汽车双片摩擦片离合器设计课程设计(编辑修改稿)

汽车双片摩擦片离合器设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

理 摩擦离合器是靠存在于主从动部分摩擦表面尖的摩擦力矩来传递发动机扭矩的 . 离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为 c CT fFZR () 式中 f 为摩擦面间的摩擦因数； F 为压盘施加在摩擦面上的工作压力； Rc 为摩擦片的平均摩擦半径； Z 为摩擦面数；单片摩擦离合器 Z=2，双片摩擦离合器Z=4。 假设摩擦片上工作压力均匀，则有 4 )( 2200 dDAF   () 式中 p0 为单位压力； D 为摩擦片外径； d 为摩擦片内径。 摩擦片的平均摩擦半径 RC根据压力均匀的假设，可表示为 () 当 d/D≥ 时， RC可相当准确地由下式计算 () 则有： () 式中， c 为摩擦片内外径之比， c=d/D，一般在 ～ 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 c max= eTT () 式中， maxeT 为发动机最大转矩。 β 为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比， β 必须大于 1。 基本参数主要有性能参数β和 P0，尺寸参数 D 和 d 及摩擦片厚度 b。 以及结构参数摩擦面数 Z 和离合器间隙 Δ t，最后还有摩擦因数 f。 离合器 摩擦片 参数设计 计算 )(3 2233dDdDRc 4 dDRc )1(12 330 cDfZT c  9 摩擦因数 f、摩擦面数 Z 和离合器间隙△ t 表摩擦材料的 摩擦因数 f 的取值范围 摩擦片材料 摩擦因数 f 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 本离合器选取摩擦因数 f 为 本次设计为 双片摩擦片离合器，所以取 Z=4 离合器间隙 △ t 是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回拉弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆之间留有的间隙。 该间隙△ t 一般为 34mm。 摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 的确定 摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 是离合器的基本尺寸，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。 发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩（ N178。 m）来选定 D 时，有 maxD=100 eTA () 式中，系数 A 反映了不同结构和使用条件对 D 的影响，可参考下列范围： 小轿车 A=47 一般载货车 A=36（单片）或 A=50（双片）； 本 次设计 选取 A=50。 所以求得 D=。 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 D/mm 250 280 300 325 350 380 405 430 内径 d/mm 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 b/mm 4 4 4 4 c=d/D 1c3 单位面积 302 402 466 546 678 729 908 1037 根据 离合器摩擦片尺寸系列和参数表 取得 ： D=350mm； d=195mm； b=4mm； C=； 1𝑐3= 10 离合器后备系数β的确定 后备系数 β 是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择 β 时，应从以下几个方面考虑： ，离合器还能确保传递发动机最大扭矩； ； 2 过载。 通常轿车和轻型货车 β=～。 本设计为 总质量 5800am kg 的轻型货车的 离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取 值范围”（见下表 22），并根据最大总质量不超过 6 吨的载货汽车  =— ， 结合设计实际情况，故选择 β=2。 表 22 离合器后备系数的取值范围 车型 后备系数 β 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 ～ 离合器传递的最大静摩擦力矩 TC c m a x= 2 5 4 5 . 2 5 1 0 9 0 meT T N    3..5 单位压力 𝑃0 摩擦面上的单位压力 𝑃0的值和离合器本身的工作条件 ,摩擦片的直径大小 ,后备系数 ,摩擦片材料及质量等有关。 离合器使用频繁 ,工作条件比较恶劣单位压力 𝑃0较小为好。 当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压 2 力因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，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应随摩擦片外径的增加而降低。 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。 3330 (1 )12c dT fp Z D D（ ） 由公式 （ ）的 0 33333312 1 2 1 0 9 0 2 0 . 1 9 6195( 1 ) 0 . 3 4 3 5 0 ( 1 )350c aTp M Pdf Z D D        式中， f 为摩擦因数取 ； 𝑃0为单位压力（ M𝑃𝑎） Z 为摩擦面数取 4； D 为摩擦片外径取 350mm ； d 为摩擦片内径取 195mm ； 11 摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求： ⑴应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。 ⑵要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。 ⑶要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好 ⑷热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦 ⑸磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面 ⑹油水对摩擦性能的影响应最小 ⑺结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象 由以上的要求 ,目前车用离合器上广泛采用石 棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在 左右 ,在该设计中选取的是石棉合成物制成的摩擦 片。 离合器 摩擦片 基本参数的校核 最大圆周速度 33m a x 1 0 2 0 0 0 3 5 0 1 0 3 6 . 6 5 / 7 0 /6 0 6 0Dev n D m s m s         式中， Dv 为摩擦片最大圆周速度（ m/s）； maxen 为发动机最高转速取 2020r/min ； D 为摩擦片外径径取 350mm ； 故符合条件。 单位摩擦面积传递的转矩 c0T 0cT =  )( 4 22 dDZ Tc 224 10 90 .54 (35 0 19 5 )     (Nm /2mm ) 式中， cT 为离合器传递的最大静摩擦力矩 mN ； 当摩擦片外径 D 325mm 时， ][ 0cT =178。 m / 2mm ， 故符合要求 单位压力 0P 为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力 0P 的最大范围为 ～ ， 由于已确定单位压力 0P ＝ ，在规定范围内，故满足要求 12 单位摩擦面积滑磨功 为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功 w 应小于其许用值 [w]。 汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功 (J)为： W=1800n2e2π (2g202raii rm)= 22  ( 2225800 )=(J) 式中， W 为汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功 (J) ma 为汽车总质量取 5800kg； rr 为轮胎滚动半径 ； ig 为汽车起步时所用变速器档位的传动比 ； i0 为主减速器传动比 ； ne 为发动机转速 2020r/min。  = )( 422 dDZ Wπ= 4 ( 195 )  = 10 J/mm2 式中， W 为汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功取 满足  [w]=。 摩擦片的相关参数 摩擦片外径 D 摩擦片内径 d 后备系数β 厚度 b 单位压力0P 350mm 195mm 2 4 13 第 4 章 膜片弹簧 设计 膜片弹簧的设计比较复杂，必须利用反求工程原理进行设计。 即按照参考样件或先期的经验初步选定膜片弹簧的结构尺寸，然后对其工作弹性、应力强度等作出分析，最终经过优选定出其合理的结构尺寸。 为此，需要清楚地了解膜片弹簧的结构特点、工作特性及失效的形式和原理，在此基础上要掌握有关膜片弹簧的弹性、强度等方面的计算方式。 膜片弹簧主要参数的选择 H/h 比值是指碟簧的原始内截锥高度 H 及弹簧片厚度 h 之比。 设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其弹性特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能。 膜片弹簧的弹性特性和 H/h 比值有关，不同的 H/h 比值可以得到不同的弹性特性曲线。 如图 所示，载荷 F 与变形λ之间的关系： （ 1） 当 2hH 时，载荷 F 增加，变形λ不断增加； （ 2） 当 2hH 时，弹簧的特性曲线在中间有一段很平直，变形增加时，载荷几乎维持不变； （ 3） 当 2 2 2Hh时，弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域，即当变形增加，载荷反而减小。 具有这种特性的膜片弹簧很适用于作为离合器的压紧弹簧。 （ 4） 当 22Hh 时，具有更大的负刚度区域； （ 5） 当 22Hh 时，具有载荷为负值的区域。 一般汽车离合器膜片弹簧的 H/h 值在 ～ 2 范围内选取。 常用的膜片弹簧板厚为 2～ 4mm，本设计取。 14 图 膜片弹簧的弹性特性曲线 1. 2/ hH 2. 2/ hH 3. 22/2  hH 4. 22/ hH 5. 22/ hH 及 R/r 的确定 通过分析表明， R/r 越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。 汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求， R/r 常在 ～ 的范围。