湿式离合器设计-含DCT湿式双离合器【含6张cad图纸+文档全套资料】

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:414951605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:414951605或者1304139763 ======================== 湿式离合器设计 摘 要 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。通常离合器在发动机和变速器，它连接到发动机飞轮的活动部分之间安装时，传输是连接至驱动部。对于所有类型的汽车被广泛使用湿式离合器，实际上是一个独立的机构，可以依靠它们的主人，摩擦的驱动部之间来传递动力。离合器的主要功能是切断，发动机和传动系统实现平滑的参与，以确保顺利启动汽车;移位中分离发动机和传动系统，减少了换档变速器的影响;受到在工作更大的动态负载时，以限制传动系的最大转矩经受份防止传动系统损坏由于过载;有效地降低传动系的振动和噪音。 关键字：湿式离合器 离合器 摩擦片 减振盘 目录 第1章 绪论 4 1.1 引言 4 1.2 离合器的发展 4 1.3 湿式离合器的结构及其优点 5 1.4 设计内容 7 1.5 方案的确定 8 第2章 基本参数设计 9 2.1 离合器基本性能关系式 9 2.2 后背系数的选择 9 2.3摩擦片参数设计 9 2.4本章小结 13 第3章 主动部分设计 14 3.1压盘设计 14 3.1.1压盘的设计 14 3.2 离合器的设计 16 3.3 传动片设计 16 3.4 本章小结 17 第4章 从动盘总成设计 18 4.1摩擦片设计 18 4.2从动盘毂设计 18 4.3从动片设计 20 4.4减震器设计 20 4.4.1弹片减震器的功能 20 4.4.2弹片减震器的结构类型的选择 22 4.3本章小结 28 结论 37 致谢 38 参考文献 39 第1章 绪 论 1.1引言 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。通常离合器在发动机和变速器，它连接到发动机飞轮的活动部分之间安装时，传输是连接至驱动部。对于所有类型的汽车被广泛使用湿式离合器，实际上是一个独立的机构，可以依靠它们的主人，摩擦的驱动部之间来传递动力。离合器的主要功能是切断，发动机和传动系统实现平滑的参与，以确保顺利启动汽车;移位中分离发动机和传动系统，减少了换档变速器的影响;受到在工作更大的动态负载时，以限制传动系的最大转矩经受份防止传动系统损坏由于过载;有效地降低传动系的振动和噪音。 1.2离合器的发展 在离合器结构，最成功的锥形离合器的早期发展。其原型已被安装在1889年德国戴姆勒公司生产的汽车钢制车轮。它是发动机飞轮的内孔锥形制成的离合器的积极成员。采用锥形离合器项目已延伸到1920年代中期，当锥形离合器制造相当简单，很容易修复摩擦表面。它的摩擦材料已经罗用发带，皮带。当时曾有过鞋 - 鼓离合器，其结构有利于在离心力的作用，使对鼓面蹄。无论锥形离合器或鞋 - 离合器鼓，也容易造成分离不彻底，甚至自锁现象主要跟随根本无法分开。 由于今天采用的是多片离合器片离合器片的先驱，它是1925年出现并没有之后。多片离合器的主要优势，在汽车起步离合器的接合比较顺利，无冲击。早在设计，多片按成对出现，一个钢盘在青铜盘前的布局设计。采用摩擦纯金属，它们浸在油中，以达到更满意的性能。 浸在油盘离合器盘直径不宜过大，以避免在高速摆脱了油。另外，油也容易粘到金属盘，容易地分离。但毕竟利大于弊。因为在那个时候，许多其他离合器仍然是原来的舞台，表现非常不稳定。 石棉基摩擦材料被引入和改进，使得盘形离合器能够传输更高的转矩，并能承受更高的温度。此外，使用石棉基摩擦材料可以是摩擦面积，从而可以减少摩擦片数，这是关键的多片离合器至离合器换档的单片之后小。 20世纪30年代的很好，直到20年代末，该只用于多片式离合器的唯一种族和威力强大的汽车的工程车辆，。 早期的单片湿式离合器和锥形离合器由一个类似的问题，即，当离合器啮合顺利足够。然而，由于湿式离合器紧凑的整体结构，散热性好，转动惯量小，所以内燃机为动力的汽车经常用它，的廉价冲压离合器盖更是让后特别是研制成功。 其实早在1920年，已经出现了整体的湿式离合器，本发明和上述摩擦面片石棉有关的团体。但在这段时间内一段相当长的时间后，由于在技术设计的缺陷，造成的离合器单片足够平滑的问题的接合。早在第一次世界大战之后，存在金属薄板片单片从动盘离合器的表面上无摩擦，摩擦面片被连接到飞轮和压盘的活性部位，该弹簧设置在中心，在通过后的压板上的杠杆作用。然后切换到布置沿着上压板直接压力的圆周上的多个直径较小的弹簧，成为现在的螺旋弹簧装置的最常用方法。这种布置带来了实惠的设计，以使压力板弹簧工作的一个更均匀的压力分布，并减小轴向尺寸。 多年的实践经验和技术，人们逐渐它体积小，改进，因为它具有结构的驱动部分的良好的热惯性小，所以选择一个湿式离合器湿式，紧凑的趋势在，如完全分离，很容易调整方便，由于某些结构性措施的结果，我们，目前广泛模型中，使用在大，中，小型，实现了磁盘的平滑接合我们能。 今天整体的湿式离合器的结构设计是相当完美的。使用带有轴向柔性从动板，提高了离合器接合的平滑度。从动离合器组件被安装在扭转阻尼器，以防止扭转共振的传输，从而减少噪声和负载的传输。 随着人们轿车的舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上不断完善，越来越多的使用乘客扭转减振器的双质量飞轮，更好的降噪传动系统。 对于重型离合器，这是常有的大规模商用，发动机功率增加，但离合器的规模有限，以允许更多的空间条件，日本离合器酷天，增加了离合器的扭矩传递能力，提高使用寿命，简化操作，它已成为一个重型离合器当前的趋势。为了提高离合器的变速器扭矩容量在重型车辆可以是双板湿式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸，双盘离合器变速器扭矩容量和使用寿命是单片双折。但受其他客观因素，价值比理论数量少的实际效果。 近年来，湿式离合器技术的不断提高，在一些国外重型车开始使用多片湿式离合器。与湿式离合器相比，由于油泵的强制冷却，低摩擦表面温度的结果（不超过93℃），因此，开始时间不被滑动摩擦片燃烧造成的。查阅国内外资料了解到，离合器寿命可达5-6倍的湿式离合器，但优点是在湿式离合器戏必须在一定的温度范围达到了温度范围的负面影响。目前，这一技术还不够完善。 1.3湿式离合器的结构及其优点 1.3.1湿式离合器的结构 盘簧离合器由螺旋弹簧，离合器罩，由压力板总成，驱动板和释放轴承组件和其他零件。 1，离合器盖 离合器盖一般是120°旋转，或用螺栓和飞轮连在了一起90°对称冲压板壳结构。离合器盖离合器结构更形承载构件复杂，压缩弹簧的压力最终会作出忍受。 如图2所示，螺旋弹簧 螺旋弹簧按压离合器重要元素，在开放孔的内周表面有许多长均匀的径向狭槽，形成在大椭圆形或矩形孔的凹槽的根，可穿过支撑铆钉，这部分是所谓的分离装置;从底部的孔形状像一个弹簧的一个无底的宽侧板的外周，所述横截面的截头圆锥体，称作碟形弹簧部。 3，压板 台板结构一般是环形的圆盘形铸件，压盘和离合器由发动机有着密切的联系。压力板被中断的环形支承凸台，最外面的均匀的力传输与三个或四个凸耳的所述外周附近。 4，驱动皮带 当离合器被接合以驱动所述飞轮驱动离合器盖压盘一起旋转，并通过摩擦从动盘旋转之间的压力板和从动板摩擦板;在离合器片，压盘相对于自由轴向移动，从动盘释放离合器盖。这些动作由驱动器叶片完成。变速器和离合器盖片，分别与压力板铆钉或螺栓连接的两端，一般沿圆周布置。当离合器接合时，通过该离合器盖以驱动压板共同旋转;在离合器，你可以用它来影响压盘轴向分离的弹性恢复力，并减少操作力。 5，分离轴承总成 释放的分离轴承，分离套筒等部件轴承组件。在工作​​中主要承受轴向力的分离轴承，还要承受下径向力的离心力高速旋转。目前国内的汽车使用更推力角接触球轴承，全封闭结构和高温润滑脂铿，其最终的形状和手指分离配合平面球形面的舌部的舌形，弧形舌部扁平或凹曲端面的端面表面。 1.3.2湿式离合器的工作原理 由图1.1可知，离合器盖1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当螺旋弹簧3被预加压紧，离合器处于接合位置时，由于螺旋弹簧大端对压盘5的压紧力，使得压盘与从动盘6摩擦片之间产生摩擦力。该离合器盖组件（离合器形式部分活性物）并旋转与飞轮由驱动盘组件的摩擦板的摩擦转矩驱动，以发送该发送和发动机功率它会一起转动 图1.1湿式离合器的工作原理图 分离离合器，离合器踏板8步，通过机构的操纵，使分离轴承装配7个独立的螺旋弹簧装置推进，螺旋弹簧反锥形变形，大假结束压盘，压盘在驱动器中的弹性件背离下摩擦片，从动圆盘组件处于脱离位置时，切断发动机动力的传递。 1.3.3湿式离合器的优点 与其他形式的湿式离合器的离合器相比，它具有许多优点： 1，湿式离合器有一个理想的非线性弹性特性; 2，螺旋弹簧和独立于压缩弹簧和杠杆，简单且紧凑的结构，轴向尺寸小，零件数量少，低质量; 3，当高速旋转时，弹簧按压力小的降低，性能更加稳定; 4，螺旋弹簧与压板接触压力分布的全周，摩擦接触良好，磨损均匀; 5，容易实现良好的透气性，使用寿命长; 如图6所示，螺旋弹簧和离合器中心一致的中心线，良好的平衡。 1.4设计内容 1、压盘设计。 2、离合器盖设计。 3、从动盘总成设计。 4、螺旋弹簧设计。 1.5方案选择 本设计采用了单件湿式离合器。使用，因为它的结构简单，可靠性高，维修方便车辆摩擦离合器，大多数轿车均采用这种形式的离合器。该湿式离合器是因为大多数为需要的多片湿式离合器离合器来传递扭矩较大离合器，赛车不在此列。湿式离合器是因为湿式离合器具有许多优点：第一，螺旋弹簧具有非线性特性，因而可被设计使得当摩擦垫磨损时，弹簧压力几乎不变，并降低离合器踏板的力时分离，使操纵轻便;其次，在螺旋弹簧离合器轴的中心线的安装位置是正确的，所以压力几乎不受冲击，稳定性的离心力，平衡权利;此外，螺旋弹簧本身，发挥压缩弹簧和杠杆的分离，离合器结构大为简化，减少了部件的数量，降低了质量和显著缩短其轴向尺寸;另外，由于螺旋弹簧和压板是接触压力分布的全周，与摩擦片是良好，磨损均匀，而且容易实现良好的冷却通风。由于湿式离合器的具有一系列优点，如上所述，和制造螺旋弹簧的技术都在不断提高的水平，因此该离合器在汽车和小型的小轿车已被广泛采用，并逐渐扩展到卡车上。选择单片从动盘驱动盘是一种结构简单，调整方便。使用传输芯片，因为它不是太明显的缺点，简化了结构，降低了装配要求和它帮助设置压纸压板驱动系统。由于其相对较小的部分的号码选择拉离合器拉式离合器，更简化的结构，轴向尺寸变小，较小质量;并分离较大的杠杆，踏板操作力之变浅。 综上所述本设计选用单片拉湿式离合器。 第2章 基本尺寸参数选择 2.1离合器基本性能关系式 摩擦板或驱动板外径离合器的一个重要参数，离合器其整体尺寸有决定性的影响，并根据所有的离合器的可以传输发动机的最大扭矩来选择。为了可靠地提供最大发动机扭矩，静摩擦转矩离合器应大于所述最大发动机扭矩和反过来的摩擦转矩传递离合器决定了它的摩擦面Z的摩擦因数f，按压力在总摩擦的作用表面平均PΣ摩擦摩擦片半径室，即 （2.1） 式中：—离合器的后备系数，见下表。 —摩擦系数，计算时一般取0.30。 该车型发动机最大转矩为200N·m，取摩擦系数为0.3可得离合器的静摩擦力矩为N·m[1]。 2.2后备系数的选择 离合器的后备系数，选择时应考虑摩擦片磨损后仍能传递及避免起步时滑磨时间过长；同时应考虑防止传动系过载及操纵轻便等。 表2.1后备系数表 车 型 轿车 轻型货车 中、 重型货车 越野车 牵引车 后 备 系 数 1.30～1.75 1.60～2.25 2.0～3.5 本设计是基于长城赛弗F1汽车的离合器设计，该车型属于越野车类型，故选择本次设计的后背系数β在2.0～3.5之间选择。因为该车型为城市越野车，不需要太大的后备系数，取=2.0。 2.3摩擦片参数设计 摩擦片离合器，这是关系到该结构的重量和离合器，扭矩的寿命和离合器大小它需要的基本尺寸的外径之间有一定的关系。很显然，大扭矩传递，你需要更大的尺寸。发动机转矩是一个重要参数，当最大发动机扭矩，根据到D确定，可以查表，以确定为2.2旦标尺摩擦板的外径。 表2.2离合器尺寸选择参数表 摩擦片外径D/mm 发动机最大转矩Te max/N·m 单片离合器 双片离合器 重负荷 中等负荷 极限值 225 — 130 150 170 250 — 170 200 230 280 — 240 280 320 300 — 260 310 360 325 — 320 380 450 350 — 410 480 550 380 — 510 600 700 410 — 620 720 830 430 350 680 800 930 450 380 820 950 1100 所选的尺寸D应符合有关标准(JB1457-74)的规定。表2.2给出了离合器摩擦片的尺寸系列和参数。另外，所选的D应符合其最大圆周速度不超过65～70m/s的要求，且重型汽车不应超过50m/s。 表2.3离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 内径 厚度 内外径之比 单位面积 160 110 3.2 0.687 10600 180 125 3.5 0.694 13200 200 140 3.5 0.700 16000 225 150 3.5 0.667 22100 250 155 3.5 0.620 30200 280 165 3.5 0.589 40200 300 175 3.5 0.583 46600 325 190 3.5 0.585 54600 350 195 4 0.557 67800 380 205 4 0.540 72900 根据发动机参数该车型发动机最大转矩Te max为190N·m及表2.1可查出本车将使用单片式离合器，且离合器摩擦片外径为250mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具体参数，如下： 摩擦片外径D=250mm 摩擦片内径d=155mm 摩擦片厚度h=3.5mm 摩擦片内外径比d/D=0.620 单面面积F=30200mm2 2.4本章小结 本章离合器摩擦片的设计选择，确定外径离合器片，装配后的许多其它组件选择方面起到了决定性的作用。通过设计选择的部件的摩擦板，也可以间接地确定离合器等的尺寸。 第3章 主动部分设计 3.1压盘设计 3.1.1压盘参数的选择和校核 压板更复杂的形状，需要良好的热传导性，它具有摩擦和磨损系数高。它通常是由灰口铸铁HT200，是珠光体组织，硬度HB170〜227。另外可以添加少量的金属元素（如镍，铁，锰合金等）以增强其机械强度。压力板的外径可以通过结构根据摩擦板的外径来确定。为了让每一个参与将不会升得太高，压力板应该足够大的质量来吸收热量;为了确保在加热没有翘曲的情况下，压力板应具有足够的刚度，并且通常更厚（载货运汽车离合器压盘，其厚度不小于15mm）。此外，在结构设计上也应该注意压板更好的通风和冷却，例如在压板体投地导风管。压盘的厚度初步确定后，应校核离合器一次接合的温升不应超过8℃～10℃温升τ的校核按式为： τ=γL/mc （3.1） 式中：γ—传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器，γ=0.5； m—压盘的质量，kg； c—压盘的比热容，铸铁的比热容为℃)； L—滑磨功，J。 若温升过高，可适当增加压盘的厚度。压盘单件的平衡精度应不低于15～20g·cm。 选择压盘厚度为20mm，外径255mm，内径150mm。 代入公式（3.1）进行校核计算，τ=6.732℃符合标准[2，3]。 3.2离合器盖设计 一般使用2. 5〜5毫米厚的低碳钢板冲压制造。离合器盖的形状和尺寸由离合器的结构设计确定。在特别说明的设计是通风等问题的刚度。离合器罩刚性是不够的，会产生大的变形，这不仅会影响操作系统的传输效率，而且还可能导致分离不完全，引起过早磨损衬里，甚至变速器换档困难。离合器盖建有压盘，释放杆，压缩弹簧等。因此，飞轮的轴非常重要的。它可以在定位销或螺栓和轴颈对的方式使用。为了加强通风并除去摩擦衬磨损粉末，以确保的前提下的刚性，就可以盖设置循环进气口和出口的离合器，甚至设计了盖子结构用鼓风机叶片。 设计要求离合器罩离合器罩直径大于离合器片的外径，能将其他离合器上的部件包括其中即可[4]。 3.3传动片设计 当压盘与飞轮通过弹性传动片连接时，应板材开车拉应力强度校核;如果通过凹凸孔连接，定位销或键，您应该执行压应力强度校核： （3.2） 式中：—考虑发动机转矩分配到压盘上的比例系数，单片离合器取； —力的作用半径(见图3.4)，m； —工作元件(例凸块一窗孔、传动销、键)的数目，这里取3组每组4片； —接触面积，mm2，这里取长为65mm，宽为20mm，所以F=1300 mm2 。 计算得=15.22符合标准[5]。 1-传力装置；2-分离杠杆中间支承；3-支承叉；4-调整螺母 图3.4压盘及分离杠杆计算用图 3.4本章小结 本章离合器驱动部分的设计，计算，选择和检查。该倡议包括离合器盖，压盘等等。这些组件是离合器扭矩传动部件，它们的共同特点是做一个良好的散热效果，有效地传递出的积极的部分热能力的能力。这些组件都是标准件组装，严格验算，你可以使用标准，满足使用的需要。 第4章 从动盘总成设计 4.1摩擦片设计 在严重打滑时离合器接合过程离合器表面片，产生大量的热的时间相对较短的时间，因此，需要大量的集成贴片应具有以下性质： 1，当工作的摩擦系数较高; 2，整个工作寿命应保持其摩擦特性，你希望出现的一步，摩擦系数衰退; 3，在短时间内能吸收相对高的能量，以及良好的耐磨性; 4，能承受高压板载荷作用在离合器接合过程中表现出良好的性能; 5，能抵抗离心力在高速高负荷而不损坏; 6，在发动机扭矩，足够的剪切强度的传送; 7，具有转动惯量小，材质优良加工性能; 8，在整个工作温度范围内，并配合料压板，飞轮具有良好的摩擦性能兼容; 图9中，双表面摩擦是高度可溶污垢的性能，不影响他们的摩擦; 10，具有良好的价格/性能比，它不会对环境造成污染。 鉴于上述情况，近年来，那种在摩擦材料的快速增长。摩擦材料选择的基本原则是： 1，以满足更高的性能标准; 2，成本最小化; 3，取石棉的地方。 离合器片的设计中使用的金属陶瓷材料。它是由金属，陶瓷组分和润滑剂组合物的多元复合体。所述金属基片的主要作用是陶瓷元件体接合的方式，并且其中所述润滑剂保持，具有一定的机械强度形成为一体;陶瓷部件主要作为研磨剂效果;和润滑剂组分，以改善该材料主要由耐发热胶着性和战争的润滑粘度，摩擦，工作顺利。润滑剂组件和陶瓷组件一起形成陶瓷摩擦磨损性能调节剂。 这种材料可以完成各种需求和良好的上提，所以我选择了这种材料。摩擦片的尺寸参数在第2.3节中已经查表得出，不再叙述[6]。 4.2从动盘毂设计 从动盘花键孔与传动花键轴的第一轴的前端移动至与矩形花键联接到从动板易可轴向移动的侧翼定心。花键的尺寸根据根据GB1144-74选定（见表4.1）的外径和发动机扭矩驱动板。易花从动盘锁孔键齿花键外的大约直径（1.0〜1.4）倍（对于离合器的工作条件差上限）的有效长度，以确保从动盘时易变形不轴向移动。表4.1 GB1144-74 从动盘外径D/mm 发动机转矩/Nm 花键 齿数 n 花键 外径 D/mm 花键 内径 d/mm 键齿宽 b/mm 有效 齿长 l/mm 挤压 应力 /MPa 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 380 600 10 40 32 5 55 15.2 410 720 10 45 36 5 60 13.1 430 800 10 45 36 5 65 13.5 450 950 10 52 41 6 65 12.5 花键尺寸选定后应进行挤压应力 ( MPa)及剪切应力τj ( MPa)的强度校核： （4.1） （4.2） 式中： ，—分别为花键外径及内径，mm； n—花键齿数； ，b—分别为花键的有效齿长及键齿宽，mm； z—从动盘毅的数目； —发动机最大转矩，Nmm。 从动盘毅通常由40Cr ， 45号钢、35号钢锻造，并经调质处理，HRC28～32。 由表4.1选取得： 花键齿数n=10； 花键外径D=35mm； 花键内径D=28mm； 键齿宽b=4mm； 有效齿长l=35mm； 挤压应力=10.4MPa； 校核=19.342MPa； =8.324MPa符合强度得要求。 4.3从动片设计 从动片一般1.3〜2.0mm厚钢板冲压。有时磨薄盘形的外边缘，以0.65〜1.0mm时，以减少其惯性。从动片材料，具有高碳钢（50或85钢）或钢65Mn钢，热处理硬度HRC38〜48与它们的结构类型，整体风格即没有波形弹簧片从动片，一般;使用分离（或组合）波形弹簧片带动电影，电影驱动使用08钢，氰化物表面硬度HRC45，层深0.2〜0.3毫米;波形弹簧采用65Mn钢钢，热处理硬度HRC43〜51。 4.4扭转减振器设计 4.4.1扭转减振器的功能 为了降低汽车变速器，通常是一系列与在传动系，其安装在离合器板扭转阻尼器的弹性阻尼装置的振动。弹性元件，以减少前传动系扭转刚度，减少一个三节点系统的固有频率的传动系扭转振动模态，从而使更严重的扭转振动速度出通常的速度范围（当然，在实践中，要做到这一点这是很困难的）;其扭转振动阻尼元件用于消耗能量，从而可以有效降低谐振负载，非谐振负载和驱动列车噪声[7]。 4.4.2 扭转减振器的结构类型的选择 图4.1示出了几个扭转阻尼器的框图，它们之间的区别是使用不同的弹性元件和阻尼装置。使用螺旋弹簧和扭转阻尼器的摩擦元件（见图4.1ad）已被最广泛使用的。在这种结构中，有六个窗口上的从动板和从动板易开，配备在每个窗口中的阻尼弹簧，并由此传递到从动件易发动机转矩从动盘时沿圆周必要切线弹簧装置从动件，所以很快从动件和从动盘易弹性地连接在一起，从而改变了传输刚度。当相同的大小和功能的弹片同时，扭转阻尼器的线性弹性性质。这种扭转阻尼器具有线性特性，结构比较简单，广泛用于汽油的汽车。当六泉属于两个或三个尺寸从小到大，刚度投产按照顺序，然后叫了两个或三个非线性扭转阻尼器（图4.1E为三个）。该非线性扭转阻尼器，宽现代车辆，特别是在汽车用柴油发动机。柴油发动机的怠速转速不匀较大，常引起撞击传动齿轮齿常问。为此，扭转阻尼器可以有两个或三个不共线的弹性性质。一流的刚度是非常小的，说闲着水平，以减少传输空闲噪音效果显着。线性扭转阻尼器可以有效地在负载情况下（通常是最大发动机扭矩）只工作，扭转阻尼器和三阶非线性弹性性质都适合他们的有效工作以展开负载情况的范围内，这有助于避免传动系统共振，减少扭转振动及噪声，同时驱动并在传动系空转车。 见中空圆柱形扭转阻尼器橡胶弹性元件（图4.1f）或星形等形状，而且还具有非线性弹性性质。虽然结构简单，与橡胶变形的大的内部摩擦，因而不需要额外的减震装置，但因为它会显著增加的从动板的转动惯量，和工作所需的特殊橡胶在离合器热状态制造，并且因此还没有被广泛采用。减振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(图4.1a)的结构中阻尼摩擦片的正压力靠从 1 图4.1减振器结构图 活动板及阻尼板之间建立铆钉连接。其结构很简单，但是当摩擦垫磨损，阻尼力矩将减少或甚至消失。为了确保良好的压力，使一个稳定的阻尼转矩，可加入到一个锥形弹簧（图4.1c，d）中，在使用不同的刚度碟形弹簧和摩擦板的圆柱形螺旋弹簧以建立两个不同的正压力（图分别4.1D），非线性变化，可以实现阻尼力矩。 4.5本章小结 本章设计计算和检查的部件的离合器盘组件的。从动盘包括摩擦，弹片减震器，从轮毂驱动和一些其它紧固部件传递力。考虑到它的要求和特性的所有方面，提高了原始设计和材料的某些部分，使整体效果更好。并改善自己的生活和汽车离合器的舒适性等。 结 论 该设计的设计和分析在湿式离合器中使用，在湿式离合器分类，所述的湿式离合器和组合物，和它们的特性的原理。详细推导过程中积累了大量的数据，和一个湿式离合器平局的成功完成图。 主要描述离合器的发展现状，和它的工作原理，在此过程中，比较组合，初步确定合适的形式离合器结构后，选择拉式湿式离合器，以及与一扭转阻尼器，以计算背面提供理论基础。 在计算中，首先确定摩擦盘直径的大小，然后基于其他部分装配和设计进行了计算的大小。通过计算摩擦板的外径检查，计算其他部件的选定尺寸，然后进行检查，以确定它是否能够满足设计要求。设计包括一个从动盘总成设计验证，检查模板设计，设计验证离合器盖和离合器盖设计验证和优化。专门设计来计算摩擦板，多个部件，螺旋弹簧，压板，离合器盖，变速箱片剂扭转阻尼器组件 之后的工作是通过计算机Pro / E软件完成学习使用，对整个离合器总成图，从动盘总成，压盘，螺旋弹簧，摩擦片绘制，在绘制离合器组件的过程中，随着进一步的了解，并提高计算的遗漏部分。 这样的设计可以提出建议，以优化和修改离合器的原创设计，从它的未来设计过程中的参考。通过这种优化改进了原有的设计满足了离合器，增加使用这种类型的车，舒适性，提高汽车的目的效率。 致 谢 首先要表示衷心的感谢所有的老师，在短短几年内，它们都有助于我们的成长和进步。在本次毕业设计中，有许多老师给予了指导和帮助，特别是教师在毕业设计的全过程，给了我们很大的帮助，因为我们的教师，兢兢业业，一丝不苟。 至此，本次毕业将上报通道，但老师的教学，但人们永远不会忘记，在毕业设计，我不仅学到了知识，也让我学到了很多道理，总之，很多。 即使我做了很多努力，在毕业过程中，但由于我的水平有限，错误和违规行为的设计确实发生，我们希望老师提出宝贵意见。最后，引用了他的学术著作的学术前辈和同行感谢的文字和研究！ 我再次表示衷心的感谢敬爱的老师！ 参考文献 [1]臧杰,阎岩.汽车构造[M].机械工业出版社,2005,8. [2]王望予主编.汽车设计[M].机械工业出版社,2004,8. [3]徐石安，江发潮.汽车离合器[M].清华大学出版社,2005,2. [4]刘惟信主编.汽车设计[M].清华大学出版社,2001,7. [5]林世裕主编.螺旋弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造[M].东北大学,2005. [6]汽车标准汇编(2000～2004) [M].中国汽车技术研究中心标准研究所,2005. [7]阎春利,张希栋.汽车离合器螺旋弹簧的优化设计[J]. 林业机械与木工设备,2006,3. [8]廖林清,曹建国.汽车离合器螺旋弹簧的三次设计[J].四川兵工学报,2001,2. [9]司传胜.汽车湿式离合器的优化设计[J]. 林业机械与木工设备,2004,12. [10]李林,刘惟信. 汽车离合器螺旋弹簧的优化设计[J].清华大学学报,2000,5. [11]林明芳等. 汽车离合器螺旋弹簧的优化设计[J].汽车工程,2003,2. [12]刘红欣.螺旋弹簧应力分布的试验和有限元分析[J].力学与实践，2003， 3. [13]张卫波.汽车湿式离合器智能优化设计技术研究[J].中国工程机械学报,2007,1. [14]肖文颖,许海华.离合器螺旋弹簧的优化设计[J].公路与汽运,2007,4. [15]程汉应.汽车离合器摩擦片数量选择及其参数优化设计[J].汽车工程,2001,7. [16]浦定真.湿式离合器的设计与研究[J].汽车技术,2006,6. [17]赵波,赵晓昱.汽车离合器的相关参数优化与分析[J].拖拉机与农业运输车,2007,2. [18]LiuWeixin,GePing,LiWei.OptimalDesignTorsionalDampersinAutomobileClutch.ProceeDingsoftheInternationalConferenceonCADofMachinery.2001. [19]Ahern,Kathy,Manathung,Catherine.Clutch-StaringStalleDResearchStuDets.InnovativeHigherEDucation.2004. 22 目录 第1章 绪论 4 1.1 引言 4 1.2 离合器的发展 4 1.3 螺旋弹簧离合器的结构及其优点 5 1.4 设计内容 7 1.5 PRO/E软件的特点 7 1.6 方案的确定 8 第2章 基本尺寸的选择 9 2.1 离合器基本性能关系式 9 2.2 后背系数的选择 9 2.3摩擦片外径的确定 9 2.4摩擦片pro/E绘图过程 11 2.5本章小结 13 第3章 主动部分设计 14 3.1压盘设计 14 3.1.1压盘参数的选择及校核 14 3.1.2压盘pro/E绘图过程 14 3.2 离合器的设计 16 3.3 传动片设计 16 3.4 本章小结 17 第4章 从动盘总成设计 18 4.1摩擦片设计 18 4.2从动盘毂设计 18 4.3从动片设计 20 4.4扭转减震器设计 20 4.4.1扭转减震器的功能 20 4.4.2扭转减震器的结构类型的选择 22 4.4.3扭转减震器的参数确定 23 4.4.4减震弹簧的尺寸确定 24 4.4.4扭转减震器的PRO/E绘图过程 25 4.5本章小结 28 第5章 螺旋弹簧设计 29 5.1螺旋弹簧的概念 29 5.2螺旋弹簧的弹性特性 29 5.3螺旋弹簧的强度计算 31 5.4螺旋弹簧的基本参数的选择 32 5.5螺旋弹簧的PRO/E绘图过程 34 5.6本章小结 36 结论 37 致谢 38 参考文献 39 Wear 288 (2012) 54–61 ContentslistsavailableatSciVerseScienceDirect Wear journal homepage: www.elsevier.com/locate/wear Apparatusforcontinuouswearmeasurementsduringwetclutchdurabilitytests NiklasLingestena,PärMarklunda,∗,ErikHöglunda,MartinLunda,JoakimLundinb,RikardMäkib aDivisionofMachineElements,LuleåUniversityofTechnology,97187Luleå,Sweden bVolvoConstructionEquipment,Eskilstuna,Sweden a r t i c l e i n f o a b s t r a c t Articlehistory: Received23May2011 Receivedinrevisedform14February2012 Accepted21February2012 Available online 1 March 2012 Wet clutches are used in many applications today such as automatic transmissions and limited slip differentials in cars as well as in heavy duty equipment such as wheel loaders. The present study is concerned with the wear and engagement behavior ofwet clutches inthe latter type ofapplication. A test rig isdeveloped inwhich the wet clutch engagement ismonitored during an arbitrary number of testcycles. This rig has many similarities with the SAE #2 test rig in that they are both inertia type test rigs. However,thetestrigpresentedherehasseveraloriginalpartsfromheavydutyequipmentinproduction incorporated intoit.Thedatacollectionincludesacontinuous measurement ofthepositionofthepiston usedtoapplyforceontheclutchpackinadditiontotheseparatordisctemperatures, hydraulicactuating pressureandtorquetransfercharacteristics. Themeasurements ofthepistonpositioncanthenberelated totheclutchwearduringalongtestseries. Keywords: Wetclutch Wear Testbench Tribology Temperaturemeasurement © 2012 Published by Elsevier B.V. 1. Introduction etal.[6]intestrigsdesignedspecificallyforthisapplication.The temperatureintheclutchseparatordiscswasmeasuredthrough Wetclutcheshavebeencriticalcomponentsofautomatictrans- missionsandlimitedslipdifferentialsforseveraldecades.However, phenomenaintheclutchsuchasshudderandtorquetransferfail- urehaspromptedinvestigationsintowetclutchbehavior.Thetwo mainmethodsusedarecomputersimulationsoftheclutchbehav- iorandexperimentalinvestigationsusingwetclutchtestrigs. Oneofthemostcommonlyreportedmethodsusedinwetclutch studiesistheSAE#2testrigwhichmainlyfunctionsasaniner- tia dynamometer where a flywheel is accelerated to accumulate energywhereuponaclutchisengagedtobraketheflywheel.This test setup allows for measurement of torque transfer properties andfrictioncharacteristicsforawidevarietyofoperatingcondi- tionsandhasbeenusedextensivelyinresearch[1–3]andisalso frequentlyusedinindustry.AsimilartestrigwasdevelopedbyHol- gerson[4]withtheadditionofallowingacontributionbyadriving torquetotheenergyinputtotheclutch.InHolgerson’stestrigthe clutch temperature was measured using an infrared thermome- ter,allowingforinvestigationsontheinfluenceoftemperatureon clutchbehavior. the use of thermocouples which allowed for investigation of the dependenceoffrictioncharacteristicsontemperature. Marklundetal.[7]usedpin-on-discmethodtodevelopafriction model for purposes of simulating wet clutch behavior. However, thisapproachisnotsuitableforstudyingclutchwearinparticular asdemonstratedbyOstetal.[8]norisitsuitedforinvestigationsof clutchagingingeneral.Thisisinpartbecauseofthelargedifference incontactareatosystemsizeratiointhissetupascomparedtothe clutch. Deterioration of clutch performance during service life is an important issue, limiting the development towards smaller and moreefficientclutches.Theclutchagingcanbedividedintotwo categories.OneislubricantagingasinvestigatedbyBerglundetal. [9]forthelimitedslipclutch.Thesecondisfrictionmaterialaging, includingforexamplewear.GlazingasdescribedbyNewcombetal. [10] could be described as a combination of the two where the lubricant degrades due to the high temperature in the interface formingsmoothlayeronthefrictionmaterialsurface.Wearinpar- ticularwillseverelyaffecttheclutchcontrolsincethethicknessof clutchdiscsshouldbeconsideredwhenconstructionclutchcontrol algorithmsandmightaffectthefrictioncharacteristics. For the limited slip differential application, however, the SAE #2testrigisnotsuitableduetothecontinuousslipconditionsof theclutch.Investigationsintotheclutchcharacteristicsoflimited slipdifferentialshasbeenperformedbyMäkietal.[5]andIvanovic Wearofwetclutchfrictiondiscshasbeeninvestigatedbefore usingafewdifferenttechniques.Theearlystagesofwearhasbeen studiedbymanyauthors[3,11,12]intermsoftherealcontactarea betweenfrictionmaterialandsteeldisc.Forpurposesoflongterm durabilityofaclutch,thewearofthefullclutchpackismoreinter- estingasithasmoreofaneffectonhowtheengagementmustbe ∗ Correspondingauthor.Tel.:+46920492415;fax:+46920491399. E-mailaddress:par.marklund@ltu.se(P.Marklund). 0043-1648/$–seefrontmatter © 2012 Published by Elsevier B.V. doi:10.1016/j.wear.2012.02.014 N.Lingestenetal./Wear 288 (2012) 54–61 55 Fig.1. Thetestriglayout:(1)driveshaft,(2)externalflywheel,(3)gables,(4and 6)gears,(5)sealingdoor,(7)clutchaxlewithclutchdrumand(8)torquearmwith loadcell. Fig.2. Theassemblyoftheclutchinthetestrig:piston(A),springseat(B),balance piston(C),pressureplate(D),separatorandfrictiondiscs(EandF),washer(G)and endplate(D). controlled.Thewearoffullclutchpackshasbeeninvestigatedusing theSAE#2testrig[1,3]orcustomtestrigssuchastheoneusedby Saitoetal.[13].Themethodrequiresthetestrigtobedisassembled regularlyinordertomeasurethewearoftheclutch.However,itis possibletocontinuouslymonitorthewearofaclutchpackusing thesensortechnologiesavailabletoday. Developmentofmoreefficientclutchesrequiresreliabledesign criteria with regards to the different failure modes of the clutch. Inheavydutyequipment,theenergiesandpowerreleasedinthe engagementsaregenerallylargeandplacesanimportantlimitation ontheclutchdimensions.Thisworkfocusesonthedevelopment ofawetclutchtestrigwhichhastheabilitytocontinuouslymon- itor the wear in the clutch in addition to the clutch engagement characteristics.Theperformanceofdifferentclutchdesignscanbe evaluatedbystudyingthewearandfrictiondatawhichiscollected. Tobeabletostoreenergyinthesystem,thedriveshaft(1)has anintegratedflywheel.Theshaftwasmanufacturedfromasingle pieceofsteeltoobtainawellbalancedshaftwhichwouldminimize theriskofvibrations.Rotationistransferredfromthedriveshaft totheclutchbyahelicalgearpair(4and6)withthegearratio1. Thegearontheclutchaxle(6)hassplinesmachinedonthehubfor mountingofthefrictiondiscs.Thedriveshaftisdrivenbyanelectric motorwhichhasamaximumrotationalspeedof3000rpm.Intotal, thetestrighasamomentofinertiaof0.6318kgm2.Anexternal mass(2)canbeaddedtothedriveshaft.Ifthisisdonethetotal momentofinertiawillincreaseto0.7375kgm2. The clutch axle (7) is a slightly modified original part from a wheelloader.Channelsforoilrunthroughtheshaftforthepur- poseofclutchlubricationandhydraulicclutchcontrol.Theclutch ismountedintheclutchdrum.Twosensorsformeasurementof engagementcharacteristicsaremountedthroughholesintherear walloftheclutchdrum.Duringclutchengagementthetorquearm (8)keepstheclutchaxlestationarywhilepressingagainstaload cellwhichregisterstorquetransfer. Toallowforassemblyanddisassemblyoftheclutchpackahole wasmadeinthegablenearthegears.Throughthisholethegear(6) andclutchassemblycanberemovedandreplaced.Duringexper- iments the hole is sealed by a steel door (5) which supports the clutchaxle. 2. Methods To carry out wear studies on wet clutches a new test rig was designed.Themainfocusoftheauthorsistheapplicationofwet clutchesinheavydutyequipmentandthustherequirementsare basedonclutchusageissuchmachines.Throughconditionsiden- tifiedinsuchvehiclesalistofrequirementswascompiled.Thetest rigmustbeableto: TheclutchsetupinsidetheclutchdrumisshowninFig.2.Two frictiondiscswithinwardsplinesareused,squeezedbetweenthree separatordiscswithoutwardsplines(EandF).Theinnersepara- tordiscisloadedbyapressureplate(D)whichisindirectcontact with a hydraulic piston (A) applying the axial load on the clutch pack.Theouterseparatordiscisincontactwithasteelwasher(G). Thewasherallowsfortheassemblyofthetestspecimensinthe standardclutchdrumontheclutchshaft.Theendplate(H)isposi- tionedoutsideofthewasherandheldinplacewithalockingspring. Betweenthehydraulicpistonandthepressureplate,thereisabal- ancepistonandaspringseat(BandC).Betweenthesecomponents aspringismountedinordertoreturnthepistontotheoriginalposi- tionwhenthehydraulicpressureisreleased.Thestandardsprings • Measurethecontinuouswearoftheclutchpack,thetorquetrans- fer,theclutchtemperatureandclutchrotationalspeed. • Use standard size clutch discs from construction equipment in production. • Achieveengagementenergiesabove260kJ/m2. • Finishtheengagementwithin1swithgoodreproducibility. • Allowforfeedbackcontrolwithregardstoanyoutputparameter. • Allowforeasyandaccurateassembly/disassemblyoftheclutch pack 2.1. Mechanics AnillustrationofthecorepartofthetestrigisshowninFig.1. Thestructuralstabilityisprovidedbygables(3)andabottomplate insteel(AISI1148).Theclutchaxle(7)anddriveshaft(1)aresup- portedbytaperedrollerbearingsinthegablesandeverythingis mountedonasteelfoundation. has been replaced by a less stiff wave spring with a linear force displacementbehaviorandthespringconstant48×103N/m. There are three separate oil circulation systems active in the testrig,allusingthesametypeoflubricant.Twoforclutchlubri- cationandcooling,sharingoneoiltank,andonehydraulicsystem 56 N.Lingestenetal./Wear 288 (2012) 54–61 Table1 Testrigdimensions. Componentdimension Size Gablethickness Gableheight Gablewidth Flywheeldiameter Flywheelwidth Driveshaftlength Torquearmlength 41mm 350mm 540mm 275mm 117mm 527mm 150mm forclutchengagementwithaseparateoilsupply.Onelubrication system and the hydraulic system pump oil into the clutch shaft channelsthroughanoildividermountedonthepreviouslymen- tioneddoor.Anoilfilterforthelubricationoilisalsomountedon the door as well as the solenoid servo valve which controls the engagementpressure. Thelubricationoiltankhasavolumeof20l.Theoilispumped byfixeddisplacementgearpumpsthroughthetwocirculationsys- tems, both of which has a maximum flow rate of 10l/min. The primarycirculationsystempumpthelubricantthroughtheclutch axleintothefrictioninterface,whileaverysmallfractionofthe oil is directed to lubricate the bearings of the drive shaft. In the secondarycirculationsystem,oilispumpedthroughafilteranda heatexchangerwheretheoiltemperatureiscontrolledbymeans ofwatercooling.Thereisalsoapossibilitytoheattheoilinthetank Fig.3. Schematicofpositionsensormeasurementsetup. testserieswillyieldinformationaboutthethicknesschangeofthe clutchpack,thusyieldinginformationaboutwear. The hydraulic actuating pressure which controls the clutch engagementiscontinuouslymeasuredbyapressuresensorwhich isalsomountedatthebackoftheclutchdrum.Thesensormeas- uresrelativepressureincreasewitharesponsetimelessthan1ms. Thepressuremeasurementisdirectlyrelatedtotheaxialforceand clutchdiscfacepressurethroughthepistonarea. Therotationalspeedofthesystemismeasuredbyamechanical counter built into the electric motor that accelerates the rig. For onerevolutionoftheshaft,4096pulsesaresentfromthemotor.A settimeintervalisspecifiedandthenumberofpulsesarecounted withinthisinterval,givingtherotationalspeed.Inthisinvestiga- tion,thenumberofpulsesweresampledatarateof100Hz. usingasuspensionheaterallowingforcontrolofthetesttemper- aturewithavariationlessthan2◦C.Thedimensionsofthetestrig issummarizedinTable1. 2.2. Sensors A number of different sensors are installed in the rig to mea- suretheclutchcharacteristics.Thesensorworkingrangesandtheir resolutionissummarizedinTable2. 2.3. Dataretrievalandsystemcontrol Theverticaltorquearmisindirectcontactwithaloadsensor. Thesensorismountedinaholderattachedtothebottomplate.The loadcelloutputvoltageisconvertedtoloadinthecontrolsoftware. Thetemperatureismeasuredintheseparatordiscsbytheuseof thermocouples(typeK).Thesethermocouplesaremetalsheathed withadiameterof0.5mmwithaspecifiedresponsetimeof14ms. Theshortresponsetimeallowsforthecaptureofthefastchangesin temperatureduringclutchengagement.Onethermocoupleisalso usedtomonitortheoiltanktemperature. Onethermocoupleisinstalledineachseparatordisc.Thether- mocouplesareinsertedintoholesofdiameter0.8mmdrilledfrom theseparatordiscedges.Threedifferentmaterialsweretestedin theinterfacebetweenthethermocoupleandtheholewallinterms oftemperatureresponseperformance.Materialoneissimplythe ATF which will fill the gap between thermocouple and disc wall duringtestrigrunning.Materialtwoisaregulartinbasedsolder. ThetestrigiscontrolledbyaCompactRiocomputerthrougha LabViewinterfacerunningonaPC.Thecomputerinturncontrols severalsubsystems;electricmotorcontroller,thehydraulicpump andvalves,thepumpsforthecoolingandlubricationoftheclutch. Thehydraulicpumpandvalvecontrollingclutchengagementis switchedonandoffthroughsimpledigitalswitchesinthecontrol program. In the current setup, the hydraulic pump yields a sys- tem pressure of 5 MPa. The servo solenoid valve controlling the actuatingpressureiscontrolledthroughafeedbackloopincluding acontrolchannel.Anysensorreadingcanbeusedasthecontrol channel, but in the present cases the actuating pressure reading governsthevalveaction.Thepressuresensorreadingiscompared tothedesiredpressureandcombinedintoacontrolvoltagefedto thevalve.Theresponsetimeforthevalveislessthan5ms,allowing forprecisecontroloftheactuatingpressure. Material three is a gallium alloy which is in liquid state at room temperature with a boiling point higher than 1350◦C. This alloy is commercially available under the name Coollaboratory Liquid Pro with application as thermal interface material for computer processors. The position of the piston (Fig. 2H) as the clutch engages is measuredbyacontactDVRT(differentialvariablereluctancetrans- ducer)sensor(Fig.3)mountedatthebackoftheclutchdrum.The sensorpinisspringloadedandfollowsthepistonasitmoves.The maximumlengthofmovementthatcanbemeasuredbythesen- sor is 6mm and it gives resolution down to single micrometers. Theoutputisavoltagethatiscalibratedagainstatestcurveand interpretedinthepostprocessingofexperimentaldata.Thechange in distance traveled by the piston during an engagement over a Thetestrigcanrunintwomodes.Onewhereeverythingiscon- trolledmanuallyandonewhichisasequencebasedrunningmode. Inthesecondmode,atestsequencecanbespecifiedandsettorun a number of clutch engagements. This mode is ideal for running extendedweartestsonaclutchpack.Themanualcontrolismainly usefulfortestingsensorsandtestrigfunctionality. Thecomputeralsohandlesthedataretrieval,savingthedataon anexternalharddriveinbinaryform.Dataisonlystoredduringthe actualclutchengagement,whichlastsforapproximately1s.The systemsamplesthedataatarateof2000Hz,enoughtoresolveall thephenomenapresentduringtheengagement. Parallel to the control system, there is a security system including relays to switch off power if the temperature or actu- ating pressure exceeds a preset value. There are also relays for