捷達轎車離合器設(shè)計

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1、北京理工大學珠海學院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 捷達轎車離合器設(shè)計 沖擊的程度有所下降等角色，由此可見在轎車傳動系統(tǒng)中離合器起著舉足輕重的作用。而本論文依據(jù)捷達轎車的各項參數(shù)從理論上闡述捷達轎車離合器設(shè)計，包括從動盤、壓緊彈簧、摩擦片等主要零件的設(shè)計計算和強度校核。本文關(guān)于捷達轎車離合器設(shè)計的探索理論上對該離合器的安全、便捷、高效率等方面得到進一步的改善，確保捷達離合器的各項操作功能的穩(wěn)定。 關(guān)鍵詞：捷達、離合器、從動盤、膜片彈簧、摩擦片 Abstract The clutch is responsible for mak

2、ing sure that the car can go smoothly when it starts, preventing overload, facilitating gear shifting and reducing torsional vibration and impact, which shows that the clutch plays an important role in the car transmission system. According to various parameters of Jetta car, my paper theoretically

3、 expounds the clutch design of Jetta car, in my paper. The exploration of Jetta car clutch design in this paper theoretically improves the safety, convenience and high efficiency of the clutch, so as to ensure the stability of various operation functions of Jetta clutch. Keywords: Jetta, Clut

4、ch, Driven disc, Diaphragm spring, Friction plate 目錄 1、前言1 2、 離合器簡介3 2.1離合器主要構(gòu)造3 2.2離合器工作原理與功能3 2.3離合器分類6 2.4離合器設(shè)計的基本要求7 3、離合器設(shè)計8 3.1離合器主要參數(shù)選擇8 3.1.1后備系數(shù)β8 3.1.2摩擦片外徑D9 3.1.3摩擦片內(nèi)徑 d 10 3.1.4 摩擦片厚度b 10 3.1.5摩擦因數(shù)、摩擦面、間隙、單位面積 10 3.1.6 單位壓力ρ011 3.2主動部分12 3.2.1飛輪12 3.2.2離合器蓋12 3.

5、2.3壓盤14 3.3從動部分15 3.4壓緊彈簧18 3.4.1壓緊彈簧種類18 3.4.2膜片彈簧18 3.5減振器參數(shù)計算22 3.6操縱機構(gòu)24 3.6.1分離杠桿25 3.6.2分離軸承25 3.6.3離合器踏板26 4、 結(jié)論25 參考文獻26 致謝27 附錄29 1、 前言 在一八九一年，出現(xiàn)了摩擦式轎車離合器，于五十七年后人們發(fā)明了液力變矩器，各種具有人工智能的技術(shù)在汽車工業(yè)中得到大家的青睞而廣泛地用在了設(shè)計方面，汽車離合器的技術(shù)也不斷地完善且趨于成熟。 研究表明，中國的轎車市場已經(jīng)進入了穩(wěn)定增長期。這些年來咱們中國在汽車設(shè)計和汽

6、車制造技術(shù)等方面投入了大量的精力，在汽車行業(yè)有了一定的影響力。在經(jīng)濟高速增長的今天，許許多多的設(shè)施都進行了改善，而道路作為我們出行的主要通道，也在國家的指導(dǎo)下改造得更高級，所以運輸行業(yè)對車輛的性能要求也都逐漸增大，消費者更傾向于那種使用效率高、可以信賴、行駛流暢無安全隱患、制造成本不會很高的車型。 要實現(xiàn)安全、可靠地行駛，在轎車的研發(fā)和設(shè)計中，離合器扮演著舉足輕重的角色，其性能要求都是也越來越高了。離合器負責支配發(fā)動機和變速器短促地分開和慢慢地聯(lián)合，聯(lián)接抑或是分開引擎與變速箱二者的動力傳輸，達到斷開或傳遞引擎向變速箱輸入的動力。 在大學大約四年了，幾乎每天接觸著來自于汽車各方面的信息，在這

7、種情況下我慢慢地對汽車的由來有了更深刻的了解和認知。有一次上課，任課老師講到捷達轎車的發(fā)展狀況，那時我就產(chǎn)生了一種想去了解捷達轎車的沖動。在學?？臻e的時候，通過各種我可以利用到的途徑來查閱有關(guān)它的信息，例如去學校圖書館二樓、亦或者通過互聯(lián)網(wǎng)點擊有關(guān)視頻來豐富自己對它的認知。 后來，我慢慢地了解到新捷達的脾氣。這款車其實就好像人的脾性一樣，給人感覺就是十分的低調(diào)，不善于張揚，但是它也有一定的實力。 本文介紹了離合器的工作原理并在認識和了解捷達轎車離合器的過程中對離合器的主要結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和校核，在傳統(tǒng)的設(shè)計方案的指導(dǎo)下使捷達離合器盡可能結(jié)構(gòu)簡潔、操作輕便靈敏、使用壽命更長等。在平時甚至在工作

8、惡劣環(huán)境中能達到性能要求。 下表為本設(shè)計的捷達轎車基本技術(shù)參數(shù) 捷達轎車基本技術(shù)參數(shù)（表1） 項目 參數(shù) 汽車的驅(qū)動形式 前驅(qū)動4×2 汽車的最高車速 Vamax=185km/h 發(fā)動機最高功率及轉(zhuǎn)速 Pemax=81KW（1.6L,6000r/min） 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速 Temax=155Nm nT=3800r/min 主減速器傳動比 i0=3.941 變速器傳動比 ig1=3.455、1.944、1.286、0.909 車胎型號 185/60R15 整備質(zhì)量 m=1175kg 總質(zhì)量 m

9、a=1500kg 制動系類型 前通風盤、后鼓式 最小離地間隙 137mm 軸距 2603mm 前、后輪輪距 1429mm；1422mm 2、 離合器簡介 2.1離合器主要構(gòu)造 離合器的組成及各部位的作用（表2-1） 部位 組成的零部件 作用 主動部分 飛輪、離合器蓋和壓盤 確保離合器處于接合狀態(tài)并可以傳遞動力 從動部分 從動盤、從動軸 壓緊機構(gòu) 壓緊機構(gòu) 將離合器的主動部分和從動部分分開 操作機構(gòu) 分離杠桿支撐柱、擺桿、分離套筒、分離軸承、離合器踏板 2.2離合器工作原理與

10、功能 對于手動的變速箱要順利地完成曲軸所轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)速和扭矩，那就務(wù)必得利用短暫的時間來阻止從發(fā)動機到變速器的動力輸送。如果關(guān)閉發(fā)動機只是僅僅為了轉(zhuǎn)換變速箱檔位的話，很顯然的，這種做法是很不可取的，正因如此，人們后來發(fā)明了離合器。在轎車中引入了離合器之后，汽車允許在開啟發(fā)動機的環(huán)境下暫時停止發(fā)動機到變速箱的動力傳遞。現(xiàn)代轎車的離合器片的上面和下面都會涂有摩擦力蠻高的涂層。根據(jù)離合器片的工作原理，它被安裝在飛輪上。倘若外在的力對離合器片進行壓擠的話，那么在這個過程中產(chǎn)生的摩擦力的影響下，離合器片就會與飛輪一起轉(zhuǎn)動起來。由于離合器片和位于變速器中的輸入軸相連，倘若出現(xiàn)了外在力對離合器片進行擠壓時，變

11、速系統(tǒng)就會接收到來自引擎的動力的輸入，此時的外力是由壓盤所提供的，壓盤通過彈簧連接到壓蓋上。 當處于耦合情況時，離合器零件彼此擠壓。離合器蓋和壓盤通過接收到直接來自于引擎?zhèn)鬏數(shù)霓D(zhuǎn)矩給飛輪。 摩擦力矩的傳遞途徑如下： 變速箱 輸出軸 花鍵 從動盤 從動盤、飛輪、壓盤 圖2-1 位于耦合情況下的離合器： 離合器踏板（最高） 分離杠桿 分離軸承 間隙 壓緊彈簧 作用 壓盤 壓緊 從動盤 傳遞動力 如圖2-1所示 圖2-2 當慢慢踩下離合器踏板，拉桿和分離叉會使

12、分離軸承向左移動，從而將分離杠桿的內(nèi)端向左推動，使其外端拉動壓盤，并向右方抵抗彈簧力釋放壓盤飛輪對于從動盤的壓力，主動部分和從動部分處于分離狀態(tài)，從而切斷了傳遞的動力。[1] 如上圖所示 離合器的主要性能是切斷和實現(xiàn)向傳動系傳輸動力，其作用是： 要求 目的 切斷并實現(xiàn)向傳動系的動力傳遞 保證汽車起步時，將發(fā)動機與傳動系平順的結(jié)合，確保汽車平穩(wěn)起步讓駕駛?cè)瞬粫杏X到有頓挫感 換擋時，發(fā)動機與傳動系分離 減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊 限制傳動系承受的最大轉(zhuǎn)矩 防止由于過載而損壞傳動系的各個部分 操作輕便 減輕駕駛員的疲勞強度 2.3離合器的分類

13、 干式離合器 單片離合器 按是否浸在油中可以分為 按從動盤的數(shù)目可以分為 雙片離合器 濕式離合器 多片離合器 按壓緊彈簧形式與布置形式可以分為 周布螺旋彈簧離合器 摩擦式離合器-摩擦傳動 按工作原理可以分為 中央彈簧離合器 液力式耦合器-液體傳動 膜片彈簧離合器 電磁式離合器-電磁力傳動 拉式離合器 按分離時所受力方向可以分為 推式離合器 在離合器設(shè)計中大多數(shù)都采用摩擦式離合器，優(yōu)點有很多，如下： 摩擦式離合器的優(yōu)點 A、結(jié)構(gòu)簡單緊湊； B、散熱通風性好

14、； C、高速性能好； D、使用壽命長； E、扭矩容量穩(wěn)定； F、分離踏板操縱輕便； G、平衡性好； H、有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本 2.4離合器設(shè)計的基本要求 1）在結(jié)合狀態(tài)下時可以做到輕便順暢，確保轎車在啟動時不會產(chǎn)生太大的顫動。 2）無論在什么的環(huán)境狀況下，都可以傳遞引擎的Temax。 設(shè)計過程中可在從動盤上裝波形鋼片或做成有彈性的盤狀。 3）分離時要迅速、徹底。 為此離合器的分離杠桿應(yīng)該有嚴格的剛度要求以抵制由于分離軸承所產(chǎn)生的推力影響下不改變原來的狀態(tài)；在離合器處于分離狀態(tài)時，一般會有0.85毫米到1.30毫米的空隙在從動盤與壓盤兩者之間；為了

15、排屑，同時也為了防止吸附，會在從動盤片上開個槽。 4）因為離合器的從動部分的轉(zhuǎn)動慣量J不算很大，這樣可以減輕變速器轉(zhuǎn)換擋位時變速器和齒輪之間產(chǎn)生的沖擊。 5）離合器必須有優(yōu)越的吸收來自于零部件摩擦等產(chǎn)生的熱量的能力，延長離合器的使用壽命。 為此在離合器殼上開散熱孔； 壓盤開通風槽； 從動盤片上開槽散熱。 6）操縱輕便、準確。 7）在使用過程中，應(yīng)盡量減小作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦系，以確保性能穩(wěn)定 8）構(gòu)造形式要簡單緊湊，易于維護和調(diào)節(jié)。[2] 3、 離合器設(shè)計 3.1離合器主要參數(shù)選擇

16、 3.1.1后備系數(shù)β 參數(shù)β是對離合器傳遞Temax的情況的一個描述。 穩(wěn)當?shù)貍鬏斠娴腡emax 使用條件惡劣 β宜選取大些 提高起步能力 減少離合器滑磨 減少傳動系過載 保證操縱輕便 β宜選取小一些 發(fā)動機后備功率較大 使用條件較好 離合器后備系數(shù)的取值范圍（表3-1） 車型 β 轎、微、輕型貨車 1.20~1.75 中、重貨車 1.50~2.25 越、牽引車 1.80~4.00 參考以上的數(shù)據(jù)，本設(shè)計取 β =1.20為合適。 3.1.2

17、摩擦片外徑D 摩擦片的外徑D在離合器的大小、材料與有效使用期限等方面提供了很大的參考價值。 已知發(fā)動機Temax，可估算： D=312βTemaxπfZP0(1?c3) 式3-1 如果覺得上面公式麻煩繁瑣，摩擦片外徑D（mm）其實也可以也可根據(jù)如下經(jīng)驗公式選用 D=KDTemax 式3-2 上述公式中：KD是直徑系數(shù) 車型與直徑系數(shù)關(guān)系（表3-2） 車型 KD 重型貨車 KD=22.5~24.0 輕、中型貨車 單片離合器KD =1

18、6.0～18.5 雙片離合器KD=13.5～15.0 轎車 KD=14.5 把直徑系數(shù)和發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值代入經(jīng)驗公式得到D=180mm。 計算出D后，要滿足一定的約束條件的，D所選取的值應(yīng)使： VD=π60nemaxD×10?3≤65~70m/s (式3-3) 經(jīng)過驗算代入D=180之后： VD=π60nemaxD×10?3= π60×6000×180×10?3≈56.5<70m/s VD滿足了上面的約束條件。 3.1.3內(nèi)徑d 當D選擇好了之后，根據(jù)設(shè)計準則需要通過d和D的

19、比值在0.53至0.70之間來選擇d的。依照表3-2，由于外徑D=180毫米,外徑和內(nèi)徑的比值在0.684較為合適，所以決定使用內(nèi)徑d=125毫米。 3.1.4摩擦片厚度b 本設(shè)計參照摩擦片的內(nèi)徑和外徑的尺寸，選擇摩擦片的厚度b=3.5毫米 3.1.5摩擦因數(shù)f、摩擦面數(shù)Z、間隙?t、單位面積 1）離合器是通過零件的相對摩擦來傳遞動力的，所以選擇合適的摩擦材料對離合器的使用年限和使用效果有相當大的影響。石棉基材料的摩擦因素會受到工作溫度、滑摩速度、單位壓力等影響，一般是在0.2

20、3； 4）在f、Z、?t、選擇完之后，摩擦片的單位面積也由此確定了 S單=13200平方毫米 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（表3-3） 外徑D/mm 內(nèi)徑d/mm 厚度h/mm 內(nèi)外徑之比D/d 單位面積F/mm2 160 110 3.2 0.687 10600 180 125 3.5 0.694 13200 200 140 3.5 0.700 16000 225 150 3.5 0.667 22100 250 155 3.5 0.620 30200 280 165 3.5 0.589 40200 300

21、 175 3.5 0.583 46600 325 190 3.5 0.585 54600 350 195 4 0.557 67800 380 205 4 0540 72900 根據(jù)上表取摩擦片外徑D=180毫米,內(nèi)徑d=125毫米，厚度h=3.5毫米。 3.1.5單位壓力ρ0 單位壓力很大范圍地對離合器的有效使用期限與功能產(chǎn)生作用，在選擇單位壓力時需要研究離合器的工作狀態(tài)、汽車爬坡和加速能力，摩擦片的大小、材質(zhì)、等要素。 當離合器連續(xù)不斷地進行工作，同時它的β比較小時，單位壓力理論上必然要取小一些的；當摩擦片的外徑設(shè)計得比較大的時候，以減少摩擦片遠離

22、中心部分的熱負荷為目的，單位壓力建議取得小一些。 摩擦片單位壓力的取值范圍（表3-4） 材料 ρ0 石棉基 0.10~0.35MPa 粉末冶金 0.35~0.60 MPa 金屬陶瓷 0.70~1.50 MPa 摩擦片對材料的主要要求是： 主要要求 摩擦系數(shù)大而且穩(wěn)定； 強度高； 能承受沖擊； 高速時不易破裂和剝落； 耐磨和耐高溫； 耐腐蝕 導(dǎo)熱性能好； 熱變形??； 使用壽命長； 易于加工且價格低廉。 本設(shè)計采用石棉基作為捷達摩擦片的材料，取ρ0=0.3Mpa。 單位壓力的確定? 離合器摩擦力矩Tc的計

23、算? Tc=βTemax=1.2×155=186N.m????? (式3-4) 離合器壓盤施加在摩擦面上的工作壓力的計算：? Rc=2(R3-r3)/3(R2-r2)=2×(903-62.53)/3×(902-62.52) ≈77.1mm?????? 施加在摩擦面的工作壓力為? F=Tc/fzRc?=186/(0.21×2×0.077)≈604N? 式中? z 摩擦面數(shù)（2/4） f 摩擦面間的靜摩擦系數(shù) 本設(shè)計為單片離合器故取z=2,取f=0.21 單位壓力：ρ=F/A =F/[π/4 (D2-d2)] ≈0.046M

24、Pa （式3-5） 0.046MPa≤0.35MPa??? 本離合器的單位壓力在規(guī)定值之內(nèi)，所以滿足其要求。 3.2主動部分 離合器的主動部分跟曲軸是一同連接的，離合器蓋在螺栓的緊固、定位下與飛輪連在一起。[20] 3.2.1飛輪 飛輪的形狀結(jié)構(gòu)簡單卻起著重要作用。猶如能量存儲器的它具有相當大的轉(zhuǎn)動慣量，而它需要發(fā)揮的是將聚積保存在做功沖程期間輾轉(zhuǎn)遞送給曲軸的一些功貯存下來，此操作是為了克服來自剩下三個沖程產(chǎn)生的阻力，通過動力促使曲柄連桿動起來從而越過上、下止點，切實保持分配在各部分的旋轉(zhuǎn)角速度和曲軸所輸出的轉(zhuǎn)矩最大限度地一致，并使引擎能夠?qū)崿F(xiàn)

25、克服暫時過載的可能。 3.2.2離合器蓋 離合器蓋一般處在飛輪的特定位置上，作為分離杠桿還有壓緊彈簧的這兩個部件的支撐殼體，飛輪傳送產(chǎn)生于引擎的扭矩。 在設(shè)計中情理上要留意以下問題: 要求 目的 具有足夠的剛度。 離合器的厚度一般是在2.5毫米到4.0毫米的范圍之間。離合器的分離杠桿支撐在離合器蓋上，如果離合器蓋的結(jié)構(gòu)在受力的時候沒有很好地抵抗彈性變形的能力，離合器蓋受到外力作用后而將會產(chǎn)生比較大形狀的改變，降低了離合器機械傳動機構(gòu)在工作狀態(tài)時輸出的有用能量與輸入能量兩者的比值，使分離行程由小變大，使壓盤升程由大變小，并導(dǎo)致摩擦片不同程度的磨損，還會導(dǎo)致變

26、速器轉(zhuǎn)換擋位時會明顯地感到困難，嚴重時會導(dǎo)致摩擦面不能分離。[3] 與飛輪保持良好的對中。 保持對中，這樣能有效地避免影響總成的平衡和能力。離合器蓋中包括分離杠桿、壓緊彈簧、壓盤等重要零件，因此要保證與飛輪良好的對中，否則會影響離合器總成的平衡和正常轉(zhuǎn)動。離合器蓋的對中主要用定位銷、定位螺栓、止口對中，止口對中應(yīng)注意離合器蓋內(nèi)徑應(yīng)大于離合器摩擦片外徑。[4] 具通風窗口 為了防止摩擦的表面溫度過高，這就要增大離合器的冷卻，離合器蓋必須得開著，或者在離合器蓋上增設(shè)一個通風的風扇，有時還可以在蓋上設(shè)置各種不同形狀的散熱筋來達到幫助散熱通風的效果。 離合器蓋的膜

27、片彈簧支撐處應(yīng)具有高的尺寸精度。 在設(shè)計離合器蓋時，我們所用的材料一般是冷軋鋼板或熱軋鋼板。 3.2.3 壓盤 a.凸塊-窗孔式； b.銷釘式； c.鍵塊式； e.彈性傳動片；式 1）驅(qū)動方式有d.鋼帶式； 在這么多的方式中，最近過去幾年到現(xiàn)在彈性傳動片涉及范圍大。在對其他的幾種方式的研究運用后，發(fā)現(xiàn)它們彼此都有一個的欠缺的地方是——在銜接之間產(chǎn)生空隙。這種情況在傳遞過程中出現(xiàn)猛烈撞擊和雜亂無章的異響，更進一層或許造成凸塊底部引起裂紋，這就會引發(fā)零部件最初階段就受到損傷。 傳動片的功能是連接、提升、傳動，

28、它的制造材料通常為65Mn。 2）壓盤內(nèi)外徑的確定 確定壓盤內(nèi)徑d?=122毫米； 壓盤外徑D?=182毫米。 3）壓盤的剛度 壓盤必須達到滿足需要的抵抗彈性變形的條件，避免壓緊力沒有把壓力均勻地施加到在摩擦面上，盡可能降低壓盤在受熱狀態(tài)下不會導(dǎo)致翹曲變形，厚度約為15毫米~25毫米的范圍內(nèi)。 滑磨功 滑磨功計算公式： W=π2?ne2?ma?rr21800?i02?ig2 （式3-6） m-汽車整備質(zhì)量； i0-驅(qū)動橋傳動比； ne-發(fā)動機轉(zhuǎn)速（按照2000r/min）； ig-變速器傳動比（一檔起步3.455）；

29、 r-車輪滾動半徑；（0.377m 將m=1175kg; i0=3.941; ne=2000r/min; ig=3.455;r=0.377m 代入 得L≈19736J 溫升 溫升計算公式：?t=γW/mc （式3-7） c:比熱容，鑄鐵：c=481.4J/（kg.℃）； W：滑摩功J γ:傳到壓盤的熱量所占的比例，單片，雙片，中間壓盤的γ分別是0.5、0.25、0.5 因為石棉所加工而成的摩擦片其熱的傳導(dǎo)不理想，在滑磨階段中出現(xiàn)的熱大部分是通過壓盤與飛輪來轉(zhuǎn)化到出去的，根據(jù)上面公式可可以看出，如果想要避免

30、每一次結(jié)合的時候每個零部件高出環(huán)境的溫度不過高，設(shè)計M壓盤大些的來吸熱。壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下，不至于產(chǎn)生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。[21] 本次設(shè)計取γ為0.5；厚度15mm；質(zhì)量為2.5kg；外徑為182mm；內(nèi)徑為122mm， 代入公式得?t=8.2℃<10 即離合器壓盤在1擋起步時溫升符合要求 大多數(shù)情況下壓盤都由HT200熔化后放到模具里而成形的，硬度范圍在HB170和227之間。 3.3從動部分 3.3.1從動盤 1) 從動盤數(shù) 從動盤數(shù)的選擇及特點（表3-5） 單片離合器 結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散

31、熱良好，易于維修和調(diào)整，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底、接合平順。 雙片離合器 傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較為平順。但中間壓盤通風散熱不良，分離也不夠徹底。 多片離合器 接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長 捷達轎車的引擎的Temax不算太大，當布置尺寸滿足的情況下，離合器一般是單個從動盤。 在本文中使用單片離合器。 2) 干式離合器和濕式離合器 濕式離合器通過油液來降溫而不發(fā)生變化。 干式離合器通過的是使用環(huán)境中的空氣來降低的溫度。 干式離合器 干式離合器優(yōu)點 造價比較低，機械傳動效率高

32、 在較短時間的半離合狀態(tài)下進行工作，離合器也不會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象 干式離合器缺點 使用壽命是比較短的 操控性差 由于采用的是空氣冷卻，摩擦片相對濕式離合器來說不能很好的進行冷卻； 濕式離合器 濕式離合器優(yōu)點 冷卻效果好 可以承受較大的功率和扭矩，比較適合性能車和大功率的車 濕式離合器缺點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 積較大 成本較高 在散熱和加速性能等方面濕式優(yōu)于干式離合器。在使用次數(shù)很多的狀態(tài)下熱量也能大致均等地分給各部分的，可是濕式的結(jié)構(gòu)在這種情況下要比干式來得繁瑣多，然后汽油消耗也會跟著有所增大。 故本設(shè)計選擇干式離合器。 花鍵尺寸表（表3-

33、6） 從動盤外徑D/mm 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Temax/N?m 花鍵齒數(shù) n 花鍵外徑 D/mm 花鍵內(nèi)徑 D/mm 鍵齒寬 b/mm 有效齒長 l/mm 擠壓壓力σ/MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40

34、 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 380 600 10 40 32 5 50 15.2 從動盤轂花鍵的強度校核 花鍵齒的側(cè)面壓力 F=2βTemax(D'+d')Z （式3-8） Z為從動盤轂數(shù)目 代入數(shù)據(jù)得F=（2×1.2×155）/[(26+21)×0.001] ×1≈7915(N) 花鍵齒的工作高度h h=（

35、D'-d'）/2=（26-21）× 0.001÷2=0.0025(m) 擠壓應(yīng)力σjy σ =F/nhl=7915/(10×0.0025×0.02)=15.8MPa< 20Mpa （式3-9） 從動盤轂通常使用含碳量是0.3%到 0.6%的碳素鋼做成，從動盤的σjy要小于或者是等于20MPa，故滿足它的數(shù)值要求。 3.4壓緊彈簧 3.4.1壓緊彈簧種類 幾種壓緊彈簧特點如下 周置彈簧離合器 特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。當發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速很高時，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能

36、力隨之降低。 中央彈簧離合器 可選較大的杠桿比，有利于減小踏板力。通過調(diào)整墊片或螺紋容易實現(xiàn)對壓緊力的調(diào)整，多用于重型汽車上。 斜置彈簧離合器 摩擦片磨損或分離離合器時，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。 3.4.2膜片彈簧 ? 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)相對于其他的來說會顯得簡練， 膜片彈簧具有的優(yōu)點在于：? （1）形式簡單，結(jié)構(gòu)對稱，裝配空間小。? （2）可以以較低的分離力來滿足必要的負荷要求。? （3）以膜片為方式的彈簧所在的旋轉(zhuǎn)中心和它的離合器機械中心重合，所以我們可以知道它們在旋轉(zhuǎn)的時候其壓緊力不會受到離

37、心力的間接或者無形的方式來作用或者改變。? ? （4）該設(shè)計的使用時間相對市面上其它產(chǎn)品來說是相對較長的。? 膜片彈簧的彈性特性曲線 1） 摩擦片允許范圍內(nèi) a.膜片彈簧 彈簧壓力基本不變：從圖中看到某一質(zhì)點B所受到的壓力和某一質(zhì)點A所受到的壓力兩者之間并沒有太大的差別。維持傳遞原來加速性能，百米加速時間或者爬坡能力的狀態(tài)，使它不會消失或者是減退。 b.圓柱螺旋彈簧 從圖中我們可以清楚地看到B點所在的位置和A'所在的位置，它們兩者之間所受到的壓力變動的非常大，可以看到是呈下降趨勢的。 2）在分離狀態(tài)時 a.膜片彈簧 從圖中清晰地看到這一質(zhì)點B所

38、受到的壓力和質(zhì)點A所受到的壓力兩者之間有著明顯的差別，大體上是呈現(xiàn)下降趨勢。正因為這樣的原理，那么在踩踏板的時候便可以很明顯地感受到不需要用太大的力也能輕松踩下踏板。 b.圓柱螺旋彈簧 從上圖的對比可以清晰地看出B點所在的位置和C'所在的位置，它們兩者之間所受到的壓力變動的非常大，可以看到是呈上升趨勢的。 （一）膜片彈簧的支承形式：拉式和推式 主要區(qū)別——膜片彈簧安裝方向相反，支承方式不同（表3-7） 特點 形式 拉式 推式 膜片彈簧大端 支承在離合器蓋上 壓在壓盤上 膜片彈簧中部 壓到壓盤上 支承在

39、支點上 分離軸承移動方向 向右 向左 拉式和推式膜片彈簧離合器特點比較（表3-8） 形式 特點 拉式 推式 備注 結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 拉式無中間支撐件及支撐環(huán)數(shù)少 質(zhì)量 小 大 零件 少 多 壓緊力 大 小 傳遞轉(zhuǎn)矩 大 小 離合器蓋變形 小 大 分離效率高 杠桿比 大 小 操縱 輕便 略沉重 拉式相對于推式來說可以體現(xiàn)出我們?nèi)粘１容^關(guān)注的幾個點上所突出的優(yōu)越表現(xiàn)：第一：拉式把復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得相對簡單一些了，還有很明顯的是它在離合器蓋中放棄了各種作為支持

40、承擔組成膜片彈簧的單件；? 第二：加速性能、爬坡能力等容量相對來說更大一些；? 第三：外力對離合器蓋所受到的影響而出現(xiàn)形狀的改變的情況很少，分離得更徹底；? 第四：操縱踏板更為簡單；? 第五：使用壽命更長。 考慮到拉式膜片彈簧所呈現(xiàn)的整體性能相對優(yōu)越，所以本次選擇用拉式膜片彈簧離合器。在制作工藝時常常用60Si2MnA和50CrVA用于作為膜片彈簧的一般材料。 （二）膜片彈簧的主要參數(shù) 圖3-1 膜片彈簧的主要參數(shù)（表3-9） H 膜片彈簧自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)截錐高度 h 膜片彈簧鋼板厚度 R 自由狀態(tài)下碟簧部分大端半徑 r 自由狀態(tài)下碟簧部分

41、小端半徑 α 自由狀態(tài)時碟簧部分的圓錐底角 R1 壓盤加載點半徑 r1 支承環(huán)加載點半徑 （1）比值H／h和h的選擇 膜片彈簧的彈性特性根據(jù)H與h它們兩個的比值不同會明顯不一樣的。通常情況下轎車上的H和h的比值會在1.5毫米到2.5毫米之間，h在2毫米到4毫米之間，這比值范圍能夠使離合器所在的壓力無明顯變化同樣也可以在使用時達到輕便的效果。 故本設(shè)計選H/h=2,h=3mm，H=6mm （2） 比值R／r和R、r等的選擇 為滿足壓緊力的正常使用值，R∕r通常在1.20到1.35范圍內(nèi)。 要想滿足摩擦片上的作用力擠壓得越發(fā)平均： 我們規(guī)定Rc是代表的意思是摩擦片的平

42、均半徑。 第一：在選擇推式半徑時，必須要保證R推≥Rc； 第二：在選擇拉式半徑時，必須要保證r拉≥Rc； Rc=(D/2+d/2) ≈76毫米 （式3-10） 故取r=80＞Rc=76毫米，取R/r=1.30結(jié)果得R=104毫米 取R1=106毫米; r1=78毫米。 拉式：3.5≤R1?rfR1?r1≤9.0 由此可取rf=32mm。 （3）α的選擇 α與H之間的聯(lián)系可以說是相當?shù)木o密了，α通常的值會選擇9°到15°中的一個值，α=arctanH/?(R?r)≈H/(R?r)≈14° （式3-

43、11） 故取α=14° （4）分離指數(shù)目 n 本設(shè)計取n=18 （5）切槽寬度δ1、δ2和半徑re的確定 δ1的取值范圍需要在3.2毫米到3.5毫米之間； δ2的取值范圍需要在9毫米到10毫米之間； 本文選擇δ1=3.3毫米，δ2=9毫米，re≤r?δ2=76-9=67毫米，取re=67毫米。 3.5減振器 轎車在道路行駛過程中多多少少會產(chǎn)生一些振動，如果沒有采取任何措施來減少這種令人不舒適的振動的話，乘客的乘車感受會大大的降低的，在此基礎(chǔ)上，人們設(shè)計出了減振器，它可以更加有效地改善這方面的問題，它具有很多特點： 第一：減振器降低了曲軸與傳動系兩者之間接

44、頭的的扭轉(zhuǎn)剛度，并且及時調(diào)整傳動系扭振固有頻率。 第二：增加傳動系統(tǒng)的扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并且衰減由于猛烈撞擊而出現(xiàn)的瞬態(tài)扭振。 第三：可以有效掌握住動力傳動系總成怠速的時候離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速發(fā)出的噪聲還有主減速器與變速器的扭振與不規(guī)則碰撞的聲音。 第四：緩和在非穩(wěn)定工況狀態(tài)下傳動系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷同時改善離合器的接合平順性。 3.5.1極限轉(zhuǎn)矩TJ TJ是用于使從動盤轂缺口和限位銷所產(chǎn)生的間隙不存在時減振器可以夠達到的極限轉(zhuǎn)矩，如下圖所示 圖3-2 TJ=（1.5~2.0）Temax

45、 （式3-12） 取系數(shù)為2.0 代入數(shù)據(jù)得TJ=310 3.5.2扭轉(zhuǎn)剛度Kφ 我們可以假設(shè)在半徑是R的圓周上分布著減振彈簧，當從動片相對從動盤轂擺過φ弧度時，彈簧相應(yīng)變形量為R0φ。此時所需加在從動片上的轉(zhuǎn)矩為[19] T=1000KZjR02φ （式3-13） 根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義Kφ=T/φ （式3-14） 則減震器扭轉(zhuǎn)剛度 T=1000KZjR02

46、 （式3-15） 設(shè)計時可直接按經(jīng)驗來初選Kφ Kφ≤13TJ 代入數(shù)值得 Kφ=13×310=4030 3.5.3阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩Tμ 一般采用下式計算Tμ Tμ=(0.06~0.17)Temax （式3-16） 取系數(shù)為0.1 得Tμ=Temax=155 3.5.4預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn Tn=（0.05~0.15）Temax （式3-17） 但是Tn要大于或者等于Tμ 所以取系數(shù)為0.8 Tn=

47、0.8Temax=124 3.5.5 減振彈簧數(shù)目、工作圈數(shù)n和自由高度l 減振彈簧個數(shù)選擇 摩擦片外徑D/mm 225~250 250~325 325~350 350~以上 Zj 4~6 6~8 8~10 10以上 取Zj=4 據(jù)經(jīng)驗公式得，本文選擇n=4,l=22mm。 3.5.6減振彈簧的位置半徑R0 R0要盡可能大些 一般選擇R0=（0.60~0.75）d/2 （式3-18） 取系數(shù)為0.75 得R0≈50 3.6操縱機構(gòu) 汽車的操作員按照一定的技術(shù)，為了達到按規(guī)定去完成

48、掌握住離合器的接和與脫開來達到變速箱的轉(zhuǎn)換擋位，在設(shè)計操縱機構(gòu)時我們需要考慮的因素有： 離合器踏板力盡可能地小 ； 踏板行程通常情況下是在80毫米到150毫米范圍之內(nèi)； 一般應(yīng)該會有踏板行程調(diào)整裝置； 確保在摩擦片磨損的情況后，可以恢復(fù)分離軸承的自由行程； 有易于維修保養(yǎng)的離合器控制機構(gòu)； 應(yīng)該達到應(yīng)該滿足要求的剛度； 具備相對較高的傳動效率； 工作可靠的操作； 使用時間相對較長的； 常用離合器操縱機構(gòu)主要有液壓式、機械式、氣壓式和自動操縱機構(gòu)等。[3] 低摩擦阻力 布置方便 高傳動效率 液壓式與其他 質(zhì)量小 幾種相比所突 出的

49、特點 結(jié)合柔和 本文選擇使用此操縱機構(gòu)。 3.6.1分離軸承 分離軸承在工作中主要承受軸向分離力，在高速旋轉(zhuǎn)過程中還受到離心力的作用而承受徑向力,目前，國外使用角接觸推力球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鋰基潤滑脂，其端部形狀與分離指舌尖部形狀相匹配，當舌尖部為平面時，采用球形端面，舌尖部為弧形面時采用平端面或凹弧形端面。[18] 3.6.2離合器踏板 我們每個人都知道，被視為手動擋離合器總成的操縱裝置正是離合器踏板，而它是汽車與汽車操作人相互交流的一個途徑。在經(jīng)過汽車駕駛知識訓練考核完畢后，熟悉了汽車的使用后的合格專業(yè)人員，在正確操縱汽車時便能夠達到離合器前

50、部分和后部分的銜接與分離。 4、 結(jié)論 新中國成立至今，我們國家在汽車研發(fā)和設(shè)計技術(shù)上取得了驕人的成果，這是每個人都覺得極其明顯的。 在這個大環(huán)境下，汽車行業(yè)也面臨著十分大的挑戰(zhàn)。本文就離合器的部分零部件進行了校核，其結(jié)果都達到了標準。 使離合器在規(guī)定的時間、條件中完成任務(wù)的可能性方面比原來高；使它的使用年限更加長；可以適應(yīng)汽車發(fā)動機的在行駛時轉(zhuǎn)速很高的情況；簡化離合器操作等等，這些已經(jīng)逐漸變成離合器的發(fā)展動向了。 通過對工作原理細致概述、結(jié)構(gòu)方案的選取，大致上明確了離合器的首要結(jié)構(gòu)和大小，為離合器構(gòu)造學習及改進提供指導(dǎo)。

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53、出版社,2002 [16]趙英勛主編.汽車檢測與診斷技術(shù)-3版.-北京：機械工業(yè)出版社，2012.8（2017.1重印） [17]楊萬福.汽車理論[M].華南理工大學出版社,2010,8? [18]孫愛武，榮濰劍，馬明君.汽車離合器分離軸承技術(shù)發(fā)展.[J].國外軸承科技.2003,NO.5,50-52頁 [19]董小洪.雙離合自動變速器干式雙離合設(shè)計與分析.[J].2010.5.1 [20]鄧在標.濕式雙離合自動變速器設(shè)計方法的研究.[J].2007.5.29 [21]管文.拖拉機離合器設(shè)計與研究.[J].2007.4.6 [22 ] Niranjan Hiremath. Sta

54、tic and modal analysis of diaphragm spring used in micro depth sensing indenting Machine. [J]. Materials Today,2019.10 [23] Karthik Krishnasamy .Fatigue analysis of Diaphragm spring in double dry clutch including manufacturing process.[J] Procedia Engineering.2018,02 [24] Junchao Zhou.Multi-Object

55、ive Optimization of a Spring Diaphragm Clutch on an Automobile Based on the Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II).[J].Mathematical and Computational Applications.2104 [25] Hong Yue . HERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH.[J].2004 致謝 從寒假到現(xiàn)在四月份，設(shè)計顯然已經(jīng)到了結(jié)束階段。論文的

56、順利完成，除了我個人的努力外，我要感謝我的論文指導(dǎo)老師郭新民，郭老師知識淵博、平易近人，謝謝他在百忙之中對我們設(shè)計中的不足之處進行指正， 同時也謝謝幾位同學的幫助，在一些我不了解的知識點，問他們也都很熱情且負責任地講解給我聽。在此期間我雖然碰到了一些瑣瑣碎碎的小問題，但通過多次反復(fù)的比較深刻地打量，三番兩次地的查看，最后找出了問題所在并把問題給解決了 眾所周知，本次的設(shè)計是需要大量的車輛背景知識的。在這幾個月中，我對離合器的認識在程度上又深了一層。期間，我在家中查閱離合器資料，計算數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行校核、最后根據(jù)校核結(jié)果多次修改數(shù)據(jù)。這個過程考驗了我的耐心和細心，雖然過程很煎熬，可是當論文

57、完成后，我覺得這一點點的煎熬算不上個啥。 通過這次課程設(shè)計使我體會到了牽一發(fā)而動全身的滋味，一個小小的數(shù)據(jù)修改而牽扯到其他數(shù)據(jù)的再次變動，需要再一次的校驗，我才認識到我們的這種小設(shè)計的嚴謹?shù)某潭冗€只是皮毛而已。 畢業(yè)設(shè)計對于我們大學生來說，不僅僅是一次課程任務(wù)，更加是對大學四年的一份答卷。考察我們的同時，也讓我加深對知識理解跟運用。 最后再次表示衷心的感謝！ 附錄英文文獻 THERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH Abstract: M

58、ulti-frictional disks are employed to transmit the torque in speeding wet clutch, and the oil thickness within frictional disks could be adjusted for practical output speeding. As oil combined with a-hydrocarbon or polyester is getting widely used as lubricant and the speeding wet clutch works withi

59、n hydrodynamic lubrication, mixture lubrication, boundary lubrication and contact situation, established the thermal analysis model for investigating the behavior of frictional disks in speeding wet clutch, which covers the power-law fluid model, Patir-Cheng average flow model, GT asperity contact m

60、odel, oil film inertia and heat effects, mean energy equation, and heat conduction equation. The formulas in the model are deduced. The numeral calculation and analysis for hydrodynamic lubrication and mixture lubrication are executed. Relationships and variations among transmitting torque, mean pu

61、sh pressure, output speed, and load are presented. Thermal effect should be considered during the hydrodynamic lubrication and larger transmitting torque makes earlier entrance to mixture lubrication. Key words: Reynolds equation Power-law fluid model Thermal analysis Speeding wet clutch 0 INTRODUC

62、TION The speeding wet clutch, SWC for short or called Omega clutch, provides adequate torque by oil film traction within friction dishes. The output speed could be obtained steplessly by changing film thickness. It is widely used in middle or heavy load realm fbr soft start. In this case, it could

63、 overcome system inertia for starting machine up smoothly and steadily. It is a good saving energy device. Different from the wet clutch, the speeding wet clutch works for speeding. The process of speeding regulation in speeding wet clutch is behavior of fiction performance, which covers from hydr

64、odynamic lubrication (J/Ra>3), to mixture lubrication (l

65、out effect of groove orientation on hydrodynamic behavior of wet clutch coolant films with Reynolds equation considering film inertia and surface groove. E. J. Berger, et al^, discussed engagement of rough and grooved wet clutches with average Reynolds equation considering permeable friction materia

66、l, film inertia, and surface groove. L. D. Coby, et al[7], discussed the thermal effect on the wet clutch engagement based on one dimension realm using simplified Reynolds equation, and energy equation. J. Y. Jang, M. M. Khonsari⑻ presented modeling thermal effects in wet clutch engagement with average Reynolds equation, energy equation and heat conduction equation. Shini- hi Natsumeda, M.Holgerson, et al[9,10], also made analysis of speeding regulation in SWC. In China, Z. G. Wei, J. X. Zha