徑向自加壓磁流變液離合器設(shè)計(jì)【帶PROE三維】【10張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

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徑向 自加壓 磁流變液 離合器 磁流變液離合器 proe三維 徑向自加壓磁流變液離合器設(shè)計(jì) cad 圖紙 畢業(yè)論文
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徑向自加壓磁流變液離合器設(shè)計(jì)

33頁(yè) 15000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書(shū)+10張CAD圖紙【詳情如下】

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徑向自加壓磁流變液離合器設(shè)計(jì)

目 錄

第1章 緒  論 2

1.1引言 2

1.2離合器的發(fā)展 3

1.3離合器的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn) 5

1.3.1磁流變液離合器的結(jié)構(gòu) 5

1.3.2磁流變液離合器的工作原理 6

1.3.3磁流變液離合器的優(yōu)點(diǎn) 7

1.4 方案選擇 8

1.4.1 磁流變液的磁疇理論 8

1.4.2磁流變液的鏈化模型 9

第2章 基本尺寸參數(shù)選擇 10

2.1離合器基本性能關(guān)系式 10

2.2后備系數(shù)的選擇 10

2.3摩擦片外徑的確定 11

第3章 主動(dòng)部分設(shè)計(jì) 13

3.1壓盤(pán)設(shè)計(jì) 13

3.2離合器蓋設(shè)計(jì) 16

3.3傳動(dòng)片設(shè)計(jì) 16

3.4本章小結(jié) 16

第4章 從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì) 17

4.1摩擦片設(shè)計(jì) 17

4.2從動(dòng)盤(pán)轂設(shè)計(jì) 18

4.3從動(dòng)片設(shè)計(jì) 19

4.4扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 19

4.4.1扭轉(zhuǎn)減振器的功能 19

4.4.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 20

4.4.3扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)確定 20

6、扭轉(zhuǎn)減振器減振彈簧的總壓力 22

7、從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂的最大轉(zhuǎn)角 22

8、限位銷(xiāo)與從動(dòng)盤(pán)缺口側(cè)邊的間隙 22

9、限位銷(xiāo)直徑 22

10、從動(dòng)盤(pán)轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 22

4.4.4減振彈簧的尺寸確定 23

4.5本章小結(jié) 24

第5章 磁流變液離合器設(shè)計(jì) 25

5.1磁流變液的概念 25

5.2磁流變液的彈性特性 25

5.3磁流變液的強(qiáng)度計(jì)算 27

5.4磁流變液基本參數(shù)的選擇 28

1、磁流變液原始內(nèi)截錐高與彈簧片厚度比的選擇 28

2、磁流變液工作點(diǎn)位置的選擇 28

3、磁流變液大端半徑及大端半徑與分離指半徑比的選擇 29

4、磁流變液在自由狀態(tài)下的圓錐底角 29

6、分離指的數(shù)目和切槽寬及半徑 30

7、支承圈平均半徑和磁流變液與壓盤(pán)的接觸半徑 30

5.5磁流變液離合器結(jié)構(gòu) 30

5.6本章小結(jié) 31

結(jié)  論 32

參考文獻(xiàn) 33

第1章 緒  論

1.1引言

   磁流變液是1種極具發(fā)展前途和工程應(yīng)用價(jià)值的智能材料。性能良好的磁流變液在磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生明顯的磁流變效應(yīng),即在液態(tài)和固態(tài)之間進(jìn)行快速可逆的轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化是在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成的。在該過(guò)程中,磁流變液的粘度保持連續(xù)、無(wú)級(jí)的變化,整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程極快且可控,能耗極小,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)主動(dòng)控制。磁流變液在未來(lái)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景??梢钥闯鏊淖畲筇攸c(diǎn)就是可控制性,隨著外加磁場(chǎng)的變化而發(fā)生流體流變性能的變化,人們也因此稱(chēng)之為“智能流體”。這種新型介質(zhì)材料具有極高的應(yīng)用價(jià)值。作為磁流變科學(xué)的核心技術(shù),磁流變液的性能對(duì)磁流變技術(shù)應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用,它直接決定了磁流變器件的體積、重量、效率和機(jī)械性能。因而良好的磁流變液必須具備下列性能:

    ①磁流變液所具有的磁流變液應(yīng)是一種可逆變化,它必須具有磁化和退磁兩種過(guò)程。這種流體的磁滯回線必須狹窄。而磁導(dǎo)率很大,尤其是磁導(dǎo)率的初始值和極大值必須很大;

    ②這種懸浮液應(yīng)具有較大的磁飽和,以便使得盡可能大的“磁流”通過(guò)懸浮體的橫截面,從而給顆粒相互間提供盡可能大的能量;

    ③這種液體在接上交流電的工作期間內(nèi),全部損耗(磁滯現(xiàn)象、渦流等)都應(yīng)是很小的一個(gè)量;

    ④這種液體中的強(qiáng)磁性粒子的分布必須均勻,而且分布率保持不變,這樣才能保證其具有高度的磁穩(wěn)定性能;

   ⑤為了防止磁流變液被磨損并改變性能,這種液體必須具有極高的“擊穿磁場(chǎng)”;       ⑥一般說(shuō)來(lái),這種液體的穩(wěn)定性應(yīng)不隨溫度的變化而改變,即在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性;

   ⑦構(gòu)成磁流變液的原材料應(yīng)廉價(jià)而不是稀少的。

1.2離合器的發(fā)展

在早期研發(fā)的離合器結(jié)構(gòu)中,錐形離合器最為成功。它的原型設(shè)計(jì)曾裝在1889年德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼制車(chē)輪的小汽車(chē)上。它是將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動(dòng)件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀(jì)20年代中葉,對(duì)當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō),錐形離合器的制造比較簡(jiǎn)單,摩擦面容易修復(fù)。它的摩擦材料曾用過(guò)駱毛帶、皮革帶等。那時(shí)曾出現(xiàn)過(guò)蹄-鼓式離合器,其結(jié)構(gòu)有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄-鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等,蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。無(wú)論錐形離合器或蹄-鼓式離合器,都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動(dòng)件根本無(wú)法分離的自鎖現(xiàn)象。

現(xiàn)今所用的盤(pán)式離合器的先驅(qū)是多片盤(pán)式離合器,它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是,汽車(chē)起步時(shí)離合器的接合比較平順,無(wú)沖擊。早期的設(shè)計(jì)中,多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì),一個(gè)鋼盤(pán)片對(duì)著一青銅盤(pán)片。采用純粹的金屬的摩擦副,把它們浸在油中工作,能達(dá)到更為滿意的性能。

浸在油中的盤(pán)片式離合器,盤(pán)子直徑不能太大,以避免在高速時(shí)把油甩掉。此外,油也容易把金屬盤(pán)片粘住,不易分離。但畢竟還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí),許多其他離合器還在原創(chuàng)階段,性能很不穩(wěn)定。

石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn),使得盤(pán)片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩,能耐受更高的溫度。此外,由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積,因而可以減少摩擦片數(shù),這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。20世紀(jì)20年代末,直到進(jìn)入30年代時(shí),只有工程車(chē)輛、賽車(chē)和大功率的轎車(chē)上才使用多片離合器。

早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問(wèn)題,即離合器接合時(shí)不夠平順。但是,由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊,散熱良好,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,所以以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)經(jīng)常采用它,尤其是成功地開(kāi)發(fā)了價(jià)格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。

實(shí)際上早在1920年就出現(xiàn)了單片干式離合器,這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關(guān)。但在那時(shí)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi),由于技術(shù)設(shè)計(jì)上的缺陷,造成了單片離合器在接合時(shí)不夠平順的問(wèn)題。第一次世界大戰(zhàn)后初期,單片離合器的從動(dòng)盤(pán)金屬片上是沒(méi)有摩擦面片的,摩擦面片是貼附在主動(dòng)件飛輪和壓盤(pán)上的,彈簧布置在中央,通過(guò)杠桿放大后作用在壓盤(pán)上。后來(lái)改用多個(gè)直徑較小的彈簧,沿著圓周布置直接壓在壓盤(pán)上,成為現(xiàn)今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設(shè)計(jì)上帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的好處,使壓盤(pán)上的彈簧的工作壓力分布更均勻,并減小了軸向尺寸。

多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器,因?yàn)樗哂袕膭?dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、散熱性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點(diǎn),而且由于在結(jié)構(gòu)上采取一定措施,已能做到接合盤(pán)式平順,因此現(xiàn)在廣泛采用于大、中、小各類(lèi)車(chē)型中。

如今單片干式離合器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相當(dāng)完善。采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤(pán),提高了離合器的接合平順性。離合器從動(dòng)盤(pán)總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振器,防止了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振,減小了傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲和載荷。

隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的提高,離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn),乘用車(chē)上愈來(lái)愈多地采用具有雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減振器,能更好地降低傳動(dòng)系的噪聲。

對(duì)于重型離合器,由于商用車(chē)趨于大型化,發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷加大,但離合器允許加大尺寸的空間有限,離合器的使用條件日酷一日,增加離合器傳扭能力,提高使用壽命,簡(jiǎn)化操作,已成為重型離合器當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高離合器的傳扭能力,在重型汽車(chē)上可采用雙片干式離合器。從理論上講,在相同的徑向尺寸下,雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的2倍。但受到其他客觀因素的影響,實(shí)際的效果要比理論值低一些。

近年來(lái)濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn),在國(guó)外某些重型車(chē)上又開(kāi)始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比,由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果,摩擦表面溫度較低(不超過(guò)93℃),因此,起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國(guó)內(nèi)外資料獲知,這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的5-6倍,但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的,超過(guò)這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完善。

近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)直接控制技術(shù)在智能減振、傳動(dòng)及智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的應(yīng)用,人們對(duì)磁流變液及其在振動(dòng)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究工作,一些與材料和裝置有關(guān)的專(zhuān)利和文獻(xiàn)引起了不少學(xué)者和工程技術(shù)人員的關(guān)注。美國(guó)Lord公司的研究者利用鐵鈷合金和鐵鎳合金微粒做了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)表明用合金微粒制備的磁流變液比傳統(tǒng)的磁流變液有更高的屈服應(yīng)力;關(guān)于磁飽和對(duì)磁流變的影響,

5.5磁流變液離合器結(jié)構(gòu)

  圓筒狀磁流變離合器由主機(jī)和電控系統(tǒng)兩大部分組成,兩部分相互獨(dú)立放置,僅通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接。圓筒狀磁流變離合器主機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)、離合、磁場(chǎng)產(chǎn)生、潤(rùn)滑密封和支承五部分組成。

①轉(zhuǎn)動(dòng)部分:轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承、轉(zhuǎn)子。動(dòng)力

傳遞過(guò)程為:動(dòng)力源——主動(dòng)軸——從動(dòng)軸——轉(zhuǎn)子——磁流變液。轉(zhuǎn)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)

子用鍵相聯(lián)以保證同步旋轉(zhuǎn),而軸向定位則由定位卡環(huán)保證,為使磁流變液產(chǎn)生

鏈化反應(yīng)時(shí)有利于磁鏈附著,摩擦端面加工有顆粒狀突起。

②離合部分:離合部分主要包括主動(dòng)件、從動(dòng)件。動(dòng)力傳遞過(guò)程為:磁流

變液——主動(dòng)件——從動(dòng)件。當(dāng)電磁線圈無(wú)電流時(shí),磁流變液呈Newton流體,

此時(shí)由流體的粘性傳遞的轉(zhuǎn)矩很小,而流體中的散砂似的懸浮粒子又不能阻礙主

動(dòng)件與從動(dòng)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),離合器處于分離狀態(tài)。然而,當(dāng)電磁線圈通入電

流后,磁流變液中的懸浮粒子在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁化,沿磁場(chǎng)方向相互吸引形成

鏈狀,這種鏈狀結(jié)構(gòu)增大了磁流變液的剪切應(yīng),依靠這種剪切應(yīng)力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩,

從而將主動(dòng)件與從動(dòng)件接合起來(lái),離合器處于接合狀態(tài)。線圈斷電后,磁流變液

又迅速轉(zhuǎn)變?yōu)椋危澹鳎簦铮盍黧w,因此時(shí)由流體的粘性產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩很小,不能帶動(dòng)從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng),離合器脫開(kāi)。

③磁場(chǎng)產(chǎn)生部分:磁場(chǎng)產(chǎn)生部分只包括電磁線圈和導(dǎo)線圓輪,電磁線圈出

低電阻導(dǎo)線圈制而成,外包絕緣、防潮塑料外殼,以自身彈性定位于導(dǎo)線輪體腔

內(nèi)壁。電磁線圈與箱體外的電控設(shè)備相連可產(chǎn)生可變可控的磁場(chǎng)用以對(duì)磁流變液

的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行控制。

④潤(rùn)滑密封部分:磁流變液在由殼體和從動(dòng)轉(zhuǎn)子所組成的腔體內(nèi)工作,所

以二者之間的結(jié)合面用密封圈進(jìn)行密封。由于磁流變液工作壓力接近常壓,則轉(zhuǎn)

動(dòng)軸與固定盤(pán)之間可采用間隙密封,而滾動(dòng)軸承就以潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。轉(zhuǎn)動(dòng)軸與

其端蓋之間都采用間隙密封,并在0型密封圈間涂抹潤(rùn)滑脂以確保充分潤(rùn)滑,避

免相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)而燒傷。

⑤支承部分:筒狀磁流變液離合器的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的軸承與

軸承支承在離合部分。離合部分右端通過(guò)螺栓與固定盤(pán)聯(lián)在一起,最后再用螺栓

固定在箱體上,左端通過(guò)軸承支承在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。

磁流變離合器的電控系統(tǒng)是調(diào)節(jié)磁流變離合器傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的核心。電控

系統(tǒng)本質(zhì)上就是傳統(tǒng)意義上的電流調(diào)節(jié)器,通過(guò)導(dǎo)線給線圈提供產(chǎn)生變化磁場(chǎng)的

變化電流,只是由于各種需要,增加了穩(wěn)定電流及安全保護(hù)等一些附屬裝置。

5.6本章小結(jié)

本章磁流變液進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。使其可以更好的在該設(shè)計(jì)的離合器中工作,提高離合器的使用壽命及工作效率。磁流變液本身就兼起壓緊彈簧和分離杠桿作用,是離合器上最重要的部件,將其設(shè)計(jì)做好可以是離合器的各項(xiàng)性能得到大幅度的提高。

結(jié)論

本設(shè)計(jì)分析了本設(shè)計(jì)所要采用的的磁流變液離合器,對(duì)磁流變液離合器進(jìn)行了分類(lèi),闡述了磁流變液離合器的原理和組成,及其特性。通過(guò)詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程積累了大量的數(shù)據(jù),并成功的繪制出了磁流變液離合器的成品圖。

主要敘述了離合器的發(fā)展現(xiàn)狀,和它的工作原理,在此過(guò)程中,經(jīng)過(guò)對(duì)比結(jié)合,初步確定了合適的離合器結(jié)構(gòu)形式,選取了拉式磁流變液離合器,并且?guī)в信まD(zhuǎn)減振器,為后面的計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。

在計(jì)算中,首先確定摩擦片外徑尺寸,然后根據(jù)該尺寸對(duì)其他部件總成進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。通過(guò)計(jì)算校核摩擦片外徑尺寸,計(jì)算選擇出其他部件的外形尺寸,再對(duì)其進(jìn)行校核,確定是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)包括對(duì)從動(dòng)盤(pán)總成的設(shè)計(jì)校核,對(duì)壓盤(pán)的設(shè)計(jì)校核,對(duì)離合器蓋的設(shè)計(jì)校核及離合器蓋的設(shè)計(jì)校核和優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)計(jì)算了摩擦片、扭轉(zhuǎn)減振器、磁流變液、壓盤(pán)、離合器蓋、傳動(dòng)片等多個(gè)部件總成

在上述工作完成之后,通過(guò)計(jì)算機(jī)Pro/E軟件的學(xué)習(xí)運(yùn)用,對(duì)離合器總體裝配圖、從動(dòng)盤(pán)總成、壓盤(pán)、磁流變液、摩擦片進(jìn)行了繪制,在繪制的過(guò)程中對(duì)離合器的裝配又有了進(jìn)一步的理解,并且完善了計(jì)算部分的遺漏。

這次的設(shè)計(jì),可以對(duì)原有離合器的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化和修改的建議,對(duì)其以后的設(shè)計(jì)過(guò)程起參考作用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)達(dá)到了優(yōu)化改進(jìn)原有離合器,提高該型汽車(chē)使用性,舒適性,并提高了汽車(chē)的工作效率的目的。

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