本科毕业设计车辆工程汽车离合器设计Word格式.docx
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它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分。
离合器具有保证汽车起步平稳、换挡平顺和过载保护的作用。
其工作的可靠性直接关系到汽车的正常行驶。
离合器的接合和分离是通过驾驶者对离合器踏板的操作来实现的。
在汽车起步前,自然要先起动发动机。
而汽车起步时,汽车是从完全静止的状态逐步加速的。
如果传动系(它联系着整个汽车)与发动机刚性地联系,则变速器一挂上档,汽车将突然向前冲一下,但并不能起步。
这是因为汽车从静止到前冲时,具有很大的惯性,对发动机造成很大地阻力矩。
在这惯性阻力矩作用下,发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速以下,发动机即熄火而不能工作,当然汽车也不能起步。
因此,我们就需要离合器的帮助了。
在发动机起动后,汽车起步之前,驾驶员先踩下离合器踏板,将离合器分离,使发动机和传动系脱开,再将变速器挂上档,然后逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合。
在接合过程中,发动机所受阻力矩逐渐增大,故应同时逐渐踩下加速踏板,即逐步增加对发动机的燃料供给量,使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上,而不致熄火。
同时,由于离合器的接合紧密程度逐渐增大,发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加,到牵引力足以克服起步阻力时,汽车即从静止开始运动并逐步加速。
当汽车进行紧急制动时,若没有离合器,则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速,因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩(其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距),对传动系造成超过其承载能力的载荷,而使机件损坏。
有了离合器,便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。
因此我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭距,保证安全。
1.2离合器设计的设计要求为了保证汽车具有良好的工作性能,对汽车离合器设计提出如下基本要求:
1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩,并有适当的转矩储备;
2)接合时要平顺柔和,以保证汽车起步时没有抖动和冲击;
3)分离时要迅速、彻底;
浙江科技学院2010届车辆工程专业汽车零部件专项设计说明书4)离合器从动部分转动惯量要小,以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击,便于换挡和减小同步器的磨损;
5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果,以保证工作温度不致过高,延长其使用寿命;
6)应使传动系避免扭转共振,并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力;
7)操纵轻便、准确,以减轻驾驶员的疲劳;
8)应有足够的强度和良好的动平衡,以保证其工作可靠、寿命长;
9)结构应简单、紧凑、质量小,制造工艺性好,拆装、维修、调整方便等。
第二章离合器总体方案的设计2.1离合器种类确定2.1.1离合器的分类目前离合器分有电磁离合器和磁粉离合器,摩擦式离合器、液力偶合器。
其中电磁离合器和磁粉离合器是新型的离合器类型。
电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离,其工作方式又可分为:
通电结合和断电结合。
磁粉离合器:
在主动与从动件之间放置磁粉,不通电时磁粉处于松散状态,通电时磁粉结合,主动件与从动件同时转动。
摩擦式离合器主要由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。
主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构,操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。
2.1.2离合器的选取本次专项设计题目要求车型及其相关参数如下表1所示。
表1长安之星JL465Q4发动机及其车身基本参数根据以上离合器各自的特点和课题要求,我们选择干式盘形摩擦离合器。
浙江科技学院2010届车辆工程专业汽车零部件专项设计说明书2.2从动盘数确定汽车离合器大多是盘形摩擦离合器,按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类。
根据压紧弹簧布置形式不同,可分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式;
根据使用的压紧弹簧不同,可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器;
根据分离时所受作用力的方向不同,又可分为拉式和推式两种形式。
(1)从动盘数的选择对轿车和轻型、微型货车而言,发动机的最大转矩一般不大。
在布置尺寸允许的条件下,离合器通常只设有一片从动盘。
单片离合器结构简单,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,在使用时能保证分离彻底,采用轴向有弹性的从动盘可以保证接合平顺。
(2)双片离合器与单片离合器相比,由于摩擦面数增加一倍,因而传递转矩的能力较大;
接合更为平顺、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,两片起步负载不均,容易引起摩擦片过热,加快其磨损甚至烧坏;
分离行程较大,不易分离彻底,所以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;
从动部分转动惯量较大。
这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。
(3)多片离合器多为湿式,它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点,以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。
但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点,主要应用于重型牵引车和自卸车上。
由于此款长安之星为微型轿车,整备质量、满载质量分别为975kg和1555kg,有时也作为商用车使用,满载质量能达到2t左右,根据以上单片、双片和多片从动盘的适用范围和优缺点,我们选择单片从动盘。
2.3压紧弹簧和布置形式2.3.1压紧弹簧的选择
(1)周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧,其特点是结构简单、制造容易,因此应用较为广泛。
此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。
为了保证摩擦片上压力均匀,压紧弹簧的数目不应太少,要随摩擦片直径的增大而增多,而且应当是分离杠杆的倍数。
在某些重型汽车上,由于发动机最大转矩较大,所需压紧弹簧数目较多,可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。
压紧弹簧直接与压盘接触,易受热退火,且当发动机最大转速很高时,周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲,使弹簧压紧力下降,离合器传递转矩的能力随之降低。
此外,弹簧靠到它的定位面上,造成接触部位严重磨损,甚至会出现弹簧断裂现象。
(2)中央弹簧离合器中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧,并且布置在离合器的中心,此结构轴向尺寸较大。
由于可选较大的杠杆比,因此可得到足够的压紧力,且有利于减小踏板力,使操纵轻便。
此外,压紧弹簧浙江科技学院2010届车辆工程专业汽车零部件专项设计说明书力的调整,这种结构多用于重型汽车上。
(3)斜置弹簧离合器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。
这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时,压盘所受的压紧力几乎保持不变。
与上述两种离合器相比,具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。
此结构在重型汽车上已有采用。
(4)膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器中的膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧,主要由碟簧部分和分离指组成,它与其它形式的离合器相比具有如下一系列优点:
1)膜片弹簧具有较理想的非线性特性如图1所示,弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变,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,弹簧压力有所下降,从而降低了踏板力;
图1膜片弹簧工作点位置图2)膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,使结构简单紧凑,轴向尺寸小,零件数目少,质量小;
3)高速旋转时,弹簧压紧力降低很少,性能较稳定;
而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降;
4)由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触,故其压力分布均匀,摩擦片磨损均匀,可提高使用寿命;
5)易于实现良好的通风散热,使用寿命长;
6)平衡性好;
7)有利于大批量生产,降低制造成本。
考虑到车型和微型客商两用长安之星JL465Q4,以及其技术已近成熟的情况下,我们选择推式膜片弹簧离合器。
2.3.2膜片弹簧的支撑形式推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种。
浙江科技学院2010届车辆工程专业汽车零部件专项设计说明书a)b)图2推式膜片弹簧双支撑环形式图2为双支承环形式,其中图2-a)用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在一起,结构简单,是早已采用的传统形式;
图2-b)在铆钉上装硬化衬套和刚性挡环,可提高耐磨性和使用寿命,但结构较复杂;
图2-c)取消了铆钉,在离合器盖内边缘上伸出许多舌片,将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起,使结构紧凑、简化、耐久性良好,因此其应用日益广泛。
下图3为单支承环形式。
在冲压离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环(图3-a)使结构简化,或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环(图3-b),以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。
a)b)图3推式膜片弹簧单支撑环形式图4为无支承环形式,利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环(图4-a);
或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环,离合器盖上环形凸台代替后支承环(图4-b),使结构更简化或取消铆钉,离合
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