机械工程学院毕业设计开题报告螺旋弹簧离合器开题报告.doc

机械工程学院毕业设计（论文）开题报告

学 生 姓 名： 汪伟 学号： 090007624

专 业： 机械80906

设计（论文）题目： 螺旋弹簧离合器设计

指 导 老 师： 高晓宏

2013年 04 月 10 日

毕业设计（论文）开题报告
1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
前言
汽车诞生100多年来,人们一直在研究汽车离合器技术,希望汽车运行更加快捷、舒适、安全、可靠。对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系统中作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质，或是用磁力传动来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器。发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。摩擦离合器应能满足以下基本要求：(1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。 (2)能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。 (3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。(4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。 (5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 (6)操纵省力，维修保养方便。
一、离合器的发展史
在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢质车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续到20世界20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较容易，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过驼毛带、皮革带等。那时也曾出现过蹄-鼓式离合器来替代锥形离合器。该结构采用内蹄-鼓式。这种结构型式有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件为木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象（当时所提供的材料符合体的摩擦系数变化很大，容易引起自锁）。
现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。
在1920年出现了单片干式离合器，这和发明了石棉基的摩擦面片有关。但在那时相当一段时间内，由于技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在接合时不够平顺等问题。第一次世界大战后初期，单片离合器的从动盘金属片上是没有摩擦面片的，摩擦面片是帖附在主动件飞轮和压盘上，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。后来改用多个直径较小的弹簧（一般至少6个），沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最为通用的螺旋弹簧布置方法。这种布置在设计上带来了实实在在的好处，使压盘上弹簧的工作压力分布更均匀，并减小轴向尺寸。
多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到接合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。
如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷。
随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上越来越多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更有效地降低传动系的噪声。
二、国内现状
从1891年摩擦式汽车离合器的诞生，到1948年液力变矩器的出现，再到各种智能控制技术不断应用于汽车工业，汽车离合器技术始终伴随着汽车工业的发展而发展。随着新兴汽车传动技术的越来越普及应用，传统的汽车离合器将逐渐淡出历史舞台。
从企业内部能力分析，总体上看，我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面，我国企业处于明显优势；在市场营销能力、采购成本和交货期方面，我国企业与国外竞争者基本持平；在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面，我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。
在产品技术方面， 国内汽车离合器企业经过不断地产品结构调整，国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求，跟踪国外动力传动系统技术，研发新一代产品也取得了可喜成果，如双质量飞轮、液力变矩器、适用于300马力以上动力配套的由430拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。
在发展过程中，离合器企业无论是为了提高自身的竞争力， 还是为了进入配套、出口市场，都十分重视强化企业内部管理。
三、离合器的分类
汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。
液力偶合器 ：靠工作液(油液)传递转矩 ，外壳与泵轮连为一体 ，是主动件；涡轮与泵轮相对 ，是从动件 。当泵轮转速较低时 ，涡轮不能被带动 ，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高 ，涡轮被带动 ，主动件与从动件之间处于接合状态 。
电磁离合器 ：靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。
摩擦式离合器：按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。
四、离合器发展趋势
近年来，出现了扭转减振器特性和性能价格比较理想的双质量飞轮结构，这种飞轮由初级飞轮、扭转减振器和次级飞轮组成。其中，初级飞轮一方面要为减振器和离合器提供安装空间，另一方面也以适当的转动惯量确保汽车起动，并减少向后传递的振幅。通常双质量飞轮均采用以圆弧状螺旋弹簧沿初级飞轮外圆周布置的方式,在布置空间有限的情况下，这种布置方式难以获得较大的初级飞轮转动惯量。该转动惯量过小会增加发动机和离合器相关零件的速度波动，缩短它们的使用寿命。为避免上述现象发生，常需附加设置特殊的阻尼，这样会增加可开发难度和产品成本。
采用径向布置减振弹簧的双质量飞轮可改进以上缺陷。它由初级飞轮、3-4个减振
弹簧盒、阻尼盘和次级飞轮组成。由于这种减振弹簧盒径向布置，在初级飞轮上依靠四根宽厚的筋肋形成足够的飞轮刚度，并产生与传统飞轮相近的转动惯量。这种布置有利于在小空间上，以较小的质量获得最大的转动惯量，有利于减少总成结构的轴向尺寸，为次级飞轮和离合器让出更多的布置空间。其阻尼装置由一个耐磨塑料垫圈、一个带槽口的钢片和一个碟形弹簧垫圈构成，它们设置在阻尼盘上，靠阻尼盘内孔翻边定位并压紧，阻尼盘与初级飞轮铆接，塑料垫圈由次级飞轮上的槽口带动。实际证明，较之以往的双质量飞轮，这种结构可在有限空间内获得相当好的减振效果。
发动机工作所需的转动惯量通常由飞轮、离合器压盘和离合器盖一起提供。理想的
飞轮结构应在提供相同转动惯量，并保证足够结构刚度的前提下，尽可能减少飞轮质量，以钢板冲压方式取代吃传统铸造方式生产的飞轮可获得这种效果。该飞轮由铸铁制的压环、起动齿环和钢铁冲制的驱动盘三部分组成，齿环焊接在驱动盘上，压环与驱动盘铆接，压环构成飞轮转动惯量的主体，同时为离合器提供摩擦面和传导热量，驱动盘提高足够的飞轮刚度，并借助激光焊接与离合器盖相连，这种结构形式的改变可较传统铸铁飞轮减少相当质量。
而目前汽车技术发展的方向表现在以下几个方面：
(1) 安全可靠 应用汽车防抱死制动系统(ABS)、汽车驱动防滑系统(ASR)、电控稳定程序(ESP)、电子巡航控制系统(CCS)、安全带、安全气囊(SRS)等。
(2) 环境保护 采用电控燃油喷射(EFI)、无分电器点火(DLI)、废气再循环控制系统、燃油蒸发排放控制系统、气门升程与配气相位可变控制系统、断油控制、进气压力波增压及废气涡轮增压控制、共轨电控柴油喷射系统等技术。
通过以上可以看出，如今的汽车离合器无论从性能、结构方面，都在发生诸多的变
化，它们大大优化了离合器各方面的性能，也反映了离合器作为汽车中十分重要的一部分，今后的发展方向。

毕业设计（论文）开题报告
2、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
开题报告
1.汽车离合器的作用
汽车离合器是汽车传动系统中的一个重要部件，主要用来接合和切断动力的传递，以满足汽车的起步、行驶、制动等情况时的需要，汽车在启动时如果不设置离合器则变速器中的一些齿轮及轴将会参与到工作中来，结果会造成发动机的启动负荷增加；设置离合器后，在汽车启动时，分离离合器使变速器不参与工作，这样发动机启动负荷减小，便于启动，尤其对于一些较大功率的发动机或蓄电池存点不足的发动机而言尤为重要。
离合器的设置还可以使换挡时减轻变速器的打齿现象。一方面使换挡时将进入啮合的齿轮的转速差减小，是换挡更加轻便，另一方面，让发动机逐步地承受载荷同时通过油门的控制来加大牵引力，以克服汽车的全部载荷，使汽车平稳地进入运行状态，这样才能保证乘坐的舒适性，另外使机件逐步参与工作，而延长使用寿命。
离合器不但能完成以上任务，它在汽车上还可以承担一个保险器的作用，用来防止发动机及相关传动部件因承受过大负荷而损坏，当车速急剧变化时，在惯性力的作用下，负荷将大大增加，这是已超过离合器所传递的扭矩，它便通过离合器打滑的形式对这种超负荷加以限制，保护了机件免遭损坏。
2.螺旋弹簧式离合器组成
螺旋弹簧式离合器由螺旋弹簧、离合器盖、压盖、传动片和分离轴承总成等部分组成。
1. 离合器盖 离合器盖一般仅为120°或90°旋转堆成的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件，压紧弹簧的压紧力最终都要由它来承受。离合器盖是离合器的主动件之一，它与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩给压盘。此外它还是离合器压紧弹簧和分离杆的支撑壳体。因此他需要具有足够的刚度。
2. 螺旋弹簧 螺旋弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上揩油许多均布的长径向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支撑铆钉，这部分称之为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一个无底宽边碟子，其截面为截圆锥形，称之为碟簧部分。
3. 压盘 压盘的结构一般是环形盘状铸件，离合器通过压盘与发动机紧密相连。压盘靠近外圆周处有断续的环状支撑凸台，最外缘均布有三个或四个传力凸耳。
4. 传动片 离合器接合时，飞轮驱动离合器盖带动压盘一起传动，并通过压盘与从动盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动；在离合器分离时，压盘相对于离合器作自由轴向移动，使从动盘松开。这些动作均有传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用轴向布置。在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转；在离合器分离时，可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。
5. 分离轴承总成 分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要承受轴向分离力。同时还承受在告诉旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽车中多使用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温铿基润滑脂，其端面形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部位为弧形时采用平断面或凹弧形端面。
3.螺旋弹簧式离合器的优点
螺旋弹簧式离合器与其他形式的离合器相比，具有一些列优点：
1. 螺旋弹簧式离合器具有比较理想的非线性弹性特性
2. 螺旋弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；
3. 高速旋转时。弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；
4. 螺旋弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；
5. 易于实现良好的通风散热，使用寿命长
6. 螺旋弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好
4.研究主要内容
1.汽车的结构型式和主要参数进行选择
2.对离合器的结构方案进行分析对比
3.选择离合器形式，对离合器基本尺寸、参数进行选择
4.对离合器各零部件进行选型、匹配性设计和校核计算

5.拟采用的研究手段
（一）离合器设计知识
离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的总成。本毕业设计要求设计者仔细研究轻型车传动系统的工作原理。根据轻型乘用车的装备质量、前后轴荷，设计螺旋弹簧离合器的基本参数和结构。并进行较为深入的理论分析。同时基于 solidworks进行三维实体实体设计和装配。
（二）三维软件solidworks
SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
6.预期目的：
毕业设计是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，是我们在教师的指导下，独立从事车辆设计工作的初步尝试，可以培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能研究和处理问题的能力。是对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、工艺制作等过程，检查我们的思维能力、动手能力和掌握技艺的深度，并通过毕业答辩、毕业设计和实习工作，来考核教学水平，对深化教学改革。预期目的能否达到结构是否合理，性能是否与整车匹配，直接关系到汽车的操纵性、动力性及经济性。

主要参考文献
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毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
1、对“文献综述”的评语：

2、对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果
的预测：

指导老师：
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所在专业审查意见：

负责人：
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