基于ProE的离合器的三维实体建模(3)

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表3.1 离合器摩擦片尺寸系列和参数

外径160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 165 175 190 195 205 220 230 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 D/mm 内径d/mm 110 125 140 150 155 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 C'?d/D 1?C' /cm 20.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 0.532 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 单位面积106 132 160 221 302 根据表3.1选取摩擦片有关标准尺寸：

402 466 546 678 729 908 1037 外径D=225mm，内径d=150mm，厚度h=3.5mm，内径与外径比值C=0.67

'3.1.2 离合器后备系数β的确定

在确定摩擦片外径后，还要选定离合器的后备系数?。

后备系数?能保证离合器可靠传递发动机转矩，减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。在选择后备系数?时应考虑这几个方面： （1）防止离合器产生过大的滑磨。 （2）避免传动系过载。

（3）摩擦片在磨损后，离合器仍能可靠的传递发动机转矩。 汽车离合器的后备系数?推荐如下： 小轿车：?=1.2-1.3； 载货车：?=1.7-2.25；

带拖挂的重型车或牵引车：?=2.0-3.0

本设计的是2吨轻型载货汽车用离合器，根据最大总质量不超过6吨的载货汽车的后备系数?=1.2-1.75，所以本车的后备系数选为?=1.40。

3.1.3 单位压力p0的确定

单位压力p0值的大小，应与离合器本身的工作条件，摩擦片直径的大小，摩擦片

材料及其品质等因素有关。

当摩擦片的外径比较大时，要适当降低摩擦面的单位压力p0。因为，在其他条件不变时，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热严重，再加上零件的尺寸交大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀。为了避免这些不利因素，单位压力 p0应随摩擦片外径的增加而降低。

前面已经计算了摩擦片的尺寸为：

外径D=225mm，内径d=150mm，厚度h=3.5mm，内径与外径比值C=0.67又初选?=1.40。根据公式（3-4），对单位压力p0进行校核。

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Temax??Temax?????Zc122d3 (3-4) pD(1?3)D30式中，Zc对膜片弹簧离合器取2，对有机材料摩擦片，其摩擦系数可取?=0.3，带入相关数据得p0=0.24MPa=2.32Kg/cm。

表3.2 摩擦片单位压力的取值范围

摩擦片材料 石棉基材料 模压 编织 粉末冶金材料 模压 编织 金属陶瓷材料 单位压力p0/MPa 0.15~0.25 0.25~0.35 0.35~0.50 0.70~1.50 根据表3.2可知，石棉基材料的摩擦片的单位允许压力[p0]为0.25MPa，因此摩擦面上的单位压力p0<[p0]，没有超出允许范围.所以上述各基本结构参数的选择合适。

3.2 离合器从动盘总成的设计

3.2.1从动盘的结构、组成和设计要求

从动盘有两种结构形式，一种是带扭转减震器的，一种是不带扭转减震器的，不带扭转减震器的从动盘结构简单，重量轻。为了避免汽车传动系统的共振，缓和冲击，减少噪声，提高传动系零件的寿命，改善汽车行驶的舒适性和使汽车平稳起步起步。现今的汽车上几乎都采用带扭转减震器的从动盘，不论什么形式的从动盘，它们都有从动片，摩擦片和从动盘毂等3个基本部分组成。本设计采用带扭转减震器的从动盘,结构如图3.1所示。

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图3.1 带扭转减震器的从动盘结构图

1—从动盘；2—减振弹簧；3—碟形弹簧垫圈；4—紧固螺钉；

5—从动盘毂； 6—减振摩擦片7—减振盘；8—限位销

设计从动盘时应满足以下要求：

（1）从当盘转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡过程中轮齿间的冲击。 （2）应具有轴向弹性，来保证汽车平稳起步，使摩擦片上的压力分布更均匀。 （3）应装扭转减振器，以避免传动系共振以及缓和冲击载荷。 （4）应有足够的抗爆裂强度。

3.2.2 从动片的选择和设计

从动片设计时，要尽量减轻其重量，并应使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。这是因为在汽车行驶中进行换挡时，首先要切断动力分离离合器，而在变速器挂挡过程中，与变速器第一轴相连的离合器从动盘的转速一定要发生变化，或是增速，或是减速。离合器从动盘转速的变化将引起惯性力，惯性使变速器换挡齿轮的轮齿间产生冲击或使变速器中的同步器装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比，因此为了减少转动惯量以减轻变速器换挡时的冲击，从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度和平面度高。

具有轴向弹性的的从动片有以下三种形式：整体式的弹性从动片、分开式的弹性从动片及组合式弹性从动片。

因为本设计为2吨轻型载货汽车的离合器，故采用整体式弹性从动片，其简化结构见下图3.2，离合器从动片采用2mm厚的的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取225mm，内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的设计中计算。为了防止由于工作温度升高导致从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻底的缺陷，还在从动片上

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沿径向开有几条切口。

图3.2整体式弹性从动片 1-从动片；2—摩擦片；3—铆钉

3.2.3 从动盘毂的设

发动机转矩通过从动盘毂的花键孔输出，变速器第一轴花键轴就插在从动盘股花键孔内。从当盘毂和变速器第一轴的花键结合方式，现在都采用齿侧定心的矩形花键。本离合器设计中的从动盘毂花键也采用齿侧定心的矩形花键。在设计从动盘毂花键时，可以根据从动盘外径和发动机的转矩来选取。

表3.3从动盘毂花键尺寸系列 从动盘外径D/mm 160 180 200 225 250 280 300

发动机转矩 花键齿数Tg/N? m n 50 10 70 10 110 10 150 10 200 10 280 10 310 10 花键外径花键内径齿厚有效齿 /mm 长l/mm D'/mm d'/mm 23 26 29 32 35 35 40 14

挤压应力?/MPa 10 10．8 11．3 11．5 10．4 12．7 10．7 18 21 23 26 28 32 32 3 3 4 4 4 4 5 20 20 25 30 35 40 40 潍坊学院本科毕业设计

325 350 380 410 430 450 380 480 600 720 800 950 10 10 10 10 10 10 40 40 40 45 45 52 32 32 32 36 36 41 5 5 5 5 5 6 45 50 55 60 65 65 11．6 13．2 15．2 13．1 13．5 12．5 本设计中，根据上述计算的数据，带入上表3.3得

花键齿数 n=10

花键外径 D'=34mm 花键内径 d'=27mm 齿厚 b=4mm 有效齿长 L=33mm

为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生偏斜，影响离合器的彻底分离，从动盘毂的轴向尺寸不应过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在困难情况下工作的离合器，应适当加大其长度，可达到花键外径的1.4倍。

选定花键的尺寸后应进行强度校核，花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。从动盘毂一般采用中碳钢锻造而成，并经调质处理，挤压应力不应超过[?]=20MPa，本从动盘毂选用40Cr进行锻造而成。

花键挤压应力校核公式如下：

?=p(MPa) (3-5) nhl式中，

p—花键的齿侧压力。它由式（3-6）确定：

p?4Temax(D'?d')Z (3-6)

d',D'—分别为花键的内外径，m； Z—从动盘毂的数目；

Temax—发动机最大转矩，N/m；

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