9)具有足够的强度和良好的动平衡,以保证其工作可靠、使用寿命长。
10)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。 四、发展趋势
从提高离合器工作性能的角度出发,传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展,传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。
提高离合器的可靠性和延长其使用寿命,适应发动机的高转速,增加离合器传递转矩的能力和简化操纵。
第一节结束!
第二节 离合器的结构方案分析
分类 :
3、多片离合器 特点:
多为湿式,具有接合更加平顺、柔和,摩擦表面温度较低,磨损较小,使用寿命长等优点。 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。
应用:主要应用于最大总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。
二、压紧弹簧和布置形式的选择 1、周置弹簧离合器
布置形式:均采用圆柱螺旋弹簧,并均匀地布置在一个或同心的两个圆周上 。
4、膜片弹簧离合器 特点(优缺点):
①具有较理想的非线性弹性特性(图2-14)。
②膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,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。
④膜片弹簧以整个圆周与压盘接触,使压力分布均匀,摩擦片接触良好,磨损均匀。 ⑤易于实现良好的通风散热,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。
但膜片弹簧的制造工艺较复杂,制造成本较高,对材质和尺寸精度要求较高,其非线性弹性特性在生产中不易控制,开口处容易产生裂纹,端部容易磨损。
应用:近年来,不仅在乘用车上被大量采用,而且在各种形式的商用车上也被广泛采用。
汽车设计 重点。
拉式膜片弹簧离合器(图2-4) 特点(优缺点):
其结构更简单、紧凑,零件数目更少,质量更小;
提高了压紧力与传递转矩的能力,且并不增大踏板力,在传递相同的转矩时,可采用尺寸较小的结构;
在接合或分离状态下,离合器盖的变形量小,刚度大,分离效率更高; 减少了摩擦损失,传动效率较高,踏板操纵更轻便;
无论在接合状态或分离状态,在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程,不会产生冲击和噪声;使用寿命更长。
但是,拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的,需采用专门的分离轴承(图2-22),结构较复杂,安装拆卸较困难。
应用:目前在各种汽车中的应用日趋广泛。
三、膜片弹簧的支承形式
推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为单支承环形式 、双支承环形式、无支承环形式三种。
四、压盘的驱动方式
压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。 弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动方式(图2-2)。
第二节结束!
第三节 离合器主要参数的选择
摩擦离合器的静摩擦力矩Tc为
对于具有Z个摩擦面的离合器,其摩擦力矩为
式中,c=d/D,一般在0.53~0.70之间。
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩,设计时Tc应大于发动机最大转矩,即
第三节结束!
二、膜片弹簧的弹性特性
三、膜片弹簧的强度计算
建立如图2-13所示的坐标系xOy,则断面上任意点(x,y)的切向应力ζt(MPa)为
汽车设计 重点。
令dσtB/dφ=0,可求出ζtB达到极大值时的转角φP
四、膜片弹簧基本参数的选择 (1)比值H/h和h的选择
为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便,汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5~2.0,板厚h为2~4mm。
(2) R/r比值和R、r的选择
根据结构布置和压紧力的要求,R/r一般为1.20~1.35。 (3)α的选择
α=arctanH/(R-r)≈H/(R-r),一般在9°~15°范围内。
(5)分离指数目n的选取
分离指数目n常取为18,大尺寸膜片弹簧可取24,小尺寸膜片弹簧可取12。 (6)膜片弹簧小端内半径r0(及分离轴承作用半径rf的确定
r0由离合器的结构决定,其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。 rf >r0 (7)切槽宽度δ1、δ2及半径re的确定 δ1=3.2~3.5mm,δ2=9~10mm, re的取值应满足r-re≥δ2的要求。
(8)压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1的确定
R1和r1的取值将影响膜片弹簧的刚度。r1应略大于r且尽量接近r,R1应略小于R且尽量接近R。
五、膜片弹簧材料及制造工艺
国内膜片弹簧一般采用60Si2MnA或50CrVA等优质高精度钢板材料。
为了保证其硬度、几何形状、金相组织、载荷特性和表面质量等要求,需进行一系列热处理。 为了提高膜片弹簧的承载能力,要对膜片弹簧进行强压处理;另外,对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理 。
为了提高分离指的耐磨性,可对其端部进行高频淬火、喷镀铬合金和镀镉或四氟乙烯。在膜片弹簧与压盘接触圆形处,为了防止由于拉应力的作用而产生裂纹,可对该处进行挤压处理,以消除应力源。
膜片弹簧表面不得有毛刺、裂纹、划痕、锈蚀等缺陷。碟簧部分的硬度一般为45~50HRC,分离指端硬度为55~62HRC,在同一片上同一范围内的硬度差不大于3个单位。
六、膜片弹簧的优化设计
就是要确定一组弹簧的基本参数,使其弹性特性满足离合器的使用性能要求,而且弹簧强度也满足设计要求,以达到最佳的综合效果。 1.目标函数
1)弹簧工作时的最大应力为最小。
2)在从动盘摩擦片磨损前后,弹簧压紧力之差的绝对值为最小。
3)在分离行程中,驾驶员作用在分离轴承上的分离操纵力的平均值为最小。 4)在摩擦片磨损极限范围内,弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。
汽车设计 重点。
5)选3)和4)两个目标函数为双目标。
总目标函数
9) ζ tBmax≤[ζ tB]
第四节结束!
第五节 扭转减振器的设计
扭转减振器的组成:弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等。 扭转减振器具有如下功能: