货车离合器设计（含三维SW模型）

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 轻型货车离合器 设 计 院(部)别 汽车工程学院 专 业 车 辆 工 程 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2018年6月 摘 要 随着物流业的发展，轻型卡车在城市短途物流运输中作用越来越重要。而离合器是轻型卡车乃至各种汽车中都扮演着一个极其重要的角色，作为发动机和变速器之间的关键部件，它的工作性能直接影响了整车的运行状况。前人对离合器进行了极其细化的研究，包括对各部件和结构的优化等。近年来，离合器的发展突飞猛进，结构形式千变万化，但是离合器的作用却是千篇一律，它通过摩擦来传递扭矩，切断或结合发动机与变速器之间的动力传递；使汽车平稳起步；确保换挡时变速器与发动机结合平顺；限制变速器接受到的转矩，防止传动系过载。近年来，膜片弹簧离合器得到了非常完善的优化，应用于各种汽车上，且工作性能较稳定。本设计在前面众多科研工作者的努力的结果下，对拉式膜片进行了计算与设计。 关键字：轻型卡车,离合器,膜片弹簧，CAD Abstract With the development of the logistics industry, light trucks play more and more important role in urban short distance logistics. The clutch is a light truck and even a variety of cars are playing an extremely important role, as the engine and the key components between the transmission, its performance directly affects the operation of the vehicle. Previously, the clutch was subjected to extremely detailed studies, including optimization of components and structures. In recent years, the development of the clutch by leaps and bounds, the structure of the ever-changing, but the role of the clutch is stereotyped, it is throUGh the friction to transmit torque, cut off or combine the power transmission between the engine and the transmission; smooth start; The engine is combined smoothly; limits the torque received by the transmission to prevent the transmission from overloading. In recent years, the diaphragm spring clutch has been very perfect optimization, used in a variety of cars, and the work performance is more stable. The design of the front of many scientific research workers in the efforts of the results, the pull-type diaphragm was calculated and designed. Key words：Light Truck,Clutch,Disk Spring，CAD 目 录 前 言 1 1结构方案分析 2 1.1从动盘数的选择：单片离合器 2 1.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 2 1.3膜片弹簧的支撑形式 3 1.4 压盘驱动方式 3 2离合器主要参数的选择 4 2.1后备系数β 4 2.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t 4 2.3单位压力p0 4 2.4摩擦片外径D、内径d和厚度b 5 2.5摩擦片的计算与优化 5 3膜片弹簧的设计与计算 8 3.1膜片弹簧基本参数的选择 8 3.2 膜片弹簧的优化设计 8 3.3膜片弹簧的强度分析 10 4主要零部件的结构设计 12 4.1扭转减振器的设计 12 4.1.1扭转减振器的概述 12 4.1.2扭转减振器的设计 12 4.1.3扭转弹簧的设计 13 4.2从动盘总成的设计 15 4.2.1从动盘毂 16 4.2.2从动片与波形片的设计 17 4.2.3摩擦片的设计 18 4.3离合器盖总成的设计 19 4.3.1离合器盖结构设计的要求： 19 4.3.2压盘的设计 19 4.3.3 传力片等的设计 20 5离合器操纵机构的设计 22 5.1操纵机构结构形式选择 22 结 论 23 致 谢 24 参考文献 25 设计论文 前 言 设计的目的及意义：离合器是与发动机相连的一个重要的部分，它的主要功能是作为发动机与变速器之间的过渡部件，将发动机的动力传到或切断至变速器上，确保汽车安稳起步；换挡时不发生冲击；避免变速器承受过大的转矩，防止传动系过载。在现代大多数汽车中，尤其在轻型卡车上，离合器扮演着越来越重要的角色，提高离合器的工作性能是众多科研者工作重点。离合器的结构形式也从推式离合器渐渐演化成拉式离合器，离合器的结构也变得简单，工作性能也得到了进一步提高。在轻型卡车中，从一开始的周布弹簧离合器逐渐演变为膜片弹簧离合器[2]，结构得到了优化，性能得到了优化。操纵机构也向自动操纵方式发展，将离合器在传动系的衔接作用变得日渐重要和协调。 国内外研究现状及发展历程:1980年以来，国内各大生产厂商为了使离合器在汽车中配套使用，他们从国外引进了一批膜片弹簧离合器。他们这种行动极大地促进了国内膜片弹簧离合器的发展，开阔了国内离合器的市场，激发了国内科研工作者的热情。但是当时国内经济水平有限，相比于国外的制造水平还有差距。近年来，国内制造技术突飞猛进，离合器的结构优化及制造水准正在向国际标准靠近，对于中国的汽车制造业是一个有力催化剂，催生了一批国产离合器，其质量符合中国人民的使用要求。在国内，近几年出版的专著及文献对膜片弹簧离合器有一定的研究，如武汉理工大学的刘安阵的《微型汽车离合器膜片弹簧力学分析与研究》[2]，国外的离合器技术比较先进，国外离合器技术的发展历史比较长，也算是一个逐渐完善的产物，最初的离合器是将飞轮的内孔做成锥形作为离合器的主动部分[2]。这种设计一直延续到1920年左右，对于那个时代而言，这种离合器的构造单一，加工简洁，在当时普遍使用[2]。而当时的单片干式离合器结构紧凑，散热性好，转动惯量小，所以在以内燃机为动力的汽车上应用广泛，但是其与锥形离合器一个共同的缺点就是结合不平顺。在本世纪初，弹簧离合器开始使用，目前已有三种弹簧离合器，从一开始的螺旋弹簧离合器到推式弹簧离合器，推式弹簧离合器是由美国通用公司于1938年以来应用于该公司轿车中，是离合器时代一个伟大的进步，20世纪60年代以来应用于各种汽车中[2]。直到后来原西德F&S研制的拉式膜片弹簧离合器成功，1980年以来，各种汽车开始广泛使用。近年来更是由于制造技术的进步，拉式膜片弹簧离合器的缺点逐渐完善，应用得到了进一步推广。拉式离合器在本文中进行了一些细节优化，以改变其安装困难，制造不便等缺陷，进一步优化其结构，对零部件的结构进行一些改变，使其在一些轻型卡车的应用中更加简洁方便，减少制造成本。尤其是对装配困难进行深入的探讨。 主要任务：采用三维建模软件与分析软件对离合器进行仿真。使其在发动机与变速器之间的过渡功能发挥良好，减少振动与噪音，增加传动效率，提高汽车的NVH。 1结构方案分析 在现代大部分手动挡内燃机汽车中应用最多的应该是干湿摩擦离合器，这种离合器结构简单，制造容易。近年来，随着电动汽车，AMT等的发展。从事离合器的结构及优化的科研人员急剧减少。所以未来离合器的结构不会有太大的改变。 摩擦离合器 从动盘数 弹簧布置形式 弹簧形式 作用方向 单片 双片 圆周布置 中央布置 螺旋弹簧 膜片弹簧 推式 拉式 图 1.1离合器的分类 Fig.1.1 the kind of clutch 1.1从动盘数的选择：单片离合器 单片离合器：适用于质量较轻的轻型卡车，发动机的转矩一般较小。由于少了一片从动盘，所以转动时的惯性较小，产生的热量小，径向的尺寸也比较小。 双片离合器：一般用于传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。 多片式离合器：多片离合器多为湿式。主要应用于最大总质量大于14吨的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。 对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。本设计的轻型卡车质量较小，而且径向尺寸不会受到限制，所以选用单片离合器。 1.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是由一种常用的钢材料制成，结构比较特殊，主要还是考虑它的强度设计来改变尺寸。它由两部分组成，包括分离爪和碟簧部分[1]。 (1) 膜片弹簧的优点如下： ①它的弹性特性不是线性的。 ②具有压紧和作为分离杠杆的功能。 ③当旋转速度过高时，它的压紧力并不会下降太多，所以压紧力也不会改变多少。 ④它的整个圆周与压盘相接触，从而压力散布协调，摩擦片与压盘接触较良，片面磨损度相同。 ⑤散热性较好，耐用。 ⑥膜片弹簧的中心和离合器的中心线要对齐，增加平衡。 2.构造简单，操作方便，轴向尺寸小，零件数量少等，是拉式离合器的众多优点，而且，它相对于推式离合器来说，拉式离合器可以不使用支撑环，或者采用一个支撑环的支撑形式。 由于拉式膜片弹簧离合器比较适合轻型卡车，所以选择拉式膜片弹簧离合器。 1.3膜片弹簧的支撑形式 图1.2为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖中的支承环上。 图 1.2 Fig.1.2 本设计采用单一支撑环的支撑形式。 1.4 压盘驱动方式 压盘的启动方法主要有凸块——窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等几种。[1]上面的几种传动方法有一个共同的不足，就是在传力处之间有缝隙，所以在传动的时候将产生不合和噪音，而且在磨损过程中，随着磨损增加，冲击也越来越大，减少了离合器的传力效果。为了避免上述不足，所以当代大多采用弹性传动片来将飞轮传至离合器盖的力传到压盘上，这样既保证了压盘与离合器的弹性连接，还确保了压盘和飞轮的中心线重合，运行起来平衡性好，工作起来安稳，使用时间长。 综合以上：本设计适合选用弹性驱动片驱动。 2离合器主要参数的选择 2.1后备系数β 离合器的静摩擦力矩为 (2.1) 上式中，f为摩擦片中摩擦面的摩擦因数，计算时常取0.25～0.30；F为离合器工作时压盘压紧摩擦片的压力；Rc为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦片的摩擦面数，单片离合器取2[1]。 为了使发动机工作可靠，Tc应大于发动机的极限转矩。即： (2.2) β是离合器中一个非常重要的参数，它反应了离合器可以传递大于发动机转矩能力[9]。选取它时，要考虑当摩擦片受到磨损变薄时，离合器的工作性能不可以下降太多。 最大总质量小于6t的商用车β选择：1.20～1.75，本次设计的轻型卡车总质量较轻所以取β = 1.20。 2.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t 表2.1 摩擦材料的摩擦因数f的取值范围 Tab. 2.1 Friction material friction coefficient f range of values 摩擦片材料 摩擦因数f 石棉基材料 模压 0.20~0.25 编织 0.25~0.35 本次设计的轻型卡车转矩较小，可以采用石棉基编织材料，取f = 0.30 。 摩擦面数是离合器中从动盘数的两倍，由要设计的车型的发动机的转矩来选取，如果发动机的转矩较小，则选用单片即可。由于转矩较小，本次设计取单片离合器 Z = 2 。 离合器间隙△t是当分离套筒被回位弹簧拉到极限位置，避免由于摩擦片的磨损而不能正常工作，分离杠杆和分离轴承留下的间隙[1]否则进而影响离合器的工作性能。该间隙△t一般为3～4㎜ 。本次设计取△t =3 ㎜ 。 2.3单位压力p0 单位压力的选取要慎重，因为它决定了离合器的工作性能，合适的单位压力可以增加离合器的使用时间。取值范围见表2-2 表2.2 摩擦片单位压力p0的取值范围 Tab. 2.2 Range of friction plate unit pressure p0 摩擦片材料 单位压力p0/Mpa 石棉基材料 模压 0.15~0.25 编织 0.25~0.35 p0选择：0.10MPa≤p0≤1.50MPa，本次设计取p0=0.3MPa。 2.4摩擦片外径D、内径d和厚度b 离合器的一个重要参数就是摩擦片的外径，它对离合器的外围尺寸、重量和使用时间有关键性的影响。 摩擦片的外径D可根据发动机的最大转矩按如下经验公式计算 (2.3) 取=18 则D=301mm 由GB/T5764-2011选取标准 表2.3面片尺寸 Tab. 2.3 patch size 当摩擦片外径D确定后,本次设计取D为325㎜则d取200㎜，b取3.5㎜，槽数取20个。 2.5摩擦片的计算与优化 本设计一开始根据设计任务书确定离合器一些基本的性能参数，然后根据一系列的限制条件进行计算优化，是离合器的尺寸更加使用与发动机上，使它的传递效率更高。 ⑴摩擦片外径D的大小要遵循最大圆周速度不大于65～70m/s 即 （3.1） 符合要求。 式中, VD为摩擦片最外缘的圆周速度(m/s);nemax为发动机的最大功率时产生的最高转动速度(r/min)。 ⑵摩擦片的内、外径比c应在0.53～0.70范围内，本次设计取c = 0.62。 ⑶离合器应当传递比发动机功率更大的转矩，这样才更保险。对于不同车型来说，汽车的使用要求不同,后备系数的选取不同，但一般不超过4，不低于1.2。本次设计的轻型卡车较适合采用1.2。 ⑷为了使扭转减震器可以比较容易的安装到离合器上，摩擦片的内径d应满足mm。为扭转减震器的安装半径 ⑸在离合器运行中，防止离合器产生较大的热量，热量大会毁坏摩擦片，所以单位压力的最大范围为0.10～1.50Mpa。 本次设计取 = 0.3Mpa。 ⑹为了防止离合器在汽车一开始低档行走时，防止热量过大毁坏离合器的摩擦片，所以设计时摩擦片的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值[w][1]。 汽车在最初行走时离合器第一次工作所产生的总滑磨功(J)为： () =()=16726.4(J) (3.2) 式中，ma为汽车总质量(kg)；rr为轮胎滚动半径(m)；ig为汽车起步时所用变速器档位的传动比；i0为主减速器传动比；ne为发动机转速(r/min)；商用车ne取1500 r/min 。[3] w = = 0.16 < [w] = 0.33J/mm (3.3) 满足要求 为了表现离合器承受过大转矩的能力，单位摩擦面积所能承受的转矩要小于许用值。[3] 表3.1转矩许用值 Table 3.1 Torque Allowances 离合器规格D/mm <=210 <=210～250 <=250～325 >325 0.28 0.30 0.35 0.40 即 (3.4) 小于许用值0.35 本次设计使用UG对摩擦片进行了三维建模如下图 图2.1摩擦片 Fig2.1Friction plate 3膜片弹簧的设计与计算 3.1膜片弹簧基本参数的选择 ⑴选取比值H/h和h 弹簧的工作性能受比值H/h的影响比较大，为了确保压紧力不会发生较大的变化， 汽车离合器用膜片弹簧的 一般为㎜，板厚为㎜[8]。 结合本次设计的数据:， ， 。 ⑵选取R/r比值和 R、r 经过研究，R/r越大，膜片弹簧的综合性能较差，承受的载荷也较小。综合考虑离合器构造和保证压紧力的要求。摩擦片内外径之比应在1.25到1.3之间。拉式膜片弹簧离合器一般设计时的弹簧内径大于或等于摩擦片的平均半径[8]。即 取 ，。 ⑶α的选择 α一般在9°～15°范围内，它和内截准的高度H有很大关系[8]。 符合要求。 ⑷分离指数目n的选取 分离指数目n常取18，本设计计算出来的膜片弹簧尺寸属于一般的尺寸，取分离指数目n =18[8]。 ⑸膜片弹簧小段内半径r0及分离轴承作用半径rf的要求 内径r0的最小值为了不和分离轴承运动干涉，所以r0应大于rf [8]。 ⑹切槽宽度δ1,δ2和半径re的选取与计算 ，,的取值应满足[8]。 本次设计取， ， 取118mm。 ⑺选取压盘加载点的半径R1和支撑环加载点半径r1[8] R1=155 r1=134 3.2 膜片弹簧的优化设计 对于膜片弹簧的优化设计就是使它的一些基本数据参数满足一些限制条件，这些都是前人经过大量实验得来的公式，目的就是使膜片弹簧的性能达到最佳。 ⑴设计膜片弹簧时，弹簧的H/h 与初始底锥角α≈H/(R-r)应在一定范围内，来确保离合器的性能得到优化[8]。即 ⑵弹簧的一些基本参数的数值范围要在规定范围内，即 ⑶拉式膜片弹簧的压盘加载点半径r1应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，[8]即 ⑷为了使弹簧比较适合地安装在离合器上，摩擦片的平均半径和膜片弹簧的外径还有其他参数之差要在规定范围内[8]即 0≤ r1-r≤6 1≤R-R1=5 ≤7 0≤=2≤4 ⑸膜片弹簧的分离指的杠杆比要满足下面的限制要求[8]即 拉式： 由4,5可得=44mm =40mm 本次设计使用UG依据数据计算对膜片弹簧进行了三维建模 图3.1膜片弹簧 Fig. 3.1 diaphragm spring 3.3膜片弹簧的强度分析 依据ANSYS对膜片弹簧进行分析，在膜片弹簧上施加一个圆周力，得到弹簧的应力应变如下图 图3.2应变图 Fig. 3.2 strain diagram 由此可见应变最大的地方在分离指端，符合设计的初衷。 图3.3应力图 Fig. 3.3 Stress diagram 应力最大的地方在分离指附近，符合实际时的初衷。 图3.4划分网格 Figure 3.4 Divide the grid 通过对膜片弹簧的强度分析可知，设计时的数据基本符合设计时初衷，只需在其他零件的结构中设计正常，即可保证膜片弹簧的强度。 4主要零部件的结构设计 4.1扭转减振器的设计 4.1.1扭转减振器的概述 扭力减震器主要由弹性部件（振动弹簧或橡胶）和阻尼部件（阻尼片）等部件组成[3]。弹性元件可以有效地减少变速器输入轴的扭转刚度，保证轴的刚度不会受到破坏；阻尼元件可以将离合器振动产生的热量降低。 4.1.2扭转减振器的设计 ⑴极限转矩Tj 极限转矩的数值受减震弹簧许用应力的影响，与发动机极限转矩有关，一般可取[9] (4.1) 一般乘用车：系数取 即 　　　　　　 (4.2) 　　⑵扭转角刚度 13×420=5460Nm 　　　　　 (4.3) ⑶阻尼摩擦转矩Tu 发动机最大转矩及结构限制了减振器扭转刚度n，n不可以偏低，所以为了使发动机在正常转速时最大程度减低振动，所以要适当的选取减震器的摩擦转矩[9]。 一般可按下式初选： Tu=(0.06～0.17)Temax （4.4） 取Tu= 0.12Temax = 33.6 ⑷预紧转矩Tn 研究说明，减震弹簧安装时都有一定的预紧，这样更有利于扭转减震器的工作性能。[9] (4.5) ⑸减震弹簧安装的半径R0 R0的尺寸要设计的比较大一些，普遍选取 (4.6) 与上面的限制条件 取 ⑹减振弹簧个数Zj Zj依据摩擦片外径D = 325 mm 进行选取，可以选取Zj为6～8，选取Zj=6[9] ⑺减振弹簧总压力F∑ 当限位销与从动盘毂之间的缝隙被消除，减震弹簧承受的转矩达到极限时，减震弹簧受到的压力F∑为[9] 420000N㎜/65= 6500N (4.7) 单个减震弹簧的工作负荷P=6500/6=1083N ⑻极限转角本次设计 取4°。 4.1.3扭转弹簧的设计 (1) 选择材料，依据《机械设计》采用65mn弹簧钢丝，设弹簧丝1直径4㎜， =1620Mpa [τ]=0.5 =810Mpa (2) 选择旋绕比，根据下表选取 表4.1 Tab.4.1 D/㎜ 0.2～0.4 0.45～1 1.1～2.2 2.5～6 7～16 18～42 C=D/d 7～14 5～12 5～10 4～9 4～8 4～6 取C=4 曲度系数 (3) 强度计算 合格 （4）中径=Cd=16㎜ D=+d=20㎜ 表4.2压簧的计算公式表 Tab. 4.2 Calculation formula of compression spring （5）弹簧刚度K=89.48N/㎜ 工作圈数n=6.98 取7 总圈数取9 （6） 弹簧的最低高度=d·n=4×9=36㎜ （7） 总变形量f=9.08㎜ （8） 弹簧的最低高度=d·n=4×9=36㎜ （9） 自由高度H0=45.08㎜ （10）减震弹簧预紧变形量 (11)减震安装高度 l=H0-f1=45㎜ （12）定位铆钉的安装位置 取=72.5㎜ 本设计采用UG对减震器及减震弹簧依据计算的数据进行了三维建模具体如下 图4.1 减震弹簧 Fig. 4.1Shock absorber spring 图4.2减震器盘 Fig.4.2 Shock absorber disk 4.2从动盘总成的设计 从动盘由从动片、摩擦片及从动盘毂3个基本部分组成。从动盘有两种类型带扭转减震器和不带扭转减震器，本次设计选用带扭转减震器的。 设计从动盘总成时应注意满足以下几个要求。 ⑴降低从动盘由于转动惯性产生的力，这样就能降低变速器换挡时产生的振动。 ⑵从动盘要装上扭转减震器，来防止传动系的由于扭转产生的振动，还可以减少冲击。 ⑶从动盘要有足够的抗爆裂程度。 4.2.1从动盘毂 从动盘毂是离合器中承受发动机载荷最大的部件，它担任起了传力的重任。花键的尺寸由表4.3选取。 表4.3从动盘毂花键的尺寸 Tab. 4.3 Dimensions of the driven hub hub splines 本次设计D = 325 mm ，Temax= 280N·m 故选择花键类型为： 表4.4花键的尺寸 Tab. 4.4 Size of splines 摩擦片外径D/㎜ 发动机最大转矩Temax/（N·m） 花键尺寸 挤压应力/Mpa 齿数n 外径D/㎜ 内径d/㎜ 齿厚t/㎜ 有效齿长l/㎜ 325 373 10 40 32 5 45 11.4 要对花键进行应力计算，来确保花键的寿命达到要求。如果达不到要求，可以增加花键的尺寸 （4.8） 式中，n是花键齿数 ；h是花键齿工作高度，；l是花键有效长度(㎜),P是花键的齿侧面压力（N）。它由下式确定 (4.9) 式中，d´，D´分别为花键的内外径（㎜）；Z是从动盘毂的数目；是发动机最大转矩（N·m）。[1] 求得=2.16Mpa 从动盘毂一般都由中碳钢锻造而成，并经调质处理，其挤压应力不应超过20Mpa。 本次设计依据计算数据对从动盘毂进行了三维建模如下图 图4.3从动盘毂 Fig. 4.3 driven hub 4.2.2从动片与波形片的设计 从动片的质量要较轻来减小它的转动惯量，为了减少变速器变换档位时产生的冲击，从动片的厚度一般不厚。因为整体式弹性从动片很难保证各个闪片的应力应变相同，所以采用分开式弹性从动片来消除这个难点[3]。波形弹簧钢片一般厚度为1.3～2.5mm[3]。 本次设计取2㎜并对从动片及波形片进行了三维建模如下图 图4.4从动片 Fig. 4.4 Slider 图4.5波形片 Fig.4.5 Waveform 4.2.3摩擦片的设计 摩擦片应满足以下要求： ⑴摩擦系数的值越大，有利于降低温度，单位压力，滑动速度对其的影响。 ⑵要有较大的强度。 ⑶质量要小，来减少转动时的惯量。 ⑷热稳定性要好。 ⑸磨合性要好，不至刮伤飞轮和压盘表面。 ⑹工作时要平稳，不会产生颤抖。 ⑺不工作时间长了，不会发粘。 石棉基材料虽然性能不稳定，但适用于轻型，中型载荷下工作。所以本次设计选用石棉基材料。 4.3离合器盖总成的设计 4.3.1离合器盖结构设计的要求： （1）为了不降低离合器的性能，离合器盖要有足够的刚性。 ⑵为了减轻重量和增加承受载荷的能力，汽车和普通卡车离合器盖通常使用的厚度约为3至5mm的低碳钢板不是特别简单的形状。 ⑶离合器内会装上压盘，膜片弹簧等零件，所以要和飞轮的中心对齐，以防干涉离合器的平衡。使用定位稍或定位螺栓定位。 ⑷盖的膜片弹簧支承处要有较低的粗糙度。 ⑸为了便于散去离合器工作时产生的热量，要在离合器上开较大的通风口或者加上排风扇。 设计离合器盖的尺寸时综合考虑了摩擦片和压盘的尺寸，使用UG进行三维建模如下图 图4.6离合器盖 Fig.4.6Clutch cover 4.3.2压盘的设计 对压盘结构设计的要求及传力方式: ⑴压盘的重量不能太轻，还要注意散去工作时产生的热量。 ⑵压盘的刚度不能太小，不然摩擦片和压盘会发生黏着，从而影响离合器的工作性能，厚度不能太薄，厚度约为15～25 mm 。 本次设计采用20㎜。 ⑶与飞轮的对中性能好，而且静平衡也也很重要，压盘单件的平衡精度应不低于15～20 g·cm。[9] ⑷压盘工作部位的粗糙度要低，以免产生不必要的摩擦生热。 压盘的外形设计较复杂，还要求它有足够的散热能力，材料一般选用灰铸铁，一般采用HT200，硬度为170～227HBS。本次设计压盘的材料采用HT200。[9] 压盘的设计尺寸参考了摩擦片的尺寸，使用UG进行三维建模。 图4.7 压盘 Fig.4.7 pressure plate 4.3.3 传力片等的设计 ⑴传力片是离合器中一个比较重要的部件，它将压盘和离合器盖弹性的连接在了一起，还能使压盘轴向移动，它一般使用三到四组，沿着压盘的圆周。 本次设计采用三组传力片，每组传力片还有三个传力片，这样保证了刚度和弹性。 ⑵分离杠杆装置 ①分离杠杆的弯曲强度要较大，不然承受较大的力时，发生了变形，则不能是压盘和膜片弹簧分离，影响了离合器的工作性能。 ②要让支撑分离杠杆的装置和操纵压盘的机构运动时的影响应尽可能小。 ③分离杠杆装置的所有内端的高度应调至与压盘相平行的平面上，它们的高度差不能相差0.2㎜。 ④要尽量减少由于分离杠杆的旋转惯性力而导致压盘的压紧力减少。 ⑤为了有利于离合器的散热，减少自身产生的热量，分离杠杆可以做成叶轮的形状，以利于通风和散热。 ⑶支承环 支承环和支承铆钉的装配精度要高，尺寸尽量做到精细，表面的粗糙度要低。支承环一般采用3.0～4.0的碳素弹簧钢丝。 ⑷分离轴承总成 本设计采用角接触推力球轴承 本次设计采用传力片传动，使用UG进行三维建模，并选取合适的尺寸。如图 图4.8传力片 Fig. 4.8 Power sheet 5离合器操纵机构的设计 离合器的操纵机构的设计是离合器设计中较简单的一部分，但是其重要程度不可小视，它不止关系到离合器的工作性能，对于安全非常重要。 所以设计离合器操纵机构一定要谨遵以下的要求： ①尽可能减小驾驶员踩踏板的力度，一来可以缓解驾驶疲劳，再者减少操纵机构产生的振动。平时乘坐的小汽车要一般在80～150N,商用载货汽车一般在150～200N. ②驾驶员踩踏板的行程一般不超过150㎜，最大不超过180㎜，不小于80㎜。 ③踏板的自由行程的限制非常重要，所以要安装限位装置，以防操纵机构的零件由于受力过大而毁坏。 ④应具有足够的刚度。 ⑤踏板自由行程的调整装置必不可少，因为离合器使用时间长了，摩擦片的厚度难免会减少，这时要自动调整踏板的自由行程。 ⑥传动效率要高。 ⑦汽车中其余部分的工作不会影响离合器的操纵。 ⑧操纵机构要耐用，效率要高，修整方便。 5.1操纵机构结构形式选择 离合器操纵机构主要有机械式和液压式两种形式。由于液压式离合器较适合运用在轻型卡车上，可以有效缓解司机的疲劳。所以本次设计采用液压式离合器。本次设计不再对操纵机构进行设计计算，目前只需选用成套的合适的操纵机构就可以。 25 结 论 本设计首先对离合器的国内外发展现状进行了一定的了解，以及了解了除了摩擦弹簧离合器之外的一些离合器种类，包括DCT，推式等离合器。目前来看国内的离合器市场前景巨大，毕竟离合器是一个消耗件，零件的更换周期有限制，所以生产具有高质量的离合器配件是我们要做的。 本设计再来对离合器的机构进行分析，选取适合轻型卡车使用的离合器结构：拉式膜片弹簧离合器。由弹性传动片进行传动。选取了离合器的一系列基本参数，包括后备系数，摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t等。然后对摩擦片进行了详细的设计与计算，因为摩擦片是离合器一个比较重要的零部件，它的好坏直接影响离合器的寿命。 膜片弹簧的设计是设计的重点，因为膜片弹簧的刚度要得以保证，所以在设计中要不仅对膜片弹簧进行计算还有利用ANSYS进行强度分析，确保离合器的工作性能。 接下来就是设计离合器的主要的零部件，他们的刚度得以保证较容易，所以只需计算，扭转减震器，从动盘总成，离合器盖总成的设计较简单。 本设计对操纵机构设计并没有进行太多的赘述，操纵机构变化较大布置起来根据实际情况进行调整，所以不再进行详细的计算，了解要求就好。 本设计采用UG进行三维绘图，利用cad进行二维绘图及标注，利用ANSYS对膜片弹簧进行强度分析。 致 谢 首先感谢导师的悉心指导，才顺利完成设计。在这过程中，如果没有老师的督促与改正，该设计不会那么完善。其中，对三维软件不是那么熟悉的我，也能熟练掌握建模，装配等，尤其学会了ANSYS的操作，可谓是受益匪浅。 在老师的教导下，面对困难时不再怯弱，而是更加有勇气去克服，这种精神也是难能可贵。在这里要感谢前人对离合器坚持不懈的研究，不管对于离合器的发展，还是汽车产业的进步都有极大地促进作用。最后感谢对我有过帮助的老师与同学，在大学的最后时期，体会到了大学的温暖。 参考文献 [1] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2004. [2] 刘安阵.微型汽车的离合器膜片弹簧力学的分析与研究[D].武汉，2008. [3] 王国权，龚国庆等.汽车设计课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2011. [4] 冯晋祥.汽车构造下册[M].北京：人民交通出版社，2007. [5] 濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2015. [6] 任秀华.机械设计基础课程设计[M].北京：机械工业出版社. [7] 邢闽芳.互换性与测量基础[M].北京：清华大学出版社，2011. [8] 赵鹏.刍议汽车离合器膜片弹簧设计[J]. 科技创新与应用. 2012(06):13-14 [9] 董小洪.双离合器自动变速器干式双离合器设计与分析[D]. 重庆大学. 2010. [10] rndt A. Tarasow C.Bohn G.Wachsmuth..Estimation of the Clutch Characteristic Map for Wet Clutch Transmissions Considering Actuator Signal and Clutch Slip. Institute for Electrical Information Technology, Clausthal University.2016,742–748