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汽车离合器(EQ153)的设计.rar

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    编号:20180802233205630    类型:共享资源    大小:615.61KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    汽车 离合器 EQ153 设计
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    江阴职业技术学院毕业设计说明书1第一章 汽车离合器1.1 概述以内燃机作为动力的机械传动汽车中,无论是 AMT 或 MT,离合器都作为一个独立的部件而存在。虽然发展自动传动系统是汽车传动系的发展趋势,但是有人指出:根据德国出版的 2003 年世界汽车年鉴,2002 年世界各国 114 家汽车公司所生产的 1864 款乘用车中,手动机械变速器车款数为 1337 款;在我国,乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的 26.53%;若考虑到商用车中更是多数采用手动变速器,手动挡汽车目前仍然是世界车款的主流(当然并不排除一些国家或地区自动挡式车款是其主流产品)。谈到未来,考虑到传动系由 MT 向自动传动系过渡,采用 AMT 技术其产品改造较为容易,因此 AMT技术是自动传动系统有力的竞争者。可以说,从目前到将来离合器这一部分将会伴随着内燃机一起存在,不可能在汽车上消失。1.2 汽车离合器的基本作用离合器是汽车传动系的组成部件之一,在以内燃机为动力的汽车机械传动中,它通常装在发动机飞轮的后端,传动系通过它与发动机相联系,即其主动部分与发动机飞轮连接,从动部分与变速器相连接。在汽车行驶中,驾驶员为了适应同使用情况(如起步、换挡、制动、停车)的需要,常常要频繁地踩下、松开离合器踏板,使发动机与传动系暂时分离,以中断动力传递,随后又使之逐渐接合,以便传递动力。由此可见,汽车有起步、进入正常行驶、变速、制动直至最后停车的整个行驶过程中,离合器都在起作用。1. 使发动机与传动系平顺地接合,以保证汽车起步平稳汽车起步前,驾驶员首先启动发动机,待发动机达到正常的怠速 运转时(约 300~500r/min) ,踏下离合器踏板,切断发动机与变速器的动力传递,然后将变速器挂入一挡,然后使离合器逐渐接合,与此同时,逐渐加大油门,使发动机的转矩由小到大地通过离合器传递给传动系其他装置,最终传递给驱动车轮,直至达到能完全克服行驶阻力,使汽车由静止缓慢地加速前进,实现平稳起步。2. 在换挡时,将发动机与传动系分离,减少变速器中齿轮之间的冲击,便于换挡换挡前,通过离合器切断发动机与变速器间的动力传递,便于使原用挡位的啮合副脱开;挂挡时,通过离合器,可较容易地使得啮合的齿轮副圆周速度趋向相等(同步) ,从而实现顺利换挡并减小其冲击。江阴职业技术学院毕业设计说明书23. 限制传动系所承受的最大扭矩,防止传动系过载在紧急制动时,可以同时使离合器处于分离状态免除发动机反作用于传动系的惯性力矩;即使在不分离的情况下,也可依靠离合器主动部分和从动部分可能产生的相对运动来限制所传递的转矩,从而防止传动系过载。1.3 离合器的分类与基本要求全套离合器应由两部分组成:离合器和离合器操纵。就摩擦式离合器本身而言,按其功能要求,结构上应由下列几部分组成:主动件、从动件、压紧弹簧和分离杠杆。盖总成通过螺栓安装到发动机的飞轮上,飞轮和压盘为主动件,发动机的转矩通过这两个主动件输入。飞轮和压盘之间为从动盘总成,它作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入扭矩,并通过其中间的从动盘花键输出转矩。压紧弹簧通过压盘把从动盘总成紧紧压在飞轮上,形成工作压力。当发动机带动飞轮和压盘一道旋转时,通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力,带动从动盘总成旋转,完成转矩的输出。摩擦式离合器结构类型较多,且可有许多组合。离合器的结构型式可以不相同,但在使用上它的基本要求是一致的,它们应该是:(1) 能可靠地传递发动机的最大扭矩;(2) 接合过程要平顺、柔和,使汽车起步时没有抖动和冲击;(3) 分离时要迅速、彻底;(4) 离合器从动部分的转动惯量要小,以减轻换挡时变速器齿轮轮齿的冲击并方便换挡;(5) 高速旋转时具有可靠的强度,应注意平衡并免受离心力的影响;(6) 应使汽车传动系避免共振,具有吸收振动、冲击和减少噪声的能力;(7) 操纵轻便,工作性能稳定,使用寿命长。以上这些要求中最为重要的是使用可靠、寿命长以及生产和使用中的良好技术经济指标和环保指标 。 所谓使用可靠,指的是离合器机构或零部件在预定期内一直能正常工作。这意味着在使用中要注意保养,其耗费的劳动量也要尽量小。这就取决与制造和装配质量、结构设计和使用状况。很多情况下,离合器不能可靠工作就是和不完善的技术保养,零部件缺少必要的润滑和调整有关。高的技术经济指标指的是具有高性能质量的离合器且有相对便宜的价格。这主要由江阴职业技术学院毕业设计说明书3结构设计、制造工艺和生产组织管理等方面予以保证;减少零件数目,采用通用化、系统化设计和大批量生产,都有利于提高离合器的技术指标。所谓环保,就是希望离合器工作时不产生有害的粉尘和不良的气味。因为要求车身或飞轮外壳全封闭是不可能的,也是不恰当的,因此只能从离合器上着手解决。离合器粉尘来源于从动盘总成摩擦片的磨损。以石棉基为原料的摩擦材料,其粉尘特别有害人体健康,应尽量避免使用。江阴职业技术学院毕业设计说明书4第二章 离合器零件的结构选型及设计计算2.1 从动盘总成2.1.1 从动盘总成设计选择从动盘总成时应注意满足以下几个方面的要求:1. 为了减少变速器换挡时齿轮间的冲击,从动盘的转动惯量应尽可能小。2. 为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布更均匀等,从动盘应具有轴向弹性。3. 为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷,从动盘中应装有扭转减振器。4. 要有足够的抗爆裂强度。2.1.2 从动盘结构与组成从动盘有两种结构形式:带扭转减振器的和不带扭转减振器的从动盘结构简单,重量较轻。但现今汽车上几乎无一例外都采用带扭转减振器的从动盘,用以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,并使汽车起步平稳。过去国产载货汽车的离合器中,相当普遍地采用不带扭转减振器的从动盘。不论从动盘是否带有减振器,它们都有从动片、摩擦片和从动盘毂等 3 个基本组成部分。1.从动片设计从动片时,应尽量减轻其重量,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,而在变速器挂挡的过程中,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。为了使离合器接合平顺,保证汽车平稳起步,单片离合器的从动片一般要做成具有轴向弹性的结构。这样,在离合器的接合过程中,主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的。2. 从动盘毂从动盘毂的结构有两部分组成:盘毂和法兰,过去两者直接做成一体,现今国外都做成装配式,以节约材料。为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生歪斜,影响离合器的彻底分离,江阴职业技术学院毕业设计说明书5从动盘毂的轴向长度不宜过小,一般取其尺寸与花键外径大小相同,对在艰难情况下工作的离合器,其盘毂的长度更大,可达花键外径的 1.4 倍。花键尺寸选定后进行强度校核。由于花键损失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力计算,当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。挤压应力的计算公式如下:(MPa)nhlP挤 压式中,P——花键的齿侧面压力,N。它由下式确定:P= ZDT)( demax4d,D——分别为花键的内外径,mZ——从动盘毂的数目;Temax——发动机最大转矩, Nn——花键齿数;h——花键齿工作高度,m;h=(D-d)/2l——花键有效长度,m。从动盘毂一般都由中碳钢锻造而成,并经调质处理,其挤压应力不应超过 20MPa。2.1.3 从动盘摩擦材料离合器摩擦面片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨,在相对很短的时间内产生大量的热,因此,要求摩擦面片应有下列一些综合性能:1 在工作时有相对较高的摩擦系数;2 在整个工作寿命期内应维持其摩擦特性,不希望出现摩擦系数衰退现象;3 在短时间内能吸收相对高的能量,且有好的耐磨性能;4 能承受较高的压盘作用载荷,在离合器接合过程中表现出良好的性能;5 能抵抗高转速下大的离心力载荷而不破坏;6 在传递发动机转矩时,有足够的剪切强度;7 具有小的转动惯量,材料加工性能良好;8 在整个正常工作温度范围内,和对材料压盘、飞轮等有良好的兼容摩擦能力;9 摩擦副对偶面有高度的容污性能,不易影响它们的摩擦作用;10 具有优良的性能/价格比,不会污染环境。江阴职业技术学院毕业设计说明书6挑选摩擦材料的基本原则是:1 满足较高性能的标准;2 成本最小;3 考虑替代石棉。2.2 压盘与离合器盖2.2.1 压盘设计压盘厚度的确定主要依据以下两点:1 压盘应具有足够的质量2 压盘应具有较大的刚度2.2.2 离合器盖设计离合器盖的设计应注意三个问题:1 刚度问题离合器分离杆支承在离合器盖上,如果盖的刚度不够,则当离合器分离时,可能会使盖产生较大的变形,这样就会降低离合器操纵部分的传动效率,严重时可能导致分离不彻底,引起摩擦片的早期磨损,还会造成变速器换挡困难。为了减轻重量和增加刚度,小轿车和一般载货汽车的离合器常用厚度约为 3-5mm 的低碳钢板冲压成比较复杂的形状。重型汽车由于批量少,为了降低成本,增加刚度则长常采用铸铁的离合器盖。2 通风散热问题 为了加强离合器的冷却,离合器盖上必须开许多通风窗口。3 对中问题离合器内装有压盘、分离杆、压紧弹簧等零件,因此它相对发动机飞轮曲轴中心线必须要有良好的定心对中,否则会破坏系统整体的平衡,严重影响离合器的正常工作。对中方式常用的有以下两种:一是用止口对中,铸造的离合器盖以外圆与飞轮上的内缘圆止口对中。二是用定位销或定位螺栓对中2.3 离合器的分离装置2.3.1 分离杆结构型式的选择在离合器分离和接合的过程中,踏板与压盘之间运动联系的最后环节为分离杆。周置螺旋弹簧离合器的分离杆数目一般采用 3-6 个。分离杆的结构型式与压紧弹簧的类型有江阴职业技术学院毕业设计说明书7着密切的关系,在中央弹簧离合器中,只有弹性压杆而没有分离杆一词,广义上来说,离合器分离时它已不再传递弹簧的工作压力,故也可算分离杆。2.3.2 分离杆的设计分离杆设计应注意以下几个问题:1 要有足够的刚度在分离离合器时,分离杆要承受很大的力,如果刚度不够,会引起较大的变形,这不仅要降低离合器操纵机构的传动效率,甚至还可能出现离合器分离不彻底。因此在结构设计时,一定要设法增加分离杆的刚度,提高其抗弯曲的能力,以减少在受力时的变形。分离杆都有加强筋。2 分离杆的铰接处应避免运动上的干涉分离离合器时,压盘沿其轴线做平行移动,分离杆与压盘的铰接点也是跟着压盘一起平移。与此同时,这个铰接点还必须绕分离杆的中间点做圆弧运动。显然,同一个点同时要做两种运动是不可能的,这就是所说的运动干涉现象。为了避免这中运动干涉,保证离合器能顺利地分离,在分离杆铰接处的结构上必须采取相应的措施。分离杆的中间支承叉用螺钉固紧在离合器盖上,分离杆插在支承的槽内。支承叉孔中插入一圆柱销上铣削有平面的支承销,并固定在支承叉中不能转动,分离杆上的中间孔径较大。还能放入一短的小滚柱,分离杆就支承在支承销及与支承销切削面平面相接触的小滚住上。由于小滚住在分离杆孔内有配合间隙,因此当离合器分离时,小滚住可在支承销的平面上移动,使分离杆的中间支点成为一个可以活动的支承,以适应压盘运动的要求。分离杆的支承叉与离合器盖的连接处采用了带球面调整螺母,而且支承叉的轴个离合器盖上的孔之间还留有间隙。这样,在离合器分离时,支承叉可在离合器的孔中摆动,以避免分离杆的运动干涉。摆动块式分离杆有分离杆,浮动销,调整螺栓及摆动块、分离杆弹簧等组成。当离合器处于结合状态时,在离心力的作用下,柘城着分离杆的浮动销处于支承调整螺栓的孔的靠外处。在分离杆分离时,分离杆的内端向左运动,浮动销沿螺栓孔中的平面向内运动,与此同时摆动块绕其在压盘上的支承处摆动,而摆动块的另一端则在分离杆上做圆弧移动,移动量一般都不大(约 1mm) 。3 分离杆内端的高度应可以调整为了保证在离合器分离时分离轴能同时压紧所有的分离杆,使每个分离杆的受力均江阴职业技术学院毕业设计说明书8衡,并使压盘不致产生歪斜,造成离合器分离不彻底和结合过程中离合器的抖动现象,要求各分离杆的内端必须位于压盘的同一平面上(其高度差一般不超过 0.2mm) 。为了达到这个要求,分离杆在结构上都有相应的调整环节。4 分离杆的铰接处应采用滚针轴承或刀口支承为了减少磨损和提高效率,分离杆的铰接处应采用滚针轴承或刀口支承。如在北京212 吉普车上的离合器分离杆与压盘的铰接撤采用了 19 个¢1.60-0.010 的轴承滚针;SH361 型汽车离合器分离杆的铰接处采用了 19 个¢2.5 的轴承滚针。2.3.3 分离杆的材料与热处理分离杆一般有低碳钢(08 钢)板冲压或中碳钢(35 号钢)锻造而成。为了提高耐磨性能,表面进行氰化处理,层次 0.15~0.3mm,硬度 HRC58~63。2.4 弹簧的设计组合弹簧的设计应从两个情况考虑:1 两弹簧的等强度2 两弹簧等的刚度此外,在设计时为了避免两个弹簧之间的相互干涉,还要做如下规定:1 大小两个弹簧旋向相反,意即一组弹簧中一个为右旋,另一个为左旋;2 大小两个弹簧安装后两者之间必须有一定间隙。压紧弹簧沿着离合器压盘圆周布置时通常都用圆柱螺旋弹簧。螺旋弹簧的两端拼紧并磨平,这样可使弹簧的两端支承卖弄较大,各圈受力均匀,且弹簧的垂直度偏较小。为了保证离合器摩擦片上有均匀的压紧力,螺旋弹簧的数目一般不少于 6 个,而且应该随摩擦片外径的增大而增加弹簧的数目。此外,在布置圆柱螺旋弹簧时,要注意分离杆的数目,使弹簧均布于分离杆之间。因此,弹簧的数目 Z 应该是分离杆数 n 的倍数,即 Z=mm 式中,m 为任意正整数。在设计圆柱螺旋弹簧时,应根据摩擦片的外径 D 选定弹簧的数目 Z,并根据离合器工作的总压力 P∑,确定每一个弹簧的工作压力 P:式中,P∑-工作总压力Z-离合器压簧的数目.在设计上,每一个周置圆柱螺旋弹簧的工作压力 P 应不超过 1000N.周置压紧弹簧的外径通常限制在 27-30mm 之间.这样,便于把同样的压簧装在不同尺寸的离合器上.有的离合器厂,有时还把用的叫多的一些弹簧的工作高度做成相同的尺寸,江阴职业技术学院毕业设计说明书9而用改变钢丝直径和工作圈数的办法,以获得弹簧的不同压紧力,有利于压簧在不同的离合器上通用.Z=mm= 8(个)第三章 离合器常见故障的判断与排除离合器故障分析离合器在使用中,经常出现故障主要有离合器打滑、分离不彻底、发抖、发闯、异响等。3.1 离合器打滑故障现象1 汽车不能起步或起步困难。汽车起步行驶时,离合器踏板抬到了很高的位置,汽车还不能起步,踏板完全抬起时方勉强起步。2 汽车行驶中加速时,车速不能随发动机的转速的提高而增加,发动机的动力不能完全传给驱动轮,造成行驶无力。3 汽车重载上坡时发动机动力明显不足,打滑严重时还会从离合器内发出烧焦的臭味,出现冒青烟的现象。4 燃油消耗量增加产生原因离合器打滑的主要原因是离合器摩擦片摩擦力不足,至使离合器传递扭矩变小,严重时就不能传递扭矩。1 离合器踏板没有自由行程或自由行程过小,使压盘处于隔离状态,不能禁压离合器摩擦片。2 离合器压紧弹簧折断或弹力下降。3 摩擦片沾有油污。4 摩擦表面严重磨损:离合器摩擦片磨损过甚,铆钉外露时,摩擦面间将接触不良而降低摩擦力。5 离合器压盘和飞轮的摩擦表面,发生翘曲或磨出沟槽时,也将引起离合器打滑。6 当离合器调整不当。7 离合器与飞轮连接螺栓松动。江阴职业技术学院毕业设计说明书108 驾驶员操作不当。判断1 启动发动机,拉紧驻车制动器,挂上抵速挡,缓抬离合器踏板并徐徐加大油门,若车身不动,发动机又不熄灭,则说明离合器打滑。2 不启动发动机,挂上抵速挡,拉紧驻车制动器,用手柄能摇转发动机曲轴,也说明离合器打滑。排除方法1 检查离合器踏板自由行程是否符合要求,如不符合要求应进行调整。2 如果上述离合器打滑的原因均不存在,但离合器还是打滑,则应分解离合器,检查其压紧弹簧的压力,若张力稍有减少,可以在弹簧上增加适当厚度的垫片;若弹簧过软或折断,应予更换。3 调整分离杠杆高度。4 驾驶员应正确进行驾驶操作,并定期对离合器进行检查、调整,防止出现离合器打滑现象。3.2 离合器分离不彻底故障现象1 发动机在怠速运转时,完全踏下离合器踏板,挂挡困难,甚至挂不进挡,同时变速器内有齿轮撞击声。2 强行挂入挡后,车辆会在离合器踏板未完全抬起时前冲,有时发动机会即刻熄火。产生原因离合器分离不彻底的根本原因是不能使离合器踏板踏到底,从动盘与飞轮或压盘之间不能脱离实际接触,因而不能完全切断发动机动力的传递。变速器挂挡或换挡的时候,踏下离合器踏板后从动盘仍能带动变速器第一轴旋转,致使挂挡齿轮不能同步啮合,于是出现齿轮打齿现象。 造成离合器分离不彻底的结构原因有:1 离合器调整不当。2 压盘翘曲变形。3 从总盘毂与变速器第一轴花键磨损、锈蚀而导致从总盘轴向移动不畅,分离时从动盘不容易离开压盘,因而随压盘一起旋转,从动盘翘曲变形,铆钉松动。4 离合器压盘和飞轮工作表面磨损不均。
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