某重型卡车离合器压盘总成的设计Word格式文档下载.doc
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6.1离合器盖结构设计的要求：
17
6.2离合器盖 18
第七章压盘的设计 19
7.1压盘传力方式的选择 19
7.2对压盘结构设计的要求:
19
7.3压盘的结构设计与选择 20
第八章传动片设计 21
8.1传动片设计的要求:
21
8.2传动片的设计与校核 22
第九章分离杠杆的设计 23
9.1分离杠杆的设计要求：
23
设计总结 25
致谢 26
参考文献 27
某重型卡车离合器压盘总成的设计
摘要
本次设计是对载重为17吨的重型汽车的膜片式弹簧离合器传动系中的一个压盘总成进行设计。
根据已知车辆使用条件和车辆参数，以及工作过程中压盘总成中各零部件的相互运动关系，按照离合器系统的设计步骤和要求，完成对压盘总成的设计。
此设计说明书详细的说明了膜片弹簧离合器的结构形式以东风天龙6X2栏板载重型汽车离合器的选用，并进行了压盘总成参数选择以及计算过程。
关键词:
离合器；
压盘；
设计
I
Designofaheavytruckclutchpressureplateassembly
Abstract
Thisdesignisaplatediaphragmspringclutchtransmissionsystemtoload17tonsofheavyvehiclesintheassemblydesign.Accordingtotheknowntrafficconditionsandvehicleparameters,movementandtheworkingprocessinthepressureplateassemblyparts,inaccordancewiththedesignstepsandrequirementsoftheclutchsystem,completethedesignofthepressureplateassembly.ThisdesignspecificationdescribesindetailthestructureofdiaphragmspringclutchtoDongfengDenon6X2steeplechaseheavy-dutyautomobileclutch,andthepressureplateassemblyparameterselectionandcalculation.
KEYWORDS:
Clutch；
Pressureplate；
Design
II
第一章离合器概述
根据卡车离合器的构造，掌握卡车离合器的工作原理。
根据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，从而熟悉并掌握重型货车离合器的工作原理。
在实际设计过程中通过查找相关文献资料以及书籍，培养学生动手设计相关项目、自学的能力，掌握独自设计相关课题和项目的方法。
根据实际需要设计出满足整车要求并符合相关检验标准、具有良好的制造加工工艺性且结构简单、便于日常维护的汽车离合器，为以后从事汽车相关方面的工作或以后工作中设计其它项目打下良好的理论与实践基础。
通过这次毕业设计，使学生从中充分地体会到设计并去完成一个工程项目所需经历的步骤，为日后成为一名工程技术人员所需具备的职业素质和专业素质，为一个即将离开学校步入社会的学生们提供了一个难得的学习机会，这种经历为即将走上工作岗位上的新一代由学生向社会工作者的角色转变有着重大的教育意义。
汽车离合器通常装在发动机和变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连接，而从动部分与变速器相连接。
市面上大部分汽车所广泛采用的摩擦式离合器，实际上是一种依靠其主动与从动部件间的摩擦力，在运动过程中来传递动力且能够随时分离的机构。
离合器的功用主要是切断和实现发动机与传动系的接合，确保汽车起步时较为平稳；
在换挡时将发动机与传动系二者分离，减少变速器在换档时齿轮间的冲击。
当在工作过程中汽车受到较大的动载荷时，能够有效限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系中的零部件因过载而损坏。
另外能够有效地降低传动系在工作过程中的振动和产生的噪音。
第二章离合器的选择及其工作原理
2.1离合器设计的基本要求
（1）汽车在任何状况下行驶，离合器要能够可靠地传递发动机的最大转矩，并能够有适当的转矩储备，防止过载。
（2）工作过程中离合器要完全、平顺、柔和的接合，保证汽车在起初起步时没有抖动和冲击现象。
（3）分离时要快速而且彻底。
（4）从动部分转动惯量要小，以减轻汽车换档时变速器齿轮间的相互冲击，从而便于换档和减小工作过程中同步器的磨损。
（5）应具有良好的吸热能力和散热通风能力，以保证其在工作温度不致过高，从而延长使用寿命，减少零部件更换率。
（6）操纵应准确且方便，以减少驾驶员工作过程中的劳动量。
（7）具有足够的强度和良好的动平衡性能，保证其工作过程中使用可靠、使用寿命长。
2.2离合器的结构方案分析
汽车离合器按其工作方式可以分为摩擦式、电磁式和液力式三种类型，其中摩擦式在现实中的应用最为广范。
而其中的盘形摩擦式离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片、和多片三类。
根据压紧弹簧的布置形式差异，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器。
根据分离过程中离合器所受作用力的方向不同，又可以分为拉式和推式两种形式。
2.2.1从动盘数的选择
对轿车和轻型、微型货车而言，它们的发动机最大转矩不是很大。
在布置尺寸允许的条件下，离合器通常设一片从动盘就已足够。
单片离合器的结构形式简单，尺寸紧凑，散热性能良好，同时在工作过程中又能保证其分离彻底、接合平顺。
因此，广泛用于各级小轿车以及微轻型、中型客车或货车上，在发动机转矩不大于1000N·
m的大型客车或货车上也有一定的使用。
双片离合器与单片离合器二者相比较，由于双片离合器的摩擦面数相对增加一倍，因此其传递转矩的能力较大。
但也存在在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，结合较为平顺但中间压盘通风散热不通畅，两片起步负载不均等现象，因而在工作过程中容易烧坏摩擦片，导致分离不够彻底。
故而设计时在结构上往往采取相应的增加散热量的措施。
这种双片结构一般用在传递转矩较大，且径向尺寸受到限制的某些特定场合。
多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量较大等缺点，过去时常用于行星齿轮变速器换挡机构当中。
但它具有接合过程中平顺柔和、摩擦表面温度较低、使用寿命长等一系列优点，故而主要用于重型牵引车等重型装备上。
本次设计为东风天龙6X2栏板载货车离合器压盘总成的设计，原始数据为：
表2—1东风天龙6X2栏板载货车参数
东风天龙6X2栏板载货车
类型：
载货车
驱动形式：
6X2
整车重量：
7.705吨
额定载重：
16.995吨
最大总质量：
24.83吨
最高车速：
90KM/h
吨位级别：
重卡
发动机
发动机：
东风康明斯EQB210-33
最大输出功率：
154KW
最大马力：
210马力
扭矩：
700N·
m
最大扭矩转速：
1500RPM
额定转速：
2500RPM
变速箱
变速箱：
法士特8JS85E
换挡方式：
手动
前进档位：
8
倒档档位数：
1
轮胎
轮胎数：
8个
轮胎规格：
11.00R2010.00-2011.00-2010.00R20
底盘
前桥允许载荷：
5000KG
后桥允许载荷：
10000KG
后桥速比：
5.286
综合以上数据，故而选用双片摩擦离合器作为此次设计对象。
2.2.2压紧弹簧和布置形式的选择
离合器的结构形式由压紧弹簧的结构和布置形式可以分为圆柱螺旋弹簧，以及矩形断面形状的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。
（1）周置弹簧离合器其内部结构简单、制造方便，过去广泛使用于各类汽车当中。
此种结构的离合器工作过程中弹簧压力直接作用于压盘上，但为了保证摩擦片上的压力能够均匀的分布，压紧弹簧的数目往往要随着摩擦片直径的增大而增多，而且是分离杠杆数目的整倍数。
因压紧弹簧时常与压盘直接接触，易受热回火故而失效。
当发动机最大转速很高时，周置弹簧受离心外力的作用而向外弯曲，使弹簧压紧力显著下降，离合器传递发动机转矩的能力也随着降低。
此外，弹簧靠在其定位座上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。
（2）中央弹簧离合器采用一到两个圆柱螺旋弹簧或者用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心。
由于能够选择较大的杠杆比，因此能够得到足够的压紧力，并能能够有效减小踏板力，使其操纵轻便。
压紧弹簧与压盘在工作过程当中不直接接触，从而不会使弹簧受热回火失效。
通过调整垫片的高度或螺纹容易实现压盘对压紧力的调整。
但这种离合器的结构较为复杂，轴向尺寸比较大，多用于发动机转矩大于400～500N·
m的商用车上，以减轻其操纵力度。
（3）斜置弹簧离合器的弹簧压力在工作工程中斜向作用于压盘上，并通过压杆作用在压盘上。
这种结构的最大的优点就是在摩擦片磨损或当离合器分离时，压盘所受的压紧力几乎能够保持不变。
与上述两种离合器相比，斜置弹簧离合器具有工作性能稳定、踏板力较小等显著优点。
（4）膜片弹簧离合器的膜片弹簧是由弹簧钢制成的、具有无底碟形的截锥形薄壁膜片，其小端在锥面方向上开有许多的径向切槽，用来形成弹性杠杆，而剩余未切槽的大端截锥部分则发挥着弹簧作用。
膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，具有明显的一系列优点：
①膜片弹簧具有相对理想的非线性弹簧特性，能够保持传递的发动机转矩大致不变。
离合器分离过程当中，膜片弹簧压力有所下降，从而降低了脚踏板的踏板力。
②膜片弹簧同时起着压紧弹簧和分离杠杆的作用，其结构形式简单、紧凑，轴向尺寸小，零件少，质量轻。
③当高速旋转时，弹簧的压紧力降低程度较小，性能较为稳定，但圆柱螺旋弹簧压紧力则有着显著的下降。
④膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力能够均匀的分布，摩擦片接触性能良好，磨损程度均匀。
⑤易于实现良好的通风散热性能，使用寿命较长。
⑥膜片弹簧中心与离合器的中心线重合，平衡性能好。
膜片弹簧离合器，根据分离时离合器盖总成的分离指处承受的是压力或者拉力，分为推式和拉式两种。
拉式膜片弹簧离合器中的膜片弹簧安装方向，与传统的推式结构相反，将支撑点移动到了膜片弹簧的大端附近。
接合过程中，膜片弹簧的大端支撑在离合器盖上，以中部压紧。
与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有一系列的优点：
其结构更为简单紧凑，零件数目更少。
在同样压盘尺寸的条件下采用直径较大的膜片弹簧，能够提高压紧力与传递转矩的能力，但并不增大踏板的踏板力。
在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构。
在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高。
中间支撑少，降低了摩擦损耗，传动效率更高，踏板操纵更为轻便，拉式结构的膜片弹簧大端与离合器盖支撑始终保持紧密的接触，在支撑环磨损后不会形成间隙从而增大踏板的自由行程，工作过程当中不会产生明显的冲击和噪声；
使用寿命更为长久。
由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，目前在各种汽车中的应用日趋广泛。
2.2.3膜片弹簧支撑形式
根据膜片弹簧支撑形式又可分为推式膜片弹簧和拉式膜片弹簧，推式离合器分离时膜片弹簧弹性杠杆内段的分离指处承受的是推力，而拉式膜片弹簧离合器中膜片弹簧中膜片弹簧的安装方向与传统的推式结构相反，将支撑点移到了膜片弹簧大端附近，接合时，膜片弹簧的大端支撑在离合器盖上，以中部压紧在压盘上，将分离轴承向外拉离分轮实现离合器的分离。
拉式离合器减少了对零部件的压力集中，延长了零部件的使用寿命。
由于重型卡车运动过程中离合器所受的的载荷变化较大，考虑到其工作情况和各类离合器的结构特点分析，以及零部件的通用性故而选择的是拉式膜片弹簧离合器。
第三章膜片弹簧离合器压盘的结构与分析
3.1膜片弹簧离合器压盘的结构
压盘在离合器中通过螺丝与飞轮紧密连接在一起，当汽车行驶需要发动机的动力时，压盘通过完全压紧离合器片使其传递发动机动力到传动系，从而以驱动汽车行驶。
当踏下离合器踏板时，分离轴承通过压迫压盘压爪来压紧弹簧，使离合器片与分离压盘盘面之间产生间隙，以进一步达到分离的效果。
膜片弹簧离合器压盘总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片等部分组成。
结构图如下：
图3—1离合器压盘及盖总成的结构
3.1.1离合器盖
离合器盖大多数为120°
或90°
旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮紧密连接在一起。
离合器盖是离合器中结构形状较为复杂的承载构件，压紧弹簧的压紧力最终都要靠其来承受。
3.1.2膜片弹簧
膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均匀分布的长径向槽，而在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔形状，用来穿过支承铆钉，这部分构造称为分离指。
从窗孔底部到弹簧外圆周的这一部分形状酷似一个无底的宽边碟子，其截面形状为截圆锥形，叫做碟簧部分。
3.1.3压盘
压盘结构大多数是环形盘状的铸件，离合器通过压盘元件来与发动机紧密相连。
压盘靠近外圆周部分有间断的环状支承凸台，最外缘均布有三至四个传力凸耳。
压盘的驱动方式主要有凸块为窗口式、传力销式、键块式和弹簧传动片式等多种。
前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙，在传动中将产生一定的冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。
弹簧传动片式是近几年来广泛采用的驱动方式，沿圆周切向均匀的布置三组或四组薄弹簧钢带传动片，两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺旋联结，传动片的弹性允许其作轴向方向移动。
当发动机驱动时，传动片受拉；
当拖动发动机时，传动片受压。
弹性传动片驱动方式结构形式简单，压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，寿命长。
但这种结构反向承载的能力较差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料性能要求较高，一般采用高碳钢制造。
3.1.4传动片
离合器接合时，飞轮通过驱动离合器盖带动压盘一起转动，并通过压盘与从动盘摩擦片之间的摩擦力来使从动盘转动。
在离合器分离过程中，压盘相对于离合器盖作自由轴向移动，使从动盘松开。
这些动作都由传动片去完成。
传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。
在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转。
在离合器分离时，可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。
3.1.5离合器的散热通风
试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过°
C时，摩擦片磨损剧烈增加。
正常条件使用的离合器盘，工作表面的瞬时温度不能超过°
C。
在特别频繁的使用条件下，压盘表面的瞬时温度有可能达到。
过高的温度会使压盘在受压过程中产生裂纹甚至碎裂。
为使摩擦表面温度不致过高，除了要求压盘有足够大的质量以保证拥有足够的热容量外，还要求散热通风性能良好。
改善离合器散热通风情况的措施有：
在压盘上设散热筋，或鼓风筋。
在离合器中间压盘上铸通风槽。
将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。
在离合器外壳内装导流罩装置。
膜片弹簧式离合器本身构造能够实现良好实现通风散热效果，故不需作另外设计。
3.2膜片弹簧离合器的工作原理
由图2—2可知，离合器盖1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧3被预加压紧，离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘5的压紧力，使得压盘与从动盘6摩擦片二者之间产生摩擦力。
当离合器盖总成随飞轮一起转动过程中，就通过摩擦片上产生的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机的动力。
（1）接合位置
（2）分离位置
1-离合器盖2-铆钉3-膜片弹簧4-支撑环5-压盘
6-摩擦片7-分离轴承总成8-离合器踏板9-输出轴
图3-2膜片弹簧离合器的工作原理图
要分离离合器时，将离合器踏板8踏下，通过操纵机构，使分离轴承总成7前移推动膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在传动片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位置，切断了发动机动力的传递。
第四章离合器摩擦片参数的确定
4.1摩擦片参数的选择
4.1.1初选摩擦片外径D、内径d、厚度b
摩擦片外径是离合器基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和寿命，它和离合器所需传递转矩大小有一定的关系。
根据参考资料经[6]验公式4-4初选
式中,为发动机最大转矩
N·
为直径系数，一般乘用车=14.5；
轻、中型商用货车中的单片=16.0～18.5，双片=13.5～15.0；
商用重型货车=22.5～24.0.
离合器尺寸应符合尺寸系列标准GB5764－－1998汽车用离合器面片，参考资料[6]表4-1给出了所选外径D应使摩擦片最大圆周速度不超过65m/s，以免摩擦片飞离。
离合器摩擦片尺寸系列和参数表4-1
外径D/mm
内径d/mm
厚度b/mm
单位面积/
160
110
3.2
0.687
0.676
106
180
125
3.5
0.694
0.667
132
200
140
0.700
0.657
225
150
0.703
221
250
155
0.620
0.762
302
280
165
0.589
0.796
402
300
175
0.583
0.802
466
325
190
0.585
0.800
546
350
195
4
0.557
0.827
678
380
205
0.540
0.843
729
405
220
0.543
0.840
908
430
230
0.535
0.847
1037
摩擦片内径d=D，为内外径比值。
按设计经验，推荐=0.53～0.7；
一般来说发动机转速越高，取值越大。
按擦片标准系列尺寸，取D=430mm,d=230mm,b=4mm,=d/D=0.53
4.1.2离合器后备系数β
矩容量与发动机最大转矩之比，称为后备系数β。
后备系数β是离合器的重要参数，选择β时，从以下几个方面来考虑：
a.摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩。
b.防止离合器本身滑磨程度过大。
c.要求能够防止传动系过载。
选取β时，应考虑发动机的后备功率的大小、汽车使用条件的好坏，若发动机后备功率大，则β可小些；
使用条件好，β可以取小些。
柴油机因工作粗暴区转矩不平稳，可比汽油机选大些。
膜片弹簧离合器因磨损后压紧力稳定，β可选小些。
根据参考资料[7]，可知
离合器后备系数β的取值范围表4-2
车型
后备系数β
一般轿车和轻型货车
1.20～1.70
中重型货车
1.50～2.20
重型拖挂车以及牵引车
2.00～2.50
根据发动机的最大转矩及上述要求，该离合器与大柴东风康明斯EQB210-33发动机匹配时，其后备系数为2.20。
4.1.3离合器传递的最大静摩擦力矩
=N·
m
4.1.4离合器转矩容量
离合器的转矩容量由摩擦片的尺寸及摩擦系数、压力弹簧的工作压力、摩擦副数来确定，根据参考资料[7]，其数学表达式为：
式中u———摩擦系数，一般取0.3；
——压力弹簧通过压盘加于摩擦片的压力；
Z———摩擦副数，单片离合器为2,双片离合器为4；
——摩擦片平均摩擦半径；
设摩擦片的压力平均分布，则：
=170mm
式中D—摩擦片外径
d—摩擦片内径
4.1.5单位压力
摩擦面上的单位压力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因素都有着密切关系。
离合器使用频繁,工作条件比较恶劣的情况下，单位压力较小些为宜。
当摩擦片的外径较大时，要适当程度的降低摩擦片摩擦面上的单位压力。
因为在其它条件都不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热更大，而整个零件较大，故而零件的温度梯度也大，零件受热程度不均匀。
为了避免这些不利因素的影响，单位压力要随摩擦片外径的增加而变化。
选取时应该充分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各种因素的影响。
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应具有较为稳定的摩擦系数，温度。
其单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响要小。
⑵要有足够的耐磨性能，在高温环境下应更加的耐磨。
⑶要有足够的机械强度性能，在高温时机械强度要好。
⑷热稳定性能要好，在高温时分离出的粘合剂较少，无刺激性气味，不易烧焦。
⑸磨合性能要好，工作过程中不能刮伤飞轮及压盘等零件的表面。
⑹油水对摩擦性能的影响较小。
⑺结合时应平顺，而无明显的“咬住”和“抖动”等现象。
由以上的要求,目前车用离合器上广泛采用粉末冶金摩擦材料摩擦片，由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）3部分组成。
其摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小。
强度高，耐高温，导热性好；
抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。
粉末冶金摩擦材料（铜基）以铜粉为主要成
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