汽车设计课程设计-东风雪铁龙凯旋离合器设计

汽车设计课程设计汽车设计课程设计设计说明书姓名学号1114047301联系电话2014年6月30日1目录第一章绪论311课程设计的目的312车型介绍3121凯旋的配置简介3122技术亮点凯旋装备有中央固定集控式方向盘3123凯旋的参数4第2章离合器结构方案分析821从动盘数的选择822压紧弹簧和布置形式的选择8221膜片弹簧类型的选择823膜片弹簧的支承形式8第3章离合器基本参数的确定931单位压力90P32摩擦因素F、摩擦面数Z、离合器间隙10T33摩擦片外径D、内经D和厚度B1034离合器基本参数的优化计算10第4章离合器基本参数的约束条件1241与的校核CT1242摩擦片外径的最大圆周速度的限制1243单位摩擦面积传递的转矩120CT44单位摩擦面积滑磨功1345参数选定的总结13第5章离合器主要零件的参数确定1451膜片弹簧14511膜片弹簧的基本参数的选择145111膜片弹簧起始圆锥底角的选择145112截锥高度H与板厚H比值H/H和板厚H的选择145114分离指数目N的选取145115膜片弹簧小端内半径以及分离轴承作用半径的确定140RFR东风雪铁龙凯旋离合器25116切槽宽度、及半径1412ER5117压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定141R1R汽车设计课程设计5118膜片弹簧工作点位置的选择15512膜片弹簧材料15513膜片弹簧强度计算与应力校核1552扭转减震器的设计17521极限转矩17JT522扭转角刚度17K523阻尼摩擦转矩17524预紧转矩17NT525减震弹簧的位置半径180R526减振弹簧个数Z19J527减振弹簧总压力19F528极限转角19J529减震弹簧尺寸的确定195291弹簧的平均直径19CD5292弹簧钢丝直径D1195293减震弹簧刚度K195294减震弹簧的有效圈数I195295减震弹簧的总圈数N195296从动盘毂缺口宽度B以及弹簧安装窗口尺寸A2053从动盘总成20531轴向弹性从动盘的结构形式20532从动盘毂205321变速器的第一轴轴经205322从动盘毂花键尺寸的确定205323花键的校核21533从动片参数2154离合器盖总成22541离合器盖22542压盘22543支承环2255分离轴承总成22东风雪铁龙凯旋离合器谢辞参考文献23汽车设计课程设计5第1章绪论11课程设计的目的汽车设计课程是培养学生具有汽车设计能力的专业基础课，课程设计则是学生在学习了汽车构造、汽车制造技术、汽车设计等课程后一项重要的实践性教学环节，基本的目的是通过课程设计，综合运用汽车设计课程和其它选修课程的理论和实践知识，解决汽车设计问题，掌握汽车设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。学会分析和评价汽车及各总成的结构与性能，合理选择结构方案及有关参数，掌握一些汽车主要零部件的设计与计算方法。学会考虑所设计部件的制造工艺性、使用、维护、经济和安全等问题，培养汽车设计能力。通过计算，绘图，熟练运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料，进一步培养学生的专业设计技能。鼓励学生充分利用计算机进行参数的优化设计，CAD绘图，锻炼学生利用计算机进行设计和绘图的能力。本次课程设计结合东风雪铁龙凯旋的发动机参数来设计离合器。12凯旋的介绍121凯旋的一些配置凯旋的随动转向双氙气大灯目前是汽车照明技术的标杆，且远光和近光都采用氙灯，在中国市场上是真正的创新，保证夜间能够获得超常的照明范围，一方面可以看清更远处的障碍物（远光照射100米以外），弯道内侧照明更宽，另一方面，光束宽度加大（路边照明最佳，特别在连续弯道上）。光线比卤素大灯强两倍，并随方向盘随动转向。这样的设计使得车主夜间驾驶的视觉疲劳程度大大降低。这种氙气大灯不仅省电（耗电35W），而且寿命超长，达3000小时，而卤素大灯的寿命只有1100小时，但耗电却要50W。同时，凯旋不仅装备有一般中档车型配备的ABS防抱死系统）、EBD电子制动力分配系统）、TCS牵引力控制系统）等豪华配置，这些电子系统确保凯旋在任何路况和驾驶状况下保持稳定的姿态。122技术亮点凯旋装备有中央固定集控式方向盘中央固定的方向盘融合了众多的功能，使得驾驶更加轻松、舒适。这一设计的突出点是人机工程学的合理运用，实现了便捷操作，并极大地提升了驾驶乐趣。中央固定集控式方向盘的特点是方向盘中央布置有各种控制按键的轮毂部分固定，不随方向盘外圈转动。中央固定集控式方向盘具有下列优点控制键集中在方向盘的中央部分，大大地减少了中控台的布置，使得中控台布局更加简洁、洗练。人机工程学的重大进步。由于所有的控制键都被集中到一个相对固定、容易操作的地方，驾驶者在操作这些按键的时候，双手可以不必离开方向盘。东风雪铁龙凯旋离合器6由于所有在方向盘上的控制键都采用了发光图标显示设计，驾乘者不论是在白天还是晚上，都可以轻松操作。在安全方面，中央固定的设计，可以将一个形状最佳（非简单圆形）的驾驶者安全气囊置于其中，给驾驶者提供最好的保护。123凯旋的参数基本参数厂商东风雪铁龙级别紧凑型车发动机20L147马力L4变速箱5挡手动长宽高MM480217731512最高车速KM/H205官方0100KM/H加速S99工信部综合油耗L/100KM83车身汽车设计课程设计7轴距MM2710整备质量KG1397车身结构三厢车车门数个4座位数个5油箱容积L60由这个式子我们可以计算汽车的总质量NMA650凯旋为5人车，行李系数又查表得10，所以KG。172A发动机发动机型号PSARFN10LH3X排量ML1997进气形式自然吸气气缸排列形式L气缸数个4每缸气门数个4压缩比11配气机构DOHC最大马力PS147最大功率KW108最大功率转速RPM6000最大扭矩NM200最大扭矩转速RPM4000发动机特有技术CVVT连续可变气门正时燃料形式汽油燃油标号93号京92号供油方式多点电喷缸盖材料铝缸体材料铝东风雪铁龙凯旋离合器8环保标准欧IV图11东风雪铁龙凯旋20L发动机工况图图12东风雪铁龙凯旋20L发动机功率平衡图东风雪铁龙凯旋的20升发动机型号为EW10A，由PSA集团的EW10J4发动机改进而来。雪铁龙在EW10J4基础加装了VVT可变气门正时系统，使这款发动机的最大功率由EW10J4的99KW/6000RPM提升到108KW/6000RPM，最大扭矩由汽车设计课程设计9190NM/4000RPM提升到200NM/4000RPM。在凯旋的开发过程中，东风雪铁龙将这台20发动机的压缩比由108提高到了1102，以让其更加适应国内的93号汽油。这款发动机采用紧凑的轻合金发动机缸体。球墨铸铁曲轴被铝制单体发动机罩固定，又经过镶圈进一步稳固。发动机及外罩整包有轻合金外壳，最大限度的减低了发动机的震动。发动机采用了博世ME744版电控燃油喷射系统，采取电子节气门取代传统的油门拉线控制的节气门，对发动机的扭矩的控制更有效、合理，使发动机油耗更低、更环保。4合1式排气歧管用来缩短净化器的升温时间。排气管路上依次安装了陶瓷催化转化器，容量为65升的中间消音器以及容量为176升的尾消音器。使得这款发动机的排放达到了欧IV标准。变速箱简称5挡手动挡位个数5变速箱类型手动变速箱MT经过百度查询得到以下表11中的数据表11凯旋变速器的参数表轮胎前后轮215/55R16一档在1000转/分的速度945KM/H主减速比67/5273/2116INCH04064M,车胎高H215055118MM,所以其中车轮直径近似认为是D1064M,车速V2625M/S由此可以得到一档传动比MIN/478160RDVN8524710IIG也能很容易的得到主减速器传动比I0448。底盘转向驱动方式前置前驱前悬架类型麦弗逊式独立悬架后悬架类型纵臂扭力梁式非独立悬架助力类型电子液压助力车体结构承载式车轮制动东风雪铁龙凯旋离合器10第二章离合器结构方案分析21从动盘数的选择普通乘用车都是采用单盘，所以初选Z2。另外，实际LUK公司生产的离合器使用的也是单盘。但是在计算过程中发现的问题使最后的Z定为4，也就是使用了双盘，具体原因可以查看34离合器基本参数的优化设计。22压紧弹簧和布置形式的选择由于现代制造技术的提高，膜片弹簧的加工技术也已成熟，成本不算高的同时性能远远好于其他弹簧的布置，而且用了膜片弹簧可以使后备系数减小，所以选取膜片弹簧。221膜片弹簧类型的选择在膜片弹簧中，拉式膜片弹簧具有许多优点取消了中间支承各零件，结构简单，质量小；在同样的压盘尺寸下可采取直径较大的膜片弹簧，提高能力；分离效率高；踏板力比推式的一般可减小2530；寿命长。但是因为其结构复杂需要将轴承与分离指做在一起，对于课程设计也不利，所以选用推式膜片弹簧。另外在淘宝网店找到的实物也是做了推式的。23膜片弹簧的支承形式图21推式膜片弹簧支承形式前制动器类型通风盘式后制动器类型盘式汽车设计课程设计11结合现实，本次选用的支撑方式将会是C，这个结构中没有螺栓等零件。第3章离合器基本参数的确定为了更好的选择参数，我用大部分选定的参数代替了由此初选的参数，然后化简成一个函数，目标就是用F,C,Z等参数对进行评定。0P0CT东风雪铁龙凯旋离合器1232003MAX3123AX3201203MAX30202030AX20230330MAXMAX30,1111412PFCGATZTACPFCTZTCFCCFPFDFPTCZDFDZCFPTDFZCEECECECCCEEC令这是GC的函数图像，其中表明函数G（C）在C05307区间内是单调递增的。综合上述TC0的公式可以看出，它是随C，F，P0，的上升而上升的。而D又会限制F，P0的升高。接下来进行正式的参数选定。31单位压力0P当摩擦片采用不用的材料时，取值范围，见表31。表31摩擦片单位压力P0的取值范围汽车设计课程设计13摩擦片材料单位压力/MPA0P模压015025石棉基材料编织025035铜基粉末冶金材料铁基035050金属陶瓷材料070150虽然凯旋被称作20L动力之王，又在功率平衡图上看出，5档时候的后备功率还是挺大的，应该要大一些，同时石棉基由于污染问题而不再使用，0P但是本着之前的公式推导的结论，本次课程设计初次选用石棉基材料，015。0P32摩擦因素F、摩擦面数Z、离合器间隙T摩擦片的摩擦因数F取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。各种摩擦材料的摩擦因数F的取值范围见表32表32摩擦材料的摩擦因数F的取值范围摩擦材料摩擦因数F模压020025石棉基材料编织025035铜基025035粉末冶金材料铁基035050金属陶瓷材料04按照31的选择，F0233摩擦片外径D、内经D和厚度B根据公式估算2615301201431230MAXCFZPTE已知200NM以及一系列参数并且按照之前推导的公式初选MAXETC053，带入公式求得D261。设计到这里发现D可能太大了，于是将D带入的公式中进行校验，发现V太大了，会发生材料飞离。所以接下来进行优化计算。34离合器基本参数的优化计算设计离合器要确定离合器的参数。选定需要优化的参数TTDZPFXXX,054321其中目标就是在确保后备系数，以及的情况下，使D能符合要求。约束条C0C件也就是，进过反推亦可以认为是，D,则100,与下面的结论大致吻合。结果就是盘毂比较紧0R凑。904582102950/257/20MAX0DMPADRTDRTAFEJT式中的80MPA为盘毂材料的许用剪切应力。东风雪铁龙凯旋离合器22图53减振器尺寸简图分析用综上所述，本次课程设计将会按照05D来确定，即26MM。这样也就0R0R能满足之前的约束条件了。526减振弹簧个数ZJ表51减振弹簧的选取摩擦片外径/DM2502352350350J46811凯旋所设计使用的摩擦片外径D250MM，Z46，从减小质量，减少零件数J量的角度考虑，初选Z4，在淘宝查到的凯旋用离合器也正是四个减震弹簧。J527减振弹簧总压力F当减振弹簧传递的转矩达到最大值时，减振弹簧受到的压力F为JTKN41526/0/RJ528极限转角J本次设计，通常取312，对平顺性要求高或者发02ARCTNLJJ动机工作部均匀的，取上限。由此为凯旋选取10的极限转角。529减震弹簧尺寸的确定5291弹簧的平均直径CD一般由结构确定，通常在1115MM之间。本次取值为11MM。CDCD汽车设计课程设计235292弹簧钢丝直径D1M3501438831CDPD其中的扭转许用应力取值子啊55006000KG/CM2，单个减振器的工作压力P/ZJ154/4385KN,钢丝直径取为3MM。F5293减震弹簧刚度KMNZRJ/147926101025294减震弹簧的有效圈数I4KDGDC3418G为材料的扭转弹性模量，对于碳钢来说G8300KG/MM2其中有较复杂的单位换算，公式中略去。5295减震弹簧的总圈数NNI152一般为6左右，也符合了要求。5296从动盘毂缺口宽度B以及弹簧安装窗口尺寸AA一般取值为2527MM之间。取值26MM。比从动片上的宽度小1416MM。B则等于定位销直径加上两边的间隙。53从动盘总成531轴向弹性从动盘的结构形式由于这些细节会在绘图中忽略，暂不计入设计中，在此指出这个部分。532从动盘毂从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上。5321变速器的第一轴轴经由教材98页变速器轴的选定指出，“在已知中间轴式变速器中心距A时，第二轴和中间轴中部直径D045A,轴的最大直径D和支撑间距离L的比值对中间轴，D/L016018对第二轴，D/L018021。第一轴花键部分直径D可按下式初选，K4046。3MAXETK虽然是初选，但是用于离合器从动盘轮毂的花键D初选基本就这么选定了。于是选定为K45，得出D26。东风雪铁龙凯旋离合器245322从动盘毂花键尺寸的确定根据下列表格表52GB11442001矩形花键尺寸、公差和检验附录A截图初选轻系列，对应出来的就是D30，初选轮毂的花键规格为626306。选定轴经之后，为了选取有效齿长再次参考书本上的表格。由于书本上的摩擦片外径，发动机最大转矩等数值已经不再适用于现在的汽车设计，所以不再参考，而是直接按照变速器第一轴的初选值进行有效齿长的选择。齿数的话进过与实物的对比，仍然偏向于大的，而且因为表53中有挤压应力的许用值，便于之后的校核计算，所以齿数将会按照表53。表53从动盘毂花键的尺寸花键尺寸齿数N外径D/MM内径D/MM齿厚T/MM有效齿长L/MM挤压应力/MPAC102318320981026213201161029234251111032264301131035284351021035324401251040325401051040325451141040325501305323花键的校核汽车设计课程设计25求。也超出了工程的满足要由于误差,631991302108822MAXMPAZNLDDEJ所以扩大键数为12，这样挤压应力为99MPA，满足要求。PAPAZNLBDDJEAXN为花键齿数；，B分别为花键的有效齿长及键齿宽，MM；Z为从动盘毅的数目；发动机最大转矩，NMM。其中使用的剪切应力许用值来自网络。AXET另外由于后期设计轮毂时发现30的有效长度太大是轮毂凸台过长所以选作20，同时增大齿数为16，B也太大了，选作3，并且是满足要求的。所以最后确定的花键规格变成了非标件下列总结齿数内径外径有效齿长键宽挤压应力162630203113在输出轴上的花键按照双盘的结构要求总长定为55MM，这样可以连接两个盘。533从动片参数从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度平面度要求高。材料选用中碳钢50号钢，一般厚度为1325MM，因为摩擦片在之前的设计中尺寸较大，想必质量不小，所以选用小一点的从动片厚度13MM，表面硬度要求在3540HRC。54离合器盖总成541离合器盖1应具有足够的刚度，否则影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。2应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。3盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。4为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开