【长城汽车汽车膜片弹簧式离合器的设计6900字（论文）】

长城汽车汽车膜片弹簧式离合器的设计TOC\o"1-2"\h\z\u摘要及关键词 11绪论 11.1离合器的发展概况 11.2离合器的功用及分类 11.3离合器的基本要求 12离合器基本结构参数的确定 22.1摩擦片主要参数的选择 22.2离合器后备系数β的确定 32.3单位压力的确定 42.4摩擦片外径D的校核 42.5校核 53离合器从动盘设计 53.1从动盘结构介绍 53.2从动盘设计 64离合器压盘 84.1压盘的传力方式 84.2压盘的几何尺寸的确定 84.3传动片设计 84.4离合器盖的设计 105离合器膜片弹簧设计 105.1膜片弹簧离合器的结构特点及优缺点 105.2膜片弹簧的变形特性和加载方式 105.3膜片弹簧的弹性变形特性 115.4膜片弹簧的参数尺寸确定 125.5膜片弹簧的工作点位置确定及强度校验 146扭转减震器 157结论 16参考文献 17附录 20摘要：本篇文章主要是以C30长城汽车设计的膜片弹簧离合器为基础，通过相关文献资料显示，计算出摩擦片、从动盘、压盘、离合器盖、膜片弹簧、传动片、扭转减震器以及一些尺寸和连接结构的材料，以及处理方法。在这一过程中，已经完成了对薄膜弹性压力的测试，可通过摩擦片外径与许用压力进行校正，其中一些将铆钉花键连接起来共同测试。关键词：C30汽车；膜片弹簧离合器；膜片弹簧；工艺1绪论在发动机中，离合器是与发动机变速箱相连的独立部件。摩擦离合器是摩擦片与车轴之间的摩擦传动机构，常用于各种车辆。它主要由驱动部分、导电部分、压制机构和控制机构四部分组成。1.1离合器的发展概况随着运输行业的发展，针对离合器的要求、标准化程度日益增长。从实际的需求出发，考虑到目前的发展情况，汽车的功能正在迅速改善，特别是在速度和功率方面，汽车和卡车占绝大多数。此外，离合器逐渐被大众接受和喜爱。因此，增加扭矩、延长寿命、简化操作是发展的关键。1.2离合器的功用及分类它是在发动机和变速器组件之间。电机与传动装置相连接，可断开一部分的动态组件，而且是变速器的首要机制。无离合器踏板，离合器部分可自动工作。1.2.1离合器的基本功用1）确保汽车可以平稳起步2）换挡便捷3）避免传动系统的过载1.2.2离合器的分类在机械传动器中，它往往被分为摩擦式MT型，通过电磁力的本身传递扭矩；相关的方法有强制和自动。摩擦模式由单或双以及多芯片和干湿型组成。1.3离合器的基本要求①给车辆提供最大扭矩，从而避免系统过载；②完美稳定的连接，无晃动，起步时无晃动，迅速分离；③在离合器操作期间，摩擦特性下降保持系数的程度没有变化。④将制动器的扭矩降到齿轮上以便于挂挡操作。⑤可能是阻碍或降低传动系统的震动，以抑制振动、冲击和噪音；⑥良好的通风和散热功能；⑦轻松操作；⑧耐力好，运行稳定，可靠；⑨设计简单，维修方便；⑩考虑旋转平衡和离心力的影响。图图1汽车离合器的总成1轴承2-飞轮3-从动盘4-压盘5-离合器盖螺栓6-离合器盖7-膜片弹簧8-分离轴承9-轴2离合器基本结构参数的确定2.1摩擦片主要参数的选择尺寸的大小，相连接的其他部件的相关参数以及使用期限密切相连。已知，在结构形式以及原料都已知，挑选合适的β和P0，可以算出其外径大小。外径D（mm）依照最大转矩Temax（1）本设计中汽车主要的参数如下：Temax由以上的计算过程中，也非常仔细地设计了实际参数，同样重要的是，KD根据汽车的实际参数我们可以得到Temax=138N·m，K根据前面分析，可知D=171.511mm。表1直径系数的取值范围车型直径系数K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)13.5～15.0(双片)最大总质量大于14.0t的商用车22.5～24.0离合器的选型如下表2表2-2离合器尺寸的大小和数据外径D/mm内径d/mm厚度h/mmC=D/d1-C3单位面积F/cm31601103.20.6870.6761061801253.50.6940.6671322001403.50.70.6571602251503.50.6670.7032212501553.50.5890.7623022801653.50.5830.7964023001753.50.5850.8024663251903.50.5570.85463501954.00.540.827678根据上面的表格，在对于摩擦片的选择上可以按照下面的标准：C=0.667即1－C3=0.703通过计算可以得到每一个面的相对面积是221c2.2离合器后备系数β的确定另一个离合器指标是β，它可以反映它能为电机提供的最大扭矩，β选择有几个因素：1.反映供给电机的最大扭矩;2.减少自身的平滑；3.减少抑制系统的超载。大多数小车和货运车辆。本次选择的车型是长城C30。有关β的数据选取（见下表3）。表3后备系数取值范围车型后备系数β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614t1.502.25挂车1.804.002.3单位压力的确定有许多P0的影响因素，主要是由于外部力量的数量影响，对于系统的正常运行，β，原料质量的影响等。离合器的频繁使用，P0必须小，摩擦片的外径较大。P0与原料不一致，也有不同之处：石棉基原料：（在模压情况下）P0=0.130.26（在编织情况下）P0=0.240.34粉末冶金原料：（铜矿石）P0=0.350.50金属陶瓷原料：P0=0.721.52由于此次设计是在长城汽车C30实际生产过程中，原材料被选为冶金材料的实际生产，所以P0被确定为0.4。2.4摩擦片外径D的校核在运行的实际当中，由于离合器的最大风险是飞离现象，D的数据只要求满足不超过。相关的计算可按照以下公式进行：（2）式中，是最大圆周速度（m/s），是最大转速（r/min），。将各参数值代入公式后计算得：=76.54m/s2.5校核单位面积应低于所使用的数值，这反映出该系统有能力确保转矩能力和过载抑制功能。（3）式中，是转矩在单位面积上的分布，；[]是其允许值（），按表4选取。表4单位面积所提供的转矩（）离合器规格D/mm[]/×≤2100.282102500.302503250.35＞3250.40根据前面的计算和分析，从整体性等方面考虑由选取[]=0.30×.根据式3得:=0.406×10-2N·m/mm2因为理论和实践上的缺陷和生产过程中的缺陷，如果经过师资指导和参观工厂后设计的这一部分理论上是不合理的：技术的飞速发展，科学技术的迅速发展，科学化材料取得了相当大的进展。因此本文分析计算出的VD、Tco在实际的生产过程中是完全可行的。3离合器从动盘设计3.1从动盘结构介绍实际上，由于汽车部件之间的摩擦以及振动等其他因素，在汽车内造成了一定的共振现象。根据驱动盘的相对结构组成，可以看出弹簧连接着驱动盘、减振盘和驱动盘枢轴。辅助部件，用弹簧弹出的带边缘的减震部件。减振板布置在辅助部分和减振部分的中间。可以散热。其辅助部件，用弹簧弹出的带边缘的减震部件。减振板布置在辅助部分和减振部分的中间,可以散热。3.2从动盘设计主体包括摩擦片，附属片，减震器和附属盘。其操作要考虑几个因素：主要部分包括摩擦片、减震器和附属盘。操作有以下几个因素：（1）值是最小的。（2）从动盘必须有轴向弹性。（3）从动盘要有减震器；（4）有足够的强度和弹性。3.2.1从动片的选择和设计由于特殊规定和依赖因素的特殊作用，必须合理地确定其实际重量。因此，从动片比预期的薄得多，常常用于冲压厚度为1.3-2.5毫米的薄钢板，这可以使圆设计靠近旋转中心。本次项目选用长城C30，可以使用2.5mm薄钢板。表面硬度，其外径取决于内径，而我采取，取决于键毂的内径尺寸。3.2.2从动盘毂的设计从动盘位于主轴上，其大小：花键选取后应按照以下公式来进行：σj=8τj=4Temax式中，z为从动盘数目；部分数据如下表5。表5从动盘毂数据的选择摩擦片外径D/mm发动机最大转矩Temax/N·m齿数n外径D′/mm花键尺寸内径d′/mm齿厚b/mm有效齿长l/mm挤压应力σj/Mpa16049102318320101806910262132011.820010810292342511.322514710322643011.525019610352843510.428027510353244012.730030410403254010.732537310403254511.635047110403255013.2D和Temax由上面公式求得，从表5可知，，，，l=30mm，σj=11.5Mpa，则由公式校核得：στj=7.9MPa<τj=15MPaQUOTE所以选择花键尺寸是合格的。选择的铆钉接连接方法，可以加强系统的紧密联系，并要求摩擦片相关的参数，即，铆钉型号为，原料为15号钢。用铆钉使其固定。根据实际结构原则，对于铆钉的平均受力的极值计算公式如下Fmax=Temaxn代入数据计算得F其中:铆钉的连接半径Ra=94mm为了证明所选尺寸是合适的：需要铆钉的剪力来切割铆钉和从动片进行校验。(7)(8)式中，是孔洞直径；m是铆钉数量；是铆件大小，其中的双盖板，两者之和算一个铆件。由以上分析可知：，；根据资料查得d0=1mm，τ=115Mpa，στ=15.23Mpa<τ=115Mpa；结合上面的描述，所选择的器件符合要求。4离合器压盘4.1压盘的传力方式结合扭矩和受力的效率，我把连接的辅助部件与系统盖和钉子固定在一起。4.2压盘的几何尺寸的确定1、我在前面已经知道D、d大小，根据经验，外径是D'=D+2=227mm2、压盘的大小有如下几个因素：（1）由于压盘的实际效果，相应的质量也需要一定的条件。（2）刚度足够设定压盘大小为20mm，原料为HT200。3、校核离合器结合一次时的温升结合相关的实际程序，可以采用以下算法进行分析：(9)式中—温度的变化°C；W—滑磨功，J；γ—滑磨功百分比:按照要求=0.50c—比热容，c=481.4J/(kg⋅°C)；知道其外形尺寸，现在进行一次温升得校核。由式9代入数据得：在要求得范围内，符合要求，设计成功。4.3传动片设计压力由系统主体控制，它的结构固定在压力板上，另一端连接到系统的盖子上，沿着设置的边缘，通常是第3-4组，每组由三个弹片组成，每个片，都可以与压力分开并达到防止破裂的目的。我选择的铆钉类型，钢号为80的原材料，查看材料，可以知道该孔大约3.0mm。鉴于情况，我决定使用3组传动片，每组包含有3个传动片，传动片尺寸如下：表6传动片得尺寸传动片部件几何尺寸两孔长度l=62mm直径d=8mm宽度b=12mm厚度b=12mm圆周布置半径Ra=128mm原料弹性模量E=2×105Mpaa、传动片校核如下：它的受力状态如下所示。其铆钉的切向力为Fmax(10)代入数据计算得：图传动片的受力分析简图图中：Fx=Fmax代入数据得F则α=arcsinl2Ra代入数据α=arcsinb、按照，校验铆钉和传动片：由以上分析可知：，；由相关资料可知，=，。通过以上计算可知：=24.68MPa<=115Mpa(14)所以，所选铆钉及传动片能满足使用要求。4.4离合器盖的设计电机转矩由离合器盖保证。它还保持离合器压力和分离杆。设计必须考虑到以下因素：（1）离合器的刚度将离合器连接分离杠杆的盖上，如果刚性不足，可以导致盖变形，传动效率下降，可能会出现分离情况，增加损耗，换档失败。因此，为了减少重量和强度，盖子需要是的低碳板子。（2）离合器的通风散热为了使离合器冷却，它的盖必须有通风口在弹簧的通风孔。（3）离合器有分离杆、压盘、压缩弹簧等装置，在这个问题上，它对中比飞轮要好，或者它打破平衡和关闭系统。通常有两种方式：（1）止口对中，（2）利用定位工具或螺丝使其重合（4）结合设计需要，我决定把外圆与内圆止口重合。5离合器膜片弹簧设计5.1膜片弹簧离合器的结构特点及优缺点经由前面分析，本设计采用膜片弹簧。其优点为：（1）弹簧可以产生非线性调节，这种调节在离合器断开时减轻压力，便于脚踩离合器的操作。（2）膜片有压缩弹簧和分离杠杆作用，结构简单，可靠性高，可降低旋转弹簧的压力。（3）旋转时弹簧上的压力下降，功能不颤动；（4）良好的通风，长期使用；（5）膜片中心穿过离合器中心，平衡好；（6）低成本，可以大量生产。缺点是：需求量大，生产成本高，其非线性特性是难以把握，开口处容易折断，损耗高。材料质量不断提高，其技术和设计趋向于标准化，膜片生产也日益完善。所以它可以应用于轿车，面包车和客车中。5.2膜片弹簧的变形特性和加载方式在分离和连接时，离合器也因结构和内部联系而有很大的不同。接合时：正常的连接过程有一定的顺序，离合器与其他相关部件接触，从而导致身体相关部分的变形，这是以前的状态，没有发生变形之前，当压盘和离合器连接起来时，其各自的部分向前拉长，使其能够通过适当的自身与飞轮接触，帮助自身承受实际负荷。P2（2）分离时：在分离的部位，P2放在膜片小端时，同时，支撑环的相关位置和运行状态可能发生变化。当P2与定值相等时，膜片被压翻，离合器分离。5.3膜片弹簧的弹性变形特性膜片弹簧的主要作用部分是碟形弹簧的工作部分。由于这部分的结构特征，很难研究其相关特性，但是相关特征与圆锥体H的高度与弹簧H的厚度之比有关（见图2）。具有某些程序功能（请参见图2），通常可以分为四种情况。1.如下图5中H/h=0.5所示曲线,其特征是:,.它的刚度过硬,有较强承载能力,可以作为行程限制器。2.如下图5中的曲线H/h=1.5≈,其特征是具有段直线,形变,P恒定.称其为零刚度弹簧。3.如下图5中H/h=2.75,其曲线有负区域,形变,，该膜片可以用于压紧弹簧。4.如下图5中H/h＞2中此弹簧的不稳定性更高,在其载荷小于0的部分.将其用作锁止机构。5.如下图5中H/h=所示。其曲线极小值在坐标横轴上。图2H/h对膜片弹簧弹性特性影响5.4膜片弹簧的参数尺寸确定先通过理论分析选择出最理想大小。其模型如下图所示图6膜片图形简介5.4.1H/h比值的选取利用变形法则来选择膜片，要正确地将曲线的形态达到理想标准。大多汽车膜片的值的范围在，板厚h是。我选择的膜片数据为；所以，5.4.2R及R/r确定比值决定着对载荷和应力大小，从成本的角度来看，在比值时，碟形弹簧具有最大的弹性，也就是说，使用弹簧的质量是理想的，这种碟形弹簧可以用来减震。震动或消除振动，但轿厢地板实际上并没有保留通常根据需要选择的弹性功能。通常，值是。为了使压力分布相等，必须满足这一要求。当H，h和恒定时，可以减小膜片R的力。如表7表7汽车膜片弹簧的R和R/r的值车型外径（mm）内径（mm）半径R（mm）R/r丰田2251601031.27北京BJ7512281501051.25上海SH7712801651261.21由，大概选型：mm，r=86mm所以，R/r=108/86=1.2561.膜片弹簧自由状态下的圆锥底角的选择(15)代入数值计算可得：=10.3°满足实际的规范要求2.膜片弹簧小端半径r0及分离轴承的作用半径rfr大小由需求决定，其值要比外径大，并且满足。外径D可由公式：进行验证。其中K为经验系数，K，取K；电机最大转矩（N.m），。由部分数据可知：D。我选择的是r，r。3.分离指数目n、切槽宽、窗孔槽宽、及半径re其离合器膜片数目满足，通常取18，通常是双数，区分方便，还有，，考虑到实际的需要，在本文的研究过程中，选择了r－r=1表8汽车膜片弹簧的分离爪数n、切槽宽、及半径车型nδ1δ2r－r（mm）丰田183.4911北京BJ751183.21113上海SH771183.21112.5雪佛兰183.21010根据上面的分析，我们可以通过计算得到n=18,=3.4mm，=9mm,r=76mm。4.压盘加载点半径和支撑环加载半径选择和的大小可以决定膜片的刚度。需要满足与相差越低越好，与相差越小越好。本设计取。综上所述取：H=4mm;h=2.5mm;R=108mm;r=86mm=106mm;=88mm;;;;;5.5膜片弹簧的工作点位置确定及强度校验膜片运作时工作点绕中心点O转动（如图7）。假使膜片载荷都汇聚于支撑点，加载点间的，其膜片的性质分析可以按照下面的计算方法进行：(16)式中E—弹性模量Mpa ；—泊松比：

H—弹簧在不受到其他的外力情况下的内截锥高度(mm)；h—钢板厚度(mm)

R、r—半径(mm)；、—压盘加载点和支撑环加载点半径(mm)1.确定膜片弹簧的工作点位置图3汽车膜片弹簧弹性特性图1）膜片弹簧压紧力弹簧在受到力之后的长度变化量，通过上面的论述我们可以了解到受到的相关压力的数值：N。后备系数由公式17可计算β=F∑μ带入数据得β=与原来的拟定参数相差不大，所以满足实际的需要2）强度校核膜片弹簧的校准主要是它所受到的应力相关测试，是影响其正常运行能力的最主