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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計(論文)題目： 某普通級轎車膜片彈簧離合器的設(shè)計與分析 學(xué)生姓名： 二級學(xué)院： 班　　級： 提交日期： 目 錄 目 錄 某普通級轎車膜片彈簧離合器的設(shè)計與分析 II Abstract I 1 緒論 2 1.1離合器的發(fā)展 2 2 膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)方案選取 3 2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)及工作原理 3 圖1-1 膜片彈簧離合器工作原理示意圖 3 2.2膜片彈簧材料及制造工藝 4 2.3離合器設(shè)計的基本要求 4 2.4離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2.4.1摩擦片的選擇 5 2.4.2壓緊彈簧布置形式的選擇 6 2.4.3壓盤的驅(qū)動方式 7 3離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 8 3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 8 3.2離合器后備系數(shù)β的確定 9 3.3單位壓力P0的確定 9 4 離合器從動盤的設(shè)計 10 4.1從動盤結(jié)構(gòu)介紹 10 4.2從動盤設(shè)計 10 4.2.1 從動片的選擇和設(shè)計 11 4.2.2 從動盤轂的設(shè)計 11 4.2.3摩檫片的材料選取及與從動片的固緊方式 13 4.3摩擦片的約束計算 14 5 離合器壓盤設(shè)計 16 5.1壓盤的傳力方式的選擇 16 5.2壓盤的幾何尺寸的確定 16 5.3壓盤傳動片的材料選擇 17 5.4離合器蓋的設(shè)計 17 6離合器分離裝置設(shè)計 18 6.1分離桿的設(shè)計 18 6.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計 18 7 離合器膜片彈簧設(shè)計 20 7.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點 20 7.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式 20 7.3 膜片彈簧的彈性變形特性 20 7.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 22 7.4.1 H/h比值的選取 22 7.4.2 R及R/r確定 23 7.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角α 23 7.4.4 膜片彈簧小端半徑rf及分離軸承的作用半徑rp 23 7.4.5 分離指數(shù)目n、切槽寬δ1、窗孔槽寬δ2、及半徑re 23 8 離合器殼設(shè)計 24 9 繪制典型零部件圖和裝配圖以及Proe三維建模 25 10 動力學(xué)分析 30 11 結(jié)論 33 致 謝 35  42 摘要 某普通級轎車膜片彈簧離合器的設(shè)計與分析 摘 要 離合器作為汽車傳動系的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)特點和傳動系緊密相關(guān)，本文根據(jù)某款普通級轎車的具參數(shù)，設(shè)計一款拉式膜片彈簧離合器并對其進(jìn)行分析。 首先根據(jù)初始參數(shù)確定摩擦片外徑尺寸，計算確定了膜片彈簧、壓盤、離合器蓋、傳動片等多個零部件的相關(guān)參數(shù)，并對摩擦片外徑進(jìn)行了校核。接著對從動盤、離合器蓋進(jìn)行了設(shè)計。對所有零部件進(jìn)行了校核，滿足強(qiáng)度和剛度要求。本文對彈簧膜片在壓緊過程中的彈性特性曲線進(jìn)行分析，滿足使用要求。最后繪制了典型零部件圖和裝配圖，井進(jìn)行了三維建模。 關(guān)鍵詞：普通級轎車；離合器；膜片彈簧；  緒論 The Structure Design of Changcheng Saifu auto clutch Abstract Abstract Clutch as an important component of the automobile drive train, its structural characteristics and transmission are closely related, according to a common car's parameters, design a pull type diaphragm spring clutch and carries on the analysis. First of all, according to the initial parameters to determine the friction disc diameter size, calculate and determine the diaphragm spring, pressure plate, clutch cover, transmission, and other related parameters of the parts and components and friction disc diameter for the check. Then the design of the moving plate and the clutch cover was carried out. Check all parts for strength and stiffness. In this paper, the elastic characteristic curve of spring diaphragm is analyzed, and the demand is met. Finally, the typical parts and assembly drawings were plotted and the well was modeled in three dimensions. Key words: Ordinary cars; Clutch; Diaphragm spring  第1章 緒論 1 緒論 1.1離合器的發(fā)展 自汽車誕生以來，經(jīng)過100多年的改進(jìn)創(chuàng)新，大多數(shù)汽車零部件都發(fā)生了復(fù)雜的變化。變化突出體現(xiàn)在汽車行業(yè)的硬性目標(biāo)的提升，如零件可靠性、原材料生產(chǎn)成本、維護(hù)便利性和節(jié)能減排性等方面。為了更好達(dá)成這些目標(biāo)，提升汽車性能，汽車工程師們不斷精益求精，開發(fā)并完善解決方案。 最初一代離合器的原型誕生于工業(yè)社會初期，靈感來源于使用機(jī)械裝置的工廠。工程師們將帶式變速器中的皮帶應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)，皮帶輪一張一緊的過程中，張緊作用將發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到驅(qū)動齒輪上。調(diào)節(jié)滾輪讓皮帶松弛打滑，就相當(dāng)于現(xiàn)代離合器的分離過程。但是經(jīng)過一段時間的操作，人們發(fā)現(xiàn)這種 采用調(diào)節(jié)滾輪來達(dá)到使皮帶松弛的方法會導(dǎo)致皮帶加速磨損，便實驗出了另一種方法：使用與驅(qū)動皮帶輪相同尺寸的惰輪，通過扳動杠桿，將傳動帶從惰輪轉(zhuǎn)到驅(qū)動輪上。但是這種傳動裝置有如下缺點，一方面是傳動效率低，容易磨損，尤其是如下雨天傳動動力不足時；另一方面，變速器也需要不斷增加檔位，以應(yīng)對隨之變化的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。這兩種缺陷促使汽車工程師們不斷探索和研究來尋找更好的方法來取代這種離合器。 之后百年，各式各樣的離合器被發(fā)明出來，其中基于摩擦原理的離合器是現(xiàn)代離合器的雛形。一個轉(zhuǎn)盤在曲軸末端與另一個靜止的轉(zhuǎn)盤銜接，在接觸的過程中便自然產(chǎn)生摩擦，又隨著緊壓力的提高，驅(qū)動盤帶動從動盤轉(zhuǎn)速不斷提高，當(dāng)兩個轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速達(dá)到一致時變速器開始正常工作。 隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，離合器的在汽車機(jī)械裝置中的地位尤為重要。由于作用于分離杠桿的分離軸承一直處在高度受壓狀態(tài)下,離合器外罩經(jīng)常和軸承發(fā)生摩擦，從而慢慢造成機(jī)械磨損。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速換檔狀態(tài)時，這種磨損將會更加嚴(yán)重。為了克服磨損問題，膜片彈簧離合器應(yīng)運(yùn)而生。1936年，膜片彈簧離合器誕生于通用汽車的研究實驗室中，并緊接著在十九世紀(jì)三十年代后期，膜片彈簧離合器美國開始投入大批量生產(chǎn)階段，經(jīng)過不斷改進(jìn)與發(fā)展，六十年代末至今幾乎所有的汽車制造商都一直采用膜片彈簧離合器。 我國的自動離合器技術(shù)也走在世界的前列，武漢工大萊斯康研發(fā)的手動擋車智能化解決方案，離合自動控制器（AutomaticClutchController,簡稱ACC）也就是汽車自動離合器。由先進(jìn)的微電子系統(tǒng)控制，模擬最優(yōu)秀的駕駛技術(shù)，根據(jù)車輛狀態(tài)（車速.轉(zhuǎn)速.剎車.換擋信號）結(jié)合駕駛員意圖，以最佳的擋位模式導(dǎo)引匹配操作，使離合器快速分離與平穩(wěn)操作，達(dá)到起步與換擋舒適平順。從而克服手動擋車頻繁踩離合、油門離合擋位難配合的麻煩，避免堵車、坡起、紅路燈、避讓行人的狀態(tài)下行駛易空油、熄火、倒溜、不安全等問題。實現(xiàn)手自一體，自控語音提示，操作自如。從而達(dá)到方便乘駕、減輕駕駛疲勞、減低油耗、保護(hù)發(fā)動機(jī)的目的。這一新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用能有效緩解中國的能源問題，還能促進(jìn)手動擋汽車的發(fā)展。 隨著汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提升、汽車電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的推式膜片離合器結(jié)構(gòu)正在逐漸的向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)的操作形式正向自動操縱形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和使用壽命，適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，增加傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作，已成為離合器的發(fā)展趨勢。 1.2主要研究內(nèi)容和意義 首先確定摩擦片外徑尺寸，然后根據(jù)該尺寸對其他部件總成進(jìn)行了計算和設(shè)計。通過計算校核摩擦片外徑尺寸，計算選擇出其他部件的外形尺寸，再對其進(jìn)行校核，確定是否能達(dá)到設(shè)計要求。設(shè)計包括對從動盤總成的設(shè)計校核，對壓盤的設(shè)計校核，對離合器蓋的設(shè)計校核及離合器蓋的設(shè)計校核和優(yōu)化。具體設(shè)計計算了摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、膜片彈簧、壓盤、離合器蓋、傳動片等多個部件總成。 延長拉式膜片彈簧離合器的使用壽命，積極適應(yīng)發(fā)動機(jī)的高轉(zhuǎn)速的同時提高它的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，以及加強(qiáng)離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡化操作過程，這些都是是離合器目前的發(fā)展趨勢和亟待開發(fā)研究的領(lǐng)域，也是市場與客戶需求。  第3章 離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 2 膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)方案選取 2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)及工作原理 離合器是汽車傳動系中與發(fā)動機(jī)產(chǎn)生直接關(guān)聯(lián)和接觸的汽車零部件，它的主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中盡可能產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，從而通過主動和從動兩部分之間接觸的相互作用，把發(fā)動機(jī)的動力扭距傳遞給驅(qū)動系統(tǒng)，來實現(xiàn)汽車的起步、換擋等功能[1]。離合器的主要作用可以總結(jié)為三個：一是使汽車的起步平穩(wěn)，二是保證傳動系的順利換擋，三是防止汽車傳動系的過載。 摩擦式離合器是目前市場上使用的汽車離合器中應(yīng)用最為廣泛的。摩擦式離合器可以按結(jié)構(gòu)分為主動部分（包括飛輪、離合器蓋和壓盤）、從動部分（從動盤總成）、壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）和操縱機(jī)構(gòu)（包括分離叉、分離軸承、分離踏板和傳動部件）。在膜片彈簧離合器中，膜片彈簧的作用是壓緊彈簧和分離杠桿，因此膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括從動盤總成、膜片彈簧和壓盤總成三個部分[2]。 安裝前位置 安裝后 分離位置 圖1-1 膜片彈簧離合器工作原理示意圖 1—飛輪； 2—摩擦片； 3—離合器蓋； 4—分離軸承； 5—壓盤； 6—膜片彈簧； 7—支撐環(huán) 膜片彈簧的形狀呈現(xiàn)為碟形，其上開有若干個徑向開口，從而構(gòu)成若干個彈性杠桿；彈簧的中部有鋼絲支承圈，鉚釘將支承圈固定在離合器蓋上。當(dāng)離合器蓋尚未固定在飛輪上時，離合器蓋與飛輪接合面之間有一定的距離，因而膜片彈簧處于自由狀態(tài)。當(dāng)用螺栓將離合器蓋固定在飛輪上時，膜片彈簧中部由于離合器蓋通過后鋼絲支承圈的作用向前移動了一段距離。由于膜片彈簧外端相對位置沒有改變，所以膜片彈簧被壓縮變形了。膜片彈簧外緣通過壓盤把從動盤壓靠在飛輪后端面上，這時離合器便為接合狀態(tài)。在分離離合器時，分離軸承前移，膜片彈簧將以前鋼絲支承圈為支點，外緣向后移動，在分離鉤的作用下，壓盤離開從動盤后移，離合器即變?yōu)榉蛛x狀態(tài)。 2.2膜片彈簧材料及制造工藝 在材料的選擇上，國內(nèi)膜片彈簧一般采用和等優(yōu)質(zhì)高精度鋼板材料。通常為了保證其硬度、幾何尺寸、金相組織、載荷特性和表面質(zhì)量等要求，需要進(jìn)行一系列熱處理。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓處理，即沿膜片彈簧在分離狀態(tài)中的運(yùn)動位移方向，在超過徹底分離點后繼續(xù)施加過量位移，并且在過量位移3～8次后，使其產(chǎn)生一定的塑性形變，從而使膜片彈簧的表面產(chǎn)生與使用狀態(tài)反方向的殘余應(yīng)力，這樣就能達(dá)到增強(qiáng)膜片彈簧承載能力的目的。一般來說，同樣的工作條件下，經(jīng)過強(qiáng)化處理后的膜片彈簧可提高5%～30%的疲勞壽命。另外，如果對膜片彈簧的凹面或雙面進(jìn)行噴丸處理，也可以提高承載能力和疲勞強(qiáng)度。處理過程為，高速彈丸流噴射到膜片表面，表面隨之產(chǎn)生塑性形變，從而形成一定厚度的表面強(qiáng)化層，即起到冷作硬化的作用。 在提高其分離指的耐磨性角度，對離合器前端部分進(jìn)行高溫淬火、噴鍍鉻和鍍鎘或四氟乙烯，并在壓盤接觸處與膜片彈簧施加擠壓處理，可以防止在拉應(yīng)力的作用下的裂紋的產(chǎn)生，從而消除應(yīng)力源。 膜片彈簧表面有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷是不被允許和接受的。碟簧部分的硬度一般在45～50HRC，分離指端硬度一般為55～62HRC，同一膜片、同一范圍的硬度差要求不應(yīng)該大于3個單位。碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏體和少量的索氏體。單面脫碳層的深度一般不得超過厚度的3%。膜片彈簧的內(nèi)、外半徑公差通常認(rèn)為是H11和h11，厚度公差為±0.025mm，初始底錐角公差為±10′。膜片彈簧上下表面的表面粗糙度為1.6，地面的平面度一般要求小于0.1mm。特別的是，當(dāng)膜片彈簧處于接合狀態(tài)時，其分離指端的相互高度差一般要求小于0.8～1.0mm。 2.3離合器設(shè)計的基本要求 為了保證離合器具備有良好的工作性能，設(shè)計離合器時通常應(yīng)滿足以下要求： 1) 在任何行駛條件下，離合器都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲備用以防止傳動系過載。 2) 如果要盡可能避免汽車起步時異常的抖動和沖擊，則要求離合器在接合時要完全、平順、柔和。 3) 在分離時要求迅速和徹底。 4) 為了方便換擋并降低同步器的磨損，從動部分轉(zhuǎn)動慣量要求盡量小，以求降低換擋時變速器齒輪之間的沖擊。 4) 從動部分轉(zhuǎn)動慣量盡量小，以降低換擋時變速器齒輪間的沖擊，方便換擋，并降低同步器的磨損。 5)良好的通風(fēng)散熱效果和足夠的吸熱能力，能夠保證離合器在工作時溫度不致過高，這樣可以延長其使用壽命。 6) 盡量避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具備吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的優(yōu)點。 7) 為了減輕駕駛員的疲勞，要求操縱輕便，離合器接合分離準(zhǔn)確。 8) 作用在從動盤上的總壓力要求盡量小，同時摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化也要盡可能小，以保證其穩(wěn)定的工作性能。 9) 足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡，能保證其工作可靠的同時保證使用壽命。 10) 結(jié)構(gòu)要簡單和緊湊，相對較小的質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)的制造工藝性便于其拆裝、維修和調(diào)整。 2.4離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計 表2-1 部分設(shè)計初始參數(shù) 名稱 參數(shù) 汽車驅(qū)動形式 4x2 汽車最大加載質(zhì)量 2000kg 發(fā)動機(jī)位置 前置 發(fā)動機(jī)最大功率 75KW 最大轉(zhuǎn)速 4500r/min 最大扭矩 170N·m 離合器形式 膜片彈簧 踏板行程 25~35mm 汽車最大時速 180km/h 摩擦片最大外徑 225mm 2.4.1摩擦片的選擇 我們本次的設(shè)計選擇的單片離合器。單片離合器具備結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便的特點。同時，其從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時分離徹底和接合平順都可以較大程度地得到保證，因此受到廣泛青睞，如今已被廣泛使用于轎車和中小型貨車上。 2.4.2壓緊彈簧布置形式的選擇 周置彈簧離合器的壓緊彈簧均為圓柱螺旋彈簧，并均勻分布在同一個圓周上。由于周置彈簧離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，制造難度低，因此應(yīng)用較為廣泛。在高轉(zhuǎn)速離心力的作用下，周置彈簧易歪斜，嚴(yán)重時甚至為了降低壓緊力會彎曲鼓出。另外，和壓盤的直接接觸會使其易受熱退火。當(dāng)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速非?？鞎r，周置彈簧會在離心力的作用下向外彎曲，從而使彈簧壓緊力下降，壓緊力的下降會導(dǎo)致離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力隨之降低。此外，周置彈簧會靠到它的定位面上，接觸部分會產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致彈簧斷裂。 中央彈簧離合器利用一到兩個圓柱螺旋彈簧，或者一個圓錐彈簧作為壓緊彈簧，置于離合器的中心。這時壓緊彈簧不會直接接觸壓盤，因此壓盤產(chǎn)生的熱量也無法直接傳遞給彈簧，彈簧離合器的回火失效從而可以避免。由于壓簧的壓緊力是通過杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，同時按照杠桿比逐倍放大。因此，即使很小的彈簧力也有能力提供充足的壓緊力，使駕駛員操作輕便。矩形斷面錐形彈簧可以代替中央圓柱螺旋彈簧，用以有效縮小中央圓柱螺旋彈簧離合器的軸向尺寸，但是由于它的制造工藝較為復(fù)雜，所以中央彈簧離合器多用于重型汽車，以降低其操縱力，減輕駕駛員的疲勞。 斜置彈簧離合器是以數(shù)目較多的一組圓柱螺旋彈簧作為壓緊彈簧，以傾角α斜向作用于傳力套上，推動壓桿并按杠桿比放大，最后作用于壓盤上。與周置彈簧離合器相比較而言，踏板力可降低35%左右。因此，斜置彈簧離合器與前兩種離合器相比，其突出優(yōu)點是工作性能十分穩(wěn)定。 膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)特點是用一個膜片，起到了傳統(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿的作用。它有如下結(jié)構(gòu)特點： 1）徑向尺寸很大，軸向尺寸較小，這有利于減小離合器的軸向尺寸和提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。 2）膜片彈簧分離是起到分離杠桿的作用，這樣就無需分離杠桿，使離合器結(jié)構(gòu)變得簡便，由于零件數(shù)目變少，質(zhì)量隨之減少。 3）由于膜片彈簧軸向尺寸小，熱容量能夠通過適當(dāng)增加壓盤的厚度來提高；同時也可以通過在壓盤上增設(shè)散熱筋及在離合器蓋上開設(shè)較大的通風(fēng)孔的方式來改善散熱條件。 4）主要部件形狀簡單，可用沖壓加工，生產(chǎn)成本可以通過大批量生產(chǎn)降低。 由于膜片彈簧離合器具備有以上的優(yōu)點，制造膜片彈簧的工藝水平不斷地提高，因而目前這種離合器在轎車及微型和中型客車、貨車上都得到廣泛的應(yīng)用。所以，我選擇的是膜片彈簧。 2.4.3壓盤的驅(qū)動方式 在膜片彈簧離合器中，有三種驅(qū)動方式可以使扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤： （1）凸臺—窗孔式； （2）徑向傳動驅(qū)動式； （3） 徑向傳動片驅(qū)動方式。 經(jīng)比較，我們確定徑向傳動驅(qū)動方式為本次設(shè)計較合適的選擇。這種方式是彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，雖然這種傳動稍復(fù)雜，但由于其不存在相對滑動的部分，因而發(fā)生磨損的可能性會更小，同時踏板力無須太大，這樣使操縱更加順暢輕便；另外在工作時，壓盤和離合器蓋徑向位置相對，幾乎不發(fā)生變化，因此能夠避免離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物失去平衡，也可以避免異常振動和噪聲。  3離合器基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 3.1摩擦片主要參數(shù)的選擇 摩擦片外徑?jīng)Q定了離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命，是離合器的主要參數(shù)。 離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦片材料選定，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩已知，適當(dāng)選取后備系數(shù)β和單位壓力P0。 由已知條件得知最大扭矩Temax=170N.m，摩擦片外徑D=225mm。 轎車也是乘用車的一種，所以由上表得直徑系數(shù)KD= 14.6 摩擦片相關(guān)尺寸如下： 外徑D=225mm ，內(nèi)徑d=150mm， 厚度h=3.5mm，內(nèi)徑與外徑的比值C，=0.667 ， 1-C3=0.703單位面積，A=221cm2。 3.2離合器后備系數(shù)β的確定 后備系數(shù)β也是離合器的重要參數(shù)之一，它體現(xiàn)了離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠程度，在確定β時，可通過以下幾個方面來判斷選擇： a. 離合器能夠準(zhǔn)確傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩，即使摩擦片在使用中已經(jīng)存在一定程度的磨損； b. 能夠防止離合器本身滑磨程度過大； c. 要求能夠防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。 本文設(shè)計的是普通級轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的值范圍”（見下表3-3），并根據(jù)“最大總質(zhì)量不超過6噸的商用車的后被系數(shù)β=1.20—1.75”，結(jié)合設(shè)計實際情況，故選擇β=1.5 3.3單位壓力P0的確定 單位壓力P0，不僅決定了離合器的工作性能，而且在一定程度上影響使用壽命長短，選取時要取決于離合器的實際工作情況、摩擦片尺寸、發(fā)動機(jī)后備功率、材料及其質(zhì)量，也需要考慮到后備系數(shù)等因素。當(dāng)離合器使用頻繁，且后備系數(shù)較小時，P0值適當(dāng)取小。當(dāng)摩擦片外徑較大時，為降低摩擦片外源出的熱負(fù)荷，P0也應(yīng)適當(dāng)取小些。如果后備系數(shù)較大，則可適當(dāng)增大P0。 具體材料及P0的確定在在下面的計算中會提及  第5章 離合器壓盤設(shè)計 4 離合器從動盤的設(shè)計 4.1從動盤結(jié)構(gòu)介紹 現(xiàn)代汽車的從動盤，為了盡量降低傳動系統(tǒng)中共振的發(fā)生，因此大都是帶有扭轉(zhuǎn)減振的，可以起到緩和沖擊和減少噪聲的作用，也能夠相應(yīng)延長傳動系統(tǒng)零件的使用壽命，同時使汽車平穩(wěn)起步，具備提高汽車的舒適性的優(yōu)點。 從動盤主要由從動片、從動盤轂、摩擦片等組成，由下圖4-1可以看出，摩擦片1，13分別用鉚釘14，15鉚在波形彈簧片上，波形彈簧片鉚在從動片5上，從動片5被限位銷7和減振盤12鉚在一起。這樣，摩擦片、從動片和減振盤三者得以被固定在一起。在從動片5和減振盤12上圓周切線方向開有6個均布的長方形窗孔，在從動片5和減振盤12之間的從動盤轂8法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧11，使三者富有彈性地連接在一起。另外，在從動片5和減振盤12的窗孔上都留有翻邊，可以防止彈簧滑脫。減振摩擦片6，9安裝在從動片5和從動盤轂8之間。因此，當(dāng)傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動時，從動片5及減振盤12相對于從動盤轂8發(fā)生轉(zhuǎn)動，這樣系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量能夠迅速被減振摩擦片吸收。 圖4-1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動盤 1，13—摩擦片；2，14，15—鉚釘；3—波形彈簧片；4—平衡塊；5—從動片； 6，9—減振摩擦；7—限位銷；8—從動盤轂；10—調(diào)整墊片；11—減振彈簧； 12—減振盤 4.2從動盤設(shè)計 摩擦片、從動片、減震器和從動盤穀等組成從動盤總成。它對離合器工作性能起決定作用，但是其壽命極短。因此，在本次設(shè)計中它的結(jié)構(gòu)和材料的選擇是非常重要的。 從動盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計要求： （1）從動盤轉(zhuǎn)動慣量要盡量小，這樣可以減少在變速器換檔時齒輪間發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的磨損； （2）使汽車平穩(wěn)起步，摩擦面片上壓力分布均勻，并且從動盤有軸向彈性； （3）為降低傳動系扭轉(zhuǎn)共振的發(fā)生并且能緩和沖擊載荷，從動盤上應(yīng)當(dāng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器。 （4）抗爆裂強(qiáng)度達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求。 4.2.1 從動片的選擇和設(shè)計 為了取得更小的轉(zhuǎn)動慣量，需要在設(shè)計過程中降低從動片的質(zhì)量，并使其質(zhì)量盡可能的集中到旋轉(zhuǎn)中心。由于汽車在行駛過程中換檔時，首先需要分離離合器，那么從動盤的轉(zhuǎn)速一定會隨著離合器檔位的變化而發(fā)生變化，或減速（高檔換為低檔），或是加速（由低檔換為高檔）。 離合器的從動盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力的變化，從而讓變速器換檔齒輪發(fā)生碰撞和摩擦，或由此降低變速器中同步裝置的使用壽命。又因為慣性力的大小與從動盤的轉(zhuǎn)動慣量成正比，因此，為了降低轉(zhuǎn)動慣量，從動片都通常制作為薄片，通常使用1.3~2.0㎜厚的薄鋼板沖壓成。有時也會將從動片外緣的盤形部分磨至0.65～1.0㎜厚薄，這樣可以讓從動片的轉(zhuǎn)動慣量變得更小，使其質(zhì)量更加集中于旋轉(zhuǎn)中心，取得更小的轉(zhuǎn)動慣量。另外，為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車緩慢平穩(wěn)起步，單片離合器的從動片大都被制作為具有軸向彈性的。這樣，在離合器在工作時，主動盤和從動盤之間的壓力緩慢變化，確保了離合器傳遞的力矩逐漸增加。此外，彈性從動片還使壓力均勻分散，改善表面的接觸狀況，降低了摩擦片的磨損，從而延長使用壽命。 整體式的彈性從動片、分開式彈性從動片以及組合式彈性從動片是具備軸向彈性的三種傳動片。 在本次設(shè)計中，選取的是整體式彈性從動片，離合器從動片使用2㎜厚的的薄鋼板沖壓成，其外徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，不妨在此處取145㎜；而內(nèi)徑由從動盤轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè)計中取得。工作溫度升高，從動片有可能產(chǎn)生翹曲，從而導(dǎo)致離合器分離不徹底，為了預(yù)防和盡量避免這種情況發(fā)生，我們選擇在從動剛片上沿徑向開辟幾條切口。 4.2.2 從動盤轂的設(shè)計 從動盤轂，即為離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受了來自發(fā)動機(jī)的全部轉(zhuǎn)矩。一般采用齒側(cè)對的矩形花鍵并安裝在變速器的第一軸上?；ㄦI的尺寸將會根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax，按國標(biāo)GB1144－74選取。 為了避免在花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜，從而使離合器分離不徹底，從動盤軸向的長度需要精確計算，長度不能太短，因此一般選取為1.0~1.4倍的花鍵軸直徑。從動盤轂大多使用鍛鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，并使用鍍鉻工藝，用以提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性。另外，減振彈簧窗口和從動片的配合，也是經(jīng)過高頻處理的。 花鍵選取后要進(jìn)行擠壓應(yīng)力σj（MPa）及剪切應(yīng)力τj（MPa）的強(qiáng)度校核： 從動盤轂花鍵尺寸如下：花鍵齒數(shù)：n=10；花鍵外徑：D=32mm；花鍵內(nèi)徑：d=26mm；齒厚：B=4mm；有效齒長：l=30mm。 花鍵可能會因表面受擠壓過大而完全損壞，所以對于花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力的校核計算。有公式如下： （4.1） 式中：P-花鍵的齒側(cè)面壓力，由下式確定： P= （4.2） 式中： d，D-花鍵的內(nèi)外徑， Z-從動盤轂的數(shù)目， -發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩， ｎ-花鍵齒數(shù)； ｈ-花鍵工作高度，h=(D-d)/2； ｌ-花鍵有效長度。 由已知條件： P＝＝12143N ＝＝13.5M 從動盤轂由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過20MPa。故所選花鍵尺寸可以滿足要求。 Z為從動盤轂的數(shù)目；其余參數(shù)見表（4-2）。  4.2.3摩檫片的材料選取及與從動片的固緊方式 由于摩擦片工作條件極端，工作要求嚴(yán)格，為確保其長期穩(wěn)定及安全的工作，我們在設(shè)計摩擦片時根據(jù)汽車使用條例，使摩擦片的性能應(yīng)當(dāng)至少達(dá)到并滿足以下幾個方面的要求： （1）具備比較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，即溫度、單位壓力和滑磨速度等數(shù)據(jù)的變化對摩擦系數(shù)的影響不大； （2）尤其在高溫條件下具備良好的耐磨性； （3）尤其在高溫條件下具備有足夠良好的機(jī)械強(qiáng)度； （4）具備良好的熱穩(wěn)定性，具體要求其在高溫時分離出的粘合劑較少，并且無味、不易燒焦 ； （5）具備較好的磨合性能，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面 ； （6）摩擦性能具備應(yīng)對油水影響的能力 ； （7）結(jié)合時達(dá)到平順的要求，沒有“咬住”和“抖動”的現(xiàn)象 。 根據(jù)以上要求，當(dāng)前車用離合器的生產(chǎn)中廣泛采用石棉塑料摩擦片，即由石棉、粘合劑和其他輔助材料混合熱壓而成。石棉的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性能較好，其摩擦系數(shù)大約在0.3左右，但是這種摩擦片也存在一定缺陷，材料的性能不穩(wěn)定，即當(dāng)溫度、滑磨速度及單位壓力增加時，都有可能導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低，并且導(dǎo)致磨損加劇。因此市場上正在研制傳熱性好的同時強(qiáng)度高、耐高溫、耐磨和具備較高摩擦系數(shù)（可達(dá)0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。 本次設(shè)計選取石棉合成物制成的摩擦材料。采用質(zhì)地較柔軟的黃銅鉚釘鉚接固緊摩擦片，由于黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，采取這種方法，在高溫條件下工作時，當(dāng)釘頭直接與主動盤表面接觸時，黃銅鉚釘不會加劇局部磨損并導(dǎo)致生成物依附在工作表面。通常采用的鋁鉚釘，一定程度上會加劇主動盤工作表面的局部磨損，并且磨損后的生成物仍會附在工作表面上，對摩擦系數(shù)的影響較大。因此，黃銅鉚接法，相對鋁鉚接法，具有緊固可靠，磨損后易于更換等優(yōu)點。 4.3摩擦片的約束計算 （1）在摩擦片的外徑D的選取上，應(yīng)使最大圓周速度V不超過65～75m/s。V＝ （4.3） 式中：D-摩擦片外徑，mm， n-發(fā)動機(jī)最大功率時轉(zhuǎn)速，r/min， V-摩擦片最大圓周速度，ｍ/ｓ， V===52.99m/s＜65m/s 故符合條件 （2）摩擦片的內(nèi)外徑比c,應(yīng)在0.53～0.7范圍內(nèi)。 c=0.67 符合要求 （3）后備系數(shù)β，最大范圍1.20～4.0， β=1.5 （4）單位壓力的計算 摩擦離合器依靠摩擦表面的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此根據(jù)摩擦定律，離合器的靜摩擦力矩可表示為： =f FZ （4.4） 式中：-為靜摩擦力矩,N.m f -摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，取f=0.30 F-壓盤施加在摩擦面上的工作壓力，表示為N Z-摩擦面數(shù)，為從動盤數(shù)兩倍，因此Z=2 -摩擦片的平均摩擦半徑，單位mm 假設(shè)摩擦片上作用壓力均勻的情況下，則計算得出： F=A= （4.5） 式中：-摩擦面單位壓力,單位為MPa A-一個摩擦面的面積,單位mm2， D-摩擦片外徑,單位mm， d -摩擦片內(nèi)徑,單位mm， 假設(shè)摩擦片的平均摩擦半徑，根據(jù)壓力均勻假設(shè)，計算得到 = (4.6) 將式（4.6）與（4.5）帶入（4.4）： =f Z （4.7） 式中：c-摩擦片內(nèi)外徑之比，c=0.67； 為了保證離合器在任何情況下都能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)大于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即 =β （4.8） 則根據(jù)以上相應(yīng)計算公式及相關(guān)數(shù)據(jù)可以計算得出： 由（4.8）得： =β=1.5×170=255 N.m 由（4.7）得到 P0=12πfZD3(1-C3) 將值上式，計算出最大單位壓力 P0max=0.204Mpa 選用的石棉基材料，確定其取值范圍P0=0.15～0.35MPa，在所要求范圍內(nèi)； 由式（4.6），得： = 有公式（4.4），得: 選擇摩擦片的材料 小結(jié) 5 離合器壓盤設(shè)計 5.1壓盤的傳力方式的選擇 對于離合器來說，壓盤是它主動部分。發(fā)動機(jī)必須要和飛輪相連，在轉(zhuǎn)動的過程中將轉(zhuǎn)矩傳到從動盤上，從而使其得到轉(zhuǎn)動的動力。發(fā)動機(jī)與飛輪的連接要保證在離合器進(jìn)行分離運(yùn)動時，壓盤的轉(zhuǎn)動方向是沿著軸線的方向。在前面的內(nèi)容中提到離合器主要利用傳動片的方式完成力量的傳遞工作。傳動片的制作材料主要為彈簧鋼，在安裝的過程中兩端分別固定在離合器蓋和壓盤上。傳動片在安裝時通常使用圓周的方式，這樣可以保證傳動片受力均勻。 5.2壓盤的幾何尺寸的確定 因為壓盤和摩擦片相互接連在一起，所以可以根據(jù)摩擦片的尺寸，將壓盤的相關(guān)尺寸確定下來。所以對于壓盤來說，需要確定的只有厚度的問題了。 在壓盤厚度的確定工作中，可以依據(jù)以下幾點： （1）質(zhì)量較大。較大的壓盤質(zhì)量可以增加壓盤的融化的點，這樣可以避免因為工作產(chǎn)生較大的熱量從而導(dǎo)致壓盤出現(xiàn)裂紋和破碎。此外，也可以通過增加各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，提高其空氣和風(fēng)力流通的速率，達(dá)到快速散熱的目的，保護(hù)其正常的運(yùn)行。 （2） 剛度較大。較大的剛度可以使施加在摩擦片表面上的壓緊呈現(xiàn)均勻的分布，這樣就不會出現(xiàn)以受熱后翹曲變形的情況，保證分離器分離工作的正常運(yùn)行。為了滿足這個條件，其厚度應(yīng)該處在15～25mm范圍內(nèi)。 （3）與飛輪保持對中。其厚度要與飛輪相互協(xié)調(diào)，同時還要處于靜平衡的狀態(tài)中，單件的壓盤的平衡精度應(yīng)該處在15～20g.cm的范圍內(nèi)。 （4）壓盤高度公差小。 通過以上幾點要求的篩選，文章設(shè)計中的壓盤厚度應(yīng)該定為20mm。確定了壓盤厚度以后，下一步要進(jìn)行的工作是應(yīng)校核離合器結(jié)合一次的溫度升高的值，其范圍應(yīng)該在8～10℃。 校核的公式為： （5.1） 在上面的公式中：-溫度升高值； L-滑磨擦的功率； -滑磨功在壓盤上占有的比率，在單片離合器中，壓盤=0.50； C-壓盤的熱容量，在鐵筑材質(zhì)的壓盤中，c=481.4J/(Kg.K)； m-壓盤的質(zhì)量 m=v=7.0××3.14×（0.225×0.225－0.15×0.15）÷4×0.020=3.1Kg ==8.8℃＜10℃符合要求 5.3壓盤傳動片的材料選擇 離合器的壓盤通常具有復(fù)雜的形狀結(jié)構(gòu)，而且還應(yīng)該具有較強(qiáng)的耐磨性、好的傳熱性好以及較高的摩擦系數(shù)，因此應(yīng)該選擇灰鑄鐵的材料進(jìn)行鑄造，應(yīng)該選取珠光體結(jié)構(gòu)的金相組織，其硬度應(yīng)該處在170～227的范圍內(nèi)，要求其摩擦表面的光潔度大于1.6。此外。還可以在其鑄造的材料中增加適量的金元素，可以提高它的強(qiáng)度。 在這次的設(shè)計中，主要的鑄造材料選取的是3號灰鑄鐵JS—1，確定的工作表面光潔度為1.6。 5.4離合器蓋的設(shè)計 通常情況下，離合器中的離合器蓋連接著飛輪，其可以在一定程度上進(jìn)行發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞工作。此外，它還被當(dāng)作支承殼體，為離合器壓緊彈簧以及杠桿的分離提供支撐的作用。由其特性在設(shè)計中應(yīng)該關(guān)注下面幾個因素： （1）離合器的剛度 在離合器分離時，離合器蓋一般為分離杠桿的支點。為了保證在進(jìn)行離合器的分離時，杠桿施加的力不會造成離合器蓋的變形，造成操作系統(tǒng)的癱瘓，在一些嚴(yán)重的情況下還會造成一些零件的損壞。所以其制造的材料一定要好，最好選取厚度約為4㎜的低碳鋼板為材料，對其進(jìn)行沖壓，并在邊上加強(qiáng)筋和卷邊，這樣的話會很大程度提高離合器蓋的強(qiáng)度。 （2）離合器的通風(fēng)散熱 在離合器的離合器蓋上面，存在很多小口，這些小口可以增強(qiáng)離合器冷卻的效率。此外，在其彈簧座上面也存在很多的小口。 （3）離合器的對中問題 在離合器蓋中，通常有分離杠桿，壓盤，壓緊彈簧等一系列的零件。為了協(xié)調(diào)各個零件的關(guān)系，讓其正常的運(yùn)行，保障其進(jìn)行正常的工作，其對中性要求較高。 通常離合器蓋有兩種對中的方式，一種是止口對中，另一種是用定位銷或定位螺栓對中。文章的設(shè)計中選取的是傳動片傳遞力量的方式，因此選擇的方式是第一種對中方法。 第6章 離合器分離裝置設(shè)計  6離合器分離裝置設(shè)計 6.1分離桿的設(shè)計 在文章的設(shè)計中，采用的彈簧為膜片彈簧，彈簧中的分離指起著壓緊機(jī)構(gòu)、和分離桿的作用，其具體的參數(shù)將會在后面的工作中決定。 對于分離桿的設(shè)計，應(yīng)該關(guān)注的內(nèi)容有以下幾點： （1）其所需的剛度較大； （2）鉸接處應(yīng)該減少運(yùn)動的影響； （3）內(nèi)端的高度具有可調(diào)節(jié)性。 6.2離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計 在工作的過程中，分離軸承經(jīng)常承擔(dān)向軸的力。在離合器進(jìn)行分離的過程中，其分離軸承會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，同時其也會受到離心力的影響，受到徑向的力。在以前的機(jī)械中，離合器使用的經(jīng)常是推力球和向心球兩種類型的軸承，這樣的軸承因為干燥經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)生很大的聲音，也會出現(xiàn)磨損的情況，因為這樣的特性，這樣的軸承的使用時間經(jīng)常會很短。在一些發(fā)達(dá)國家中，大多已經(jīng)開始使用角接觸推力軸承，這種軸承具有全密封結(jié)構(gòu)，其潤滑的能力較強(qiáng)，同時其兩端的形狀和分離指舌尖部的形狀也相互符合。 在文章的設(shè)計中，離合器的彈簧膜片采用的拉式的結(jié)構(gòu)。圖（6-1）表示分離的軸承裝置具有自動調(diào)節(jié)中心的特點，從圖中可以看出，在2號的軸承外圈、5號的軸承外圈、3號的外罩殼等零件中，其套筒和內(nèi)部的邊緣之間都存在一定的空隙，這樣的空隙可以為軸承和套筒之間提供大小為1mm的移動空間。在圖中，外圈2和標(biāo)號為5的套筒的兩端的表面存在一個彈簧片，在圖中的標(biāo)號為4，這個彈簧片能夠為分離套筒和外圈之間的連接提供有力的支持，這個零件的設(shè)置可以保證軸承在不工作時處于穩(wěn)定的狀態(tài)。為了降低分離器工作時產(chǎn)生的聲音，當(dāng)分離軸承和彈簧旋轉(zhuǎn)的軸線處于不同的圓心時，分離軸承能夠調(diào)節(jié)到軸線處于的圓心中，并且一直為分離指舌尖部和軸承之間的緊密聯(lián)系提供支持。此外，這個自動調(diào)心的功能還能有效的減少軸承表面的摩擦，減少軸承在工作中產(chǎn)生的熱量，降低其表面潤滑劑的過大的流失，可以極大地提高軸承的使用年限。在圖中可以看出，在標(biāo)號為6的蝶形彈簧標(biāo)號為7的擋環(huán)之間，分離軸承一直保持將膜片彈簧分離指舌尖緊壓的狀態(tài)，同時標(biāo)號為8的彈性鎖環(huán)將其牢固的鎖著，其工作效率較高且結(jié)構(gòu)簡單。 圖6-1 拉式自動調(diào)心式分離軸承裝置 1- 軸承內(nèi)圈 2-軸承外圈 3-外罩蓋 4-波形彈簧 5-分離套筒 6-碟型彈簧 7-擋環(huán) 8-彈性鎖環(huán) 第8章 離合器殼設(shè)計  7 離合器膜片彈簧設(shè)計 7.1 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)特點 在文章的設(shè)計中，將膜片彈簧作為分離器的壓緊彈簧，其中的彈簧膜片是拉式的彈簧。 通常膜片彈簧的結(jié)構(gòu)存在兩種形狀。彈簧膜片有大端和小端，在其大端通常會存在一個截錐體，它經(jīng)常被使用在不同的機(jī)械中，因為其呈碟子的形狀，所以人們通常叫它為彈簧的碟簧部分。其在膜片彈簧中主要起彈性作用，它的作用模式為：在離合器的軸向上施加力，彈簧會出現(xiàn)壓平的狀態(tài)，取消施加的力，彈簧就會出現(xiàn)自由的狀態(tài)。但它與其他彈簧也有不同之處，其在彈簧的水平方向有一定大小的凹槽，其呈現(xiàn)出了花瓣的形狀，通常在離合器分離時為其提供支撐，因為這個作用，所以它又有分離爪的稱號。此外，凹槽是長方形的圓孔狀，這樣做的目的既可以降低分離爪根部的力，又可以對彈簧起固定的作用，但是其根部的角度R應(yīng)該小于4.5。 7.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式 在膜片彈簧中，其結(jié)構(gòu)一般為拉式結(jié)構(gòu)，在安裝的時候經(jīng)常采用反裝的方式。膜片彈簧在離合器發(fā)生變化時一般呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，相應(yīng)的具體情況為： （1）接合時：膜片彈簧在離合器發(fā)生接合的狀態(tài)中，經(jīng)常會將彈簧壓縮在一起，一般在飛輪和壓盤—離合器蓋總成沒有完成連接工作之前，彈簧處于自由伸直的狀態(tài)中，所以其不會對壓盤施加力。但是當(dāng)其在連接和裝合時，飛輪要與離合器的蓋子并攏，在這個過程中，膜片彈簧將會承受來自離合器蓋利用支承環(huán)4傳遞的大小為P1的載荷，這時彈簧的形狀將會變平。同樣地，壓盤也會受到P1的作用力，這時的力被定義為壓緊力。在這個過程中產(chǎn)生的形變被定義為大端變形1 ，將彈簧相對于壓盤產(chǎn)生的形變定義為小端變形2。 （2）分離時：在分離軸承在彈簧的一端施加大小為P2的作用力時，產(chǎn)生作用的支撐環(huán)將會從支承環(huán)4變成支承環(huán)5。當(dāng)作用力P2不斷增加直至達(dá)到某個特定的值時，彈簧將會達(dá)到最大的壓縮量，最終達(dá)到壓翻的狀態(tài)。再分開的過程中，在彈簧的大端和小端將會分別產(chǎn)生1f和2f的形變，同時有1=1f+1b。 7.3 膜片彈簧的彈性變形特性 文章在前面提出在膜片彈簧中碟簧具有彈性，支撐彈簧中的形變作用，但是其在起著彈簧作用時具體的變化不同于螺旋彈簧，其彈性的圖像是非線性的，它主要受H/h的影響，其中H表示彈簧中的原始內(nèi)截錐高，h表示的是彈簧片的厚度。對于H/h來說，不同的值表示的彈簧的變形特性不同，其表示的情況大概可以分成以下四種情況： （1） H/h< 從圖7-1中可以看出，對于H/h=0.5的曲線來說，主要表現(xiàn)出了其載荷與其變形度存在正相關(guān)的關(guān)系，其變形程度會隨著載荷的增加而變大。這種彈簧因為具有較大的剛度使其載荷能力較強(qiáng)，更多被當(dāng)做限制器使用于緩沖的設(shè)備中。 （2） H/h= 從圖7-1中可以看出，當(dāng)H/h=1.5≈時，曲線有一部分是平直的水平線，其表示在這個范圍中,其載荷不隨其形變的變化發(fā)生改變，這樣的狀態(tài)被稱為剛性彈簧。 （3） 從圖7-2可以看出,部分曲線表現(xiàn)出了負(fù)剛度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，在這部分中，其載荷是負(fù)的，這樣的彈簧經(jīng)常當(dāng)做鎖止機(jī)構(gòu)，使用在汽車的傳動中。 圖7-1三種不同H/h值時的無因次特曲線 圖7-2各種不同H/h值時的無因次彈性變形特性 7.4 膜片彈簧的參數(shù)尺寸確定 7.4.1 H/h比值的選取 彈簧的彈性特性會受到H/h比值的影響，像在圖7-3中，由曲線可知當(dāng)H/h＜時，＝是一個增函數(shù)；當(dāng)H/h＝時，＝存在極值，并且處在拐點的位置上；當(dāng)H/h＞時，＝有存在大小兩個極值；當(dāng)H／ｈ＝2時，＝存在極小值，并且這個極小值處在橫坐標(biāo)上。汽車通常情況下都會使用H/h為1.5-2.0，h為2-4mm的彈簧膜片，這樣的膜片可以極大地簡化操作程序，也可以使離合器的彈簧處于合適的松緊度。 在這次的設(shè)計中，H/h=1.5，H=3mm，h=2mm。 圖7-3 膜片彈簧的彈性特性曲線 7.4.2 R及R/r確定 有相關(guān)的研究表示，R/r與彈簧材料利用率存在反比例的關(guān)系，彈簧材料的利用率會隨著R/r的增大而減小，這樣的彈簧的硬度更高，其直徑對其彈性曲線的影響程度越大。按照設(shè)計中要求的壓力的相關(guān)特征，R/r處于1.2~1.3是最普遍出現(xiàn)的情況。此外，應(yīng)該將彈簧膜片的半徑設(shè)置為大于或者等于摩擦片的半徑，這樣的設(shè)置可以使摩擦片在工作時受力均勻。 如果從材料利用率方向來看，R/r的值處在1.8～2.0的范圍當(dāng)中時，彈簧的質(zhì)量的利用率將會達(dá)到最高，同時彈簧具有的彈性勢能也是最大的。針對這個特性，可以在一些緩沖裝置、降低振動頻率的裝置以及需要很多彈性勢能的裝置中使用具有這種性質(zhì)的彈簧。但是對于汽車的離合器來說，其膜片彈簧并不要求具有存儲很多彈性能的特性，所以選取的彈簧的R/r值不應(yīng)該在1.8～2.0范圍當(dāng)中。相反的，其值應(yīng)該處在1.2～1.3的范圍當(dāng)中，保證膜片彈簧具有硬度較高的特點。對于膜片彈簧的大端來說，其半徑的值應(yīng)該與摩擦片的半徑相互協(xié)調(diào)，其值應(yīng)該處在摩擦片的內(nèi)徑與外徑之間的范圍當(dāng)中。除此之外，在將H，h及R/r等固定在一個特定值時，膜片彈簧應(yīng)力將會隨著彈簧半徑的增加而降低。 初步確定R=108mm r=90mm 根據(jù)公式得R/r=1.2 7.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角α 在膜片彈簧中，其圓錐底角α應(yīng)該確定在10°~14°的范圍之間，膜片彈簧在不受力的情況下，其圓錐底角α?xí)艿絻?nèi)截錐高度的影響，其關(guān)系式為α≈H/(R-r)。在代入數(shù)值時，一般取α=12.7。 7.4.4 膜片彈簧小端半徑rf及分離軸承的作用半徑rp 膜片彈簧的結(jié)構(gòu)影響rf的值，其最小值一般比變速器第一軸花鍵外徑大，同時分離軸承作用半徑應(yīng)該大于rf。 上面知道花鍵外徑D=32mm，為了讓2rf＞D成立，所取得值應(yīng)為rf=20㎜，rp=22㎜。 7.4.5 分離指數(shù)目n、切槽寬δ1、窗孔槽寬δ2、及半徑re 1）分離指數(shù)n的選取。一般情況下取n=18，大尺寸的膜片彈簧半徑為24，小的可為12。 2）切槽寬度δ1 、δ2 及半徑re ，δ1＝3.2～3.5mm，δ2＝9～10mm，re的取值應(yīng)滿足r - re ≥δ2的要求。 其他的取值為: n=18，re=20mm，=3.2mm，=10mm 。 8 離合器殼設(shè)計 在本次離合器的設(shè)計工作中，對于發(fā)動機(jī)曲軸等零件的相關(guān)參數(shù)和尺寸的了解較少，導(dǎo)致只能根據(jù)離合器的相關(guān)結(jié)構(gòu)的特點來進(jìn)行預(yù)估。設(shè)計中的離合器的外殼主要材料是灰鑄鐵，其尺寸是根據(jù)離合器的壓盤的尺寸確定的，其主要的制造步驟可以參考相關(guān)的設(shè)計流程圖。對于此離合器的底蓋來說，制作的材料為鋼板材料，選取厚為1.5㎜的08的鋼板，對其進(jìn)行沖壓,之后在其表面噴上一層防銹漆，就可以制作成功。 第9章 繪制典型零部件圖和裝配圖以及Proe三維建模  9 繪制典型零部件圖和裝配圖以及Proe三維建模 圖9-1 從動片 圖9-2膜片彈簧 圖9-3 摩擦片 圖9-4 摩擦片 圖9-5膜片彈簧 圖9-6從動片 圖9-7從動盤總成 圖9-8壓盤 圖9-9離合器總成  第10章 動力學(xué)分析 10 動力學(xué)分析 通過Proe建立三維模型，導(dǎo)入至ansys中，模型為對稱模型，故只取四分之一模型進(jìn)行分析研究，幾何模型如下所示： 圖10-1 單元類型采用solid185，材料屬性取彈性模量2.1e5MPa，泊松比為0.3 圖10-2 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用六面體網(wǎng)格對結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，為保證計算精度，厚度方向上劃分了兩層單元。 圖10-3 約束膜片彈簧上表面與支撐環(huán)接觸的圓周區(qū)域。因為在結(jié)構(gòu)后處理中需要提取支反合力與位移的曲線，所以此處再約束膜片彈簧時候，先將其與支撐環(huán)接觸的區(qū)域耦合到某一個新建的節(jié)點上，然后約束該節(jié)點的所有自由度，節(jié)點和膜片彈簧之間設(shè)置為剛性連接。則后處理時候提取該節(jié)點的支反力，即為總支反力。 在膜片彈簧下表面與壓蓋接觸的區(qū)域施加Z向的強(qiáng)制位移，模擬膜片彈簧壓平過程。位移加載量為14mm。 因為此處只取四分之一模型，所以截面上需要施加對稱約束。所有約束情況如下所示 圖10-4 打開大變形，設(shè)置好載荷子步進(jìn)行非線性求解。 圖10-5 負(fù)荷特性曲線 根據(jù)圖10-5可以看出，在之前膜片彈簧在位移的加載過程中，其受到的載荷在不斷增加，之后達(dá)到了最大值，最后又下降到一定的水平。由圖可得，膜片彈簧在載荷達(dá)到峰值之前發(fā)生的是彈性變形，之后的是不規(guī)則的線性圖形則說明發(fā)生的是塑性變形。 由峰值點的數(shù)據(jù)可得，膜片彈簧的最大壓緊載荷為0.24Mpa，而膜片彈簧傳遞最大轉(zhuǎn)矩時所受的載荷為0.204Mpa，傳遞最大轉(zhuǎn)矩時不會打滑，所以本次設(shè)計的膜片彈簧離合器滿足要求。  參考文獻(xiàn) 11 結(jié)論 這篇文章是按照相關(guān)的設(shè)計的參數(shù)和要求，以拉式的彈簧離合器為依據(jù)，深入了解其相關(guān)的工作原理及操作的程序等。通過對其工作原理的解釋說明，將其相關(guān)的結(jié)構(gòu)的方案做了對比，了解不同方案的優(yōu)缺點以及計算出了零件的參數(shù)等，最終確定了離合器相關(guān)的原理、數(shù)據(jù)以及制造的材料。 結(jié)構(gòu)方面：通過分析設(shè)計所需離合器的相關(guān)工作原理和使用特點，確定了一種單片拉式膜片彈簧離合器，這種離合器具有相關(guān)的扭轉(zhuǎn)減振器。其壓盤通過傳動片進(jìn)行驅(qū)動的傳遞，其主要的分離軸承具有自動調(diào)節(jié)中心的特點，此外還具有液壓式的操縱機(jī)構(gòu)。 計算方面：先將離合器的相關(guān)的β、P0、D、d等參數(shù)確定，之后將根據(jù)相關(guān)的計算原理得到的參數(shù)與之前確定的參數(shù)進(jìn)行比較，兩者符合時就判定合格。 再以離合器的彈簧間的參數(shù)關(guān)系為依據(jù)，確定其相關(guān)的參數(shù)。最后利用優(yōu)化程序計算彈簧的相關(guān)優(yōu)化值，確定其工作點，并完成相關(guān)的強(qiáng)度校核地工作。 選材方面：摩擦片選用編織石棉基材料，保證其有足夠的強(qiáng)度和耐磨性、熱穩(wěn)定性、磨合性，不會發(fā)生粘著現(xiàn)象。膜片彈簧采用60SiCrVA，其中所含硅成分提高了機(jī)件的彈性；傳動片采用80剛，滿足其強(qiáng)度需要；壓盤采用HT200，提高了耐磨性；離合器蓋從用鑄鐵，提高了散熱能力；設(shè)計后的離合器溫升校核合格。 總體來看，這個離合器的設(shè)計遵循的原則主要有以下幾點：分離徹底、接合柔和、操縱輕便，工作特征穩(wěn)定、從動部分轉(zhuǎn)動慣量小等。相關(guān)的設(shè)計產(chǎn)品全部符合設(shè)計的相關(guān)要求，選取的相關(guān)制作原料也基本遵從了設(shè)計要求中耐磨，耐壓和耐高溫的特點。此外，離合器的相關(guān)尺寸也符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有實用性較高、效率較高的特點。 參考文獻(xiàn) [1]魯澤林. 離合器的正確使用[J]. 山東農(nóng)機(jī)化,2011,03:35. 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