1、上海工程技術大學畢業設計（論文） YZT垃圾車離合器的設計與計算關于YZT垃圾車離合器的設計與計算的開題報告姓名1 課題目的和意義垃圾車離合器設計屬于專用汽車離合器研究范疇，而我國ZBT50004-89標準對國產專用汽車定義為：“裝置有專用設備，具備有專用功能，用于承擔專門運輸任務或專項作業的汽車和汽車列車。”還將專用汽車劃分為廂式汽車，罐式汽車，專用自卸汽車，起重舉升汽車，倉柵汽車和特種結構汽車等六大類。絕大部分垃圾車屬專用自卸汽車。本課題主要研究垃圾車底盤重要總成之一離合器的設計與計算。其重要意義在于，離合器作為垃圾車底盤傳動系統中的重要總成，在發動機與傳動系間起著動力傳遞橋梁的作用，一個

2、優良的離合器不僅可以高效、恰當地地傳遞動力，還能延長底盤壽命，降低油耗。因此設計一個易于操作及結合分離快速離合器很重要，并且通過離合器設計計算，有助于初步掌握汽車新產品的開發與設計的方法，培養了汽車零部件的設計能力，提高了綜合運用所學知識剞劂實際問題的能力，具有十分重要的意義。另外，離合器作為汽車的關鍵部件，其主要功能如下：1) 汽車起步時將發動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩起步；2)在換擋時將發動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊，保證換擋時工作平穩。3)限制傳動系所承受的最大轉矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；4)有效地降低傳動系中的振動和噪聲2 國內外研究現狀當前，我國汽

3、車離合器技術也正處于發生深刻變化的時期。隨著多種變速箱技術的發展和齊頭并進，我國離合器技術也逐漸由單一的、傳統的摩擦式離合器向多種傳動技術并存的方向發展。2000年以前，我國基本上還是摩擦式離合器一枝獨秀，2000年以后，隨著汽車逐漸向舒適性和環保節能的要求轉變，加上國外先進傳動技術的相繼研發和引進，我國摩擦式離合器作為傳動部件的壟斷地位逐漸被打破。最近幾年，我國自動檔車型產量上升很快，2007年，我國乘用車自動檔的比重已經突破30%。自動變速器目前已經在用的技術有AT、AMT、CVT和DCT等，它們對應的傳動部件都不完全相同。AT、CVT主要對應的是液力變矩器（TC），同時也附帶有一個鎖止離

4、合器。 AMT主要還是傳統的摩擦式離合器，但需要改進成自適應（自動補償）離合器。DCT主要對應是干式或者濕式雙離合器、雙質量飛輪。目前，國內主要的離合器技術還是適應手動變速器（MT），也就是傳統的摩擦彈簧離合器。摩擦彈簧離合器主要有螺旋彈簧離合器、膜片彈簧離合器、單片離合器、多片離合器、拉式離合器、濕式離合器和干式離合器等不同分類。目前，我國離合器技術發展也由傳統摩擦彈簧離合器向多種傳動技術方式的發展。螺旋彈簧離合器基本上即將退出市場，目前只是在維修市場因價格便宜還有一些車主使用。膜片彈簧已經成為我國目前離合器的主流技術。在自動檔領域，液力變矩器我國已經在上海薩克斯實現了產業化，國內還有數家企

5、業的液力變矩器也已經實現小批量生產。目前，國內技術開發最困難的是雙離合器。目前，國內的杭維柯、上汽變速器等都已經推出了雙離合器變速器樣品，但核心技術主要還是來自國外。與跨國企業相比較，我國汽車離合器的技術差距，可以表現為兩個方面：一方面是在商用車尤其在載貨車領域，跨國企業的離合器產品與國內產品存在差距，也即國內企業的產品有一定的競爭優勢。另一方面，在乘用車領域，我國離合器產品與跨國企業的產品有很大的差距，跨國企業產品有很大的競爭優勢。中外汽車離合器技術差距產生的因素，主要有市場、技術發展趨勢、工業基礎、車主消費習慣、政策環境等因素。我國商用車離合器與國外相比是有競爭優勢的，很多外資企業都無法進

6、入我國載貨汽車的配套體系。為什么呢，難道國外公司沒有開發出不適合載貨汽車用的離合器？不是的，最主要的差別還是中國的國情造成的。在中國，載貨汽車超載已經成為一個普遍的現象，即“大噸小標”現象非常突出，而且屢禁不止，有時候還不算違法。比如，很多超載的汽車只要不上路，不違法；單位內部用的車輛，無論怎么超載也不違法，而且還受到單位的鼓勵，說要提高效率。對國外企業來講，他們就不明白一輛額定載重為10噸的汽車離合器為什么要用到適合在30、40噸汽車上用的離合器。而一旦按額定載重匹配上離合器，車主很快就會發現，即使是國外品牌的離合器，都不經用、不好使。國內的載貨車車主不會認為是自己超載惹的“禍”，而是自然地

7、認為是國外品牌的產品品質不好。所以，即使是國外品牌再好的離合器，一進入中國載貨汽車領域，馬上就會出現“水土不服”，而國內離合器生產企業恰恰對國內的情況非常熟悉和了解，能夠運作自如。所以，我們可以發現，在商用車離合器領域，市場基本上是國內企業在做，外資企業基本上是沒有涉及這個領域。去年底薩克斯高調宣布進軍商用車離合器領域，不知道是客車還是載貨汽車，如果是載貨汽車，它是否會同樣面臨中國式的“水土不服”的問題。對這種情況，國內一個離合器企業的領導說，這叫“應用技術”，國內企業在商用車離合器的“應用技術”水平高于國外，國內企業要提高的是離合器產品的應用技術水平，更好地適應中國客戶的要求。在乘用車領域，

8、國內技術與國外技術差距明顯。主要的原因是中國轎車工業基礎一直比較薄弱，原來國內人民的生活水平也比較低下，轎車對普通大眾來講還是一種身份、地位和奢侈的象征，通過合資引進轎車，雖然國內的轎車各方面的技術有了很大的進步，老百姓對轎車的要求也逐漸提高，但基本上還是屬于“供給創造需求”的被動接受的狀態。在國外，汽車早就向舒適、環保節能方向發展。一位LuK公司的人士稱，今后離合器行業發展的一個方向就是如何提高換檔的舒適性。為了提高換檔舒適性，國外各種自動變速器技術和減震、降噪的離合器技術應用而生。比如，LuK公司在1985年就研發出能降低減震和噪聲效果的雙質量飛輪。國內現在也在開發雙質量飛輪，但除了碰到技

9、術原因之外，由于國內工業基礎比較薄弱，很多一些雙質量飛輪的零部件如變形彈簧、軸承等都很難在國內采購到。又如，為了既有舒適性又節約油耗，博格華納和LuK公司相繼研發出了雙離合器（DCT），雙離合器不僅對傳統離合器企業提出了很高的要求，而且還對傳統的變速箱企業也提出了一個很高的要求。據杭齒的人士講，國內要推出DCT，最快也要2-3年時間，而且還是一個初級DCT，可能不搭載雙質量飛輪的DCT。這樣的DCT，舒適性也將大打折扣。其他傳統離合器的替代產品如自適應離合器、液力變矩器、電子自動離合器等，都是轎車向舒適化、環保節能化方向發展的結果。隨著國內人民生活水平的提高，對這些方面也會越來越重視，國內企業

10、也將逐漸縮小與國外企業的技術差距，但這個過程將會比較漫長，尤其是需要政府的大力支持，有了資金和市場，國內縮小這些差距過程也將大大縮短。3 文獻綜述以“垃圾車”，“專用車輛”，“離合器”，“CLUTCH”等為關鍵詞，在上海圖書館、上海工程技術大學圖書館，多個互聯網學術資料數據庫包括清華同方、EI、EBSCO、萬方、中國知識總庫、中國期刊全文數據庫和Springer等中外權威數據庫進行檢索。共搜集到近50篇相關文獻。通過對文獻資料的瀏覽消化，我深入了解離合器目前的發展狀況，主流技術以及其主要分類和工作原理，為即將展開的離合器設計計算工作打下了良好的基礎。其中，在對王望予出版的汽車設計和徐石安出版的

11、汽車離合器（汽車設計叢書）進行了深入的學習后，我初步掌握了如何辨別離合器的分類和選擇合適的離合器。并且通過綜合比較分析后，最終確定了摩擦式雙片膜片彈簧離合器為本次課題的研究設計對象。當前，國內外主要汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。而比較先進的離合器為液力偶合器、電磁離合器。根據大量資料顯示，目前乃至今后很長的一段時期內，摩擦式離合器仍是主流離合器，這也是本此課題設計的離合器選擇了摩擦式的原因。以下是從文獻資料中整理歸納出來的摩擦式離合器總體構造和工作原理了。發動機飛輪是離合器的主動件，帶有摩擦片的從動盤和從動轂借滑動花鍵與從動軸（即變速

12、器的主動軸）相連。壓緊彈簧則將從動盤壓緊在飛輪端面上。發動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。由于汽車在行駛過程中，需經常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，因此汽車離合器的主動部分和從動部分是經常處于接合狀態的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應這一要求。當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在從動盤轂的環槽中的撥叉便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發

13、動機轉速變化比較平穩，應該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動與飛輪恢復接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉，即離合器處于打滑狀態。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發動機轉速成正比。 摩擦離合器所能傳出的最大轉矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質決定。故對于一定結構的離合器來說，靜摩擦力矩是一個定值，輸入轉矩一達到此值，離合器就會打滑，因而限制

14、了傳動系所受轉矩，防止超載,因此，對于離合器的具體結構的要求就有這三點：首先是在保證傳動發動機最大轉矩的前提下，滿足兩個基本性能要求，即分離徹底和接合柔和.其次，離合器從動部分的轉動慣量要盡可能小。如果這個轉動慣量大的話，當換檔時，雖然由于分離了離合器，使發動機與變速器之間聯系脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當于分離不徹底，就不能很好地起到減輕輪齒間沖擊地作用. 此外，還要求離合器散熱良好。因為在汽車行駛過程中，駕駛員操縱離合器地次數是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相當滑磨而產生大量地熱。離合器接合愈柔和，產生地熱量愈大，這些熱量如不技術散出，對離合地工

15、作將產生嚴重地影響. 而隨著所用摩擦面的數目（從動盤的數目）、壓緊彈簧的形式及安裝位置，以及操縱機構形式的不同，其總體構造也有差異，因此摩擦離合器又可分為:單盤離合器：只有一片從動盤，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個摩擦面。 雙盤離合器：即增加了一個從動盤。 周布彈簧離合器：采用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布。 中央彈簧離合器：僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧并安置在中央. 膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧 而周置彈簧離合器和中央彈簧離合器由于缺點比較多，所以周置彈簧離合器和中央彈簧離合器已經逐步被淘汰了，而膜片彈簧離合器正是由于有很多的優點越來越被市場看好，比如膜片

16、彈簧離合器有以下諸多優點膜片彈簧的軸的尺寸較小而徑向尺寸很大，這有利于在提高離合器傳遞扭矩能力的情況下，減小離合器的軸向尺寸膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用。故不需專門的分離杠桿，減少了零件數目，使離合器結構大大簡化 由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當增加壓盤的厚度，提高勢容量；而且還可以在壓盤上增設散勢筋以及在離合器蓋上開設較大的通風孔來改蓋散熱條件。膜片彈簧離合器的主要部件形式簡單，可以采用沖壓加工，大批量生產時可以降低生產成本。而對單片和雙片離合器的比較我更傾向于雙片膜片彈簧離合器，因為由于雙片允許磨損的體積是單片的2倍數其使用壽命要長由于有兩個摩擦片平行工作，離合器接合能力從動息逐步

17、壓緊，所以汽車起步平穩，變速器快速轉換擋時，快速換擋時轉矩值。也較小，可以延長變速器的壽命。4.1 設計過程一本次課題設計的是垃圾車的離合器，屬專用車輛的離合器設計。簡單說，絕對部分垃圾車是直接采用二類底盤進行改裝的專用汽車，因此其離合器的設計要求基本等同于同噸位的載貨汽車的離合器設計要求。在設計過程的第一階段，我將結合任務計劃書中的具體要求和前提參數，論證某型號（發動機型號：ISDe16040，底盤型號：DFL1120B4）垃圾車的離合器總體方案，然后選擇對應的結構尺寸和參數，最后完成離合器零件的結構選型。4.2 設計過程二進行具體的離合器設計計算。收集整理好設計所需數據，選擇離合器主要參數

18、并對其進行優化。著重對膜片彈簧的優化設計，掌握其載荷與變形的關系，計算出其應力特性。最后完成扭轉減振器的設計計算。在計算機上進行同步相關建模，直觀地查看其具體所需要改進的地方，可以縮短設計時間，保證設計質量。4.3 設計過程三確定最后設計方案，進行全面校核分析，完成垃圾車離合器裝配圖和主要零件圖的繪制，并且運用計算機輔助技術進行離合器的設計和裝配，對校核過程進行三維仿真模擬，在導師的指導下確定離合器設計方案，完成此次畢業設計的任務。4.4 軟件介紹CATIA是法國達索（Dassault）系統公司的大型高端CAD/CAE/CAM一體化應用軟件，在世界CAD/CAE/CAM領域中處于領導地位，其內

19、容涵蓋了產品從概念設計、工業造型設計、三維模型設計、分析計算、動態模擬與仿真、工程圖輸出，到生產加工成產品的全過程，應用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、數控（NC）加工、醫療器械和電子等諸多領域11。其最大的客戶有：通用（同時使用UG），波音麥道，空客，福特，大眾，戴克，寶馬，沃爾沃，標致雪鐵龍，豐田，本田，雷諾，達索飛機，菲亞特，三菱汽車，西門子，博世，現代，起亞，中國的上汽，一汽，東風等大公司。歐盟以及其成員國軍方，美國軍方都是其忠實的用戶。我在這次畢業設計的過程當中還要運用到Autocad軟件，這個軟件是現在市場上使用最廣泛的專業繪圖軟件，它的優越性和方便性是顯而易見的。4

20、.5 進度計劃2011.2.21-2011.2.28 收集有關設計資料、消化與課題有關內容并調研與實習。2011.3.1-2011.3.10 完成文獻綜述、開題報告及外文翻譯；掌握垃圾車驅動橋產品國內外現狀和其基本結構。2011.3.11-2011.3.21 YZT垃圾車離合器總體方案論證。2011.3.22-2011.4.7 YZT垃圾車摩擦離合器基本結構尺寸、參數的選擇。2011.4. 8-2011.4.30 YZT垃圾車離合器零件的結構選型。2011.5. 1-2011.5.12 YZT垃圾車離合器從動盤總成、離合器蓋總成和壓盤的設計。2011.5.13-2011.6.3 YZT垃圾車離合器扭轉減振器的設計。YZT垃圾車離合器的三維建模與分析2011.6.4-2011.6.19 寫設計計算說明書；圖紙總數大于二張0號圖。2011.6.19-2011.6.21 交圖紙和計算說明書；2011.6.22-2011.6.24 修改圖紙，準備答辯與畢業答辯。參考文獻1余志生.汽車理論.第三版M 北京:機械工業出版社，20002王望予. 汽車設計M. 北京: 機械工業出版