膜片弹簧离合器设计开题报告

汽车与交通工程学院毕业设计（论文）开题报告题目：商用车膜片弹簧离合器设计专业：交通运输班级：0803班姓名：陈志杰学号：200803147096指导教师：赵显心开题日期：2012年3月11日一、立题依据（离合器的发展、研究意义、国内外发展现状、主要参考文献等）1．汽车离合器结构的发展在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原形设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢质车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。对当时来说锥形离合器的制造比较容易，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过驼毛带、皮革带等。那时也曾出现过蹄-鼓式离合器来代替锥形离合器。但无论锥形离合器、还是蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。现在所有的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的结合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更加满意的性能。浸在油中的盘式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末，只到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。实际上早在1920年就出现了单片式离合器，但由于当时技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在结合时不够平顺等问题。但是，单片干式离合器结构紧凑，散热良好，转动惯量小，所以以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功地开发了价格便宜的冲压件离合器盖以后更是如此。多年的实际经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首先单片干式摩擦离合器，因为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，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到结合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的结合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减震器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和动载荷。随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器在原有基础上得到不断该进，乘用车上愈来愈多采用双质量飞轮的扭转减振器，能更有效地降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸的空间有限(现离合器从动盘的直径已达430mm)，离合器的使用条件日酷一日，增加离合器传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同径向尺寸下，双片离合器的传扭能力和使用寿命是单片的一倍，但受到其他客观因素的影响(如散热等)，实际的效果要比理论值低一些。结构上采用拉式膜片弹簧的离合器，其允许的传扭能力要比推式大。从动盘采用金属陶瓷的离合器比一般有机片摩擦材料的离合器传扭能力要提高30%，而使用寿命至少提高70%以上。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结构，摩擦表面温度较低(不超过93℃)，因此，起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。据报道，这种离合器有着良好的起步能力，其使用寿命可达干式离合器的5-6倍。2．研究意义：膜片弹簧离合器是汽车传动系中与发动机直接联系的一个重要部件,起着保证汽车平稳起步，变速器顺利换档和防止传动系过载等作用。快速有效的设计方案的建立与论证是加快汽车用离合器膜片弹簧研制步伐的首要因素。以往设计膜片弹簧主要是依据经验制成试样试运行，再修改原始数据，再次试运行，如此反复直到满足设计要求为止。由于现代汽车工业在国际范围内的激烈竞争，对离合器的综合性能和使用效率要求日渐提高，不同客户的要求对于离合器也有着不同的要求，这种既费事又费力的设计方法己不能跟上现代设计工程的步伐。因此，研究膜片弹簧力学性能，采用先进的优化方法开发新型膜片弹簧离合器将成为离合器设计理论和方法体系的发展趋势。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。本课题的意义在于采用先进的优化软件对膜片弹簧离合器进行优化设计，由于优化设计是产品定量精确设计的核心基础，因此本文的工作内容具有广泛的应用前景。3．国内外发展现状：为了满足汽车配套的需要，上世纪80年代，几个厂家先后从国外引进了膜片弹簧设计与制造技术。这些企业引进工作有力地促进国内汽车离合器行业的发展，为今后工作打下了一定的基础，但由于技术与资金的有限，缺乏长期高额投资的能力，形式不容乐观，与国外先进产家相比仍有相当大的差距。在生产规模方面，由于受汽车市场，制造工艺和装备的制约，我国的生产规模与国外先进厂家相差甚远。试比较如下：法国Valeo公司1992年离合器产量为1000万套，销售收入26.81亿法郎，而我国目前最大生产厂家上海离合器总厂今年产量预计40万套，相差几十倍。在技术水平方面，虽然国内各主要离合器厂家先后从国外引进生产技术，但由于引进产品品种比较窄，产品比较落后。同时在技术消化、技术积蓄、技术发展等方面未作大的人力，物力投入，缺乏独立自主开发能力，不能形成系列化产品。而国外各厂家不仅产品品种多，从160mm到430mm有几千种产品，而且深度上不断突破，如复合整体双飞轮及紧凑离合器系统、液力变矩器、电子控制离合器系统等均已商业化。在生产管理方面，由于国内离合器厂家大多数起点比较低，观念又未及时更新，生产管理很大程度上还停留在行政指令阶段，生产与销售市场脱节，盲目生产，生产线上紊乱无序，而国外大多推广精益生产方式，实行倒拉式生产，生产线始终保持均衡有序地流动。在产品质量方面，由于我国基础工业相对比较落后，原材料不能满足技术要求，同时由于各厂家生产纲领小，高效、高精度设备采用较少，如多工位压力机，高速精密冲床及热处理，机械加工自动化生产线等，量刃具精度也严重影响产品质量，使我国产品质量不能满足主机厂技术要求，而国外厂家仍在不断制定更严格标准来促进各厂家产品质量的提高。通过以上几个方面比较，可以发现我国汽车离合器行业危机四伏，而随着我国加入世界贸易组织，汽车行业对零部件实行全球采购的流行，使得离合器大集团更能发挥规模经济的优势，很可能不断扩大其在中国市场份额，将我国分散，各自为政的离合器厂家各个吞食。这是一个摆在我们面前的严峻现实，必须引起我们高度重视和思考。因此，国内离合器发展还有好一段长路要走，有待我们做出更大的贡献。4．主要参考文献：【1】王望予主编.汽车设计（M）第4版.北京:机械工业出版社，2006【2】陈家瑞主编.汽车构造(下)（M）第5版.北京：人民交通出版社，2006【3】余志生主编.汽车理论(M)第4版.北京：机械工业出版社，2006【4】徐石安江发潮编著.汽车离合器(M).北京:清华大学出版社，2005【5】林世裕主编.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造(M).南京：东南大学出版社，1995【6】汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册：基础篇(M).北京：人民交通出版社，2001【7】汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册：设计篇(M).北京：人民交通出版社，2001【8】刘惟信主编.汽车设计(M).北京：清华大学出版社，2001【9】刘惟信主编.机械最优化设计(M).北京：清华大学出版社，1994【10】刘朝儒彭福荫高政一主编.机械制图(M).第4版.北京：高等教育出版社，2001【11】邱宣怀主编.机械设计(M).第4版.北京：高等教育出版社，1997【12】杨坤怡主编.制造技术(M).北京：国防工业出版社，2006【13】梁萍陈天星张胜霞主编.AutoCAD3D实体造型实例教程(M).第2版.成都：西南交通大学，2007.【14】阎春利，张希栋.汽车离合器膜片弹簧的优化设计(J).林业机械与木工设备，2006.3【15】李林，刘惟信.汽车离合器膜片弹簧的优化设计(J).清华大学学报，2000.5【16】林明芳等.汽车离合器膜片弹簧的优化设计(J).汽车工程，2003.2【17】肖文颖，许海华.离合器膜片弹簧的优化设计(J).公路与汽运，2007.4【18】程汉应.汽车离合器摩擦片数量选择及其参数优化设计(J).汽车工程，2001.7【19】浦定真.膜片弹簧离合器的设计与研究(J).汽车技术，2006.6【20】严正峰，盛学斌.395膜片弹簧离合器校核设计(J).汽车设计，2003.11二、设计方案/论文思路1．研究方案（思路）：本论文研究旨改善商用车膜片弹簧设计的手段提高设计效率。根据离合器设计的要求与特点，在保证零件强度刚度和寿命的前提条件下，对商用车膜片弹簧进行设计。在对膜片弹簧离合器主要思路是：（1）对现在离合器的结构和设计状况做简要介绍。（2）介绍膜片弹簧离合器的主要优点。（3）重点对膜片弹簧离合器现状进行分析，对膜片弹簧离合器进行优化设计。2．论文结构安排根据汽车总体设计要求对离合器进行匹配设计。本膜片弹簧离合器可以从以下几个步骤进行设计工作：1）汽车总体参数设计2）离合器选型3）离合器主要参数的选择4）膜片弹簧的设计5）离合器从动盘总体设计6）压盘和离合器盖设计7）扭转减振器设计8）离合器操纵机构设计三、进度安排2月27日至3月15日：收集资料，完成开题报告。3月15日至3月22日：结构方案设计。3月22日至5月24日：设计计算。5月24日至5月31日：整理设计方案和设计图纸。四、指导教师意见签名：年月日