汽车设计(第6版)课件闵海涛第12章汽车总体设计离合器设计.pptx

第一节概述二、汽车开发流程2.概念设计(2)造型设计:外饰、内饰、色彩等设计

第一节概述二、汽车开发流程2.概念设计(2)造型设计构思草图→设计效果图→细化美术效果图→初步选择→油泥模型制作→全尺寸油泥模型制作→最终设计方案第一节概述二、汽车开发流程2.概念设计(3)成本预估目标成本:是指公司及其分销伙伴在以有竞争力的价格向终端客户提供产品的同时,还能获得足够利润的制造成本最终用户支付的价格分销渠道的阶段数量第i个阶段的毛利率第一节概述二、汽车开发流程3.工程设计

(1)车身造型数据生成:根据定型油泥模型,构建车身数字化模型(木质或高密塑料实体模型)(2)总布置设计:在总布置草图基础上,结合车身造型数据,深入细化总布置设计,精确分析尺寸和几何位置(底盘详细布置图、发动机舱信息布置图、管路布置图、内外饰布置图、电气布置图等)

第一节概述二、汽车开发流程3.工程设计

(3)发动机工程设计:动力总成选型(4)底盘工程设计:功能定义;结构设计;参数计算;数模构建等(5)白车身工程设计:车身结构方案;三维数模(6)内外饰工程设计:内外饰及附件(7)电气设备工程设计:照明系统;仪表开关;空调;信息显示等

第一节概述二、汽车开发流程4.试制设计

整车校对图运动校核产品技术说明书零部件清单工艺明细表一般,经过2~3轮的改进设计和试制、试验,可以完成产品定型,同时确定生产设计图样

第一节概述二、汽车开发流程5.样车试验

试验场测试道路测试风洞测试碰撞试验性能试验与可靠性试验

第一节概述二、汽车开发流程6.投产启动

生产准备:生产流程、生产设置、生产线铺设四大工艺线:冲压、焊接、涂装、总装小批量生产

第一节概述二、汽车开发流程7.生产销售

批量生产市场销售售后服务4S整车销售(Sale)零配件(Sparepart)售后服务(Service)信息反馈(Survey)

第二节汽车形式的选择一、汽车的分类GB/T15089-2001机动车辆及挂车分类L类:两轮或三轮机动车辆M类:至少有四个车轮并且用于载客的机动车辆N类:至少有四个车轮并且用于载货的机动车辆O类:挂车和半挂车G类:满足一些规定要求的M和N类的越野车P8表1-1

车厢面积利用不好;布置座椅时会受到发动机的限制;由于传动轴从地板下面通过致使地板平面较高,乘客上、下车不方便;发动机的噪声、气味和热量易于传入车厢内;隔振困难,影响乘坐舒适性第二节汽车形式的选择二、汽车形式(三)布置形式2.客车布置形式中置后驱轴荷分配合理;传动轴的长度短;车厢内面积利用好,并且座椅布置不会受发动机的限制;乘客车门能布置在前轴之前等

发动机必须用水平对置式的,且布置在地板下部,检修困难;发动机在热带的冷却条件和在寒带的保温条件均不好;发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢;结构复杂;地板平面距地面较高;在土路上行驶发动机极易被泥土弄脏第二节汽车形式的选择二、汽车形式(三)布置形式2.客车布置形式后置后驱能较好的隔绝发动机的噪声、气味、热量;检修发动机方便;轴荷分配合理;车厢后部乘坐舒适性好;传动轴长度短

第三节汽车主要参数的选择三、汽车性能参数的确定2.燃料经济性参数GB30510-2018《重型商用车辆燃料消耗量限值》客车燃料消耗量限值GVWFuGVWFu3500<GVW≤450010.64500<GVW≤550011.55500<GVW≤700013.37000<GVW≤850014.58500<GVW≤1050016.010500<GVW≤1250017.712500<CM≤1450019.114500<CM≤1650020.116500<CM≤1800021.318000<CM≤2200022.322000<CM≤2500024.025000<CM25.031000<CM38.5

及nP最大功率估算

参考同级汽车的比功率统计值,然后选定新设计汽车的比功率值,并乘以汽车总质量,也可以求得所需要的最大功率值。发动机最大功率对汽车的动力性、燃油经济性以及动力总成质量有影响。虽然汽车的动力性随发动机的功率增加而变好,但燃油经济性会降低,动力总成质量也会增加。第四节发动机的选择三、发动机主要性能指标的选择1.Pemax

及nP最大功率相应转速np范围汽油机np=3000-7000r/min,乘用车多在4000r/min以上,总质量小的货车4000-5000r/min柴油机np=1800-4000r/min,乘用车和总质量小些的货车用高速柴油机,在3200-4000r/min之间,总质量大些的货车柴油机np在1800-2600r/min之间第四节发动机的选择三、发动机主要性能指标的选择2.Temax

及nT最大转矩估算

转矩适应性系数1.1-1.3

周置弹簧离合器中央弹簧离合器斜置弹簧离合器第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

周置弹簧离合器压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧,并均匀地布置在一个或同心的两个圆周上,结构简单、制造容易。弹簧压力直接作用于压盘上,为了保证摩擦片上压力均匀,压紧弹簧的数量要随摩擦片直径的增大而增多,而且应当是分离杠杆的倍数。压紧弹簧直接与压盘接触,易受热回火失效。当发动机最大转速很高时,周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲,使弹簧压紧力显著下降,离合器传递转矩的能力也随之降低。此外,弹簧靠在其定位座上,造成接触部位严重磨损,甚至会出现弹簧断裂现象。第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧,并且布置在离合器的中心。由于可选较大的杠杆比,因此可得到足够的压紧力,且有利于减小踏板力,使操纵轻便。弹簧不与压盘直接接触,不会使弹簧受热回火失效。通过调整垫片或螺纹容易实现压盘对压紧力的调整。结构较复杂,轴向尺寸较大,多用于发动机最大转矩大于400~500N·m的商用车上,以减轻其操纵力。

第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

斜置弹簧离合器斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上,并通过压杆作用在压盘上。其显著优点是在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。与周置弹簧和中央弹簧离合器相比,它具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点,此结构在最大总质量大于14t的商用车上已有采用。第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

膜片弹簧离合器是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧,主要由碟簧部分和分离指部分组成碟簧部分分离指部分第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

膜片弹簧离合器优点(1)有较理想的非线性弹性特性(如设计合理)(2)兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,结构简单紧凑,零件数目少,质量小(3)高速旋转时压紧力下降极小,性能稳定(4)压力分布均匀,摩擦片磨损均匀(5)通风散热好,使用寿命长(6)膜片弹簧中心与离合器中心重合,平衡性好缺点制造工艺复杂,成本高,对材质和精度要求高非线性特性不易控制,开口易裂纹,端部易磨损第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

膜片弹簧离合器推式和拉式第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

膜片弹簧离合器拉式优点:1)结构更简单、紧凑,零件数目更少,质量更轻;2)在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧,且并不增大踏板力,在传递相同的转矩时尺寸较小;3)刚度大,分离效率更高:4)杠杆比大,传动效率较高;5)在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程,不会产生冲击和噪声;6)使用寿命更长;7)便于改善不带同步器变速器的换挡性能。第二节离合器的结构方案分析二、压紧弹簧布置形式的选择

膜片弹簧离合器拉式缺点:拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的,需采用专门的分离轴承单元,结构较复杂,安装拆卸较困难;分离行程比推式略大。第二节离合器的结构方案分析三、膜片弹簧的支承形式

推式膜片弹簧的支承形式双支承环台肩式铆钉:结构简单铆钉、衬套和挡环:结构较复杂无铆钉,离合器盖边缘舌片固定:结构紧凑、简化第二节离合器的结构方案分析三、膜片弹簧的支承形式

推式膜片弹簧的支承形式单支承环环形凸台代替后支承环:结构简化弹性挡环代替前支承环:消除轴向间隙第二节离合器的结构方案分析三、膜片弹簧的支承形式

推式膜片弹簧的支承形式无支承环:结构进一步简化斜头铆钉和环形凸台代替前后支承环弹性挡环和环形凸台代替前后支承环无铆钉式第二节离合器的结构方案分析三、膜片弹簧的支承形式

拉式膜片弹簧的支承形式无支承环:将膜片弹簧大端直接支承在离合器盖环形凸台上单支承环:将膜片弹簧大端支承在离台器盖中的支承环上第二节离合器的结构方案分析四、压盘的驱动方式

凸块-窗孔式、传力销式、键块式连接之间有间隙,在传动中将产生冲击和噪声,且随着接触部分磨损的增加,间隙将加大,引起更大的冲击和噪声,甚至可能导致凸块根部出现裂纹而造成零件的早期损坏另外,零件在相对滑动中有摩擦和磨损,降低了离合器操纵部分的传动效率,已基本被淘汰第二节离合器的结构方案分析四、压盘的驱动方式

Tc=f·F·Z·Rcf为摩擦因数,一般取0.25~0.30F为压盘施加在摩擦面上的工作压力,NZ为摩擦面数,单片为2,双片为4Rc为摩擦片的平均摩擦半径,m第三节离合器主要参数的选择一、离合器传递转矩的能力2.平均摩擦半径Rc假设压力分布均匀,则单元摩擦面积dS上产生的单元摩擦力矩为:dT=f(p0dS)ρ=fp0(ρdαdρ)ρp0为摩擦面承受的单位压力R、r分别为摩擦片外径和内径

第三节离合器主要参数的选择一、离合器传递转矩的能力2.平均摩擦半径Rc摩擦面承受单位压力p0为:p0=F/π(R2-r2)对于有Z个摩擦面的离合器,其摩擦力矩为:由此得:当d/D

0.6时,有

第三节离合器主要参数的选择一、离合器传递转矩的能力3.传递转矩c为摩擦片内外径之比,一般在0.53-0.70之间

第三节离合器主要参数的选择四、摩擦片外径、内径和厚度摩擦片外径D也可根据发动机最大转矩按经验公式选用式中KD为直径系数

第三节离合器主要参数的选择四、摩擦片外径、内径和厚度摩擦片内径d当D确定后,d可按d/D在0.53~0.70来确定;D不变时,若d取小时:摩擦面积增加,Tc增加;但压力分布不均匀,且使摩擦片内外缘圆周速度差别太大而造成摩擦不均匀;不利于散热和扭转减振器的安装。所选D,应使摩擦片最大圆周速度不超过65~70m/s,以免摩擦片发生飞离。第三节离合器主要参数的选择四、摩擦片外径、内径和厚度摩擦片厚度b厚度b为3.0~5.5mm,一般随着外径增大而增加外径(mm)内径(mm)厚度(mm)外径(mm)内径(mm)厚度(mm)1601103.0/3.21701203.0/3.2/3.51801253.0/3.2/3.51901333.0/3.2/3.5/3.82001403.5/3.8/4.02101433.52251503.2/3.52401603.2/3.5/3.8/4.02501603.5/4.02551603.2/3.5/3.8/4.02671653.52751753.53001903.5/3.8/4.03252003.5/3.8/4.0/4.2/4.53502205.03802205.03952304.04002504.2/4.8/5.04202203.54302403.5/4.0/4.2/4.5/5.04502655.0/5.5

第三节离合器主要参数的选择五、摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙摩擦因数f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。摩擦片的材料主要有树脂橡胶基的合成非石棉材料、粉末冶金材料和金属陶瓷材料等。摩擦片材料摩擦系数f非石棉树脂橡胶基非缠绕型0.20~0.27缠绕型0.20~0.35粉末冶金材料铁基0.35~0.50铜基0.25~0.35金属陶瓷材料0.40~0.45第三节离合器主要参数的选择五、摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍,决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸离合器间隙t是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时,为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合,在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙该间隙t一般为3~4mm第四节离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化1.

设计变量β=Tc/Temax=fFZRc/Temax,β取决于F、Rc(D、d)p0=4F/π(D2-d2),p0取决于F、D、d。离合器基本参数的优化设计变量选为:

第四节离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化2.

目标函数参数优化设计的目标是,在保证性能的条件下结构尺寸(D、d)尽可能小。即目标函数:

THE END
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