汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析

汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析
汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析

汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析

摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件,是由弹簧钢板冲压而成,形状呈碟形。膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性,高速性能好,工作稳定,踏板操作轻便,因此得到广泛使用。本文通过对膜片弹簧建立数学模型,特别通过引入加权系数同时对两个目标函数进行比例调节,并用MATLAB编程来优化设计参数。通过举例,结果证明在压紧力稳定性,分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。

关键词: 膜片弹簧;优化设计;MATLAB

Abstract: The diaphragm spring is one of the important parts of the clutch, stamping by spring steel, in shape of a dish. Diaphragm spring has a non-linear characteristic compact, and its high-speed performance is good, stable, lightweight pedal operation, and is so widely used. Based on the mathematical model of the diaphragm spring, in particular through the introduction of weighting coefficients while the two objective function proportional be controled, and use matlab programming to optimize the design parameters. By means of example, the results of the stability of clamping force, separation and structural size optimization are better. Keywords: diaphragm spring;optimitional design;MATLAB

1.引言

1.1膜片弹簧的结构

膜片弹簧实质上是一种用薄弹簧钢板制成的带有锥度的碟形弹簧。一般有18个径向槽,形成弹性杠杆,同时具有压紧弹簧和分离杠杆的作用。膜片弹簧整体呈锥形,由分离指和碟簧两部分组成,如图1所示

图1 膜片弹簧结构示意图

膜片弹簧主要结构参数如图2所示。R 、r 分别是自由状态下碟簧部分大、小端半径。 R 1、 r 1分别是压盘加载点和支承环加载点的半径,H 是自由状态下碟簧部分的内截锥高度,h 是膜片弹簧钢板厚度,r f 是分离轴承作用的半径。

图2 膜片弹簧主要结构参数 膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图3所示。

图3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形

1.2膜片弹簧的弹性特性

当离合器处于压紧状态时,弹性变形特性如式1所示

()

()()??

????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ(1) 式中,F1为通过支承环和压盘加载膜片弹簧的载荷,1λ为加载点间的相对轴向变形。 当离合器处于分离状态时,弹性变形特性如式2所示,

()()()???

?????+???? ?

?

--?-???? ?

?--?-?-?-=21212

212222/ln 16E F h r R r R H r R r R H r r r R h f f

f λλμλπ (2) 式中,F2为分离轴承对分离指端所加载的载荷,2λ为加载点间的相对轴向变形。 在分离与压紧状态下只要膜片弹簧变形到相同的位置,1λ和2λ的关系为:

11

112λλr R r R f --=

2.膜片弹簧优化设计

2.1优化目标函数

由于离合器使用频繁导致极易磨损,为了保证在摩擦片磨损极限范围内,膜片弹簧仍然有可靠的压紧力,即弹簧压紧力变化的绝对值B A F F -(F B 为膜片弹簧工作点的工作压力,F A 为膜片弹簧达到磨损极限时的工作压力)最小,以及操作轻便,即在分离行程中作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小,将以上两者作为双目标函数,设置加权因子C 1和C 2来调解两目标函数的比例关系,构成统一的目标函数:

[])()(min )(2211x F c x F c x f += 由(1)式可得:

()()()??

????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=2

1111112

11212/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h B B B B λλμλπ (5)

()()()??

????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=

2

1111112

112

12/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h A A A A λλμλπ (6) 将(5)和(6)综合,可得第一目标表达式: )min()(1B A F F x F +=

当离合器分离时,膜片弹簧产生的操纵力由式(2)和(3)可得到第二目标的表达式:

()()()()

??

????+???? ??--?-???? ??--?-?--?

-=21111111112122/ln 16E )(F h r R r R H r R r R H r r r R r R h x B B f B λλμλπ

要求在保证函数F 1最小时,目标函数F 2也要尽可能小。

2.2优化设计变量

观察膜片弹簧载荷变形特性公式,膜片弹簧主要尺寸参数有H ,h ,R ,r ,Rl ,r l 共6个。新离合器膜片弹簧工作时,B 点的弹簧变形量B 1λ的大小对离合器性能影响很大,故也作为设计变量,即膜片弹簧伏化设计变量有:

[][]B T

r R r R h H x x x x x x x X 1117654321,,,,,,,,,,,,λ==

2.3约束条件的确定

2.3.1结构参数约束

(1)要保证离合器压紧力变化不大且操纵轻便,弹簧特性曲线应具有负刚度特性,即变形增加而载荷减小。根据工程经验有要求: 1.6≤H/h ≤2.2; 9°≤H/(R-r )≤15°

(2)保证弹簧材料利用率。利用率越低,弹簧越硬,弹性特性曲线受直径误差的影响越大,应力越高。按工程经验,部分尺寸应符合一定的要求: 1.2≤R/r ≤1.35; 70≤2R/h ≤100; 3.5≤R/r 0≤5.0 式中,r 0 为膜片弹簧的小端内径。

(3)为了使摩擦片上压紧力分布均匀,加载点半径应位于摩擦片的平均半径与外半径之间即: 推式: (D+d)/4≤R 1≤D/2; 拉式: (D+d)/4≤r 1≤D/2 (4)根据膜片弹簧结构布置要求,应有: 1≤R -R 1≤7 0≤r 1-r ≤6 0≤r f -r 0≤4

(5)膜片弹簧的分离指具有分离杠杆的作用,杠杆比应在一定范围内。 推式: 3.2≤

111r R r r f -- ≤4.5;

拉式: 3.5≤ 1

11r R r r f -- ≤9.0

2.3.2性能参数约束

(1)所设计的弹簧压紧力F 1B 应与要求的压紧力F y 相等,即 F 1B =F y

(2)为保证磨损点、工作点和分离点有较合适的位置,应正确选择B 1λ相对于拐点H λ处的 位置,要求:

0.8≤

???

?

??-11B 1r -R H r R λ ≤1.0 (3) 为使摩擦片磨损后仍能可靠地传递转矩,摩擦片磨损后弹簧工作压紧力F 1A 应大于或等于新摩擦片时的压紧力F 1B , 即:

F 1A ≥F 1B

(4)

弹簧在工作过程中B 点的最大压应力max t B σ应不超过其许用值,即:

max t B σ≤[]B t σ

(5)

弹簧在工作过程中A 点的最大拉应力max A t σ应不超过其许用值,即:

max A t σ ≤ []A t σ

在实际设计中,膜片弹簧常采用60Si 2MnA ,许用应力[t σ] 为1500-1700MPa

(6) 为了减轻驾驶员踩踏板时的劳动强度,要求在分离过程中最终分离力不大于工作点B 点时的压紧力,即:

F C ≤F B

2.4建立优化约束方程组

综上,可建立优化约束方程组: 2

1

1)(x x x h =

≤2.2 2

1

2)(x x x h =

≥1.6 431

3)(x x x x h -=

≤12π

431

4)(x x x x h -=

≥20

π

4

3

5)(x x x h =

≤1.35 4

3

6)(x x x h =

≥1.2

57)(x x h =≤

2D 58)(x x h =≥4

d

D +

1500)(9-=σx h ≤0 a F F x h -=max 10)(≤0

2

3

11)(x x x h =

>5 2

3

12)(x x x h =

<35 3.用MATLAB 编程求解

上述建立了膜片弹簧优化的全部约束条件,通过在MATLAB 中编程可进行优化计算,利用复合形法运算。下面以某轿车离合器膜片弹簧为例对其进行优化设计。以某矿用自卸车的推式膜片弹簧离合器为例,其最大转矩为250 N ?m ,后备系数为=1.8,从动盘采用双片干式,摩擦片外径为430 mm ,内径为230mm ,摩擦因数为0.3,膜片弹簧材料为60Si 2MnA ,弹性模量为21000 MPa ,泊松比为0.3,许用应力为1500-1700 M P a ,磨损极限为3.2 mm ,分离行程

为3.5 mm ,取C 1=0.3,C 2=0.7。优化结果比较如表所列(优化程序见附录)

表1 结构参数优化结果比较 结构参数

R

r H h R1 r1 B 1λ 优化前数据 190.20 169.82 6.8 4.00 184.50 156.55 156.55 优化后数据 189.42 156.00

7.0

3.78

187.42

160.00

160.00

表2 性能参数优化结果比较 结构参数 F A F B F C B

A F F -

优化前数据 10820 11410 10240 595.80 优化后数据

10200

10150

8800

155.00

4.优化结果分析

由表2可知,优化后的工作点F B 值等于所要求的F Y ,摩擦片在磨损范围内的变化B A F F -=155N ,

相对优化前显著减小,相对变化B A F F -/F B = 0.5%,远小于10%,提高了压紧力的稳定性,保证了摩擦片在磨损极限范围内仍能可靠地传递转矩。优化后的操纵力减小了14.8%,极大地提高了操纵轻便性。

如图所示,膜片弹簧优化前后的弹性特性曲线都具有负刚度特性,但优化后的弹性特性曲线更有利于布置各工作点,更适合汽车离合器工作特点,优化结果比较理想。

5.结语

结构优化不仅可以得到满足约束条件下的最优解,同时能够根据离合器使用特点设置目标函数,使结构设计具有针对性,更加合理。针对矿用自卸车离合器使用故障特点,建立了膜片弹簧的结构优化数学模型,使其弹性特性满足离合器的使用性能要求应用MA TLAB 对膜片弹簧结构参数优化设计,提高了设计效率和精度,简单易行。

参考文献

[1] 王望予,汽车设计(第4版)[Ml.北京:机械工业出版社, 2004.

[2] 肖启瑞,车辆工程仿真分析[M],北京:机械工业出版社, 2012.

[3] 刘维信,机械最优化设计,北京:清华大学出版社2000.

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[5] 吴晓华,矿用载重自卸车离合器设计,2012 (6): 80-81.

[6] 朱茂桃,汽车离合器膜片弹簧优化设计的CT7.汽车技术,1996. 12-15.

[7] 王辉,离合器膜片弹簧载荷变形特性研究[D]南京:南京理工大学,2009: 21.

附录

1.funval.m

function fv = Funval(f,varvec,varval)

var = findsym(f);%找出表达式即f函数包含的变量,即s,t

varc = findsym(varvec);%找出传递参数的变量,即[t s]中的t,s

s1 = length(var);%函数的个数,例子中即s t 2个

s2 = length(varc);%变量个数,即[t s]两个

m =floor((s1-1)/3+1);%floor(3.6)=3,即最靠近左边的整数

varv = zeros(1,m);

if s1 ~= s2

for i=0: ((s1-1)/3)

k = strfind(varc,var(3*i+1));

index = (k-1)/3;

varv(i+1) = varval(index+1);

end

fv = subs(f,var,varv);

else

fv = subs(f,varvec,varval'); %如果原来函数变量个数和传递的参数中变量个数一致这调用subs函数即计算在给点点处的函数值

%fv = subs(f,varvec,varval); %如果原来函数变量个数和传递的参数中变量个数一致这调用subs函数即计算在给点点处的函数值

end

2.minconSimpsearch.m

function[x,minf]=minconSimpSearch(f,g,X,alpha,sita,game,beta)

eps=1.0e-6;

N=size(X);

n=N(2);

FX=zeros(1,n);

while(1)

for i=1:n

FX(i)=f(X(:,i));%Funval(f,var,X(:,i));

%FX(i)=Funval(f,var,X(i,:));

end

[XS,IX]=sort(FX);

Xsorted=X(:,IX);

px=sum(Xsorted(:,1:(n-1)),2)/(n-1);

Fpx=f(px);%Funval(f,var,px);

SumF=0;

for i=1:n

SumF=SumF+(FX(IX(i))-Fpx)^2;

end

SumF=sqrt(SumF/n);

if(SumF<=eps)

x=Xsorted(:,1);

break;

else

bcon_1=1;

cof_alpha=alpha;

while bcon_1

x2=px+cof_alpha*(px-Xsorted(:,n)); gx2=g(x2);%Funval(g,var,x2);

if( min(gx2)>=0)

break;

else

%cof_alpha=sqrt(cof_alpha);

cof_alpha=cof_alpha/2;

end

end

fx2=f(x2);%Funval(f,var,x2);

if( fx2

cof_game=game;

bcon_2=1;

while(bcon_2)

x3=px+cof_game*(x2-px);

gx3=g(x3);%Funval(g,var,x3);

if(min(gx3)>=0)

bcon_2=0;

else

cof_game=sqrt(cof_game);

end

end

fx3=f(x3);%Funval(f,var,x3);

if fx3

Xsorted(:,n)=x3;

X=Xsorted;

continue;

else

Xsorted(:,n)=x2;

X=Xsorted;

continue;

end

else

if (fx2

Xsorted(:,n)=x2;

X=Xsorted;

continue;

else

if(fx2

Xsorted(:,n)=x2;

end

cof_beta=beta;

bcon_3=1;

while(bcon_3)

x4=px+cof_beta*(Xsorted(:,n)-px);

gx4=g(x4);%Funval(g,var,x4);

if( min(gx4)>=0)

bcon_3=0;

else

cof_beta=cof_beta/2;

end

end

fx4=f(x4);%Funval(f,var,x4);

FNnew=f(Xsorted(:,n));%Funval(f,var,Xsorted(:,n)); if (fx4

Xsorted(:,n)=x4;

X=Xsorted;

continue;

else

x0=Xsorted(:,1);

for i=1:n

Xsorted(:,1)=x0+sita*(Xsorted(:,i)-x0);

end

end

end

end

end

x=Xsorted;

end

minf=f(x);%Funval(f,var,x);

end

3.主程序

syms x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7;

l1=sqrt((5000-x1)^2+x2^2);

l2=x1;

p=21000*3.14*x7*(ln(x3/x4))/(0.546*(x1-x2))*(x5-x6)

L=sqrt(l2^2+l3^2-2*cos(b+pi*5/18)*l2*l3);

a=acos((l1^2+l3^2-l2^2)/(2*l1*l3));

f=2450/(l3*sin(a));

g=[x1/x2-1.6;

2.2-x1/x2;

x1/(x3-x4)-3.14/20;

3.14/12-x1/(x3-x4);

x3/x4-1.2;

1.35-x3/x4;

x5-(430+230)/4;

215-x5;

35-x3/x2;

x3/x2-5;

p-x6/x7]

X=[ 190.20 169.82 6.8 4.00 184.50 156.5 156.55];

[x,minf]=minconSimpSearch(f,g,X,1.2,0.5,8,0.3,[x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7]

推式膜片弹簧离合器设计

伊兰特1.6标准型离合器设计 目录 第1章概述 (2) 第2章离合器的结构和基本参数的确定 (3) 2.1离合器结构型式的确定 (4) 2.2离合器基本参数的确定 (4) 第3章离合器的设计 (7) 3.1从动盘总成 (7) 3.1.1 从动盘毂 (7) 3.1.2 从动片设计 (8) 3.1.3 从动盘摩擦片 (8) 3.1.4 波形片和减振弹簧 (9) 3.2膜片弹簧设计 (9) 3.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式 (9) 3.2.2膜片弹簧基本参数的确定 (10) 3.2.3 强度校核 (13) 3.3离合器盖及压盘总成的设计 (13) 3.3.1离合器盖设计 (13) 3.4压盘结构设计 (14) 3.4.1压盘结构设计 (14) 3.4.2压盘几何尺寸的确定 (14) 3.4.3传力方式的选择 (15) 3.5分离轴承总成 (15) 3.6操纵机构设计 (15) 参考文献 (16)

伊兰特1.6标准型离合器设计 第1章概述 离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上,离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中,驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合,以切断或传递发动机向变速器输入的动力。目前,各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递,保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合,确保汽车平稳起步;在换档时将发动机与传动系分离,减少变速器中换档齿轮之间的冲击;在工作中受到较大的动载荷时,能限制传动系所承受的最大转矩,以防止传动系各零件因过载而损坏;有效地降低传动系中的振动和噪声。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器,它的转矩容量大而且较稳定,操作轻便,高速是平衡性好、结构简单且较紧凑、散热通风性能好、使用寿命长,也能大量生产。此设计说明书详细的说明了轿车膜片弹簧离合器的结构形式,参数选择以及计算过程。

膜片弹簧离合器设计说明书

汽车设计课程设计说明书题目:乘用车膜片弹簧离合器设计(3) 系别:机电工程系 专业:车辆工程 班级:本汽设091 姓名:祥君 学号:24 指导教师:胡春平、谭滔 日期:2012年7月

乘用车膜片弹簧离合器设计 摘要 汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上,离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中,驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合,以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其功用为:(1)使汽车平稳起步;(2)中断给传动系的动力,配合换档;(3)防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器,膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和分离杠杆的作用,使离合器结构大大简化并缩短了离合器的轴间尺寸;再者,膜片弹簧具有良好的非线性特性,设计合适可使摩擦片磨损到极限,压紧力仍能维持很少改变,且减轻分离离合器时的踏板力,使操纵轻便。由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触,使压力分布均匀,摩擦片接触良好,磨损均匀;膜片弹簧是一种旋转对称零件,平衡性好,在高速下,其压紧力降低很小;易于实现良好的通风散热。因此对于它的研究已经变得越来越重要,此设计说明书对乘用车膜片弹簧离合器的结构形式、参数选择与及计算过程进行了详细说明。 本文主要是对乘用车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数,按照离合器系统的设计步骤和要求,进行了相关参数的选择与计算并进行了总成设计等。 关键词:离合器;膜片弹簧;从动盘;压盘;摩擦片

目录 1离合器概述 (1) 1.1离合器的组成 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的要求 (1) 1.4离合器的工作原理 (2) 1.5膜片弹簧离合器 (2) 1.5.1膜片弹簧离合器的优点 (3) 1.5.2拉式膜片弹簧离合器的优点 (4) 2离合器结构方案选取 (6) 2.1离合器的结构设计 (6) 2.1.1从动盘数的选择 (6) 2.1.2膜片弹簧布置形式的选择 (6) 2.1.3膜片弹簧的支承形式选择 (6) 2.1.4压盘的驱动方式选择 (7) 2.1.5分离杠杆、分离轴承 (8) 2.1.6离合器的散热通风 (8) 3离合器主要参数的选择 (9) 3.1后备系数β的取值 (9) 3.2单位压力 P的选择 (9) 3.3摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t?的选取 (10) 3.4摩擦片外径D、径d和厚度b的选择 (11) 3.5离合器参数的约束条件的计算 (12) 4膜片弹簧的设计 (15) 4.1膜片弹簧基本参数的选择 (15) 4.1.1比值h H/和h的选择 (16) R/的比值和R、r的选择 (16) 4.1.2r

膜片弹簧离合器的设计与分析

膜片弹簧离合器的设计与分析 第一章离合器概述 1.1离合器的简介: 联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分,共同被称为机械传动中的三大器。它们涉与到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。 离合器是一种可以通过各种操作方式,在机器运行过程中,根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。 对于以内燃机为动力的汽车,离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的,它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前,各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构,见图1-1离合器工作原理图 图1-1离合器工作原理图 1—飞轮;2—从动盘;3—离合器踏板;4—压紧弹簧;5—变速器第一轴;6—从动盘毂

1.2汽车离合器的主要的功用: 1.保证汽车平稳起步: 起步前汽车处于静止状态,如果发动机与变速箱是刚性连接的,一旦挂上档,汽车将由于突然接上动力突然前冲,不但会造成机件的损伤,而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力,使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离,然后离合器逐渐接合,由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象,可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大,而汽车的驱动力也逐渐增大,从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档: 汽车行驶过程中,经常换用不同的变速箱档位,以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离,那么变速箱中啮合的传动力齿轮会因载荷没有卸除,其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击,容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档,则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除,啮合面间的压力大大减小,就容易分开。而待啮合的另一对齿轮,由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小,采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等,从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载: 汽车紧急制动时,车轮突然急剧降速,而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性,仍保持原有转速,这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩,使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的,所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时,离合器的主、从动部分就会自动打滑,因而起到了防止传动系过载的作用。 膜片弹簧离合器的优点: (1)、弹簧压紧力均匀,受离心力影响小 (2)、即使摩擦片磨损,压紧负荷也不减小 (3)、离合器结构简单,轴向尺寸小,动平衡性能好

汽车膜片弹簧离合器应用与发展

机械工程学报 汽车膜片弹簧离合器应用与发展 肖啸 摘要:离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。离合器是汽车传动系中的重要部件,主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递,保证汽车平稳起步,保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩,防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器,它的转矩容量大而且较稳定,操作轻便,平衡性好,也能大量生产,对于它的研究已经变得越来越重要。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点:膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变,保证离合器工作性能更稳定;膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用,这样,省去了多组分离杠杆装置,零件数目减少,质量也减轻;在满足相同压紧力的情况下,膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小,在有限的空间内便于布置,使离合器的结构更为紧凑;同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件,平衡性好,在高速时,其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高,膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。 关键词:离合器膜片弹簧摩擦片操纵机构压盘 Automobile diaphragm spring clutch application and development Xiao Xiao Abstract:the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now. Key words:clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat 0 国内外研究现状 汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。液力偶合器:靠工作液(油液)传递转矩,外壳与泵轮连为一体,是主动件;涡轮与泵轮相对,是从动件。当泵轮转速较低时,涡轮不能被带动,主动件与从动件之间处于分离状态;随着泵轮转速的提高,涡轮被带动,主动件与从动件之间处于接合状态。电磁离合器:靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉,则可以加强两者之间的接合力,这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。摩擦式离合器:按其从动盘的数目,又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿

拉式膜片弹簧离合器设计

中南林业科技大学 拉式膜片弹簧离合器设计 课程设计说明书 (比亚迪9500) 指导教师: 学院: 专业班级: 学号: 学生姓名: 2011年4月16日

目录 摘要 (4) 1 绪论 (5) 1.1 离合器概论 (5) 1.2 离合器的功用 (5) 1.3 离合器的工作原理 (6) 1.4 膜片弹簧离合器的概论 (7) 1.5 拉式膜片弹簧离合器的优点 (8) 2 离合器结构方案选取 (8) 2.1 离合器车型的选定 (8) 2.2 离合器设计的基本要求 (8) 3 离合器基本参数及尺寸的确定 (9) 4 离合器后备系数β的确定 (10) 5 单位压力P的确定 (11) 6 离合器膜片弹簧设计 (11) 6.1 膜片弹簧的结构特点 (11) 6.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式 (11) 6.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (12) 6.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (13) 6.4.1 H/h比值的选取 (14) 6.4.2 R及R/r确定 (14)

6.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角α (15) 6.4.4 膜片弹簧小端半径r f及分离轴承的作用半径r p (15) 6.4.5 分离指数目n、切槽宽1δ、窗孔槽宽2δ、及半径r e (15) 7 离合器压盘设计 (16) 7.1 压盘的传力方式选择 (16) 7.2 压盘的几何尺寸的确定 (16) 7.3 压盘传动片的材料选择 (16) 8 离合器盖的设计 (17) 9 离合器从动盘设计 (17) 9.1 从动盘结构介绍 (17) 9.2 从动盘设计 (18) 9.2.1 从动片的选择和设计 (18) 9.2.2 从动盘毂的设计 (19) 9.2.3 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式 (19) 结论 (21) 参考文献 (22)

膜片弹簧说明书

目录 1 结构方案设计 (1) 1.1从动盘数选择 (1) 1.2压紧弹簧选择 (1) 1.3膜片弹簧支撑形式选择 (1) 2 离合器设计及计算 (2) 2.1摩擦片主要参数的选择 (2) 2.2摩擦片基本参数的优化 (4) 3 膜片弹簧设计与计算 (5) 3.1膜片弹簧主要参数的选择 (5) 3.2膜片弹簧的优化设计 (6) 4 扭转减振器设计 (7) 4.1减振弹簧的设计 (7) 5 从动盘总成的设计 (10) 5.1从动盘毂 (10) 5.2 从动片 (10) 5.3 波形片和减振弹簧 (11) 6压盘设计 (11) 6.1离合器盖 (11) 6.2 压盘 (11) 6.3 传动片 (11) 6.4分离轴承 (11) 7 小结 (12) 8 参考文献 (13)

1结构方案设计 1.1从动盘数选择 选择单片离合器。 本车型为宝马,汽车总质量为1335kg,发动机最大转矩为200N·m。对于乘用车,发动机的最大转矩一般不大,在布置尺寸允许条件下,通常离合器只设有一片从动盘。盘片离合器结构简单,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。 1.2压紧弹簧选择 选择拉式膜片弹簧离合器 选择膜片弹簧的原因: 1)膜片弹簧的轴向尺寸小而径向尺寸很大,有利于提高离合器传递转矩能力的情况下减小离合器轴向尺寸。 2)不需要专门的分离杠杆,使离合器结构简化,零件数目少,质量轻。 3)可适当增加压盘厚度提高热容量;还可以在压盘上增设散热筋及离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。 4)主要部件形状简单,大批量生产可降低生产成本。 选择拉式膜片弹簧的原因: 1)由于拉式膜片弹簧是以其中部压紧压盘,在压盘大小相同的条件下课使用直径相对较大的膜片弹簧,从而实现在不增加分离时的操纵力的前提 下,提高压盘的压紧力和传递转矩的能力;或在传递转矩相同的条件, 减小压盘的尺寸。 2)零件数目少,其结构简单、紧凑、质量轻。 3)拉式膜片弹簧的杠杆比大于推式膜片弹簧的杠杆比,且中间支承少,减小了摩擦损失,传动效率高,使分离的踏板力更小。 4)无论在接合或分离状态下,拉式结构的膜片弹簧的大端始终与离合器盖支承保持接触,在支承环磨损后,不会产生冲击和噪声。 5)在接合或分离状态下,离合器盖的变形量小,刚度大,使分离效率更高。 6)使用寿命长。 1.3膜片弹簧支撑形式选择 选择单支承环式中的DT/DTP型,如图1.1,将膜片弹簧的大端支承在冲压

第三章膜片弹簧离合器第一节膜片式离合器的结构与工作原理

第三章膜片弹簧离合器 第一节膜片式离合器的结构与工作原理 陕汽新 M3000系列重卡选用膜片弹簧离合器。所谓膜片弹簧离合器就是用一个 整体式的膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆(分离压爪)。WP10系列发动机选装直径φ 430毫米的膜片弹簧离合器, WP6、WP7系列发动机选装直径φ 395毫米的膜片弹簧离合器,就是说新 M3000重卡的离合器的从动盘(摩擦片)直径为φ 430毫米或φ 395毫米。 图3-0 离合器操作系统整体空间布局图 踏板紧固螺栓拧紧力矩为: 21-25Nm,分泵安装螺栓拧紧力矩为: 41-51Nm。 一、膜片弹簧离合器结构和工作原理膜片弹簧离合器有两种操纵形式,一种是推式,另一种是拉式。所谓推式离合器,就是与常规离合器相同,离合器分离轴承向前推动膜片弹簧使离合器分离,而拉式离合器是分离轴承向后拉动膜片弹簧使离合器分离。图3-1 就是推式离合器的压盘总成,图 3-2 所示为拉式离合器压盘总成。

图3-1 推式离合器压盘总成 图3-2 拉式离合器压盘总成1、推式离合器

1. 从动盘 2. 飞轮 3. 压盘 4. 膜片弹簧 5. 分离轴承 6. 分离拐臂 7. 压盘壳 8. 分离轴承壳9. 飞轮壳10. 离合器工作缸(分泵)11. 推杆 图3-3 推式离合器结构示意图 图3-3和3-4分别给出推式离合器结构和原理简图。如图 3-3 ,推式离合器与常规的螺旋弹簧离合器结构相近,只是用一只膜片弹簧代替了螺旋弹簧和分离杠杆(分离压爪)。膜片弹簧 4是一个鼓形弹簧,在内圈圆周上开有若干槽,它一方面起到将压盘 3紧紧地将从动盘 1压紧在飞轮 2上的作用,同时又起到分离杠杆的作用。 如图3-5 ,与常规螺旋弹簧离合器不同的是,膜片弹簧离合器在圆周上布置有四片联接压盘壳和压盘的传动片。每个传动片都是由四片弹性刚片组成。它的作用是将发动机旋转的动力传递给压盘,从而使压紧的压盘和飞轮共同带动从动盘摩擦片共同旋转。

推式膜片弹簧离合器的设计

推式膜片弹簧离合器的设计

目录 1 论述 (4) 1.1离合器概述................................... 错误!未定义书签。 1.2离合器的功用......................................................................错误!未定义书签。 1.3离合器的工作原理 ....................................................................错误!未定义书签。 1.4 膜片弹簧离合器概述 0 2离合器结构方案选取 (2) 2.1 离合器车型的选定 (2) 2.2 离合器设计的基本要求 (2) 2.3 离合器结构设计 (2) 2.3.1 摩擦片的选择 (2) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (3) 2.3.3 压盘的驱动方式 (3) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (3) 2.3.5 离合器的散热通风 (4) 3 离合器基本结构参数的确定 (4) 3.1摩擦片主要参数的选择 (4) 3.1.1摩擦片的校核 (5) (6) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (6) 3.3单位压力P的确定 (7) 4 离合器从动盘设计 (7) 4.1从动盘结构介绍 (7) 4.2 从动盘设计 (8) 4.2.1 从动片的选择和设计 (9) 4.2.2 从动盘毂的设计 (9) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (10) 5 离合器压盘设计 (11) 5.1压盘的传力方式的选择 (11) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (11) 5.3压盘传动片的材料选择 (12) 5.4离合器盖的设计 (12) 6离合器分离装置设计 (13) 6.1分离杆的设计 (13) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (13) 7 离合器膜片弹簧设计 (14) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (14) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (15) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (16) 7.4.1 H/h比值的选取 (17) 7.4.2 R及R/r确定 (17)

汽车离合器膜片弹簧的优化设计

汽车离合器膜片弹簧的优化设计 发表时间:2018-03-14T14:47:21.667Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第30期作者:张文广 [导读] 在生产汽车的过程中,汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。 摘要:用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器,它作为汽车传动器中不可或缺的一部分,对汽车的整车性具有十分重要的影响。虽然膜片弹簧离合器也是一种普通的汽车离合器,但它与其它的汽车离合器相比,具有一些不可比拟的优点。 关键词:汽车离合器;膜片弹簧;优化设计 1 前言 在生产汽车的过程中,汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。而作为汽车重要组成部件的离合器,对汽车的生产者和汽车购买者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。 2 膜片弹簧离合器的工作特点 设计产品需要很多种类的信息,不仅包括使用产品必需的几何实体信息,同时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。因而,产品模型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。这些被同时涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息;还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品,它具有其自身的自适应性,这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合,用来满足不同时期、不同工程的应用。传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转弹簧所构成的,由于它设计上被其推式结构的限制,使它对于现今汽车离合器扭转传递的要求已经不能满足。而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力,以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。因而这种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。它具有以下优点: 2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点,即它的非线性特性,这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力,同时,与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反,膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低,这就相当于降低了离合器的踏板力。 2.2近年来,传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式,它具有许多对于汽车离合器的制造来说十分优良的特性,如:它在传动时没噪声、相当高的效率和定心精确度以及其良好的平衡性等。由于传动片使用时没有摩擦并且弹性好,使得它可以呈轴向运动。这相对于其他材料制造出来的离合器来说,也是一个很大的优势。 2.3膜片弹簧在其安装位置上也十分有优势。由于它与离合器轴的中心线呈对称的安装位置,使得它即使在离合器高度旋转式,它所受的压力也不会由于受到离心力的影响而降低离合器的压紧力。 2.4膜片弹簧是一个起着双重作用的工具,它对离合器起着同时分离和压紧杠杆的作用。这样的一种构造,简化了离合器的结构,减少了零件的数量以及零件质量,使得离合器在轴向尺寸上大大地缩短了。它还具有提高热容量的作用,这是由于它的相当小的膜片弹簧离合器的尺寸所造成的。此外,还可以利用其腾出的空间来改变汽车的散热条件。 2.5由于弹簧膜片接触的事压盘的整个圆面,因此它对于压盘的压力分布得十分均匀,与摩擦片的接触也相当良好。这样一来,它对摩擦片形成的磨损是较为均匀的,因此可以将摩擦片的使用期限延长。 2.6从其生产出发,膜片弹簧拥有结构十分简单的主要零件,这种零件方便大规模地生产,这不失为一个降低汽车生产成本的好办法。 3 膜片弹簧基本参数的选择 3.1 H/h比值和h的选择 比值H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便,汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5~2.0,板厚2~4mm。本次设计H/h=1.75,h=2mm。 3.2 R/r比值和R、r的选择 研究表明,R/r越大,弹簧材料利用率越低,弹簧越硬,弹性特性曲线受直径误差的影响越大,且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求,R/r一般为1.20~1.35。为使摩擦片上的压力分布较均匀,推式膜片弹簧的R值应取为大于或等于摩擦片的平均半径Rc,拉式膜片弹簧的r值应取为大于或等于Rc。而且,对于同样的摩擦片尺寸,拉式的R值比推式的大。这里R=90mm,r=70mm,R/r=1.286 3.3 α的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥底角α与内截锥高度H关系密切,α=arctanH/(R-r),一般在9°~15°范围内。本次α=10°。 3.4分离指数目n的选取分离指数目n常取18,大尺寸膜片弹簧可取24,小尺寸膜片弹簧可取12。本次分离指数目n=18 3.5膜片弹簧小端内径r0及分离轴承作用半径rf的确定 r0由离合器的结构决定,其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。rf应大于r0。本次设计r0=18mm,rf=20mm。 4 拉式膜片离合器关键零件的材料和制造工艺 国内膜片弹簧一般采用50CrVA,或是进口相应牌号的优质高精度钢板。为了保证其硬度、几何形状、金相组织、载荷特性和表面质量等要求,需进行一系列热处理。为了提高膜片弹簧的承载能力,要对膜片弹簧进行强压处理:即沿其分离状态的工作方向,超过彻底分离点后继续施加过量的位移,通过3~8次的过分离,便可使其高应力区发生塑性变形以产生残余反向应力。一般来说,经强压处理后,在同样的工作条件下,可提高膜片弹簧的疲劳寿命5%~30%。另外,还可以通过对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理,即以高速弹丸流喷射到膜片弹簧表面,使表层产生塑性变形,形成一定厚度的表面强化层,以增强弹簧疲劳强度。此外,为提高分离指的耐磨性,可对其端部进行高频感应加热淬火。为了防止膜片弹簧与压盘接触圆形处由于拉应力的作用产生裂纹,一般对该处进行挤压处理,以消除应力源。 膜片弹簧表面不得有毛刺、裂纹、划痕等缺陷,碟簧部分硬度为45~50HRC,分离指端硬度为55~62HRC,膜片弹簧的内、外半径公差一般为H11和h11,厚度公差偏差±0.025mm,上、下表面的表面粗糙度为1.6μm,底面的平面度一般要求小于0.1mm。膜片弹簧处于

膜片弹簧离合器设计

目录 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 离合器的发展 (2) 1.3 膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2) 1.4 设计内容 (4) 1.5 Pro/E软件的特点 (4) 第2章方案论证 (5) 2.1 离合器车型的选定 (5) 2.2 方案选择 (5) 第3章设计计算及参数的选择 (6) 3.1 离合器主要参数的选择 (6) 3.2 膜片弹簧设计 (9) 3.3 离合器盖总成设计 (13) 3.4 离合器主要零件的设计计算 (15) 致谢 (19) 参考文献 (20)

第1章绪论 1.1引言 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中,离合器是作为一个独立的总成而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间,其主动部分与发动机飞轮相连,从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器,实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合,确保汽车平稳起步;在换挡时将发动机与传动系分离,减少变速器中换档齿轮间的冲击;在工作中受到较大的动载荷时,能限制传动系所承受的最大转矩,以防止传动系个零部件因过载而损坏;有效地降低传动系中的振动和噪音。 1.2离合器的发展 在早期研发的离合器结构中,锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶,对当时来说,锥形离合器的制造比较简单,摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器,其结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等,蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器,都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。 现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器,它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是,汽车起步时离合器的接合比较平顺,无冲击。早期的设计中,多片按成对布置设计,一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副,把它们浸在油中工作,能达到更为满意的性能。 浸在油中的盘片式离合器,盘子直径不能太大,以避免在高速时把油甩掉。此外,油也容易把金属盘片粘住,不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时,许多其他离合器还在原创阶段,性能很不稳定。 石棉基摩擦材料的引入和改进,使得盘片式离合器可以传递更大的转矩,能耐受更高的温度。此外,由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积,因而可以减少摩擦片数,这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末,直到进入30年代时,只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。

汽车离合器膜片弹簧的优化设计

汽车离合器膜片弹簧的优化设计 摘要:用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器,它作为汽车传动 器中不可或缺的一部分,对汽车的整车性具有十分重要的影响。虽然膜片弹簧离 合器也是一种普通的汽车离合器,但它与其它的汽车离合器相比,具有一些不可 比拟的优点。 关键词:汽车离合器;膜片弹簧;优化设计 1 前言 在生产汽车的过程中,汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必 须考虑的问题。而作为汽车重要组成部件的离合器,对汽车的生产者和汽车购买 者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。 2 膜片弹簧离合器的工作特点 设计产品需要很多种类的信息,不仅包括使用产品必需的几何实体信息,同 时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。因而,产品模 型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。这些被同时 涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息;还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品,它具有其自身的自适应性,这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合,用来 满足不同时期、不同工程的应用。传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转 弹簧所构成的,由于它设计上被其推式结构的限制,使它对于现今汽车离合器扭 转传递的要求已经不能满足。而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力,以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。因而这 种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。它具有以下优点: 2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点,即它的非线 性特性,这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力,同时,与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反,膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低,这就相当于降低了离合器的踏板力。 2.2近年来,传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式,它具有许多对 于汽车离合器的制造来说十分优良的特性,如:它在传动时没噪声、相当高的效 率和定心精确度以及其良好的平衡性等。由于传动片使用时没有摩擦并且弹性好,使得它可以呈轴向运动。这相对于其他材料制造出来的离合器来说,也是一个很 大的优势。 2.3膜片弹簧在其安装位置上也十分有优势。由于它与离合器轴的中心线呈 对称的安装位置,使得它即使在离合器高度旋转式,它所受的压力也不会由于受 到离心力的影响而降低离合器的压紧力。 2.4膜片弹簧是一个起着双重作用的工具,它对离合器起着同时分离和压紧 杠杆的作用。这样的一种构造,简化了离合器的结构,减少了零件的数量以及零 件质量,使得离合器在轴向尺寸上大大地缩短了。它还具有提高热容量的作用, 这是由于它的相当小的膜片弹簧离合器的尺寸所造成的。此外,还可以利用其腾 出的空间来改变汽车的散热条件。 2.5由于弹簧膜片接触的事压盘的整个圆面,因此它对于压盘的压力分布得

拉式膜片弹簧离合器课程设计

拉式膜片弹簧离合器课程设计 汽车设计课程设计说明书 设计题目:拉式膜片弹簧离合器设计 姓名高阳周龙辉程续朝褚帅 院系交通学院 专业交通运输 年级交通本1401 学号 20142803331 20142803330 20142803329 20142803325 2017年06月30日 目录 摘要………………………………………………………………………………………… 1 1 绪论…………………………………………………………………………………………2 1.1离合器概论……………………………………………………………………………… 2 1.2 离合器的功用……………………………………………………………………………2 1.3 离合器的工作原理………………………………………………………………………3 1.4 膜片弹簧离合器的概论…………………………………………………………………4 1.5 拉式膜片弹簧离合器的优点……………………………………………………………5 2 离合器结构方案选取………………………………………………………………………5 2.1 离合器车型的选定

………………………………………………………………………5 2.2 离合器设计的基本要求…………………………………………………………………5 2.3 离合器结构设计…………………………………………………………………………6 2.3.1 摩擦片的选择…………………………………………………………………………6 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择……………………………………………………………6 2.3.3 压盘的驱动方式………………………………………………………………………6 2.3.4 分离杠杆、分离轴承…………………………………………………………………7 2.3.5 离合器的散热通风……………………………………………………………………7 3 离合器基本结构参数的确定………………………………………………………………7 3.1 摩擦片主要参数的选择…………………………………………………………………7 3.2 离合器后备系数β的确定………………………………………………………………8 3.3 单位压力P的确定………………………………………………………………………9 3.4单位压力P0的确定………………………………………………………………………9 4 离合器压盘设计…………………………………………………………………………10 4.1 压盘的传力方式选择……………………………………………………………………10 4.2 压盘的几何尺寸的确定…………………………………………………………………10 .3 压盘传动片的材料选择…………………………………………………………………10 4 5离合器膜片弹簧设计.................................................................................11 5.1 膜片弹簧的结构特点..............................................................................11 5.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式...............................................................11 5.3 膜片弹簧的弹性变形特性........................................................................11 5.4 膜片弹簧的参数尺寸确定........................................................................13 5.4.1 H/h比值的选取.................................................................................14 5.4.2 R及R/r确定 (14)

离合器设计.

离合器设计指导书 一、设计的目的、任务及要求 1.目的 1)通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点; 2)根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器; 3)熟悉离合器设计的一般过程; 4)对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。 2.任务和要求 任务:设计给定车型离合器总成(不包括操纵机构)。 要求:在组长的领导下,各小组成员分工开展设计工作。设计完成后,每组要提交离合器设计说明书一份,从动盘总成装配图一张(1号)和零件图X张(3号)(每位成员需绘制一张图)。以组长为主进行设计工作,每位小组成员都要参方案论证,承担部分设计计算工作。 3.基本参数:按总体设计时给出的,缺少的参数上网查找(类似车型的即可)。 4.参考资料 1)《汽车工程手册》第二分册,机械工业出版社; 2)《离合器》,徐石安等编,人民交通出版社。 二、离合器结构方案选择 离合器结构方案很多,本设计采用盘形摩擦式离合器,主要结构选择如下: 1.从动盘数:单片; 2.压紧弹簧形式:膜片弹簧; 3.分离时离合器受力形式:推式; 4.压盘驱动形式:传力片式; 1)扭转减振器:有; 2)离合器操纵机构:机械式。 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造,掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构,掌握从动盘总成的设计方法,了解压盘和膜片弹簧的结构,掌握压盘和膜片弹簧的设计方法,通过对以上几方面的了解,从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍,培养学生动手设计项目、自学的能力,掌握单独设计课题和项目的方法,设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器,为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计,使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤,以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作,为即将进入社会提供了一个良好的学习机会,对于由学生

第5章 膜片弹簧设计

第5章膜片弹簧设计 5.1膜片弹簧的概念 膜片弹簧的大端处为一完整的截锥,类似无底的碟子,和一般机械上用的碟形弹簧一样,故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。与碟形弹簧不同的是在膜片弹簧上还有径向开槽部分,形成许多称为分离指、起分离杠杆作用的弹性杠杆。分离指与碟簧部分小端交接处的径向槽较宽且呈长方孔,分离指根部的过渡圆角半径应大于4.5mm,以减少分离指根部的应力集中,长方孔又可用来安置销钉固定膜片弹簧。 5.2膜片弹簧的弹性特性 膜片弹簧的弹性特性是由其碟簧部分所决定,是非线性的,与自由状态下碟簧部分的内锥高H及弹簧的钢板厚h有关。不同的H/h值有不同的弹性特性(见图5.1)。当(H/h)<2时,P为增函数,这种弹簧的刚度大适于承受大载荷并用作缓冲装置中的行程限制。当(H/h)=2,特性曲线上有一拐点,若(H/h)=1.5≈2,则特性曲线中段平直,即变形增加但载荷P几乎不变,故这种弹簧称零刚度弹簧。当222,则特性曲线具有更大的负刚度区且具有载荷为负值的区域。这种弹簧适于汽车液力传动中的锁止机构[9,10,11]。 图5.1不同时的无弹性特性曲线 碟形弹簧当其大、小端部承受压力时,载荷P与变形久之间有如下关系:

膜片弹簧课程了设计说明书

此设计为矿用自卸车离合器上的膜片弹簧。在下面的第一部分中,分别对该车的最大起步坡度和最大爬坡度进行计算和比较。后面的部分是对该车膜片弹簧的设计及校核。 1、滑磨功与温升校核 1.1用矿用自卸车的行驶阻力系数表示滑磨功L(N·m) L= 式中,:发动机最大转矩时转速,取1400; :汽车总质量换算后得到的相对转动惯量,==3.687kg·; :发动机旋转部件及离合器主动部分的转动惯量,取2.983kg·; :汽车阻力矩,=·,N·m; :发动机最大转矩,取1400N·m; :离合器最大静摩擦力矩,取2100N·m; :离合器后备系数,=; :汽车总质量,取65t; :传动系效率,取0.8; :车轮滚动半径,取0.536m; :主传动比,取5.73; :变速器一档速比,取12.42; g:重力加速度,取9.8;

f:滚动阻力系数,取0.01; :汽车行驶阻力系数,取=·f+; 得:L= 1.2压盘温升T及矿用自卸车最大起步坡度 T= 式中,T:压盘温升,20; :传到压盘的热量所占的比例,单盘离合器=0.5; L:滑磨功,L=N·m; m:单盘离合器压盘质量,取30kg; c:压盘的比热容,铸铁取481.4; 因为在一次离合器接合过程中产生的温升不允许超过20,所以估计一辆矿用自卸车的最大起步坡度=。 1.3矿用自卸车最大爬坡度 = 式中,:汽车的驱动力,N; :作用于驱动轮上的转矩,==79.707N·m; :车轮半径,0.536m; :发动机最大转矩,取1400N·m;

:变速器一档速比,取12.42; :主传动比,取5.73; :传动系效率,取0.8; 在计算矿用自卸车最大爬坡度时,只考虑滚动阻力和坡度阻力所引起的阻力,则有下式: = 式中,:矿用自卸车的行驶阻力N; :汽车总质量,取65t; g:重力加速度,取9.8; f:滚动阻力系数,取0.01; 令与相等,可以计算出矿用自卸车的最大爬坡度=。 2、膜片弹簧基本参数的选择 选取60Si2MnA高精度钢板材料为膜片弹簧材料。 2.1比值的选择 为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便,汽 车离合器用膜片弹簧的一般为1.5~2.0,板厚h 为2~4mm。 故初选h=4mm,=2.0,则H=2.0h=8.0mm。图1 2.2 R、r的选择 对于气和离合器膜片弹簧,设计上并不要求储存大量的弹性能,而是根据结构布置

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