毕业设计 开题报告 垃圾车 离合器.docx

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毕业设计开题报告垃圾车离合器

关于《YZT垃圾车离合器的设计与计算》的开题报告

姓名

1课题目的和意义

垃圾车离合器设计属于专用汽车离合器研究范畴，而我国ZBT50004-89标准对国产专用汽车定义为：

“装置有专用设备，具备有专用功能，用于承担专门运输任务或专项作业的汽车和汽车列车。

”还将专用汽车划分为厢式汽车，罐式汽车，专用自卸汽车，起重举升汽车，仓栅汽车和特种结构汽车等六大类。

绝大部分垃圾车属专用自卸汽车。

本课题主要研究垃圾车底盘重要总成之一——离合器的设计与计算。

其重要意义在于，离合器作为垃圾车底盘传动系统中的重要总成，在发动机与传动系间起着动力传递桥梁的作用，一个优良的离合器不仅可以高效、恰当地地传递动力，还能延长底盘寿命，降低油耗。

因此设计一个易于操作及结合分离快速离合器很重要，并且通过离合器设计计算，有助于初步掌握汽车新产品的开发与设计的方法，培养了汽车零部件的设计能力，提高了综合运用所学知识剞劂实际问题的能力，具有十分重要的意义。

另外，离合器作为汽车的关键部件，其主要功能如下：

1）汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；

2）在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击，保证换挡时工作平稳。

3）限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；

4）有效地降低传动系中的振动和噪声

2国内外研究现状

当前，我国汽车离合器技术也正处于发生深刻变化的时期。

随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。

2000年以前，我国基本上还是摩擦式离合器一枝独秀，2000年以后，随着汽车逐渐向舒适性和环保节能的要求转变，加上国外先进传动技术的相继研发和引进，我国摩擦式离合器作为传动部件的垄断地位逐渐被打破。

最近几年，我国自动档车型产量上升很快，2007年，我国乘用车自动档的比重已经突破30%。

自动变速器目前已经在用的技术有AT、AMT、CVT和DCT等，它们对应的传动部件都不完全相同。

AT、CVT主要对应的是液力变矩器（TC），同时也附带有一个锁止离合器。

AMT主要还是传统的摩擦式离合器，但需要改进成自适应（自动补偿）离合器。

DCT主要对应是干式或者湿式双离合器、双质量飞轮。

目前，国内主要的离合器技术还是适应手动变速器（MT），也就是传统的摩擦弹簧离合器。

摩擦弹簧离合器主要有螺旋弹簧离合器、膜片弹簧离合器、单片离合器、多片离合器、拉式离合器、湿式离合器和干式离合器等不同分类。

目前，我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式的发展。

螺旋弹簧离合器基本上即将退出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。

膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。

在自动档领域，液力变矩器我国已经在上海萨克斯实现了产业化，国内还有数家企业的液力变矩器也已经实现小批量生产。

目前，国内技术开发最困难的是双离合器。

目前，国内的杭维柯、上汽变速器等都已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要还是来自国外。

与跨国企业相比较，我国汽车离合器的技术差距，可以表现为两个方面：

一方面是在商用车尤其在载货车领域，跨国企业的离合器产品与国内产品存在差距，也即国内企业的产品有一定的竞争优势。

另一方面，在乘用车领域，我国离合器产品与跨国企业的产品有很大的差距，跨国企业产品有很大的竞争优势。

中外汽车离合器技术差距产生的因素，主要有市场、技术发展趋势、工业基础、车主消费习惯、政策环境等因素。

我国商用车离合器与国外相比是有竞争优势的，很多外资企业都无法进入我国载货汽车的配套体系。

为什么呢，难道国外公司没有开发出不适合载货汽车用的离合器？

不是的，最主要的差别还是中国的国情造成的。

在中国，载货汽车超载已经成为一个普遍的现象，即“大吨小标”现象非常突出，而且屡禁不止，有时候还不算违法。

比如，很多超载的汽车只要不上路，不违法；单位内部用的车辆，无论怎么超载也不违法，而且还受到单位的鼓励，说要提高效率。

对国外企业来讲，他们就不明白一辆额定载重为10吨的汽车离合器为什么要用到适合在30、40吨汽车上用的离合器。

而一旦按额定载重匹配上离合器，车主很快就会发现，即使是国外品牌的离合器，都不经用、不好使。

国内的载货车车主不会认为是自己超载惹的“祸”，而是自然地认为是国外品牌的产品品质不好。

所以，即使是国外品牌再好的离合器，一进入中国载货汽车领域，马上就会出现“水土不服”，而国内离合器生产企业恰恰对国内的情况非常熟悉和了解，能够运作自如。

所以，我们可以发现，在商用车离合器领域，市场基本上是国内企业在做，外资企业基本上是没有涉及这个领域。

去年底萨克斯高调宣布进军商用车离合器领域，不知道是客车还是载货汽车，如果是载货汽车，它是否会同样面临中国式的“水土不服”的问题。

对这种情况，国内一个离合器企业的领导说，这叫“应用技术”，国内企业在商用车离合器的“应用技术”水平高于国外，国内企业要提高的是离合器产品的应用技术水平，更好地适应中国客户的要求。

在乘用车领域，国内技术与国外技术差距明显。

主要的原因是中国轿车工业基础一直比较薄弱，原来国内人民的生活水平也比较低下，轿车对普通大众来讲还是一种身份、地位和奢侈的象征，通过合资引进轿车，虽然国内的轿车各方面的技术有了很大的进步，老百姓对轿车的要求也逐渐提高，但基本上还是属于“供给创造需求”的被动接受的状态。

在国外，汽车早就向舒适、环保节能方向发展。

一位LuK公司的人士称，今后离合器行业发展的一个方向就是如何提高换档的舒适性。

为了提高换档舒适性，国外各种自动变速器技术和减震、降噪的离合器技术应用而生。

比如，LuK公司在1985年就研发出能降低减震和噪声效果的双质量飞轮。

国内现在也在开发双质量飞轮，但除了碰到技术原因之外，由于国内工业基础比较薄弱，很多一些双质量飞轮的零部件如变形弹簧、轴承等都很难在国内采购到。

又如，为了既有舒适性又节约油耗，博格华纳和LuK公司相继研发出了双离合器（DCT），双离合器不仅对传统离合器企业提出了很高的要求，而且还对传统的变速箱企业也提出了一个很高的要求。

据杭齿的人士讲，国内要推出DCT，最快也要2-3年时间，而且还是一个初级DCT，可能不搭载双质量飞轮的DCT。

这样的DCT，舒适性也将大打折扣。

其他传统离合器的替代产品如自适应离合器、液力变矩器、电子自动离合器等，都是轿车向舒适化、环保节能化方向发展的结果。

随着国内人民生活水平的提高，对这些方面也会越来越重视，国内企业也将逐渐缩小与国外企业的技术差距，但这个过程将会比较漫长，尤其是需要政府的大力支持，有了资金和市场，国内缩小这些差距过程也将大大缩短。

3文献综述

以“垃圾车”，“专用车辆”，“离合器”，“CLUTCH”等为关键词，在上海图书馆、上海工程技术大学图书馆，多个互联网学术资料数据库包括清华同方、EI、EBSCO、万方、中国知识总库、中国期刊全文数据库和Springer等中外权威数据库进行检索。

共搜集到近50篇相关文献。

通过对文献资料的浏览消化，我深入了解离合器目前的发展状况，主流技术以及其主要分类和工作原理，为即将展开的离合器设计计算工作打下了良好的基础。

其中，在对王望予出版的《汽车设计》和徐石安出版的《汽车离合器》（汽车设计丛书）进行了深入的学习后，我初步掌握了如何辨别离合器的分类和选择合适的离合器。

并且通过综合比较分析后，最终确定了摩擦式双片膜片弹簧离合器为本次课题的研究设计对象。

当前，国内外主要汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。

摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。

而比较先进的离合器为液力偶合器、电磁离合器。

根据大量资料显示，目前乃至今后很长的一段时期内，摩擦式离合器仍是主流离合器，这也是本此课题设计的离合器选择了摩擦式的原因。

以下是从文献资料中整理归纳出来的摩擦式离合器总体构造和工作原理了。

发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动毂借滑动花键与从动轴（即变速器的主动轴）相连。

压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上。

发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮。

压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。

由于汽车在行驶过程中，需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合状态的。

摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。

当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在从动盘毂的环槽中的拨叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向松开的方向移动，而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力的传递。

当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速变化比较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力作用下，向接合的方向移动与飞轮恢复接触。

二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。

当飞轮和从动盘接合还不紧密，二者之间摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。

随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者转速也渐趋相等。

直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正比。

摩擦离合器所能传出的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而后者又由摩擦面间最大压紧力和摩擦面尺寸及性质决定。

故对于一定结构的离合器来说，静摩擦力矩是一个定值，输入转矩一达到此值，离合器就会打滑，因而限制了传动系所受转矩，防止超载,因此，对于离合器的具体结构的要求就有这三点：

首先是在保证传动发动机最大转矩的前提下，满足两个基本性能要求，即分离彻底和接合柔和.

其次，离合器从动部分的转动惯量要尽可能小。

如果这个转动惯量大的话，当换档时，虽然由于分离了离合器，使发动机与变速器之间联系脱开，但离合器从动部分较大的惯性力矩仍然输入给变速器，其效果相当于分离不彻底，就不能很好地起到减轻轮齿间冲击地作用.此外，还要求离合器散热良好。

因为在汽车行驶过程中，驾驶员操纵离合器地次数是很多的，这就使离合器中由于摩擦面间频繁地相当滑磨而产生大量地热。

离合器接合愈柔和，产生地热量愈大，这些热量如不技术散出，对离合地工作将产生严重地影响.

而随着所用摩擦面的数目（从动盘的数目）、压紧弹簧的形式及安装位置，以及操纵机构形式的不同，其总体构造也有差异，因此摩擦离合器又可分为:

单盘离合器：

只有一片从动盘，其前后两面都装又摩擦片，因而具有两个摩擦面。

双盘离合器：

即增加了一个从动盘。

周布弹簧离合器：

采用若干个螺旋弹簧作压紧弹簧，并沿摩擦盘圆周分布。

中央弹簧离合器：

仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧并安置在中央.

膜片弹簧离合器：

是以膜片弹簧作为压紧弹簧

而周置弹簧离合器和中央弹簧离合器由于缺点比较多，所以周置弹簧离合器和中央弹簧离合器已经逐步被淘汰了，而膜片弹簧离合器正是由于有很多的优点越来越被市场看好，比如膜片弹簧离合器有以下诸多优点

膜片弹簧的轴的尺寸较小而径向尺寸很大，这有利于在提高离合器传递扭矩能力的情况下，减小离合器的轴向尺寸

膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用。

故不需专门的分离杠杆，减少了零件数目，使离合器结构大大简化

由于膜片弹簧轴向尺寸小，所以可以适当增加压盘的厚度，提高势容量；而且还可以在压盘上增设散势筋以及在离合器盖上开设较大的通风孔来改盖散热条件。

膜片弹簧离合器的主要部件形式简单，可以采用冲压加工，大批量生产时可以降低生产成本。

而对单片和双片离合器的比较我更倾向于双片膜片弹簧离合器，因为⑴由于双片允许磨损的体积是单片的2倍数其使用寿命要长⑵由于有两个摩擦片平行工作，离合器接合能力从动息逐步压紧，所以汽车起步平稳，变速器快速转换挡时，快速换挡时转矩值。

也较小，可以延长变速器的寿命。

4.1设计过程一

本次课题设计的是垃圾车的离合器，属专用车辆的离合器设计。

简单说，绝对部分垃圾车是直接采用二类底盘进行改装的专用汽车，因此其离合器的设计要求基本等同于同吨位的载货汽车的离合器设计要求。

在设计过程的第一阶段，我将结合任务计划书中的具体要求和前提参数，论证某型号（发动机型号：

ISDe16040，底盘型号：

DFL1120B4）垃圾车的离合器总体方案，然后选择对应的结构尺寸和参数，最后完成离合器零件的结构选型。

4.2设计过程二

进行具体的离合器设计计算。

收集整理好设计所需数据，选择离合器主要参数并对其进行优化。

着重对膜片弹簧的优化设计，掌握其载荷与变形的关系，计算出其应力特性。

最后完成扭转减振器的设计计算。

在计算机上进行同步相关建模，直观地查看其具体所需要改进的地方，可以缩短设计时间，保证设计质量。

4.3设计过程三

确定最后设计方案，进行全面校核分析，完成垃圾车离合器装配图和主要零件图的绘制，并且运用计算机辅助技术进行离合器的设计和装配，对校核过程进行三维仿真模拟，在导师的指导下确定离合器设计方案，完成此次毕业设计的任务。

4.4软件介绍

CATIA是法国达索（Dassault）系统公司的大型高端CAD/CAE/CAM一体化应用软件，在世界CAD/CAE/CAM领域中处于领导地位，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程，应用范围涉及航空航天、汽车、机械、造船、通用机械、数控（NC）加工、医疗器械和电子等诸多领域[11]。

其最大的客户有：

通用（同时使用UG），波音麦道，空客，福特，大众，戴克，宝马，沃尔沃，标致雪铁龙，丰田，本田，雷诺，达索飞机，菲亚特，三菱汽车，西门子，博世，现代，起亚，中国的上汽，一汽，东风等大公司。

欧盟以及其成员国军方，美国军方都是其忠实的用户。

我在这次毕业设计的过程当中还要运用到Autocad软件，这个软件是现在市场上使用最广泛的专业绘图软件，它的优越性和方便性是显而易见的。

4.5进度计划

2011.2.21-2011.2.28收集有关设计资料、消化与课题有关内容并调研与实习。

2011.3.1-2011.3.10完成文献综述、开题报告及外文翻译；掌握垃圾车驱动桥产品国内外现状和其基本结构。

2011.3.11-2011.3.21YZT垃圾车离合器总体方案论证。

2011.3.22-2011.4.7YZT垃圾车摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择。

2011.4.8-2011.4.30YZT垃圾车离合器零件的结构选型。

2011.5.1-2011.5.12YZT垃圾车离合器从动盘总成、离合器盖总成和压盘的设计。

2011.5.13-2011.6.3YZT垃圾车离合器扭转减振器的设计。

YZT垃圾车离合器的三维建模与分析

2011.6.4-2011.6.19写设计计算说明书；图纸总数大于二张0号图。

2011.6.19-2011.6.21交图纸和计算说明书；

2011.6.22-2011.6.24修改图纸，准备答辩与毕业答辩。

参考文献

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机械工业出版社，2000

[2]王望予.汽车设计[M].北京:

机械工业出版社，2004

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清华大学出版社，2005

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