電動飛行器系統畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 重合度系數螺旋角系數 電動飛行器離合器操縱機構的設計及計算離合器是電動飛行器傳動系統中直接與電動機相連接的部件。按動力傳遞順序來說，離合器應是傳動系中的第一總成。 離合器操縱機構的概述離合器是電動飛行器傳動系統中直接與電動機相連接的部件。按動力傳遞順序來說，離合器應是傳動系中的第一總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務。離合器是設置在電動機與變速器之間的動力傳遞機構，其功用是能夠在必要時中斷動力的傳遞，保證電動飛行器平穩地起步；保證傳動系換檔時工作平穩；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為使離合器起到以上幾個作用，目前電動機上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等，即主要取決于離合器基本參數和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術上比較先進，經濟性合理，同時其性能良好，使用可靠性高壽命長，結構簡單、緊湊，操作輕便。 離合器操縱機構的選擇（1）摩擦片的選擇單片離合器因為結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調整方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用與轎車和中、小型貨車。因此本設計選擇單片離合器。（2）壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點是用一個膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個優點：①由于膜片彈簧有理想的非線性特征，彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內能保證大致不變。當離合器分離時，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；②膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結構簡單緊湊，軸向尺寸小； 零件數目少，質量小；③高速旋轉時，壓緊力降低很少，性能較穩定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；④由于膜片彈簧大端面環形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；⑤易于實現良好的通風散熱，使用壽命長；⑥平衡性好；⑦有利于大批量生產，降低制造成本；但膜片彈簧的制造工藝較復雜，對材料質量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產中不易控制，開口處容易產生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能的提高，制造工藝和設計方法的逐步完善，膜片彈簧的執照已日趨成熟[6]。因此，本設計選用膜片彈簧式離合器，材料選取為。（3）壓盤的驅動方式壓盤的驅動形式主要有凸塊－窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動片式等多種。前三種的共同缺點是在連接件之間都有間隙，在傳動中將產生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動效率。彈性傳動片式是近年來廣泛采用的驅動形式，沿圓周切向布置得三組或四組薄彈簧傳動片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺釘聯結，傳動片的彈性允許其軸向移動。當電動機驅動時，傳動片受拉，當拖動電動機時，傳動片受壓。彈性傳動片驅動方式的結構簡單，壓盤與飛輪對中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長。壓盤形狀較復雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170～227HBS。也有少數采用合金壓鑄件。因此，本設計壓盤的驅動方式選擇彈性傳動片式，材料選用HT200。（4）離合器的散熱通風根據機械原理知識可知，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的。當壓盤工作表面超過180～2000OC時摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器壓盤工作表面的瞬時溫度一般在1800OC以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時溫度有可能達到10000OC。過高的溫度能使壓盤受壓變形產生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過高，壓盤有足夠大的質量以保證足夠的熱容量外，還要散熱通風好。改善離合器散熱通風結構的措施有：在壓盤上設置散熱筋，或鼓風筋；在離合器中間壓盤內鑄通風槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風；在離合器外殼內裝導流罩。膜片彈簧式離合器本身構造能良好實現通風散熱效果，故不需作另外設置。 離合器基本機構參數的確定（1）摩擦片主要參數的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數，它對離合器的輪廓尺寸、質量和使用壽命有決定性的影響。當離合器結構形式及摩擦片材料已選定，發動機最大轉矩已知，適當選取后備系數和單位壓力，可估算出摩擦片外徑。表34 直徑系數的取值范圍車型直徑系數乘用車～～（單片離合器）～（雙片離合器）～摩擦片外徑也可以根據發動機最大轉矩（）按如下經驗公式選用 （3－5）式中：直徑系數取值范圍如表34。由選車型，則將各參數值代入式后計算得根據離合器摩擦片的標準化系列化原則，參照表35。表35 離合器摩擦片尺寸系列和參數（即GB145774）外徑D/mm160180200225250280300325350內徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm4=d/D1單位面積a/cm106132160221302402466546678摩擦片相關標準尺寸可取：外徑 內徑 厚度 內徑與外徑比 單位面積（2）離合器后備系數的確定后備系數是離合器的重要參數，反映離合器傳遞發動機最大扭矩的可靠程度，選擇時，應從以下幾個方面考慮：①摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發動機最大扭矩；②防止離合器本身滑磨程度過大；③要求能夠防止傳動系過載；通常轎車和輕型貨車。，參看有關統計資料“離合器后備系數的取值范圍”（如表36），并根據最大質量不超過6噸的載貨汽車，結合設計實際情況，故選擇。表36 離合器后備系數的取值范圍車 型后備系數乘用車及最大總質量小于6t的車用車～最大總質量為6～14t的商用車～掛車～(3)單位壓力P的確定摩擦面上的單位壓力P的值和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系數，摩擦片材料及質量等有關。離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣（如城市用的公共汽車和礦用載重車），單位壓力P較小為好。當摩擦片的外徑較大時也要適當降低摩擦片摩擦面上的單位壓力P。因為在其它條件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣線速度大，滑磨時發熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力P應隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑 內徑 厚度 內徑與外徑比值 由公式 （3－6）和 （3－7）式中： 壓緊力； 摩擦片的摩擦因數； 摩擦面數量（單片，雙片）； 摩擦片的單位壓力, ；得 滿足表37的要求。表37 摩擦因數與許用單位壓力[P]摩 擦 材 料[P]石棉基材料模壓～編織～粉末冶金材料銅基鐵基金屬陶瓷～無石棉有機摩擦材料～～(4) 摩擦片基本參數的選擇①摩擦片外徑D（mm）的選取應使最大圓周速度不超過65～70，即 （3－8）式中： 摩擦片最大圓周速度，； 發動機最高轉速，；由此式得，滿足要求。②摩擦片的內、～，即③為了保證離合器可靠地傳遞發動機的轉矩，并防止傳動系過載，不同車型的值應在一定范圍內，～＝。④為了保證扭轉減振器的安裝，摩擦片內徑d必須大于減振器彈簧位置直徑約50mm，即⑤為反映離合器傳遞的轉矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉矩應小于其許用值，即 （3－9）式中： 單位摩擦面積傳遞轉矩，； 單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值，；許用值的選取可參照表37。表37 單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值（ ）離合器規格D/mm210210～250250～325325/單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值可選＝（），根據計算可得出(1)為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力的最大范圍為,即(2)為了減少電動飛行器起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發生燒傷，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應小于其許用值，即 （3－10）式中： 單位摩擦面積滑磨功，焦； 單位摩擦面積滑磨功許用值，焦； 汽車起步時離合器接合一次所產生的總滑磨功， ，焦；對于乘用車：，：，：；可根據下式計算 （3－11）式中： 汽車總質量，kg； 輪胎滾動半徑，m； 汽車起步時所用變速器檔位的傳動比； 主減速器傳動比； 發動機轉速，；計算時乘用車取，商用車取。其中： ，代入式（3－7）得,將代入式（3－6）得，因此滿足設計要求。 (3)離合器接合的溫升 (3－12）式中：t 壓盤溫升，； C 壓盤的比熱容，； 傳到壓盤的熱量所占的比例，單片離合器壓盤；代入，計算得，因此滿足設計要求。 電動飛行器變速器操縱機構的設計電動飛行器變速器操縱機構是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機構，是用來保證駕駛員能根據汽車使用條件，隨時撥動變速箱內齒輪進行換檔，或使之從工作檔退到空檔。 變速器操縱機構的概述電動飛行器變速器操縱機構作為變速器的控制機構，較之電動飛行器設計中的其它環節，只是一個小裝置，但它卻和電動飛行器的正常行駛有著十分緊密的關系，并在變速器的設計中占有重要的地位。變速器操縱機構是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機構，是用來保證駕駛員能根據汽車使用條件，隨時撥動變速箱內齒輪進行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動滑動齒輪時要省力。要使變速器操縱機構可靠地工作，應滿足下列要求： (l)設有自鎖裝置，防止變速器自動換檔和自動脫檔； (2)設有互鎖裝置，保證變速器不會同時換入兩個檔，否則會產生運動干涉，甚至會損壞零件； (3)設有倒檔鎖，防止誤換倒檔。否則會損壞零件或發生安全事故；近年來，變速器操縱機構有向自動操縱方向發展的趨勢。自動操縱式機械換檔變速器又稱或稱自動化機械換檔變速器，它是在原手動機械換檔變速器（MT）的基礎上，對其離合器、變速器的控制系統和操縱機構進行改造而形成的。 變速器操縱機構主要參數的選擇（1）擋數和傳動比①擋數本次變速器設計為3個前進擋，1個倒擋四個檔。5個擋多適用于商用車變速器。增加變速器的擋數，能夠改善電動飛行器的動力性和燃油經濟性以及平均車速。擋數越多變速器的結構越復雜，并且使輪廓尺寸和質量加大，同時操縱機構復雜，而且在使用時換擋頻率增高并增加了換擋難度。②傳動比范圍本設計任務書中已給的傳動比為： 傳動比范圍的確定與選定的電動機參數、電動飛行器的最高車速和使用條件等因素有關。③齒輪參數模數的選取變速器齒輪模數范圍大致如下：微型、普通級轎車 ～ 中級轎車 ～ 中型貨車 ～ 重型貨車 ～本設計為：一擋 二擋 三擋 四擋 五擋 倒擋 （2）壓力角α 齒輪壓力角較小時，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進入嚙合和退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩，有利于降低噪聲；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。理論上對于乘用車，176。、15176。、16176。、176。等小些的壓力角。對于商用車，176。或25176。等大些的壓力角。國家規定的標準壓力角為20176。，所以普遍采用的壓力角為20176。嚙合套或同步器的壓力角有20176。、25176。、30176。等，普遍采用30176。壓力角。根據機械設計教材齒輪壓力角相關知識可知，本設計中壓力角選為，同步器的壓力角選為30176。（3）螺旋角β齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩、噪聲降低。 試驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度相應提高，但當螺旋角大于30176。時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強度出發，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強度著眼，應當選用較大的螺旋角。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強度出發，并不希望用過大的螺旋角，以15176。～25176。為宜；從而提高高擋齒輪的接觸強度和增加重合度著眼，應當選用較大的螺旋角。斜齒輪傳遞轉矩時，要產生軸向力并作用到軸承上。設計時應力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產生軸向力平衡，以減少負荷提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應該是不一樣的。中間軸上的齒輪螺旋方向一律取為右旋，則第一軸、第二軸上的斜齒輪應取為左旋。軸向力經軸承蓋作用到殼體上。倒擋設計為直齒時，在這個擋位上工作時，中間軸上的軸向力不能抵消（但