离合器的设计(3)

2019-05-17 09:51

佳木斯大学机械工程学院---12级车辆工程专业课程设计

D=230mm,压盘内径d=145mm,那么压盘的的尺寸归结为确定其厚度。压盘的厚度确定主要依据以下两点: (1)压盘应有足够的质量

在离合器的结合过程中,由于滑磨功的存在,每结合一次都要产生大量的热,而每次结合的时间又短(大约在3秒钟左右),因此热量根本来不及全部传到空气中去,这样必然导致摩擦副的温升。在频繁使用和困难条件下工作的离合器,这种温升更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降,磨损加剧,严重时甚至会引起摩擦片和压盘的损坏。

由于用石棉材料制成的摩擦片导热性很差,在滑磨过程中产生的热主要由飞轮和压盘等零件吸收,为了使每次接合时的温升不致过高,故要求压盘有足够大的质量以吸收热量。

(2)压盘应具有较大的刚度

压盘应具有足够大的刚度,以保证在受热的情况下不致产生翘曲变形,而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。

鉴于以上两个原因压盘一般都做得比较厚,但一般不小于10mm在该设计中,初步确定该离合器的压盘的厚度为20mm。

在初步确定该离合器压盘厚度以后,应校核离合器接合一次时的温升,其接合一次的温升不得超过8—10℃。若温升过高可以适当增加压盘的厚度。

压盘的厚度初步确定后,应校核离合器一次接合的温升不应超过8℃~10℃温升τ的校核按式为:

???L/mc (3-1)

式中:γ—传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器,γ=0.5;

m—压盘的质量,kg;

c—压盘的比热容,铸铁的比热容为481.4J/kg; L—滑磨功,J。

若温升过高,可适当增加压盘的厚度。压盘单件的平衡精度应不低于15~20g·cm。 选择压盘厚度为20mm,外径230mm,内径145mm,代入公式(3-1)进行校核计算,τ=6.732℃符合标准

[2,3]

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3.2 离合器盖的设计

离合器盖一般都与飞轮固定在一起,通过它传递发动机的一部分转矩。此外,它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此,在设计中应注意以下几个问题: (1)离合器的刚度

离合器分离杠杆支承在离合器盖上,如果盖的刚度不够,即当离合器分离时,可能会使盖产生较大的变形,这样就会降低离合器操纵机构的传动效率,严重时还可能造成离合器分离不彻底,引起摩擦片的早期磨损,还会造成变速器的换档(如08钢板)冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。 (2)离合器的通风散热

为了加强离合器的冷却,离合器盖必须开有许多通风窗口,通常在离合器压紧弹簧座处开有通风窗口。 (3)离合器的对中问题

离合器盖内装有分离杠杆、压盘、压紧弹簧等重要零件,因此它相对于飞轮必须有良好的对中,否则会破坏离合器的平衡,严重影响离合器的工作。

3.3 小结

本部分对离合器主动件进行了设计、计算、选择及校核。主动件包括离合器盖、压盘等。这些部件都是给离合器传递扭矩的部件,他们共同的特点是都要有良好的散热能力,有能有效把在主动部分的热传递出去的能力。这些部件总成都是符合标准的部件,经过严格的校核计算,可以符合使用的标准,满足使用的需要。

第四章 从动部分设计

4.1 摩擦片设计

离合器摩擦片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨,在相对很短的时间内产生大量的热,因此,要求面片应有下列一些综合性能: (1)在工作时有相对较高的摩擦系数;

(2)在整个工作寿命期内应维持其摩擦特性,步希望出现,摩擦系数衰退现象;

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(3)在短时间内能吸收相对高的能量,且有好的耐磨性能;

(4)能承受较高的压盘作用载荷,在离合器接合过程中表现出良好的性能; (5)能抵抗高转速下大的离心力载荷而不破坏; (6)在传递发动机转矩时,有足够的剪切强度; (7)具有小的转动惯量,材料加工性能良好;

(8)在整个正常工作温度范围内,和对偶材料压盘、飞轮等有良好的兼容摩擦性能; (9)摩擦副对偶面有高度的溶污性能,不易影响它们的摩擦作用; (10)具有良好的性能/价格比,不会污染环境。

鉴于以上各点,近年来,摩擦材料的种类增长极快。挑选摩擦材料的基本原则是: (1)满足较高性能标准; (2)散热好; (3)耐摩擦; (4)质量轻; (5)可广泛应用; (6)成本最小; (7)考虑代替石棉。

本设计离合器摩擦片选用金属陶瓷材料。它是由金属机体、陶瓷成分和润滑剂组成的一种多元复合材料。金属基体的主要作用是以机体接合方式将陶瓷成分和润滑剂保持其中,形成具有一定机械强度的整体;陶瓷组分主要起摩擦剂作用;而润滑剂组分则主要起提高材料抗咬合性和抗粘性的润滑作用,并使摩擦副工作平稳。润滑剂组分和陶瓷组分一起共同形成金属陶瓷摩擦磨损性能调节剂。

这种材料能很好的的完成上边提到的各种要求,所以选择这种材料。

4.2从动盘毂的设计

从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件,它几乎受承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D与发动机的最大转矩Temax由表4-1选取:

一般取1.0~1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用碳钢,并经调质处理,表面和心部硬度一般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

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减振弹簧窗口及与从动片配合处,应进行高频处理。

表4-1 花健的的选取

摩擦片的外径 花健尺寸 挤压应力 齿数 n 10 10 10 10 10 10 10 10 10 外径 内径 齿厚 有效齿长 'D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 Temax/N.m 49 69 108 150 196 275 304 373 471 D/mm 23 26 29 32 35 35 40 40 40 d/mm 18 21 23 26 28 32 32 32 32 't/mm 3 3 4 4 4 4 5 5 5 l/mm 20 20 25 30 35 40 40 45 50 ?c/MPa 9.8 11.6 11.1 11.3 10.2 12.5 10.5 11.4 13.0

花键尺寸选定后应进行挤压应力?j( MPa)及剪切应力τj (MPa)的强度校核:

?j??8?emax (4-1) ??j?30MPa22D?dznl??? ?j?4?emax (4-2) ??j?15MPa?D?d?znlb??式中:D ,d—分别为花键外径及内径,mm;

n—花键齿数;

l,Τemaxb—分别为花键的有效齿长及键齿宽,mm;

z—从动盘毅的数目;取z=2

Τemax—发动机最大转矩,N?mm。

从动盘毅通常由40Cr,45号钢、35号钢锻造,并经调质处理,HRC28~32。由表4-1选取得:

花键齿数n=10;花键外径D=32mm;花键内径D=26mm;键齿宽b=4mm;有效齿长l=30mm;挤压应力σ=11.3MPa;校核?j=19.342MPa;?j=8.324MPa符合强度得要求。

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4.3 从动片设计

从动片通常用1.3~2.0mm厚的钢板冲压而成。有时将其外缘的盘形部分磨薄至0.65~1.0mm,以减小其转动惯量。从动片的材料与其结构型式有关,整体式即不带波形弹簧片的从动片,一般用高碳钢(50或85号钢)或65Mn钢板,热处理硬度HRC38~48;采用波形弹簧片的分开式(或组合式)从动片,从动片采用08钢板,氰化表面硬度HRC45,层深0.2~0.3mm;波形弹簧片采用65Mn钢板,热处理硬度 HRC43~51。

4.4 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)工作状态稳定; (8)结构简单;

(9)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。[3]

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。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

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