本次设计主要是对离合盖器总成中的膜片弹簧、压盘,从动盘总成中的从动片等主要零部件进行详细的计算与设计,其他零部件采用进行简略设计。
设计时已知参数如下:
(2)整车质量;
(3)车轮滚动半径;
(4)发动机起步转速;
(5)变速器起步档变速比;
(6)主传动比。
3.1 离合器设计基本结构尺寸及参数
在初步确定离合器结构形式后,要通过离合器的基本结构尺寸和参数具体确定离合器。
离合器设计时所需的基本结构尺寸、参数主要有:
(2)单位压力p;
(3)后备系数β;
在选定以上参数时,以下车辆参数对其有重大影响:
(1)发动机最大转矩;
(2)整车总质量;
(3)传动系总传动比(变速器传动比主减速器传动比);
(4)、车轮滚动半径;
3.2 离合器基本参数选取和主要尺寸设计计算
3.2.1 离合器转矩容量的确定
离合器的基本结构是摩擦传动机构,离合器依靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递转矩。所以可根据摩擦定律表示出离合器转矩容量公式:
(3.1)
式中:为离合器转矩容量;
f为摩擦面间的静摩擦因数,一般取0.25—0.30;
F为作用在摩擦面上的总压紧力,单位N;
为摩擦片的平均摩擦半径,单位m;
Z为摩擦面数,单片为2,双片为3。
摩擦片上工作压力F一般在设计离合器时假设摩擦片上压力均匀分布:
(3.2)
式中:为摩擦面上均匀压力,单位N;
A为摩擦面积,单位;
D为摩擦片外径,单位m;
d为摩擦片内径,单位m。
式(3.1)中有效作用半径公式如下:
(3.3)
式中:D为摩擦片外径,单位m;
d为摩擦片内径,单位m。
将式(3.2)与式(3.3)代人式(3.1)得:
(3.4)
式中:为摩擦片内、外径之比,一般在0.53~0.70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,设计时应应大于发动机最大转矩,确定离合器转矩容量时应含有设计因子,即:
(3.5)
式中:为发动机最大转矩,单位;
为设计因子,称为后备系数,必须大于1。
后备系数,均匀压力,摩擦片内外径d、D以及摩擦片厚度b为离合器基本性能参数。
3.2.2 离合器主要基本性能参数的确定
(1)摩擦系数的确定
影响离合器摩擦系数的因素很多,很复杂,本设计不详细讨论,通过查阅文献资料并与企业咨询后确定取汽车离合器图片=0.25[14-18]。
(2)离合器后备系数的确定
后备系数保证了离合器可靠的传递发动机转矩的同时,有助于减少汽车起步时的滑磨,提高了离合器的使用寿命。主要作用是:
① 保证离合器在摩擦片磨损后仍然可以可靠地传递发动机转矩;
② 防止离合器滑磨过大,防止传动系过载。
目前进行离合器设计时,主要是参照已有的经验和统计资料,根据汽车的使用条件、离合器的结构形式特点初选后备系数。推荐选用的后备系数如下:
小轿车:;
载货车:;
带拖挂的重型车或牵引车:。
本次设计选择选择范围在,取。
(3)单位压力的确定
单位压力对离合器使用寿命影响很大,目前离合器设计时单位压力推荐选择范围如下:
石棉基材料 =0.10~0.35MPa;
粉末冶金材料 =0.35~0.60Mpa;
金属陶瓷材料 =0.70~1.50MPa;
对于采用有基材料为基础的摩擦片:当小轿车时,,时,;
对于载货汽车时,,时,。
本设计采用粉末冶金材料,取0.35MPa。
(4)内外、径D、d以及摩擦片厚度b的确定
摩擦片外径是离合器的基本尺寸,关系到离合器的结构重量和使用寿命,与离合器传递的转矩大小有一定关系。一般采用下式确定:
(3.6)
在上述公式中代入、、、,可得,通过查阅离合器摩擦片尺寸系列参数表3.1并进行对比计算后:
可得与最接近的是,所以摩擦片外径D=430mm,内径d=230mm,厚度b=4mm。
离合器尺寸应符合尺寸系列标准GB5764—86《汽车用离合器盖片》,所选外径D应使摩擦片最大圆周速度在65m/s-75m/s之间,根据下式:
(3.7)
式中:为发动机起步转速,代入摩擦片外径D=430mm可得,符合设计要求。
3.2.3 离合器从动盘总成设计
从动盘总成的设计主要包括从动片、从动盘毂、摩擦片等的设计。设计从动盘时应满足以下要求:
① 为了减少变速器换档时齿轮间的冲击,从动盘的转动惯量应该尽可能小;
② 为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布更为均匀等,从动盘应具有轴向弹性;
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