轻型载货汽车的离合器设计(附件)
考虑到膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型货车上广泛应用的一种离合器，并且从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正在逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，本设计主要针对拉式膜片弹簧离合器进行设计。此设计详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。按照离合器系统的设计步骤和要求，设计摩擦片外径，离合器后备系数，单位压力,从动盘包括从动片设计和从动盘毂设计，主动部分的设计包括压盘、离合器盖设计、弹性传动片设计，最后是Pro/E的离合器2D与3D建模与装配，膜片弹簧的有限元分析。
关键词 离合器；膜片弹簧；从动盘；压盘；摩擦片；膜片弹簧的有限元分析
目录
1 绪论 1
1.1 本课题的意义 1
1.2离合器技术国内外发展状况 1
1.3本文的工作研究内容 2
2离合器的结构设计与计算 2
2.1 选定车型 2
2.2 离合器结构选择 2
3 主要零部件的结构设计与计算 7
3.1 扭转减振器的设计 7
3.2 离合器盖总成的设计 9
3.3 从动盘总成的设计 11
3.4 离合器膜片弹簧的设计 12
4 膜片弹簧的有限元分析 19
4.1 膜片弹簧的基本结构 19
4.2 膜片弹簧的有限元建模 19
4.3 模型分析结果的比较 20
4.4 结论 21
5 基于Pro/E的离合器2D与3D建模与装配 22
5.1 离合器零件的建模 22
5.2 离合器3D模型的虚拟装配 24
5.3 离合器零件的2D工程图的创建 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
总 结 28
致 谢 29
参考文献 30
1 绪论
本课题的意义
轻型载货汽车是指总质量为1.8-6t的货物运输汽车。该车型主要承担城乡间中短途运输任务，市场需求量大，是仅次于轿车的第二大市场。载货汽车以其灵活性、便捷性以及经济的载货量和载货空间，非常适合城市物流，同时高速公路的快速发展也为载货汽车发挥运输作用和效率优势的提供了空间。而离合器是载货汽车传动系中的重要部件之一，是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成,其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递, 以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合,确保车平稳起步,在换挡时将发动机与传动系分离,减少变速器中换挡齿轮之间的冲击。在工作中受到大的动载荷时, 能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏。离合器作为汽车重要的组成部分，设计离合器意义重大。一个良好的离合器能够提高汽车的寿命，所以设计一个操作简便分离快速的离合器更是十分重要的。
1.2离合器技术国内外发展状况
现今，各类汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。 在历史前期研发的离合器中,锥形离合器性能较优越，目前所使用的盘片式离合器先驱是多盘离合器。随着人们对技术上的不断改进和实践经验的积累，使单片干式离合器趋于首选。随之对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构越发地向拉式膜片弹簧离合器结构方向发展。而相对于传统的操纵形式，自动操纵形式则渐渐显现出其优势。
当前我国离合器技术正处于发生深刻变化的时期。随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。2000年以前，我国基本上还是摩擦片式离合器一枝独秀，2000年以后，随着汽车逐渐向舒适性和环保节能的要求转变，加上国外先进传动技术的相继研发和引进，我国摩擦式离合器作为传动部件的垄断地位逐渐被打破。目前，我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式的发展，螺旋弹簧离合器基本上即将退出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。目前，国内技术开发最困难的是双离合器。国内的依维柯、上汽变速器等都已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要还是来自国外。与跨国企业相比较，我国汽车离合器的技术仍旧存在较大差距，而差距产生的因素，主要有市场、技术发展趋势、工业基础等因素。
随着计算机技术的发展和互联网资源的越发丰富，以及相关产业材料和技术的不断革新，促使整个技术领域的全面提高。以往的手工设计已逐渐转向计算机设计，包括前期计算、计算机二维绘图，计算机三维绘图、有限元分析、仿真运动分析、计算机虚拟演示等等，这不仅大大缩短了设计周期、提高了工作效率，而且还节约了可观的成本，提高了企业的效益。
1.3本文的工作研究内容
本次设计主要针对轻型货车进行了研究，主要从以下方面进行了设计与计算:
1）离合器结构选择
2)主要零部件的结构设计与计算
3)膜片弹簧的有限元分析
4)基于Pro/E的离合器2D与3D建模与装配
2.1 选定车型
选定车型的参数在表2.1中有详细描述。
表2.1 选定车型的参数
名称
参数
发动机最大功率
75Kw
发动机最大转矩
170 N.m
整备质量
4325kg
主减速比
6.17
变速器低档传动比
5.913
2.2离合器结构选择
2.2.1 摩擦片的选择
单片离合器因为结构简单，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接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片离合器。摩擦片数为2。
2.2.2 压紧弹簧布置形式的选择
离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点：
（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；
（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；
（3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；
（4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；
（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；
（6）平衡性好；
2.3.1 后备系数的选取
后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度，同时它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大，减少传递系的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。在开始设计离合器时一般是参照统计质料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式等特点，初步选定后备系数=1.5。
1 绪论 1
1.1 本课题的意义 1
1.2离合器技术国内外发展状况 1
1.3本文的工作研究内容 2
2离合器的结构设计与计算 2
2.1 选定车型 2
2.2 离合器结构选择 2
3 主要零部件的结构设计与计算 7
3.1 扭转减振器的设计 7
3.2 离合器盖总成的设计 9
3.3 从动盘总成的设计 11
3.4 离合器膜片弹簧的设计 12
4 膜片弹簧的有限元分析 19
4.1 膜片弹簧的基本结构 19
4.2 膜片弹簧的有限元建模 19
4.3 模型分析结果的比较 20
4.4 结论 21
5 基于Pro/E的离合器2D与3D建模与装配 22
5.1 离合器零件的建模 22
5.2 离合器3D模型的虚拟装配 24
5.3 离合器零件的2D工程图的创建 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
总 结 28
致 谢 29
参考文献 30
1 绪论
本课题的意义
轻型载货汽车是指总质量为1.8-6t的货物运输汽车。该车型主要承担城乡间中短途运输任务，市场需求量大，是仅次于轿车的第二大市场。载货汽车以其灵活性、便捷性以及经济的载货量和载货空间，非常适合城市物流，同时高速公路的快速发展也为载货汽车发挥运输作用和效率优势的提供了空间。而离合器是载货汽车传动系中的重要部件之一，是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成,其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递, 以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合,确保车平稳起步,在换挡时将发动机与传动系分离,减少变速器中换挡齿轮之间的冲击。在工作中受到大的动载荷时, 能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏。离合器作为汽车重要的组成部分，设计离合器意义重大。一个良好的离合器能够提高汽车的寿命，所以设计一个操作简便分离快速的离合器更是十分重要的。
1.2离合器技术国内外发展状况
现今，各类汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。 在历史前期研发的离合器中,锥形离合器性能较优越，目前所使用的盘片式离合器先驱是多盘离合器。随着人们对技术上的不断改进和实践经验的积累，使单片干式离合器趋于首选。随之对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构越发地向拉式膜片弹簧离合器结构方向发展。而相对于传统的操纵形式，自动操纵形式则渐渐显现出其优势。
当前我国离合器技术正处于发生深刻变化的时期。随着多种变速箱技术的发展和齐头并进，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展。2000年以前，我国基本上还是摩擦片式离合器一枝独秀，2000年以后，随着汽车逐渐向舒适性和环保节能的要求转变，加上国外先进传动技术的相继研发和引进，我国摩擦式离合器作为传动部件的垄断地位逐渐被打破。目前，我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式的发展，螺旋弹簧离合器基本上即将退出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。目前，国内技术开发最困难的是双离合器。国内的依维柯、上汽变速器等都已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要还是来自国外。与跨国企业相比较，我国汽车离合器的技术仍旧存在较大差距，而差距产生的因素，主要有市场、技术发展趋势、工业基础等因素。
随着计算机技术的发展和互联网资源的越发丰富，以及相关产业材料和技术的不断革新，促使整个技术领域的全面提高。以往的手工设计已逐渐转向计算机设计，包括前期计算、计算机二维绘图，计算机三维绘图、有限元分析、仿真运动分析、计算机虚拟演示等等，这不仅大大缩短了设计周期、提高了工作效率，而且还节约了可观的成本，提高了企业的效益。
1.3本文的工作研究内容
本次设计主要针对轻型货车进行了研究，主要从以下方面进行了设计与计算:
1）离合器结构选择
2)主要零部件的结构设计与计算
3)膜片弹簧的有限元分析
4)基于Pro/E的离合器2D与3D建模与装配
2.1 选定车型
选定车型的参数在表2.1中有详细描述。
表2.1 选定车型的参数
名称
参数
发动机最大功率
75Kw
发动机最大转矩
170 N.m
整备质量
4325kg
主减速比
6.17
变速器低档传动比
5.913
2.2离合器结构选择
2.2.1 摩擦片的选择
单片离合器因为结构简单，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接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片离合器。摩擦片数为2。
2.2.2 压紧弹簧布置形式的选择
离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点：
（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；
（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；
（3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；
（4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；
（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；
（6）平衡性好；
2.3.1 后备系数的选取
后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度，同时它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大，减少传递系的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。在开始设计离合器时一般是参照统计质料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式等特点，初步选定后备系数=1.5。
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