汽车离合器设计方案.doc

毕业设计开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级指导教师姓名职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称东风EQ1090E膜片弹簧离合器开题报告一、课题研究现状、选题目的和意义1.课题研究现状2.选题目的 离合器装在发动机与变速器之间，汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。离合器类似开关，接合或断离动力传递作用，因此，任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。现在，电子技术也进入了离合器系统。一种由控制单元（ECU）控制的离合器已经应用在多款的轿跑车上。本设计以东风EQ1090E车离合器为研究对象。离合器原始数据车型东风汽车的质量1300kg汽车最大加载质量600 kg发动机最大转速3600r/min发动机最大扭矩180N.m发动机最大功率68KW主减速比338汽车最大时速180 km/h3.设计意义设计采用单片膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器是因为其结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。而采用干式离合器是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，用于需要传递较大转矩的离合器，而该车型不在此列。采用膜片弹簧离合器是因为膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此可设计成当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断地提高，因而这种离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用，而且逐渐扩展到载货汽车上。从动盘选择单片式从动盘是一位其结构简单，调整方便。压盘驱动方式采用传动片式是因为其没有太明显的缺点且简化了结构，降低了装配要求又有利于压盘定中。选择拉式离合器是因为其较拉式离合器零件数目更少，结构更简化，轴向尺寸更小，质量更小；并且分离杠杆较大，使其踏板操纵力较轻。二、设计的基本内容、拟解决的主要问题1.基本内容1) 收集资料，仔细研究现有的离合器，结合实际项目选择出设计方案；2) 根据先前做出的分析确定离合器方案，方案设计就是要确定这些组成部件的结构型式及主要设计参数,并实现这些设计参数之间的最佳匹配，绘制一份草图；3) 结构设计与计算；4) 运用有限元分析软件ANSYS进行分析，根据分析结果对设计进行修正。2.拟解决的主要问题1) 校核问题：进行校核时会发现之前设计的不正确处，需要重新修改先前某些设计参数。为避免大范围的重复修改，提高设计效率，在设计的每一步都细心计算并及时验证计算结果。比如前述膜片弹簧的载荷与变形之间的关系式，是在假定膜片弹簧在承载过程中，其子午截面无变形而只是刚性地绕该截面上的某一中性点O转动的条件下推导出的。根据这一假定可知，截面在O点处沿圆周方向的切向应变为零，因而该点处的切向应力亦为零。O点以外的截面上的点，一般均产生切向应变，故亦有切向应力。若如图7.2所示以中性点O为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系，则截面上任意点的切向应力为： （7.8）式中：碟簧部分子午截面的转角，rad；膜片弹簧自由状态时的圆锥底角，rad；图7.2中性点O为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系中性点O的半径，mm； 。了分析断面中断向应力的分布规律，将（3-14）式写成Y与X轴的关系式： （7.9）由上式可知，当膜片弹簧变形位置一定时，一定的切向应力t在X-Y坐标系里呈线性分布。当时，因为的值很小，我们可以将看成，由上式可写成。此式表明，对于一定的零应力分布在中性点O而与X轴承角的直线上。从式（3.16）可以看出当时无论取任何值，都有。显然，零应力直线为K点与O点的连线，在零应力直线内侧为压应力区，外侧位拉应力区，等应力直线离应力直线越远，其应力越高。由此可知，碟簧部分内缘点B处切向压应力最大，A处切向拉应力最大，分析表明，B点的切向应力最大，计算膜片弹簧的应力只需校核B处应力就可以了，将B点的坐标X=（e-r）和Y=h/2 代入（3-17）式有： （7.10）令可以求出切向压应力达极大值的转角由于： mm所以： ，N/mm2B点作为分离指根部的一点，在分离轴承推力F2作用下还受有弯曲应力： （7.11）式中 n分离指数目 n=18 br单个分离指的根部宽mm因此： N/mm2由于rB是与切向压应力tB垂直的拉应力，所以根据最大剪应力强度理论，B点的当量应力为：N/mm2N/mm2膜片弹簧的设计应力一般都稍高于材料的局限，为提高膜片弹簧的承载能力，一般要经过以下工艺：先对其进行调质处理，得到具有较高抗疲劳能力的回火索氏体，对膜片弹簧进行强压处理（将弹簧压平并保持1214h），使其高应力区产生塑性变形以产生残余反向应力，对膜片弹簧的凹表面进行喷丸处理，提高弹簧疲劳寿命，对分离指进行局部高频淬火或镀铝，以提高其耐磨性。故膜片弹簧和当量应力不超出允许应力范围，所以符合使用强度。2）首先，应在保证发动机最大转矩的前提下，满足两个基本性能要求：1.分离彻底；2.接合柔和。三、技术路线（研究方法）（1）能在任何行驶情况下，可靠地传递发动机的最大扭矩。为此，离合器的摩擦力矩（）应大于发动机最大扭矩（）；（2）接合平顺、柔和。即要求离合器所传递的扭矩能缓和地增加，以免汽车起步冲撞或抖动；（3）分离迅速、彻底。换档时若离合器分离不彻底，则飞轮上的力矩继续有一部份传入变速器，会使换档困难，引起齿轮的冲击响声；（4）从动盘的转动惯量小。离合器分离时，和变速器主动齿轮相连接的质量就只有离合器的从动盘。减小从动盘的转动惯量，换档时的冲击即降低；（5）具有吸收振动、噪声和冲击的能力；（6）散热良好，以免摩擦零件因温度过高而烧裂或因摩擦系数下降而打滑；（7）操纵轻便，以减少驾驶员的疲劳。（8）摩擦式离合器，摩擦衬面要耐高温、耐磨损，衬面磨损在一定范围内，要能通过调整，使离合器正常工作。列出几种离合器设计方案确定离合器设计方案确定部件选型方案各部件结构设计与计算离合器的密封润滑对重要部件进行校核，并进行强度校核完成设计图纸，说明书 准备答辩四、进度安排第 1-2 周（2月28日3月13日），调研、资料收集，完成开题报告。 第 3 周（3月14日3月20日），开题答辩，基本参数的确定，传动方案的设计。第4-5周（3月21日4月3日），齿轮传动方案设计，材料选择与校核。第 6 周（4月4日4月10日），开始撰写齿轮部分说明书。第 7 周（4月11日4月17日），轴的结构设计。第 8 周（4月18日4月24日），绘制一份草图,中期检查。第 9 周（4月25日5月1日），轴段强度刚度校核。 第10-11周（5月2日5月15日），进行CAD绘图，进行有限元分析。第 12 周（5月16日5月22日），修改及完善设计说明书，绘图。第 13 周（5月22日5月29日），完善图纸。第 14 周（5月30日6月5日），毕业设计预答辩。第15-16周（6月6日6月19日），毕业设计修改。第 17 周（6月20日6月 26日），毕业设计答辩。五、参考文献1.崔胜民.汽车主减速器的优化设计C.会议论文，2007.2.胡磊.汽车主减速器螺旋锥齿轮参数化建模与有限元分析D.武汉理工大学学位论文,2008.3.杨波,罗金桥.基于ANSYS汽车驱动桥壳的有限元分析D.武汉理工大学学位论文，2005.4.刘惟信.汽车设计M.北京:清华大学出版社,20035.邹慧君等主编.机械原理M.上海:高等教育出版社,1998 . 6.龚微寒等主编.汽车现代设计制造M.北京:人民交通出版社,1995.7.王望予等主编.汽车设计M.北京:机械工业出版社,2004.8.郭竹亭主编.汽车车身设计M.长春:吉林科学技术出版社,1994.9.陈家瑞等主编.汽车构造M.北京:机械工业出版社,2004.10.俪明等.汽车结构抗疲劳设计M.合肥:中国科技大学出版社,1995.11.余志生主编.汽车理论M.北京:机械工业出版社,2000.12.Dana Corp. New tandem and single drive axles built for better fuel efficiencyJ.Truck Products,2006,4.13.Dana Corp.Single-drive axles.R.The worlds largest sign aompany,2006.14.马伟众.汽车桥壳零件制造加工方法N.杭州：科技创新导报，2009，32.15.季萍.汽车主减速器螺旋锥齿轮机械加工工艺J.长春：汽车工艺与材料出版社，2009，2.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日