对其进行设计。从动盘对离合器工作性能影响很大,设计时应满足如下要求:
1)从动盘的转动惯量应尽可能小,以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。 2)从动盘应具有轴向弹性,使离合器结合平顺,便于起步,而且使摩擦片压力均匀,以减少磨损。
3)应安装扭转减振器,以避免传动系共振,并缓和冲击。 3 膜片弹簧的设计
膜片弹簧弹性特性对膜片弹簧的设计起着至关重要的作用,设计时应仔细计算其弹性特性,然后在选取相关参数进行设计,并进行强度校核等。 4 压盘和离合器盖等设计
要使离合器能起作用,压盘是不可缺少的东西,它紧压着从总盘总成与飞轮接触,这样离合器才能将发动机的动力传递到变数器,从而使汽车运动。所以应注重压盘设计。
5 离合器操纵机构等零部件设计
汽车离合器操纵机构是驾驶员用来控制离合器分离又使之柔和接合的一套机构。它始于离合器踏板,终止于离合器壳内的分离轴承。由于离合器使用频繁,因此离合器操纵机构首先要求操作轻便。轻便性包括两个方面,一是加在离合器踏板上的力不应过大,另一方面是应有踏板行程的校正机构。
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2 膜片弹簧离合器总体设计
2.1 离合器设计分析
2.1.1 离合器设计所需车型主要数据
本设计将轻型汽车设计为装载质量比较轻的火车,设计离合器所需该货车相关数据如表2-1。
表2-1 原始数据
汽车最大加载质量 轴数 发动机位置 发动机最大功率 2000 kg 2 前置 75KW 汽车总质量ma 汽车的驱动形式 发动机形式 发动机最大转速 196N.m 110 km/h 4325 kg 4×2 直列四缸柴油机 4500r/min 发动机最大转矩 汽车最高车速 i0=6.17 ig1=5.913 ig2=2.659 ig3=1.775 ig4=1.000
2.1.2 离合器结构方案的分析 1.从动盘数的选择
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保证结合平顺。对乘用车和最大总质量小于6t的商用车而言,发动机的最大转矩一般不大,在布置尺寸容许条件下,离合器通常只设一片从动盘。
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,容易引起摩擦片过热,加快其磨损甚至烧坏;分离行程大,不易分离彻底,轴向尺寸较大,结构复杂;从动部分的转动惯量较大。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。
多片离合器多为湿式,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。但分离形成大,分离不彻底,轴向尺寸和从动部分转动惯量大,主要应用与最大总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。
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因此,该轻型货车选用单片式离合器。
2.膜片弹簧离合器优点
该轻型货车采用拉式膜片弹簧离合器。膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧,主要由碟簧部分和分离指部分组成。膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比,具有一系列的优点:
1)膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性(图2-1),弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变(从安装时的工作点b变化到a点),因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变;相对圆柱螺旋弹簧,其压力大大下降(从b点变化到a'),离合器分离时,弹簧压力有所下降(从b点变化到c点),从而降低了踏板力。对于圆柱螺旋弹簧,其压力则大大增加(从b点变化点c')。
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;而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。
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,平衡型好。
图2-1 膜片弹簧与螺旋弹簧弹性特性
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3.膜片弹簧形式
本轻型货车采用拉式膜片弹簧,支撑形式选择单支撑环DTP型。
与推式相比,拉式膜片弹簧离合器具有许多优点:取消了中间支承各零件,并不用支承环或只用一个支承环,使其结构更简单、紧凑,零件数目更少,质量更少;拉式膜片弹簧是中部与压盘相压在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧,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;拉式的杠杆比大于推式的杠杆比,且中间支承减少了摩擦损失,传动效率较高,踏板操纵更轻便,拉式的踏板力比推式的一般可减少约无论在接合状态或分离状态,拉式结构的膜片弹簧大端与离合器盖25%~30%;
支承始终保持接触,在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程,不会产生冲击和哭声;使用寿命更长。 4.压盘驱动方式
压盘的驱动方式主要有凸块—窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片时等多种。前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙,在传动中将产生冲击和噪声,而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损,降低了离合器的传动效率。弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动方式,沿圆周切向布置恶三组或四组薄弹簧钢带传动片两端分别与离合器和压盘以铆钉或螺栓联结,传动片的弹性允许其做轴向移动。当发动机驱动时,传动片受拉,当拖动发动机时,传动片受压。弹性从动片驱动方式的结构简单,压盘与飞轮对中性能好,使用平衡性好,工作可靠,寿命长。因此,此货车选择传动片进行传力。
2.2 离合器主要参数的选择
离合器的基本参数主要有性能参数?和p0,尺寸参数D、d和摩擦片厚度b以及结构参数Z和离合器间隙?t,最后还有摩擦因数f。 2.2.1 后备系数? 后备系数?是离合器设计中一个重要参数,它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。为了可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长,?9
不宜选得太小;为使离合器尺寸不致过大,减少传动系过载,保证操纵轻便,?又不宜选得太大;各类汽车离合器?的取值范围见表2-2。 由表中数据取?=1.5
表2-2 离合器后备系数?的取值范围
车型 乘用车及最大总质量小于6t的商用车 最大总质量为6?14t的商用车 挂车 2.2.2 单位压力p0
单位压力p0决定了摩擦表面的耐磨性(见表2-3),对离合器工作性能和使用寿命有很大影响,选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。当摩擦片的外径比较大时,要适当降低摩擦面的单位压力p0。因为,在其他条件不变时,由于摩擦片外径的增加,摩擦片外援的线速度大,滑磨时发热严重,再加上尺寸交大,零件的温度梯度也大,零件受热不均匀。为了避免这些不利因素,单位压力 p0随摩擦片的外景增加而降低。对于载货车,D=230时,p约为0.2MPa,即可取单位压力p0=0.2MPa。
表2-3 摩擦片单位压力的取值范围 摩擦片材料 石棉基材料 模压 编织 粉末冶金材料 模压 编织 金属陶瓷材料
2.2.3 摩擦片外径D、内径d和厚度b
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后备系数? 1.20?1.75 1.50?2.25 1.80?4.00 单位压力p0/MPa 0.15~0.25 0.25~0.35 0.35~0.50 0.70~1.50