06汽车设计讲稿第二章_汽车设计讲稿第二章
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第二章 离合器设计
一、设计要求:
1、可靠地传递发动机最大转矩,并有储备,防止传动系过载
2、接合平顺
3、分离要迅速彻底
4、从动部分转动惯量小,减轻换档冲击
5、吸热和散热能力好,防止温度过高
6、应避免和衰减传动系扭转共振,并具有吸振、缓冲、减噪能力
7、操纵轻便
8、作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小
9、强度足,动平衡好
10、结构简单、紧凑,质量轻、工艺性好,拆装、维修、调整方便
§2-2 离合器结构方案分析
汽车应用最广泛的是干式盘形摩擦离合器。
干式盘形摩擦离合器分类:
1、按从动盘数:单、双、多
2、按弹簧布置形式:周、中央、斜
3、按弹簧形式:圆柱、圆锥、膜片
4、作用力方向:推、拉
二、压紧弹簧和布置形式的选择 周置弹簧离合器:多用圆柱弹簧,一般用单圆周,重型货车用双圆周。优:结构简单、制造方便、缺:弹簧易回火,发动机转速很大时,传递力矩能力下降;弹簧靠在定位座上,接触部位磨损严重。应用:广泛 中央弹簧离合器: 离合器中心用一至两个圆柱(锥)弹簧作压紧弹簧。
优:压紧力足,踏板力小,弹簧不易回火 缺:结构复杂、轴向尺寸大
应用:转矩大于400~450N·m的商用车上 3 斜置弹簧:
优:工作性能稳定,踏板力较小 缺:结构复杂、轴向尺寸较大 应用:总质量大于14t的商用车 膜片弹簧:轿车、轻、中型货车及客车(大部分)
1)优:a.弹簧压力在使用过程中不变 → 传递转矩的能力大致不变
分离时,弹簧压力↓,踏板力↓
b.膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用、结构紧凑、尺寸小、零件少、质量小。c.高速旋转时,摩擦力矩降低很少,性能较稳定 d.整个圆周大面积环形接触,压力均匀,磨损均匀 e.散热通风好,寿命长 f.平衡性好
2)缺:a.工艺复杂,成本高 b.尺寸精度要求高,60SGi2MnA.3)应用:广泛
4)拉式膜片弹簧离合器与推式的不同点、优缺点(自学)§2-3.离合器主要参数选择
一、后备系数β:反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。
1、选择β的根据:1)摩擦片摩损后, 离合器还能可靠地传扭矩
2)防止滑磨时间过长(摩擦片从转速不等到转速相等的滑磨过程)
3)防止传动系过载
4)操纵轻便
2、β不宜取太大的原因:
1)在D、d、F等不变的条件下,若β取太大,需↑Z,使离合器尺寸过大 2)若β取太大,在紧急结合离合器时,T传动系 ≥Temax→传动系过载 不松开离合器紧急制动,T传=(15-20)Temax→传动系过载 3)为减少分离时踏板力,β不宜取太大
4)发动机后备功率大,使用条件良好(不常换档),压紧弹簧压力可调或变化不大时,β可取小些
5)发动机缸数越多,转矩波动越小,β可取小些 6)膜片弹簧离合器比螺旋弹簧离合器,β可取小些 7)其他尺寸、摩擦片数不变,则F↑,∴P0↑, 寿命↓
3、β不宜取太小的原因:
1)为可靠传递发动机最大扭矩,β不宜取太小 2)为减少滑磨,β不宜取太小
3)β对滑磨有影响,当使用条件差,需拖带挂车时,为提高起步能力,减少滑磨,β宜取大
4)柴油机转矩不平稳,β宜比汽油机取大 5)双片离合器的β应≥单片离合器
6)衬片磨损后弹簧伸长,F↓,Tc↓,∴β不宜取太小
4、取值:乘、商(ma
1.20-1.75
商(ma≥6t)
1.50-2.25
挂车
1.80-4.00
二、单位压力p。(一般用于验证)
1.离合器使用频繁(市内车、农用车使用频繁),取小值(离合器压力大磨损大)2.发动机后备功率小, 取小值(大则不常换挡,po大)3.载质量大或经常在坏路上行驶,p。取小值
4.衬片外径大(外缘线速度大,摩擦热负荷↑)po取小
5.材料:石棉基0.15—0.35Mpa,粉末冶金0.35—0.5,金属陶瓷0.70~1.50
三、摩擦片外径D、内径d和厚度b1、D:对离合器轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性影响。1)已知:f,Temax,Z, 按(2-6)及(2-7),选β、p。后,可估算D
D312Temax(2-8)
fZ01c32)也可根据经验公式
D=KDTemax(2-9)式中:KD为直径系数,取值:乘KD =14.6
商(ma=1.8-14.0t):单片KD=16-18.5, 双片13.5~15.0; 商(ma>14.0t)
KD=22.5~24.02、d 1)按c=d/D=0.53~0.70确定
2)D一定,↓d,则→A↑,传递Tc↑,但压力分布不均,磨损↑,不利散热和安装扭转减振器
3)D、d应符合GB/T 5764-1998标准系列,D应使圆周速度不超65-70m/s3、厚b:3.2,3.5,4.0mm三种
4、摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙Δt 1)摩擦因数f:石棉基0.20—0.35,粉末冶金0.25—0.5,金属陶瓷0.4
2)摩擦面数Z:从动盘数的两倍
3)离合器间隙Δt:3-4mm §2-4
离合器的设计与计算
四、膜片弹簧主要参数选择:
1、H/h和h的选择
H/h(H为自由状态内截锥高度),此值对弹簧的弹性特性影响极大。
H/h取1.5-2.0 , h(板厚)取2-4mm → 保证压紧力变化不大和操纵轻便。
2、R/r和R、r选择
R/r越大,弹簧越硬,应力越高,按结构布置和压紧力的要求, R/r一般为1.20—1.35 推式 取R≥Rc, Rc为摩擦片平均半径 拉式 取r≥Rc3、底锥角α:α=arctg(H/(R-r))≈H/(R-r)O一般9—154、工作点B位置的选择:
1)膜片弹簧的弹性特性曲线: 图2-14, 压紧力F1与变形λ1关系.横坐标λ(压紧力F1作用点变1形), 纵坐标F1,拐点H一对应压平位置
凸点M, 凹点N, λ1H为凸、凹点M、N横坐标的均值 △λ-最大磨损限度, △λ1f-离合分离时变形量
2)工作点B位置:新离合器在接合状态,工作点取为B,λ1B =(0.8~1)λ1H,使摩擦片在最大磨损限度△λ内压紧力变化不大。即从B→A,F1变化不大。
分离时,工作点从B→C,C以靠近N好,这时F1小,∵F2正比于F1,F2也小→分离轴承推力↓→踏板力↓。5、n的选取
n常取18(大尺寸约取24,小尺寸取12)
五、材料及制造工艺
1、材料:60Si2MnA或50CrVA2、工艺:强压处理(压平12-14h)
凹表面或双面喷丸→↑疲劳强度
分离指端部高频淬火或喷镀铬或镀镉或四氟乙烯。
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