液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì),傳動(dòng),變速箱,設(shè)計(jì),仿真
1 緒論
1.1 研究的目的和意義
（1）液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的一次比較完整的某類機(jī)械的整體設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整機(jī)的分析能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
（2通過設(shè)計(jì)，把有關(guān)課題（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液力傳動(dòng)、汽車構(gòu)造、CAD技術(shù)、Pro/E）中獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以利用，使這些知識(shí)得到鞏固與發(fā)展，使理論知識(shí)與生活密切地結(jié)合起來。因此，液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課后綜合性的專業(yè)設(shè)計(jì)。
（3）通過設(shè)計(jì)，熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料，計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖冊(cè)和規(guī)范，熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作與分工合作完成大型設(shè)計(jì)的能力和在機(jī)械整體設(shè)計(jì)方面所必備的基本技能。
（4）本次設(shè)計(jì)的具體要求：進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械、液力傳動(dòng)以及液壓控制等方面的理論與技術(shù)研究，開發(fā)基于機(jī)電一體化的高效、簡(jiǎn)易、穩(wěn)定。
（5）隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,對(duì)液力傳動(dòng)變速箱的需求量將逐年大幅度增加，液力傳動(dòng)變速箱用戶對(duì)性能要求越來越高。本次設(shè)計(jì)致力于研究出更加實(shí)用、合理的液力傳動(dòng)變速箱。
1.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱是由液力變矩器和具有前進(jìn)二檔、后退二檔共四個(gè)檔位的動(dòng)力換檔變速箱組成的液力傳動(dòng)變速箱。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括總體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)、液壓控制部分設(shè)計(jì)、變速箱的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。液力傳動(dòng)變速箱采用單級(jí)二相三工作輪綜合式液力變矩器。液力變矩器使該液力傳動(dòng)變速箱具有液力傳動(dòng)輸出的自動(dòng)適應(yīng)性，能隨著外負(fù)載的變化而相應(yīng)改變其輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，而且要求能夠吸收和消除來自發(fā)動(dòng)機(jī)和外負(fù)載對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)。所采用的換檔方式要求帶有緩沖閥，使操縱簡(jiǎn)單、方便，起動(dòng)平穩(wěn)，較大地減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。
除此之外，還要學(xué)會(huì)濕式多片式液力離合器的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)液壓控制整體的油路。這樣，每個(gè)部分協(xié)調(diào)工作，構(gòu)成完整的液力傳動(dòng)變速箱。并學(xué)會(huì)用Pro/E建造部件的三維造型和運(yùn)動(dòng)仿真。
在設(shè)計(jì)過程中學(xué)會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，并進(jìn)行計(jì)算和繪圖及編寫文本。在解決工程問題時(shí)必須有全局觀點(diǎn)、生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，并樹立正確的設(shè)計(jì)思路和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，熟悉機(jī)電液一體化技術(shù)工作的一般程序和方法。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 發(fā)展概述
20世紀(jì)80年代中期，液力傳動(dòng)變速箱在國(guó)外得以迅速發(fā)展，普及率愈來愈高，除了大排量發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)裝備液力傳動(dòng)變速箱之外，發(fā)動(dòng)機(jī)排量在ZL以下的轎車也大量裝備液力傳動(dòng)變速箱，而且不少車型都把它作為標(biāo)準(zhǔn)配置推出。液力傳動(dòng)變速箱在我國(guó)一直是處于十分落后狀態(tài)，除了70年代長(zhǎng)春第一汽車制造廠曾為紅旗牌轎車配置了液力傳動(dòng)變速箱之后，將近二十多年來，國(guó)產(chǎn)轎車從未出現(xiàn)過液力傳動(dòng)變速箱總成。自從20世紀(jì)80年代以來，國(guó)外大量的現(xiàn)代轎車進(jìn)人我國(guó)市場(chǎng)，特別在一些國(guó)際化大都市，裝備有液力傳動(dòng)變速箱的進(jìn)口轎車迅速增長(zhǎng)。隨著我國(guó)改革開放的進(jìn)一步深入，國(guó)家對(duì)汽車工業(yè)的投資規(guī)模日益擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)高質(zhì)量、高水平、高效率的液力傳動(dòng)變速箱的需求越來越迫切。
1.3.2液力傳動(dòng)變速箱的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng)，液力傳動(dòng)變速箱產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化，產(chǎn)品的針對(duì)性越來越強(qiáng)，因此在保證現(xiàn)有液力傳動(dòng)變速箱生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)到加入WTO后良好的合作開發(fā)機(jī)遇，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)更應(yīng)認(rèn)識(shí)到供方、買方、替代者、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)者的巨大壓力。要緊跟重型商用車行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)，要緊跟客車低地板化、綠色環(huán)?；?、城市公交大型化的發(fā)展方向，開發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的重型車用液力傳動(dòng)變速箱。
2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 液力傳動(dòng)變速箱概述
液力傳動(dòng)變速箱已有60多年的歷史，目前工業(yè)車輛普遍使用的是液力傳動(dòng)變速箱。人們經(jīng)常把液力傳動(dòng)變速箱和無級(jí)變速箱兩個(gè)概念混為一談。實(shí)際上這兩種變速箱工作原理完全不同。
液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合差動(dòng)輪系齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。傳動(dòng)過程中，液力變矩器中液體分子在高壓，高速運(yùn)動(dòng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液力傳動(dòng)變速箱檔位少變化大，連接平穩(wěn)，因此操作容易，既給開車人帶來方便，也給坐車人帶來舒適。
2.2 主要技術(shù)參數(shù)
驅(qū)動(dòng)60噸的液力傳動(dòng)變速箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)：
1）外形尺寸： 740×580×620mm
2）功率： 70Kw
3）轉(zhuǎn)速： 2200r/min
4）油壓： 1.2~1.5Mpa
5）力矩： 70N.m
6）凈質(zhì)量： ≤400kg
7）變速要求： 四級(jí)
2.3 工作原理
本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)換擋功能。液力變矩器由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，泵輪和渦輪是一對(duì)工作組合，它們就好似相對(duì)放置的兩臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動(dòng)能傳遞的媒介，如果用液體代替空氣成為傳遞動(dòng)能的媒介，泵輪就會(huì)通過液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動(dòng)變速變矩范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排齒輪提高效率。
液力傳動(dòng)變速箱是通過濕式多片液力離合器限制或接通齒輪組中的某些齒輪得到不同的傳動(dòng)比。所以換擋品質(zhì)的好壞與這些離合器和制動(dòng)器有直接關(guān)系。根據(jù)汽車擋次的不同，出于成本考慮，經(jīng)濟(jì)型車的液力傳動(dòng)變速箱的控制機(jī)構(gòu)通常被設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單。
2.4 結(jié)構(gòu)介紹
液力傳動(dòng)變速箱是由變速箱、液力變矩器、油泵總成、主調(diào)壓閥、溢流閥部件、操縱閥部件和離合器組成。下面逐步介紹各個(gè)部件：
2.4.1 變速箱
本次變速箱設(shè)計(jì)選用斜齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪因其使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲小而得到廣泛使用。
設(shè)計(jì)要求：變速箱在低檔工作時(shí)作用有較大的力，所以變速箱的低檔布置在靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。通過控制軸的長(zhǎng)度即控制檔數(shù)，來保證變速箱有足夠的剛性。
軸的設(shè)計(jì)：輸出軸上的功率 P=70kw，轉(zhuǎn)速n=2200r/min ，轉(zhuǎn)距T=70 Nm。
2.4.2 液力變矩器
本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三元性結(jié)構(gòu)，選用沖焊型液力變矩器。它有三個(gè)工作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作用。通過泵輪將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的動(dòng)能、壓力能，再經(jīng)渦輪將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而輸出，在這一過程中，通過導(dǎo)輪增加了輸出力矩。它能根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)完成無級(jí)變矩、無級(jí)變速的平穩(wěn)傳動(dòng)，有效衰減了傳動(dòng)中的沖擊和震動(dòng)。
根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率：nb=ndb=2200r/min-1，Pdb=70kw。
根據(jù)液力變矩器的零工況泵輪公稱扭矩 Mbgo=70n.m進(jìn)一步確定變矩器的型號(hào)為YJH315型
2.4.3 油泵總成
油泵通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不論汽車是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)，為自動(dòng)變速器中的變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、換擋控制系統(tǒng)部分提供一定油壓的液壓油。
本次設(shè)計(jì)中，泵必須安裝在變矩器的機(jī)殼上，并靠變矩器的輸出軸來驅(qū)動(dòng)。如果把泵直接安裝在變矩器的輸出軸上，則就回使變矩器變的體積龐大，而且在工藝上也是有很大的困難。因此我們根據(jù)泵的的動(dòng)力輸入方式，可以確定使用齒輪泵，這樣實(shí)現(xiàn)起來方便而且效率高
本次設(shè)計(jì)采用的油泵型式是：月牙型的定量泵。
2.4.4 主調(diào)壓閥、溢流閥部件
調(diào)節(jié)主回路油壓的調(diào)壓閥稱為主調(diào)壓閥。油泵產(chǎn)生的液壓調(diào)節(jié)后形成主油路壓力，作為整個(gè)液壓系統(tǒng)中各閥的基礎(chǔ)液壓。
當(dāng)油泵把油液輸送到液壓系統(tǒng)時(shí)，油泵的輸出油壓隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而升高，過高的油壓可能引起油泵停轉(zhuǎn)或部件損壞。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在液壓系統(tǒng)都設(shè)有調(diào)壓閥，以調(diào)節(jié)和保持主回路的油壓，起到限壓和溢流的作用。
2.4.5 操縱閥部件
操縱閥的作用是通過控制離合器的限制或接通來實(shí)現(xiàn)換擋，微動(dòng)閥的作用是調(diào)壓。
液壓式操縱閥由總泵(主缸)、分泵(工作缸)、管路系統(tǒng)、回位彈簧等組成。具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，接合柔和(有助于降低猛接離合器時(shí)傳動(dòng)系的動(dòng)載荷)。系統(tǒng)剛度好有助于減小自由行程，也便于遠(yuǎn)距離操縱及采用可翻傾式駕駛室等優(yōu)點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)選用液壓式操縱閥。
2.4.6 離合器
本次離合器設(shè)計(jì)的要求為摩擦面多，接合平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損小、使用壽命長(zhǎng)，故選用濕式多片液力離合器，共設(shè)計(jì)兩個(gè)離合器，即一個(gè)前進(jìn)離合器和一個(gè)倒擋離合器。
濕式多片液力離合器的結(jié)構(gòu)包括：離合器蓋、回位彈簧，滾針軸承，摩擦片等部件。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱閥是控制離合器限制或接通的裝置。
2.5 變速箱的三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真
本課題用三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E來實(shí)現(xiàn)液力傳動(dòng)變速箱的零部件造型和整機(jī)造型。并要求將三維建模轉(zhuǎn)換為工程圖，使用pro/e的工程圖功能，我們可以將pro/e制作的模型輸出成圖紙的形式。在液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)過程中，在投入生產(chǎn)之前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行裝配仿真，可以發(fā)現(xiàn)零、部件設(shè)計(jì)上的尺寸干涉和結(jié)構(gòu)不合理，及時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的不足，避免實(shí)際制造中出現(xiàn)問題，造成浪費(fèi)和損失。
2.6 變速箱使用注意事項(xiàng)
變速箱在使用和維修保養(yǎng)時(shí)必須注意的幾個(gè)事項(xiàng)為：
1、油質(zhì)檢查；影響油質(zhì)的主要原因是油液溫度，油液溫度過高，將會(huì)使油液粘性下降，性能破壞，堵塞細(xì)小量孔，卡滯控制閥門，降低潤(rùn)滑效果，破壞密封部件，進(jìn)而可能導(dǎo)致變速箱失效；
2、油壓檢查。車輛運(yùn)行1000公里后有必要進(jìn)行測(cè)壓，把所測(cè)的壓力值列表和標(biāo)準(zhǔn)壓力值對(duì)照來衡量此時(shí)變速箱的工作狀況；
3、液壓控制系統(tǒng)漏油檢查；
4、換檔桿位置檢查和調(diào)整；
5、要用指定的耐高溫液壓油；
6、在行駛中可以自由地切換前進(jìn)擋；
7、長(zhǎng)時(shí)間停車必須使用手剎，否則會(huì)破壞液力變速箱的鎖止機(jī)構(gòu)；
8、車子停穩(wěn)后，再掛入倒擋。
2.7 本章小結(jié)
在這一章節(jié)里，我們大概了解液力傳動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)和功能，以及它其中所包含的各個(gè)部件的基本情況。對(duì)其工作原理也有了初步的認(rèn)識(shí)，此次液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)涉及到的知識(shí)面很廣，涉及到了機(jī)械制圖，機(jī)械原理，材料力學(xué)，液壓傳動(dòng)，汽車?yán)碚?，以及Pro/E等方面的知識(shí)，可以說是對(duì)我大學(xué)知識(shí)的匯總，也是對(duì)我的考驗(yàn)，經(jīng)過近一個(gè)月的努力，通過查資料和詢問老師，我已經(jīng)掌握了液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)方法，知道了做什么，怎么去做，并確定了當(dāng)中的尺寸和參數(shù)，不過，由于水平有限，其中在所難免會(huì)有些小錯(cuò)誤，望各位老師賜教，知道我把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做的更完美。
3 變速箱設(shè)計(jì)
3.1 變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
圖3—1 總體方案圖
說明：前進(jìn)一擋： 由輸入軸經(jīng)齒輪2和8 結(jié)合，由輸出軸輸出；
前進(jìn)二擋： 由輸入軸經(jīng)齒輪1和7 結(jié)合，由輸出軸輸出；
后退一擋： 由輸入軸經(jīng)齒輪3和6，過中間軸，又由齒輪5和8，最后有輸出軸輸出；
后退二擋： 由輸入軸經(jīng)齒輪3和6，過中間軸，又由齒輪4和7，最后有輸出軸輸出；
剎車擋： 由剎車軸，經(jīng)齒輪 9和10，最后控制輸出軸。
檔位
參數(shù)
前進(jìn)一擋
前進(jìn)二擋
后退一擋
后退二擋
剎車擋
齒數(shù)
=28
=48
=48
=28
=48 =48
=28 =48
=48 =48
=48 =48
=32
=32
傳動(dòng)比（i）
1.75
0.56
1.75
0.56
1
表3—1 擋位齒數(shù)表
3.2 前進(jìn)檔設(shè)計(jì)
3.2.1 前進(jìn)擋概述
由于汽車變速箱各檔齒輪的工作情況是不相同的，所以按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況，應(yīng)該將它們分為前進(jìn)擋工作區(qū)和后退檔工作區(qū)兩大類。
前進(jìn)擋工作區(qū)：在這個(gè)區(qū)內(nèi)的工作特點(diǎn)是行車?yán)寐瘦^高，因?yàn)樗瞧嚨慕?jīng)濟(jì)性檔位。在高檔工作區(qū)內(nèi)的齒輪轉(zhuǎn)速都比較高，因此容易產(chǎn)生較大的噪聲，特別是增速傳動(dòng)，但是它們的受力卻很小，強(qiáng)度應(yīng)力值都比較低，所以強(qiáng)度裕量較大，即使削弱一些小齒輪的強(qiáng)度，齒輪匹配壽命也在適用的范圍內(nèi)。因此，在前進(jìn)檔工作區(qū)內(nèi)齒輪的主要設(shè)計(jì)要求是降低噪聲和保證其傳動(dòng)平穩(wěn)，而強(qiáng)度只是第二位的因素。以下將具體闡述怎樣合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)。
3.2.2 前進(jìn)擋檔數(shù)的確定
檔數(shù)多少影響到檔與檔之間的傳動(dòng)比比值。比值過大會(huì)造成換檔困難。一般認(rèn)為比值不宜大于1.7~1.8。因此如最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比之比值愈大，檔位數(shù)也應(yīng)愈多。對(duì)于轎車而言，由于其行駛車速高，比功率大，最高檔的后備功率也大，即最高檔的動(dòng)力因素大，所以其最高檔與起動(dòng)檔的動(dòng)力因素間的變化范圍較小。
重型貨車的比功率更小，使用條件也更復(fù)雜，所以一般采用六檔至十幾個(gè)檔的變速箱，以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，從而使汽車具有足夠的動(dòng)力性和良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
但：本設(shè)計(jì)為了滿足使用要求，擋數(shù)設(shè)計(jì)為： 前進(jìn)為二擋
3.2.3 前進(jìn)擋齒輪設(shè)計(jì)
（1）合理選用模數(shù)：
在現(xiàn)代變速箱設(shè)計(jì)中，各檔齒輪模數(shù)的選擇是不同的。但為了經(jīng)濟(jì)性和用途的要求，初選模數(shù)：m=4。
（2）合理選用壓力角：
對(duì)于同一分度圓的齒輪而言，若其分度圓壓力角不同，基圓也就不同。當(dāng)壓力角越大時(shí)，基圓直徑就越小，漸開線就越彎曲，輪齒的齒根就會(huì)變厚，齒面曲率半徑增大，從而可以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。
（3）合理選用螺旋角：
為了保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性、低噪聲和少?zèng)_擊，所有齒輪都要選擇較大的螺旋角，一般都在30左右。
（4）分析齒頂寬：
對(duì)于正變位齒輪，隨著變位系數(shù)的增大，齒頂高也增大，而齒頂會(huì)逐漸變尖。所以必須對(duì)齒輪進(jìn)行齒頂變尖的驗(yàn)算。對(duì)于汽車變速箱齒輪，一般推薦其齒頂寬不小于(0.25-0.4)m。
3.2.4 齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法概述
（1）我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局所發(fā)表的漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的計(jì)算方法所制定的，該方法比較全面地考慮了影響齒輪承載能力的各種因素，現(xiàn)已成為目前最精確的、綜合的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法。
影響輪齒載荷的各種因素大致可歸納為四個(gè)方面，分別用四個(gè)系數(shù)來修正名義載荷，這四個(gè)系數(shù)分別為使用系數(shù)K、動(dòng)載系數(shù)K、齒向載荷分布系數(shù)K、齒間載荷分配系數(shù)K。
（2）各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的動(dòng)載系數(shù)Kv在形式上有很大的差別，考慮的因素也不相同。
（3）各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的齒向載荷分布系數(shù)K的計(jì)算方法各不相同。
（4）各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的齒間載荷分配系數(shù)K的處理上有很大差別。
（5）由于汽車變速箱的工作特性，使得輪齒的載荷是波動(dòng)的，對(duì)于這種不穩(wěn)定載荷的情況。
從以上四點(diǎn)可看出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法是一種比較合理、精確的方法，所以在本論文中齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算采用此種方法。
齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，輪齒處于懸臂狀態(tài)，在齒根產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和其它應(yīng)力，并有較大的應(yīng)力集中，為使齒輪在預(yù)定的壽命期內(nèi)不發(fā)生斷齒事故，必須使齒根的最大應(yīng)力小于其許用應(yīng)力。采用30切線法確定齒根危險(xiǎn)截面位置，取危險(xiǎn)截面形狀為平截面，按全部載荷作用在單對(duì)齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)，只取彎曲應(yīng)力一項(xiàng)，按受拉側(cè)的最大應(yīng)力建立起名義彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，再用相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正，得到計(jì)算齒根的彎曲應(yīng)力公式。
圖3—2 前進(jìn)一擋齒輪
3.2.5 前進(jìn)擋軸的設(shè)計(jì)
第一軸和中間軸：
（3—1）
第二軸：
（3—2）
式中 —發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，N·m
軸的直徑d與軸的長(zhǎng)度L的關(guān)系可按下式選?。?
第一軸和中間軸： d/L=0.160.18；
第二軸： d/L=0.180.21。
圖 3—3軸的設(shè)計(jì)圖
3.3 倒檔設(shè)計(jì)
3.3.1 倒檔概述
由于倒檔使用率不高，為了經(jīng)濟(jì)性，采用和前進(jìn)擋一樣的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，利用在前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪的方案。由于前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鼓采用中間傳動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)倒擋。
3.3.2 倒檔零件設(shè)計(jì)
圖3—4倒退一擋齒輪
圖3—5 倒車軸
3.4 剎車檔設(shè)計(jì)
由于剎車檔使用率不高，一般常采用直齒滑動(dòng)齒輪方案換入倒檔。為實(shí)現(xiàn)剎車檔傳動(dòng)，設(shè)計(jì)剎車擋齒輪，控制剎車軸的輸入轉(zhuǎn)距，從而控制輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剎車功能。
圖3—6 剎車軸
3.5 變速箱總體結(jié)構(gòu)
圖3—7變速箱總裝配圖
3.6 本章小結(jié)
本章很細(xì)致的講解了變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算過程，這也是本次設(shè)計(jì)中最復(fù)雜，最難的一部分，因?yàn)樽兯傧涫侵黧w。經(jīng)過我的努力和老師同學(xué)的幫助，終于順利完成了。包括前進(jìn)檔的設(shè)計(jì)，倒檔和剎車檔的設(shè)計(jì)，計(jì)算量比較大，所以要非常仔細(xì)，變速箱的順利完成，后面的部分將會(huì)容易的多了，當(dāng)然其中難免會(huì)有些須錯(cuò)誤，忘老師指正。
4 液力變矩器設(shè)計(jì)
4.1 液力變矩器概述
液力變矩器是液力傳動(dòng)變速箱最具特點(diǎn)的部件，本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三元性結(jié)構(gòu)，有三個(gè)工作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作用。通過泵輪將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的動(dòng)能、壓力能，再經(jīng)渦輪將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而輸出，在這一過程中，通過導(dǎo)輪增加了輸出力矩。它能根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)完成無級(jí)變矩、無級(jí)變速的平穩(wěn)傳動(dòng)，有效衰減了傳動(dòng)中的沖擊和震動(dòng)。
4.2 液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理
變矩器的結(jié)構(gòu)包括泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和罩輪，泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑向裝有許多扭曲的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過的導(dǎo)環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動(dòng)盤相連接。同泵輪一樣，渦輪也裝有許多葉片。但渦輪葉片的扭曲方向與泵輪葉片的扭曲的方向相反。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相連。泵輪葉片與渦輪葉片相對(duì)安置，中間有3～4mm的間隙。導(dǎo)輪位于泵輪與渦輪之間，通過單向離合器安裝在與油泵連接在一起的導(dǎo)輪軸上，油泵安裝在變速器殼體上。
液力傳遞過程如下圖：
圖4—1 液力傳遞過程示意圖
泵輪 渦輪 導(dǎo)輪 泵輪，依次反復(fù)循環(huán)。
渦輪扭矩=泵輪液流沖擊渦輪的扭矩+導(dǎo)輪反作用扭矩
液力變矩器的工作原理示意圖如下：
圖4—2 工作原理示意圖
4.3 液力變矩器的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.3.1 液力變矩器的轉(zhuǎn)矩功率計(jì)算
液力變矩器主要依靠其泵輪來吸收從發(fā)動(dòng)機(jī)或輸入軸傳遞而來的功率或轉(zhuǎn)矩。泵輪轉(zhuǎn)矩 TB=ρgλBnB2D5 （4—1）
式中λB——泵輪功率系數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)取決于變矩器的型式和幾何形狀以及TB，nB和D所用的單位。對(duì)于一組幾何相似的液力變矩器在等傾角（運(yùn)動(dòng)學(xué)相似）工況下時(shí)，它是常數(shù)，而當(dāng)轉(zhuǎn)速比i改變時(shí)，則發(fā)生變化，即λB是轉(zhuǎn)速比的函數(shù)。
上述轉(zhuǎn)矩及功率的計(jì)算方程，同樣適用于渦輪，其型式為
TT=ρgλTnT2D5 （4—2）
利用λB及λT值，可以計(jì)算出表示液力變矩器的其他數(shù)值。
1）變矩比K=-TT/TB=-λT/λB
2）效率 η=Ki=-λT/λBi
求得這些數(shù)值以后，可以根據(jù)上1），2）式求出轉(zhuǎn)矩系數(shù)K及轉(zhuǎn)矩TB值及TT值。實(shí)際應(yīng)用中求輸入輸出特性來得到。
4.3.2 液力變矩器循環(huán)圓設(shè)計(jì)
1）循環(huán)圓形狀的選擇
采用圓形循環(huán)圓。
2）工作輪在循環(huán)圓中的排列位置
徑流式工作輪從軸面圖看，液流沿著葉片半徑方向流動(dòng)。我們按照設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)方便采用這種。
3）循環(huán)圓尺寸的確定
a）先確定變矩器有效直徑
根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率
nb=ndb=2200r/min-1
Pdb=70kw
查液力變矩器系列型譜圖,可初步選用有效直徑為D=315mm,公稱力矩為63n.m的液力變矩器
b）確定循環(huán)圓內(nèi)徑
通過直徑比m=D/D，D循環(huán)圓內(nèi)徑，D為有效直徑。對(duì)一般失效變矩比，m=1/3；而對(duì)失效變矩比K要求高的變矩器，m的取值范圍為0.4～0.45。取m=0.4，D= mD=0.4315=126。
c）循環(huán)圓形狀系數(shù)a 循環(huán)圓形狀系數(shù)a=L/L，L為循環(huán)圓內(nèi)環(huán)的徑向長(zhǎng)度，L為循環(huán)圓外環(huán)的徑向長(zhǎng)度。a的取值范圍為0.43~0.55。取a=0.5，計(jì)算得L=D-D=315-126=189，L=a L=94.5。
d）循環(huán)圓寬度B′=bD。式中B′為循環(huán)圓的軸向?qū)挾?。一般取值范圍為b=0.2~0.4，取b=0.3，故B′=0.3315=94.5。
4.3.3 液力變矩器葉片設(shè)計(jì)
葉片設(shè)計(jì)擬采用環(huán)量分配法。直徑為315mm的變矩器，對(duì)于載重汽車，因功率儲(chǔ)備小，動(dòng)力變化范圍大，載荷變化劇烈，故應(yīng)選取能容較大，具有小正透性（1.0
2).零速工況和高效區(qū)變矩系數(shù)大(k0=2.5~3.5)以內(nèi)空載損失小的液力變矩器.直徑為315mm的變矩器，采用k=3.0。本次設(shè)計(jì)的液力變矩器的裝配圖如下圖所示：
圖4—3 液力變矩器裝配圖
4.3.4 液力變矩器各種性能及其評(píng)價(jià)
1）變矩性能：
變矩性能是指液力變矩器在一定范圍內(nèi)，按一定規(guī)律無級(jí)地改變由泵輪軸傳至渦輪軸的轉(zhuǎn)矩值的能力。變矩性能主要由無因次的比特曲線K=Ki來表示。評(píng)價(jià)性能好壞的指標(biāo)有如下兩種工況，一是i=0時(shí)的變矩比值K0，通常稱為失效變矩比；二是變矩比K=1時(shí)的轉(zhuǎn)速比i值，以iM表示，通常稱做偶合器工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比，它表示液力變矩器增矩的工況范圍。
2）自動(dòng)適應(yīng)性能：
自動(dòng)適應(yīng)性能是指液力變矩器在發(fā)動(dòng)機(jī)工況不變或變化很小的情況下，隨著外部阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地改變渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩TT和轉(zhuǎn)速nT，并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的能力。
3）經(jīng)濟(jì)性能
經(jīng)濟(jì)性能是指液力變矩器在傳遞能量過程中的效率。它可以用無因次效率特性η=η（i）來表示。
4）負(fù)荷特性：
負(fù)荷特性是指它以一定的規(guī)律對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加負(fù)荷的性能。液力變矩器施加于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷性能完全由泵輪的轉(zhuǎn)矩變化特性決定。
5）透穿性能
透穿性能是指液力變矩器渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)泵輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的能力。
4.4 液力變矩器的冷卻裝置設(shè)計(jì)
液力變矩器在工作時(shí)，由于能量的損失，會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，這種熱量和液力變矩器傳遞的功率有關(guān)。
為了確定冷卻所需的循環(huán)流量，用以選擇冷卻器及補(bǔ)油泵的容量，就必須知道變矩器與傳動(dòng)系的發(fā)熱量?？傻萌缦陆Y(jié)論：
液力變矩器的功率損失為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的20%~25%；
傳動(dòng)系的功率損失約為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的5%~8%；
兩方面的功率損失之和Ps約為
Ps=（1-ηε）PeN=0.3PeN=0.370kw=21kw （4—3）
式中： ηε—液力機(jī)械傳動(dòng)的平均效率，取ηε=0.7；
PeN—發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率
1導(dǎo)輪，2渦輪，3泵輪，4背壓閥，5壓力表，6油溫表，7精濾油器，
8冷卻器，9油泵，10安全閥，11粗濾油器，12油箱
圖4—4 液力變矩器壓力補(bǔ)償及冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
4.5 本章小結(jié)
本章介紹了液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理及其一些特性，并進(jìn)行了液力變矩器的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括液力變矩器的轉(zhuǎn)矩功率計(jì)算，循環(huán)圓設(shè)計(jì)，葉片設(shè)計(jì)，還分析了葉片參數(shù)對(duì)性能的影響和葉輪上軸向力，在最后，進(jìn)行了液力變矩器的冷卻裝置的設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)，充分了解了液力變矩器的結(jié)構(gòu)和工作過程與原理。
5 液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
5.1 液力傳動(dòng)變速箱油路原理
原理圖如下所示：
圖5—1 液力傳動(dòng)變速箱總體油路圖
以上圖是從油箱出來的油的部分油路。油液的選用根據(jù)變矩器的要求，再根據(jù)溫度的要求及工況的要求，選擇6號(hào)壓力油。
油液從油箱出來經(jīng)過精濾油器過濾雜質(zhì)，到齒輪泵。經(jīng)過泵的加壓一部分到了主調(diào)壓閥，在那里經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)，送入變矩器。另一部分進(jìn)入直動(dòng)式減壓閥減壓后到達(dá)離合器。從而帶動(dòng)操縱閥工作到達(dá)液壓缸，實(shí)現(xiàn)換檔。
離合器處于掛檔狀態(tài)，當(dāng)處于中間位置時(shí)，2個(gè)檔都沒掛上。這樣以來，就解決了2個(gè)換檔工作時(shí)會(huì)互相干擾的問題。而我們?cè)陔x合器缸中，活塞的兩邊都加上彈簧，以使它能準(zhǔn)確、迅速的回中間位置。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并達(dá)到迅速、準(zhǔn)確的換檔，我們把液壓缸安裝在2根軸上。這樣我們可以通過簡(jiǎn)單的液壓缸里的桿的左右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)換檔。
5.2 油泵總成設(shè)計(jì)
油泵安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動(dòng)。
選取齒輪泵的幾何排量為QB
由幾何排量公式有：
QB=2m2ZB＝/４｛［（Z+２）m］２-［（Z-２）m］２｝B （5—1）
式中：m—齒輪模數(shù)；
Z—齒輪齒數(shù)；
B—齒輪齒寬。
選用內(nèi)嚙合齒輪：
外齒輪：Z＝10 m＝2.5 B＝0.1m
內(nèi)齒輪：Z＝７ m＝2.5 B＝0.1m
Ｋ取1.01
QB=2m2ZB＝/４｛［（Z+２）m］２-［（Z-２）m］２｝B＝40
根據(jù)變矩器的液壓要求，取齒輪泵額定壓力為2.5Mpa,最大壓力為４Mpa，最低為２Mpa容積效率為85％。
齒輪泵設(shè)計(jì)圖如下：
圖5—2 泵的過渡配合圖
通過過度齒輪與變矩器輸出嚙合來帶動(dòng)齒輪泵，由于變矩器的輸出是不斷變化的，因此泵的的輸出也是變化的。過度齒輪是用來把泵和變矩器的輸出軸隔離開來，以方便泵的安裝，減小變矩器的尺寸。內(nèi)嚙合齒輪泵的輸入軸是和過度齒輪同軸的。
殼體的設(shè)計(jì)：為了給過度齒輪和泵的結(jié)合設(shè)計(jì)，很好的保護(hù)和防止油液的污染，必須給其裝上外殼。
起齒輪邊界總高度170毫米，為了給油液的運(yùn)行留下足夠的空間和過度齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)嚙合，給它兩邊都留下20毫米的空間。根據(jù)對(duì)工作狀況的分析，和對(duì)油液壓力的校核，選擇2毫米的鍛鋼作為機(jī)殼。
泵的厚度選為20毫米。泵和齒輪被密封在殼體里，可以最大限度的保護(hù)泵的工作，并且由于殼體呈扁圓形狀，可以很好的節(jié)省空間，為變矩器設(shè)計(jì)的小型化有很大的幫助，該殼體裝在變矩器的殼體。
5.3 主調(diào)壓閥、溢流閥部件
主調(diào)壓閥是將油泵產(chǎn)生的液壓調(diào)節(jié)后形成主油路壓力，作為整個(gè)液壓系統(tǒng)中各閥的基礎(chǔ)液壓，可通過主油路壓力檢測(cè)口測(cè)量出主油路壓力。由于主調(diào)壓閥是為變矩器調(diào)壓的，而變矩器的進(jìn)口壓力為0.45MPA-0.7MPA之間的。因此必須在以上的主調(diào)壓閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，就可符合設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)主調(diào)閥壓力的調(diào)節(jié)的關(guān)系，
取彈簧的勁度系數(shù)為：K=1.1 107N/M
節(jié)流孔油壓為0.2MPA
S=[（0.044 0.044）-（0.02-0.02）]=1536 10-6
0.2 106 （0.03）2+1.1 105X=1.536 10-3P
X=40㎜即該彈簧預(yù)留壓緊長(zhǎng)度為40㎜
如下圖設(shè)計(jì)：
圖5—3 主調(diào)壓閥
5.4 本章小結(jié)
在本章中，通過對(duì)液力傳動(dòng)變速箱油路原理進(jìn)行了細(xì)致的分析，了解了變速箱的油路過程，更加熟悉了液力傳動(dòng)變速箱的具體結(jié)構(gòu)和原理。而后進(jìn)行了油泵總成的設(shè)計(jì)和主調(diào)壓閥、溢流閥部件的設(shè)計(jì)，雖然它們都是小部件，可對(duì)整個(gè)液力傳動(dòng)變速箱而言，可以說是至關(guān)重要的。
6 離合器（專題部分）
6.1 引言
按動(dòng)力傳遞順序來說，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器種類繁多，根據(jù)工作性質(zhì)可分為：
（1）操縱式離合器；
（2）自動(dòng)式離合器。
隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高人們對(duì)離合器的要求越來越高，提高離合器的可靠性和使用壽命已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。
圖6—1 離合器工作示意圖
本次設(shè)計(jì)的離合器選用濕式多片液力離合器。
濕式多片液力離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。
圖6—2 離合器的組成元件
6.2 離合器的功能與要求
離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。
(1)汽車起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；
(2)在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；
(3)限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過載而損壞；
(4)有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。
為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求：
1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。
2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加；
3）分離迅速、徹底；
4）從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量??；
5）有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命。
6）避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。
7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞；
8）作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能??；
9）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡；
10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。
6.3 離合器的結(jié)構(gòu)方案的確定
6.3.1 摩擦離合器的基本組成和工作原理
1. 曲軸 2. 從動(dòng)軸(變速器一軸) 3. 從動(dòng)盤 4. 飛輪 5. 壓盤 6. 離合器蓋 7. 分離杠桿 8. 回位彈簧 9. 分離軸承和分離套筒 10. 回位彈簧 11. 分離叉 12. 離合器踏板 13. 分離拉桿 14. 拉桿調(diào)節(jié)叉 15. 回位彈簧 16. 壓緊彈簧 17. 從動(dòng)盤摩擦片 18. 軸承
圖6—3 摩擦離合器的基本組成
基本組成包括：
n 主動(dòng)部分：飛輪、離合器蓋、壓盤
n 從動(dòng)部分：從動(dòng)盤、從動(dòng)軸
n 壓緊機(jī)構(gòu)：壓緊彈簧
n 操縱機(jī)構(gòu)：離合器踏板、分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等
主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。
離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離和接合，在傳動(dòng)過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動(dòng)盤接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離。
1—飛輪；2—從動(dòng)盤；3和7—踏板；4—壓緊彈簧；5—從動(dòng)軸；6—從動(dòng)盤轂
圖6—4 摩擦離合器工作原理
1) 接合狀態(tài)
飛輪、壓盤、從動(dòng)盤三者在壓緊彈簧的作用下壓緊在一起，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪、壓盤通過摩擦力矩傳至從動(dòng)盤，再經(jīng)從動(dòng)軸（變速器的第一軸）向變速器傳遞動(dòng)力。
2) 分離過程
踩下離合器踏板，分離拉桿右移，分離叉推動(dòng)分離套筒左移，通過分離軸承使分離杠桿內(nèi)端左移、外端右移，使壓盤克服彈簧右移，離合器主、從動(dòng)部分分離，中斷動(dòng)力傳動(dòng)。
3) 接合過程
緩慢抬起踏板，壓盤在壓緊彈簧的作用下逐漸壓緊從動(dòng)盤，傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增加，從動(dòng)盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍小于飛輪轉(zhuǎn)速，壓力不斷增加，二者轉(zhuǎn)速逐漸接近，直至相等，打滑消失，離合器完全接合。
6.3.2 離合器的結(jié)構(gòu)方案分析
（1）從動(dòng)盤數(shù)的選擇
單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。
雙片離合器與單片離合器相比，由于摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大；一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場(chǎng)合。
多片離合器多為濕式，接合更加平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損小，摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)，主要用于重型牽引車和自卸車上。
現(xiàn)在汽車上的變速箱的離合器多為濕式多片離合器，因?yàn)槠侥Σ猎幸韵乱恍﹥?yōu)點(diǎn):(1)傳遞的轉(zhuǎn)矩大，可通過增加片數(shù)來提高摩擦扭矩;(2)布置方便;(3)摩擦元件的受力情況與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān);(4)壓力分布均勻，磨損均勻;(5)不用專門調(diào)整摩擦片間隙的裝置。
濕式離合器以下特點(diǎn):
l)濕式離合器用油冷卻摩擦片，有較快的散熱速率；
2)濕式離合器接合時(shí)，缸內(nèi)離心油壓影響壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)。分離時(shí)離心油壓仍然作用于活塞上；
3)濕式離合器對(duì)摩擦材料和潤(rùn)滑油有專門的要求；
綜上所述故選用濕式多片離合器。
（2）離合器結(jié)壓盤的選擇 |2ACN '1Jc ?
離合器有摩擦式，電磁式，液力式。摩擦式應(yīng)用廣泛。摩擦式工作表面形狀包括錐形、鼓形和盤形，錐形和鼓形其從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換檔困難，且結(jié)合不夠柔和，易卡住。
故選擇盤形摩擦式離合器。
（3）壓緊彈簧和布置形式的選擇
1）周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布，同時(shí)有若干個(gè)分離杠桿也是圓周分布。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。
2）中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。此結(jié)構(gòu)多用于重型汽車上。
3）斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤上，并通過壓桿作用在壓盤上。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變
4）膜片彈簧離合器是以膜片彈簧作為壓緊彈簧的。如圖6—5所示：
它的優(yōu)點(diǎn)為：
1）膜片彈簧具有較理想的非線性特性；
2）膜片彈簧軸向尺寸小徑向尺寸大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)目少，質(zhì)量小，可靠性高；
3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定，平衡性好；；
4）膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑磨：
5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，維修保養(yǎng)方便，使用壽命長(zhǎng)；
6）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。
近年來，膜片彈簧離合器不僅在轎車上大量采用，而且在輕、中、重型貨車上也被廣泛采用。
圖6—5 膜片彈簧離合器
故選用膜片彈簧離合器
（4）分離時(shí)離合器受力形式選擇
拉式膜片彈簧需專門的分離軸承，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝和拆卸較困難，且分離行程略比推式大些：推式摸片彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝拆卸較簡(jiǎn)單。
故結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用推式膜片彈簧
（5）膜片彈簧支承形式的選擇
推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同分為三種：
（1）雙支承環(huán)形式。如下圖。
圖a用臺(tái)肩式鉚釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是早已采用的傳統(tǒng)形式；
圖b在鉚釘上裝硬化襯套和剛性擋環(huán)，可提高耐磨性和使用壽命，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；
圖c取消了鉚釘，在離合器蓋內(nèi)邊緣上伸出許多舌片，將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋彎合在一起，使結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)化、耐久性良好，因此其應(yīng)用日益廣泛。
圖6—6 推式膜片彈簧雙支承環(huán)形式
（2）單支承環(huán)形式。在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)來代替后支承環(huán)(圖6-7a)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)(圖6-7b)，以消除膜片彈簧與支承環(huán)之間的軸向間隙。
圖6—7推式膜片彈簧單支承環(huán)形式
（3）無支承環(huán)形式。利用斜頭鉚釘?shù)念^部與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺(tái)將膜片彈簧鉚合在一起而取消前、后支承環(huán)(圖6-8a)；或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)，離合器蓋上環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)(圖6-8b)，使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化；或取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)彎合在一起(圖6-8c)，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。
圖6—8推式膜片彈簧無支承環(huán)形式
所以選用雙支承環(huán)形式。
（6）壓盤驅(qū)動(dòng)形式選擇
壓盤的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊—窗孔式、銷釘式、鍵塊式和傳動(dòng)片式。前三種的共同缺點(diǎn)是在聯(lián)接件之間都有間隙，在驅(qū)動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨損，降低了離合器傳動(dòng)效率。傳動(dòng)片式是近年來廣泛采用的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)片的彈性允許其作軸向移動(dòng)。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)，一般采用高碳鋼。
故選擇傳動(dòng)片式。
（7）扭轉(zhuǎn)減振器 i G4kJ' 的選擇
它能降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率，增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。
故要有扭轉(zhuǎn)減振器。
（8）離合器的操縱機(jī)構(gòu)選擇
機(jī)械式質(zhì)量大，機(jī)械效率低，遠(yuǎn)距離操縱時(shí)布置較困難，壽命短，用于輕形車；
氣壓式突出優(yōu)點(diǎn)只是操縱輕便； *
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