585 輕型載貨汽車（離合器及傳動軸設(shè)計）（有cad圖）
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- 0 目錄 前 言 3 第一章 離合器的設(shè)計 .4 1.1 緒論 .4 1.2離合器機(jī)構(gòu)的選擇 .4 1.3離合器主要參數(shù)的選擇與計算 .5 1.4膜片彈簧的設(shè)計與計算 .7 1.5從動盤轂的設(shè)計 12 1.6扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計 13 1.7壓盤尺寸設(shè)計和計算 16 第二章 離合器操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20 2.1離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20 第三章 傳動軸的設(shè)計 23 3.1傳動軸的概述 23 3.2傳動軸的結(jié)構(gòu)分析 24 3.3萬向傳動軸的設(shè)計計算 25 結(jié)論 .28 - 1 參考文獻(xiàn) .29 致謝 .30 外文翻譯 .31 - 2 前 言 改革開放以來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，汽車工業(yè)也在慢慢崛起，汽車 在我們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)了越來越重要的地位，車輛給人們出行帶來了極大地方 便，因此汽車工業(yè)也被國家放在了極其重要的地位，像吉利收購沃爾沃表明了 我們國內(nèi)企業(yè)正在逐步強(qiáng)大，因此能夠選擇車輛工程專業(yè)也是我認(rèn)為一個非常 正確的選擇，而汽車設(shè)計室我們車輛工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)時的一個重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。 這次設(shè)計中，我們五名同學(xué)共同合作，共同設(shè)計一輛輕型載貨汽車，我主 要負(fù)責(zé)其中的離合器和傳動軸的設(shè)計。在本次設(shè)計中，我選用的是目前比較廣 泛應(yīng)用的液壓操縱拉式膜片彈簧離合器。這種離合器有許多優(yōu)點(diǎn)，如操縱省力， 布置方便，結(jié)構(gòu)簡單等。傳動軸采用的是十字軸式萬向節(jié)，其與萬向節(jié)叉的連 接采用外擋圈式。 通過這次的設(shè)計，我們對大學(xué)四年所學(xué)的知識進(jìn)行了一次全面的回顧與總 結(jié)，并且進(jìn)一步加深與鞏固，同時也掌握了一些運(yùn)用專業(yè)知識方法，提高了理 論聯(lián)系實(shí)際的能力，為今后工作和學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。 - 3 第一章 離合器的設(shè)計 1.1 緒論 汽車離合器的設(shè)計是汽車傳動系中于發(fā)動機(jī)聯(lián)系的總成。離合器在汽車中 的作用是：切斷和實(shí)現(xiàn)對傳動系的動力傳遞，以保證： A.汽車在起步時將發(fā)動機(jī)與傳動系平順結(jié)合，使汽車平穩(wěn)起步 B.在換擋時將發(fā)動機(jī)與傳動系迅速徹底分離，減少變速器中齒輪之間的沖擊， 便于換擋。 C.在工作中受到過大載荷時，靠離合器打滑保護(hù)傳動系，防止零件因過載而損 壞。 為保證離合器具有良好的工作性能，對汽車離合器提出如下基本的要求： A.在任何行駛情況下能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)最大的轉(zhuǎn)矩，而且傳遞扭矩的能力要 有適當(dāng)儲備； B.分離是要徹底； C.結(jié)合時要平順，以保證汽車起步平穩(wěn)，沒有抖動和沖擊； D 離合器的從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時齒輪之間的沖擊和便于換擋； 此外，離合器應(yīng)力求做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重量輕，制造工藝性好和維修 方便。 1.2 離合器機(jī)構(gòu)的選擇 在離合器設(shè)計時，主要是根據(jù)所要設(shè)計的汽車類型和使用要求制造要求以 及三化等條件，并參照同類車型設(shè)計來合理選擇離合器的基本類型與結(jié)構(gòu)。 1.2.1、從動盤的選擇： 根據(jù)所要求的設(shè)計參數(shù)，我們選擇單盤式離合器。 - 4 1.2.2、壓緊彈簧的選擇： 壓緊彈簧的種類很多，此次設(shè)計選用膜片彈簧。 1.2.3、膜片彈簧離合器的分離操縱方式的選擇： 膜片彈簧離合器又有拉式和推式之分，其中拉式和推式相比，有不少優(yōu)點(diǎn)， 因此選擇拉式。 1.2.4、從動盤的選擇: 其主要部分由從動片、摩擦片、從動盤轂、扭轉(zhuǎn)減震器和花鍵轂組成。離 合器的摩擦材料選擇鐵基粉末冶金。 1.3 離合器主要參數(shù)的選擇與計算 1.3.1、離合器后備系數(shù) 的確定 后備系數(shù) 是離合器很重要的參數(shù)，它保證離合器能可靠傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 的同時，還有助于減少汽車起步時的滑磨，提高離合器的使用壽命。 在開始設(shè)計離合器時，一般是參照已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計資料，并根據(jù)汽車的 使用條件、離合器結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)。汽車離合器的后備 系數(shù) 推薦如下（供參考）： 小轎車：1.21.3； 載貨車：1.72.25； 帶拖掛的重型車或牽引車：=2. 03.0。 本次設(shè)計中，根據(jù)所給參數(shù)，結(jié)合相同類型車型，我們選取 1.8。 1.3.2、摩檫系數(shù)的確定 在離合器接合、分離過程中，它將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對很短的時間內(nèi) 產(chǎn)生大量的熱，因此，要求摩擦面片應(yīng)有較好的綜合性能。 通過查表得:本次設(shè)計中，摩擦片材料我們選擇鐵基粉末冶金材料，在干式 情況下，摩擦系數(shù)為：0.30.4，許用壓強(qiáng)：1.23.0，許用溫度：680。 1.3.3、摩檫片外徑 D的確定 摩擦片外徑是離合器的重要尺寸之一，初步確定 D的方法有兩種： 1）用公式反算參數(shù) A，再通過 A和離合器的實(shí)際結(jié)構(gòu)空間尺寸確定 D。 - 5 2）按發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 Temax（Nm）來初選 D，可參考下列公式： 385max10101.6TeMDmK 根據(jù)下面離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)表，摩檫片的外徑粗選為 325mm。 式中， 一般載貨汽車 K36（單片）或 K=50（雙片） ； 對摩擦片的厚度 h，我國已規(guī)定了 3種規(guī)格：3.2，3.5和 4。 本次設(shè)計中，摩擦片厚度選擇 4mm。 由上表得外徑為 325mm，內(nèi)徑選為 190mm，內(nèi)外徑比為 0.585，單面面積 54600。 1.3.4、驗(yàn)算單位壓力 對于采用有機(jī)材料作為基礎(chǔ)的摩擦面片，下列一些數(shù)據(jù)可以作為參考： 對于小轎車，D230時，p 約為 0. 25MPa；D230時，p 可由下式選?。?p=1.18/ ，MPa。D 對于載貨車，D=230時，p 約為 0. 2MPa；D=380480時，p 約為 0.14MPa。 對于城市公共汽車，一般單片離合器 p約為 0.13MPa；大的雙片離合器 p 約為 0.1MPa（考慮中間的散熱困難） 。 由上表的摩檫片的選材和單位壓力摩檫因素取 ，選用鐵基粉末冶金 0.3f 材料，其單位壓力 。1.50pMPa 我選的是單片離合器。 離合器轉(zhuǎn)矩容量的計算公式如下： 1、離合器轉(zhuǎn)矩容量 Te，根據(jù)對壓盤壓力分布的兩種假設(shè)，有兩種計算公式： （1） 假設(shè)壓盤壓力均勻分布 （1 320RiTeZF 1） - 6 （12） ()02RiTeZF （2） 假設(shè)壓盤壓力從 Ri到 R0遞減 式中：Ri、R0-摩擦盤的內(nèi)、外半徑，m； F-作用在壓盤上的正壓力，N； -摩擦材料的摩擦系數(shù)； Z-摩擦盤工作面數(shù)，單盤為 2，雙盤為 4 2、離合器的轉(zhuǎn)矩容量與發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的基本性能關(guān)系 為了保證離合器能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，將離合器轉(zhuǎn)矩容量 Te和發(fā)動 機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax寫成如下關(guān)系式： TeTemax 或?qū)懗?Temax ZReF （1 3） 式中： 為離合器的后備系數(shù)， 1； Re為摩擦盤上摩擦力等效作用半徑，不同的模型有不同的取值。 當(dāng)引入單位壓力 p(p=F/A)這一參數(shù)時，就可把面積因素引入?？砂咽礁膶懗?Temax =ZRepA （1 4） 式中 A-摩擦片單面面積，。 驗(yàn)算單位壓力： 假設(shè)壓盤壓力均勻分布 320RiTeZF 代入： 0546.3.2)9.1(25.3(8.13p p0.16Mpa 假設(shè)壓盤壓力從 Ri到 R0遞減 ()02RiTeZF - 7 代入： 0546.3.2)9.15.3(8.1p P=0.164Mpa 單位許用壓力范圍：1.23.0 范圍內(nèi)，所以參數(shù)合適。 1.4 膜片彈簧的設(shè)計與計算 1.4.1.膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 當(dāng)選用的材料為彈簧鋼 60Si2MnA或 50CrVA時，許用應(yīng)力 可取為 15001700MPa。本次設(shè)計材料選 60Si2MnA。 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇： （1） 、H/h 和 h的選擇 膜片彈簧離合器多取 1.5H/h2,本次選取 h 3，H/h 1.8，所以 H 5.7mm。 （2） 、比值 R/r和 R、r 的選擇 根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置和壓緊力的要求，汽車用膜片彈簧的設(shè)計中 R/r一般在 1.201.3之間，本次選取為 1.25。為使摩擦片上壓力均勻分布，拉式膜片彈簧 的 R值選取為大于或等于摩擦片的平均半徑 ，此次設(shè)計中 ，cR 1.25Rr 摩檫片的平均半徑 ， 3251908.54Rmc 由于我選的膜片彈簧為拉式彈簧 值應(yīng)大于或等于 ， ，rc150Rm 。120rm （3）彈簧自由狀態(tài)下圓錐底角 的選用 h 8.1H m7.5 根據(jù)公式 得： （1 arctnRr - 8 5） 5.7arctnarctn1.302HR 在 0913允許范圍內(nèi)，所以，符合要求。 （4）寬度 、 2以及半徑 er的選?。?n m41 12 由 2).0(er得： mre6 （1 6） . （5）彈簧工作點(diǎn)位置的選擇 膜片彈簧的彈性特性曲線，如（圖 1-1）所示。該曲線的拐點(diǎn) H對應(yīng)著膜 片彈簧的壓平位置，而且 1H= (1M +1N) 2。新離合器在接合狀態(tài)時， 膜片彈簧工作點(diǎn) B一般取在凸點(diǎn) M和拐點(diǎn) H之間，且靠近或在 H點(diǎn)處，一般 1B =(0.81.0) 1H，以保證摩擦片在最大磨損限度 范圍內(nèi)壓緊力從 F1B到 F1A變化不大。當(dāng)分離時，膜片彈簧工作點(diǎn)從 B變到 C，為最大限度地減 小踏板力，C 點(diǎn)應(yīng)盡量靠近 N點(diǎn)。 圖 1-1 膜片彈簧的彈性特性曲線 （5）支撐環(huán)作用半徑: 支承環(huán)作用半徑 =160mm,與壓盤接觸半徑 =132mm。1R1r （6）膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計就是要確定一組彈簧的基本參數(shù)，使其彈性特性滿足 離 合器的使用性能要求，而且彈簧強(qiáng)度也滿足設(shè)計要求，以達(dá)到最佳的綜合 效 - 9 果。 a、 目標(biāo)函數(shù) f(x)= (x)+ (x) （11wf2f 7） 式中， 和 分別為兩個目標(biāo)函數(shù) (x)和 (x)的加權(quán)因子，視設(shè)計要12 1f2f 求 選定。 b、 設(shè)計變量 圖 1-2 子午斷面繞中性點(diǎn) 假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性地繞此斷面上的某中性點(diǎn) O 轉(zhuǎn)動，如圖 1-2。 通過支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的載荷 F1集中在支承點(diǎn)處，加載點(diǎn)間的 相對軸向變形為 l，如圖，則有關(guān)系式 圖 1-3 膜片彈簧在不同狀態(tài)時的變形 a)自由狀態(tài) b)壓緊狀態(tài) c）分離狀態(tài) （18） 21 11 1221ln/6RrEhRrrFf Hh - 10 從膜片彈簧載荷變形特性公式可以看出，應(yīng)選取 H、h、R、r、R1、r1 這六個尺寸參數(shù)以及在接合工作點(diǎn)相應(yīng)于彈簧工作壓緊力 F1B的大端變形 量 1B 為優(yōu)化設(shè)計變量，即 X = x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 T= H h R r R1 r1 1B T c、 約束條件 1) 應(yīng)保證所設(shè)計的彈簧工作壓緊力 與要求壓緊力 相等，即 1BFYF = （19）Y 要求壓緊力 N726134.0.58YFcTfZR 2) 為了保證各工作點(diǎn) A、B、C 有較合適的位置(A 點(diǎn)在凸點(diǎn) M左邊，B 點(diǎn)在 拐點(diǎn) H附近，C 點(diǎn)在凹點(diǎn) N附近，如圖 1-3所示)，應(yīng)正確選擇 1B 相對于拐點(diǎn) 1H 的位置，一般 1B1H=0.81.0，則有 11.0BRrH 符合要求。 3) 保證摩擦片磨損后仍能可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力 4) F1A應(yīng)大于或等于新摩擦片時的壓緊力 F1B，即 F1AF1B （110）5180431BA 符合要求。 4) 為了滿足離合器使用性能的要求，彈簧的 Hh 應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即： 1.6Hh2.2 符合要求。 5) 彈簧各部分有關(guān)尺寸比值應(yīng)符合一定的范圍，即 1.20Rr1.35 （111） R/r=150/120=1.25 符合要求。 d、強(qiáng)度校核 分析表明，B 點(diǎn)的應(yīng)力最高，通常只計算 B點(diǎn)應(yīng)力來校核碟簧的強(qiáng)度。 1. 膜片彈簧工作位置 B點(diǎn)的最大壓應(yīng)力 為：tb - 11 = （112）tb pprbrE2)(21() cos （113） R （114）)(2rb p 式中 b 是膜片彈簧圓心點(diǎn)到子午斷面上的中性點(diǎn)的距離（mm） 是 達(dá)到極大值是的轉(zhuǎn)角（）ptb 其它參數(shù)已知。 把已知數(shù)據(jù)代入（113）和（114） ，得 =9.97p 然后把所有有關(guān)的數(shù)據(jù)代入（112）式中，得 =906Mpatb 2. 膜片彈簧工作位置 B點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力 ，其值為rB = （115）rB2 )(6rpnbF 式中 是分離指根部寬度；其它參數(shù)已知。rb 代入已知參數(shù)，得 =2503MparB 3. 根據(jù)最大切應(yīng)力理論,一般不大于 15001700Mpa。工作位置 B點(diǎn)的當(dāng)量 應(yīng)力為： MparBtBj 15970623 以上計算表明，所設(shè)計的膜片彈簧符合強(qiáng)度要求。 1.5 從動盤轂的設(shè)計 1.5.1、動盤總成 從動盤有兩種結(jié)構(gòu)型式：不帶扭轉(zhuǎn)減振器的和帶扭轉(zhuǎn)減振器的。 根據(jù)上述分析，結(jié)合所設(shè)計離合器的使用情況，確定從動盤總成的結(jié)構(gòu)。 1.5.2、從動盤總成設(shè)計 - 12 下面分別敘述從動盤鋼片、從動盤轂和摩擦片等零件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計： （1）從動盤鋼片 從動盤鋼片應(yīng)達(dá)到以下幾個方面的要求： 1、盡量小的轉(zhuǎn)動慣量 2、具有軸向彈性結(jié)構(gòu) （2）從動盤轂 由表查得從動盤的外徑 325mm，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 385mm。DmTeNM 所以我選用花鍵齒 ，花鍵的外徑 ，花鍵內(nèi)徑 ，10n40m32dm 齒厚 ，有效齒長 ，擠壓應(yīng)力 。5b45l 1.6Pa 擠壓應(yīng)力的計算公式如下： （116）nhl P擠 壓 式中，P花鍵的齒側(cè)面壓力， N。它由下式確定： （117）ZdD Te)(2max d，D分別為花鍵的內(nèi)外直徑，m； Z從動盤轂的數(shù)目； Temax發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)炬，Nm； n花鍵齒數(shù)； h花鍵齒工作高度，m；h=（ D- d）/2； l 花鍵有效長度，m。 從動盤轂一般都由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 20MPa。2ax21.83596204TePDdz96.15Manhl擠 壓 所以符合條件。 - 13 1.6 扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計 1.6.1、扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計 一單級線形減震器設(shè)計參數(shù) 1 極限轉(zhuǎn)矩 Tj 極限轉(zhuǎn)矩是減振器在消除限位銷與從動盤轂缺口之間的間隙時所能傳遞的 最大轉(zhuǎn)矩，一般： 1.520(1.520)3857.0maxTTNMje 本次設(shè)計?。?600N Mj 2 扭轉(zhuǎn)角剛度 K 為避免引起共振，要合理選擇減振起的扭轉(zhuǎn)角剛度 使共振現(xiàn)象不發(fā)生在K 發(fā)動機(jī)工作范圍內(nèi)。設(shè)計時可以按經(jīng)驗(yàn)來選： N M13Tj6078 3 阻尼摩檫轉(zhuǎn)矩 為了在發(fā)動機(jī)工作范圍內(nèi)有效減振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼 摩擦轉(zhuǎn)矩 ：T 0.12 46.2N M0.6.17maxemaxeT 4 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 n 減振彈簧在安裝時需要一定的預(yù)緊。經(jīng)研究，一般 按如下的公式選用：TnN2.46385.10T17.05.Temaxn ）（ 5減振彈簧的位置半徑 R 的尺寸盡可能的大，一般取：0R.5m621907.d/5.6）（ 所以 - 14 m6R0 , 6 減振彈簧的個數(shù) Zj 摩擦片外徑與減振彈簧的個數(shù)關(guān)系如下表： 摩擦片外徑 D/mm 225250 250325 325350 350Zj 46 68 810 10 查表得 j 7 減振彈簧的總壓力 F .5N9026.RTF0j 1.6.2 減振彈簧總壓力計算 參考機(jī)械設(shè)計手冊 ，選擇彈簧材料為 65Mn合金鋼。 1單個減振彈簧的工作負(fù)荷 P： .7N15036.92ZFj 2減振彈簧尺寸 （1）彈簧中徑 Dc： 本次設(shè)計取 25mm。 （2）彈簧鋼絲直徑 d： cP8d （1 18） 式中： 取 500600 通常 d取 34mm。本次設(shè)計取 d為 4mm。 （3）減振彈簧剛度 k: .3N/m190615ZR0k62j2 - 15 （4）減振彈簧有效圈數(shù) i： （5） 17.239025.8344kDGdic （5）減振彈簧總?cè)?shù) n： ni（1.52） 本次設(shè)計 n取 4圈。 （6）減振彈簧最小高度 lmin: mdl 21.)(min （7）減振彈簧總變形量 l： lPk6.6 （8）減振彈簧自由高度 l0： mll6.28min0 （9）減振彈簧預(yù)變形量 l： l 0.610njTkZR （10）減振彈簧安裝工作高度 l：mll 2861./0 1.7 壓盤尺寸設(shè)計和計算 1.7.1、壓盤和離合器蓋 （1）壓盤設(shè)計 壓盤的設(shè)計主要包括幾何尺寸的選擇和傳力方式的確定兩個方面。本次設(shè) 計中，壓盤材料選擇 HT250，由于其外徑略大于摩擦片外徑的尺寸，內(nèi)徑略 小于摩擦片內(nèi)徑的尺寸，選擇如下： 外徑：D32522329mm； 內(nèi)徑：d19022186mm； 壓盤厚度選擇：一般載貨汽車不小于 15mm；本次設(shè)計選取為 20mm。 - 16 （2）壓盤幾何尺寸的確定 前面已經(jīng)分析了如何確定摩擦片的內(nèi)、外徑尺寸。當(dāng)摩擦片的尺寸確定后， 與它配合工作的壓盤內(nèi)、外徑尺寸也就基本確定下來了。這樣，壓盤幾何尺寸 最后歸結(jié)為如何確定它的厚度。 在初步確定壓盤厚度以后，應(yīng)校核離合器接合一次時的溫升，它不應(yīng)超過 810。若溫升過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。 校核計算的公式如下： （） （119） Lcm壓 式中， 溫升，； 滑磨功，Nm，可根據(jù)式 計算（其中 Ja為汽車整車質(zhì)量L 20.5aLJ 轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)動慣量，由式 計算，m a為汽車總質(zhì)量，r k為車輪滾動半徑， 20aKrJi i0為主傳動比，i k是變速器起步擋傳動比； 是離合器開始滑磨時發(fā)動機(jī)的角0 速度） ； 分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：單片離合器壓盤， =0.50； 雙片離合 器壓盤， =0.25；雙片離合器中間壓盤， =0.50； c 壓盤的比熱容，對鑄鐵壓盤 c=544.28J/（kgK） ； 壓盤質(zhì)量，kg。m壓 根據(jù)自己的設(shè)計可得出： 壓盤質(zhì)量： .9kg012486391.780v62壓 離合器結(jié)合一次所產(chǎn)生的滑磨功 W為： 式中： m汽車滿載質(zhì)量，kg； r汽車車輪滾動半徑，mm；en 發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min； gi變速器的傳動比；0i 主減速器的傳動比； - 17 所以：離合器接合一次，壓盤的溫升 t可以由下式公式計算： 式中：r傳到壓盤上的熱量所占的比例，對于單盤離合器：r0.5，對 于雙盤離合器：r0.5，中間壓盤：r0.5； W滑磨功，Nm； 壓盤質(zhì)量，kg； C壓盤的比熱容，對于鑄鐵，C481.4J/kg 所以: .3J671.75.3418028016i180nrm22ge C.9.675crwt壓 初定厚度 校核離合器的溫升，它不超過 810。 C 20nm 所以符合條件。 （3） 、壓盤傳力結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動部件，它與飛輪必須有一定的聯(lián) 結(jié)關(guān)系，周向與飛輪不能有相對轉(zhuǎn)動，但軸向必須有相對移動。壓盤和飛輪間 常用的幾種典型連接方式。 傳力片（傳動片）的強(qiáng)度校核： 下面主要針對膜片彈簧離合器的壓盤傳力片（即最為復(fù)雜的情況）進(jìn)行分 析和討論。對于較為簡單的周置螺旋彈簧離合器傳力片的強(qiáng)度校核可按二力桿 拉伸應(yīng)力分析計算。 離合器在正常工作時，傳力片既受彎又受拉（見圖 3-20） 。為精確校核傳 力片強(qiáng)度，首先應(yīng)建立傳力片的分析計算模型（這里略） 。 圖 1-5 傳力片分析計算圖。 - 18 （a）-傳力片結(jié)構(gòu)， （b）-變形圖， （c）-彎矩圖 經(jīng)過分析研究，膜片彈簧離合器壓盤傳力片的校核包含下面三個方面： A正向驅(qū)動應(yīng)力為 （120）maxaxmaxax22136eefEhTflinRbih B 反向驅(qū)動應(yīng)力為 （121）maxaxmaxax22136eefEhTflinRbih C 軸向彈性恢復(fù)力為 =12 （1maxP3max1/Jifl 22） 式中： -傳力片有效長度， -1.5d（d 為螺釘孔直徑） ；1l 1l i-傳力片組數(shù)；n-每組有傳力片數(shù)； -每一傳力片的截面慣性矩; E-材料彈性模量;xJ -正常工作時傳力片的軸向最大變形量 ;h-傳力片厚度；maf R-傳力片布置半徑； b-傳力片厚寬度； T emax-發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 由于在簡化計算載荷時比較保守，取值偏大，因此，傳力片的許用應(yīng)力可 取 材料的屈服極限。 共設(shè) 3組傳力片 每組 4片786maxTNMe 寬 厚 傳力片上兩孔間的距離 m86l25b1hm 孔的直徑 傳力片切向布置，圓周半徑0d 17R 傳力片材料的彈性模量 通過參數(shù)計算520EPa4.7axf 傳力片上有效長度 ：1l mm861.57l 計算傳力片的彎曲總剛度 - 19 5312071.MNKm 計算正向驅(qū)動應(yīng)力為： painRbhTiflEhee 4.366f3ax2max21maxa Miiflee72fax2ax21axa （4） 、離合器蓋設(shè)計 離合器蓋是離合器的主動件之一，它必須與飛輪固定在一起，通過它傳遞 發(fā)動機(jī)的一部分轉(zhuǎn)矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。 在設(shè)計時應(yīng)特別注意剛度通風(fēng)散熱對中等問題。 第二章 離合器操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2.1 離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計 2.1.1、離合器操縱機(jī)構(gòu)的基本要求 1）踏板力要盡可能小，乘用車一般在 80150N 范圍內(nèi)，商用車不大于 150200N。 2）踏板行程一般在 80150內(nèi)，最大不應(yīng)超過 180。 3）應(yīng)有踏板行程調(diào)整裝置，以保證摩擦片磨損后，分離軸承的自由行程可 以復(fù)原。 4）應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過大而損壞。 5）應(yīng)有足夠的剛度，傳動效率要高，工作可靠，壽命長，維修保養(yǎng)方便。 2.1.2、常用離合器操縱機(jī)構(gòu)的類型 - 20 常用的離合器操縱機(jī)構(gòu)，主要有機(jī)械式、液壓式、氣壓式和自動操縱機(jī)構(gòu) 等，其中有些操縱機(jī)構(gòu)還帶有助力器。 本次設(shè)計選液壓式。 2.1.3、離合器操縱機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定與計算 在設(shè)計離合器操縱系統(tǒng)時，為了滿足前述對踏板力和踏板行程的要求，需 根據(jù)離合器的具體結(jié)構(gòu)類型和操縱系統(tǒng)傳動線路，合理地定出操縱系統(tǒng)的傳動 比 ic。 常用離合器的結(jié)構(gòu)類型和操縱系統(tǒng)傳動線路簡圖見圖 3-37 本次采用液壓式離合器操縱機(jī)構(gòu) 1總傳動比和總行程的計算 gS 式中： 踏板總行程； S 自由行程； gS工作行程； 對于液壓操縱機(jī)構(gòu)，其總傳動比 yi和總行程 y: 圖 2-1常用離合器的結(jié)構(gòu)類型和操縱系統(tǒng)傳動線路簡圖 （a）機(jī)械式 （b）液壓式 （c）帶空氣助力的液壓式 - 21 54.682.12078153421 yySibdacS 式中： 分離軸承自由行程，一般取 24mm，反映到踏板上一般為： 2030mm。 S壓盤行程；5.217.0mSZc 離合器的摩擦面數(shù)； 離合器自由狀態(tài)下對偶摩擦面間的間隙；單片取 0.751.0mm。 離合器結(jié)合狀態(tài)下，從動盤的變形量；對具有軸向彈性的從動盤取 1.01.5mm。 2、離合器分離時踏板力計算： hQiPmax 式中： ax 離合器徹底分離時的壓緊彈簧力； i操縱機(jī)構(gòu)總傳動 比； 傳動效率； hQ克服回味彈簧拉力所需的踏板 力； NQiPh4.128.04537max 符合要求 分離離合器所做的功： /)(5.maxsnPW 式中： P 離合器結(jié)合狀態(tài)下的彈簧壓緊力； maxP 離合器分離時的 彈簧壓緊力； sn 彈簧數(shù)； s壓盤行程； 傳動效率； JWs 6.95108.26)390518(.0/)(5.0 3max 符合要求。 - 22 第三章 傳動軸的設(shè)計 3.1 傳動軸的概述 萬向傳動軸由萬向節(jié)，軸管，以及伸縮花鍵等組成，主要用于工作過程中 相對位置不斷改變的兩根軸間的傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3.1.1傳動軸的設(shè)計要求 1、 保證所連接的兩軸的夾角以及相對位置在一定范圍的變化時，能可 靠的傳遞動力； 2、 保證做連接的兩軸盡可能的等速運(yùn)轉(zhuǎn)，由于萬向節(jié)產(chǎn)生的附加載荷， 振動和噪聲在允許的范圍內(nèi)，在使用車速范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象； 3、 傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。 3.1.2萬向節(jié)的選擇 - 23 萬向節(jié)分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)，剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈連 接來傳遞動力的，由分為不等速萬向節(jié)，準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)；撓 性萬向節(jié)是靠彈性零件來傳遞動力的，具有緩沖減震作用。 本次設(shè)計選用的是十字軸式等速萬向節(jié)。 萬向傳動軸的計算載荷: mNkiTdge .7261498.03.6851max 3.1.3十字軸的設(shè)計計算 十字軸材料：一般為中碳合金鋼或低碳合金鋼 十字軸參數(shù)選?。?作用于十字軸軸頸的中部力 F：cos21rTF 式中： 1傳動軸的計算轉(zhuǎn)矩； r合力作用線到十字軸中心的距離； 主、從動叉軸最大夾角；則： mNrTF.4297.cos45261cos01 十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力 w： Mpadsw 5.38)20(14.3.)(34421 十字軸軸頸根部的切應(yīng)力 ： padF1)820(14.3.97)(21 由于 Mpaw5， ，所以符合要求。 一、 十字滾針的設(shè)計: jnLFd)1(270j （21） 式中： 0滾針直徑； 滾針工作長度； nF合力作用下一個滾針受到的 - 24 最大載荷； mNiZFn .354217.96.4. 其中： 為滾針列數(shù)，Z 為每列滾針數(shù)。 代入（21）計算： Mpaj308.9513.42)0(7j 符合要求。 3.2 傳動軸的結(jié)構(gòu)分析 傳動軸由壁厚均勻，易平衡，壁?。?.53.0）的管徑較大,扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度高,彎 曲剛度大,適用于高速旋轉(zhuǎn)的低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成. 伸縮花鍵矩形或漸開線齒形,用于補(bǔ)償由于汽車運(yùn)動時傳遞兩端萬向節(jié)之間 的長度變化。當(dāng)承受轉(zhuǎn)矩的花鍵在伸縮時，產(chǎn)生軸向的摩擦力矩 aF，為：rTfFja ，其中：j 傳動軸傳遞轉(zhuǎn)矩； f花鍵齒側(cè)工作表面中徑； r摩擦系數(shù)； 由于花鍵齒側(cè)工作表面系數(shù)較小，在大的軸向力矩摩擦作用下將加速化鍵 的磨損，引起不平和震動，為提高鍵齒表面的硬度和光潔度，應(yīng)進(jìn)行磷化處理， 噴涂尼龍，改善潤滑，減小摩擦阻力及磨損。 花鍵應(yīng)有可靠的潤滑及防塵措施，間隙不應(yīng)過大，以免引起傳動軸的震動， 內(nèi)花鍵應(yīng)對中，為減小鍵齒摩擦表面的壓力磨損，應(yīng)使鍵齒長 與其最大的直 徑的比不小于 2?；ㄦI齒與鍵槽應(yīng)按對應(yīng)標(biāo)記裝配，以免破壞傳動軸的總動平 衡，動平衡的不平衡度由點(diǎn)焊在軸管的外表面上的平衡片補(bǔ)償，裝車時，傳動 軸的伸縮花鍵一端不應(yīng)靠近后驅(qū)動橋，應(yīng)靠近變速器的中間支承，以減少其軸 向摩擦力及磨損。 - 25 中間支承用于長軸距汽車的分段傳動軸，以及提高傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速，避 免共振，減少噪聲。 3.3 萬向傳動軸的設(shè)計計算 3.3.1傳動軸的結(jié)構(gòu)選擇 實(shí)心軸僅用于作為與等速萬向節(jié)相連的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸或用作開式驅(qū)動 橋和的 dedion橋的擺動半軸，實(shí)心的軸管具有較小的質(zhì)量，但能傳遞較大的轉(zhuǎn) 矩，且比實(shí)心軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速。 所以本次設(shè)計中傳動軸的材料也選擇空心軸管 傳動軸軸管由低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成，軸管外徑及壁厚是根據(jù)所傳 的最大轉(zhuǎn)矩，最高轉(zhuǎn)速，及長度按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選的，并校核臨界轉(zhuǎn)速和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。 3.3.2、臨界轉(zhuǎn)速的計算 所謂臨界轉(zhuǎn)速時指傳動軸失去穩(wěn)定性的最低轉(zhuǎn)速，他取決于傳動軸結(jié)構(gòu)， 尺寸，及支撐情況，按下式計算： 2810.ckLdDn （3 1） 式中： k 臨界轉(zhuǎn)速傳動軸； cL傳動軸支撐長度； cD傳動軸軸管 外徑； cd傳動軸軸管內(nèi)徑； 代入 （31）： min/8.5064702.28rnk 3.3.3 傳動軸的強(qiáng)度校核計算： 萬向傳動軸除滿足臨界轉(zhuǎn)速要求外，還要保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，其最大 的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，對于傳動軸管上，可以表示為： - 26 )(164dDT （3 2） 其中： 傳動軸的計算轉(zhuǎn)矩， D傳動軸外徑； d傳動軸內(nèi)徑； 不應(yīng)大于 300Mpa； 代入數(shù)據(jù)： Mpa129)64.07.(13 符合要求。 3.3.4 傳動軸花鍵計算: 對于傳動軸上的花鍵軸，應(yīng)保證在傳遞轉(zhuǎn)矩時有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。通常以 底徑計算其扭轉(zhuǎn)且應(yīng)力。 （ 33） 316hdTs 式中: -傳動花鍵軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；h -傳動軸傳遞載荷；sT -花鍵軸的花鍵內(nèi)徑；hd 軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 ，可初取花鍵軸直徑計算，然后進(jìn)行強(qiáng)度校aMP30 核。取 mh4，則： p1560.137263 安全系數(shù)為 9.K 。即滿足要求。 傳動軸滑動花鍵采用矩形花鍵，齒側(cè)擠壓應(yīng)力為： （ 34）0 )2)(4(nLdDKThhhsy 式中： -花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)。 =1.3-1.4 ；本次取 1.3。K -花鍵外徑，取 mh5 ；hD - 27 -花鍵內(nèi)徑，取 mdh4 ；hd -花鍵的有效工作長度， Lh70 ；L -花鍵齒數(shù)， 10n ； 則：0nMpay 274)25()4(.63.1 對于齒面硬度大于 35HRC的滑動花鍵，齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力為 。aMP502 故安全系數(shù) 38.2150K ，滿足要求強(qiáng)度。 - 28 結(jié)論 三個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束,我設(shè)計的是推式膜片彈簧離合器以及液壓操縱 機(jī)構(gòu)和傳動軸。 在此次設(shè)計中，我參考的大量的有關(guān)離合器設(shè)計的書籍，并根據(jù)自己設(shè)計 車輛的實(shí)際情況，進(jìn)行了總結(jié)和歸納，從材料選擇，工作方式選取，以及具體 數(shù)據(jù)的計算和確定，都花了很大的時間和精力，并且和本組同學(xué)互相合作，配 合。使本次設(shè)計盡量合理，經(jīng)濟(jì)上節(jié)約，操縱簡單。 在這此設(shè)計中，我主要從摩擦片、膜片彈簧、減振彈簧、操縱機(jī)構(gòu)這幾方 面進(jìn)行了相關(guān)的計算和校核?；旧蠞M足了預(yù)期的要求。但是，由于設(shè)計經(jīng)驗(yàn) 的不足，存在不少的錯誤，比如實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，對于一些結(jié)構(gòu)的工藝性考慮不 夠等。還有壓盤的徑向定位等。 由于本人能力有限，在設(shè)計中難免有錯誤，請老師批評改正。 - 29 參考文獻(xiàn) 1汽車離合器設(shè)計 徐石安 江發(fā)潮 編著 清華大學(xué)出版社 2005 2聯(lián)軸器、離合器設(shè)計與選用指南 阮忠唐 編著 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 3離合器及機(jī)械變速器 張 毅 編著 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 4離合器、制動器選用手冊 周明衡 編著 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 5離合器結(jié)構(gòu)圖冊 段廣漢 編著 國防工業(yè)出版社 1985 6朱冬梅，胥兆瀾主編 畫法幾何及機(jī)械制圖第 5版 高等教育出版社 2000 年 12月 7 劉鴻文主編 簡明材料力學(xué) 高等教育出版社 1997 年 7月 8 孫恒，陳作模主編 機(jī)械原理第六版 高等教育出版社 2004 年 3月 9 濮良貴，紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計第 7版 高等教育出版社 2001 年 6月 10 徐謹(jǐn)主編 機(jī)械設(shè)計手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 年 6月 11 吳宗澤主編 機(jī)械設(shè)計使用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 年 5月 12蔡春源主編 機(jī)械零件設(shè)計手冊第 3版 冶金工業(yè)出版社 1995 年 10月 13王予望主編 汽車設(shè)計第 4版 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 年 8月 14 陳家瑞主編 汽車構(gòu)造第 2版 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年 1月 15張則曹主編 汽車構(gòu)造圖冊 人民交通出版社 1998 年 2月 16 林清福主編 國外汽車構(gòu)造最新構(gòu)造圖冊 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 年 5月 - 30 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計受益匪淺，特別得到了曹艷玲老師和同學(xué)門的許多幫助，找 出以前學(xué)習(xí)的不足，汲取教訓(xùn)。讓我能夠把所學(xué)同工程實(shí)際相接合，這對我以 后的學(xué)習(xí)和工作都有很好的幫助。在開始階段，我感覺無從下手，多次計算， 多次返工。曹老師耐心的幫我校對，同學(xué)們也積極的幫我找資料，在老師和同 學(xué)門的大力幫助下，我克服一個個困難，完成了這次畢業(yè)設(shè)計。在這次設(shè)計中 我認(rèn)識到了自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，使我更加清楚的了解自己，這樣在以后的學(xué)習(xí) 和工作中以便發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)。在本次設(shè)計中感覺收獲了不少知識，把一 些原先學(xué)過并忘記的知識又重新復(fù)習(xí)和掌握，另外查閱了大量資料擴(kuò)大了知識 面，豐富了知識面，增強(qiáng)了自己的分析問題能力和實(shí)際動手能力。這都在平時 的學(xué)習(xí)中不能學(xué)到的。 我能完成這次畢業(yè)設(shè)計離不開老師和同學(xué)們的幫助，在次我向幫助我的所 有老師和同學(xué)致以衷心的感謝。 - 31 外文翻譯 UNDERSTAND CLUTCH IS THE FIRST STEP TO REPAIR For all the cars on the road, we only have two choices. Our own shift or make cars themselves shift, the third foot on duty will let me tell these car belongs to which type. The third foot pedals are the clutch is the first part of the system, we will see a common forms of the clutch. And the fault and repair of various forms. Many mechanic ignore the clutch system, they only observe internal parts of the guest clutch. In any decision I have before, I declare that I said, not a mechanic engineer. There is no computer, this does not mean that the clutch is not high. They are high, but sometimes we as a high-tech mechanic, technology is still we need. Gm has established several different ways of repair clutch system. Early system resemble each other. Pedal and connecting mains mains, one can enter the clutch control lever shell. Mechanical connection is not applicable to a four-wheel drive car. Except in an old car, we find the connection system, so I will no longer discuss connection system. A clutch system has a cable manipulation. This form is more onefold, they mainly used for the old car. But they were widely used, so Im going to talk about. One of these early cable system was installed in Chevette Chevrolet obstfeld and Pontiac T - 1000. At the end of the role in the cable is a string. A conditioning nut on the string used to start regulator. Cable and the bearing is whirly fork out for it, and we have seen seem instead, but in the clutch is bearing outer shell, rather than on the inside. Stupid big double regulator not that used to other motors, but due to the front wheel drive, cable system seems to become the hottest system, the automatic clutch regulator is now. - 32 A plastic gear system was applied in turn pole mechanical assembly, when the clutch plate, adjust and cable disappear stop. Plastic turned pole is an elastic one-way gear assembly. When the clutch is loose, spring will pull re-rotating cable. When the clutch assembly is completely wear, cables will be spring up to a one-way gear to the next. When the clutch cable is worn or adjusting spring loose and free adjustment is useless. If you want to adjust again with toes the clutch. Such regulator will be back to normal, when the clutch is pressed, it will decline, or is not working, or sometimes rapid updates. Due to the rapid rotation, heat release, in the most rapid, it will be very annoying, is very dangerous. Fortunately, the regulator seldom fully failure, whether regulator is wrong, will make it back for example. Instead, including allowing smooth momentum from the foot pedals on reserve pin. Then lift the regulator, the brake pedal separate clutch cable ends. When moving the regulator, must pay attention to help, but the problem still exists, and maintenance will appear again soon, the first to relocate cable, then eliminate trouble. In order to eliminate mechanical connection and cable, general adopted the next logical stage started using hydraulic clutch controller in every car and vans. Hydraulic clutch is not a new invention, in my memory, they have been used for many years, but never striking. Mechanical system is cheap, simple. When our car is becoming more and more fuel efficient, save a space, the heavy mechanical system soon lost market. Liquid so adjust parts. The regulator may QiLingBaSui old and new regulators need to recover. It reminds you of puzzle game. When your reshipment new regulator to ensure you the clutch pedal in the correct position. Otherwise, we will release regulator claw or completely to lift the clutch pedal and right foot. Whatever adjustment, clutch cable occasionally wear. Sometimes, cable will wear off in a terminal or. Sometimes the cable in clutch shell internal grinding bad or in the middle. Produce higher results and wear. These wear side may become very serious obstacle to clutch bearings, clutch skid or loose rapid wear. - 33 Dont try to lubricate cable, solid lubricant can press, than to be more useful clutch motor and transmission of the person concerned. The water hydraulic hoses even clutch foot pedals. It can be around or through many mechanical systems to reach. Hydraulic brake system operating as brake system, the clutch pedal to push a foot pole into total control of cylinder. Total control of cylinder is a single piston shape and with a room, a drain hole, you may also require a more simple total control of the cylinder. The liquid through a high-pressure water hose pressure rather than the delivery of brake, it is then pressed into liquid water reservoir. Water is a single reservoir, the piston cylinder reminds you of a single wheel cylinder was blocked. Under pressure. The piston driven force, then reverse clutch bearings manipulation. Because water reservoir with hydraulic operation. Stop hydraulic form, no special requirements of regulating the normal durability. Liquid water is stored in only reservoir and returns control cylinder. When the clutch is worn or self adjusting, this may be the first big re-rotating the state, if the total middle finger cylinder storage pools is lower, total control cylinder will wear or will have liquid leakage, however, a complete tank is not necessarily mean cylinder wear, someone may have to fill the tank. Although hydraulic clutch not solve many problems, it also general invented a new problem. With these problems, the experimental determination and simplify the symptoms. Whenever you doubt hydraulic sliding, dont blame hydraulic system, if the control, hydraulic cylinder failure may is the culprit. These may be caused by leakage control of the cylinder or wear, or store water delivery. Hydraulic problems likely also by system obstacles, internal leakage and hydraulic port expansion of sealing device for hydraulic line is the obstacles or expansion of the sealing cylinde
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