基于ProE的离合器的三维实体建模(共43页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上摘 要汽车是现代生活中不可或缺的交通工具。近年来汽车设计和制造技术的进步有目共睹。为了进一步提高产品性能,延长使用寿命,普通机械式离合器技术同样也产生了令人注目的变化。无论从结构特性、产品工艺性能,还是控制技术方面,机械离合器的技术进步从某种程度上反映了设计观念的发展,以及将来可能的技术走势。离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，本文主要是对载重2吨轻型汽车的膜片式弹簧离合器进行设计。离合器设计的内容主要包括压盘总成、从动盘总成、膜片弹簧三个部分。首先，对离合器各零件的参数、尺寸、材料、及结构进行设计，然后使用Pro/E软件画出推式膜片弹簧的装配及零件的三维图形。最后进行机构运动仿真。本次的设计对原有离合器的设计提出优化和修改的建议，对其以后的设计过程起参考作用。本文还重点研究了膜片弹簧在分离过程中的受力，对受力过程进行数学分析，并对其进行校核，以提高膜片弹簧离合器的使用寿命，使膜片弹簧离合器在工作过程中处于最佳状态。关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；参数设计。ABSTRACTAutomotive is an integral part of modern life transportation.Of late years, the development in design and manufacturing technique of automobile is obvious to all. In order to improve product performance and to extend service life,technique on the general machinery clutch produced attentional changes too.The technique development of the machinery clutch, whether its design feature,processing property or control technique, reflected development of the design concept and its future possible technique trend to a certain extent. The clutch is one important part in the auto power train ,in the internal combustion engine as the power of mechanicaldrive auto ,the clutch took an independent part exists. This paper is the single-car theca spring clutch design. The content of clutch design main contain three parts: driven disc design, diaphragm-spring design and the driving disc design. Fist,The article studied in each clutch accessorys material, technique in manufacture and machining and choosing project, then uses the Pro/E software to picture the three dimensional image of the Assembly and the Components. Finally the mechanism movement simulation.The design of the original design of the clutch to optimize and modify the proposal, its future role in the design process from the reference.This article emphasize in studying the diaphragm-spring characteristic, analyzing the dynamics and the mathematics in separation process stress, optimizing every date about the diaphragm-spring, for improving use lifetime of diaphragm-spring.Key words: clutch ;diaphragm-spring; friction disk; parameter design.目录1绪论1.1离合器的发展近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使汽车工业成为一个国家工业发展水平的标志。其发展速度明显比其它工业要快的多。对于内燃机汽车来说，离合器是汽车机械传动系中的一个独立的总成，在汽车传动系中直接与发动机相连接。目前，大多数汽车采用的摩擦式离合器，摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力。汽车诞生100多年来,人们一直在研究和改进汽车离合器技术,希望汽车运行更加快捷、舒适、安全、可靠。早期离合器的结构中，最为成功的是锥形离合器。锥形离合器的方案一直延用到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。锥形离合器的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。多片盘式离合器是现今所用的盘片式离合器的先驱，它是在1925年以后才出现的。20世纪20年代末到30年代这段时间，多片离合器只有在工程车辆、赛车和大功率的轿车上才得到应用。经过多年的实践经验和技术上的改进，人们逐渐趋向于首选单片干式离合器。它具有从动部件转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点。单片干式离合器广泛应用与各种车型中。现今单片干式离合器在结构上设计的相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，离合器的接合平顺性得到了提高。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，避免了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和避免过载。近年来，随着人们对离合器的要求越来越高，离合器的结构正逐步地由推式膜片弹簧结构向拉式膜片弹簧结构发展，离合器的操纵形式正由传统的机械操纵形式向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命、适应高速发动机、增加离合器转矩传递能力和使操纵简化是离合器未来发展的趋势。1.2离合器的工作原理离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构五大部分组成。由图1.1可知，离合器盖1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧3被压紧，离合器处于接合状态时，膜片弹簧大端对压盘5产生一个压紧力，使得压盘5与从动盘6摩擦片之间产生摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。要分离离合器时，踏下离合器踏板8，通过操纵机构，使分离轴承总成7前移推动膜片弹簧，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在传力片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总与飞轮成处于分离位置，从而切断了发动机转矩的输出，完成离合器的分离过程，。（1）接合位置 （2）分离位置1-离合器盖 2-铆钉 3-膜片弹簧 4-支撑环 5-压盘6-摩擦片 7-分离轴承总成 8-离合器踏板 9-输出轴图1.1膜片弹簧离合器的工作原理图1.3离合器的功用及要求离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是（1）实现和切断发动机动力的传递，保证汽车起步时发动机与传动系接合平顺，确保汽车平稳起步。（2）在换挡过程中将发动机与传动系分离，减少换挡时变速器中齿轮之间的冲击。（3）在受到过大动载荷的工作过程时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系过载，避免因过载而导致零部件损坏。（4）有效地降低传动系中的振动和噪声。为了保证离合器具有稳定的工作性能，汽车离合器的设计应满足下列基本要求： （1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。（2）接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。（3）分离时要迅速、彻底。（4）离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡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散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。（6）应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。（7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。（8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。（9）应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。（10）结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。1.4 Pro/ENGINEER的介绍Pro/ENGINEER三维设计软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/ENGINEER软件的显著特点是参数化建模技术，是最早应用参数化建模技术的软件，在目前的三维设计软件领域中占有着重要地位，Pro/ENGINEER作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。2 离合器的结构方案设计2.1 从动盘的选择对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器有结构简单、尺寸紧凑，散热良好、维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能够保证分离彻底、接合平顺等的优点。 双片离合器与单片离合器相比，摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，双片离合器具有径向尺寸较小，踏板力较小和接合比较平顺的优点。但是中间压盘通风散热不好，双片离合器起步时负载不均匀，因而容易导致产热过多使摩擦片烧坏，分离也不够彻底。双片离合器一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片离合器多为湿式，它有转动惯量大、分离不彻底、散热条件差和压盘调整困难等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但是它也有接合平顺柔和、摩擦表面湿度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，因此重型牵引车和自卸车上也采用多片离合器。经过分析比较，该设计的是载重2吨轻型载货汽车，该车最大扭矩为179N/m，所以在设计中采用用单片离合器，即该离合器只设有一片从动盘。如图2.1所示为带扭转减震器的单片式从动盘。图2.1 带减震器的单片式从动盘2.2 压紧弹簧和布置形式的选择周置弹簧在受到受离心力作用时会向外弯曲，导致弹簧压紧力下降，传递发动机转矩的能力降低，目前周置弹簧离合器主要用在商用载重汽车上。中央弹簧离合器采用圆柱螺旋弹簧，其结构轴向尺寸大。斜置弹簧主要在重型汽车上使用，突出优点是工作性能十分稳定，踏板力较小。膜片弹簧的弹簧压力在摩擦片磨损的允许范围内基本不变，使传递的转矩变化不大，另外它兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，质量小。膜片弹簧的大端与压盘接触，其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，提高了摩擦片的使用寿命。其中拉式膜片弹簧取消了中间支承各零件，并只用一个或不用支承环，使其结构紧凑、零件数目更少，质量更小。它是以中部与压盘相压，在同样压盘尺寸下可采用直径较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力与传递转矩的能力，但不增加踏板力，在接合和分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效果更高。但是拉式膜片弹簧需专门分离轴承，结构复杂。推式摸片弹簧结构简单，安装拆卸较简单，分离行程比拉式小。故本次设计选择推式膜片弹簧。2.3压盘驱动方式的选择压盘是离合器的主动部件，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从当盘转动，所以压盘和飞轮必须有一定的联系，但这种联系又要保证在离合器分离过程中压盘能在轴向自由的移动，使压盘和从动盘分离。压盘的传力方式有以下几种：(1)凸台式连接方式；(2) 键式连接方式；(3)销式连接方式；(4)传力片式。现在汽车离合器中广泛采用传力片的传动方式。由弹簧钢带制成的传力片的一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传力片的受力情况，它一般都是沿圆周切向布置。传力片式的连接方式还简化了压盘的结构，降低了对装配精度的要求，并且还有利于压盘的定中。所以本次设计中采用传力片式的压盘驱动方式。2.4 离合器的散热通风根据研究，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过°C时摩擦片磨损速度急剧增加，接合状态下的离合器压盘，工作表面的瞬时温度一般在°C以下。在特别频繁的使用条件下，压盘工作表面的瞬时温度有可能达到1000°C。过高的温度可能使压盘变形产生裂纹和碎裂。为使压盘表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容量外，还要求离合器具有良好的通风散热。改善离合器散热通风结构的措施有：（1）在压盘上设散热筋，或鼓风筋。（2）在离合器中间压盘内铸通风槽。（3）将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。（4）在离合器外壳内装导流罩。2.5 膜片弹簧离合器的优点 （1）膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，零件数目少，重量轻。 （2）离合器结构大大简化并显著的缩短了离合器的轴间尺寸。 （3）膜片弹簧具有良好的非线性特征，设计合适时可以使摩擦片磨损到极限位置时，压紧力仍能保持很少改变，可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。（4）膜片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此压紧力不会受到离心力的影响，很适合高速旋转。2.6 确定离合器的类型本车设计采用单片推式膜片弹簧离合器。本车采用的因为摩擦式离合器结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。湿式离合器大多是多盘式离合器，主要用于需要传递较大转矩的重型载货汽车的离合器，该车型传递的转矩不大，所以采用干式离合器。采用膜片弹簧离合器是因为膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使零件数目减少，重量减轻；其次，大大简化了离合器的结构并显著的缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特征，设计合适时可以使摩擦片磨损到极限位置时，压紧力仍能保持很少改变，可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；另外，膜片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此压紧力不会受到离心力的影响，很适合高速旋转。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断地提高，因而这种离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用，而且逐渐扩展到载货汽车上。选择单片式从动盘是因为其结构简单，调整方便。采用传动片式是因为传力片驱动方式简化了压盘的结构，降低了对装配精度的要求，并且还有利于压盘的定中。选择推式离合器是因为其较拉式离合器零件数目更少，结构更简化，分离轴承机构设计和拆装简单。综上所述本次设计选择单片推式膜片弹簧离合器。3离合器设计3.1 离合器的基本参数及尺寸选择传递转矩是离合器的基本功能之一，因此离合器的转矩容量是离合器最为基本的性能之一。但是通常它只能用来初选出离合器的原始参数，为了保证传递扭矩可靠，确定离合器转矩容量时应含有设计因子。转矩容量与发动机最大转矩关系式为： (3-1)或写成 (3-2)式中，为离合器的后备系数，。离合器的另一个重要的基本功能就是保证汽车平稳起步。汽车起步时是靠离合器的滑磨。滑磨会导致离合器摩擦片的磨损，最终导致离合器失效，这是离合器的薄弱环节。因此为了保证离合器有足够的磨损寿命，只能用增大允许磨损体积来保证摩擦片有可靠的使用寿命。通常是让摩擦片有足够大的摩擦面积。3.1.1摩擦片外径的确定摩擦片外径是离合器的基本尺寸之一，它与离合器的结构重量和使用寿命有关，它也和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系，显然，传递的转矩大时，摩擦片外径也要相应的增大。摩擦片外径选择中发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩(N/m)来选定时，可参考公式（3-3），如下： (3-3)式中，系数反映了不同结构和使用条件对的影响，一般载货汽车=36（单片）或=50，本次设计由于采用单片摩擦片，所以选36由公式（3-3）计算得223mm，按选择后，需要根据摩擦片尺寸的系列化和标准化表选择摩擦片的尺寸，见表3.1。表3.1 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径/mm160180200225250280300325350380405430内径/mm110125140150155165175190195205220230厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.544440.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.5320.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积/cm1061321602213024024665466787299081037根据表3.1选取摩擦片有关标准尺寸：外径=225mm，内径=150mm，厚度=3.5mm，内径与外径比值=0.673.1.2 离合器后备系数的确定在确定摩擦片外径后，还要选定离合器的后备系数。后备系数能保证离合器可靠传递发动机转矩，减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。在选择后备系数时应考虑这几个方面：（1）防止离合器产生过大的滑磨。（2）避免传动系过载。（3）摩擦片在磨损后，离合器仍能可靠的传递发动机转矩。汽车离合器的后备系数推荐如下：小轿车：=1.2-1.3；载货车：=1.7-2.25；带拖挂的重型车或牵引车：=2.0-3.0本设计的是2吨轻型载货汽车用离合器，根据最大总质量不超过6吨的载货汽车的后备系数=1.2-1.75，所以本车的后备系数选为=1.40。3.1.3 单位压力的确定单位压力值的大小，应与离合器本身的工作条件，摩擦片直径的大小，摩擦片材料及其品质等因素有关。当摩擦片的外径比较大时，要适当降低摩擦面的单位压力。因为，在其他条件不变时，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热严重，再加上零件的尺寸交大，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 应随摩擦片外径的增加而降低。前面已经计算了摩擦片的尺寸为：外径=225mm，内径=150mm，厚度=3.5mm，内径与外径比值=0.67又初选=1.40。根据公式（3-4），对单位压力进行校核。 (3-4)式中，对膜片弹簧离合器取2，对有机材料摩擦片，其摩擦系数可取=0.3，带入相关数据得=0.24MPa=2.32Kg/cm。表3.2 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力/MPa石棉基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料模压0.350.50编织金属陶瓷材料0.701.50根据表3.2可知，石棉基材料的摩擦片的单位允许压力为0.25MPa，因此摩擦面上的单位压力<，没有超出允许范围.所以上述各基本结构参数的选择合适。3.2 离合器从动盘总成的设计3.2.1从动盘的结构、组成和设计要求从动盘有两种结构形式，一种是带扭转减震器的，一种是不带扭转减震器的，不带扭转减震器的从动盘结构简单，重量轻。为了避免汽车传动系统的共振，缓和冲击，减少噪声，提高传动系零件的寿命，改善汽车行驶的舒适性和使汽车平稳起步起步。现今的汽车上几乎都采用带扭转减震器的从动盘，不论什么形式的从动盘，它们都有从动片，摩擦片和从动盘毂等3个基本部分组成。本设计采用带扭转减震器的从动盘,结构如图3.1所示。图3.1 带扭转减震器的从动盘结构图1从动盘；2减振弹簧；3碟形弹簧垫圈；4紧固螺钉； 5从动盘毂； 6减振摩擦片7减振盘；8限位销设计从动盘时应满足以下要求：（1）从当盘转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡过程中轮齿间的冲击。（2）应具有轴向弹性，来保证汽车平稳起步，使摩擦片上的压力分布更均匀。（3）应装扭转减振器，以避免传动系共振以及缓和冲击载荷。（4）应有足够的抗爆裂强度。3.2.2 从动片的选择和设计从动片设计时，要尽量减轻其重量，并应使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。这是因为在汽车行驶中进行换挡时，首先要切断动力分离离合器，而在变速器挂挡过程中，与变速器第一轴相连的离合器从动盘的转速一定要发生变化，或是增速，或是减速。离合器从动盘转速的变化将引起惯性力，惯性使变速器换挡齿轮的轮齿间产生冲击或使变速器中的同步器装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比，因此为了减少转动惯量以减轻变速器换挡时的冲击，从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度和平面度高。具有轴向弹性的的从动片有以下三种形式：整体式的弹性从动片、分开式的弹性从动片及组合式弹性从动片。因为本设计为2吨轻型载货汽车的离合器，故采用整体式弹性从动片，其简化结构见下图3.2，离合器从动片采用2mm厚的的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取225mm，内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的设计中计算。为了防止由于工作温度升高导致从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻底的缺陷，还在从动片上沿径向开有几条切口。 图3.2整体式弹性从动片 1-从动片；2摩擦片；3铆钉3.2.3 从动盘毂的设发动机转矩通过从动盘毂的花键孔输出，变速器第一轴花键轴就插在从动盘股花键孔内。从当盘毂和变速器第一轴的花键结合方式，现在都采用齿侧定心的矩形花键。本离合器设计中的从动盘毂花键也采用齿侧定心的矩形花键。在设计从动盘毂花键时，可以根据从动盘外径和发动机的转矩来选取。表3.3从动盘毂花键尺寸系列从动盘外径/mm发动机转矩 /N m花键齿数花键外径/mm 花键内径/mm齿厚/mm有效齿长/mm挤压应力/MPa160180200225250280300325350380410430450 50 70 110 150200280310380480600720800950 10 10 10 10 101010101010101010 23 26 29 32 35 35 40 40 40 40 45 45 52 18 21 23 26 28 32 32 32 32 32 36 36 41 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 20 20 25 30 35 40 40 45 50 55 60 65 65 10 108 113 115 104 127 107 116 132152131135125本设计中，根据上述计算的数据，带入上表3.3得花键齿数 =10 花键外径 =34mm 花键内径 =27mm 齿厚 =4mm 有效齿长 =33mm为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生偏斜，影响离合器的彻底分离，从动盘毂的轴向尺寸不应过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在困难情况下工作的离合器，应适当加大其长度，可达到花键外径的1.4倍。选定花键的尺寸后应进行强度校核，花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。从动盘毂一般采用中碳钢锻造而成，并经调质处理，挤压应力不应超过=20MPa，本从动盘毂选用40Cr进行锻造而成。花键挤压应力校核公式如下： (3-5)式中，花键的齿侧压力。它由式（3-6）确定： (3-6),分别为花键的内外径，m；从动盘毂的数目；发动机最大转矩，N/m；花键齿数；花键齿工作高度，m；花键有效长度，m。代入相关数据可得：=1173N =11.7MPa该花键毂花键的挤压应力=11.7MPa<=20MPa，因此该花键毂花键的尺寸合适。3.2.4 摩擦片的设计在离合器接合过程中，离合器摩擦片将受到严重的滑磨，在短时间内产生大量的热，因此，要求离合器摩擦片应有下列一些性能： （1）在工作状态时有较高的摩擦系数； （2）维持摩擦特性在整个工作寿命周期内变化不大，不要出现摩擦系数衰退现象； （3）有好的耐磨性能，并且能在短时间内吸收相对高的能量； （4）在离合器接合过程中，能承受高的压盘压力，在接合过程中不易出现颤抖； （5）能在高转速，大离心力载荷作用下不被破坏；（6）有足够的剪切强度来传递发动机的转矩；（7）要有小的转动惯量，材料加工性能好；（8）在工作过程中，与压盘和飞轮具有良好的兼容摩擦性能；（9）具有好的容污性能，摩擦作用不易受污垢影响；（10）具有高的性价比，不污染环境。根据上述各点，挑选摩擦材料的基本原则是：（1）满足较高性能的标准；（2）成本最小；（3）考虑替代石棉。由以上的要求，目前车用离合器上广泛采用石棉材料摩擦片，它是是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺点是材料的性能不稳定，它的粉尘对空气有污染。但是石棉材料具有良好的耐热性，可以得到铜丝或锌丝的加强，性能比较良好。在离合器摩擦片材料中，多数还是采用石棉材料。在本设计中选取的是石棉合成物制成的摩擦材料。固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄铜铆钉不会加剧主动盘工作表面磨损，磨损后的生成物附在工作表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便等优点。3.2.5扭转减振器的设计汽车行驶中，由于发动机工作不均衡，传动系统传递发动机转矩时会发生周期性的变化，会引起传动系统的振动。如果传动系发生扭转共振，将使传动系零件的应力成倍的增加，而这种应力具有交变的性质，会使传动系统零件的疲劳寿命大大下降。扭转振动还会引起齿轮的噪音。为避免共振，缓和传动系所受的冲击载荷，在许多汽车的传动系统中装设了扭转减振器，且大多数将扭转减振器附装在离合器的从动盘中。图3.3为扭转减震器的工作示意图。图3.3 扭转减振器工作示意图1、2减振弹簧； 3从动盘本体； 4阻尼片离合器接合时，飞轮和压盘通过压紧从动盘来将发动机输出的转矩传给从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘和与从动盘连接在一起的减振器盘转动。从动盘和减振器盘又通过六个减振弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动逐渐衰减。扭转减振器的设计计算着重于减振弹簧。（1）减振弹簧材料的选择： 采用60Si2MnA弹簧钢。（2）减振弹簧个数的选取：表3.4 减振弹簧个数的选取摩擦片外径225250250325 325350>3504668810>10根据表3.4，根据之前计算的摩擦片外径=225mm，所以取6。（3）减振弹簧的位置半径减震弹簧的位置半径应尽可能大一些。位置半径R0一般取，其中为离合器摩擦片的内径同时为了保证离合器可靠的传动发动机的转矩，减振弹簧位置直径2约小于摩擦片内径约50mm，所以取=53mm。（4）极限转矩极限转矩是指当减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时，减震器所能传递的最大转矩。它与减振弹簧的许用应力和发动机最大转矩有关，一般不会超过发动机转矩的2倍，通常可取： (3-7)式中，为发动机最大转矩；为极限转矩。取相应系数为2.0，所以=358Nm。（5）扭转角刚度为了避免引起传动系统的共振，要合理选择减振器的扭转角刚度，避免在发动机常用工作范围内发生共振。与减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸有关，关系式如下： (3-8)式中为每个减振弹簧的线性刚度（N/mm）；为减振弹簧的个数；为减振簧位置半径(mm)。减振器的扭转角刚度要满足两个要求：（1）要传递足够大的转矩；（2）为了避免共振要尽量降低刚度值。这两个要求在实际上是不能达到的。因此，通常用计算的结构所允许值来确定减震器的扭转角刚度，设计时选为：<13。本次设计中选取=10=3580Nm。则每个弹簧的线性刚度为N/m。（6）阻尼摩擦转矩由于减振器扭转刚度受结构及发动机最大转矩的限制，不能够很低，为了在发动机工作转速范围内最有效地消除振动，必须合理选择减振器的阻尼摩擦转矩，一般可选： (3-9) 式中为阻尼摩擦转矩；为发动机最大转矩。选择=0.12=21.5N。（7）预紧转矩减振弹簧在安装到弹簧窗口的时候都有一定的预紧力。根据研究，增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但不应大于，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取： (3-10)式中为预紧转矩；为发动机最大转矩。取=0.10=17.9N。（8）极限转角减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂转过得角度为极限转角，极限转角的计算公式如下： (3-11)式中为极限转角；为减振弹簧位置半径；为减振弹簧的工作变量。通常取3o12o，本离合器是载货车用离合器，取3.3 离合器压盘和离合器盖设计3.3.1 压盘传动方式的选择压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接又要允许压盘在离合器分离时中能自由的沿轴向移动。压盘和飞轮间常用的连接方式有以下几种，如图3.4所示。本离合器采用传动片式的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。 图 3.4 压盘与飞轮的连接方式（a）凸块-窗孔式；（b）传力销式；（c）键槽-指销式；（d）键齿式；（e）弹性传力片3.3.2 压盘几何尺寸的确定压盘的内外径可以根据摩擦片的尺寸来确定，由于摩擦片的的尺寸在前面已经确定，所以压盘的内外径也可以确定。本设计中选择压盘外径=231mm，压盘内径=138mm。确定压盘的内外径后，压盘的几何尺寸可以归结为如何确定压盘的厚度。压盘的厚度确定主要依据以下两点：（1）压盘应有足够的质量在离合器的结合过程中，由于滑磨功的存在，每结合一次都要产生大量的热，而每次结合的时间又很短（大约3秒钟左右），因此热量来不及全部传到空气中去，这样必然导致摩擦副温度升高。在频繁使用和困难条件下工作的离合器，这种温升更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起摩擦片和压盘的损坏。由于本设计采用的石棉材料摩擦片导热性很差，在滑磨过程中产生的热主要由飞轮和压盘等零件吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘有足够大的质量以吸收热量。（2）压盘应具有较大的刚度压盘应具有足够大的刚度，以保证在高温情况下不致产生翘曲变形，使离合器的彻底分离和摩擦片压紧力的分布均匀不受影响。 鉴于以上两个原因压盘一般都做得比较厚（一般不小于10mm）。在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为13mm。在初步确定该离合器压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，其接合一次的温升不得超过810。若温升过高可以适当增加压盘的厚度。校核公式如下：