奔驰C级2018膜片弹簧离合器设计.docx

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1、奔驰C级2018款300运动版 膜片弹簧离合器设计目录1 .主要参数42 .方案选择42.1 摩擦片设计42.1.1 后备系数42.1.2 擦片外径D,内径d和厚度b52.1.3 单位压力52.1.4 摩擦因数f、离合器间隙上、摩擦面数52.2 离合器基本参数的优化62.2.1 设计变量62.2.2 目标函数62.2.3 约束条件72.3 膜片弹簧的设计82.3.1 膜片弹簧的弹性特性曲线82.3.2 膜片弹簧的基本参数的选择92.3.3 膜片弹簧的优化设计152.3.4 膜片弹簧的应力计算162.3.5 膜片弹簧材料及制造工艺172.4 扭转减震器的设计18241极限转矩Tj182.4.1

2、扭转角刚度k(p182.4.2 阻尼摩擦转矩T|i182.4.3 预紧转矩Tn182.4.4 极限转角（pj182.4.5 减振弹簧的位置半径RO182.4.6 减振弹簧个数Zj182.4.7 减振弹簧尺寸182.5 离合器的操纵机构192.6 从动盘毂2227从动片的结构形式222.8 从动轴的计算23281选材23282确定轴的直径232.10 离合器盖总成设计232.10.1 离合器盖设计232.10.2 压盘设计242.10.3 离合器的散热通风242.11 离合器分离装置设计253 .课程设计总结254 考文献255 献检索摘要26L主要参数参考车型奔驰C级2018最大功率/转速18

3、0kw/5500rpm最大转矩/转速370Nm/1300-4000rpm整车整备质量1630kg驱动轮规格参数245/40 R18最高车速250km/h整备质量1630kg总质量1800kg主减速比4.067变速器一档传动比3.9092.方案选择2.1摩擦片设计2.1.1后备系数后备系数B是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择B时，应从以下几个方面考虑：（1）摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩（2）防止离合器本身滑磨程度过大（3）要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车6=1.2-1.75,故选择3=1.51.1.1 擦片外径D,内径d和厚

4、度b摩擦片的静压力:Tc= 3 Temax=1.5X370=555N m摩擦片外径D。=jTemax对于乘用车，Kd=14.6,则0 = 14.6x J370irun - 209.5mm根据离合器摩擦片尺寸系列和参数标准，最后选定摩擦片尺寸为:摩擦片外径。=220mm,内径”=150mm, c= 0.667D 225摩擦片厚度二3.5mm ，单面面积A =22imm。1.1.2 单位压力单位压力与决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。根据汽车离合器表321可知，对于乘用车，以有

5、机材料为摩擦片基础，当DN230mm时，则与=1.18/J万Mpa；当D230mm 时，则 PQ =0.25Mpa。由于D = 220mm,故取与=0.2Mpa。根据汽车设计表2 2可知，当摩擦片材料选择石棉基材料时，0.15Mpa鸟0.35Mpa,符合要求。1.1.3 摩擦因数f、离合器间隙 3摩擦面数摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。摩擦因数f的取值范围见下表。表31摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩擦材料摩擦因数f石棉基材料模压0.20-0.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.25-0.35铁基0.350.50金属陶瓷材料0.70-1.

6、50摩擦片材料选择石棉基材料，取40.25。离合器间隙At=3nini,单盘离合器摩擦面数取Z=22.2离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化直接影响离合器的工作性能和结构尺寸。这些参数的确定在前面是采用先初选、后校核的方法。下面采用优化的方法来确定这些参数。2.2.1 设计变量后备系数B取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和do单位压力P也取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和do因此，离合器基本参数的优化设计变量选为X =xlx2x31 =FDdr2.2.2 目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下

7、使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为/(x) = min(D2 -d2)4223约束条件2.2.3.1 最大圆周速度根据汽车设计式(2-10)知，摩擦片外径D (mm)的选取应使最大圆周速度vD不超过6570m/s。vD =一n,m.xDxlO- =一x5500x220xl0 58.875m/5 65mlsD 60 e 60故符合要求。式中，也为摩擦片最大圆周速度(m/s),为发动机最高转速(r/min)。2.2.3.2 摩擦片内、外径之比c摩擦片的内、外径比c应在0.530.70范围内，即0.53c 2R0+50 mm。对于选取的摩擦片Ro。对于摩擦片内径d=150mm, 2Ho不大于50mm

8、。2.2.3.5 单位压力Po为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力外的最大范围为0.101.50Mpa,由于已确定单位压力P=0.25Mpa,在规定范围内，故满足要求。2.2.3.6 单位摩擦面积滑磨功呼为减少汽车起步时离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功卬应小于其许用值刈O汽车起步时离合器接合一次产生的总滑磨功为W,将参考车型的相关数据带入下式，计算可得兀，；/*、 3.142x20002 / 1800X0.3162、，W =c(a 9 )=x()J1800 就 18004.0672x3.9092= 15581.77式中，也

9、为汽车总质量(kg)； 9为轮胎滚动半径(m)；乙为汽车起步时所用变速器档位的传动比；i0为主减速器传动比；巴为发动机转速(r/min)；乘用车帆取2000 r/mino单位摩擦面积滑磨功w ：4x15581.77rZ(D2-d2) - 3.14x2x(2252 -1502)=0.35(/ ?)故满足要求。2.3膜片弹簧的设计231膜片弹簧的弹性特性曲线膜片弹簧的弹性特性曲线假设膜片弹簧在承载过程中，其子断面刚性地绕此断面上的某中性点转动。设通过支承环和压盘加载膜片弹簧上地载荷月(N)集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为4 (mm),则膜片弹簧的弹性特性如下式表示：Fl = /(Al) =

10、 I国_ 21-)(H - -+ h26(l-/2)J(/?l-rl)2 L RI-八 2 R-r式中，E-弹性模量，钢材料取E=2.1Xl()5Mpa；四一一泊松比，钢材料取b=0.3；R-自由状态下碟簧部分大端半径，mm ；r一一自由状态下碟簧部分小端半径，mm ；R压盘加载点半径，mm ；弓支承环加载点半径，mm；H-一自由状态下碟簧部分内截锥高度，mm ；h-膜片弹簧钢板厚度，mm o232膜片弹簧的基本参数的选择H2.3.21比值了和h的选择为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的乜h一般为1.52.0,板厚h为24mm。故初选 h=2mm, H =3.2mm。

11、2.3,2.2 比值和R、r的选择勾越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲受直径误差的影响越r大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求。R/r一般为1.201.35。为使摩擦片上的压力分布较均匀，拉式膜片弹簧的r值宜为大于或等于4。本设计中取R/r=1.2,摩擦片平均半径凡=等=经产 =93.75mm, r&，644c故 r=94mm,贝!J R=112.8mm,取整 R=113mmo2.3.2.3。的选择膜片弹簧自由状态下圆锥角a与内截锥高度关系密切，a 一般在9。15。范围内。H3-20a = arc tan= arc tan= 9.53R r 113-94,满足要求。2.3.2

12、.4分离指数目的选取分离指数目常取18,大尺寸膜片弹簧可取24,小尺寸膜片弹簧可取12 o本设计中，取分离指数目 = 18。2.3.2.5晨片弹簧小端内半径。及分离轴承作用半径。的确定膜片弹簧小端内半径厂。由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径，但同时应协调配合分离轴承的尺寸。膜片弹簧小端内半径r0=30mm ；分离轴承作用半径rf =32mm2.3.2,6切槽宽度必、”及半径七根据要求，= 3.23.5 mm, .910 mm,4的取值应满足一心。取 4=3. 2nini, 2=9. 0mm,乙二80, WO r- r,? =94-80=14mm 2=9. 0mm,满足设计

13、要求。2.3.27压盘加载点半径4和支承环加载点半径飞的确定对于拉式膜片弹簧，根据要求：压盘加载点半径4应略大于小 且尽量接近；支承环加载点与应略小于R且尽量接近及。故取 4 =95mm,=112mmo2.3.2,8膜片弹簧工作点位置的选择利用Mat lab软件进行-4特性曲线的绘制，程序如下：function fun()xl=0:0,2:6;%xl为膜片弹簧在压盘接触点处的轴向变形E=2.1*10八5;%弹性模量(Mpa)b=0.3;%泊松比R=113%自由状态下碟簧部分大端半径(mm)r二94例自由状态下碟簧部分小端半径(mm)H=3.2;%自由状态下碟簧部分内截锥高度(mm)h=2;%膜片弹簧钢板厚度(mm)Rl=112;%压盘加载点半径(mm)rl=95;%支承环加载点半径(mm)Pl=(pi*E*h*xl/(6*(l-bA2)*log(R/r)/(Rl-rl)A2)*(H-xl*(R-r)/(Rl-rl)*(H-(xl/2)*(R-r)/(Rl-rl)+hA2);%以下用于绘图elfplot(xLPL-b)axis(0,4,0,4000);% 设置坐标hold onhold off,grid onxlabel(变形 xl/mm)ylabel(工作压力 Fl/N1)title(Fl-xl 特性