捷达离合器设计(毕业设计)

1捷达离合器设计摘要近年来,我国在设计的汽车和汽车制造技术已经取得了很大的进步,这是大家有目共睹的。而离合器作为汽车传送系中的一大重要组成部分，肩负着传递动力、减震跟防止过载等重要作用，所以离合器更成为了汽车发展和进步的一个重要因素,是不容忽视的。此次设计是从理论计算上阐述了捷达轿车离合器容量的计算，离合器从动盘的尺寸，后备系数，摩擦片外径的尺寸等。设计包括对从动盘总成、压盘、离合器盖的设计校核优化。具体设计计算扭转减振器、摩擦片、压盘、离合器盖、膜片弹簧、传动片等多个部件总成。在离合器动力学的基础上,分析和计算的原始,简要描述了离合器的部分主要设计参数的选择和设计要点,如类型选择、确定承载力,模型等。简要介绍传统设计方法的检查。关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；设计方法目录摘要…………………………………………………………………………………………….21.前言随着现代科技的飞速发展，尤其是液压液力的传动技术，电子技术在汽车上得到广泛的运用，现代汽车发生了巨大的变化。而离合器作为汽车传动系的一大重要组成部分，肩负着传递动力、减振跟防止过载等重要作用。所以离合器成为了现代汽车发展不可忽略的重要因素。随着自动变速器技术的发展跟完善，离合器的结构跟性能也随之变化。了解离合器的基本构造，掌握离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对上述几方面的了解，便3于熟悉汽车离合器的工作原理。我们要学会怎样查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。1.1本设计的目的、现实意义本次选择的课题为捷达轿车离合器设计,为保证操纵轻便，工作稳定，结构简单、紧凑，质量小和制造工艺性等方面因素，本次设计采用的是单盘膜片弹簧离合器，离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连的部件，有着不可忽视的作用，一个良好的离合器能够提高汽车的使用寿命，离合器的基本功用为：在汽车起步时，通过离合器主、从动部分之间的滑模而使它们的转速逐渐接近，以确保汽车起步平稳。当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮轮齿间的冲击，保证换挡时工作平顺。当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，以防止传动系统过载。1.2本设计国内发展概况国内外汽车主要离合器有摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。摩擦离合器又分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器、周布斜置弹簧离合器、膜片弹簧离合器。离合器的发展、改良以及新技术的应用，很大程度上提高了汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性；在人们追求高品质生活的今天，汽车以上性能得到更高度的关注，离合器的性能和技术应用也随之变得越发重要。2.离合器概述2.1离合器的功用：离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件，位于发动机和变速器之间。为各类型汽车所广泛采用的是摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器输入轴相连。所以离合器的具体功用如下：（1）使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。（2）暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机的起动和变速器的换档。4（3）限制所传递的扭矩，防止传动系过载。2.2对离合器的要求：（1）具有合适的储备能力，既能保证传递发动机最大转矩又能防止传动系统过载。（2）接合平顺柔和，以保证汽车平稳起步。（3）分离迅速彻底，便于换挡和发动机起动。（4）散热良好。（5）具有吸收振动、缓和冲击和减少噪声的能力。（6）操纵简单省力，维修保养方便。2.2离合器的类型：汽车离合器有摩擦离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。目前大部分汽车采用的是摩擦离合器，，因为其结构简单、性能可靠、维修方便。表2-1为本次离合器设计所选车型基本技术参数：表2-1捷达整车参数项目参数汽车的驱动形式前驱动4×2最高车速maxaV=185km/h；发动机最大功率及转速maxep=81KW（1.6L，6000r/min）发动机最大转矩及转速maxeT=155N·mTn=3800r/min主减速器传动比0i=3.941变速器传动比gi1=3.455、1.944、1.286、0.909轮胎型号185/60R15整备质量m=1175kg；总质量am=1500kg，制动系类型前通风盘、后鼓式最小离地间隙137mm轴距2603mm前、后轮轮距1429mm；1422mm53.离合器结构设计分析为了在离合器的设计中能合理地选择离合器总成及相关组件并确定相关参数，我们应先根据所选车型的类别、使用要求，和发动机的匹配要求、制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等。3.1从动盘数的选择单片离合器：在使用时可以确保分离彻底,轴向弹性压板可以确保顺利，有一个简单的结构,轴向尺寸紧凑,良好的散热,容易维护,驱动部分转动惯量小等。双片离合器：一般用于传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片式离合器：主要应用于最大总质量大于14吨的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。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。所以选择单片离合器。3.2压紧弹簧和布置形式的选择捷达离合器盖总成中压紧弹簧为膜片弹簧，这种弹簧圆形、扁平、形状简单并具有分离指。与其他形式的离合器相比，膜片弹簧离合器有以下优点：（1）形式简单，结构对称，装配空间小。（2）可以以较低的分离力来满足必要的负荷要求。（3）膜片式弹簧回转中心与离合器中心重合，所以在旋转时其压紧力不受离心力的影响。（4）膜片弹簧具有比较理想的非线性特性，其弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保持大致不变。（5）捷达的膜片弹簧离合器设计寿命较长。捷达离合器为推式操纵的拉式膜片弹簧离合器。它是目前汽车离合器中比较流行的第三代产品。拉式膜片弹簧的安装方向与推式相反，在接合位置时，膜片弹簧的大端支承离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。它与推式相比具有许多优点：（1）结构简化，捷达离合器盖总成中取消了膜片弹簧中间的支承各零件；（2）扭矩容量更大；（3）分离得更彻底；（4）操纵踏板更为简单；6（5）使用寿命更长。本次设计选用：拉式膜片弹簧离合器（图3-1）。图3-1拉式膜片弹簧离合器结构图3.3离合器主要参数的选择3.3.1后备系数β后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应该要注意到下面3点：（1）离合器在摩擦片磨损后还应能正常地传递发动机的最大转矩。（2）要防止离合器滑磨过大。（3）要能防止传动系过载。显然，如果选择的β过小，发动机的最大转矩不能正常传递；如果选择的β过大，那么离合器尺寸过大，会导致传动系超负荷，难以操作。我们可以根据使用条件的好坏来适当地选取β的大小。在摩擦片磨损之后，离合器的压力依然能够可靠平稳，所以选取的β值可以较小；双片离合器的β值应大于单片离合器。所以β值的取值范围一般为：轿车和轻型货车β=1．20～1．75中重型货车β=1．50～2．25越野车、重型汽车和牵引汽车β=1．80～4．00本设计是捷达小轿车离合器的设计，故宜取小值，本次设计取β=1.2。3.3.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t7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是决定摩擦因数f的关键。摩擦因数f的取值范围见下表。表3-1摩擦材料的摩擦因数f的取值范围[3]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0.70～1.50本次设计采用石棉基编织材料，所以取f=0.30。离合器从动盘数是摩擦面数Z的一半，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。3.3.3单位压力0P选择单位压力0P必须考虑离合器的工作条件，因为其会影响离合器工作性能和使用寿命，例如发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。当摩擦片采用不同材料时，0P按下表范围选取：表3-2摩擦片单位压力0P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铁基金属陶瓷材料0.70～1.50此次设计选用石棉基编织材料，取0P=0.3MPa。83.3.4滑磨功WD和温升速率HR计算3.3.4.1相关参数选择（1）传动总效率的选择表3-3总传动效率（机械式变速器）轿车货车膜片弹簧0.900.85螺旋弹簧0.880.83参见表3-3，轿车膜片弹簧离合器，选择=0.9。（2）正弦函数表示的坡度sin的选择表3-4正弦函数表示的坡度sin轿车货车牵引车越野1/61/81/6公路1/81/81/8参见表3-4，选择sin=1/8。（3）滚动阻力系数F的选择表3-5滚动阻力系数F一般沥青或混凝土路0.015卵石路0.021砂石路0.042参见表3-5，一般沥青或混凝土路况，选择F=0.015。3.3.4.2滑磨功计算指离合器接合过程中有多少机械能转变为热能，用以表征离合器表面磨损严重程度；对车辆进行必要的假设和简化，离合器接合过程中的滑磨功DW（J）为：9)10sin81.9(9000max0max22FmmriiTiikrmTnDgegeTW（3-1）式中，Tn为发动机最大转矩时的转速（r/min）；m为汽车整备质量（kg）；r为驱动轮滚动半径（m）；0i为驱动桥主减速比；gi为变速器起步档传动比；maxeT是发动机最大转矩（N·m）；为总传动效率；sin为正弦函数表示的坡度；F是滚动阻力系数；k为系数（对比计算时，k=1）。其中：Tn=3800r/min；maxeT=155N·m；r=287mm；m=1175kg；k=1；0i=3.941；gi=3.455；选=0.90；sin=1/8；F=0.015。由式3-1计算得DW=112943.43（N·m）。3.3.4.3温升速率计算温升速率RH表征摩擦片接合与分离时摩擦生热导致摩擦片温度升高的量：)10sin81.9(30max0max01047.0FmmriiTiirmneTRgegTTnH（3-2）式中，变量含义同式3-1；将相关数据带入式3-2并计算得温升速率：RH=84805.64（N·m/s1/2）。3.3.5摩擦片外径D、内径d和面积A摩擦片外径是离合器的基本尺寸，关系到离合器结构重量和使用寿命，与离合器所需传10递的转矩大小有一定关系。根据发动机最大转矩maxeT初选摩擦片外径D，由表3-6选定摩擦片其他尺寸：表3-6离合器摩擦片尺寸系列和参数[3，5]外径D/mm内径d/mm厚度h/mmC´=d/D1-C´³单面面积a/cm21601802002252502803001101251401501551651753.23.53.53.53.53.53.50.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.6760.6670.6570.7030.7620.7960.802106132160221302402466由于D=mmmmATe6.18147155100100max（3-3）式中，maxeT为发动机