捷达轿车离合器设计.docx
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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计捷达轿车离合器设计学 院:专 业:姓 名:指导老师:工业自动化学院车辆工程龙吴楼学 号:职 称:160403100678郭新民教授中国珠海二二一年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计捷达轿车离合器设计是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。本人签名:龙吴楼日期:2020年 5 月 13 日捷达轿车离合器设计摘要离合器充当着确保汽车能够在起步时不会觉得突兀、易于更换行驶挡位和使扭振冲击的程度有所下降等角色,由此可见在轿车传动系统中离合器起着举足轻重的作用
2、。而本论文依据捷达轿车的各项参数从理论上阐述捷达轿车离合器设计,包括从动盘、压紧弹簧、摩擦片等主要零件的设计计算和强度校核。本文关于捷达轿车离合器设计的探索理论上对该离合器的安全、便捷、高效率等方面得到进一步的改善,确保捷达离合器的各项操作功能的稳定。关键词:捷达、离合器、从动盘、膜片弹簧、摩擦片AbstractThe clutch is responsible for making sure that the car can go smoothly when it starts, preventing overload, facilitating gear shifting and redu
3、cing torsional vibration and impact, which shows that the clutch plays an important role in the car transmission system.According to various parameters of Jetta car, my paper theoretically expounds the clutch design of Jetta car, in my paper. The exploration of Jetta car clutch design in this paper
4、theoretically improves the safety, convenience and high efficiency of the clutch, so as to ensure the stability of various operation functions of Jetta clutch.Keywords: Jetta, Clutch, Driven disc, Diaphragm spring, Friction plate目录1、前言12、 离合器简介32.1离合器主要构造32.2离合器工作原理与功能32.3离合器分类62.4离合器设计的基本要求73、离合器设计
5、83.1离合器主要参数选择83.1.1后备系数83.1.2摩擦片外径D93.1.3摩擦片内径 d 103.1.4 摩擦片厚度b 103.1.5摩擦因数、摩擦面、间隙、单位面积 103.1.6 单位压力0113.2主动部分123.2.1飞轮123.2.2离合器盖123.2.3压盘143.3从动部分153.4压紧弹簧183.4.1压紧弹簧种类183.4.2膜片弹簧183.5减振器参数计算223.6操纵机构243.6.1分离杠杆253.6.2分离轴承253.6.3离合器踏板264、 结论25参考文献26致谢27附录291、 前言在一八九一年,出现了摩擦式轿车离合器,于五十七年后人们发明了液力变矩器,
6、各种具有人工智能的技术在汽车工业中得到大家的青睐而广泛地用在了设计方面,汽车离合器的技术也不断地完善且趋于成熟。研究表明,中国的轿车市场已经进入了稳定增长期。这些年来咱们中国在汽车设计和汽车制造技术等方面投入了大量的精力,在汽车行业有了一定的影响力。在经济高速增长的今天,许许多多的设施都进行了改善,而道路作为我们出行的主要通道,也在国家的指导下改造得更高级,所以运输行业对车辆的性能要求也都逐渐增大,消费者更倾向于那种使用效率高、可以信赖、行驶流畅无安全隐患、制造成本不会很高的车型。要实现安全、可靠地行驶,在轿车的研发和设计中,离合器扮演着举足轻重的角色,其性能要求都是也越来越高了。离合器负责支
7、配发动机和变速器短促地分开和慢慢地联合,联接抑或是分开引擎与变速箱二者的动力传输,达到断开或传递引擎向变速箱输入的动力。在大学大约四年了,几乎每天接触着来自于汽车各方面的信息,在这种情况下我慢慢地对汽车的由来有了更深刻的了解和认知。有一次上课,任课老师讲到捷达轿车的发展状况,那时我就产生了一种想去了解捷达轿车的冲动。在学校空闲的时候,通过各种我可以利用到的途径来查阅有关它的信息,例如去学校图书馆二楼、亦或者通过互联网点击有关视频来丰富自己对它的认知。后来,我慢慢地了解到新捷达的脾气。这款车其实就好像人的脾性一样,给人感觉就是十分的低调,不善于张扬,但是它也有一定的实力。本文介绍了离合器的工作原
8、理并在认识和了解捷达轿车离合器的过程中对离合器的主要结构进行了设计和校核,在传统的设计方案的指导下使捷达离合器尽可能结构简洁、操作轻便灵敏、使用寿命更长等。在平时甚至在工作恶劣环境中能达到性能要求。下表为本设计的捷达轿车基本技术参数捷达轿车基本技术参数(表1)项目参数汽车的驱动形式前驱动42汽车的最高车速Vamax=185km/h发动机最高功率及转速Pemax=81KW(1.6L,6000r/min)发动机最大转矩及转速Temax=155Nm nT=3800r/min主减速器传动比i0=3.941变速器传动比ig1=3.455、1.944、1.286、0.909车胎型号185/60R15整备质
9、量m=1175kg总质量ma=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;1422mm2、 离合器简介2.1离合器主要构造离合器的组成及各部位的作用(表2-1)部位组成的零部件作用主动部分飞轮、离合器盖和压盘确保离合器处于接合状态并可以传递动力从动部分从动盘、从动轴压紧机构压紧机构将离合器的主动部分和从动部分分开操作机构分离杠杆支撑柱、摆杆、分离套筒、分离轴承、离合器踏板2.2离合器工作原理与功能对于手动的变速箱要顺利地完成曲轴所转换的转速和扭矩,那就务必得利用短暂的时间来阻止从发动机到变速器的动力输送。如果关闭发动机只是仅仅为了转换变
10、速箱档位的话,很显然的,这种做法是很不可取的,正因如此,人们后来发明了离合器。在轿车中引入了离合器之后,汽车允许在开启发动机的环境下暂时停止发动机到变速箱的动力传递。现代轿车的离合器片的上面和下面都会涂有摩擦力蛮高的涂层。根据离合器片的工作原理,它被安装在飞轮上。倘若外在的力对离合器片进行压挤的话,那么在这个过程中产生的摩擦力的影响下,离合器片就会与飞轮一起转动起来。由于离合器片和位于变速器中的输入轴相连,倘若出现了外在力对离合器片进行挤压时,变速系统就会接收到来自引擎的动力的输入,此时的外力是由压盘所提供的,压盘通过弹簧连接到压盖上。当处于耦合情况时,离合器零件彼此挤压。离合器盖和压盘通过接
11、收到直接来自于引擎传输的转矩给飞轮。摩擦力矩的传递途径如下:变速箱输出轴花键从动盘从动盘、飞轮、压盘图2-1位于耦合情况下的离合器:离合器踏板(最高)分离杠杆分离轴承 间隙压紧弹簧作用压盘 压紧从动盘传递动力如图2-1所示图2-2当慢慢踩下离合器踏板,拉杆和分离叉会使分离轴承向左移动,从而将分离杠杆的内端向左推动,使其外端拉动压盘,并向右方抵抗弹簧力释放压盘飞轮对于从动盘的压力,主动部分和从动部分处于分离状态,从而切断了传递的动力。1如上图所示离合器的主要性能是切断和实现向传动系传输动力,其作用是:要求目的切断并实现向传动系的动力传递保证汽车起步时,将发动机与传动系平顺的结合,确保汽车平稳起步
12、让驾驶人不会感觉到有顿挫感换挡时,发动机与传动系分离减少变速器中换挡齿轮之间的冲击限制传动系承受的最大转矩防止由于过载而损坏传动系的各个部分操作轻便减轻驾驶员的疲劳强度2.3离合器的分类干式离合器单片离合器按是否浸在油中可以分为按从动盘的数目可以分为双片离合器湿式离合器多片离合器按压紧弹簧形式与布置形式可以分为周布螺旋弹簧离合器摩擦式离合器-摩擦传动按工作原理可以分为中央弹簧离合器液力式耦合器-液体传动膜片弹簧离合器电磁式离合器-电磁力传动拉式离合器按分离时所受力方向可以分为推式离合器在离合器设计中大多数都采用摩擦式离合器,优点有很多,如下:摩擦式离合器的优点A、结构简单紧凑;B、散热通风性好
13、;C、高速性能好;D、使用寿命长;E、扭矩容量稳定;F、分离踏板操纵轻便;G、平衡性好;H、有利于大批量生产,降低制造成本2.4离合器设计的基本要求1)在结合状态下时可以做到轻便顺畅,确保轿车在启动时不会产生太大的颤动。2)无论在什么的环境状况下,都可以传递引擎的Temax。设计过程中可在从动盘上装波形钢片或做成有弹性的盘状。 3)分离时要迅速、彻底。 为此离合器的分离杠杆应该有严格的刚度要求以抵制由于分离轴承所产生的推力影响下不改变原来的状态;在离合器处于分离状态时,一般会有0.85毫米到1.30毫米的空隙在从动盘与压盘两者之间;为了排屑,同时也为了防止吸附,会在从动盘片上开个槽。 4)因为
14、离合器的从动部分的转动惯量J不算很大,这样可以减轻变速器转换挡位时变速器和齿轮之间产生的冲击。 5)离合器必须有优越的吸收来自于零部件摩擦等产生的热量的能力,延长离合器的使用寿命。为此在离合器壳上开散热孔;压盘开通风槽;从动盘片上开槽散热。 6)操纵轻便、准确。 7)在使用过程中,应尽量减小作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦系,以确保性能稳定8)构造形式要简单紧凑,易于维护和调节。23、 离合器设计3.1离合器主要参数选择3.1.1后备系数 参数是对离合器传递Temax的情况的一个描述。稳当地传输引擎的Temax使用条件恶劣宜选取大些提高起步能力减少离合器滑磨减少传动系过载保证操纵轻便宜选取
15、小一些发动机后备功率较大使用条件较好离合器后备系数的取值范围(表3-1)车型轿、微、轻型货车1.201.75中、重货车1.502.25越、牵引车1.804.00参考以上的数据,本设计取 =1.20为合适。3.1.2摩擦片外径D摩擦片的外径D在离合器的大小、材料与有效使用期限等方面提供了很大的参考价值。已知发动机Temax,可估算:D=312TemaxfZP0(1-c3) 式3-1如果觉得上面公式麻烦繁琐,摩擦片外径D(mm)其实也可以也可根据如下经验公式选用 D=KDTemax 式3-2上述公式中:KD是直径系数车型与直径系数关系(表3-2)车型KD重型货车KD=22.524.0轻、中型货车单
16、片离合器KD =16.018.5 双片离合器KD=13.515.0轿车KD=14.5把直径系数和发动机的最大转矩的数值代入经验公式得到D=180mm。计算出D后,要满足一定的约束条件的,D所选取的值应使: VD=60nemaxD10-36570m/s (式3-3)经过验算代入D=180之后: VD=60nemaxD10-3= 60600018010-356.570m/s VD满足了上面的约束条件。3.1.3内径d当D选择好了之后,根据设计准则需要通过d和D的比值在0.53至0.70之间来选择d的。依照表3-2,由于外径D=180毫米,外径和内径的比值在0.684较为合适,所以决定使用内径d=1
17、25毫米。3.1.4摩擦片厚度b本设计参照摩擦片的内径和外径的尺寸,选择摩擦片的厚度b=3.5毫米3.1.5摩擦因数f、摩擦面数Z、间隙t、单位面积 1)离合器是通过零件的相对摩擦来传递动力的,所以选择合适的摩擦材料对离合器的使用年限和使用效果有相当大的影响。石棉基材料的摩擦因素会受到工作温度、滑摩速度、单位压力等影响,一般是在0.2f0.4之间。2)摩擦面数Z是从动盘的2倍,故取Z=2;3)本设计中,间隙取 t =0.3;4)在f、Z、t、选择完之后,摩擦片的单位面积也由此确定了S单=13200平方毫米离合器摩擦片尺寸系列和参数(表3-3)外径D/mm内径d/mm厚度h/mm内外径之比D/d
18、单位面积F/mm21601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.557678003802054054072900根据上表取摩擦片外径D=180毫米,内径d=125毫米,厚度h=3.5毫米。3.1.5单位压力0单位压力很大范围地对离合器的有效使用期限与功能产生作用,在选择单位压力时需要研究离合器的工作状态、汽车爬坡和加速能力
19、,摩擦片的大小、材质、等要素。当离合器连续不断地进行工作,同时它的比较小时,单位压力理论上必然要取小一些的;当摩擦片的外径设计得比较大的时候,以减少摩擦片远离中心部分的热负荷为目的,单位压力建议取得小一些。摩擦片单位压力的取值范围(表3-4)材料0石棉基0.100.35MPa粉末冶金0.350.60 MPa金属陶瓷0.701.50 MPa摩擦片对材料的主要要求是:主要要求摩擦系数大而且稳定;强度高;能承受冲击;高速时不易破裂和剥落;耐磨和耐高温;耐腐蚀导热性能好;热变形小;使用寿命长;易于加工且价格低廉。本设计采用石棉基作为捷达摩擦片的材料,取0=0.3Mpa。单位压力的确定 离合器摩擦力矩T
20、c的计算 Tc=Temax=1.2155=186N.m (式3-4)离合器压盘施加在摩擦面上的工作压力的计算: Rc=2(R-r)/3(R-r)=2(90-62.5)/3(90-62.5) 77.1mm施加在摩擦面的工作压力为 F=Tc/fzRc=186/(0.2120.077)604N 式中z摩擦面数(2/4)f摩擦面间的静摩擦系数本设计为单片离合器故取z=2,取f=0.21单位压力:=F/A =F/4 (D2-d2) 0.046MPa (式3-5)0.046MPa0.35MPa本离合器的单位压力在规定值之内,所以满足其要求。3.2主动部分离合器的主动部分跟曲轴是一同连接的,离合器盖在螺栓的
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