摩擦式离合器实验台的设计（机械CAD图纸）.doc

《摩擦式离合器实验台的设计（机械CAD图纸）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《摩擦式离合器实验台的设计（机械CAD图纸）.doc（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流摩擦式离合器实验台的设计（机械CAD图纸）.精品文档.摩擦式离合器试验台的设计摘 要：离合器是汽车的重要组成部分，是汽车传动部分核心部件，它的性能指标的好坏直接关系到汽车整体的质量，因而对其性能的测定有着十分重要的意义。本文介绍了摩擦盘式离合器的主要结构和工作原理，概述了摩擦盘离合器实验台的作用、基本组成和工作原理；进行了摩擦盘离合器实验台的方案和结构设计，主要包括离合器组件的选择、实验台架设计、零部件的布置、动力选择、传感器的选择和有关参数测量与计算。可为汽车开发和研究提供实验参考。关键词：摩擦盘离合器 实验台 性能测试 前言摩擦盘式离合器

2、是现代汽车的主要部件，它的出现使汽车操作更加简单，使用更加方便。但摩擦式离合器作为传动系的主要部件，工作状态多变。如何评测摩擦式离合器的性能特性是汽车研究人员和生产厂家面临的重要问题。如何来分析各种性能，只有通过在实验台上来模拟分析和实验，通过实验台的分析后，可以及时发现离合器在运行过程中的隐患，减少事故损失，降低维修费用，提高摩擦盘式离合器运行的安全性、可靠性和经济效益，而实验台的设计过程又变得尤其重要，它的性能好坏直接关系到被测离合器的各种性能指标的检测结果。怎样去优化实验台的设计，是当前我们研究所需要解决的问题。离合器的接合与分离操作主要是由于离合器的摩擦盘的接合、分离来实现的，这对离合

3、器摩擦盘的摩擦性能要求尤其重要。为了实时监测离合器的操纵性能和安全性能，现代企业和研究部门都在研究离合器实验台，试图通过实验台对离合器进行研究，以掌握离合器的性能。1.离合器的结构和工作原理离合器位于发动机和变速箱之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件，通常离合器与发动机曲轴飞轮组的飞轮安装在一起，是发动机与汽车传动系中之间切断和传递动力的部件。在汽车从起步到正常行驶直至停车的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机与传动系暂时分离或逐渐结合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。1.1离合器的结构离合器是汽车传动系重要组成部分，安装在发动机与变速器之间，主要由主动部分，从动部

4、分、压紧装置、分离机构和操纵机构五大部分组成。见图1。图1 摩擦离合器的结构图离合器盖用螺钉固定在飞轮上，压盘后端圆周上的凸台伸入离合器盖的窗孔中，并可沿窗孔轴向滑动。这样，曲轴旋转，便通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动，构成离合器的主动部分。双面带摩擦忖片的从动盘式从动部分，从动盘通过滑动花键毂装在从动轴上，轴前端采用轴承支撑于曲轴后端的中心孔中。安装在离合器盖和压盘之间，沿圆周均匀的压紧弹簧组成离合器的压紧装置。压紧弹簧将压盘和从动压向飞轮，使压盘与从动盘、飞轮与从动盘的两个摩擦面压紧。分离杠杆是离合器摁里机构的组成零件，分离杠杆外端与压盘铰接。中部通过铰接支承在离合器盖上。分离轴承、分离

5、套筒、分离叉、拉杆、离合器踏板组成李核武器的操纵机构，分离轴承和分离套筒压装成一体。松套在从动轴的轴套上，分离叉中部支承在飞轮壳上。1.2离合器的作用（1）保证汽车平稳起步汽车由静止到行驶的过程，其速度由零逐渐增大。有了离合器，在汽车起步时离合器逐渐接合（与此同时，逐渐踩下加速踏板以增加发动机的输出转矩），这样，离合器所能传递的转矩也就逐渐增大，于是发动机的转矩便可有小变大地传给传动系，当牵引力足以克服汽车的行驶阻力时，汽车便由静止状态开始缓慢地加速，实现平稳起步。（2）便于换档汽车在行驶过程中，为了适应行驶条件的变化，变速器需要经常换用不同的挡位工作，而普通齿轮式变速器换档时通过拨动换档机构

6、来实现的，即在用挡位的一对齿轮副退出啮合，待用挡位的一对齿轮副进入啮合，换档时，如果没有离合器将发动机与变速器之间的动力暂时切断，在用挡位齿轮副之间将因压力很大而难以脱开，待用挡位的齿轮副将因两者圆周速度不等而难以进入啮合，即使能进入啮合也会产生很大的冲击和噪声，损坏机件，装设了离合器后，换档前先使离合器分离，暂时切断传动系动力传递，然后再进行换档操作，以保证换档操作过程的顺利进行，并减轻或消除换档时的冲击。（3）防止传动系过载当汽车紧急制动时，车轮突然紧急降速。若发动机与传动系刚性连接，将迫使发动机也随着急剧降速，其所有运动件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使机

7、件损坏，有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会自动打滑以消除这一危险，从而起到过载保护的作用。1.3 摩擦式离合器的类型现代汽车上广泛采用摩擦式离合器，这种离合器是利用主、从动元件间的摩擦作用来传递转矩的。摩擦式离合器的类型较多，分类如下：（1）盘的数目可分为单片式、双片式和多片式。（2）簧的形式及布置形式可分为州布螺旋弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式、和斜置弹簧式等。（3）机构可分为机械式（杆式和绳式）、液压式、气压式和空气助力式等。1.4摩擦盘式离合器的工作原理摩擦式离合器因其结构简单、性能可靠、维修方便、目前被绝大多汽车所采用。离合器的工作原理（1）接合状态离

8、合器在接合状态时，压紧弹簧压盘、从动盘、飞轮互相压紧。发动机的转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩转到从动盘，再经从动轴向传动系输出。离合器除了在机构与尺寸上保证传递转矩外，设计是还考虑到离合器在使用过程中因摩擦因数的下降、摩擦件磨损变薄和弹簧本省的疲劳至使弹力下家昂等因素的影响，造成离合器所能传递的最大转矩下降，因此离合器所能传递的最大转矩MC应适应当地高于发动机的最大转距Memax，其间的关系为 Mc=ZpURc=BMemax 式中 Z 摩擦面数;P- 压盘对摩擦片的总压紧力;u - 摩擦因数; R 摩擦片的平均摩擦半径 B 后备系数,轿车及轻型货车B=1.251.75中型及重型货车B=1

9、.602.25;带拖挂的重型货车及牵引车B=2.04.0;但后备系数也不宜过高,以便在紧急制动时,能通过滑磨来防止传动系过载。（2）分离过程踩下离合器踏板时,拉杆拉动分离叉外端向右移动，分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆的内端向前移动，分离杠杆外端便拉动压盘向后移动，使其在进一步压缩压紧弹簧的同时，解除对从动盘的压力。于是离合器的主、从动部分处于分离装态而中断动力的传递。（3）接合过程 当需要恢复动力传递时，缓慢地抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的压力 ，压盘便在压紧弹簧作用下逐渐压紧从动盘，并使所传递的转矩逐渐增大。当所能传递的转矩小于汽车起步阻力时，汽车不动。从动盘粗转，主、从

10、动摩擦面完全打滑；当所能传递的转矩达到足以克服汽车开始起步的阻力时，从动盘开始旋转，汽车开始移动，但仍低于飞轮的转速，即摩擦面间仍存在部分打滑现象。随着压力的不断增加和汽车的不断加速，主、从 动部分的转速差逐渐减小，直到转速相等，滑磨现象消失，离合器完全接合为止，接合过程即结束。由此可知，汽车平稳起步是靠离合器逐渐接合过程中滑磨程度的变化来实现的。 接合后，在复位弹簧作用下，踏板回到最高位置，分离叉内端回到最右位置。分离轴承则在复位弹簧的作用下分离杠杆， 向右紧靠在分离叉上。压盘的传动、导向和定心方式。压盘是离合器的主动部分的重要组成零件之一，工作过程中既要接受离合器盖传来的动力，又要在分离与

11、接合过程中轴向移动。为了将离合器盖的动力顺利传递给压盘。并保证压盘只作沿轴线方向的平移而不发生歪斜，通常压盘的传动、导向和定心方式有：传动片式、凸台窗孔式、传动块式和传动销式。2.汽车离合器实验台研究概况离合器的诞生是随着汽车的不断发展而与时俱进的。在国外离合器的开发和运用是在十九世纪开始的，而在我国的飞速发展是在“八五”和“九五”期间，作为科研项目，列入国家重点攻坚项目，受国家政府机关的大力支持，对于自主产权的科研项目受各个国家的保护，从而也加速了企业之间的竞争，也加快科技创新，与之相关的科研项目也要同步发展，随之而来的检测仪器也同时得到发展，这样为离合器实验台的发展提供了广阔的空间。在实际

12、的使用当中，离合器实验台的使用相当广泛，世界各国的知名企业如绅宝、雷诺、菲亚特、现代、奔驰等都开发和应用离合器实验台。市场的开发前景很是乐观，可以看出，离合器的研发空间很大，随之对离合器试验台的设计开发变得尤为重要。我相信随着我国汽车工业的发展，离合器试验台的设计也会的到进一步的突破1 ，而我国在今年来，汽车工业得到长足的发展，他们对离合器的研究也从此有了很大的进步，具有代表性的研发单位有南京汽车制造厂、上海汽车制造厂、济南汽车制造厂、北京汽车制造厂等十几家汽车研发企业。到1985以后国产汽车有奇瑞汽车、中国重汽、江淮汽车等也激发了新的活力，他们对离合器的研究都有自己的专利技术，但是对离合器试

13、验台的开发比欧美国家要差一些其中包括试验台的总体设计都是通过科研单位的技术支持，并且使用的普遍的是大学和一些科研单位，企业的研发更具有针对性，技术研发的成果，使用率比较高，各高校的研发状况处在上升趋势2。2.1国内的发展状况我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组，在激烈的市场竞争中，行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。 目前，国内汽车离合器企业约100余家(不含家庭作坊)。2005年汽车离合器销售额约35亿元;从业人员12880人，其中工程技术人员1075人;固定资产总额15.1亿元;利税总额2.79亿元;全年共产销汽车离合器盖总成1000万件，汽车离合器从动盘

14、总成2000万件，液力变矩器10万套。排名前五家企业2005的销售额占到了全行业总额的50%以上，比2000年提高了20%. 2004年与2000年相比产品产销量离合器盖总成增长了70%以上，从动盘总成增长了50%以上，销售额增长了2倍。离合器出口保持强劲势头，2004年达到75500多万美元，比2000年翻了一番，品种上也由单一离合器从动盘总成出口扩展为成套离合器出口。在国家政策的指导下，各企业根据各自的特点进行重组改制增强企业活力。以离合器委员会注 册的离合器企业为例，国企 所占比例:2000年为51%,到2005年降至15%;民企所占比例:2000年为14%，到2005年增至67%。国内

15、汽车工业的快速发展吸引了零部件巨头的加入，国际著名汽车离合器企业如克莱斯勒、宝马、现代等都在中国设其投资规模，改变股比，提高控制力。加大了专利在中国申报及保护力度，使得国内传统汽车零部件企业面临巨大的技术挑战和壁垒。供应商的资金实力、技术质量水平和管理水平影响着企业生产规模的维持及扩大;技术进步所带来的替代品(如AT, CVT, DCT所引发传动产品概念的改变)对部分汽车离合器行业带来根本性的改变。从企业内部能力分析，总体上看，我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面，我国企业处于明显优势;在市场营销能力、采购成本和交货期方面，我国

16、企业与国外竞争者基本持平;在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面，我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。在产品技术方面，国内离合器实验台企业经过不断地产品结构调整，国产的离合器实验台品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求，从而大幅的提高离合器的性能，进行离合器实验台生产的企业无论是为了提高自身的竞争力，还是为了进入配套、出口市场，都十分重视强化企业内部管理。但是离合器试验台的性能比欧美国家要差一些，实验台的总体设计技术都是通过科研单位支持的（其中包括一些工科性大学和科研单位），企业的研发产品更具有针对性，并尽量满足自身产品

17、的需要。不难发现，在国内研发技术有待进一步的提高，不过在国内各高校的研发状况处在上升趋势。2.2国外发展状况从十九世纪年至今，随着汽车的诞生与发展，欧美国家对汽车离合器的研究从简单到复杂、再到现在的智能化，他们对离合器的研究一直处于领先地位，特别是欧美国家对汽车离合器的研究从简单到复杂、再到现在的智能化，他们对离合器的研究一直处于领先地位，特别是奥迪公司对离合器实验台的开发技术。使得他们对离合器的性能研究有了突飞猛进的发展，在九十年代他们就使用上了双离合器技术，正是有了实验台发展，才使得他们对离合器的开发得以进步，相应在研究离合器的性能时，也开发了许多型号的检测离合器各种性能的实验台，特别是离

18、合器试验台模拟机是对真实的离合器性能试验台的微型化、模型化处理。如德国大众汽车集团开发的离合器，最为先进独特，它很少以外观“哗众取宠”，其内在表现只有那些亲身感受过的人才能领略。并且在2002年度，该公司把电子技术与离合器相结合起来，使离合器更加智能化，正是他们有先进的研发技术，同时也说明，欧美国家正是有了先进的检测技术，使得他们的产品更加先进，安全可靠。也正是有了先进的实验台进行模拟实验，同时可见，他们在实验台研发技术的先进程度，每2.3本论文研究的主要内容根据我个人所学习的专业-机电技术教育。所涉及的内容就是关于机械设计基础，汽车构造等相关的内容。汽车构造这门课程，我认为离合器在汽车构件中

19、发挥着不可忽视的作用，我们学校有仿真的汽车构造，我可以边实验边设计，正所谓理论联系实际相结合，这样为我顺利完成设计提供有利保障随着现代工业的发展，汽车已成为我们必不可少的工具。通过初步的构想，我可以通过自己的专业知识，独立完成这项设计，并可以利用AutoCAD设计软件来设计实验台。主要内容包括：（1）摩擦盘式离合器的组成部分以及工作原理；（2）离合器实验台结构和各个组成部分的工作原理；（3）实验台上各个部件的选择包括（离合器、传感器、电动机）；（4）实验台的总体结构设计。（5）对各个部件的性能进行测量和计算。3离合器实验台的设计3.1离合器实验台的方案设计为了分析汽车离合器的工作可靠性和使用寿

20、命, 我们开发设计制作了汽车离合器综合性能试验台, 根据离合器的分离方式和使用途径不同，可以分为几种不同的离合器实验台，主要有本文简介该试验台的设计。汽车离合器实验台是对离合器分离性能进行检测的设备，检测的主要的参数主要包括：制动力、摩擦盘之间的摩擦阻力和踏板制动的时间。制动力是评价离合器性能优良的基本因素，分离的制动力便于在制动实验台上的测量，制动力测量是保证齿轮传动安全性能检测的重要组成部分。根据实验态台的载荷传递方式和机构不同，可将其分为功率流式实验台及封闭功率流式实验台两大类。（1）开放功率式实验台 所谓开放功率流，即实验功率有动力源传来，经过传感器和被试件，最后传到耗能加载装置。开放

21、功率流式实验台的一般结构如图3-1所示，它主要有动力源、转矩转速传感器及二次仪表、实验件、加载装置及控制装置等组成。实验台的动力一般多采用电机或液压马达。而电机可采用直流调速电机或变频调速电机，液压马达应采用变量马达，以实现对输入转速的无级调节。加载装置是实验台的核心部件，因为它直接决定着实验台的结构、动力消耗的经济性及操作下的便利性。目前常用的加载方法主要有机械加载、液压加载及电机加载等数种。图3-1 开放功率流式实验台结构1-动力源； 2-转矩转速传感器； 3-试验件； 4-加载装置；5-二次仪表；6-控制装置机械加载方法如采用各种形式的机械制动器、摩擦片式制动器等，由于发热量大，一般多用

22、于小功率的实验台。（2）封闭功率流式实验台通过机械或电气控制方法将实验台中的能量构成一封闭循环系统，以此实现实验能量的循环利用，可大大减小实验台的能量消耗，节省能源。采用这种原理设计的实验台被称为封闭功率流式实验台。根据构成封闭功率流方法的不同，它又可分为电封闭功率流式实验台和机械封闭功率流式实验台两大类型。常用的电封闭功率流式实验台的基本构成如图3-2所示，它是只利用机械方法构成的能量封闭循环系统，其机构及原理如下图图3-2 机械封闭功率流式实验台结构1-电机； 2-陪试箱； 3-转矩转速传感器； 4-被试件； 5-加载器通过实验台在实际研究，开放功率流式实验台适用于中、小功率实验件的实验，

23、而封闭功率流式实验台则适用于大功率大转矩实验件的实验，根据我们研究对象来说，从教学和学校实验的情况可以分析，不必使用大功率的转矩，从这个角度可以选择开放功率流式实验台，按台架设计不同分为立式和平板式试验台两种。根据我们实际的实验设备来看，选择第一种方案是比较实际的，并且在实际的运用中也比较方便可行，而第二种方案使用的场合是大功率大转矩实验件的实验中，我们离合器实验台上，不需要这么大的大功率，只要能实现我们检测的效果即可，这样也节省了能源。减少了功率消耗，实现资源合理配置。3.2离合器实验台的结构设计3.2.1离合器的选用离合器是使传动轴分离与接合的部件，其离合作用可以靠摩擦、啮合或其他方式，操

24、纵方法可以是机械的、电磁的或液压的。离合器的分类见下表3-1表3-1 离合器的分类类型变型或附属型自动或可控是否可逆典型应用机械式刚性牙嵌齿型转键滑键拉键可控可控可控可控可控是是或否是是是农用机械、机床等通用机械传动曲轴压力机一般机械小型矩机械传动摩擦干式单片湿式单片干式多片湿式多片锥式涨圈扭簧可控可控可控可控可控是是是是是拖拉机、汽车汽车、工程机械、机床机械传动机械传动机械传动离心自由闸快式弹簧闸快式钢球式自动自动自动否否是或否离心机、压缩机、搅拌机低起动转矩传动特殊传动超越滚柱式棘轮式螺旋弹簧式同步切换式自动自动自动自动自动否否否否否升降机、汽车农机、自行车等飞轮驱动、飞机高转矩传动发电机

25、组等通过对刚性、摩擦式、离心式、超越式这四种离合器的机构特点进行分析、比较，可以选出适合我们需要的一种（即适合汽车使用的一种），下面我们对其进行介绍、分析。（1）刚性离合器刚性离合器的结构简单，零件数量少，主要刚性元件组成，都是通过杠杆机构操纵从动半离合器进行分离，刚性离合器适宜用于主从动轴要求完全同步转动的轴系，只能在静止或圆周速度差小于0.70.8ms-1,或转速差小于100150rmin-1工况下进行分离。 通过选用守则不难发现，刚性离合器主要用于农用机械、机床、小型矩机械、曲轴压力机等。其主要特点是由于是刚性接合，只能在静止或低速差下进行接合，运动接合，如转速差太高，不但冲击大，而且可

26、能造成刚性元件的损坏，适宜于转速差不大，在带载荷进行接合，且传递转矩较大的机械主传动或变速机械的传动轴系。（2）摩擦式离合器摩擦式离合器是利用主从动盘片间产生的摩擦转矩来传递工作转矩的，从结构上分为干式、湿式、锥式、扭簧式，在这几种离合器当中，在实际运用当中，使用最广泛的是干式和湿式两种，该结构的离合器为常开式，接合平稳、柔顺，可用于传递转矩范围为153000Nm的场合。特别是圆盘摩擦片离合器最为常用，它是利用摩擦片或摩擦盘作为接合元件，结构形式多。传递转矩大，安装调整方便。摩擦材料种类多，能保证在不同工况下，具有良好的工作性能。两轴可在任意大小转速差的工况下结合和分离（特别是能在高速下进行平

27、稳离合），并可通过改变摩擦盘间的压力调节从动轴繁荣加速时间，减少接合的冲击振动。过载时摩擦面间将打滑，具有安全保护作用。但接合过程有摩擦发热。同时还有调整摩擦面间隙。广泛应用于汽车、机床、建筑、轻工和纺织等机械中。（3）离心式离合器离心式离合器主要是由主动件、离心体和从动件三部分组成。它靠主动件的旋转使离心体产生离心惯性理。通过离心体与从动件的摩擦传递动力，并实现接合和分离。它有以下几个特点； （一） 它是靠离心力加压、摩擦力传递动力，当负载转矩大于离心体与从动件在该工作转速下的极限摩擦力矩时，离心体就与从动件打滑，动力传递中断，当负载转矩下降到小于极限摩擦力转矩时，主动件和离心体与从动件又自

28、动恢复接合。因此，离心离合器也具有安全离合器的功能，属于摩擦式安全离合器中的离心加压一类。（二）离心离合器在启动及超载过程中伴有摩擦发热和摩擦副的磨损，并消耗部分能量，所以，它不宜用于启动频繁和启动过长的场合。 (三)由于离心体与从动件的摩擦力矩是随离合器的主动件转速的提升而增大，所以采用离心离合器就近似于空载开始启动，随着动力机转速的上升将工作机的负载以渐增的方式施加到动力机，因而可获得工作机平稳启动的效果。由于自身的特点，它的应用范围主要是在底起动转矩传动机构中。如离心机、压缩机、搅拌机中。（4）超越式离合器超越是利用主、从动部分方的相对转动速度变化，或回转方向的变换而自动接合和脱开的离合

29、器。它具有结构简单、制造容易的优点，但工作时有冲击和噪声，一般用于低速传动，且接合位置常受限制，外廊尺寸也较大。摩擦式超越离合器具有体积小、传递转矩大、接合平稳、无噪声、可在主从动部分有高转速差时接合等优点。这种离合器的工作范围较宽，传递转矩可达200000Nm，工作转速一般不超过3000rmin-1,在特殊条件下可达45000 rmin-1或更高。这种离合器对制造精度要求高，并且制造精度对其工作性能有较大的影响，其工作面的尺寸精度一般要求在二级以上，表面粗糙度数值低于Ra0.8。 通过对刚性离合器、摩擦式离合器、离心式离合器和超越式离合器性能的比较，可以看出刚性离合器主要的特点是冲击很大，这

30、对于汽车经常离合的情况，如果选用它，离合器的磨损很大，并且这对汽车的使用寿命有很大的影响，所以不能选用。离心式离合器中最致命的缺点是离心离合器在启动及超载过程中伴有摩擦发热和摩擦副的磨损，并消耗部分能量，所以，它不宜用于启动频繁和启动过长的场合。我们从这一点就可以排除它，因为汽车在实际的使用中接合比较频繁，而离心式离合器的摩擦热和摩擦副的磨损，对汽车的使用性能有极大的损害。普通的超越离合器其冲击和噪声较大，而且只适用于低速传动，接合位置也常受限制，外廊尺寸也较大，这在汽车上的使用很不方便，所以不可能选用，而对于摩擦式超越离合器的特点，让我们无法选择它，因为在我们常用的家庭轿车来说，使用这样的离

31、合器，从经济上来说，过于昂贵，并不可能被使用，从传递的转矩来看，用在我们小汽车上，确实浪费。 我们选用摩擦式离合器，其主要原因是它接合平稳、柔顺，可用于传递转矩范围为153000Nm的场合，安装调整方便。能保证在不同工况下，具有良好的工作性能。两轴可在任意大小转速差的工况下结合和分离（特别是能在高速下进行平稳离合），并可通过改变摩擦盘间的压力调节从动轴繁荣加速时间，减少接合的冲击振动。过载时摩擦面间将打滑，具有安全保护作用。3.2.2离合器尺寸的确定计算方法来源通过选用离合器的种类，可以的出离合器的尺寸，从而查得化学工业出版社阮忠唐主编的联轴器、离合器设计与选用，这为设计离合器实验台主要提供了

32、依据，再由传感器的选用，我们可以合理安排实验台的尺寸，由西安电子科技大学出版社郁有文主编的传感器原理及工程应用3-3离合器的机构形式许用转矩T/N.m形 式 I轴径dmax152232454548尺 寸Dd1aa1L1LCEMBB170901001251351503550607272724560708585855575851001001002535835010810856836098505037603570707628464652.552.558466101010182424323232101010151515摩擦面对数Z6101010810摩擦面直径外径54677898108123内径345

33、060727884接合力/N100120180250250300压紧力/N126014301940325090006250表3-2通过上表,我们可以比较一下,在实际的测试过程中,选择第一组数据,就可以满足实验的要求,我们主要的目的检测实验台性能指标,进而我们可以通过计算实验台的实际尺寸, 由于在实验台上力矩的大小对我们取得的实验结果没有影响,第一组数据更利于我们实验台的设计。许用转矩T/N.m：20轴径dmax ： 15mmD 70mmd1 35mma 45mma1 55mmL1 25mmL 56mmC 37mmE 28mmM 4mmB 18mmB1 10mm摩擦面对数Z：6mm摩擦面内直径：

34、34mm摩擦面外直径：54mm接合力/N：100压紧力/N：12603.2.3电动机的选择 我们首先从我国常用的几种电动机中选择一种，通过查阅机械设计手册可知，从同种类型中选择适合我们使用的一种，如下表所示来看，方案电动机的型号额定功率Ped / kw电动机转速r/min电动机重量参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y112M-4415001440470230125.653.535.902Y1321-64100096073035083.772.829.923Y160M1-84750720118050062.832.525.13根据汽车的转动速度，我们可以模拟在实际

35、中的转动力矩，通过电动机代替发动机提供动力源，有利地实现离合器在转动中分离的工作过程，能充分完成实验台所要设计的效果。我们通过以下几种电动机进行比较，从中选取最适合我们实际需要的一种。通过电动机各种性能指标的比较可以从以下几个方面 （一） 电动机的类型特点根据我国设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭扇冷电动机，其机构简单，工作可靠，价格低廉、维护方便、。适用于不宜燃、无腐蚀性气体和特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等，在经常启动、制动和反转的场合，要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶

36、金用三相异步电动机YZ型（笼型）YZR型（绕线型）（二）电动机的容量电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性能都有影响，容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则使电动机价格过高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行。效率和功率因素都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。根据我们实验台的要求，以及离合器的配置可以看出，电动机的转速必须在1000 电动机的容量主要是根据电动机运行时的发热条件来决定的，电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三种，即长期连续运行和重复短时运行。（三）电动机的转速容量相同的同类电动机，有几种不同的转速系列供使用者选择

37、，如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即3000、1500、1000、750r/min（相应的电动机定子绕组的极对数为2、4、6、8）。同步转速为由电流频率于极对数而定的磁场转速，电动机空载时才可能达到同步转速，负载时的转速都低于同步转速。 为合理设计传动装置，根据工作机主动轴转速要求和各传动副的合理传动比范围，可推算出电动机转速的可选范围，即通过以上的比较，我们选择方案二，通过比较和论证，我们选用这个型号的电动机主要考虑是，在实际的应用方面，实验台上的使用是通过教学和科研来使用的，不是在实际生活中使用，使用上的要求不一定像理论上那么高，所以选用这种电动机不叫安全可靠，主要是比较便于教学型号

38、额定功率KW满载时启动流额定电流启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132M1-649609.4840.776.52.02电动机主要外形和安装尺寸列于下表中心高度H外形尺寸L*(AC/2+AD)*HD底安装尺寸A*B地脚螺旋栓孔直径K轴伸尺寸D*E娤键部位尺寸F*GD132515*345*315216*1781238*8010*413.2.3传感器的选择随着技术的不断发展，在工程实践和科学实验中，检测各种信息的手段通过传感器的应用，变得更加方便快捷，下面我们简单介绍一下在实验台上可能选用的几种检测力的传感器。(1)应变式压力传感器应变式压力传感器主要用来测量流量介质的动态或静态压力。如动力管道设

39、备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。 应变式压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。图4-3为膜片式压力传感器，应变片贴在膜片内壁，在压力P作用下，膜片产生径向应变 和切向应变 ，表达式分别为式中:p-膜片上均匀分布的压力 R、h-膜片的半径和厚度； -离圆心的径向距离。由应力分布图可知，膜片弹性元件承受压力p时，其应变变化曲线的特点为：当时当时，根据以上特点，一般在平膜片圆心处切向粘贴R1、R4两个应变片，在边缘处沿径向粘贴R2、R4两个应变片，然后接成全桥测量电路。(2)电容式压力传感器 图所示为差动电容式压力传感器的结构图，图中所示膜片

40、为动电极，两个在凹形玻璃上的金属镀层为固定电极，构成差动电容器。当被测压力或压力差作用于膜片并产生位移时，所形成的两个电容器的电容量，一个增大，一个减小。该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对的电流或电压的变化。 (3)压阻式压力传感器压阻式压力传感器的压力敏感元件是压阻元件，它是基于压阻效应工作的，所谓压阻元件实际上是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，当它收外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而变化，扩散电阻正常工作时所需依附于弹性元件，常用的是单晶硅膜片。 图4-3所示是压阻式压力传感器的结构示意图，压阻芯片采用周边固定的硅环结构，封装在外壳内，在一块圆形的单晶硅

41、膜片上，布置四个扩散电阻，两片位于受压应力区，另外两片位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。硅膜片用一个圆形硅杯固定，两边有两个压力腔，一个和被测压力相连接的高压腔，另一个是低压腔，接参考压力，通常和大气相遇，当存在压差时，膜片产生变形，使两对电阻的阻值发生变化，电桥失去平衡，其输出电压反映膜片两边承受的压差大小。图4-3所示压阻式压力传感器的主要优点是体积小，结构简单，动态响应业好，灵敏度高，能测出十几帕斯卡的微压，它是一种比较理想，目前发展较为迅速和应用较为广泛的一种压力传感器。 通过比较论证，应变式压力传感器所测量的是压力较大的场合，如发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管

42、道的压力，而根据我们的需要，我们检测的是一般比较小的压力，对于压阻式压力传感器来说，我们可以选用第三种传感器，以便我们在使用上得以测量出准确的数据，对我们分析离合器的性能时，理论数据更加准确。3.2.4总体结构设计(1)原始数据离合器的最大直径 ： D=70mm接合力:F=100N压紧力：FL=1260N实验台高度h=100mm实验台的总宽度为p=80mm传动力误差：2%FS摩擦力示值误差：2%FS电动机功率：4KW最大安全载荷为额定载荷的：80%实验台表面附着系数：0.65工作温度：-4075相对湿度：96%综合性复合检测板尺寸：1008078mm测试车速：2030km/h电源：380V/5

43、0HZ/12A（2）实验台的各机构的布置计算根据离合器、电动机、传感器等实验台的总长度L（3）实验台架定位为了更好的观察离合器的结构和工作过程，我们可以把离合器立式安装在实验台上，离合器总成由压盘总成、摩擦片总成、分离装置、传感器装置和操纵机构组成，并匹配相应的输入、输出轴。保持原车离合器总成结构；使离合器能正常运转。立式离合器综合性能检测系统的整个组成结构中最主要的部分为离合器的工作部分，实验台板的设计，主块板采用的是单层板结构，下支架是用来固定离合器的拨叉以及踏板，下图为测试板的底座示意图，踏板的上面安装了压阻式压力传感器，摩擦盘上安装了压力传感器；当离合器在分离、接合时通过压力传感器可以

44、实时采集数据；当离合器分离时，即踩下踏板时，离合器分离的力矩，正好通过传感器的压力表来显示，从而可以分析在不同的工作阶段离合器的受力分析，从而可以在实际使用过程中实际产生的制动力大小。如下4-1图和4-2图所示，清楚的表达了摩擦盘式离合器的装配图，电动机、压力传感器在实验台上的结构分布情况，我们可以通过图形分析离合器的工作过程。图4-1各个部件在平板上的布置图图4-2摩擦盘式离合器实验台的装配图4. 测试与计算4.1静动摩擦系数以及静动摩擦力矩的测定 将离合器安装在试验台上，使固定在预定的位置中，因为减速电机的转矩大，而速度低，可以用来测量摩擦盘式离合器的静摩擦力矩和静摩擦系数.根据离合器在汽

45、车上的安装位置，选定台架减速电动机的主轴转速为1000 r.min-1，对离合器进行磨合，使摩擦盘接触面积达到80%，再使其处于接合状态，使从动部分固定(利用气压制动器产生足够的制动力矩，使离合器从动部分转速为零)，然后利用减速电机自主动部分向从动部分缓慢地施加扭转负荷，主动部分刚刚开始打滑时的力矩即为需测量的静摩擦力矩.测量次数不小于5次，其中任意两次的差值不应大于3%，取其算术平均值，因为异步电动机的转速大，而转矩小，可以用来测量离合器的动摩擦系数:异步电动机在变频器的控制下起动、升速，将发动机的最大扭矩时的转速换算到离合器轴上，当达到一定转速并稳定运转后切断电源，将离合器从动部分固定，按规定主轴转速强制摩擦传动(主动部分在起动飞盘的驱动下克服摩擦阻力继续旋转，使摩擦片产生滑摩).通过转矩传感器测取离合器从动部分转速为零、主动摩擦片瞬时转速为1 500 rmin-1及其以下各转速点的摩擦力矩，即为被试离合器从动部分固定、主动部分以不同转速强制滑摩时的动摩擦力矩，测量次数不小于10次，取其算术平均值.最后按下式计算摩擦系数: （1）其中:n为实验台主轴转速r min-1 ，为温度为(373士5)K时的静动摩擦系数; 从为温度为(373士5)K时的力矩值，为实验前后轴向压