膜片离合器毕业设计说明书

《膜片离合器毕业设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《膜片离合器毕业设计说明书（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第 1 章 绪 论1.1 引言以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。 离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变 速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部 分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传 动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器 中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转 矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。1.2 离合器的发展在早期研发的离合器结构中，

2、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制车轮的小汽车上。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 世纪20年代中叶，对当时 来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、 皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器，其结构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是木块、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。现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到 192

3、5 年以后才出现 的。多片离合器最主要的优点是，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。采用纯粹的金属的摩 擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外， 油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多 其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受 更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少 摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关

4、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。早期的单片干式离合器由与锥形离合器相似的问题，即离合器接合时不够平顺。 但是，由于单片干式离合器结构紧凑，散热良好，转动惯量小，所以以内燃机为动力 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。实际上早在 1920年就出现了单片干式离合器，这和前面提到的发明了石棉基的摩 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 在接合时不够平顺的问题。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，摩擦面片是贴附在主动件飞

5、轮和压盘上的，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，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，使压盘上的弹簧的工作压力分布更均匀，并减小了轴向尺寸。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，已能做到接合盘式平顺，因此现在广泛 采用于大、中、小各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。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

6、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，减小了传动系统噪声和载荷。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 车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更好地降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许 加大尺寸的空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加离合器传扭能力，提高使用 寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的传扭能力， 在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合 器的传扭能力和使用寿命是单片的 2 倍。但受到其他客观因素的影响，实际的

7、效果要 比理论值低一些。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型车上又开始采用多片湿式 离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低（不 超过93C）,因此，起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。查阅国内外资料获知，这 种离合器的使用寿命可达干式离合器的 5-6 倍，但湿式离合器优点的发挥是一定要在 某温度范围内才能实现的，超过这一温度范围将起负面效应。目前此技术尚不够完善。1.3 膜片弹簧离合器的结构及其优点1.3.1 膜片弹簧离合器的结构膜片弹簧离合总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、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为 120或 90旋

8、转对称的板壳冲压结构，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。2、膜片弹簧膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均布的长径 向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支承铆钉，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承凸台，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转动，并通过压盘

9、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，压盘相对于离合器盖作自由轴向移 动，使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘 以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。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，同时还承受在高速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

10、面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端 面。1.3.2 膜片弹簧离合器的工作原理由图1.1可知，离合器盖 1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧3被预 加压紧，离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘 5 的压紧力，使得压盘与 从动盘 6 摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成随飞轮转动时（构成离合器主动部 分），就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动力（1）接合位置（2）分离位置1-离合器盖 2-铆钉 3-膜片弹簧 4-支撑环 5-压盘6-摩擦片 7-分离轴承总成 8-离合器踏板 9-输出轴 图 1.1 膜片弹簧离合器的工作原理图 要分离离合器时，将离合

11、器踏板 8 踏下，通过操纵机构，使分离轴承总成 7 前移推动 膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在传动片的弹力 作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位置，切断了发动机动力的传递。1.3.3 膜片弹簧离合器的优点 膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，具有一系列优点：1、膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性；2、膜片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、膜片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、

12、膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。1.4 设计内容1、压盘设计。2、离合器盖设计。3、从动盘总成设计。4、膜片弹簧设计。1.5 Pro/E 软件的特点Pro/Engineer 是美国 PTC 公司开发的一套机械 CAD/CAE/CAM 集成软件，其技术领 先，在机械、电子、航空、邮电、兵工、仿真等各行各业都有应用，在 CAD/CAE/CAM 领域中处于领先地位。它集零件设计、大型组件设计、钣金设计、造型设计、模具开 发、数控加工、运动分析、有限元分析、数据库管理等功能于一身，具有参数化设计 特征驱动，单一数据库等特点，大大加快了产品开发速度。本设计使用的 Pro/Engineer Wi

13、ldfire3.0 是 Pro/Engineer 的最新版本，其功能 较以前的版本有了很大的提高，而且操作界面也更为好用，可以大大提高技术人员的 工作效率。1.6 方案选择本车设计采用单片膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器是因为其结构简单， 可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。而采用干式离合器 是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，用于需要传递较大转矩的离合器，而该车型 不在此列。采用膜片弹簧离合器是因为膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜 片弹簧具有非线性特性，因此可设计成当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变， 且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，

14、膜片弹簧的安装位置对离合器 轴的中心线是对的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好； 再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零 件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以 整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的 散热通风等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺 水平也在不断地提高，因而这种离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用， 而且逐渐扩展到载货汽车上。从动盘选择单片式从动盘是一位其结构简单，调整方便。 压盘驱动方式采用传动片式是因为其没有

15、太明显的缺点且简化了结构，降低了装配要 求又有利于压盘定中。选择拉式离合器是因为其较拉式离合器零件数目更少，结构更 简化，轴向尺寸更小，质量更小；并且分离杠杆较大，使其踏板操纵力较轻。综上本次设计选择单片拉式膜片弹簧离合器。第2 章 基本尺寸参数选择2.1 离合器基本性能关系式摩擦片或从动盘的外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸有决定性的 影响，并根据离合器能全部传递发动机的最大转矩来选择。为了能可靠地传递发动机 最大转矩T,离合器的静摩擦力矩T应大于发动机最大转矩T,而离合器传递的c max c c max摩擦力矩T又决定于其摩擦面数Z、摩擦系数f、作用在摩擦面上的总压紧力P与摩 c

16、工擦片平均摩擦半径 R ，即mT =0T二 ZfPRN m(2.1)cc maxr e式中：P 离合器的后备系数，见下表。f 摩擦系数，计算时一般取0.250.30。该车型发动机最大转矩T为190Nm取摩擦系数f为3.0可得离合器的静c max摩擦力矩T 190 x 3.0二570 N 讯4c为2.2 后备系数的选择离合器的后备系数，选择时应考虑摩擦片磨损后仍能传递T及避免起步时滑磨c max时间过长；同时应考虑防止传动系过载及操纵轻便等。表 2.1 后备系数表型轿车轻型货车中、重型货车越野车牵引车数1.30 1.751.6 0 2.252.0 3.5车后 备 系本设计是基于长城赛弗F1汽车的

17、离合器设计，该车型属于越野车类型，故选择本 次设计的后背系数0在2.03.5之间选择。因为该车型为城市越野车，不需要太大的 后备系数，取B =2.0。2.3 摩擦片外径的确定摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，它和 离合器所需传递的转矩大小有一定关系。显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩来确定D时，可以查表2.2来确定摩擦 片外径D的尺。表 2.2 离合器尺寸选择参数表摩擦片外径D/mm发动机最大转矩Te m/N m单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值2251301501702501702002302802402803

18、203002603103603253203804503504104805503805106007004106207208304303506808009304503808209501100所选的尺寸D应符合有关标准(JB1457-74)的规定。表2.2给出了离合器摩擦片的 尺寸系列和参数。另外，所选的D应符合其最大圆周速度不超过6570m/s的要求， 且重型汽车不应超过 50m/s。表 2.3 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D / mm内径d / mm厚度h / mm内外径之比d / D单位面积F / mm 21601103.20.687106001801253.50.6941320020014

19、03.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460019540.5576780020540.54072900根据发动机参数该车型发动机最大转矩T 为190Nm及表2.1可查出本车将使e max用单片式离合器，且离合器摩擦片外径为250mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具体 参数，如下：摩擦片外径 D=250mm摩擦片内径 d=155mm摩擦片厚度 h=3.5mm摩擦片内外径比 d/D=0.620单面面积 F=30200mm22.4摩擦片的Pro/E绘图过程首先画出一个环形的盘体，先建立一个平面的俯视图样如图2.1所示，再将其拉伸成体如图2.2所示。然后在盘体上剪切出孔如图2.3所示并进行阵列如图2.4所示。图 2.1 摩擦片 Pro/E 建立过程 1图 2.2 摩擦片 Pro/E 建立过程 2图 2.3 摩擦片 Pro/E 建立过程 3