T50推土机主离合器的结构设计（机械CAD图纸）.doc

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1、目 录摘 要IABSTRACTII第1章 概 述11.1离合器的用途及分类11.1.1离合器的用途11.1.2离合器的分类21.2离合器的工作原理31.3 影响离合器工作性能的几种因素41.3.1原始特性41.3.2负载特性41.3.3离合器的结构因素51.3.4操纵方式51.3.5安装位置和精度6第2章 离合器总体设计72.1 概述72.2离合器结构方案82.2.1 离合器从动盘选择92.2.2 压紧弹簧和布置形式选择10第3章 离合器主要参数及尺寸的选择133.1 后备系数143.2 单位压力153.3 摩擦片外经D，内径d和厚度b153.4 摩擦因数f,摩擦面数Z和离合器间隙t163.5

2、 由已知条件计算摩擦面上的工作压力17第4章 压紧弹簧和扭转减振器设计184.1 压紧弹簧的设计184.1.1 膜片弹簧外形几何尺寸参数的初步选择和确定184.1.2膜片弹簧强度校核194.2 扭转减振器设计204.2.1 扭转减振器的特性214.2.2 扭转减振器主要参数224.2.2.1 极限转矩234.2.2.2. 扭转刚度234.2.2.4. 预紧转矩244.2.2.5. 极限转角针244.2.3 扭转减振器弹簧的设计计算254.2.3.1.减振弹簧的分布半径25第5章 约束条件295.1 摩擦片外径D，内外径比C的校核295.2 后备系数校核295.3摩擦片内径d校核295.4离合器

3、单位摩擦面积传递的转矩校核295.5 单位压力校核305.6 摩擦片接合的单位摩擦面积滑磨功校核30第6章 离合器操纵机构选择316.1对操纵机构的要求326.2 操纵机构结构形式选择326.3对操纵机构的主要计算336.4 液压式操纵机构结构工作原理34第7章 PRO/ENGINEER实体设计三维建摸3571下面我们介绍Pro/ENGINEER Wildfire的新特性。35711方便易用35712激发灵感，创造一流产品36713完全适应解决目前最棘手的制造问题377.2 以离合器压紧弹簧为例建模398.参考文献41结 束 语42摘 要离合器是一种使从动轴和同轴的主动轴快速连接或脱开的装置，

4、通过连接两根轴并使其锁定，使得它们以相同的速度旋转，通过控制滑转量使得发动机和静止的变速箱之间实现平滑啮合与动力传输。其主要功用是：1. 保证车辆平稳起步 ，保证传动系换档时工作平顺。 2. 防止传动系过载 ，限制传动系所承受的最大扭矩，保证安全。本课题主要研究推土机单盘膜片弹簧离合器，深入研究离合器的结构和工作原理，对离合器的从动盘、离合器盖、膜片弹簧等主要部件进行设计，并研究了推土机离合器膜片弹簧在工作过程中的受载情况，在此基础上进行推土机离合器的总体设计。本论文在使用传统方法设计离合器的同时，还使用了pro/E Wildfire实体设计建立了推土机离合器主要零件的三维模型。关键词：推土机

5、离合器 膜片弹簧 扭转减振器 设计AbstractThe clutch is a kind of device which can makes the driving shaft and the coaxial driven shaft engaged smoothly and gradually, and makes them disengaged rapidly. When the driving shaft and the driven shaft engaged, they will rotate at the same speed, at the same time, it may

6、be realized that the power can smoothly transmit between revolving engine and stillness transmission by controlling the slidicity of the clutch. Its main function is:1. Ensure that the automobile breaks the ice stably; ensure that the process of shifting is smooth. 2. Prevent the drive system from b

7、eing overburdened, restricting the maximum lord what the drive system subjected, and guarantee safety.The paper studied mainly the single-plate diaphragm spring clutch of bulldozer Thorough researching structure and work principle of this type clutch, I have designed the main components of the clutc

8、h such as : diaphragm-spring , torsion shock absorber and so on, and analyzed the force circumstance the diaphragm-spring subjected in the working process. And according to constraint condition assurance whether clutch meet a request or not; finally chose the controlling mechanism of the clutch.Keyw

9、ords: Bulldozer clutch diaphragm-spring Torsion shock absorber Design 第1章 概 述1.1离合器的用途及分类1.1.1离合器的用途离合器是机械传动系统中一种重要的传动装置。主要用于原动机和工作机之间,机械内部的主动物和从动额之间实现运动和动力的传递和脱离。随着离合器结构的不断完善，它在各种机械中与其它装置相配合还可完成更多的工作。一般地说，离合器可以实现机械的起动和停车、齿轮箱速度的变换、传动轴间在运动中的同步和相互超越、机器起动时和超载时的安全保护，此外，还可以防止从动轴的逆转、控制传递扭矩的大小和满足接合时间等方面的要求

10、。因此，离合器在各类机器设备中，诸如冶金、矿山、机械、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输等各个领域都得到十分广泛的应用。离合器的传动原理主要是依靠本身的工作元件在接合时的啮合或摩擦作用来传递远动和扭矩，也有依靠磁力和液力来起连接作用的，如磁滞离合器和液力变矩器。但刁损上可以把磁滞离合器并入调速电机一类，而浓力变矩器在分类上已不属于离合器，是另一类重要的传动装置。为了保证离合器具有良好的工作性能，对车辆离合器设计提出如下基本要求： 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

11、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，便于换挡和减小同步器的磨损。 5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 6)应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。 7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8)作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。 10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。1.1.2离合器的分类随着现代工业的高速发展，离合器的种类日益繁多。由于使用要求不

12、同，选择离合器的结构形式、操纵方式也就有所不问。为此，对离合器进行分类，以便了解离合器的构成状况。离合器的分类方法一般是按接合元件的性质(如：分为啮合式、摩损式)；按操纵方式(如：分为外力操纵、自行操纵。外力操纵又可分为机械、气动、液压、电磁操纵等)；按元件数量(机单盘、多盘)，按离合器润滑方式(灿干式、湿式)；技某些重要零件的有无(如：带弹簧：无弹簧，带滑环、无滑环)；技冷却方式(如：普通型、气冷型、水冷型)等来分类。但到目前为止，还没有统一的方法，表(ll)所示为按常用习惯加以归纳。1.2离合器的工作原理离合器的工作过程随操纵方式和接合元件的不同而有所不同。使用最广泛的常开式可操纵离合器的

13、工作过程一般为接合工作脱开的循环过程。如图(1-1)所示,图1-1 离合器基本组成和工作原理示意图首先是通过操纵装置(手柄、气缸、液压缸、电磁铁等)对接合元件的主动或从动部分施力，使两者作相对移动并啮合或压紧，靠啮合或摩擦传力使主动轴带动从动袖一起旋转，最后达到规定的转速并承担负载扭矩，这个过程就是接合过程。当需要脱开时，操纵装置按相反的方向作用，接合元件的主动件就可迅速和从动部分脱开。对于常闭式可操纵离合器(例如汽车离合器)，其工作过程和常开式有所不同，通常为工作脱开接合的循环过程。由于是常闭状态所以使离合器经常处于承担负载的状态。只有在偶然或较短暂的时间条件下，才需要通过操纵装置加力使接合

14、元件的主动部分和从动部分脱离即操纵装置对主动接合元件所施的力为脱开力，而离合器所需的重新接合压紧力则是由弹簧力来实现的。对于不需外力操纵的自动离合器，其工作过程可以是常开式的(如离心离合器)，也可以是常闭式的(如安全离合器)。此种离合器改变原始接合状态的操纵力是来自其内部某些工作参数的变化，如安全离合器的脱开依靠负载的变化获得超限定的扭矩；1.3 影响离合器工作性能的几种因素1.3.1原始特性不同的原动机具有不同的工作特论它是影响离合器工作贮备能力的一个重要因素，例如使用最广泛的三相鼠笼式感应电动机具有较硬的自然视械特性，而活塞式内燃机则具有较软的机械特性。硬特性的原动机在加载后速度并不降低或

15、降低程度不大。只要起动扭矩(负载扭矩及惯性扭矩之和)不超过原动机的最大扭矩在离合器的整个接合过程中，原动机的速度就不会降低。起动时的惯性扭矩，突出地表现在离合器主、从动摩擦片的相对打滑上。如果不希望或不允许起动时出现过长时间的打滑现象就要增加离合器工作的储备能力，使其迅速接合避免在高转差条件下相互摩擦软特性的原动机在加裁后转速有较大的降低。离合器接合过程包括了原动机的降速过程，允许有较小的工作贮备来工作，因为主、从动袖离合器是在较低的转差条件下接合并在接合后共同以一较低的转速上升到预定转速的。离合器的接合是在原动机起动后进行的，因此内燃机通常不能带负载起动，一般必须用离合器来实现与工作机的连接

16、。1.3.2负载特性 离合器需要传递的负载扭矩有两种，一种是工作机的正常工作负载，另一种性是工作机起功时包括离合器从动部分在内的所有从动质量纳惯性负载。如果在起动时就有工作负载，则离合器强传递的扭矩就应包括在内。工作机的负载情况是不同的，有的是比较均匀的负载(例如钻床、磨床)，有的是冲击性负载(例如冲床、破碎机)。冲击性负载如果不采取有效缓冲措施如设置飞轮等贮能装置f则会因离合器瞬时性负载增加而不得不加大离合器容量，因而需加大离合器的实际尺寸。在起动时所有从动件的惯量对离合器痛传递扭矩的能力影响是很大的，特别是在高转差条件，接合大的从动件惯量，惯性负载可以达到很可观的数值，有时甚至使工作负载与

17、其对比之下显得微不足道。在接合过程中，如果要求接合时间过短则可能导致离合器传递扭矩过大，因而不得不加大离合器的容量和尺寸，如果接合容量仅仅根据工作负载来选择，则导致离合器严重打滑或接合时间过长。当机械工作冰系统所产生的扭转振动可能出现很大的振动负乳使离合器或其它传动件遭受破坏。振动的原因是系统受到周期性激振力的作用。这种激振力可以是原动机发出的(如活塞式内燃机)，也可以是工作的脉冲负载。如果系统的固有振动领串和激振领宰相等，就会产生共振性振动负载。传动袖的转速达到和轴系的临界转速队就会引起共振。设计时传动轴的正常工作转速应当远离临界转速才能使离合器所在的轴系避免共振。对于重要的离合器应该考虑到

18、振动的影响，通过计算采取必要的步骤以消除振动。1.3.3离合器的结构因素 影响最大的是接合元件的接合特性。离合器的接合元件分啮合和摩擦两大类，前者属于刚性接合，后者属于柔性接合。刚性接合的元件大都是具有相当硬度和强度的金属件，所以在离合器接合瞬间时，啮合元件主、从动件之间不可避免地产生相当大的冲击裁菏，特别是对转速和传递负载越大的情况下就更为严重。此种冲击载荷可导致接合元件的迅速损坏，首进入啮合的部位尤其如此此外，还会引起机械冲击和噪声因此，刚性按合的离合器常用于主、从动袖相对转速不高的场合。否则需要领先在静止状态下进行接合并在停车后才分离。柔性接合和刚性接合不同，其传动原理主要是依靠接合元件

19、间接触后的相互压紧，利用压紧后产生的摩擦力传递按矩。此外允许在接合过程中有一定程度的打滑。虽然相对打滑在摩擦中会引起能量的损耗，使摩擦元件的温度迅速升高，甚至有可能发展到使元件遭受很大磨耗导致损坏的程度，但是只要严格控制使用条件，仍能达到预定的寿命。柔性接合的优点是能够使从动部分的转速较缓慢地上升，减小机械冲击，使机器的工作状态比较平稳。但是，不能以恒定的传动比进行传动是柔性接合的一个缺点，而这方面又恰是刚性接合所具有的优点，这也是刚性离合器不能被代替的重要原因，所以，这两种接合形式的离合器要根据不同的工作要求来选择。1.3.4操纵方式不同的操纵方式也影响离合器的工作性能而且在某种程度上也决定

20、了离合器的使用范围。例如机械离合器，其操纵方法多数是靠人力通过杠杆或踏板进行，由于操纵力的限纵使机械离合器既不适应频率高的频繁操纵也不能适应对大型离合器进行操纵，因而只限于操纵功率较小的机器设备也不便于远离控制和自动控制。又如气动离合器其操纵通过压缩空气进行由于结构简单，排气无污染，具有很大的操纵力，特别适宜对大型离合器的操纵，也适于远距离操纵，还允许在易爆环境中工恨气功离合器离合迅速，允许有较高的操纵频率。电磁离合器，由于接合元件直接受电磁吸力的控制，通过电路控制容易实现远距离操纵易于并入电气自控系统中与其它机件联锁控制，达到快速动化使接合性能得到进一步发挥。这些都是选择离合器时需加以考虑的

21、。1.3.5安装位置和精度各种离合器由于结构特点和工作性能不同，常要求一定的安装位置和精度。例如，离心离合器利于安装在高速铀上而不利于装在低速轴上，安全离合器则较利于安装在低速铀上而不利于装在高速轴上等。因而应该根据离合器的特点，选择好合适的安装位置。又如，多数离合器不具有对两轴间的倾斜和不平行方面的补偿能力，必须注意保证必要的安装箱度，否则就会影响离合器的正常工作。第2章 离合器总体设计2.1 概述离合器是车辆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，以保证车辆起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保车辆平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡

22、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；有效地降低传动系中的振动和噪声。本次设计是针对推土机单片膜片弹簧离合器进行设计，如图（2-1）示，图2-1膜片弹簧离合器实物图设计主要包括：离合器结构形式的选择，离合器设计计算，膜片弹簧设计计算，减振器设计计算，操纵机构的设计计算，离合器的结构元件的设计与选择。由于此次设计的离合器仍属于摩擦式,为保证其具有良好的工作性能，此离合器设计应满足如下基本要求：(1) 合适的转矩储备能力；(2) 分离迅速彻底，接合平顺柔和；(3) 良好的散热能力；(4) 从动部分转动惯量小；(5) 操纵轻便，以减轻驾

23、驶员的疲劳； 随着车辆发动机转速和功率的不断提高、车辆电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。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逐步地向拉式结构发展，传统的操纵形式正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，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 2.2离合器结构方案摩擦离合器最为常用，如图(2-2)所示,它主要由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动

24、力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。图2-2 离合器总成图2.2.1 离合器从动盘选择离合器的结构方案分析:单片双片多片根据压紧弹簧布置形式按其从动盘的数目圆周布置中央布置斜向布置等拉式推式根据分离时所受作用力的方向根据使用的压紧弹簧形式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧离合器摩擦离合器同其它形式离合器相比, 它的传动平稳，联接不受转速的限制，可以保护机械不致因过载而损坏，因而应用十分广泛,本次设计的双片膜片弹簧也是摩擦离合器的一种。对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大。在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器，如图（2-3)所示，结构简

25、单，尺寸紧凑，散热良好，用时能保证分离彻底、接合平顺。图2-2-1-1 单片离合器双片离合器，如图（2-4)所示，与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；接合更为平顺，柔和;在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小.图2-2-1-2 双片离合器多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。根据设计要求，此次设计的离合器采用双片结构。2.2.2 压紧弹簧和布置形式选择 周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特

26、点是结构简单、制造容易，当发动机最大转速很高时，使离合器传递转矩能力随之降低。 中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整，多用于重型汽车上。 斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。膜片弹簧离合器，如图（2-5)所示，其中的膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指组成，它与其它形式的离合器相比具有如下优点： (1) 理想的非线性特性。 (2) 弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单，轴向尺寸小。 (3) 高速旋转转时

27、，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。(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，平衡性好。段面高速旋转。 图2-2-2-1 膜片弹簧离合器 但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。 拉式膜片弹簧离合器，如图(2-6)所示，其膜片弹簧的安装方向与推

28、式相反。在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。将分离轴承向外拉离飞轮，即可实现分离。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有如下优点：(1)由于取消了中间支承各零件，并只用一个或不用支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小。 (2)由于拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压，因此在同样压盘尺寸条件下可采用直径较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力与传递转矩的能力，而并不增大踏板力。 (3)在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效率更高。(4)拉式的杠杆比大于推式杠杆比，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，使踏板操纵更轻便。拉式踏板力比推式一般约可减少2

29、530。图2-2-2-2 拉式和推式膜片弹簧离合器综合分析并根据设计要求，本次设计采用膜片弹簧离合器。第3章 离合器主要参数及尺寸的选择摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩 （31）式中， 为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取025030；F为压盘施加在摩擦面上的工作压力；，为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，单片摩擦离合器Z=2双片摩擦离合器Z=4。设为摩擦面承受的单位压力,而且压力分布均匀,则单位元摩擦面积ds上产生的单位元摩擦力矩为 = 整个摩擦面产生的摩擦力矩为 T=2-2=2（32）式中，R为摩擦片外半径；r为摩擦片内半径。摩擦面所承受的单位压力

30、Po为 = （33）式中，D为摩擦片外径，D=2R；d为摩擦片内径, d=2r对于具有Z个摩擦面的离合器其静摩擦力矩为 =ZT=2Z（34）由上式（32）（33）（34）可得 =FZ（）（35）摩擦片的平均摩擦半径，根据压力均匀的假设，可表示为（36）当dD06时，可相当准确地由下式计算=（D+d）/4=(R+r)/2（37）将式（36）与式（37）代入（35）得（38）式中，c为摩擦片内外径之比，c=dD，一般在053070之间。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时T。应大于发动机最大转矩，即 式中，Temax为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，定义为离合器所能

31、传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。离合器的基本参数主要有性能参数和，尺寸参数D和d及摩擦片厚度以及结构参数中的摩擦面数Z和离合器间隙t，最后还有摩擦因数。3.1 后备系数后备系数是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择夕时，应考虑以下几点： (1) 摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。 (2) 要防止离合器滑磨过大。 (3) 要能防止传动系过载。 显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用

32、条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。如表(3-1)所示：工程机械主离合器的转矩储备系数值 值机械类型 主离合器型式 干式 湿式重型履带工程机械轻型履带工程机械轮胎式工程机械 3.54.0 2.53.0 2.03.0 2.53.0 1.52.5 1.52.0 本次设计选用湿式离合器用于

33、推土机,因此取2.53.2 单位压力单位压力P0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，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，加应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，P0应取小些；后备系数较大时，可适当增大P0。表3-2 摩擦片材料不同时,P0的取值范围如下表:摩 擦 片 材 料单位压力P0/MPa石 棉 基 材 料 模压0.150.25010035 MPa 编织0.250.35粉 末 冶 金 材 料 铜基035050 铁基金 属 陶 瓷 材 料070150 本离合器采用粉末冶金材料

34、铜基 P0选取为0.35 MPa。3.3 摩擦片外经D，内径d和厚度b 当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩Temax(本次设计的Temax按要求为308NM)已知，结合式（3-1）和式（3-5），适当选取后备系数和单位压力P0，即可估算出摩擦片尺寸。 摩擦片外径D(mm)也可根据发动机最大转矩Temax(Nm)已知,后备系数和单位压力P0已选取,根据式 （39）式中，KD为直径系数 直径系数的取值范围如表(3-2)车型 直径系数 乘用车 14.6 最大总质量为6-14t的商用车 16.0-18.5(单片离合器) 13.5-15.0(双片离合器) 最大质量为大于14的商用车 22

35、.5-24.0本离合器取=13.5 13.5=443mm 圆整取450mm当摩擦片外径D确定后，摩擦片内径d可根据d/D在0.570.70之间选择。在选用同样的外径D时，选用较小的内径d虽可增大摩擦面积，提高传递转矩的能力但会使摩擦面上的压力分布不均匀，使内外缘圆周的相对滑磨速度差别太大而造成摩擦面磨损不均匀，且不利于散热和扭转减振器的安装。摩擦片尺寸应符合尺寸标准系列GBT57641998汽车用离合器面片，所选的D应使摩擦片最大圆周速度不超过6570ms，以免摩擦片发生飞离。根据我国摩擦片尺寸标准系列，本离合器选取d/D = 0.6则计算得d=D0.6=4500.6=270mm摩擦片的厚度白

36、上要有32mm、35mm和40mm三种，本离合器的摩擦片厚度选用b = 4.0mm3.4 摩擦因数f,摩擦面数Z和离合器间隙t离合器的摩擦因数f取决于摩擦片的材料，工作温度，单位压力和滑磨速度等因素。摩擦片的材料主要有石棉基材料，粉末冶金材料和金属陶瓷材料等。石棉基材料的摩擦因数f受工作温度，单位压力和滑磨速度影响较大，而粉末冶金材料和金属陶瓷材料的摩擦因数f较大接且稳定。各种摩擦材料的摩擦因数f的取值范围如表(3-3)所示表3-3 各种摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩擦片材料摩擦因数f石棉基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.350.50金属陶

37、瓷材料0.4本次设计的离合器采用石棉基材料，摩擦因数f取0.25摩擦面数Z为离合器从动盘的两倍，决定于离合器所传递转矩的大小及其结构尺寸。由于此次设计的是双片离合器，因此Z = 4.离合器间隙t是指离合器处于正常结合状态时，分离套筒被拉回到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中，离合器仍然能完全结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有间隙。该间隙一般在34 mm.本次设计的离合器离合器间隙t选取3 mm.3.5 由已知条件计算摩擦面上的工作压力 D=450mm R=225mm ; d=270mm r=135mm =183.75mm 已知Temax=1078NM，=2.5,f=0.25,Z=4得

38、 =2.51078=2695NM 由 Tc=fFZRc 得 F= = =14667N第4章 压紧弹簧和扭转减振器设计4.1 压紧弹簧的设计本节着重是膜片弹簧的设计。4.1.1 膜片弹簧外形几何尺寸参数的初步选择和确定1. 弹簧材料由于工作过程中要求弹簧的承载压力较大，安全性和弹性能好，因此，弹簧的材料选用60SiMnA材料，对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理起到冷作硬化的作用，同样也可提高承载能力和疲劳强度。为了提高分离指的耐磨性，可对其端部进行高频淬火，喷镀铬合金和镀铬或四氟乙烯。在膜片弹簧与压盘接触圆形处，为了防止由于拉应力的作用而产生裂纹，可对该处进行挤压处理，以消除应力源。2比值H/h

39、和h的选择 比值H/h对膜片弹簧特性影响极大，当H/h时弹簧的刚度很大，可以承受很大的载荷 适合于作为缓冲装置中行程限制弹簧，故本离合器选取H/h=1.2，一般膜片板厚h为24mm，这里取h=4mm，故自由高度H=1.24=4.8mm。3无支撑面蝶簧压平时的变形量和变形量的确定=H-h=0.8mm =0.75=0.6mm4.R/r比值和R的选择研究表明，R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。所以根据结构布置和压紧力的要求，R/r一般为1.201.35,本膜片弹簧取R/r=1.20。为使摩擦片上的压力分布均匀，拉式膜片弹簧的r值宜取为大于或等于，

40、故本膜片弹簧=152mm,所以R=1521.20=182.4mm。5的选择膜片弹簧自由状态下圆锥角与内截锥高度H关系密切（4-1）6分离指数目n的选取大尺寸膜片弹簧可取24。7膜片弹簧小端内径及分离轴承作用半径的确定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，应大于。8切槽宽度及半径的确定=3.23.5mm =910mm 的取值应满足的要求。这里取 =3.4mm =10mm =160mm9.压盘加载点半径L和支承环加载点半径的确定L和的取值将影响膜片弹簧的刚度，L应略小于R且尽量接近R, 应略大于r且尽量接近r.所以=185mm =155mm4.1.2膜片弹簧强度校核膜片弹簧的工

41、作载荷：（4-2） E-弹性模数，钢材料取E=MPa； -泊松比，钢材料取=0.3； h-弹簧片厚，mm； H-蝶簧部分内截锥高，mm； -大端变形，mm（这里=f）； R-蝶簧部分外半径（大端半径）mm； r-蝶簧部分内半径，mm； L-膜片弹簧与压盘接触半径，mm； l-支承环平均半径，mm。将已求数据代入式（4-1）得： 已知膜片弹簧要承受的工作压力为 故膜片弹簧的强度符合要求。4.2 扭转减振器设计为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数推土机都在离合器的从动盘上附装有扭转减振器,如图(4-1)所示。图4-2-1离合器扭转减振器离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘

42、传给了从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。从动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。扭转减振器，如图(4-2)所示，主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件

43、的主要作用是有效地耗散振动能量。所以扭转减振器具有如下功能：(1) 降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。(2) 增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。(3) 控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。(4) 缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器接合平顺性.图4-2-2离合器扭转减振器结构简图4.2.1 扭转减振器的特性扭转减振器具有线性和非线性特性两种形式。单级线性减振器的扭转特性，图(4-2)所示，其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机推土机中。当发

44、动机为柴油机时，怠速时引起变速器常啮合齿轮齿间的敲击， 从而产生怠速噪声。在扭转减振器中另设置一组刚度较小的弹簧， 使其在怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声， 此时可得到两级非线性特性， 第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级的刚度较大。图4-2-1-1单级线性减振器的扭转特性目前，在柴油机推土机中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器 。三级非线性减振器的扭转特性，图(4-3)所示。图4-2-1-2 三级非线性减振器的扭转特性在扭转减振器中，也有采用橡胶代替螺旋弹簧作为弹性元件，以液体阻尼器代替干摩擦阻尼的新结构。4.2.2 扭转减振器主要参数减振器的扭转刚度和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩是两个主要参数。其设计参数还包括极限转矩、预紧转矩和极限转角等。4.2.2.1 极限转矩极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙1图(4-5)所示时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。它与发动机最大转矩有关，一般可取 (4-3)本离合器取此系数为1.5，即= 1.5= 1.51078=1617图4-2-2-1 减速器尺寸简图4.2.2.2. 扭转刚度扭转刚度为了避免引起系统的共振，要合理选择减振器的扭转刚度，使共振现象不发