基于ProE的离合器的三维实体建模

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摘 要

汽车是现代生活中不可或缺的交通工具。近年来汽车设计和制造技术的进步有目共睹。为了进一步提高产品性能,延长使用寿命,普通机械式离合器技术同样也产生了令人注目的变化。无论从结构特性、产品工艺性能,还是控制技术方面,机械离合器的技术进步从某种程度上反映了设计观念的发展,以及将来可能的技术走势。离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，本文主要是对载重2吨轻型汽车的膜片式弹簧离合器进行设计。

离合器设计的内容主要包括压盘总成、从动盘总成、膜片弹簧三个部分。首先，对离合器各零件的参数、尺寸、材料、及结构进行设计，然后使用Pro/E软件画出推式膜片弹簧的装配及零件的三维图形。最后进行机构运动仿真。

本次的设计对原有离合器的设计提出优化和修改的建议，对其以后的设计过程起参考作用。本文还重点研究了膜片弹簧在分离过程中的受力，对受力过程进行数学分析，并对其进行校核，以提高膜片弹簧离合器的使用寿命，使膜片弹簧离合器在工作过程中处于最佳状态。

关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；参数设计。

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ABSTRACT

Automotive is an integral part of modern life transportation.Of late years, the development in design and manufacturing technique of automobile is obvious to all. In order to improve product performance and to extend service life,technique on the general machinery clutch produced attentional changes too.The technique development of the machinery clutch, whether its design feature,processing property or control technique, reflected development of the design concept and its future possible technique trend to a certain extent. The clutch is one important part in the auto power train ,in the internal combustion engine as the power of mechanicaldrive auto ,the clutch took an independent part exists. This paper is the single-car theca spring clutch design.

The content of clutch design main contain three parts: driven disc design, diaphragm-spring design and the driving disc design. Fist,The article studied in each clutch accessory’s material, technique in manufacture and machining and choosing project, then uses the Pro/E software to picture the three dimensional image of the Assembly and the Components. Finally the mechanism movement simulation.

The design of the original design of the clutch to optimize and modify the proposal, its future role in the design process from the reference.This article emphasize in studying the diaphragm-spring characteristic, analyzing the dynamics and the mathematics in separation process stress, optimizing every date about the diaphragm-spring, for improving use lifetime of diaphragm-spring.

Key words: clutch ;diaphragm-spring; friction disk; parameter design.

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目录

1绪论 ............................................................................................................................................................. 4

1.1离合器的发展................................................................................................................................... 4 1.2离合器的工作原理 ........................................................................................................................... 4 1.3离合器的功用及要求 ....................................................................................................................... 5 1.4 Pro/ENGINEER的介绍 ................................................................................................................... 6 2 离合器的结构方案设计............................................................................................................................. 7

2.1 从动盘的选择.................................................................................................................................. 7 2.2 压紧弹簧和布置形式的选择 .......................................................................................................... 7 2.3压盘驱动方式的选择 ....................................................................................................................... 8 2.4 离合器的散热通风 .......................................................................................................................... 8 2.5 膜片弹簧离合器的优点 .................................................................................................................. 9 2.6 确定离合器的类型 .......................................................................................................................... 9 3离合器设计 ............................................................................................................................................... 10

3.1 离合器的基本参数及尺寸选择 .................................................................................................... 10 3.2 离合器从动盘总成的设计 ............................................................................................................ 12 3.3 离合器压盘和离合器盖设计 ........................................................................................................ 19 3.4 膜片弹簧的设计............................................................................................................................ 21 3.5 离合器操纵系统的设计 ................................................................................................................ 27 4离合器的三维建模与动态仿真 ................................................................................................................ 29

4.1离合器的三维建模 ......................................................................................................................... 29 4.2 离合器的动态仿真 ........................................................................................................................ 38 总结 .............................................................................................................................................................. 41 致谢 .............................................................................................................................................................. 42 参考文献 ...................................................................................................................................................... 43

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1绪论

1.1离合器的发展

近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使汽车工业成为一个国家工业发展水平的标志。其发展速度明显比其它工业要快的多。对于内燃机汽车来说，离合器是汽车机械传动系中的一个独立的总成，在汽车传动系中直接与发动机相连接。目前，大多数汽车采用的摩擦式离合器，摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力。

汽车诞生100多年来,人们一直在研究和改进汽车离合器技术,希望汽车运行更加快捷、舒适、安全、可靠。早期离合器的结构中，最为成功的是锥形离合器。锥形离合器的方案一直延用到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。锥形离合器的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。多片盘式离合器是现今所用的盘片式离合器的先驱，它是在1925年以后才出现的。20世纪20年代末到30年代这段时间，多片离合器只有在工程车辆、赛车和大功率的轿车上才得到应用。经过多年的实践经验和技术上的改进，人们逐渐趋向于首选单片干式离合器。它具有从动部件转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点。单片干式离合器广泛应用与各种车型中。

现今单片干式离合器在结构上设计的相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，离合器的接合平顺性得到了提高。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，避免了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和避免过载。

近年来，随着人们对离合器的要求越来越高，离合器的结构正逐步地由推式膜片弹簧结构向拉式膜片弹簧结构发展，离合器的操纵形式正由传统的机械操纵形式向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命、适应高速发动机、增加离合器转矩传递能力和使操纵简化是离合器未来发展的趋势。

1.2离合器的工作原理

离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构五大部分组成。 由图1.1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被压紧，离合器处于接合状态时，膜片弹簧大端对压盘5产生一个压紧力，使得压盘5与从动盘6摩擦片之间产生摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。

要分离离合器时，踏下离合器踏板8，通过操纵机构，使分离轴承总成7前移推动膜片弹簧，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在传力片的弹力作用下离

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开摩擦片，使从动盘总与飞轮成处于分离位置，从而切断了发动机转矩的输出，完成离合器的分离过程，。

（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1.1膜片弹簧离合器的工作原理图

1.3离合器的功用及要求

离合器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

（1）实现和切断发动机动力的传递，保证汽车起步时发动机与传动系接合平顺，确保汽车平稳起步。

（2）在换挡过程中将发动机与传动系分离，减少换挡时变速器中齿轮之间的冲击。 （3）在受到过大动载荷的工作过程时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系过载，避免因过载而导致零部件损坏。 （4）有效地降低传动系中的振动和噪声。

为了保证离合器具有稳定的工作性能，汽车离合器的设计应满足下列基本要求： （1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。 （2）接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 （3）分离时要迅速、彻底。

（4）离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡

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