PAGE開題報告一、基本情況課題情況課題名稱膜片彈簧離合器課題來源自擬開題時間計劃完成時間課題承擔人（學生）情況學生姓名性別在讀學歷入學時間畢業時間所學專業指導教師情況教師姓名職稱畢業院校所學專業主要教學任務研究方向汽車傳動注：課題來源指自選課題，還是項目課題。項目課題課題要注明項目的名稱及來源。二、課題的背景分析（課題所涉及問題在國內外的研究現狀綜述）離合器安裝在發動機與變速器之間，是汽車傳動系中直接與發動機相聯系的總成件。通常離合器與發動機曲軸的飛輪組安裝在一起，是發動機與汽車傳動系之間切斷和傳遞動力的部件。汽車從起步到正常行駛的整個過程中，駕駛員可根據需要操縱離合器，使發動機和傳動系暫時分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發動機向傳動系輸出的動力。它的作用是使發動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩起步；暫時切斷發動機與變速器之間的聯系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統過載，從而起到一定的保護作用。離合器類似于開關，接合或斷離動力傳遞作用，離合器機構其主動部分與從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉動。離合器的主動件與從動件之間不可采用剛性聯系。任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已。在1889年，戴姆勒的鋼輪汽車已使用這種設計原理的基本形式：配備了一個錐形/斜面摩擦離合器。其優點是：可以自動調節，變速器輸入軸上不受應力，但也有缺點，就是太重。一方面，摩擦片磨損太快，更換太復雜，后在皮革摩擦片中設計了壓緊彈簧銷或傳動片以做改進。另一方面，飛輪和離合器錐盤體積太大，因而其慣性力矩較大導致換檔時離合器比其要求的分離過程要慢很多。若干年后，單盤離合器就淘汰了錐形盤離合器。DeDion和Bouton是第一個認識到單盤離合器是離合器未來發展方向的人。隨著Ferodo石棉摩擦片的出現，離合器技術取得了一大進步。石棉摩擦片大概從1920年代起一直使用到當代，直到其被非石棉摩擦片取代。單盤干式離合器的優點是很明顯的：較低的從動盤質量使其分離后可更快地停止轉動，從而使換檔更容易——徹底告別了變速器制動結構。然而隨著發動機轉速的不斷增加，離合器變得越來越重。除此以外，用來作用于分離杠桿的分離軸承一直處在受壓狀態下，使其和離合器外罩很容易發生磨損，尤其是在發動機高轉速時換檔，會很快地磨損。為了解決上述這些系統性的不足，人們便開發出了膜片彈簧離合器，膜片彈簧離合器誕生于1936年通用汽車的研究實驗室里，并在1930年代后期在美國大批量生產。在歐洲，是在第二次世界大戰之后，人們通過美國通用公司的軍用卡車才開始熟悉膜片彈簧離合器，并在1950年代中期應用在一些單一的歐洲車型上。保時捷356，Goggomobil，寶馬700和DKWMunga是第一批配備了膜片彈簧離合器的德國制造的汽車。膜片彈簧離合器大批量生產始于1965年的歐寶Rekord車型。由于膜片彈簧離合器能夠均衡、對稱地轉動，因而不受發動機轉速的影響。膜片彈簧離合器在1960年代獲得了成功，那時凸輪軸頂置式高轉速發動機(Glas，寶馬，阿爾法羅密歐)大范圍地取代了凸輪軸下置式發動機。1960年代末至今，幾乎所有的汽車制造商都采用膜片彈簧離合器。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。國內針對汽車離合器進行深入分析研究的科研成果也很多，目前的研究主要集中在控制理論方面和原理性模型實驗，并取得了一定的成果。例如鄭澤斌分析了汽車離合器蓋總成檢測試驗臺國內外研究現狀的基礎上,研究開發了汽車離合器蓋總成檢測試驗臺。設計了汽車離合器蓋總成檢測試驗臺主機結構、夾具結構、控制與檢測系統,解決了模擬離合器蓋總成實際工況,測試件裝卸方便,并對一定規格范圍內離合器蓋總成進行檢測的關鍵問題[1]。呂俊成為優化微型汽車離合器結構、解決現有的離合器摩擦片早期異常磨損等故障現象、離合系統設計、離合器摩擦材料選型等方面提供理論基礎和數據支持[2]。燕展存為了盡可能獲得離合器的高性能，運用遺傳尋優算法，量化各尺寸參數變量，統籌各約束條件并進行數字建模來求解分析。通過對摩擦片和膜片彈簧的內、外部的工作影響因素的詳細分析，并綜合這兩個關鍵部件之間的相互工作關系和優化設計的彼此影響因素后進行建模來優化設計離合器從而提高其工作性能[3]。趙金磊利用ANSYS有限元分析軟件建立波形片、夾持盤、盤轂和離合器蓋的有限元模型，利用ANSYS軟件的分析功能，對它們進行了最危險工況下的靜應力計算和模態分析，得到其在各自危險工況下的最大靜應力、應變和固有頻率，并對部分零件進行了試驗驗證；然后從材料的S-N曲線出發，根據所研究的波形片、夾持盤和盤轂的具體疲勞特性，利用疲勞分析軟件MSC.fatigue在已有的應力循環下計算其疲勞壽命，并利用疲勞設計經驗計算公式對各零件進行了疲勞估算，兩者計算結果吻合，從而驗證了利用有限元軟件分析的可靠性[4]。吳真遠優化設計參照某型國產離合器膜片彈簧的相關數據,在滿足工作性能的前提下,利用數學建模的方法,以彈簧應力最小為目標函數,通過確定相應的約束條件,建立數學模型,并借助MATLAB軟件編寫程序進行優化設計[5]。張廣輝采用定性和定量相結合的方法，利用失效樹進行定性分析，它通過對可能造成系統失效的各種因素，畫出邏輯框圖，從上到下繪成失效樹，找出失效譜，并對失效樹的全部最小割集進行分析，找出有可能的失效原因，再對其通過理論計算進行定量分析[6]。吳川永從動力學、臺架試驗兩個方面對目前微型車中廣泛使用的膜片彈簧離合器進行研究。通過對離合器部分關鍵零部件的動力學分析,著重了研究膜片彈簧參數對汽車離合器結構合理性的影響[7]。姜宏霞在對離合器操縱機構零部件分析中,分別對離合器操縱機構兩部分踏板總成和拉索進行了闡述,提出離合器操縱機構性能參數,并對其性能參數進行分析,總結出影響離合器操縱機構的因素:膜片彈簧和操縱機構兩部分。最后得出結論:在提高膜片彈簧性能的同時,必須提高離合器操縱機構性能,并且要求兩者性能匹配,才能從根本上解決離合器打滑、分離不清、踏板沉重等現象[8]。生密德元發表的《微型汽車離合器摩擦性能試驗設計》，此試驗方法為研究離合器的摩擦磨損提供一種科學的研究方法和理論依據,對離合器的磨損機理研究和故障原因的排查具有很大的現實意義[9]。溫新分析了離合器的工作過程,完成了離合器控制系統設計需求分析。基于此,完成了硬件控制電路的設計,控制電路采用高集成度STM32作為微處理器,使用CAN總線將離合器控制系統與其他各個系統進行互聯,減少了車身線束,完成了硬件控制系統模塊化設計[10]。隨著我國國民經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，對汽車的使用功能不斷提出新的要求，于是人們通過不斷創新、改進，在離合器中引入了電子控制系統和液壓執行系統使離合器操作更加便捷、安全，更趨向于自動化。不過近年來使用最廣泛的歷史最久的還是干式單片摩擦離合器，如今，干式單片摩擦離合器在結構設計方面也相當完善，本次設計我來重新剖析一下干式單片摩擦離合器的結構和參數設計。三、課題的研究價值（課題的價值及實際指導意義）隨著汽車運輸業的發展，離合器還要在原有的基礎上不斷提高改進，一適應新的使用條件。隨著汽車發動機轉速功率的不斷提高和汽車電子技術的高速發展，人們對離合器的要求越來越高，離合器的使用條件也越來越苛刻。從提高離合器性能的角度出發，傳統推式膜片彈簧離合器的結構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發展，傳統的操縱形式正向自動操縱形式發展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適應發動機的高轉速，增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操作，已成為離合器目前發展趨勢。本次畢業設計提高了我綜合分析和解決問題的能力和獨立工作能力，是學習深化、拓寬、綜合運用所學知識的重要過程，是學生學習、研究與實踐成果的全面總結。四、課題的實施方案1、課題的主要論點和擬采用的研究方法首先我進行了離合器結構選擇與論證，其中包括摩擦片的選擇、壓緊彈簧布置形式的選擇、壓盤的驅動方式、從動盤總成、離合器的散熱通風、分離杠桿、分離軸承，其次進行離合器主要零件的設計，其中包括從動盤的設計、摩擦片的設計、膜片彈簧的設計、壓盤的設計、離合器蓋的設計，得出離合器設計所需數據，然后研究膜片彈簧的載荷與變形關系，計算膜片彈簧的應力，然后設計扭轉減振器、減振彈簧，最后對操縱機構、從動軸、從動盤轂進行設計計算。最后使用作圖軟件畫出離合器的零部件圖和裝配圖。2、課題的研究重點、關鍵及解決的思路課題研究重點：膜片彈簧的設計對膜片彈簧離合器主要參數進行計算和對膜片彈簧尺寸進行合理選擇，并且對膜片彈簧進行詳細認真的校核，使其能更好的與實際相結合。扭轉減震器的設計首先對扭轉減震器的特性及主要參數進行選取，其次根據布置上的可能來確定和減震彈簧設計的相關尺寸。從動盤轂的設計從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，他幾乎承受由發動機傳來的全部轉矩。尺寸根據摩擦片外徑選取。3、課題的預期成果

摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩能夠滿足結合時平順、柔和，使汽車起步時不震動、沖擊，離合器分離徹底。4、開展課題研究擬搜集的資料、主要參考文獻、實驗設備的支撐及解決方法[1]鄭澤斌.汽車離合器蓋總成檢測試驗臺設計[D].長春工業大學，2012.03[2]呂俊成.微型汽車離合器摩擦學性能及其應用研究[D].武漢理工大學，2009[3]燕展存.基于遺傳算法的摩擦片和膜片彈簧并行優化設計[D].華南大學，2013[4]趙金磊.汽車離合器主要零部件分析與拓撲優化[D].南京理工大學，2001[5]吳真遠.汽車離合器膜片彈簧的優化設計[D].蘇州大學，2011[6]張廣輝.汽車離合器和變速器的失效分析及其參數優化[D].大連理工大學，2003[7]吳川永.汽車膜片彈簧離合器試驗研究及故障分析[D].吉林大學,2011.[8]姜宏霞.微型汽車離合器操縱機構優化研究[D].武漢理工大學,2009[9]密德元.微型汽車離合器摩擦性能試驗設計[D].武漢理工大學，2008[10]溫新.電動汽車離合器控制系統設計[D].華中科技大學，2011五、課題的進程安排序號論文各階段內容日期1調研、查閱文獻、熟悉課題、撰寫開題報告，翻譯相關資料.3-4.142