单片干式中央弹簧汽车离合器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 题目 ： 单片干式中央弹簧汽车离合器 摘要 离合器是汽车传动系中的重要部件，位于发动机和变速器之间。它的功用是，根据需要随时切断和接通发动机传给传动系统的动力，从而保证汽车平稳起步 、 换挡平顺及防止传动系过载。此次设计的是单片干式中央弹簧离合器，因为它具有从动部分传动惯量小 、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点。 设计内容有：离合器的结构形式 、 基本尺寸和参数的选择 、 离合器各个零件的结构设计和离合器的操纵系统等。设计目的是：设计出使用寿命长，可靠，生产和使用中有良好的经济指 标和环保指标的离合器。 关键词： 传动系； 切断；接通； 单片； 从动部分 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he is an of is to to to of to in to a is a it a of a of of of of Is a of a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 前言 . 1 1 离合器概述 . 2 擦式离合器的基本结构原理 . 2 擦式离合器的基本要求 . 3 2 离合器的结 构形式和工作特性 . 3 3 离合器零件的结构及设计 . 5 动盘总成 . 5 动盘的结构 . 5 动片的 设计 . 6 动盘毂的设计 . 8 动盘摩擦面片的设计 . 10 盘和离合器盖设计 . 11 盘的 设计 . 11 合器盖的设计 . 13 离轴承和分离套筒的设计 . 14 柱螺旋压紧弹簧设计 . 15 4 离合器操纵系 统设计 . 17 合器传动操纵原理 . 17 纵传动的计算 . 18 参考文献 . 19 致 谢 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前言 在以内燃机作为汽车动力的机械传动汽车中，无论是 是 合器都作为一个独立的部件而存在。虽然发展自动传动系统是汽车传动系的发展趋势，但有人指出，手动换挡汽车目前仍然是世界车款的主流。谈到未来，考虑到传动系由 自动传动系过渡，采用 术其产品改造较容易，因此 术是自动传动系统的有力竞争者。可以说从目前到将来离合器这一部件将伴随着内燃机一起存在，不可能在汽车上消失。 多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋于首选单片干式摩擦离合器。 采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的结合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减震器，防止了传动系统的转动共振，减小了传动系噪声和动载荷。随着人们对离合器舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上愈来愈多的采用具有双质量飞轮的扭转减震器，能更加有效的降低传动系的噪声。 对于重型离合器，由于商用车大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大的尺寸空间有限，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的扭转能力，在重型汽车上可采用双片干 式离合器。 结构上采用拉式膜片弹簧的离合器，其允许的扭转能力要比其它的结构形式大。从动盘采用金属陶瓷的离合器比一般有机摩擦材料的离合器扭转能力要提高 30%，使用寿命至少提高 70%以上。 近年来湿式离合器在技术上不断不改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器。与干式相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低，因此起步时长时间打滑也不致烧毁摩擦片。 石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外由于石棉基摩擦材料后 可用较小的的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 离合器概述 擦式离合器的基本结构原理 全套离合器应由两部分组成：离合器和离合器操纵 就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结构上应由下列几部分组成：主动件，从动件 ,压紧弹簧和分离杠杆。其结构原理如图 (1)所示。从图 (1)可以看到，压杆 3，分离杆 4和压紧弹簧 8一起组装在离合器 9内，俗称离合器盖总成。盖总成通过董建螺栓安装到发动机的飞轮上。飞轮 1和压盘 3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。飞轮 1和压盘 3为主动件，发动 机的转矩通过这两个主动件输入。从动盘总成 2作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入转盘总矩，并通过中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴 10接受）。压紧弹簧 8通过压盘 3一道旋转时，通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动成旋转，完成转矩的输出。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 如图 (1)所示，离合器通常总是处于结合状态。当需要切断动力时，驾驶员通过离合器操纵系统中的踏板 7，并通过操纵传动杆系及分离拨叉 11推动分离套筒 5向前，消除间隙 y，是分离杆 4绕其在离合器盖 9上的指点转动，克服压紧弹簧 8的工作压力后压盘 3向后移动， 从动盘总成 2和压盘 3脱离接触。离合器分离时，从动盘总成2不再输出转矩。分离套筒向左移动时，在消除间隙 出轴 10受到了制动，转速很快降下来。此种状况称为离合器制动，其目的是为了容易换挡。分离杆和分离轴承之间的间隙 为从动盘总成因摩擦面磨损后会使压盘 3向左移动，如果这一移动收到分离轴承的限制，就会导致压盘 3不能很好地压紧摩擦面，从而造成从动盘在传扭时发生打滑现象。离合器使用一段时间后由于间隙 擦式离合器的基本要求 离合器在使用上对它的基本要求是一致 的，它们应该包括以下几点： 汽车起步时没有震动和冲击； 减轻换挡时变速器齿轮轮齿间的冲击并方便换挡； 注意平衡并免受离心力的影响。 有吸收震动冲击和减小噪声的能力； 作性能稳定，使用寿命长。 以上这些要求中最为重要的是使用可靠、寿命长以及生产和使用中的良好技术经济指标和环保指标。 2 离合器的结构形式和工作特性 中央弹簧离合器采用 1构形式如图 (2)。 它的离合器盖 9用螺栓固定在飞轮上，而在离合器盖 9的中间圆孔中装有压紧弹簧座 4，它可在圆孔内自由滑动。圆锥螺旋弹簧 6 的一端支承在座 4上，另一端靠在滑动套筒 7的法兰上。滑动套筒 7的另一端用弹性挡圈固定着一对钢球座圈。在弹性力的作用下，滑动套筒 7 带着弹性压杆 5的内端向右移动，弹性压杆 5则以弹簧座 4为支点使其外端向左移动，压向压盘 2而产生压紧力。当分离离合器时，滑动套筒 7受买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 到分 离轴承的轴向推力而向左自由的在弹簧座 4 的内孔中滑动，并压缩弹簧 6，同时向左推动弹性压杆的内端。因此弹性压杆的外端便绕着它在弹簧座 4上的支点转动向右移动，放松了对压盘的压力。压盘在 3个分离弹簧 3的作用下向右移，使离合器分离。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 离合器零件的结构及设计 动盘总成 动盘的结构 从动盘有两种结构形式：带减震器的和不带减震器的，现今几乎都用到扭转减震器的从动盘以减少震动和摩擦。 不论从动盘是否带有减震器，它们都有从动片、摩擦片和从动盘毂 3个部分组成。带减震器的从动盘中 ，从动片和从动盘毂是通过减震弹簧弹性的连接在一起。不带减震器的直接铆在从动盘毂上。 从图 (3)可以看出从动片 1和从动盘毂 2之间通过减震弹簧弹性得连接在一起。从动片 1和减震盘 4用限位销铆在一起，这样摩擦片，从动盘和减震盘三者被连在一起。当离合器传递发动机转矩时，从动片 1和从动盘毂 2之间的减震弹簧 4被压缩而产生相对角度。 从动盘传递的转矩越大，从动片和从动盘毂的转角也愈大，为防止发生过载，才用限位销以防止最大变形。 从动盘的设计应满足以下要求： 动盘的转动惯量应尽 可能小。 动盘应具有轴向弹性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 动片的设计 弹性从动片有整体式，分开式，组合式，我选择整体式。因为此种从动片，在离合器结合时，弯曲的波浪形扇形部分逐渐被压平，从动盘摩擦面片所传递的转矩逐渐增大，使结合过程较平顺，柔和。 从动片的设计一般应包含以下两点： 尽量减轻其重量，并使其质量的分布尽可能的靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。从动片一般都比较薄，通 常是用 了进一步减小从动片的转动惯量，其质量分布的更加靠近旋转中心。 合器结合平顺，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构形式。这样，在离合器的接合过程中，主动盘和从动盘中的压力是逐渐增加的。 如图 (4)是整体式弹性从动片，从动片沿半径方向开槽，将外缘部分分割成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形，使其具有轴向弹性。两边的摩擦片则分别铆在扇形片上。整体是弹 性从动片根据从动片尺寸的大小可制成 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 这种切槽还有利于减小从动片的翘曲，为了进一步减小从动片的刚度，增加其弹性，常常将扇形部分与中央部分的连接处切成 T 形槽。在设计时，为了保证从动片的弹性作用，波形弹簧片的压缩行程可取为 能太大，但至少不小于 动片的轴向弹性变化规律 (即轴向加载与其变形的关系 )的大致趋势是抛物线形，即在开始变形时力较小，而后随着变形的增加，力的增长很快，最后很快就被压平。 如图 (5)是从动片轴向弹性结构和高总承压簧在离合器结 合过程中摩擦片上加紧载荷的变化曲线，从图可看出，由于从动片有轴向弹性从而保证了离合器所传递的转矩能平缓增长，这样就允许离合器在发动机较低的转速下结合，从而延长了摩擦片的使用寿命。 弹性从动片还能使作用在摩擦面片上的压力分布的更均匀，改善了摩擦副表面的接触，减少了摩擦表面热点的形成（它使铸件表面生成坚硬的马氏体），有利于摩擦片磨损均匀减小。尤其是压盘内缘发生翘曲突起的情况，从动片的轴向弹性能较好地阻止摩擦力矩的下降，减小离合器打滑的倾向。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 动盘毂的设计 发动机是经从动盘毂的花键孔输出，变速器第一轴花键轴就插在花键孔内。从动盘毂和变速器第 1 轴的花键结合方式眼下都采用齿侧定心的矩形花键。花键之间为动配合，这样在离合器结合和分离过程中，从动盘毂就能在花键轴上自由滑动。 从动盘毂的结构由两部分组成：盘古和法兰，其结构如图 (6) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 根据国标 选定的从动盘毂花键尺寸系列为： 从动盘径 D/ 发动机矩 m 花键齿数 n 花间外径 D/键内径 d/ 齿厚 b/效齿长 l/压应力 /80 280 10 35 32 4 40 键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。 挤压应力的计算公式如下： 挤压 =式中， N。它由下式确定： P=（ d d ,D 分别为花键的内外径， m； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 Z从动盘毂的数目； 动机最大转矩， N m； n花键齿数； h花键齿数工作高度， m； h=(D; l花间有效长度， m。 动盘摩擦面片的设计 摩擦片的结构如图 (7)所 示：离合器摩擦面片在离合器结合过程中将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此要求摩擦面片有下列性能： 要出现摩擦衰退现象； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 在离合器结合过程中表现出良好的性能； 足够的剪切强度。 摩擦片的材料是以基础为石棉的材料编织而成，这种编制的面片是由石棉纤维和铜丝或锌丝绕制成石棉线绳制成这种编织布可用两种方法之一处理： （ 1）把加强的石棉线绳织成布并在圆模中压制成所需的圆环直径尺寸，接着再把若干个这种圆环缝合在一起达到所希望的厚度，然后把它浸在树脂中是编织的石棉线绳粘结在一起。 （ 2）将石棉线直接编绕形成所希望厚度的圆环，然后再压制成形。压制前经多次浸渍和烘干，添加金属粉末，橡胶或石墨等一些添加剂。压制形成 后，再一次浸渍在树脂溶液中，最后将此刚硬的面片进行机加工并钻铆钉孔。 盘和离合器盖设计 盘的设计 压盘是离合器的主动部分，在传递转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮有一定的联系。 压盘和飞轮的连接方式有： 1）凸台是连接方式 2）键式连接方式 3）销式连接方式。我选择第三种连接方式，因为它装拆容易且不易磨损。 压盘厚度的确定主要依据以下两点： 在离合器结合过程中，每次接合都要产生大量的热，且每次结合时间短，热量来不及传到空气中，必然导致摩擦副 的升温。会引起摩擦片和压盘的烧坏。在滑磨过程中所产生的热主要由飞轮和压盘等零件吸收，所以压盘要有足够大的质量来吸收热量。 压盘应有足够大的刚度和合理的结构形状，以保证受热情况下不至于因产生翘曲变形而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。 鉴于以上两原因，压盘一般都做的比较厚，不小于 10且在内缘做成一定锥度以弥补压盘因受热变形后内缘的凸起。此外，压盘的结构设计还应注意加强通风冷却。压盘的结构如图 (8)。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 压盘在设计时，在初步确定压盘厚度以后，应校核离合器结合一次时的 升温，它不应超过 8 校核计算的公式如下： =温度，； L滑磨功， N m； r分配到压盘上的滑磨功所占的百分比：单片离合器压盘， r=片离合器压盘， r= c压盘的比热容，对铸铁压盘， c= K） ； m压盘质量， 当采用压盘的凸台传力时，由于它与离合器盖的接触面积很小，所以必须进行挤压 应力校核计算，挤压应力的计算公式如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 挤压 =F/A 式中， F作用在每个凸台上的力， N； A离合器盖与凸台的接触面积， 算面积 配给该盘上的发动机转矩按该盘摩擦片的数目 片离合器的压盘 Z=1， ），因此 = 动机的最大转矩， N m； Z/ 台分布的平均半径， m； 台数目； 最后得到 挤压 = * 凸台挤压许用应力为 10 压盘通过传力片和离合器盖相连而被驱动。它一端用铆钉固定在压盘上，另一端用螺钉与离合器盖相连，它们沿圆周切向布置，一般布置有 3每组由 3片一般为 证其有足够的轴向弹性。 合器盖的设计 离合器盖与飞轮用螺栓固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩给压盘。此外它还是离合器压紧弹簧和分离杆的支承壳体，设计时应从以下几方面考虑： 为了减轻重量和增加刚度，小轿车和一般载货汽车的离合器盖常用厚度约为3 08钢板）冲压成比较复杂的形状。重型汽车由于批量少，为了降低成本，增加刚度则常采用铸铁的离合器盖。 为了加强离合器的冷却，离合器盖上必须开许多通风窗口。 3，对中问题 离合器盖内装有压 盘、分离杆、压紧弹簧等零件，因此它相对于发动机飞轮曲轴买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 中心线必须要有良好的定心对中，对中方式有两种； 1)用止口对中，铸造的离合器盖以外圆与飞轮上的内圆止口对中。 2）用定位销或定位螺栓对中。 鉴于以上考虑，离合器盖结构简图如下： 离轴承和分离套筒的设计 分离轴承在工作中主要承受轴向力。在分离离合器时，由于分离轴承的旋转，在离心力的作用下，他同时还承受径向力。 在设计中，分离轴承的内圈通常压配在铸造的分离套筒上，而分离套筒则装在变速器第一轴轴承盖套管外轴颈上，可以自由移动，分离离合器时轴承 内座圈不动，外座圈旋转。 分离轴承和分离套筒的结构简图如图 (10)所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 我选择的相关尺寸见表 离套筒及轴颈间的配合尺寸 型 分离轴承内径 分离套筒外径 分离套筒内径 第一轴承盖轴颈外径 44+柱螺旋压紧弹簧设计 圆锥螺旋弹簧的旋绕比 D/小到大，故圆锥螺旋弹簧工作时有以下一些特点： 1）弹 簧工作圈是逐圈融合压平的； 2）弹簧的特性曲线不是简单的直线 圆锥螺旋弹簧特性的计算如下： O P P 融合 ），弹簧变形公式为： ( (r1+ ( = ( i( 式中， P 加在弹簧上的力， N; 簧小端半径， 弹簧大端半径， i弹簧工作圈数； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 G材料剪切弹性系数，对 于碳钢 G=（ 104面极惯性矩 簧变形为 : 触合 =(1+1+式中， 弹簧的自由高度， a弹簧钢丝截面高度； 取 95/2+7/2= 72/2=0=115mm,a=得： 触合 =55用 在弹簧上的力 P 融合 为 0 2 融合 = 322a)0(N) 取 G=8104p= 4, i=2 代入上式得： P 融合 =1540N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 4 离合器操纵系统设计 合器传动操纵原理 离合器操纵系统的功能是，把驾驶员对离合器踏板的输入（力和位移）变成在分离轴承上的输入 (也是力和位移 )，来控制离合器的分离和结合，从而完成对汽车传动系统的动力切断和传递。传动系统 操纵简图如图 (12) 图中的杆系传动，由踏板及踏板臂 5，拉杆 7 及分离叉 9 等组成，当离合器处于结合状态时，踏板臂 5 及分离轴承 10 在复位弹簧作用下处于图中所示位置，分离轴承10 与分离杆 11 之间有间隙；离合器分离时，踩下离合器踏板，经拉杆 7 使分离叉 9摆动，推动分离轴承 10 向左移动，消除间隙后推动分离干 11 使压盘向右移动，离合器被分离。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 纵传动的计算 离合器踏板位置需适当靠右，具体布置应以人体左右对称中心为准左移 80为踏板中心线的位置，踏板最大行程应 175选择 150踏板力我选择20N。 离合器踏板行程 计算公式如下： c S i 分 )i 操 / 式中， 分离轴承和分离杆之间的间隙，没有自动调节的离合器一般为 2自动调节机构的为 0.