徑向自加壓磁流變液離合器設計【帶PROE三維】【10張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

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徑向 自加壓 磁流變液 離合器 磁流變液離合器 proe三維 徑向自加壓磁流變液離合器設計 cad 圖紙 畢業(yè)論文
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徑向自加壓磁流變液離合器設計

33頁 15000字數(shù)+論文說明書+10張CAD圖紙【詳情如下】

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徑向自加壓磁流變液離合器設計

目 錄

第1章 緒  論 2

1.1引言 2

1.2離合器的發(fā)展 3

1.3離合器的結構及其優(yōu)點 5

1.3.1磁流變液離合器的結構 5

1.3.2磁流變液離合器的工作原理 6

1.3.3磁流變液離合器的優(yōu)點 7

1.4 方案選擇 8

1.4.1 磁流變液的磁疇理論 8

1.4.2磁流變液的鏈化模型 9

第2章 基本尺寸參數(shù)選擇 10

2.1離合器基本性能關系式 10

2.2后備系數(shù)的選擇 10

2.3摩擦片外徑的確定 11

第3章 主動部分設計 13

3.1壓盤設計 13

3.2離合器蓋設計 16

3.3傳動片設計 16

3.4本章小結 16

第4章 從動盤總成設計 17

4.1摩擦片設計 17

4.2從動盤轂設計 18

4.3從動片設計 19

4.4扭轉減振器設計 19

4.4.1扭轉減振器的功能 19

4.4.2 扭轉減振器的結構類型的選擇 20

4.4.3扭轉減振器的參數(shù)確定 20

6、扭轉減振器減振彈簧的總壓力 22

7、從動片相對從動盤轂的最大轉角 22

8、限位銷與從動盤缺口側邊的間隙 22

9、限位銷直徑 22

10、從動盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 22

4.4.4減振彈簧的尺寸確定 23

4.5本章小結 24

第5章 磁流變液離合器設計 25

5.1磁流變液的概念 25

5.2磁流變液的彈性特性 25

5.3磁流變液的強度計算 27

5.4磁流變液基本參數(shù)的選擇 28

1、磁流變液原始內(nèi)截錐高與彈簧片厚度比的選擇 28

2、磁流變液工作點位置的選擇 28

3、磁流變液大端半徑及大端半徑與分離指半徑比的選擇 29

4、磁流變液在自由狀態(tài)下的圓錐底角 29

6、分離指的數(shù)目和切槽寬及半徑 30

7、支承圈平均半徑和磁流變液與壓盤的接觸半徑 30

5.5磁流變液離合器結構 30

5.6本章小結 31

結  論 32

參考文獻 33

第1章 緒  論

1.1引言

   磁流變液是1種極具發(fā)展前途和工程應用價值的智能材料。性能良好的磁流變液在磁場的作用下能產(chǎn)生明顯的磁流變效應,即在液態(tài)和固態(tài)之間進行快速可逆的轉化,這種轉化是在毫秒級的時間內(nèi)完成的。在該過程中,磁流變液的粘度保持連續(xù)、無級的變化,整個轉化過程極快且可控,能耗極小,可實現(xiàn)實時主動控制。磁流變液在未來工業(yè)中有著廣泛的應用前景??梢钥闯鏊淖畲筇攸c就是可控制性,隨著外加磁場的變化而發(fā)生流體流變性能的變化,人們也因此稱之為“智能流體”。這種新型介質材料具有極高的應用價值。作為磁流變科學的核心技術,磁流變液的性能對磁流變技術應用起著至關重要的作用,它直接決定了磁流變器件的體積、重量、效率和機械性能。因而良好的磁流變液必須具備下列性能:

    ①磁流變液所具有的磁流變液應是一種可逆變化,它必須具有磁化和退磁兩種過程。這種流體的磁滯回線必須狹窄。而磁導率很大,尤其是磁導率的初始值和極大值必須很大;

    ②這種懸浮液應具有較大的磁飽和,以便使得盡可能大的“磁流”通過懸浮體的橫截面,從而給顆粒相互間提供盡可能大的能量;

    ③這種液體在接上交流電的工作期間內(nèi),全部損耗(磁滯現(xiàn)象、渦流等)都應是很小的一個量;

    ④這種液體中的強磁性粒子的分布必須均勻,而且分布率保持不變,這樣才能保證其具有高度的磁穩(wěn)定性能;

   ⑤為了防止磁流變液被磨損并改變性能,這種液體必須具有極高的“擊穿磁場”;       ⑥一般說來,這種液體的穩(wěn)定性應不隨溫度的變化而改變,即在相當大的溫度范圍內(nèi)應具有較高的穩(wěn)定性;

   ⑦構成磁流變液的原材料應廉價而不是稀少的。

1.2離合器的發(fā)展

在早期研發(fā)的離合器結構中,錐形離合器最為成功。它的原型設計曾裝在1889年德國戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車輪的小汽車上。它是將發(fā)動機飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀20年代中葉,對當時來說,錐形離合器的制造比較簡單,摩擦面容易修復。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。那時曾出現(xiàn)過蹄-鼓式離合器,其結構有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄-鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等,蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。無論錐形離合器或蹄-鼓式離合器,都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。

現(xiàn)今所用的盤式離合器的先驅是多片盤式離合器,它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點是,汽車起步時離合器的接合比較平順,無沖擊。早期的設計中,多片按成對布置設計,一個鋼盤片對著一青銅盤片。采用純粹的金屬的摩擦副,把它們浸在油中工作,能達到更為滿意的性能。

浸在油中的盤片式離合器,盤子直徑不能太大,以避免在高速時把油甩掉。此外,油也容易把金屬盤片粘住,不易分離。但畢竟還是優(yōu)點大于缺點。因為在當時,許多其他離合器還在原創(chuàng)階段,性能很不穩(wěn)定。

石棉基摩擦材料的引入和改進,使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉矩,能耐受更高的溫度。此外,由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積,因而可以減少摩擦片數(shù),這是由多片離合器向單片離合器轉變的關鍵。20世紀20年代末,直到進入30年代時,只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。

早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問題,即離合器接合時不夠平順。但是,由于單片干式離合器結構緊湊,散熱良好,轉動慣量小,所以以內(nèi)燃機為動力的汽車經(jīng)常采用它,尤其是成功地開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。

實際上早在1920年就出現(xiàn)了單片干式離合器,這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關。但在那時相當一段時間內(nèi),由于技術設計上的缺陷,造成了單片離合器在接合時不夠平順的問題。第一次世界大戰(zhàn)后初期,單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的,摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上的,彈簧布置在中央,通過杠桿放大后作用在壓盤上。后來改用多個直徑較小的彈簧,沿著圓周布置直接壓在壓盤上,成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設計上帶來了實實在在的好處,使壓盤上的彈簧的工作壓力分布更均勻,并減小了軸向尺寸。

多年的實踐經(jīng)驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器,因為它具有從動部分轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點,而且由于在結構上采取一定措施,已能做到接合盤式平順,因此現(xiàn)在廣泛采用于大、中、小各類車型中。

如今單片干式離合器在結構設計方面相當完善。采用具有軸向彈性的從動盤,提高了離合器的接合平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉減振器,防止了傳動系統(tǒng)的扭轉共振,減小了傳動系統(tǒng)噪聲和載荷。

隨著人們對汽車舒適性要求的提高,離合器已在原有基礎上得到不斷改進,乘用車上愈來愈多地采用具有雙質量飛輪的扭轉減振器,能更好地降低傳動系的噪聲。

對于重型離合器,由于商用車趨于大型化,發(fā)動機功率不斷加大,但離合器允許加大尺寸的空間有限,離合器的使用條件日酷一日,增加離合器傳扭能力,提高使用壽命,簡化操作,已成為重型離合器當前的發(fā)展趨勢。為了提高離合器的傳扭能力,在重型汽車上可采用雙片干式離合器。從理論上講,在相同的徑向尺寸下,雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的2倍。但受到其他客觀因素的影響,實際的效果要比理論值低一些。

近年來濕式離合器在技術上不斷改進,在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比,由于用油泵進行強制冷卻的結果,摩擦表面溫度較低(不超過93℃),因此,起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內(nèi)外資料獲知,這種離合器的使用壽命可達干式離合器的5-6倍,但濕式離合器優(yōu)點的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實現(xiàn)的,超過這一溫度范圍將起負面效應。目前此技術尚不夠完善。

近年來,隨著計算機直接控制技術在智能減振、傳動及智能結構等領域的應用,人們對磁流變液及其在振動中的應用進行了大量的研究工作,一些與材料和裝置有關的專利和文獻引起了不少學者和工程技術人員的關注。美國Lord公司的研究者利用鐵鈷合金和鐵鎳合金微粒做了實驗研究,實驗表明用合金微粒制備的磁流變液比傳統(tǒng)的磁流變液有更高的屈服應力;關于磁飽和對磁流變的影響,

5.5磁流變液離合器結構

  圓筒狀磁流變離合器由主機和電控系統(tǒng)兩大部分組成,兩部分相互獨立放置,僅通過導線聯(lián)接。圓筒狀磁流變離合器主機由轉動、離合、磁場產(chǎn)生、潤滑密封和支承五部分組成。

①轉動部分:轉動部分主要包括主動軸、從動軸、滾動軸承、轉子。動力

傳遞過程為:動力源——主動軸——從動軸——轉子——磁流變液。轉動軸與轉

子用鍵相聯(lián)以保證同步旋轉,而軸向定位則由定位卡環(huán)保證,為使磁流變液產(chǎn)生

鏈化反應時有利于磁鏈附著,摩擦端面加工有顆粒狀突起。

②離合部分:離合部分主要包括主動件、從動件。動力傳遞過程為:磁流

變液——主動件——從動件。當電磁線圈無電流時,磁流變液呈Newton流體,

此時由流體的粘性傳遞的轉矩很小,而流體中的散砂似的懸浮粒子又不能阻礙主

動件與從動件之間的相對轉動,離合器處于分離狀態(tài)。然而,當電磁線圈通入電

流后,磁流變液中的懸浮粒子在磁場作用下產(chǎn)生磁化,沿磁場方向相互吸引形成

鏈狀,這種鏈狀結構增大了磁流變液的剪切應,依靠這種剪切應力來傳遞轉矩,

從而將主動件與從動件接合起來,離合器處于接合狀態(tài)。線圈斷電后,磁流變液

又迅速轉變?yōu)椋危澹鳎簦铮盍黧w,因此時由流體的粘性產(chǎn)生的轉矩很小,不能帶動從動件轉動,離合器脫開。

③磁場產(chǎn)生部分:磁場產(chǎn)生部分只包括電磁線圈和導線圓輪,電磁線圈出

低電阻導線圈制而成,外包絕緣、防潮塑料外殼,以自身彈性定位于導線輪體腔

內(nèi)壁。電磁線圈與箱體外的電控設備相連可產(chǎn)生可變可控的磁場用以對磁流變液

的力學性質進行控制。

④潤滑密封部分:磁流變液在由殼體和從動轉子所組成的腔體內(nèi)工作,所

以二者之間的結合面用密封圈進行密封。由于磁流變液工作壓力接近常壓,則轉

動軸與固定盤之間可采用間隙密封,而滾動軸承就以潤滑油進行潤滑。轉動軸與

其端蓋之間都采用間隙密封,并在0型密封圈間涂抹潤滑脂以確保充分潤滑,避

免相對高速旋轉而燒傷。

⑤支承部分:筒狀磁流變液離合器的整個轉動部分通過轉動軸上的軸承與

軸承支承在離合部分。離合部分右端通過螺栓與固定盤聯(lián)在一起,最后再用螺栓

固定在箱體上,左端通過軸承支承在轉動軸上。

磁流變離合器的電控系統(tǒng)是調(diào)節(jié)磁流變離合器傳動轉矩、轉速的核心。電控

系統(tǒng)本質上就是傳統(tǒng)意義上的電流調(diào)節(jié)器,通過導線給線圈提供產(chǎn)生變化磁場的

變化電流,只是由于各種需要,增加了穩(wěn)定電流及安全保護等一些附屬裝置。

5.6本章小結

本章磁流變液進行了設計優(yōu)化。使其可以更好的在該設計的離合器中工作,提高離合器的使用壽命及工作效率。磁流變液本身就兼起壓緊彈簧和分離杠桿作用,是離合器上最重要的部件,將其設計做好可以是離合器的各項性能得到大幅度的提高。

結論

本設計分析了本設計所要采用的的磁流變液離合器,對磁流變液離合器進行了分類,闡述了磁流變液離合器的原理和組成,及其特性。通過詳細的推導過程積累了大量的數(shù)據(jù),并成功的繪制出了磁流變液離合器的成品圖。

主要敘述了離合器的發(fā)展現(xiàn)狀,和它的工作原理,在此過程中,經(jīng)過對比結合,初步確定了合適的離合器結構形式,選取了拉式磁流變液離合器,并且?guī)в信まD減振器,為后面的計算提供了理論基礎。

在計算中,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行了計算和設計。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,再對其進行校核,確定是否能達到設計要求。設計包括對從動盤總成的設計校核,對壓盤的設計校核,對離合器蓋的設計校核及離合器蓋的設計校核和優(yōu)化。具體設計計算了摩擦片、扭轉減振器、磁流變液、壓盤、離合器蓋、傳動片等多個部件總成

在上述工作完成之后,通過計算機Pro/E軟件的學習運用,對離合器總體裝配圖、從動盤總成、壓盤、磁流變液、摩擦片進行了繪制,在繪制的過程中對離合器的裝配又有了進一步的理解,并且完善了計算部分的遺漏。

這次的設計,可以對原有離合器的設計提出優(yōu)化和修改的建議,對其以后的設計過程起參考作用。通過這次設計達到了優(yōu)化改進原有離合器,提高該型汽車使用性,舒適性,并提高了汽車的工作效率的目的。

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