汽车膜片弹簧的设计与分析开题报告

关于《汽车膜片弹簧离合器设计与分析》的开题报告
姓名汪浩学号062113227
1.选题依据
1.1 题目背景
纵观我国汽车工业的现状喜忧参半。

作为国家重点工业之一，展望我国汽车工业是我们的一大目标，其中未来风险与机遇并存。

改革开放以来，对外资企业以及技术的引进，我国汽车工业所带动的产业以及其周围产业发展势头强劲，作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。

以汽车制造业为主的交通运输设备制造业已取代电子信息通信业，成为名副其实的领头羊。

随着全球化的趋势不断扩大，竞争激烈尤其是在汽车工业方面，虽然我国汽车工业的发展潜力也非常之大，但是面临着巨大的风险和挑战。

在科技创新作为第一生产力的当今现代，我过现在面临的主要问题是：缺乏对完整的轿车开发能力和自主的品牌，对于一些精密零件技术上的要求依旧难以达到，汽车服务行业也相对薄弱，企业的规模也无法同国外的大公司相比。

所有的这些问题我们都必须认真面对。

长久下来，一些精密零件以及动力总成的关键技术大都掌握在合资或外资企业手中。

近几年来，随着国家汽车产业大力发展和相应一系列措施的出台与高效实施，对实现发动机、离合器，变速器，主减速器等汽车核心零部件的自主化，已经成为中国民族汽车业发展的首要任务之一。

1.2离合器的发展背景
离合器是安装在发动机与变速器之间，在传动系统之中传递扭矩、分离传动、减震和过载保护等作用重要零件。

在性能越好，工况越复杂的汽车之中更是如此。

在早期研发的离合器结构中，锥形离合器是最为成功的。

它的原形设计曾装在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。

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骆驼毛带、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。

但是无论锥形离合器、还是蹄鼓式离合器，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。

现在所有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稳，无冲击。

早起的设计中，多片按照成对布置设计，一个钢盘片对着一个青铜盘片。

采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能够达到更加满意的性能。

浸在油中的盘式离合器，盘子直径不能够太大，以避免在高速时把油甩掉。

此外，油也容易将金属盘片黏住，不易分离。

但毕竟还是优点大于缺点。

因为在当时，许多其他离合器还处在原创阶段，性能很不稳定。

石棉基摩擦材料的引进和改进，是盘式离合器可以传递跟大的扭矩，能耐受更高的温度。

此外由于采用石棉基摩擦聊了后可用较小的
摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是有多片离合器向单片离合器转变的关键。

20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。

实际上早在1920年就出现了单片式离合器，但是由于当时的技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在结合时不能够平顺结合等问题。

但是，单片干式离合器结构紧凑散热性良好，转动惯量小，所以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功地开发了价格便宜的冲压件离合器盖以后更是如此。

多年的实践经验和技术的改进使人们逐渐趋向于首先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，已能够做到结合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。

1.3离合器的发展现状
如今单片式离合器在结构设计方面已经相当的完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器装有扭转减震器，防止了传动系统的共振，减少了噪音。

大部分轻型轿车多采用了膜片弹簧作为压簧，还有这分离杠杆的作用，这使得离合器的结构大为简化，并显著缩短了离合器的轴向尺寸。

膜片弹簧和压盘的环形接触，可保证压盘上的压力均匀。

由于膜片弹簧的性能特性，即使在摩擦片磨损的情况下以及能够使其压力保持基本不变，可以减少减轻换挡时的踏板力。

而对于大型的汽车，由于工作环境差，给予离合器的空间限制了离合器的尺寸大小，为了能后离合器的扭转能力，提高其使用寿命，一般在重型车上采用双片盘式离合器。

理论上双片的扭转能力是单式的两倍，但是受客观因素的影响，实际效果要比理论低上不少。

在结构上不仅仅只采用推式膜片弹簧离合器，拉式膜片弹簧离合器的应用也愈发的广泛，他的允许扭转能力要比推式大。

除了在干式摩擦起的发展，近年来在湿式离合器在技术上也有了突飞猛涨的改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始使用多片湿式离合器。

与干式相比较，由于油泵进行强制冷却的结构摩擦表面温度较低，因此起步时长时间打滑也不会致使烧损摩擦片。

据报道，这种离合器具有良好的起步能力，其寿命是干式离合器的五到六倍之多。

1.4课题设计目的和意义
随着汽车的快速发展，对离合器为能满足使用条件其要求也越来越高，膜片弹簧离合器作为离合器的中翘楚，更是有着很好的发展趋势和研究价值，作为一个汽车学院的学生我认为有必要对其学习，不仅仅是了解，应当掌握膜片弹簧离合器的工作原理，各零部件的参数设计数据分析等等。

而本次课题是模拟题。

要求学生能够综合运用汽车专业知识和计算机辅助设计技术，完成汽车离合器的设计与分析。

作为基本素材，学生所设计的案例可以为进行汽车零部件的理论分析和研究设计提供方便的手段和条件。

通过本课题的研究，可以使学生的基础和专业知识得到巩固和提高，并能把学习阶段所学的基础和专
业知识进行综合运用。

计算机应用能力也应有显著提高，培养学生检索中、外文资料的能力，阅读、翻译外文资料的能力，独立分析问题和解决问题的能力。

2.课题设计分析及其内容
2.1基本要求
本次课题是模拟题，无法进行实际鉴定，但是在数据计算和选择上应当满足以下要求：
（1）在任何工况下都能够可靠稳定的传递发动机的最大扭矩；（2）离合器接合平顺，起步时平稳无冲击；
（3）分离彻底；
（4）离合器转动惯量小，换挡轻松；
（5）有着良好的吸热散热性能；
（6）避免传动系产生扭矩共振，具有良好的吸收振动，缓和冲击的能力；
（7）结构紧凑，制造工艺好，维修方便。

2.2主要参数
1.摩擦片直径D/d（mm）：210/134
2.转矩容量Tcmax（N·m）：201.5
3.设计压紧力F(N)：5000±500
4.转动惯量J（kg·m2）：0.42
2.3研究内容
通过分析膜片弹簧离合器，对膜片弹簧离合器进行分类，阐述膜片弹簧离合器的原理和组成及其特性；计算摩擦片外径尺寸，然后根据该尺寸对其他部件总成进行计算和设计。

通过计算校核摩擦片外径尺寸，计算选择出其他部件的外形尺寸，再对其进行校核，确定是否能达到设计要求。

设计包括对从动盘总成的设计校核，对压盘的设计校核，对离合器盖的设计校核及离合器盖的设计校核和优化等。

详细流程如下：
（1）查阅相关书籍了解膜片弹簧离合器的结构并对其设计有一个初步的掌握；
（2）对从动盘数，扭转减振器和压盘的驱动形式用主要参数进行选择；
（3）离合器主要参数性能计算以及数据选择：
摩擦片数量选择和参数计算
从动盘参数计算
离合器盖参数计算
压盘参数计算
膜片弹簧参数计算
扭转减振器参数计算
分离轴承参数计算
（4）建立CAD模型，对离合器主要部件进行分析，对离合器数据进
行校核；
（5）绘制零部件工程图，编写说明书，完成毕业论文。

4.进度计划
2016.11.21～12.15：搜集相关资料，完成开题报告。

2016.12.16～2017.1.20：相关结构设计。

2017.1.21～2017.2.25：相关数据计算。

2017.2.26～2017.3.23：CAD软件建立汽车离合器的三维实体模型。

2017.3.24～4.4：模型分析并绘画图纸。

2017.4.5～4.21：完成毕业设计。

5、参考文献
[1] 陈家瑞.汽车构造(第五版)(下册)[M].北京:人民交通出版社,2006.
[2] 余志生.汽车理论(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3] 龚勉，唐海翔，赵波，陈建军. UG CAD应用案例集（NX版）[M]. 北京：
清华大学出版社，2003.
[4] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.
[5] Heisler, Heinz. ADVANCED VEHICLE TECHNOLOGY. England: Oxford,
2002.
[6] 朱茂桃，刘雪莱.汽车离合器膜片弹簧的优化设计分析[J].机械设计与制
造, 2014(6):68-70
[7] 张卫波.汽车膜片弹簧离合器智能优化设计技术研究[J].中国工程机械学报, 2007, 5(1):67-71
[8] 朱兴泽.汽车技术[M].吉林：吉林出版社.2011（9）
[9] 徐石安，江发潮.汽车离合器设计—汽车设计丛书[M].北京：清华出版社.2005
[10] 张浩.汽车底盘构造与维修[M].上海：中国劳动社会保障出版社.2009（3）
[11]张展.联轴器.离合器与制动器设计选用手册[M].北京：机械工业出版社.2009
[12]李林，刘伟信.汽车离合器膜片弹簧的优化设计[J].清华大学学报.2000（5）：
5-14.
[13] Design and Finite Element Analysis of an Automotive Clutch Assembly. Indian:University of Petroleum and Energy Studies .2014.
[14] Finite Element Analysis and Optimal Design of Automobile Clutch Diaphragm Spring. Korea:Seoul National University.2014
[15]邱宣怀.机械设技(第四版)[M].上海：高等教育出版社.1997
[16]浦定真.膜片弹簧离合器的设计与研究[J].汽车技术.2006（6）34-42.
[17]梁平，陈天星，张胜霞.AutoCAD 3D实体造型实例教程第二版[M].西南交通大学.2007（3）
[18]汽车工程编辑手册委员会.汽车工程手册：基础篇[M].北京：人名交通出版
社.2001
[19]汽车工程手册委员会.汽车公车手册：设计篇[M].北京：人民交通出版社.2001。