车辆工程毕业设计开题报告某汽车传动系统离合器的设计与分析.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：何宇学 号：1101014153学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计(论文)题目：某汽车传动系统离合器的设计与分析指导教师:王悦芳 2015年 03 月 22 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：文献综述一、研究背景及意义我国汽车离合器起源于上世纪 30 年代，当时在仅有的几家小作坊式汽车修配厂里制造离合器零件，上世纪 50 年代中期开始，一汽、南汽、上汽、二汽等相继成立，离合器在其内部的专业化生产工段，车间或工厂也开始批量生产。从此有了真正意义上的离合器制造.国内有自主研发能力的没几家，其中上海 SACHS 是最大的，中德合资；南京法雷奥，其它的就没了，其它的都不能研发，只能仿作。1867 年，德国人奥托（NicolausAugustOtto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。离合器的出现是随着变速箱的出现而出现的,1889 年戴姆勒在他的汽车上首次应用了四速变速箱和摩擦离合器，但扭矩仍然由皮带传到后轮 1。自20世纪80年代以来，我国经济社会飞速发展，人民生活水平有了巨大提高，汽车成为了人们日常生活的重要交通工具之一。汽车是作为一种交通工具而产生的，但是汽车发展到今天已经不能把它理解为单纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。人类社会及人民生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常生活的活动范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代2。在汽车技术飞速发展的今天,特别是伴随着电子技术在汽车上的广泛应用,汽车传动系有了长足的进步,自动变速器、实时四轮驱动系统、各种电子控制装置的应用,使得当今的传动系早已不可同日而语。作为传动系重要组成部分之一的离合器总成，担负着传力、减振和防止系统过载等十分重要的作用。为确保其传力可靠,分离彻底,结合柔顺,减振好,体积小,重量轻,寿命长,制造易,现今的离合器产品无论从性能、结构方面,还是生产制造方式和操纵控制方面,都在发生着诸多的变化。它们大大地优化了离合器各方面的性能,从某种程度上看,这些变化也反映了汽车离合器的发展方向3。二、国内外的研究现状1.国外研究现状1892 年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少 40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视4。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。日韩汽车使用离合器时明显不如德国的5。全球汽车市场整车降价趋势愈演愈烈，导致整车企业对汽车零部件采购价格越来越苛刻。由于日本、欧美等发达国家的劳动力成本高，导致其本土的零部件生产缺乏成本优势，加之日本、欧美等地区采用自动变速器的车型比例很高，因此日本、欧洲的一些汽车离合器厂家纷纷向中国等新兴国家转移。萨克斯、法雷奥、日本大金等国际著名汽车离合器生产企业相继在中国投资建厂。外资企业的进入，冲击我国汽车离合器市场，使市场竞争加剧。随着更多的企业进入配套市场竞争，将使原来地位稳固的一些企业逐渐丧失竞争优势，在市场中不断分化和整合6。2.国内研究现状我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组,在激烈的市场竞争中在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。目前,国内汽车离合器企业约100余家(不含家庭作坊)。2005年汽车离合器销售额约35亿元:从业人员12880人,其中工程技术人员1075人;固定资产总额15.1亿元;利税总额2.79亿元;全年共产销汽车离合器盖总成1000万件,汽车离合器从动盘总成2000万件,液力变矩器10万套。排名前五家企业2005的销售额占到了全行业总额的50%以上,比2000年提高了20%。2004年与2000年相比产品产销量离合器盖总成增长了70%以上,从动盘总成增长了50%以上,销售额增长了2倍。离合器出口保持强劲势头，2004年达到75500多万美元,比2000年翻了一番,品种上也由单一离合器从动盘总成出口扩展为成套离合器出口。在国家政策的指导下,各企业根据各自的特点进行重组改制增强企业活力。以离合器委员会注册的离合器企业为例,国企所占比例:2000年为51%,到2005年降至,5%;民企所占比例:2000年为14%,到2005年增至67%7。从企业内部能力分析,总体上看,我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面,我国企业处于明显优势;在市场营销能力、采购成本和交货期方面,我国企业与国外竞争者基本持平;在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面,我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。在产品技术方面,国内离合器企业经过不断地产品结构调整,国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求,跟踪国外动力传动系统技术,研发新一代产品也取得了可喜成果,如双质量飞轮、液力变矩器、适用于300马力以上动力配套的中430拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。在发展过程中,离合器企业无论是为了提高自身的竞争力,还是为了进入配套、出口市场,都十分重视强化企业内部管理。在离合器委员会注册的95以上企业都先后通过了ISO9000、QS9000、ISOTSl 6949等质量体系的认证8。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过 93）。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力9。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善10。 随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。三、本次设计所用的理论以及软件在以内燃机作为为动力的机械传动汽车中离合器作为一个独立的部件而存在。在中国乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的26.53%。离合器操纵机构(主要的作用是保证在离合器脚踏板动作后,能够将驾驶员脚部的输入动作及时并有效地传递到离合器膜片弹簧上,使离合器完成接合和分离的动作。在这个过程中,不仅要保证实现离合器的接合和分离动作,而且自身也传递着离合器或变速器带来的振动,并影响着离合器分离和接合瞬间整车的NV性能。离合器是手动挡变速器的主要助手，从目前到将来离合器这一部件将会伴随着内燃机一起存在，不可以在汽车上消失11。实现离合器产厂内标准化，减少试制周期及其过程中可能会产生的浪费提高了生产效率，降低了生产成本，对于离合器厂有重要的经济意义，同时也为中国的离合器生产的国产化和标准化作出了一定的贡献。通过进行离合器的设计，使学生综合运用所学专业知识，熟练CAD绘图技术，学会运用三维软件CATIA设计机械机构，力求设计合理，理论联系实际，结构和性能有所改进，设计手段具有一定的先进性。当离合器工作时，发动机飞轮是离合器的主动部件，带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与变速器第一轴（离合器从动轴）相连。压紧弹簧将从动盘紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，在由此经过变速器的第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大12。由于汽车在行驶过程中需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，所以汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副之间采用弹簧作为压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时，只要踩下操纵机构中的离合器踏板，套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘，克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离，摩擦副之间的摩擦力消失，从而中断了动力传递13。当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速的变化比较平稳，应该适当控制放松离合器踏板的速度，使从动盘在压紧弹簧的压力作用下向左移动，与飞轮恢复接触，二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者的转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度才与发动机转速成正比。摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦副间的最大静摩擦力矩，而后者又取决于摩擦间的压紧力、摩擦因数以及摩擦面的数目和尺寸。因此，对于结构一定的离合器来说，最大静摩擦力矩是一个定值。当输入转矩达到此值时，则离压合器出现打滑现象，因而限制了传给传动系统的转矩，以防止超载14。由上述工作原理可以看出，摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。在保证可靠的传递发动机最大转矩的前提下，离合器的具体结构应能满足主、从动部分分离彻底，接合柔和，从动部分的转动惯量要尽可能小，散热良好，操纵轻便，良好的动平衡等基本性能要求15。参考文献1司传胜 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