离合器说明书

PAGEPAGE16学号06131412成绩课程设计说明书设计名称膜片弹簧离合器设计设计时间2015年09-12月系别机械与机电工程系专业车辆工程班级14班姓名吴佳德指导教师高丽杰2015年12月30日PAGEI目录1 离合器结构方案选取 11.1 离合器概述 11.2 设计题目 21.3 方案选择 32 离合器设计计算 32.1 基本参数确定 32.1.1 摩擦片的外径D、内径d和厚度b 42.1.2 后备系数 52.1.3 单位压力 52.1.4 离合器间隙 62.2 离合器参数的优化 62.3 膜片弹簧设计 72.4 扭转减振器设计 82.5 从动盘的设计 92.6 离合器盖总成的设计 112.7 分离轴承的选择 11附录 13参考文献 15PAGE1离合器结构方案选取离合器概述离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中收到较大动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。离合器设计应满足如下基本要求：1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3）分离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。6）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。8）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。9）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。10）结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。图1-1离合器构造设计题目表1-1设计题目序号车型发动机最大转矩N.m(r/min)传动系传动比轮胎规格汽车总质量（Kg）离合器形式1挡主减速器速比12奇瑞旗云A15140/30003.504.12185/60R141100单盘膜片弹簧

表1-2设计任务内容说明第一阶段（3周）设计计算包括1、选择从动盘片数；2、查资料后选择作用力方向（拉式或推式）；3、选择膜片弹簧的支撑形式；4、选择压盘的驱动方式；5、进行主要参数的计算和选择；6、扭转减震器的设计；7、操纵机构设计。第二阶段（6周）1、三维模型2、装配3、装配二维工程图1、用Catia软件构建零件三维模型并装配2、每位同学都要依据自己的设计参数独立建模。3、装配后如发现计算参数有误，则需先修改计算，再修改建模第三阶段（3周）零件图1、Catia软件绘制，每人二张；2、任务由指导教师分配（可绘制离合器盖等）第四阶段（2周）说明书1、编写课程设计说明书。2、出图（装配图、零件图）、打印说明书，装档案袋上交方案选择根据该车型情况，最终选择方案如下。（1）从动盘数。对于乘用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许条件下，离合器通常只设有一片从动片，所以从动盘片数选择单片。（2）压紧弹簧形式。膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，具有一系列优点。推式膜片弹簧离合器克服了拉式膜片弹簧离合器分离轴承结构负责和拆装困难的缺点，结构简单紧凑。所以压紧弹簧选择膜片弹簧离合器推式离合器。（3）膜片弹簧支承形式。选择无支承环形式。使结构简化。（4）压盘驱动方式。选择弹性传动片方式驱动。离合器设计计算基本参数确定离合器的基本参数主要有性能参数和，尺寸参数、和摩擦片厚度以及结构参数摩擦面数和离合器间隙，最后还有摩擦因数。摩擦片的外径D、内径d和厚度b（1）摩擦片的外径可以根据发动机最大转矩按如下公式选用。式中，为直径系数，取值范围见表2-1。表2-1直径系数的取值范围车型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.8~14.0t的商用车16.0~18.5（单片离合器）13.5~15.0（双片离合器）最大总质量大于14.0t的商用车22.5~24.0本题取为了符合系列化和标准化，离合器尺寸应符合表2-2.表2-2离合器摩擦片尺寸系列和参数外径mm160180200225250280300325350380405430内径mm110125140150155165175190195205220230厚度mm3.23.53.53.53.53.53.53.544440.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单面面积1061321602213024024665466787299081037（2）摩擦片的内径可根据在0.53~0.70之间来确定。内径过小会使压力分布不均匀，磨损增加，且不利于散热和扭转减振器的安装。内径取125mm。则（3）摩擦片的厚度主要有3.2mm，3.5mm和4.0mm三种。取图2-1摩擦片后备系数如果后备系数过小，离合器磨损后不能可靠传递动力，会使离合器滑磨时间过长；如果后备系数过大，则离合器尺寸过大，操纵不轻便。表2-3离合器后备系数的取值范围车型后备系数乘用车及最大总质量小于1.6的商用车1.20~1.75最大总质量为6~14t的商用车1.50~2.25挂车1.80~4.00本次设计选取后备系数为1.2。单位压力离合器设计扭矩由得f为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25~0.30；本题取0.30。Z为摩擦面数，为2。离合器间隙离合器间隙是指离合器处于正常接合状态，分离套筒被回位弹簧拉到极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙一般为3~4mm，本题取4mm。离合器参数的优化（1）目标函数。在保证离合器性能要求的条件下使其结构尺寸尽可能小。即目标函数为（2）摩擦片外径的选取应使最大圆周速度不超过65~70。符合要求。（3）摩擦片内外径比在0.53~0.70范围内，前面已经验证合格。（4）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，防止传动系过载，不同车型的值要在一定范围内，最大范围为1.2~4.0，由前面可知，合格。（5）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径必须大于减振器弹簧位置直径2约50mm。即（6）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即其中W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J）对于乘用车，对于最大总质量小于6.0t的商用车，对于总质量大于6.0t的商用车。（7）离合器接合温升。t为压盘温升，不超过8~10°，c为压盘比热容取c=481.4，r为传到压盘的热量所占的比例，对单盘离合器取0.5。经计算温升小于8°，合格。膜片弹簧设计（1）比值和板厚的选择。为保证离合器压紧力变化不大和操作轻便，汽车离合器用膜片弹簧一般为1.5~2.0，板后厚为2~4mm。本题选=3mm，=5mm。则（2）比值和、的选择。根据结构布置和压紧力的要求，一般为1.20~1.35。本题取=1.2。对于，应和摩擦片的外径尺寸相适应，大于摩擦片内径。推式膜片弹簧的R值应取为大于或等于摩擦片的平均半径。拉式膜片弹簧的值应取为大于或等于摩擦片的平均半径。当时，，取R=115，则（3）圆锥底角的选择。一般在9°~15°范围内。（4）分离指数目n。常取为18.大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸弹簧可取12.本题取18.（5）切槽宽度、及半径。，。取值应满足取，，（6）压盘加载点半径和支撑环加载点半径的确定。应略大于r且尽量接近r，应略小于R且尽量接近R。国内膜片弹簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等优质高精度钢板材料。并进行热处理。图2-2膜片弹簧扭转减振器设计（1）极限转矩。极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时所能传递的最大转矩。与发动机的最大转矩有关。一般可取，商用车系数取1.5，乘用车系数取2.0.（2）扭转角刚度。设计时初选（3）阻尼摩擦转矩。可按下式初选。系数取0.17（4）预紧转矩。（5）减振弹簧的位置半径，一般取结合，得取37.5.（6）减振弹簧个数。按照下表选取表2-5减振弹簧个数的选取摩擦片外径D225~250250~325325~350>350Zj4~66~88~10>10本题取4个。（7）减振器总压力。（8）极限转角。通常取3°~12°。图2-3扭转减震器从动盘的设计（1）采用组合式弹性传动片，传动片厚度选择1mm，波形弹簧由1mm钢板冲压而成。其外径由摩擦面外径决定。（2）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第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩由下表选取。表2-6从动盘毂花键的尺寸摩擦片的外径Dmm发动机最大转矩花键尺寸挤压应力齿数n外径mm内径mm齿厚t/mm有效齿长l/mm160491023183209.81806910262132011.620010810292342511.122514710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0 从动盘的轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0~1.4倍花键直径。从动盘毂一般采用锻钢（如35、45、40Cr）等，并经调质处理。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺。花键挤压应力强度校核公式如下。n是花键齿数，h是花键工作高度，l=20mm是花键有效长度，P是花键尺侧面压力（N）。2=6.9（3）摩擦片和从动片。摩擦片材料选择无石棉的有机材料，应用铆接的方式连接。图2-4从动盘离合器盖总成的设计（1）离合器盖的设计要求1）应具有足够的刚度。可适当增大盖的厚度，一般为2.5~4mm，本题选用3mm。2）应与飞轮保持良好的对中性。对中方式可采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。3）盖的膜片弹簧支承处要有高的尺寸精度。4）为了通风，防止摩擦片温度过高，可在离合器盖上开较大的通风窗口。5）乘用车和载质量较小的商用车材料一般选用08、10钢等低碳钢板。（2）压盘的设计要求1）压盘应具有较大的质量，以增大热容量，减少温升，防止产生裂纹和破碎。2）压盘应具有较大的刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀，并减小受热后的翘曲。厚度约为15~25mm。本题选择20mm。3）压盘材料一般选择灰铸铁（HT200，HT250，HT300等）。（3）传动片传动片常用3~4组，每组1~3片，每片厚度0.5~1.0mm，一般由弹簧钢带65Mn制成。本题选3组，每组1片。图2-5离合器盖总成分离轴承的选择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旋转产生离心力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两种。前者适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂