毕业设计拉式膜片弹簧离合器设计.doc

1.毕业设计选题的目的和意义。此次设计通过把离合器设计系统化，保证离合器在满足1.保证汽车起步平稳，2.保证传动系统换挡时工作平顺，3.防止传动系统过载等基本功用。同时，让离合器在所有行驶条件下，都具备可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。其从动部分转动惯量要小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击减少同步器磨损。具备足够的吸热能力和良好的通风能力，保证工作温度不过高，增长使用寿命。具备减震缓冲和降低噪音能力。保证操宗轻便准确的性能，减轻驾驶员疲劳。具有足够的强度和良好的动平衡。使得离合器的结构简单化，小质量。为汽车提供比现有离合器更安全可靠，结构更简单，操作更舒适的离合器。2.毕业设计方案选型目前，汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构等四部分组成。 2.1从动盘数的选择2.1.1单片离合（见表1 ） 表1 单片离合器 如右图所示：单片离合器只有一个从动盘，结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证接合平顺。 2.1.2双片离合器（见表2） 表2 双片离合器 如右图所示，双片离合器的摩擦面是单片离合器的两倍，其传递转矩的能力较大；接合更为平顺和柔和；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热，加快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易彻底分离，因此，在设计时在结构上必须采取相应的措施；轴向尺寸大，结构复杂；从动部分的转动惯量较大。这种结构一般用在传递转矩且径向尺寸受到限制的场合。 2.1.3多片离合器（见表3） 表3 多片离合器特点及图形 如右图所示，多片离合器多为湿式，具有接合更加平顺、柔和，摩擦表面温度较低，磨损小，使用寿命长，但分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大，主要在总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。 2.2压紧弹簧和布置形式的选择2.2.1周置弹簧离合器（见表4） 表4 周置弹簧离合器特点及结构图 如图4所示，周置弹簧离合器特点是结构简单、制造容易，此结构的弹簧压力直接作用于压盘上。因压紧弹簧直接与压盘接触，易受热回火失效。当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力显著下降，离合器传递转矩的能力也随之降低。此外，弹簧靠在其定位座上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现断裂现象。 2.2.2中央弹簧离合器（见表5） 表5 中央弹簧离合器的特点及机构图 如右图所示，中央弹簧离合器的压紧弹簧是一至两个圆柱弹簧或一个圆锥弹簧，弹簧布置在离合器中心。这种结构较复杂，轴向尺寸较大，由于可选较大的杠杆比，所以可以获得足够的压紧力，而且对于减小踏板力有利，使得操纵轻便；压紧弹簧不直接与压盘接触，不会使弹簧受热回火失效；通过调整垫片或螺纹容易实现压盘对压紧力的调整。 2.2.3斜置弹簧离合器（见表6） 表6 斜置弹簧离合器特点及结构图 如右图所示，斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。其优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘受的压紧力几乎保持不变。与上面表4、表5这两种离合器对比还具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。 2.2.4膜片弹簧离合器（见表7） 表7 膜片弹簧离合器的特点及结构图 如右图所示，膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧和分离部分组成。其优点：（1）具有较理想的非性弹性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变，离合器分离时，弹簧压力下降，踏板力降低。（2）结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量轻。（3）性能稳定。（4）压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。（5）通风散热良好，使用寿命长。（6）膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。其缺点：膜片弹簧的制造工艺复杂，制造成本高，对材质和尺寸精度要求较高，其线性弹性特性在生产中不好控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。 （1）膜片弹簧的弹性特性（见表8） 表8 离合器压紧弹簧的特性曲线图 如右图所示为膜片弹簧和螺旋弹簧的弹的性特性曲线，曲线1表示处于预压紧状态的螺旋弹簧的弹性特性曲线，曲线2表示膜片弹簧的弹性特性曲线。由图可以看出，在两种离合器的工作压紧力相同时，即都为，轴向的变形量为。当摩擦片磨损量达到容许的极限值时，两种弹簧压缩变形量减小到，此时螺旋弹簧压紧力便降低到。显然， 两者相差较大，将使离合器的压紧力不足而产生滑磨。而膜片弹簧压紧力变化到，与相差无几，确保离合器还能正常工作。因此，膜片弹簧传递转矩的能力螺旋弹簧大。 （2）拉式和推式膜片弹簧离合器（见表9） 表9 拉式和推式膜片弹簧离合器结构图 拉式膜片弹簧离合器 推式膜片弹簧离合器 拉式弹簧离合器如表9左图所示，推式离合器如表9右图所示，拉式膜片弹簧离合器与推式膜片弹簧离合器的结构区别：膜片弹簧安装时与推式相反，膜片弹簧的小端向里凹（推式为向外凸）。拉式膜片弹簧离合器的膜片弹簧实在最外端外侧与离合器盖接触，接触处只有1个支承环，拉式膜片弹簧与压盘凸台的接触处相对靠里。另外，从表9也可以看到，拉式的分离轴承与膜片弹簧分离指总是要连在一起才能实施离合动作。离合器作分离时，向外拉分离轴承，分离指绕支承环转动，使膜片弹簧与压盘凸块不再接触。 表10 拉式膜片弹簧与推式膜片弹簧的优缺点 类型优点缺点拉式膜片弹簧离合器 结构紧凑，零件数目少，质量轻；同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧；传递相同转矩时，可采用尺寸较小的结构：接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；传动效率高，踏板操纵更轻便；不会产生冲击和噪音；使用寿命更长。支承有损坏，也能自动补偿。分离指需采用专门的分离轴承，结构比较复杂，安装拆卸较困难。推式膜片弹簧离合器结构比拉式的简单，而且设计简单，装拆容易。支承环较多，结构较大，零件数目较多。 2.3拉式膜片弹簧的支承形式的选择（见表11） 表11 拉式膜片弹簧离合器的支承形式 无支承环式 如右图所示，MFZ型，直接在冲压离合器盖上冲出一个环形凸台支承膜片弹簧，不用支承环。它主要用于轿车和轻型货车上。 单支承环式 如右图所示，DT/DTP型，将膜片弹簧的大端支承在冲压离合器盖中的支承环上，主要用于货车和轿车。 如右图所示，GMFZ型，将膜片弹簧的大端支承在铸造离合器盖的凹槽中的支承环上，主要用于中、重型汽车上。 2.4压盘的驱动方式的选择压盘的驱动方式主要有凸块-窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和噪音，而且零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。弹性传动片驱动方式的结构简单，压盘和飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。由于本次设计的是轿车离合器，结合表1、表2、表3，可知单片离合器已经满足要求，而且综合优点比较多，故选择单片离合器；综合比较表4、表5、表6、表7、表8，可以知道膜片弹簧离合器比周置弹簧离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧离合器更优秀，优点更多，所以选择膜片弹簧离合器设计，由表10对比拉式、推式膜片弹簧离合器的优缺点，选择拉式膜片弹簧离合器设计。综上所述，本次设计选拉式膜片弹簧离合器设计（单片离合器）。选用支承单支承环DT/DTP型，压盘的驱动方式采用弹性传动片驱动。3.毕业设计主要内容和重点 确定选定要设计的膜片弹簧离合器的主要参数，对离合器的基本参数进行优化，计算确定各零部件的尺寸，运用所学的汽车设计、理论力学、材料力学等课程知识去分析离合器各零部件所受的力，确定零部件所用材料，运用画图软件画出各个零部件的模型图以及整个离合器的装配图。4.毕业设计工作进度计划4.1 2015.10.262015.11.6完成与课题有关的英文原文翻译，调研，查找资料，完成方案论证4.2 2015.11.92015.11.27完成设计与计算4.3 2015.11.302015.12.18完成绘图4.4 2015.12.212015.12.31完成毕业设计说明书4.5 2016.1.12016.1. 5完善所有的毕业设计资料，准备答辩5.主要参考文献目录1 臧杰,阎岩.汽车构.北京：机械工业出版社,2009. 2 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社,2004. 3 徐石安，江发潮.汽车离合器.北京:清华大学出版社,2005. 4 刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社,2001. 5 林世裕.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造.东北大学,2005. 6 中国汽车技术研究中心标准研究所汽车标准汇编(20002004).2005. 7 阎春利,张希栋.汽车离合器膜片弹簧的优化设计.林业机械与木工设 备,2006. 8 廖林清,曹建国.汽车离合器膜片弹簧的三次设计.四川兵工学报,2001. 9 司传胜.汽车膜片弹簧离合器的优化设计.林业机械与木工设 备,2004. 10 李林,刘惟信.汽车离合器膜片弹簧的优化设计.北京：清华大学学 报,2000. 11 林明芳等.汽车离合器膜片弹簧的优化设计.汽车工程,2003. 12 刘红欣.膜片弹簧应力分布的试验和有限元分析.力学与实践，2003. 13 张卫波.汽车膜片弹簧离合器智能优化设计技术研究.中国工程机械学