中型载货汽车膜片弹簧离合器设计论文大学 大学毕业设计.docx

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中型载货汽车膜片弹簧离合器设计论文大学大学毕业设计

摘要

我国的车辆工业相对于世界其他先进国家相当落后，虽然从国外引进了许多新产品、新技术，但是离全面掌握核心技术还有很长的差距。

本设计最典型的中型载货汽车技术参数为依据，对其进行膜片弹簧离合器设计。

希望能使我国离合器的自主开发能力及产品设计水平得到一定的提高。

现代汽车摩擦离合器在设计中根据车型的类别，使用要求，与发动机的匹配要求，制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等，合理地设计离合器总成的结构显的尤为重要。

本文研究了离合器及其操纵机构系统的结构知识、设计理念及方法等。

并且对离合器及其操纵机构的主要零件进行了详细的设计计算，其中重点研究了膜片弹簧、扭转减振器、操纵机构和摩擦片的设计方法、思路、理论。

对结构元件分析、主要参数及零件载荷的确定、强度计算方法都有详细的介绍。

本设计得到了以粉末冶金材料作为离合器摩擦片摩擦材料的单片推式膜片弹簧离合器，满足了较高性能的标准，取代了对环境有污染的石棉基摩擦材料。

关键词：

离合器；膜片弹簧；摩擦片；操纵机构；设计

ABSTRACT

VehiclesindustryofChinaisoppositetotheworldotheradvancedcountriesquitefallsbehind,althoughfromoverseashasintroducedmanynewproducts,thenewtechnology,buttocomprehensivelygraspsthecoretechnologyalsotohavetheverylongdisparity.Thisdesignmosttypicalmediumtrucktechnologyparameteristhebasis,carriesonthediaphragmspringcouplingdesigntoit.Thehopecancauseourcountrycouplingtheindependentdevelopmentabilityandtheproductdesignlevelobtainsthecertainenhancement.

Themodernautomobilefrictionclutchactsaccordingtothevehicletypeinthedesignthecategory,theoperationrequirements,withtheenginematchrequirement,themanufactureconditionaswellasthestandardization,theuniversalization,theserializedrequirementandsoon,reasonablydesignsthestructurewhichthecouplingalwaysbecomestorevealespeciallyisimportant.Thisarticlehasstudiedthecouplinganditstheontrolsorganizationstructureknowledge,thedesignideaandthemethodandsoon.Andhascarriedonthedetaileddesigncalculationtothecouplinganditstheontrolsorganizationmajorparts,hasstudiedthediskspring,thereverseshockabsorber,theontrolsorganizationwithemphasisandtheclutchplatedesignmethod,mentality,theory.Tothestructuralelementanalysis,themainparameterandthecomponentsloaddetermination,thestrengthcalculationmethodallhasthedetailedintroduction.

Thisdesignobtainedmonolithichaspushedthetypediskspringcouplingbythepowdermetallurgymaterialastheclutchplatefrictionmaterial,satisfiedhascomparedthehighperformancethestandard,substitutedhadthepollutiontotheconditionstheasbestosbasetorubthematerial.

Keywords:

Clutch；DiaphragmSpring；TheClutchPlate；OntrolsOrganization；Design

第1章绪论

1.1引言

在以内燃机作为动力的机械传动汽车中，离合器都是作为一个独立的零件存在。

虽然发展自动传动系统是汽车传动系统的发展趋势，但也有专家指出：

根据德国出版的2003年世界汽车年签，2002年世界各国114家汽车所生产的1864款乘用车中，手动机械变速器车款为1337款；在我国，乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的26.35%；若考虑商用车中更是多数采用手动变速器，手动挡汽车目前仍是世界车款的主流（其中不排除一些国家或地区自动变速器车款是其主流产品）。

谈到未来，考虑到手动传动系将向自动自动传动系过度，但现在手动传动戏也在不断改善，因此也是自动传动系的有力竞争对手。

可以说，从目前到将来离合器这一部件将会伴随着内燃机一起存在，不可能在汽车上消失。

1.2汽车离合器的现状发展

1.2.1汽车离合器的现状

如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。

采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器结合的平顺性。

离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的过载、共振，并且减小了传动系噪声。

近年来，出现了扭转减振特性和性能价格比较为理想的双质量飞轮结构，这种飞轮由初级飞轮、扭转减振器和次级飞轮组成，采用径向布置减振弹簧，在有限的空间可以获得相当好的减振效果。

它突破了传统的飞轮铸造生产方法，以钢板冲压取而代之。

随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断提高和改进，以适应新的使用条件。

从国外的发展动向来看，近年来车辆在性能上向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。

此外，离合器的使用条件也日酷一日。

因此，提高离合器的传扭能力、提高其使用寿命、简化操作已成为离合器目前发展的趋势。

对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加了离合器扭转能力，提高其使用寿命，简化操作，已成为重型离合器发展的趋势。

为了提高离合器的扭转能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。

从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的扭转能力和使用寿命是单片1倍。

但受到其它客观因素的影响，实际效果要比理论值低一些。

近年来湿式离合器在技术上不断的改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器。

与干式离合器相比，由于油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低，因此起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。

据报道，这种离合器有着良好的起步能力，其使用寿命可达干式的5~6倍。

1.2.2汽车离合器的发展

在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。

它的原型设计曾装在德国戴母勒公司的钢制车轮的小汽车上。

它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动部件。

采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器修复比较简单，摩擦面容易修复。

它的材料曾用过驼毛带、皮革带等。

现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的，多片离合器最主要的优点是在汽车起步时离合器的结合比较平顺，无冲击。

早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。

采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们置于油中工作，能达到更为满意的性能。

在油中的盘式离合器，摩擦片直径不能太大，以避免在高速时把油给甩掉。

此外，油也容易把金属盘片粘住，不容易分离。

但毕竟优点大于缺点。

因为在当时，许多离合器还在探索原创阶段，性能很不稳定。

石棉基材料的引入和改进，使得盘式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。

此外，由于采用石棉基摩擦后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。

20世纪20年代末，直到30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。

离合器执行系统的使用环境非常恶劣，长时间的经受高温，而且又暴露在压力油和润滑剂中。

以往主动缸和从动缸组件都必须使用金属，近年来，美国一汽车产品公司向各大洲的车商提供用塑料制的离合器执行系统，该商品的商标为CSC，是用LFRT，即用50%的长纤维增强的黑色尼龙，该材料的硬度大、重量轻、比模量超过铝合金。

它的纤维分布均匀，是随机分布的，尺寸稳定性好、收缩率低、约为0.2%。

由于纤维完全浸润在尼龙树脂中，而且端头较少，完全能保证有出色的光亮表面。

50%的长纤维，使热膨胀系统几乎与金属相同，该公司认为，如果仔细地将注塑件的尼龙成份烧掉，留下的骨架部分（纤维）几乎仍保留制品的形状。

这表明产品中的纤维的分布是各向同性，所以收缩一致，抑制了翘曲。

CSC的表面光洁度较铸铝件好，有助于延长从动缸的密封寿命。

该产品的型号是PA66.GF50-02，完全符合所有的长期爆炸测试要求，室温下的抗拉强度几乎达到50000lb/ft2，疲劳强度高，抗蠕变能力强，在149℃下，抗拉强度仍有20000lb/ft2，50%长玻纤增强的PA，密度为1.5g/cm3，所以也减轻了重量。

通过注塑成型生产结构复杂的零件与铸铝相比，节约了成本。

多年的实践经验和技术上的改进以及材料的日新月异，使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、机构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到结合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中[1]。

1.3本文研究的主要内容

本设计的主要内容：

（1）离合器类型的选择；

（2）各部件参数的选择；

（3）各部件的参数计算各部件的设计；

（4）总体布置；

（5）图纸的绘制。

主要设计步骤如下：

（1）确定要设计的膜片弹簧离合器的基本结构，包括主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构；

（2）根据设计的形式确定主要机构的基本数据；

（3）根据具体结构和设计情况提出改进意见和措施，找出设计的不足和所受的条件限制，提出解决方案；

（4）根据计算结果绘制图纸并撰写说明书。

第2章离合器结构原理分析

2.1离合器机构类型的分析

汽车离合器有摩擦式、液力式和电磁式三种类型，但摩擦式离合器用得最为广泛。

摩擦离合器的类型很多，主要有周置式离合器、中央弹簧离合器、斜置弹簧离合器、膜片弹簧离合器。

周置式离合器主要用在商用载重汽车上，螺旋弹簧沿着压盘的圆周作同心圆布置：

中央弹簧离合器，采用1~2个圆柱螺旋弹簧或用