摩擦片外径D是离合器基本尺寸,它关系到离合器的结构重量和使用寿命,它和离合器所需传递的转矩大小有一定关系。显然,传递大的转矩,就需要有大的尺寸。发动机转矩是重要参数,当按发动机最大转矩Temax(N?m)(Temax?196n.m)来选定D时,有下列公式:
D?KD Temax (2-1)
KD为直径系数,取值见表2-4 取KD?16 得D=221.11mm。
表2-4 直径系数的取值范围
车型 乘用车 最大总质量为1.8~14.0t的商用车 直径系数KD 14.6 16.0~18.5(单片离合器) 13.5~15.0(双片离合器) 最大总质量大于14.0t的商用车 22.5~24.0 按Temax初选D以后,还需要注意摩擦片尺寸的系列化和标准化。表2-5为我国摩擦片尺寸的标准。
所以D=225mm,d=150mm,b=3.5mm,单面面积221cm2。
表2-5 离合器摩擦片尺寸系列和参数
外径D\\mm 内径d\\mm 厚度/mm 1?C''3160 110 3.2 180 125 3.5 200 140 3.5 225 150 3.5 250 155 3.5 280 165 3.5 300 175 3.5 325 190 3.5 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 106 F?C?dD单面面积cm2 2.2.4 压盘工作压力
132 160 221 302 402 466 546 、摩擦因数f和离合器间隙?t
1)压盘工作压力F?确定
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F??p0?(D?d)4222 (2-2)
2 ?0.2?(225?150)4?4417.9N
2)摩擦系数f确定与校核
表2-6 摩擦材料的摩擦因数的取值范围 摩擦材料 石棉基材料 模压 编织 粉末冶金材料 铜基 铁基 金属陶瓷材料 根据表2-6,可初步选取f在0.25~0.35间。 可根据摩擦定律进行校核,离合器的静摩擦力矩Tc为
Tc?fF?ZRc=?Temax (2-3) 式中 Z—摩擦面数,单片离合器的Z=2 Rc—摩擦片的平均摩擦半径 代入数据,求得,f?0.285
在0.25?0.35之间,所以设计符号要求。 3)离合器间隙?t
离合器间隙是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时,为保证摩擦片正常模式过程中离合器仍能完全接合,在分离轴承和分离杠杆内端之间留有间隙。取?t=3mm。
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摩擦因数f 0.20~0.25 0.25~0.35 0.25~0.35 0.30~0.50 0.4
3 离合器从动盘总成设计
从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减振器等组成。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。 4)要有足够的抗爆裂强度。 3.1 从动片设计
3.1.1 从动片选材及厚度设计
设计从动片时,要尽量减轻其重量,并应使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心,以获得最小的转动惯量。这是因为在汽车行驶中进行换挡时,首先要切断动力分离离合器,而在变速器挂挡过程中,与变速器第一轴相连的离合器从动盘的转速一定要发生变化,或是增速,或是减速。离合器从动盘转速的变化将引起惯性力,惯性使变速器换挡齿轮的轮齿间产生冲击或使变速器中的同步器装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比,因此为了减少转动惯量以减轻变速器换挡时的冲击,从动片要求质量轻,具有轴向弹性,硬度和平面度高。选用1.3?2.5mm50号中炭钢板冲制而成。为了进一步减小从动片的转动惯量,有时将从动片外援的盘形部分磨薄至0.65?1.0mm,使其质量分布更加靠近旋转中
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心。
所以,取离合器厚度h01?1.5mm,外缘厚度h02?1.0mm。 3.1.2 轴向弹性从动盘的结构选择
为了使从动盘具有轴向弹性,常用的方法有:
1、在从动片外缘开6?12个“T”形槽,形成许多扇形,并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两侧的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形上。“T”形槽还可以减小由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形。这种结构主要应用在商用车上。
2、将扇形波片的左、右凸起段分别与左、右侧摩擦片铆接,由于波形片比从动片薄,这种结构的轴向弹性较好,转动惯量较小,适宜于高速旋转,主用应用于乘用车和总质量小于6t的商用车上。
3、利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上,并交替地把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构的弹性行程大,弹性特性较理想,可使汽车起步极为平顺。这种结构主要应用在发动机排量大于2.5L的乘用车上。 4、将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上,只在靠近压盘侧的从动片铆有波形片,右侧摩擦片用铆钉与波形片铆合。这种结构转动惯量大,但强度较高,传递转矩的能力大,主要应用于商用车。
货车总质量ma=4325kg,所以选择分开式弹性从动盘。其优点:波形弹簧片是由同一模具冲制而成的,故其刚度比较一致;由于从动盘外缘厚度比较薄,可以得到更小的转动惯量。
3.2 从动盘毂设计
3.2.1 从动盘毂花键的尺寸的选取
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件,它几乎承受由发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上,花键的尺寸可根据摩擦片的外径与发动机的最大转矩Temax由表3-1选取。
选取,齿数n=10,外径D'?32mm,内径d'?26mm,齿厚t?4mm,有效长度
l?30mm
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表3-1 从动盘毂花键的尺寸 从动盘外径D/mm 发动机转矩?emax花键 齿数 n 花键 外径 D/mm 花键 键齿内径 宽 d/mm b/mm 有效 齿长 l/mm 挤压 应力 ?/MP/N?m a 20 20 25 30 35 40 40 45 50 10 11.8 11.3 11.5 10.4 12.7 10.7 11.6 13.2 160 180 200 225 250 280 300 325 350 50 70 110 150 200 280 310 380 480 10 10 10 10 10 10 10 10 10 23 26 29 32 35 35 40 40 40 18 21 23 26 28 32 32 32 32 3 3 4 4 4 4 5 5 5 从动盘毂的轴向尺寸不宜过小,以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底。从动盘毂一般采用锻钢(如35,45,40Cr等) ,并经调质处理,表面和心度一般在26?32HRC.为提高花键内孔表面硬度和耐磨性,可采用镀铬工艺,对减振弹簧窗口及与从动片配合处,应进行高频处理。 3.2.2 花键强度校核
由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破环,所以花键要进行挤压应力计算,当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。挤压应力的计算公式如下: ?挤压?Pnhl (3-1)
式中 P—花键的齿侧面压力,N。它由下式确定:
P?4Temax(D?d)Z''
d',D'—分别为花键的内外径
Z—从动盘毂的数目
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