膜片弹簧离合器设计

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目录

1结构方案分析 (1)

1.1从动盘数的选择 (1)

1.2 压盘的驱动方式 (1)

2离合器主要参数的选择 (2)

2.1后备系数β (2)

2.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙Δt (2)

2.3摩擦片外径D、内径d和厚度b (2)

2.4单位压力P0 (3)

3离合器参数优化 (4)

3.1设计变量 (4)

3.2目标函数 (4)

3.3约束条件 (4)

3.3.1 最大圆周速度 (4)

3.3.2 摩擦片内、外径之比c (4)

3.3.3 后备系数β (5)

3.3.4 扭转减震器的优化 (5)

3.3.5 单位压力P0 (5)

4膜片弹簧设计 (6)

4.1膜片弹簧基本参数的选择 (6)

4.1.1比值H/h和h的选择 (6)

4.1.2 R/r比值和R、r的选择 (6)

4.1.3 α的选择 (6)

4.1.4分离指数目n的选择 (6)

4.1.5膜片弹簧小端内半径r0及分离轴承作用半径r f的确定 (6)

4.1.6切槽宽度δ1、δ2及半径r e的确定 (7)

4.1.7压盘加载点的半径R1和支撑环加载点的半径r1的确定 (7)

4.2膜片弹簧的优化设计 (7)

4.3膜片弹簧的弹性特性曲线 (7)

4.4强度校核 (8)

5扭转减震器设计 (10)

5.1 扭转减振器主要参数 (10)

5.1.1 极限转矩Tj (10)

5.1.2 扭转刚度 (10)

5.1.3 阻尼摩擦转矩Tμ (10)

5.1.4 预紧转矩Tn (10)

5.1.5 减振弹簧的位置半径R0 (11)

5.1.6 减振弹簧个数Zj (11)

5.1.7 减振弹簧总压力 (11)

5.2 减振弹簧的计算 (11)

5.2.1 减振弹簧的分布半径R1 (11)

5.2.2 单个减振器的工作压力P (11)

5.2.3 减振弹簧尺寸 (11)

6从动盘总成的设计 (14)

6.1 从动盘毂 (14)

6.2 从动片 (14)

6.3 摩擦片 (14)

7压盘设计 (15)

7.1对压盘的设计要求 (15)

7.2压盘材料 (15)

8离合器盖设计 (16)

8.1离合器盖总成结构设计要求 (16)

8.2离合器盖材料 (16)

参考文献 (17)

1结构方案分析

1.1从动盘数的选择

单片离合器:单片离合器结构简单,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接合平顺。

双片离合器:一般用于传递转矩且径向尺寸受到限制的场合。

多片离合器:主要用于最大质量大于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6吨的商用车而言,发动机的最大转矩一般不大,在布置尺寸容许的条件下,离合器通常只设有一片从动盘。所以选择单片离合器。

1.2 压盘的驱动方式

压盘的驱动方式主要有凸块——窗孔氏、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。前三种的共同特点是在连接件之间都有间隙,在传动中将产生冲击和噪声,而在零件相对滑动中有摩擦和磨损,降低了离合器的传动效率。弹性传动片是今年来广泛采用的驱动方式,沿圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢带传动片两端分别与离合器和压盘以铆钉和螺栓连接,传动片的弹性允许其作轴向移动。

弹性传动片的驱动方式结构简单,压盘与飞轮对中性能好,使用平衡性好,工作可靠,寿命长。综上,选用三组传动片。

2离合器主要参数的选择

2.1后备系数β

后备系数β是离合器设计中的一个重要参数,它反映了离合器传动发动机最大转矩的可靠程度。在选择β时,应考虑摩擦片在使用中的磨损后离合器仍能可靠的传递发动机的最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载以及操纵轻便等因素。乘用车β选择:1.20~1.75,本次设计取β=1.3。

2.2摩擦因数f 、摩擦面数Z 和离合器间隙Δt

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数。根据《汽车设计》(王望予编著,机械工业出版社出版)表2-4可知,摩擦片的材料主要有石棉基材料、粉末冶金材料和金属陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因数f 受工作温度、单位压力和滑磨速度的影响较大,而粉末冶金材料和金属陶瓷材料的摩擦因数f 较大且稳定。本次取f=0.25(石棉基材料)。

摩擦面数Z 为离合器从动盘的两倍,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Δt 是指离合器处于正常接合状态、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接合,在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙Δt 一般为3~4mm 。本次设计取Δt=4mm 。

2.3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。根据《汽车设计》(王望予编著,机械工业出版社出版)式2-9,

max e d T K D (2.1) 式中D ——摩擦片外径,mm

T emax ——发动机最大转矩,N· m

K d ——为直径系数,根据车型选取14.6,根据《汽车离合器》(徐石安,江发潮编著,清华大学出版社出版)表3.2.1可知,取D=200mm,d=140mm, b=3.5mm ,