离合器盖与飞轮用螺栓固定在一起,通过它传递发动机的一部分转矩给压盘。此外它还是离合器压紧弹簧的支撑壳体。在设计中应特别注意一下几个问题: 1)刚度问题
为了减轻重量和增加刚度,小轿车和一般载货汽车的离合器盖常用厚度约为重型汽车由于批量少,为了降低成本,3?5mm的低碳钢板冲压比较复杂的形状。增加刚度则常采用铸铁的离合器盖。
该货车离合器盖采用3mm低碳钢板冲压而成。 2)通风散热问题
为了加强离合器的冷却,离合器盖上必须开许多通风窗口。 3)对中问题
离合器盖内装有压盘、压紧弹簧等零件,因此它相对发动机飞轮曲轴中心线必须有良好的定心对中,否则会破环系统整体的平衡,严重影响离合器的正常工作。
该轻型汽车采用8个直径为?6螺栓定位。
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6 操纵机构、轴及轴承等设计
6.1 操纵机构
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形成的校正机构。离合器操纵机构按分离时所需的能源不同可分为机械式、液压式、弹簧助力式、气压助力机械式、气压助力液压式等等。
离合器操纵机构应满足的要求是:
(1)踏板力要小,轿车一般在80~150N范围内,货车不大于150~200N; (2)踏板行程对轿车一般在80~150mm范围内,对货车最大不超过180mm; (3)踏板行程应能调整,以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可复原; (4)应有对踏板行程进行限位的装置,以防止操纵机构因受力过大而损坏; (5)应具有足够的刚度; (6)传动效率要高;
(7)发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。
机械式操纵机构有杠系传动和绳索系两种传动形式,杠传动结构简单,工作可靠,但是机械效率低,质量大,车架和驾驶室的形变可影响其正常工作,远距离操纵杆系,布置困难,而绳索传动可消除上述缺点,但寿命短,机构效率不高。
本次设计的普通轮型离合器操纵机构,采用液压式操纵机构(图6-1)。液压操纵机构有如下优点:
(1)液压式操纵,机构传动效率高,质量小,布置方便;便于采用吊挂踏板,从而容易密封,不会因驾驶室和车架的变形及发动机的振动而产生运动干涉; (2)可使离合器接合柔和,可以降低因猛踩踏板而在传动系产生的动载荷,正由于液压式操纵有以上的优点,故应用日益广泛,离合器液压操纵机构由主缸、工作缸、管路系统等部分组成。 6.1.1 离合器踏板行程计算
踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2组成:
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2?c2?a2b2d2
? S?S1?S2???S0f?Z?Sc?abd2 (6-1) 1??111式中,S0f为分离轴承的自由行程,一般为1.5~3.0mm,取S0f?1.5mm;反映到踏板上的自由行程S1一般为20~30mm;d1、d2分别为主缸和工作缸的直径;Z为摩擦片面数;?S为离合器分离时对偶摩擦面间的间隙,单片:
?S?0.85~1.30mm,取?S?1.2mm;a1、a2、b1、b2、c1、c2为杠杆尺寸。
a2?120mm,a1?50mm,d2?135mm,d1?67mm
c2?50mm,c1?21.4mm,b1?50mm,b2?95mm
计算式(6-1)得:S?131mm,S1?27.77mm,合格。
S0fc2c1d1a1a2b1b2
图6-1 液压操纵机构示意图
6.1.2踏板力的计算
踏板力为 Ff?F'i???Fs (6-2)
式中,F'为离合器分离时,压紧弹簧对压盘的总压力;i?为操纵机构总传
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d2S动比,i??Fs'a2b2c2d2a1b1c1d212;液压式:机械式:??80~90%,??70~80%;?为机械效率,
为克服回位弹簧1、2的拉力所需的踏板力,在初步设计时,可忽略之。
N,i??43.26,??80%;
F?3467.30计算得 Ff?100.19N ,合格。 分离离合器所作的功为
WL?0.5'(F1?F)Z?S
?式中,F1为离合器拉接合状态下压紧弹簧的总压紧力,F1?10835.32N, 计算得 WL?21.45J ,合格。 6.2 从动轴的计算 6.2.1选材
40Cr调质钢可用于载荷较大而无很大冲击的重要轴,选材料为40Cr调质刚 。
6.2.2确定轴的直径
d?A3Pn
式中,A为由材料与受载情况决定的系数,见表6-1:
表6-1 轴常用几种材料的???及A值
轴的材料 Q235-A,20 Q275,35 (1Cr18Ni9Ti) 45 40Cr,35SiMn 38SiMnMo,3Cr13 25~45 126~103 35~56 112~97 ???/MPa A 15~25 149~126 20~35 135~112 取A?100,n 为轴的转速,n?4500r/min,则
d?25.54mm,取d?36mm。
6.3 分离轴承总成
分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作中主要承受轴
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向分离力,同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。以前主要采用推力球轴承或向心球轴承,但其润滑条件差,磨损严重、噪声大、可靠性差、使用寿命低。目前国外已采用角接触推力球轴承,采用全密封结构和高温锂基润滑脂,其端部形状与分离指舌尖部形状相配合,舌尖部为平面时采用球形端面,舌尖部为弧形面是采用平端面或凹弧形端面。
在膜片弹簧离合器中,为了保证在分离离合器时分离轴承能均匀地压紧膜片弹簧内端,有时采用自动调准中心的分离装置。轴承自动调心作用是当膜片弹簧分离指接触圆的旋转轴线与分离轴承工作圈的旋转轴线有偏移是,分离轴承在旋转力的作用下会自动地径向浮动到与离合器膜片弹簧分离指接触圆的同轴位置上,从而完成调心过程。选择分离轴承7014C,参数如下表
表6-2 分离轴承参数表
型号 7014C C 48.2KN fp ε 3 n 4500r/min 1.2 该分离轴承寿命可由下式:
Lh?10660nP(C) , 式中P?fpFr
计算得: Lh?49113h 即该分离轴承寿命为49113小时。
7 结论
本论文主要叙述了离合器的设计计算,根据选定车型后用一系列参数对离合器进行匹配设计工作,包括离合器主动部分、从动部分和操纵机构三大部分。
此次设计的特点是利用膜片弹簧的非线性弹性特性,抛弃传统的推式膜片弹簧离合器,设计了新式的拉式膜片弹簧离合器。根据离合器的基本性能参数要求,完成了离合器主动部分的设计与校核工作,包括离合器盖总成的设计与校核,膜片弹簧工作点最佳位置的选取等。从动部分采用了带有扭转减震器的分开式从动盘等。操纵形式则是选用了优点较多的液压操纵机构。
通过以上对膜片弹簧离合器工作原理的阐述及各构件的计算说明,可以看出离合器的结构设计要从选材、尺寸约束、传递发动机扭矩及驾驶员操作等各方面
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