2022年汽车双片摩擦片离合器设计课程设计 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 汽车设计课程设计题目 : 汽车双片摩擦片离合器设计学 号：姓 名：专业：车辆工程 班 级：指导老师：完成日期：摘要名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 离合器是汽车传动系中地重要部件,主要功用是是切断和实现发动机对传动系地动力传递,保证汽车平稳起步,保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承担地最大转矩,防止传动系统过载.膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采纳地一种离合器,它地转矩容量大而且较稳固,操作轻. .便,平稳性好,也能大量生产,对于它地讨论已经变得越来越重要.此设计说明书具体地说明白轻型汽车膜片弹簧离合器地结构形式,参数挑选以及运算过程 本文采纳系统化设计方法,把离合器分为主动部分、从动部分、操纵机构通过对各个部分设计方案地原理阐释和优缺点地比较,确定了相关部分地基本结构及其零部件地制造材料.依据车辆使用条件和车辆参数,依据离合器系统地设计步骤和要求,主要进行了以下工作：挑选相关设计参数主要为：摩擦片外径 D 地确定,离合器后备系数 地确定,单位压力 地确定 .并进行了总成设计主要为：分别装置地设计,以及从动盘设计（从动盘毂地设计）和膜片弹簧设计等 .关键词：离合器,双片摩擦片,机械操纵,膜片弹簧目录摘要 . 0前言 . 2第 1 章离合器地设计原理及其要求. 31.1 离合器简介 . 41.2 汽车离合器地主要地功用 . 41.2.1 保证汽车平稳起步： . 41.2.2 便于换档： . 41.2.3 防止传动系过载：第 2 章离合器设计地相关参数和要求 . 4 . 5第 3 章离合器摩擦片参数设计 . 53.1 离合器摩擦片参数设计基本原理. 53.2 离合器摩擦片参数设计运算 . 63.2.1 摩擦因数 f、摩擦面数 Z 和离合器间隙t . 63.2.2 摩擦片外径D、内径 d 和厚度 b 地确定 . 73.2.3 离合器后备系数 地确定 . 73.2.4 离合器传递地最大静摩擦力矩TC . 83.5 单位压力 . 83.3 离合器摩擦片基本参数地校核. 93.3.1 最大圆周速度 . 9 3.3.2 单位摩擦面积传递地转矩 T c0 . 93.3.3 单位压力 P . 93.3.4 单位摩擦面积滑磨功 . 9名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 4 章膜片弹簧设计 . 10 4.1 膜片弹簧主要参数地挑选 . 10 4.1.1H/h 比值地挑选 . 10 4.1.2 R 及 R/r 地确定 . 11 4.1.3 膜片弹簧起始圆锥底角 . 11 4.1.4 分别指地数目 n 和切槽宽 1、 2 及半径 re . 12 4.2 绘制膜片弹簧地特性曲线 4.3 确定膜片弹簧地工作点位置 . 12 . 13 4.6 膜片弹簧强度校核 . 14 4.7 膜片弹簧材料及制造工艺 . 15 第 5 章扭转减震器地设计运算 . 15 5.1 扭转减震器主要参数地挑选. 15 5.1.1 极限转矩 T . 15 5.1.2 扭转刚度K . 15 5.1.3 阻尼摩擦转矩T. 16 5.1.4 预紧转矩 Tn . 16 5.1.5 减震弹簧位置置半径R o . 16 5.1.6 减震弹簧地个数 Z j . 16 5.1.7 减震弹簧总压力 . 17 第 6 章从动盘总成设计运算. 17 6.1 从动片 . 17 6.2 从动盘毂 . 18 第 7 章压盘和离合器盖得设计 7.1 压盘几何尺寸地确定. 19 . 19 7.2 离合器盖地设计 . 19 7.3 支承环 . 20 第 8 章离合器地操纵系统设计. 20 8.1 对离合器操纵机构地基本要求 . 20 8.2 踏板位置 . 20 8.3 踏板行程 . 20 结论 . 21 参考文献 . 22 前言名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 汽车从无到有并迅猛进展 .从 20 世纪初到 20 世纪 50 岁月,汽车产量大幅 增加,汽车技术也有很大进步,相继显现了高速汽油机、柴油机：弧齿锥齿轮和准双面锥齿轮传动、带同步器地齿轮变速器、化油器、差速器、摩擦片式离 合器、等速万向节、液压减震器、石棉制动片、充气式橡胶轮胎等 . 20 世纪 50 岁月到 70 岁月,汽车地主要技术是高速、便利、舒服、流线型 车身、前轮独立悬架、液力自动变速器、动力转向、全轮驱动、低压轮胎、子 午线轮胎都相继显现 .20 世纪 70 岁月至今,汽车技术地主要进展是提高安全性、降低排放污染 由此各种保证安全、削减排放污染地新技术、新车型相继显现,如各种防抱死.系统、电子掌握喷油、电子点火、三元催化转化系统、电动汽车等.现代汽车技术进展地方向主要表现在以下几个方面：1）安全牢靠应用汽车防抱死制动系统（ABS）、汽车驱动防滑系统（ASR）、电控稳固程序（ ESP）、电子巡航掌握系统（CCS）、安全带、安全气 囊（ SRS）等.2）环境爱护采纳电控燃油喷射（EFI）、无分电器点火（ DLI）、废气再 循环掌握系统、燃油蒸发排放掌握系统、气门升程与配气相位可变掌握系统、断油掌握、进气压力波增压及废气涡轮增压掌握、共轨电控柴油喷射系统等技 术.3）节省能源 1、整车轻量化美国专家认为今后轻量化地途径主要是将目 前汽车质量 70%地钢铁材料换成轻地其他材料,特殊是塑料和铝 .2、降低轮胎地滚动阻力采纳子午线轮胎、高性能专用轮胎 光顺圆滑 .3、降低空气阻力汽车造型更加燃料 . 4）代用材料采纳合成燃料、液化石油气、压缩自然气、醇类燃料等代用5）操纵轻巧、乘坐舒服采纳自动变速器、电控动力转向、电控悬架、汽 车空调、全球卫星定位系统、不停车收费系统、自动避撞系统等技术 . 摩擦离合器是应用地最广泛也是历史最久地一类离合器,它基本上是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成.主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传动动力地基本机构,而离合器地操纵机构主要是使离合器分别地装置 .在以内燃机为动力地汽车机械传动系中,离合器用来切断和实现对传动系地动力传递,以保证：在汽车岂不是将发动机与传动系平顺结合,使汽车能平稳起步,在换挡时将发动机与传动系快速完全地分别,削减变速器中齿轮冲击,以便于换挡：在工作中受过大地载荷时,考离合器打滑来爱护传动系,防止零件因过载而损坏 .随着汽车发动机转速和功率地不断提升、汽车电子技术地高速进展,人们对离合器地要求越来越高 .从提高离合器工作性能地角度动身,传统地推式膜片离合器结构正在逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构进展,传统地操作形式正向自动操纵形式进展 .因此,提高离合器地牢靠性和使用寿命,适应高转速,增加传递转矩地才能和简化操作,已成为离合器地进展趋势 .第 1 章离合器地设计原理及其要求名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1 离合器简介联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要地组成部分,共同被称为机械传动中地三大器 .它们涉及到了机械行业地各个领域 航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门 .广泛用于矿山、冶金、离合器是一种可以通过各种操作方式,在机器运行过程中,依据工作地需 要使两轴分别或结合地装置 . 对于以内燃机为动力地汽车,离合器在机械传动系中是作为一个独立地总成而存在地,它是汽车传动系中直接与发动机相连地总成.目前,各种汽车广泛采纳地摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间地摩擦来传递动力且能分别地装 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 .离合器作为一个独立地部件而存在 地摩擦来传递动力且能分别地机构 . 1.2 汽车离合器地主要地功用1.2.1 保证汽车平稳起步：.它实际上是一种依靠其主、从动件之间起步前汽车处于静止状态,假如发动机与变速箱是刚性连接地,一旦挂上档,汽车将由于突然接上动力突然前冲,不但会造成机件地损耗,而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生地庞大惯性力,使发动机转速急剧下降而熄火 .假如在起步时利用离合器临时将发动机和变速箱分别,然后离合器逐步接合,由于离合器地主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦地现象,可以使离合器传出地扭矩由零逐步增大,而汽车地驱动力也逐步增大,从而让汽车平稳地起步 .1.2.2 便于换档：汽车行驶过程中,常常换用不同地变速箱档位,以适应不断变化地行驶条件.假如没有离合器将发动机与变速箱临时分别,那么变速箱中啮合地传动力齿轮会因载荷没有卸除,其啮合齿面间地压力很大而难于分开 .另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合.即使强行进入啮合也会产生很大地齿端冲击,简洁损坏机件 .利用离合器使发动机和变速箱临时分别后进行换档,就原先 啮合地一对齿轮因载荷卸除,啮合面间地压力大大减小,就简洁分开 .而待啮合地另一对齿轮,由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小,采纳合适地换档动作就能使待啮合地齿轮圆周速度相等或接近相等,从而防止或减轻齿轮间地冲击 .1.2.3 防止传动系过载：汽车紧急制动时,车轮突然急剧降速,而与发动机相连地传动系由于旋转地惯性,仍保持原有转速,这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩地惯性矩,使传动系地零件简洁损坏.由于离合器是靠摩擦力来传递转矩地,所以当名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 传动系内载荷超过摩擦力所能传递地转矩时,离合器地主、从动部分就会自动打滑,因而起到了防止传动系过载地作用 .膜片弹簧离合器地优点：1、弹簧压紧力匀称,受离心力影响小2、即使摩擦片磨损,压紧负荷也不减小3、离合器结构简洁,轴向尺寸小,动平稳性能好由于离合器上述三方面地功用,使离合器在汽车结构上有着举足轻重地地位.然而早期地离合器结构尺寸大,从动部分转动惯量大,引起变速器换档困难,而且这种离合器在结合时也不够柔和,简洁卡住,散热性差,操纵也不方便,平稳性能也欠佳 .因此为了克服上述困难,可以挑选膜片弹簧离合器,它地转矩容量大且较稳固,操纵轻巧,平稳性好,也能大量生产,对于它地讨论已经变得越来越重要 .第 2 章离合器设计地相关参数和要求设计涉及地车辆技术参数：某货车总m a5800 kg 质量,后桥驱动质量安排前轴占 40%.后轴占 60%.轴距,L 2750 mm ,质心高度 gh 980 mm,要求设计最高车速 u max 50 km h ,最低车速为 u min 5.0 km h .设计涉及地发动机参数；功率 150 马力即 110KW,转速,最大转矩 .基本参数主要有性能参数 和,尺寸参数 D 和 d 及摩擦片厚度 b.以及结构参数摩擦面数 Z 和离合器间隙 t,最终仍有摩擦因数 f.为了保证离合器具有良好地工作性能,设计离合器应满意如下基本要求：1）能牢靠地传递发动机地最大转矩 . 2）结合过程要平顺柔和,使汽车岂不是没有抖动和冲击 . 3）分别时要快速完全 . 4）离合器从动部分地转动惯量要小,以减轻换挡是变速器轮齿间地冲击力并便利换挡 . 5）高速旋转时具有牢靠地强度,应留意平稳免受离心力地影响 . 6）应使汽车传动系防止共振,具有吸取振动,冲击和减小噪声地才能 . 7）操纵轻巧,工作性能稳固,使用寿命长 . 以上这些要求中最重要地是使用牢靠,寿命长以及生产和使用中地良好技术经济指标和环保指标 . 第 3 章离合器摩擦片参数设计3.1 离合器摩擦片参数设计基本原理名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摩擦离合器是靠存在于主从动部分摩擦表面尖地摩擦力矩来传递发动机扭矩地 . 离合器地静摩擦力矩依据摩擦定律可表示为T c fFZR 2.1 式中 f 为摩擦面间地摩擦因数； F 为压盘施加在摩擦面上地工作压力；Rc为摩擦片地平均摩擦半径；Z 为摩擦面数；单片摩擦离合器 Z=2,双片摩擦离合器 Z=4.假设摩擦片上工作压力匀称,就有2 2 D d F 0 A 04 2.2 式中 p0 为单位压力； D 为摩擦片外径； d 为摩擦片内径 . 摩擦片地平均摩擦半径 2.3 RC依据压力匀称地假设,可表示为3 3D dRc3 D 2 d 2 当 d/D0.6时, RC可相当精确地由下式运算 2.4 T cRcfZDd1c34就有：2.5 120D3式中, c 为摩擦片内外径之比, c=d/D,一般在 0.530.70 之间 . 为了保证离合器在任何工况下都能牢靠地传递发动机地最大转矩,设计时TC应大于发动机最大转矩,即T c = T e max 2.6 式中,T e max 为发动机最大转矩 . 为离合器地后备系数,定义为离合器所能传递地最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比, 必需大于 1. 基本参数主要有性能参数 和,尺寸参数 D 和 d 及摩擦片厚度 b.以及结构参数摩擦面数 Z 和离合器间隙 t,最终仍有摩擦因数 f.3.2 离合器摩擦片参数设计运算3.2.1 摩擦因数 f、摩擦面数 Z 和离合器间隙 t 名师归纳总结 石棉基材料表摩擦材料地摩擦因数f 地取值范畴摩擦因数 f 第 7 页,共 23 页摩擦片材料模压0.20-0.25 编织0.25-0.35 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 粉末冶金材料铜基0.25-0.35 铁基0.35-0.50 金属陶瓷材料Z=4 0.70-1.50 本离合器选取摩擦因数f 为 0.3 本次设计为双片摩擦片离合器,所以取离合器间隙 t 是指离合器处于正常接合状态、分别套筒被回拉弹簧拉到后 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,在分别轴承 和分别杠杆之间留有地间隙 .该间隙 t 一般为 3-4mm. 3.2.2 摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 地确定摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 是离合器地基本尺寸,它关系到离合器地 结构重量和使用寿命,它和离合器所需传递地转矩大小有肯定关系 .明显,传递大地转矩,就需要有大地尺寸（N· m）来选定 D 时,有.发动机转矩是重要地参数,当按发动机最大转矩D=100T emax2.7 D 地影响,可参考以下范畴：A式中,系数 A 反映了不同结构和使用条件对小轿车 A=47 一般载货车 A=36（单片）或 A=50（双片）；本次设计选取 A=50. 所以求得 D=330.23mm. 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径 D/mm 250 280 300 325 350 380 405 430 内径 d/mm 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 b/mm 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 c=d/D 1-c3 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 单位面积302 402 466 546 678 729 908 1037 依据离合器摩擦片尺寸系列和参数表 取得：D=350mm；d=195mm；b=4mm；C=0.557；1-=0.827 3.2.3 离合器后备系数 地确定后备系数 是离合器地重要参数,反映离合器传递发动机最大扭矩地牢靠 程度,挑选 时,应从以下几个方面考虑：1.摩擦片在使用中有肯定磨损后,离合器仍能确保传递发动机最大扭矩；名师归纳总结 2.防止离合器本身滑磨程度过大；c.要求能够防止传动系2 过载 . 第 8 页,共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 通常轿车和轻型货车 =1.21.75. 本设计为总质量 m a 5800 kg 地轻型货车地离合器,参看有关统计质料“离合器后备系数地取值范畴”（见下表 2-2）,并依据最大总质量不超过 6 吨地载货汽车 =1.201.75,结合设计实际情形,故挑选 =2.表 2-2 离合器后备系数地取值范畴车型1090 Nm后备系数 乘用车及最大总质量小于6t 地商用车1.201.75 最大总质量为 614t 地商用车1.502.25 挂车1.804.00 3.2.4 离合器传递地最大静摩擦力矩TC T c=T e max2 545.253.5 单位压力摩擦面上地单位压力地值和离合器本身地工作条件,摩擦片地直径大小 ,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较小为好 .当摩擦片地外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上地单位压 2 力由于在其它条件不变地情形下,由于摩擦片外径地增加,摩擦片外缘地线速度大,滑磨时发热厉害,再加上因整个零件较大,零件地温度梯度也大,零件受热不匀称,为了防止这些不利因素,单位压力 应随摩擦片外径地增加而降低 .选取时应考虑离合器地工作条件、发动机后备功率地大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素 .T c12 fp ZD 31 d 3D 3 （2.8）由公式（ 2.8）地p 0f ZD 1231 T cd 3D 3 0.3 4 350 1 12 1090 23 195 3350 3 0.196 MP a式中, f 为摩擦因数取 0.3；为单位压力（ M）Z 为摩擦面数取 4；D 为摩擦片外径取 350mm；d 为摩擦片内径取 195 mm；摩擦片地工作条件比较恶劣,为了保证它能长期稳固地工作,依据汽车地地使用条件,摩擦片地性能应满意以下几个方面地要求：应具有较稳固地摩擦系数,温度,单位压力和滑磨速度地变化对摩擦系数地影响小 . 要有足够地耐磨性,特殊在高温时应耐磨 . 要有足够地机械强度,特殊在高温时地机械强度应较好热稳固性要好,要求在高温时分别出地粘合剂较少,无味,不易烧焦名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 磨合性能要好,不致刮伤飞轮及压盘等零件地表面油水对摩擦性能地影响应最小结合时应平顺而无 “咬住”和“抖动”现象由以上地要求 ,目前车用离合器上广泛采纳石棉塑料摩擦片,是由耐热和化学稳固性能比较好地石棉和粘合剂及其它帮助材料混合热压而成,其摩擦系数大约在 0.3 左右,在该设计中选取地是石棉合成物制成地摩擦片 .3.3 离合器摩擦片基本参数地校核3.3.1 最大圆周速度vD60n emaxD10360200035010336.65m s70m/s式中,v 为摩擦片最大圆周速度（ m/s）；n emax为发动机最高转速取2000r/min；D 为摩擦片外径径取350mm；故符合条件 . 3.3.2 单位摩擦面积传递地转矩Tc0T = 4 Tc2 2 4 1090.52 2 0.004 N·m/ mm 2Z D d 4 350 195 式中,T 为离合器传递地最大静摩擦力矩 1090.5 N m；2当摩擦片外径 D 325mm 时, T c 0 =0.0040N·m / mm ,故符合要求3.3.3 单位