1、完整版BJ1021汽车离合器的液压操纵系统的设计毕业设计目录摘要 1Abstract 20文献综述 31引言 51.1 BJ1021汽车所用发动机的主要技术规格 51.2离合器的主要作用 51.3汽车离合器设计的基本要求 61.4 离合器的工作原理 61.5 离合器的类型 81.6 影响离合器工作的因素分析 82 BJ1021轻型卡车车用周布弹簧离合器的结构及工作原理 92.1 BJ1021轻型卡车周布弹簧离合器组成 92.2工作原理 93 液压操纵系统的设计计算 113.1液压操纵系统的基本工作过程 123.2液压操纵机构设计要求 133.2.1对操纵机构的要求 133.2.2操纵机构结构形
2、式选择 143.2.3 踏板力的要求 153.2.4踏板行程的要求 153.2.5 结构要求 153.2.6 其他要求 164 离合器工作缸及主缸直径计算与分析 164.1后备系数的选择 174.2单位压力 174.3摩擦片外径D、内径d和厚度b 174.4压盘的工作压力F及缸径的计算 185 离合器踏板力与踏板行程的计算与分析 196 液压油管选择注意事项 206.1液压油管的选择 206.2离合器液压操纵管路的布置 216.3液压管径的选择 217结论 21参考文献 22致谢 23BJ1021汽车离合器的液压操纵系统的设计杜凯西南大学工程技术学院，重庆400716摘要：本文通过对周布弹簧离
3、合器与膜片弹簧离合器各自优缺点及结构和工作原理的对比，分析，阐述了BJ1021车用离合器改装设计的意义以及改装设计的可行性，并大体上确定了改装设计的方案以及具体的设计计算过程，其中包括：离合器的结构方案分析，离合器基本参数和主要尺寸的选择，膜片弹簧主要参数的选择，扭转减振器的设计及离合器改装设计后与其相配套的液压操纵系统的改装设计。BJ1021采用传统的周布弹簧离合器，而周置的螺旋弹簧在高速下，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力。膜片弹簧离台器结构简单，接合平顺。膜片弹簧本身可同时起压紧弹簧和分离杠杆的作用，且具有良好的弹性特性。因此越来越多地取代了传统的周布
4、弹簧离合器。汽车离合器操纵机构是驾驶员用来控制离合器分离又使之柔和接合的一套机构。它始于离合器踏板，终止于离合器壳内的分离轴承。而液压操纵机构结构简单，摩擦阻力小，传动效率高，离合器接合平稳，整车容易布置，不易受车驾车身变形的影响。关键词：液压操纵 离合器 设计BJ1021 clutch of DuKaiAbstract: this paper weeks cloth spring clutch and diaphragm spring clutch their respective advantages and disadvantages, structure and work princi
5、ple of contrast, analysis, this paper expounds the BJ1021 vehicle clutch the significance of modified design and modification design is feasible, and generally determined the modified design scheme and the design of concrete calculation process, including: the clutch structure scheme analysis, clutc
6、h basic parameters and the main size of choice, the choice of the main parameters of the diaphragm spring, shock absorber design and clutch torsion modified after the design their matching of the design. BJ1021 the use of the traditional weeks cloth spring clutch, and weeks of buy the spiral spring
7、at produce lateral buckling role, spring serious a drum, which reduces the pressure plate to the compaction force. The diaphragm spring is from a simple structure, smooth engagement. Diaphragm spring itself can also up pressure spring and separation of leverage effect, and is used to control the clu
8、tch and the driver of a set of institutions soft joints. It began in the clutch and terminated in the clutch of shell bearings. And simple structure, friction small resistance, efficiency, stable clutch engaging, and the easy to decorate, not easy to be CheJia body deformation affected. Keywords: 0文
9、献综述离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的部件，其作用就是使其主动部分与从动部分可在驾驶员操纵下彻底分离，然后再柔和接合。离合器从动盘总成在压紧弹簧压力作用下与飞轮的接合紧密程度的不断增大，即两者的转速趋于相等，发动机经传动系传给驱动车轮的驱动力便逐渐增加，直到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即从静止开始运动并逐步加速。世界上第一辆汽车的发动机与传动系之间采用皮带传动，利用张紧轮使皮带松弛或张紧来将动力的传递中断或通过。这就是最早的汽车离合器。1890年开始采用圆锥式摩擦离合器 ，但它的从动圆锥部分惯性较大，使变速器换档较困难。于是后来又采用多片式摩擦离合器，但它的从动部分惯性仍较大而且由于
10、油的粘性 (湿式)或热变形 (干式)使分离不彻底，从而也使换档困难。1910年由于摩擦材料的改进才开始出现干式单片摩擦离合器，又经过不断改进逐步发展成为现代汽车离合器。根据压紧弹簧型式的不同，先后出现了三代产品，使汽车离合器的可靠性和舒适性不断提高而它的重量与价格却不断降低。第一代产品就是螺旋弹簧离合器。1910年出现的干式单片离合器中即采用螺旋弹簧作为压紧元件，1925年开始采用石棉基摩擦衬片，至1930年结构已较完善，因此30年代以来已普遍采用，迄今国产汽车中尚广泛应用。第二代产品为推式膜片弹簧离合器。在这种结构中，将分离轴承向前推向飞轮时，才使离合器分离。最早是美国通用汽车公司在1938
11、年开始采用。它有诸多优点，60年代以来已在国外中小型汽车中广泛应用。第三代就是拉式膜片弹簧离合器。在这种结构中，将分离轴承向后拉离飞轮时，才使离合器分离。这是 70年代后期才出现的新型离合器，并已在大型汽车上开始应用。随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断提高和改进，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来车辆在性能上向高速发展,发动机的功率和转速不断提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。此外，离合器的使用条件也日酷一日。因此，提高离合器的传扭能力、提高其使用寿命、简化操作已成为离合器目前发展的趋势。除了当前普遍采用的摩擦弹簧离合器,还有一些新型离合器，如液力偶合器、
12、电磁离合器等。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结合状态。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。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。此外，近年来由于多片湿式离合器在技术上不断改进，国外的某些重型牵引车和自卸汽车又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比，湿式离合器的可控性和
13、控制品质好，结构比较单一，具有压力分布均匀、磨损小且均匀、传递扭矩的容量大的特点。由于它由油泵强制冷却,允许起步时长时间地打滑和高档起步而不会烧损衬面，寿命可达干式离合器的56倍。近年来，重型牵引车和自卸车有采用湿式多片离合器的倾向，一些大型客车上已成功地利用湿式离合器作为自动离合器这一技术还有发展的趋势。同时湿式离合器可以看作是带锁止的离合器和液力变矩器的组合。湿式离合器利用油压控制离合器的接合程度，有利于实现计算机控制，在采用无级变速器的车辆上被广泛使用。在自动变速器中采用离合器自动控制技术,省去了离合器踏板，实现了汽车的“无踏板”操作，与其它的传动系统(如液力传动)比较，它具有结构简单、
14、成本低廉及传动效率高的优点，因此在欧洲小排量汽车上得到较广泛的应用。随着自动变速器的发展，离合器的自动控制研究得到国内外学者和公司的广泛重视，离合器自动控制技术必将不断完善。本课题主要针对BJ1021轻型汽车离合器液压操纵机构的设计。除了离合器的设计外，需要设计整个液压系统大致的工作原理及过程，设计计算液压主缸及工作缸的主要参数，还有离合器踏板力及踏板行程的计算，以及液压管道的选择，布置整个液压管路系统等都是本次改装的主要内容。由于本次设计条件有限,很多具体参数需要查阅相关的资料确定, 也无法进行耐久性，可靠性等实验。通过此次设计改装努力掌握一种设计方法。1引言1.1 BJ1021汽车所用发动
15、机的主要技术规格. 汽车的型号 BJ1021型号的意义为：BJ代表北京；1表示载货汽车；02表示汽车的总质量为2吨；最后位的1表示企业自定序号。. 汽油机的型号BJ1021汽车所用汽油机的型号为492Q，4表示汽油机有4个汽缸，92表示直径是92mm，Q表示这是一种车用汽油机，Q是汽车的“汽”字汉语拼音的第一个字母。. 有效功率492Q汽油机的最大净功率为51.5KW。. 发动机排量（汽缸工作总容量）492Q汽油机的排量为2.445L。. 发动机转速492Q汽油机在发出最大有效功率时的转速为20002500rpm。压缩比492Q汽油机的压缩比是7.2有效扭矩492Q汽油机的最大净扭矩是17.5
16、kgf.m。. 燃油消耗率 492Q汽油机的燃油消耗率是333.2g(KW clutch principle and structure schematic drawing1-飞轮；2-从动盘；3-踏板；4-压紧弹簧；5-从动轴；6-从动盘毂由于汽车在行驶过程中，需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，故汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板3，套在从动盘毂6的环槽中的拨叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向右移动，而与飞轮分离，摩擦力消失从而中断了动力传递。当重新需要恢复动力传递时，为使
17、汽车速度和发动机转速变化比较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧4压力作用下，向左移动与飞轮恢复接触。二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，二者之间的摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正比。摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦面间最大静摩擦力矩，而后者又由摩擦面间的最大压紧力和摩擦面尺寸及性质决定。故对于一定结构的离合器来说，静摩擦力矩是一个定值。输入转矩一达到此值，则离合器打滑，因而
18、限制了传动系统所受转矩，防止超载。1.5 离合器的类型汽车离合器主要有：摩擦式、液力耦合式和电磁式几种。机械变速器汽车：普遍采用摩擦式离合器；自动变速器汽车：采用液力耦合式和电磁式离合器。表1 摩擦式离合器分类Tab.1 Friction type clutch classification分类方法分类结构特点按从动盘片数分单片式多片式从动盘为单片从动盘为多片按分布分周布弹簧中央弹簧压紧弹簧沿从动盘圆周分布压紧弹簧安装在从动盘中央按压紧弹簧结构形式分螺旋弹簧膜片弹簧压紧弹簧为螺旋弹簧压紧弹簧为膜片弹簧按离合器是否浸在油中分干式湿式离合器不与油接触离合器与油接触1.6 影响离合器工作的因素分析（
19、1）离合器转矩容量：离合器所能传递转矩最大值。TC=zP0D3（1-c3）12。 ：摩擦因数，与材料有关； z：摩擦面数，与从动盘片数有关； P0：离合器摩擦面单位压力，与压紧弹簧弹力有关； D：摩擦片外径； c3：摩擦片内径与外径之比。（2）离合器分离间隙：指当离合器处于正常接合状态时，在分离轴承与分离杠杆间留有一定量的间隙。可保证当摩擦片磨损后，离合器能完全接合；（3）踏板自由行程：指在踩下离合器踏板过程中，用以消除操纵机构中的机械、液压间隙和离合器分离间隙的踏行程。（4）离合器的正确操作：分离时要迅速、彻底；结合时要平顺柔和。2 BJ1021轻型卡车车用周布弹簧离合器的结构及工作原理2.
20、1 BJ1021轻型卡车周布弹簧离合器组成主动部分：飞轮、离合器盖、压盘；从动部分：从动盘、离合器轴；压紧机构：弹簧压紧装置；操纵机构：踏板及传动装置。离合器的主动部分、从动部分和压紧机构安装在发动机后部的离合器壳内，而操纵机构的各个部分分别位于离合器壳内部、外部和驾驶室中。 图2 BJ1021轻型卡车周布离合器部分零件构造Fig.2 BJ1021 light trucks weeks cloth clutch parts structure2.2工作原理图为BJ1021型汽车的单盘周布弹簧离合器的构造。发动机的飞轮2和压盘16是离合器的主动部分。离合器盖19和压盘之间是通过四组传动片33来传
21、递转矩的。传动片用弹簧钢片制成，每组两片，其一端用铆钉32铆在离合器盖19上，另一端则用螺钉34与压盘连接，离合器盖用螺钉固定在发动机的飞轮上。因此压盘能随飞轮一起旋转。在离合器分离时，弹性的传动片产生弯曲变形（其两端沿离合器轴向作相对位移）。为使离合器分离时不至于破坏压盘的对中和离合器的平衡，四组传动片是相隔90度沿圆周切向均匀分布的。在飞轮2和压盘16之间装有一片带有扭转减振器的从动盘。从动盘由从动盘毂10和从动盘本体4组成。从动盘本体的两面各铆有摩擦片5。从动盘毂10的花键孔套在从动轴11前端的花键上，并可在花键上作轴向移动。16个沿圆周分布的螺旋弹簧31将压盘压向飞轮，并将从动盘夹紧在
22、中间，使离合器处于接合状态。这样，在发动机工作时，发动机的转矩一部分由飞轮经与之接触的摩擦片直接传给从动盘本体；另一部分则由飞轮通过8个固定螺钉传到离合器盖，最后也通过摩擦片传从动盘本体。从动盘本体再将转矩通过从动盘毂的花键传给从动轴11，由此输入变速器。离合器须与曲轴飞轮组组装在一起进行动平衡校正。为了在拆下离合器后重新组装时保持动平衡，离合器盖与飞轮的相对角位置有定位销17定位。在压紧弹簧的作用下，离合器经常处于接合状态，只有在必要说暂时分离。位于离合器内部的分离操纵机构主要有分离杠杆，带分离轴承的分离套筒和分离叉。分离杠杆一般有3-6个，沿圆周均布，图所示的离合器有四个径向安装的，用薄钢
23、板冲压制成的分离杠杆25，其中部以支承柱20孔中的浮动销22为支点，外端通过摆动支片21抵靠着压盘16的钩状凸起部。当在分离杠杆内端施加一个向前的水平推力时，杠杆将绕支点转动，其外端通过摆动支片推动压盘克服压紧弹簧的力而后移，从而撤除对从动盘的压紧力，于是摩擦作用消失，离合器不再传递任何转矩，即离合器转入了分离状态。图3 BJ1021型汽车单盘离合器Fig.3 BJ1021 type car single plate clutch1 飞轮壳底盘轮； 2飞轮；3摩擦片铆钉；4从动盘本体；5摩擦片；6减振器盘；7减振器弹簧；8减振器阻尼片；9阻尼片铆钉；10从动盘毂；11变速器第一轴（离合器从动轴
24、）；12阻尼弹簧铆钉；13减振器阻尼弹簧；14从动盘铆钉；15从动盘铆钉隔套；16压盘；17离合器盖定位销；18飞轮盖；19离合器盖；20分离杠杆支撑柱；21摆动支片；22浮动销；23分离杠杆调整螺母；24分离杠杆弹簧；25分离杠杆；26分离轴承；27分离套筒复位弹簧；28分离套筒；29变速器第一轴轴承盖；30分离叉；31压紧弹簧；32传动片铆钉；33传动片压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器过程中能自由的作轴向移动，常用的连接方式在单盘离合器中常采用，离合器盖固定在飞轮上，在盖上开有长方形的窗口，压盘
25、上有相应的凸台，凸台伸进窗口以传递转矩，目前，单盘离合器压盘传力方式大多数采用传动片式。3 液压操纵系统的设计计算离合器液压操纵结构简单摩擦阻力小，传动效率高，离合器结合平稳，整车易布置。尤其是对于发动机后置大客车，不受车架、车身变形的影响。在离合器气助力器失效后。仍可以靠液压油传递离合器踏板力，将离合器分离。离合器液压操纵机构在国内外大客车上已普遍采用，技术日益成熟、配套方便。离合器液压操纵机构主要由离合器踏板机构、离合器主虹、液压管路、离合器助力器、离合器分离机构、分离轴承、踏板限位器、自由行程调节器等组成。3. 1液压操纵系统的基本工作过程图4 离合器液压式操纵机构示意图Fig.4 Th
26、e clutch schematic drawingBJ1021汽车离合器操纵机构改装后如图，在离合器与离合器分离叉之间有主缸和工作缸。主缸和工作缸用液压油管连接。分离叉推杆一端顶在分离叉凹槽内，另一端伸入工作缸活塞内。图5 离合器工作缸结构示意图Fig.5 The clutch work cylinder structure schematic drawing图6 离合器主缸结构示意图Fig.6 The clutch main cylinder structure schematic drawing离合器操纵机构的功用是使离合器暂时处于分离状态。踏下离合器踏板，通过液压驱动系统向后推动分离叉
27、外端，其内端推压分离套筒和分离轴承前移，压迫膜片弹簧使离合器分离，松开踏板后，在回位弹簧力作用下离合器又很快恢复到原来位置，离合器又从新处于接合状态。3.2液压操纵机构设计要求 离合器操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，而后又使之柔和接合的一套机构。它起始于离合器踏板，终止于飞轮壳内的分离轴承。3.2.1对操纵机构的要求1）踏板力要小，轿车：80150N，货车：150200N。2）踏板行程在一定的范围内，轿车：80150mm，货车：180mm。3）摩擦片磨损后，踏板行程应能调整复原。4）有对踏板行程进行限位的装置，防止操纵机构因受力过大而损坏。5）应具有足够的刚度。6）传动效率要高。7）发动机振
28、动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。3.2.2操纵机构结构形式选择 按照分离离合器所需的操纵能源，离合器操纵机构有人力式和气压助力式两类。前者是以驾驶员的肌体作为唯一的操纵能源。后者则是以发动机驱动的空气压缩机作为主要操纵能源，而以人体作为辅助和后备的操纵能源。 人力式操纵机构按所用传动装置的形式分，有机械式、液压式两种。机械式操纵机构广泛应用于中，轻型以下各类汽车上，某些轿车也采用。机械式操纵机构又分，杆系传动装置和绳索传动装置两种形式。杆系传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。但其质量大，机械效率低，装置中关节点多，因而摩擦损失较大，此外其工作会受车身或车架变形的影响。在平头车，后
29、置发动机汽车等离合器需要用远距离操纵时，合理布置杆系比较困难。绳索传动机构可克服上述缺点，且有可能采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板结构。但是操纵索寿命较短，拉伸刚度较小，故最适用于轻型和微型汽车。机械效率仍不高。机械式操纵机构结构较简单，制造成本低，故障少，但是其机械效率低，而且拉伸变形会导致踏板行程损失过大。液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高、摩擦阻力小、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点。广泛应用于各种形式的汽车中。 图7 离合器液压式操纵机构示意图Fig.7 The clutch sc
30、hematic drawing 3.2.3 踏板力的要求离合器踏板力尽可能小。按轻型汽车通用技术条件规定。工作时离合器踏板力最大不大于150N。然而，当离合器气助力失效时，保证驾驶员将离合器自如地分离，其踏板力应不大于300N。3.2.4踏板行程的要求离合器踏板总行程应在80150mm范围内，最大不超过200mm。3.2.5 结构要求离合器操纵机构应具有踏板自由行程调节机构，以便在离合器摩擦片磨损后复原离合器分离轴承自由行程，防止离合器片磨损后，分离杠杆将分离轴承压死，产生离合器打滑现象。踏板自由行程一般为2050mm，最大不超过60mm。离合器操纵机构应具有踏板限位器，以防止操纵机构的零件受
31、过大载荷而损坏，同时操纵机构零件应具有足够的刚度。离合器踏板位置应易于驾驶员的操纵，符合人体工程学原理。3.2.6 其他要求传动效率要高，发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。4 离合器工作缸及主缸直径计算与分析汽车摩擦式离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的，若为静摩擦力距；f为摩擦面间的静摩擦系数，设计计算时可取025030；F为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，是从动片的两倍。则静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为：=fZF假设工作压力均匀，则有 F=A=式中，为摩擦面单位压力，A为一个摩擦面的面积，D为摩擦片外径，d为摩擦片内径。摩擦片的平均摩擦半径根据压力均匀的假设，可表示为：将上式整理得： =c为摩擦片内外径比，c=dD，一般为0.530.70为了保证离合器在任何工况下都能可靠的传递发动机最大转矩，设计时应大于发动机最大转矩，即=Tmax式中Tmax为发动机最大转矩；为离合器后备系数。离合器的基本参数主要有性能参数和，尺寸参数D和d及摩擦片厚度b。4.1后备系数的选择后备系数是离合器设计时用到的重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度，选择时应考虑以下几点：(1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传
