汽车离合器课程设计

汽车设计课程设计论文-1-目录一、离合器概述-------------------------------------------------------2二、设计要求及技术参数-----------------------------------------------2(一)设计基本要求-------------------------------------------------2(二)技术参数-----------------------------------------------------2三、结构方案分析-----------------------------------------------------2(一)从动盘数的选择-----------------------------------------------2(二)压紧弹簧和布置形式的选择-------------------------------------3四、离合器主要参数选择-----------------------------------------------3(一)后备系数β-----------------------------------------------------3(二)摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t-------------------------3(三)单位压力P0----------------------------------------------------4(四)摩擦片外径D、内径d和厚度b-----------------------------------5(五)对所取摩擦片标准尺寸进行验证----------------------------------5五、离合器的设计与计算------------------------------------------------6(一)离合器基本参数的优化------------------------------------------6六、膜片弹簧的设计----------------------------------------------------7(一)膜片弹簧的弹性特性曲线----------------------------------------8(二)膜片弹簧的基本参数的选择--------------------------------------8(三)11F特性曲线的绘制-------------------------------------------9七、膜片弹簧的强度计算与校核------------------------------------------12八、膜片弹簧的优化设计------------------------------------------------13九、主要零部件的设计--------------------------------------------------14(一)扭转减震器的设计----------------------------------------------14(二)从动盘总成的设计----------------------------------------------17(三)离合器盖总成的设计--------------------------------------------19(四)压盘的设计----------------------------------------------------19十、离合器的操纵机构--------------------------------------------------20十一、设计小结----------------------------------------------------------20十二、参考文献----------------------------------------------------------21汽车设计课程设计论文-2-一、离合器概述对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。离合器的功用主要的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；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。二、设计要求及其技术参数(一)设计基本要求：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，又能防止过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初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，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档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效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。6）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。7）具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。(二)技术参数:车型：沃尔沃整车质量（kg）：1637最大扭矩/转速（N·m/rpm）：400/5000主减速比：3.38一档速比：3.77滚动半径：306mm三、结构方案分析(一)从动盘数的选择：单片离合器单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯汽车设计课程设计论文-3-量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。(二)压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。1.膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点：1)具有较理想的非线性弹性特性。2)兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。4)以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。5)通风散热良好，使用寿命长。6)膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。2.与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。四、离合器主要参数的选择(一)后备系数β后备系数β保证了离合器能可靠地传递发动机转矩，同时，它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。为可靠地传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，β不宜选取太小；但是为了使离合器尺寸不致过大，减少传动系的过载，使操纵更轻便等，后备系数不宜过大。当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为了提高起步能力，减少离合器滑磨，β取大些；货车总质量较大，β也应该选取大些；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取β应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，β也应选取小些。在开始设计离合器时，一般是参照统计资料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式的特点，初步选定后备系数β。汽车离合器后背系数β的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1.20-1.75最大总质量为6-14t的商用车1.50-2.25挂车1.80-4.00由于所设计的是轿车的离合器，所以选择β=1.3(二)摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t汽车设计课程设计论文-4-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。摩擦因数f的取值范围见下表。表4-1摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩擦材料摩擦因数f石棉基材料模压0.20～0.25编织0.25～0.35粉末冶金材料铜基0.25～0.35铁基0.35～0.50金属陶瓷材料0.4本次设计初取f=0.30。摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本次设计取单片离合器Z=2。离合器间隙△t是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙△t一般为3～4mm。本次设计取△t=3mm。(三)单位压力p0摩擦面上的单位压力P的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关。离合器使用频繁,工作条件比较恶劣单位压力P较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力P应随摩擦片外径的增加而降低。选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。p0取值范围见表4-2。表4-2摩擦片单位压力p0的取值范围摩擦片材料单位压力p0/Mpa石棉基材料模压0.15～0.25编织0.25～0.35粉末冶金材料铜基0.35～0.50铁基汽车设计课程设计论文-5-金属陶瓷材料0.70～1.50p0选择：0.10MPa≤p0≤1.50MPa，本次设计初取p0=0.3MPa。(四)摩擦片外径D、内径d和厚度b摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。D=√12𝛽𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥𝜋𝑓𝑝0𝑧(1−𝑐3)3=√12×1.3×400×1033.14×0.3×2×0.3×(1−0.623)3=243.8离合器摩擦片尺寸系列和参数表外径D/mm160180200225250280300325350380405430内径d/mm110125140150155165175190195205220230厚度b/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351-c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积1061321602213024024665466787299081037摩擦片标准系列尺寸，取D=250mmd=155mmb=3.5mmc=0.6201-c3=0.762(五)对所取摩擦片标准尺寸进行验证为保证离合器在任何工况下都能可靠的传递发动机的最大转矩，设计时𝑇c应大于发动机的最大转矩，即𝑇𝑐=𝛽𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥=1.3×400=520𝑁.𝑀式中𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥为发动机的最大转矩，𝛽为离合器的后备系数；𝑇𝑐=𝜋12𝑓𝑍𝑃0𝐷3(1−𝐶3)𝑃0=12×TCfπD3(1−C3)=12×520×1033.14×0.3×2×2503×0.762=0.28MPa式中，f为摩擦因数取0.3；𝑃0为单位压力(𝑀𝑃𝑎)汽车设计课程设计论文-6-Z为摩擦面数取2；D为摩擦片外径取250mm；d为摩擦片内径取155mm；摩擦片材料选择石棉基材料，𝑃0为单位压力0.28aMP，f为摩擦因数取0.3。摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求：⑴应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。⑵要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。⑶要有足够的机械强度，尤其在高温时的机