局部包括飞轮、离合器盖、压盘;从动局部有从动盘;压紧机构是压紧弹簧;操纵机构包括别离叉、别离轴承、离合器踏板和传动部件。主、从动部件和
9、压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传递动力的根本构造,操纵机构是使离合器主、从动局部别离的装置。膜片弹簧离合总成由离合器盖、膜片弹簧、压盘、从动盘和别离轴承总成等局部组成。1离合器盖离合器盖一般为120或90旋转对称的板壳冲压构造,通过螺栓与飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中构造形状比拟复杂的承载构件,压紧弹簧的压紧力最终都要由它来承受。2膜片弹簧膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件,在其孔圆周外表上开有许多均布的长径向槽,在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔,可以穿过支承铆钉,这局部称之为别离指;从窗孔底部至弹簧外圆周的局部形状像一个无底宽边碟子,其截面为截圆锥形,称之为碟簧局部。3压盘压盘的
10、构造一般是环形盘状铸件,离合器通过压盘与发动机严密相连。压盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台,最外缘均布有三个或四个传力凸耳。4从动盘离合器接合时,飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动,并通过压盘与从动盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动;在离合器别离时,压盘相对于离合器盖作自由轴向移动,使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接,一般采用周向布置。在离合器接合时,离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转;在离合器别离时,可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向别离并使操纵力减小。5别离轴承总成别离轴承总成由别离轴承、别离套筒等组成。别离轴承在工作时主要承受轴向别离力,同
11、时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽车中多使用角接触推力球轴承,采用全密封构造和高温铿基润滑脂,其端面形状与别离指舌尖部形状相配合,舌尖部为平面时采用球形端面,舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。五膜片弹簧离合器的工作原理离合器盖与发动机飞轮用螺栓紧固在一起,当膜片弹簧被加预紧力压紧,离合器处于接合位置时,由于膜片弹簧大端对压盘的压紧力,使得压盘与从动摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成随飞轮转动时构成离合器主动局部,就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动力。要别离离合器时,将离合器踏板踏下,通过操纵机构,使别离轴承总成前移推动膜片弹簧别离指
12、,使膜片弹簧呈反锥形变形,其大端离开压盘,压盘在传动片的弹力作用下离开摩擦片,使从动盘总成处于别离位置,切断了发动机动力的传递。六膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器相比于其他形式的离合器,有一系列的优点:1膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性;2膜片弹簧兼起压紧弹簧和别离杠杆的作用,构造简单、紧凑,轴向尺寸小,零件数目少,质量小;3高速旋转时,弹簧压紧力降低很少,性能较稳定;4膜片弹簧以整个圆周与压盘接触,使压力分布均匀,摩擦片接触良好,磨损均匀且摩擦损失少,传递效率高,操纵轻便;5在接合或别离状态下,离合器盖变形量小,刚度大,别离效率更高;6易于实现良好的通风散热,使用寿命长;7膜片弹簧
13、中心与离合器中心线重合,平衡性好。二离合器摩擦片参数选择一后备系数适宜的后备系数保证了离合器能可靠地传递发动机扭矩,同时它有助于减少汽车起步时的滑磨,提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大,减少传递系的过载,使操纵轻便等,后备系数又不宜过大。当发动机后备功率较大、使用条件较好时,可选取小些;当使用条件恶劣,为提高起步能力、减少离合器滑磨,应选取大些;货车总质量越大,也应选得越大,双片离合器的值应大于单片离合器。各类汽车离合器的取值围见表2-3。表1 离合器后备系数的取值围车型后备系数乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1
14、.804.00考虑到城市公交客车起步换挡比拟频繁,汽车总质量较大,又采用的是柴油机,单片离合器,综合以上因素,选取为1.7。二初选摩擦片外径D、径d、厚度b摩擦片外径是离合器根本尺寸,它关系到离合器的构造、重量和寿命,它和离合器所需传递转矩大小有一定关系。D=417式中,为发动机最大转矩,取;为直径系数,取14,查询离合器摩擦片尺寸系列参数表:表2 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D/mm径d/mm厚度b/mmc=d/D1- c3单面面积F/mm21601103.20.6870.6761061801253.50.6940.6671322001403.50.7000.6571602251503.5
15、0.6670.7032212501553.50.620.7623022801653.50.5890.7964023001753.50.5830.8024663251903.50.5850.8005463501954.00.5570.8276783802054.00.540.8437294052204.00.5430.8409084302304.00.5350.8471037根据表中摩擦片标准系列尺寸,本文取:离合器摩擦片外径: D=430mm离合器摩擦片径: d=230mm离合器摩擦片厚度: b= 4 mm单面的摩擦片面积: F=1037mm2三离合器传递的最大静摩擦力矩TC摩擦离合器是靠存在
16、于主、从动局部摩擦外表的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器静摩擦力矩Tc为:式中:f摩擦面间的静摩擦系数,一般取0.250.3; Z摩擦面数,单片离合器Z=2,双片离合器Z=4;Po单位摩擦面上所承受的压力;D摩擦片外径;c 摩擦片、外径之比,c=d/D一般在0.530.7。为保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩,设计时Tc应大于发动机的最大转矩,常按照经历公式计算,即:Tc=Tema*因此,代入数据可解得:Tc=Tema*=1.7*890=1513Nm式中:离合器后备系数必须1。越大,离合器滑磨时间就越短,越能可靠传递发动机最大转矩,但容易导致离合器尺寸偏大,并引起冲击过载和
17、操纵费力。其选择的总原则是:汽车越重,使用条件越差,也应选大些。四离合器单位压力P0摩擦片的工作条件比拟恶劣,为了保证它能长期稳定的工作,根据汽车的使用条件,摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求:1应具有较稳定的摩擦系数,温度、单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小;2要有足够的耐磨性,尤其在高温时应耐磨;3要有足够的机械强度,尤其在高温时的机械强度应较高;4热稳定性要好,要求在高温时别离出的粘合剂较少,无味,不易烧焦;5磨合性能要好,不致刮伤飞轮及压盘等零件的外表;6油水对摩擦性能的影响应较小;7结合时应平顺而无“咬住和“抖动现象。由以上的要求,目前车用离合器上广泛采用粉末冶金摩擦材料摩
18、擦片,由基体金属铜、铁或其他合金、润滑组元铅、石墨、二硫化钼等、摩擦组元二氧化硅、石棉等3局部组成。其摩擦系数高,能很快吸收动能,制动、传动速度快、磨损小;强度高,耐高温,导热性好;抗咬合性好,耐腐蚀,受油脂、潮湿影响小。粉末冶金摩擦材料(铜基)是以铜粉为主要成分再添加摩擦和防止粘结的非金属粉末制成的摩擦材料。Po对离合器工作性能和使用寿命影响很大,应根据使用条件、摩擦片尺寸、材料、汽车重量等因素来选取。摩擦面上的单位压力Po的值也和离合器本身的工作条件、摩擦片的直径大小、后备系数、摩擦片材料及质量等有关。离合器使用频繁,工作条件比拟恶劣单位压力Po较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩
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- 离合器 设计 说明书
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