圓柱螺旋彈簧離合器設(shè)計(jì)[CAD高清圖紙和說(shuō)明書(shū)]
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課程設(shè)計(jì) 目錄1.緒論12.離合器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22.1確定摩擦片外徑D及其他尺寸22.1.1摩擦片外徑D及內(nèi)徑d的確定22.1.2摩擦片材料、緊固方法以及要求22.1.3摩擦片的最大圓周速度的檢驗(yàn)32.2確定后備系數(shù)32.3確定單位壓力P033.圓柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)53.1圓柱螺旋彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)53.2圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算73.3材料的選用104. 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)114.1從動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)和組成114.2從動(dòng)片設(shè)計(jì)124.3從動(dòng)轂設(shè)計(jì)134.4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)144.4.1主要參數(shù)的選擇144.4.2減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)165.壓盤(pán)設(shè)計(jì)205.1 壓盤(pán)傳力方式的選擇205.2 壓盤(pán)幾何尺寸的確定206.離合器蓋設(shè)計(jì)227.分離裝置設(shè)計(jì)23總結(jié)24參考文獻(xiàn)251.緒論 以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力,采用離合器的汽車(chē)機(jī)械傳動(dòng)系中,離合器處于傳動(dòng)系的首端,早期離合 器的結(jié)構(gòu)形式是錐形摩擦離合器。錐形摩擦離合器傳遞扭矩的能力,比相同直徑的其他結(jié)構(gòu)形式的摩擦離合器要大。但是,其最大缺點(diǎn)是從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大,引起變速器換擋困難。而且這種離合器再結(jié)合也不夠柔和,容易卡住。 此后,在油中工作的即所謂濕式的多片離合器逐漸取代了錐形離合器。但是多片濕式摩擦離合器的片與片之間容易被油黏?。ㄓ绕涫窃诶涮煊鸵鹤儩鈺r(shí)容易發(fā)生),致使分離不徹底,造成換擋困難。所以,它又被干式所取代。多片干式的主要優(yōu)點(diǎn)是由于接觸面數(shù)多,故結(jié)合平順柔和,保證了汽車(chē)的平穩(wěn)起步。但是因?yàn)槠瑪?shù)多,從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大,還是感到換擋不夠容易。另外,中間壓盤(pán)的通風(fēng)散熱不良,易引起過(guò)熱,加快了摩擦片的磨損,甚至燒傷和碎裂。如果調(diào)整不當(dāng)還可能引起離合器分離不徹底。 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)是人們逐漸趨向于采用單片干式摩擦離合器。它具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,散熱性好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊分離徹底等優(yōu)點(diǎn)。而且只要在結(jié)構(gòu)上采用一定的措施,也能使其結(jié)合平順。因此,它不僅極為廣泛的用在小轎車(chē)及中小型載重汽車(chē)上,今年來(lái)在大型載重汽車(chē)上(當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩小于100kg.m時(shí))上的應(yīng)用也日益增多。 如今,單片干式摩擦離合器在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善:采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán),提高了離合器的結(jié)合平順性;離合器中裝有扭轉(zhuǎn)減震器,防止了傳動(dòng)系的共振,減小了噪音;以及采用了摩擦較小的分離機(jī)構(gòu)等。 隨著汽車(chē)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,離合器還要在原有的基礎(chǔ)上不斷的改進(jìn)和提高,以適應(yīng)新的使用條件。從國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看,今年來(lái)汽車(chē)的性能在向高速發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率的轉(zhuǎn)速不斷的提高,載重汽車(chē)趨于大型化,國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似情況。此外,離合器的使用條件也日酷一日。因此,增加離合器的扭轉(zhuǎn)能力,提高其使用壽命,簡(jiǎn)化操作(在某些車(chē)型上以至向自動(dòng)操作發(fā)展),已成為離合器目前發(fā)展的趨勢(shì)。2.離合器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1確定摩擦片外徑D及其他尺寸2.1.1摩擦片外徑D及內(nèi)徑d的確定 由經(jīng)驗(yàn)公式:D=KD=194.79mm. 式中:發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N.m)KD直徑系數(shù)(轎車(chē)取值14.6) 由于飛輪工作面:D/d=240mm/130mm,因此,摩擦片外徑D130mm.根據(jù)實(shí)際情況按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),確定離合器的基本尺寸如下:外徑D=225mm;內(nèi)徑d=150mm;片厚h=3.5mm;內(nèi)外徑比值c=0.667,1-c3=0.703;單位面積A0=2.21104mm22.1.2摩擦片材料、緊固方法以及要求摩擦片的工作條件是比較惡劣的,為了保證它能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作,根據(jù)汽車(chē)的使用條件,摩擦系數(shù)值比較穩(wěn)定,不受工作溫度、滑磨速度、單位壓力變化的影響,摩擦片的性能應(yīng)滿(mǎn)足以下幾方面的要求: 足夠的耐磨性,尤其是在高溫時(shí)應(yīng)耐磨; 足夠的機(jī)械強(qiáng)度,尤其是高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較好; 穩(wěn)定性好,要求在高溫時(shí)的粘合劑較少,無(wú)味,不易燒焦; 磨合性好,不致刮傷飛輪以及壓盤(pán)等零件的表面; 油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)較??; 結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無(wú)咬住或抖動(dòng)的現(xiàn)象。摩擦片采用目前最廣泛的石棉摩擦片是有耐磨以及化學(xué)穩(wěn)定性都比較好的石棉與粘合劑以及其他輔助材料混合熱壓制成,其摩擦系數(shù)大約為0.3左右。摩擦片和從動(dòng)盤(pán)之間有兩種緊固方法;鉚接和粘接。本次設(shè)計(jì)采用鉚接法,其優(yōu)點(diǎn)是可靠及磨損后換裝摩擦片很方便。摩擦片上開(kāi)有斜槽,其作用為:散熱和排屑。2.1.3摩擦片的最大圓周速度的檢驗(yàn)為了避免在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比較高時(shí)摩擦片飛離,一般允許最大圓周速度為6570m/s之間。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速一般比最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速要高10%,所以摩擦片外緣處最大速度為:Vmax=(1+10%).D.Ne/60=(1+10%)22510-34500/60=58.29m/s. 式中:D摩擦片外徑(mm) Ne發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速(r/min) 由于Vmax超過(guò)65-70m/s,所以設(shè)計(jì)的基本尺寸合格。2.2確定后備系數(shù)后備系數(shù)是離合器的一個(gè)重要的參數(shù),它反應(yīng)了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的能力和可靠程度,小轎車(chē)的后備系數(shù)=1.3-1.75,由于發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大,使用條件比較好,因此可以選取較小的后備系數(shù),使離合器結(jié)構(gòu)重量輕,操縱輕便。初選=1.4。2.3確定單位壓力P0單位壓力的P0選取應(yīng)考慮離合器的工作條件,發(fā)動(dòng)機(jī)的后備功率較小,摩擦片的外徑、摩擦片的材料以及其質(zhì)量等因素。若離合器使用頻繁,發(fā)動(dòng)機(jī)的后備功率較小,則P0應(yīng)取小一點(diǎn),反之取大一點(diǎn)。當(dāng)摩擦片外徑較大時(shí),為降低摩擦片外緣處的熱負(fù)荷,P0應(yīng)降低。當(dāng)采用石棉基摩擦材料時(shí),P0應(yīng)在0.14-0.3N/范圍內(nèi)選取,對(duì)于轎車(chē),P0為0.18-0.3 N/。 Mcmax=.Memax=1.4178=249.2N.M 且Mcmax=P0D3(1-c3) P0=2.38105N/m2。式中:Mcmax離合器最大摩擦力矩(N.m) P0單位壓力 (N/m2) 摩擦系數(shù)(常取=0.25) Zc摩擦工作面數(shù)(單片Zc=2) C內(nèi)外徑比值 Memax發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率由于P0一般不超過(guò)2.5Kg即不超過(guò)2.45105N/m2,而所求P0=2.38105N/m2小于該值,因此上述所選數(shù)據(jù)符合要求。3.圓柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)3.1圓柱螺旋彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)(1)目標(biāo)函數(shù)的選?。涸趦?yōu)化設(shè)計(jì)中,目標(biāo)函數(shù)的選取可根據(jù)彈簧的工作特點(diǎn)和它的要求來(lái)建立,本次設(shè)計(jì)選用重量最小為彈簧的目標(biāo)。因本次設(shè)計(jì)為周置式彈簧,對(duì)離合器的要求最重要的一點(diǎn)為使其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小,這樣可以降低離心力,從而降低離心力對(duì)彈簧所產(chǎn)生的橫向力,減少了由于彈簧彎曲所造成的不利后果,提高了彈簧壓緊力穩(wěn)定的時(shí)間,增加了其壽命,提高其可靠性,符合設(shè)計(jì)要求。因此,其目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為:W=(n+n2)D2式中:為彈性材料的密度(=7.810-6Kg/mm3) n彈簧有效圈數(shù); n2彈簧支撐圈的圈數(shù)(取n2=1.5) D2簧圈平均直徑; d簧絲直徑。(2)設(shè)計(jì)變量的選?。涸O(shè)計(jì)彈簧時(shí),除選擇材料及規(guī)定熱處理要求外,主要根據(jù)最大工作載荷,最大變形以及結(jié)構(gòu)要求等來(lái)確定變量。本次設(shè)計(jì)的變量有三個(gè):x=。采用一位搜索法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化,其中c的步長(zhǎng)為0.25,d的步長(zhǎng)為0.5。(3)約束條件:強(qiáng)度條件:由公式:=,其中K=+ P= 式中:P單個(gè)彈簧工作壓力;P彈簧工作總壓力;k曲度系數(shù);Z 彈簧個(gè)數(shù)(取Z=9);c彈簧指數(shù)(即旋繞比);實(shí)際切應(yīng)力(N/mm2); 許用切應(yīng)力(N/mm2)(取=709.8=686N/mm2)約束條件為:t1=()-6860穩(wěn)定條件:由公式: H0=(n+n2-0.5).d+f+f+n.式中:D2彈簧中徑(D2=D1-d); D1彈簧外徑(D1取27mm,由結(jié)構(gòu)所定); f彈簧工作變形(f=p/k); k彈簧實(shí)際剛度(k=); G剪切彈性模數(shù)(G=8.134104N/mm); 彈簧的附加變形(=2.5mm); 彈簧最大負(fù)荷時(shí)的間隙(=1.5mm)約束條件為:t2=/(D1-x3)5.3最大變形條件:由公式 P/P1.15-1.20 式中:P實(shí)際彈簧的最大工作壓力; P=k. 約束條件為: 47 優(yōu)化結(jié)果為:旋繞比c=5.75; 彈簧有效工作圈數(shù)n=6.5圈; 簧絲直徑d=4mm; 單個(gè)簧最小重量 wmin=0.538KN。3.2圓柱螺旋彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)彈簧數(shù)目Z的確定:為了保證離合器摩擦片上有均勻的壓緊力,螺旋彈簧的數(shù)目一般不得少于六個(gè),而且應(yīng)該隨摩擦片的外徑的增加而增加彈簧的數(shù)目,此外,在布置圓柱螺旋彈簧時(shí),要注意分離桿的數(shù)目,使彈簧均布于分離桿之間。因此彈簧的數(shù)目Z應(yīng)該是分離杠桿數(shù)n的倍數(shù),即:Z=m.n=3*3=9個(gè)(符合表3-1的要求)式中: m為任意正整數(shù)(取m=3) n為分離杠桿數(shù)(取n=3) 表3-1 周置圓柱螺旋彈簧的數(shù)目摩擦片外徑200200280280300380450彈簧數(shù)目(個(gè))691212181830(2)彈簧外徑D1的確定: 由于D1=2730mm,由結(jié)構(gòu)上確定彈簧外徑為D1為27mm.(3)彈簧中徑D2的確定: D2=D1-d=27-4=23mm(4)曲度系數(shù)k的實(shí)際值: 由優(yōu)化結(jié)果得,k=1.265(5)實(shí)際彈簧的工作應(yīng)力: =682.4N/mm2=686N/mm2 所以滿(mǎn)足要求(6)實(shí)際單個(gè)彈簧的工作壓力P: P= =589.45N P980N不超過(guò)100Kg符合要求,實(shí)際單個(gè)彈簧的工作壓力P值合格。(7)彈簧總?cè)?shù)n1: n1=n2+n=1.5+6.5=8圈(8)彈簧的實(shí)際剛度k: K= =32.9N/mm(9)彈簧實(shí)際的工作變形f: f=P/k=589.45/32.9=18mm(10)彈簧的實(shí)際自由高度H0: H0=()d+f+=(8-0.5)*4+18+2.5+6.5*1.5=60.25mm(11)彈簧的實(shí)際工作高度H: H=H0-f=60.25-18=42.25mm(12)實(shí)際彈簧的最大工作壓力P: P=k. P/P=671.7/589.45=1.14N1.15N實(shí)際彈簧的最大工作壓力P值合格。(13)實(shí)際彈簧節(jié)距t: t=d+f/n+=4+18/6.5+1.5=8.27mm(14)實(shí)際彈簧螺旋角: =6.529 = (15)實(shí)際恒定性b: b=H0/D2=60.25/23=2.625.3實(shí)際恒定性b值合格(16)實(shí)際彈簧的總工作壓力:P=P.Z=589.459=5.305103N(17)離合器的實(shí)際單位壓力P0: P0= P/A0=5.305103/22110-4=2.4105N2.45105N 離合器的實(shí)際單位壓力P0合格 上述實(shí)際數(shù)據(jù)完全符合要求。(18)離合器實(shí)際的最大摩擦力矩Mcama: Mcama= = =251.6Nm(19)實(shí)際后備系數(shù): =(20)單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩Mc0: = =0.0058N.m/ =0.3N.m/單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩Mc0值合格.3.3材料的選用由于彈簧簧絲直徑不大,周?chē)h(huán)境的工作溫度也在正常范圍之內(nèi),所以彈簧的材料大都選用65Mn鋼或碳素彈簧鋼。錳鋼彈簧與碳素彈簧鋼比較,優(yōu)點(diǎn)是淬透性好和強(qiáng)度較高,脫碳傾向小,但是有過(guò)熱敏感性和回火脆性的缺點(diǎn)。錳鋼彈簧價(jià)格也便宜,原磁療易得,故很適合于做離合器彈簧。本次選用65Mn鋼為彈簧材料。4. 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)4.1從動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)和組成圖4-1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)及分開(kāi)式彈性從動(dòng)片從動(dòng)盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)形式,帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減振器的。不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量較輕。但是目前小轎車(chē)上無(wú)一例外的都采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)(如圖4-1 所示),用以避免汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的共振緩和沖擊,減少噪音,提高傳動(dòng)系零件的壽命,改善汽車(chē)行駛的舒適型,并使汽車(chē)起步平穩(wěn)。因此,本次設(shè)計(jì)采用帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)。 從動(dòng)盤(pán)是由從動(dòng)片、摩擦片、從動(dòng)盤(pán)轂三個(gè)基本組成部分組成。在帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán)中,其從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)轂之間是通過(guò)減振彈簧彈性的連接在一起。 當(dāng)傳動(dòng)系發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),從動(dòng)片和減震盤(pán)相對(duì)于從動(dòng)盤(pán)轂的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量會(huì)很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。摩擦片用鉚釘與波形片連接。波形片與從動(dòng)片相鉚接。減振盤(pán)與從動(dòng)轂鉚接在一起。同時(shí)鉚釘也是限位銷(xiāo)。從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)要求:(1)為了減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊,從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能的?。?(2)為了保證汽車(chē)起步平穩(wěn),從動(dòng)盤(pán)在軸向應(yīng)具有彈性; (3)為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振和緩和沖擊載荷,從動(dòng)盤(pán)中應(yīng)該裝有扭轉(zhuǎn)減振器。4.2從動(dòng)片設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡可能的減輕其質(zhì)量,并應(yīng)使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心,以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因?yàn)樵谄?chē)在行駛換擋時(shí),首先要分離離合器,從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速必然要發(fā)生變化,這樣將會(huì)引起慣性力,而使變速器換擋時(shí)齒輪間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比,因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從動(dòng)片一般都做的比較薄,通常是用1.3-2mm厚的鋼板彈簧沖壓而成,本次設(shè)計(jì)采用2mm后的鋼板彈簧沖壓。為了使離合器結(jié)合平順,以保證汽車(chē)平穩(wěn)起步,單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。這樣,在離合器的結(jié)合過(guò)程中,主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)之間的壓力是逐漸增加的從而保證了離合器所傳遞的力矩緩和增長(zhǎng)。此外,彈性從動(dòng)片還使壓力的分布比較均勻,改善表面的接觸,有利于摩擦片的均勻磨損。既有軸向彈性的從動(dòng)片有以下三種結(jié)構(gòu)形式: 整體式彈性從動(dòng)片; 分開(kāi)式彈性從動(dòng)片; 組合式彈性從動(dòng)片。整體式彈性從動(dòng)片能達(dá)到軸向彈性的要求,但是其缺點(diǎn)是很難保證每片扇形部分的剛度都完全一致。為了消除這個(gè)不足,從動(dòng)片采用分開(kāi)式的結(jié)構(gòu),波形片的從動(dòng)片分開(kāi)制作。然后鉚接在一起,由于波形彈簧片是由同一模具沖制而成的,故其剛度比較一致。另外,這種結(jié)構(gòu)的從動(dòng)片也容易得到較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這種從動(dòng)片在轎車(chē)上采用較多,組合式彈性從動(dòng)片常用在中型車(chē)上,本次設(shè)計(jì)選用分開(kāi)式從動(dòng)片,為了安裝減震彈簧,本從動(dòng)片上開(kāi)6個(gè)窗孔。從動(dòng)片用低碳鋼板作為材料。在設(shè)計(jì)時(shí)為了保證從動(dòng)片的彈性作用,波形彈簧片的壓縮行程可以取為0.8-1.1之間,本次設(shè)計(jì)方案選取為1.0mm,片厚為0.75mm,材料為彈簧鋼板,從動(dòng)盤(pán)軸向彈性的變化規(guī)律即軸向加載與其變形的關(guān)系,其大致的趨向是拋物線(xiàn)形,即在開(kāi)始時(shí)力較小。而后隨著變形的增加,力的增長(zhǎng)很快,最后被壓平。4.3從動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì)從動(dòng)盤(pán)轂裝在變速器第一軸前端的花鍵上,目前一般都是采用漸開(kāi)式花鍵?;ㄦI之間為動(dòng)配合,以便在離合器分離和結(jié)合過(guò)程中從動(dòng)盤(pán)轂?zāi)茉谳S上自由移動(dòng),花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸可以根據(jù)從動(dòng)盤(pán)的外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩選取。為了保證從動(dòng)盤(pán)轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜,而影響離合器的徹底分離,從動(dòng)盤(pán)轂的軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小,一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同,對(duì)在嚴(yán)重情況下工作的離合器,其長(zhǎng)度更長(zhǎng),可達(dá)到花鍵外徑的1.4倍。已知發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Memax=178N.m,根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)可?。簭膭?dòng)盤(pán)外徑De=250mm;Temax=200N.m;花鍵齒數(shù)n=10;花鍵外徑D=35mm;花鍵內(nèi)徑d=28;鍵齒寬b=4mm;有效齒長(zhǎng)l=35mm;擠壓應(yīng)力=10.4Mpa花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力j和剪切應(yīng)力校核: =10.37Mpa =30Mpa =9.07Mpa =15Mpa其中Z為從動(dòng)轂個(gè)數(shù)。以上參數(shù)符合要求。4.4振扭減振器設(shè)計(jì)圖4-2 扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu):本次采用彈簧摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)方案(如圖4-2所示)。使從動(dòng)片與從動(dòng)盤(pán)轂彈性的連接在一起的。從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度,同時(shí),從動(dòng)片、減振盤(pán)、與從動(dòng)盤(pán)轂之間還裝有減振摩擦片,作為振動(dòng)能量消耗器。當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)中有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),通過(guò)摩擦片與相鄰件的相鄰運(yùn)動(dòng),使振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,使振動(dòng)衰減。從動(dòng)片與減振盤(pán)轂鉚接在一體,從動(dòng)盤(pán)轂上開(kāi)有相應(yīng)的缺口,在缺口與限位銷(xiāo)之間留有間隙,允許從動(dòng)片與從動(dòng)盤(pán)轂之間有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)限制了減振彈簧的最大變形量,以免過(guò)載。同時(shí)采用調(diào)整墊片和碟形彈簧來(lái)調(diào)整減振器減振摩擦片的預(yù)緊力的大小。目的是為了在阻尼片磨損后,保證預(yù)緊力變化不大。4.4.1主要參數(shù)的選擇減振器的角鋼度Ca和減振器的摩擦力矩等,決定了減振器的衰減傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力。(1)減振器的角鋼度Ca:在裝有減振器時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩必須通過(guò)減振彈簧來(lái)傳遞。而減振器傳遞扭矩的能力會(huì)影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)減振器傳遞的極限扭矩與汽車(chē)后輪后輪附著條件所決定的最大轉(zhuǎn)矩Mmax相等時(shí)傳動(dòng)系動(dòng)載荷是最小的,若Mmax則會(huì)增加減振器的角剛度,使傳動(dòng)系動(dòng)載荷略有增加,故設(shè)計(jì)時(shí)通常取:= Mmax=式中:后橋附著重量; 附著系數(shù); 車(chē)輪滾動(dòng)半徑; 主傳動(dòng)比; 變速器一檔傳動(dòng)比很明顯,在對(duì)減振彈簧做一定的結(jié)構(gòu)布置下,減振器的角剛度受到必須傳遞足夠大的扭矩要求的制約,而不可能隨意降低。而對(duì)傳動(dòng)系的分析計(jì)算表明,為了避開(kāi)共振,減振器的角剛度Ca又要求低,這在實(shí)際上是做不到的,因此,減振器Ca的最后決定,常常只能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)所允許的設(shè)計(jì)結(jié)果。按經(jīng)驗(yàn)公式初選角剛度Ca:Ca其中:=1.45-1.55Memax式中:系數(shù)1.45適用于載重汽車(chē) 1.55適用于小轎車(chē) =1.55 Memax=1.55170=263.5N.m 又Ca 初取Ca=12263.5=3162N.m(2)減振器的摩擦力矩:由于減震器的角剛度Ca受結(jié)構(gòu)和扭轉(zhuǎn)要求的限制不可能很低,因此在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),共振現(xiàn)象就常常難以避免。為了最有效的消振,必須合理的選擇減震器阻尼裝置的摩擦力矩。由公式初選:=0.11=0.11263.5=28.985N.m這一經(jīng)驗(yàn)公式只有振動(dòng)在達(dá)到一定幅值大小時(shí),才加以消除前提下導(dǎo)出的。這樣,只有在共振或接近共振區(qū)幅值較小并不危險(xiǎn),減震器不起作用,也不消耗能量,從而提高了傳動(dòng)系的效率。(3)預(yù)緊力矩:減震彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。這樣,在傳遞同樣大小的極限力矩時(shí),它將降低減震器的角鋼度,這顯然是有利的,但是預(yù)緊力矩的值,不應(yīng)大于摩擦力矩,否則在反向工作時(shí),扭轉(zhuǎn)減震器將提前停止工作,因此,=28.985N.m4.4.2減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)減振彈簧的分布半徑R1:R1=(0.6-0.75)*d/2 式中:d摩擦片內(nèi)徑 選取R1=50mm(2)減振器彈簧的數(shù)目Z: 選取Z=6 ,根據(jù)表4-1選取。 表41摩擦片根據(jù)外徑選取減振彈簧摩擦片外徑D/mm225-250250-325326-350350Zj4-66-88-1010(3)減振彈簧的總壓力P總:P總=(4)每個(gè)減振彈簧的壓力P:P=(5)減振彈簧尺寸的確定: 彈簧的平均直徑Dc:Dc一般由結(jié)構(gòu)來(lái)定,通常Dc=11-15mm左右。本次設(shè)計(jì)取Dc=14mm。 彈簧鋼絲直徑d1: d1=式中:扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力,=588N/mm2;d1需圓整為標(biāo)準(zhǔn)值,取d1=4mm. 單個(gè)彈簧實(shí)際的最大工作壓力P: P= 彈簧實(shí)際總壓力P總:P總=P*Z=10556=6330N 減振器實(shí)際傳遞的極限扭矩M極:M極= P總*R1=63305010-3=316.5N.m 實(shí)際摩擦力矩M摩:M摩=0.11M極=34.8N.m 實(shí)際預(yù)緊力矩M預(yù): M預(yù)= M摩=34.8N.m 角剛度Ca: Ca=12M極=12316.5=3798N.m 減振彈簧剛度K: K= 減振彈簧有效圈數(shù)i: i=,取標(biāo)準(zhǔn)值有 i=4圈 減振彈簧實(shí)際剛度k: k= 實(shí)際角剛度Ca: = =3550N.m Ca=11.22 M極 減振彈簧總?cè)?shù)n: n=i+1.5=5.5圈 減振彈簧在最大工作壓力P時(shí)的最小長(zhǎng)度lmin:lmin= 式中:彈簧圈之間的間隙,必要時(shí)還可以取小些。lmin= 減振彈簧總變形量:=P/k= 減振彈簧的自由高度: 減振彈簧預(yù)緊變形量: 減振彈簧安裝后的工作高度:= 減振彈簧的工作變形量(6)從動(dòng)片相對(duì)于從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角:=(7)限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)缺口側(cè)邊的間隙 式中:R2為限位銷(xiāo)的安裝半徑(取值為50mm)(8) 限位銷(xiāo)直徑d:d按結(jié)構(gòu)布置選定,一般d=9.5-12mm,這里取d=10mm(9) 從動(dòng)盤(pán)轂缺口寬度B及彈簧安裝窗口尺寸A:將從動(dòng)片的分離部分口的尺寸做的比從動(dòng)盤(pán)轂上的窗口尺寸大些的原因是充分利用減振器的緩沖作用。一般推薦A1-A=a=1.4-1.6mm本次設(shè)計(jì)取a=1.5mm,這樣,當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí),開(kāi)始時(shí)只有部分彈簧參見(jiàn)工作,剛度較小,有利于緩和沖擊。A一般為25-27mm本次設(shè)計(jì)取A=l=25.5,此外,從動(dòng)片上的缺口B與限位銷(xiāo)直徑d之間的間隙做的不一樣,并使,這樣,當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鱽?lái)沖擊時(shí),由于允許彈簧有較大的變形,從而可以緩和根大的沖擊,取 B=5.壓盤(pán)設(shè)計(jì) 圖5-2 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式(a)凸塊窗孔式;(b)傳力銷(xiāo)式壓盤(pán)的設(shè)計(jì)包括傳力方式的選擇以及其幾何尺寸的確定兩個(gè)方面。5.1 壓盤(pán)傳力方式的選擇壓盤(pán)是離合器的主動(dòng)部分,在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩時(shí),它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),所以它必須和飛輪連接在一起,但這種連接允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能自由的作軸向移動(dòng),本次設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)片式傳力機(jī)構(gòu)。由彈簧鋼帶制成。一段鉚接在離合器蓋上,另一端用螺釘固定在壓盤(pán)上。為了改善傳動(dòng)片的受力狀況,它一般都沿著圓周切向布置。這種連接方式簡(jiǎn)化了壓盤(pán)的結(jié)構(gòu),降低了對(duì)裝配精度的要求,并且有利于壓盤(pán)的定中。本次設(shè)計(jì)采用三個(gè)凸臺(tái)三組傳動(dòng)片,每組兩個(gè),共六片的結(jié)構(gòu)。 壓盤(pán)的結(jié)構(gòu)形狀除與傳力方式有關(guān)外,還與壓緊方式和分離方式有關(guān),在采用沿圓周布置的圓柱螺旋彈簧作壓緊彈簧時(shí),壓緊盤(pán)上應(yīng)鑄有圓柱形凸臺(tái)作為彈簧的導(dǎo)向座,材料為HT200300。5.2 壓盤(pán)幾何尺寸的確定與摩擦片相結(jié)合的壓盤(pán)內(nèi)外徑尺寸與摩擦片尺寸基本相應(yīng),這樣壓盤(pán)幾何尺寸最后歸結(jié)為厚度的確定。其主要依據(jù)以下兩點(diǎn):(1)壓盤(pán)應(yīng)該有足夠的質(zhì)量在離合器的結(jié)合過(guò)程中,由于滑磨功的存在,每結(jié)合一次都要產(chǎn)生大量的熱,而每次結(jié)合的時(shí)間又很短,因此熱量根本來(lái)不及全部傳到周?chē)目諝庵腥ィ@樣必然導(dǎo)致摩擦副的溫升,在使用頻繁和困難條件下工作的離合器,這種溫升就會(huì)更為嚴(yán)重,它不僅會(huì)引起摩擦片摩擦系數(shù)的下降,磨損加劇,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹉Σ疗蛪罕P(pán)的損壞。由于石棉基材料制成的摩擦片導(dǎo)熱性差,在滑磨過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量主要由飛輪的壓盤(pán)等零件吸收,為了使每次接合是的溫升不致過(guò)高,故要求具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量。(2)壓盤(pán)應(yīng)具有較大的剛度壓盤(pán)應(yīng)具有足夠大的剛度,以保證在受熱的情況下不致產(chǎn)生翹曲變形,而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。鑒于以上兩點(diǎn)原因,壓盤(pán)一般都做的比較厚,本次設(shè)計(jì)的壓盤(pán)厚度為12mm。內(nèi)徑為145mm,外徑為230mm。 在確定了厚度之后。應(yīng)該校核離合器結(jié)合一次時(shí)的溫升,它不應(yīng)超過(guò)8-100,若過(guò)高,則要適當(dāng)增加壓盤(pán)的厚度。 校核公式:式中:溫升(); L滑磨功(Kg.m); 分配到壓盤(pán)上的滑磨功所占的百分比;(取單片離合器壓盤(pán)); C壓盤(pán)的比熱(C=0.115千卡/公斤.度); 壓盤(pán)重量(kg)6.離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋與飛輪固定在一起,通過(guò)它傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的部分扭矩。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支撐殼體。本設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意以下問(wèn)題:(1)剛度:離合器分離杠桿支撐在離合器蓋上,如果蓋的剛度不夠,則當(dāng)離合器分離時(shí),可能會(huì)使蓋產(chǎn)生較大的變形,這樣就會(huì)降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率,嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致分離不徹底,引起摩擦片的早期磨損,還會(huì)造成變速器換擋困難。為了減輕重量和增加剛度,小轎車(chē)的離合器蓋常用厚約為3-5mm的低碳鋼板(08鋼板)沖壓成復(fù)雜形狀。(2)通風(fēng):為了加強(qiáng)離合器的冷卻,離合器蓋上開(kāi)有通風(fēng)口。此通風(fēng)口同時(shí)起到了方便安裝的作用,本次設(shè)計(jì)采用三個(gè)窗口通風(fēng),同時(shí),凸臺(tái)伸出窗口。(3)對(duì)中:離合器蓋內(nèi)裝有壓盤(pán)、分離桿、壓緊彈簧等零件,因此它相對(duì)飛輪軸線(xiàn)必須要有良好的對(duì)中性,否則會(huì)破壞離合器的平衡,嚴(yán)重影響離合器的正常工作。因此要采用定位銷(xiāo)定位對(duì)中。綜上所述,本次設(shè)計(jì)的離合器蓋采用08鋼板彈簧沖壓而成,板厚為3mm,根據(jù)結(jié)構(gòu)需要沖壓成相應(yīng)的形狀。7.分離裝置設(shè)計(jì)離合器分離裝置包括分離桿,分離軸承和分離套筒。本次是分離杠桿的設(shè)計(jì)。分離杠桿結(jié)構(gòu)形式的選擇:在周置壓簧離合器中一般采用3-6個(gè)分離杠桿。本次設(shè)計(jì)采用3個(gè)分離杠桿,采用沖壓加工制成,又因?yàn)閿[動(dòng)式的分離杠桿是由鋼板彈簧沖壓而成,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,分離桿在壓盤(pán)上的支撐方法也很簡(jiǎn)單,此外,它具有磨損小,調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn),目前在中小型汽車(chē)上采用較多。因此本次設(shè)計(jì)選用次型式的分離杠桿。 總結(jié)在老師的指導(dǎo)下,和同組搭檔的共同努力下,我們圓滿(mǎn)完成了本次課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,得到了老師們認(rèn)真細(xì)致的指導(dǎo)和幫助,對(duì)此,我表示最真摯的感謝! 本設(shè)計(jì)以“機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)、二維制圖模型”為主線(xiàn),主要采用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)一個(gè)轎車(chē)螺旋彈簧離合器總成,由于時(shí)間和能力的限制,本設(shè)計(jì)對(duì)分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)只作了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)我利用AutoCAD軟件繪制了離合器總成和部分零件的二維圖形,由于能力有限,難免有些不合理的地方,此次設(shè)計(jì)充分利用了已學(xué)過(guò)的汽車(chē)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí),使我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、復(fù)習(xí)、鞏固和深入。通過(guò)這次設(shè)計(jì),我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和汽車(chē)設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí),也初步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和使用有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的方法;對(duì)機(jī)械零件、汽車(chē)部件、裝配技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件使用技術(shù)等作了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)和再學(xué)習(xí),加深了理解,并擴(kuò)展了知識(shí)面;充分利用計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)進(jìn)行了繪圖;提高了計(jì)算機(jī)的使用能力。雖然這次設(shè)計(jì)內(nèi)容要求較多,涉及范圍較廣,比如材料力學(xué)、汽車(chē)構(gòu)造、CAD制圖軟件、汽車(chē)設(shè)計(jì)、一些生產(chǎn)工藝等,但它使我對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程有了充分的了解。作為設(shè)計(jì)人員,必須充分考慮車(chē)間加工及客戶(hù)使用要求。另外,也加深了我對(duì)一些相關(guān)知識(shí)的了解,因先前課本上學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)中,很多零部件的型號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)都已更換,其材料選擇、處理工藝等都已改進(jìn)提高,可見(jiàn)我在這方面的認(rèn)知度還不夠。設(shè)計(jì)不是想當(dāng)然的事,我們只有首先了解到加工工藝,國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),你設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品才是一件成功的產(chǎn)品。自己平日的理論知識(shí)雖然仍沒(méi)有真正應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中,但利用課程設(shè)計(jì)這個(gè)平臺(tái),使我充分認(rèn)識(shí)到自己理論學(xué)習(xí)中的不足,熟悉了一些新的設(shè)計(jì)方法。尤其是在畫(huà)圖方面,進(jìn)一步熟練、鞏固,這次課程設(shè)計(jì)為我以后的學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1.徐石安,江發(fā)潮.汽車(chē)離合器/汽車(chē)設(shè)計(jì)叢書(shū) M.北京:清華大學(xué)出版社,20052.王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20073.陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造M.北京:人民交通出版社,20024.劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì) M.北京:清華大學(xué)出版社,20015.鞏云鵬,田萬(wàn)祿,張祖立,黃秋波.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,20066.王豐元.馬明星.汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)M.北京:中國(guó)電出版社,200924
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