毕业设计论文轿车离合器的设计

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1、兰州工业高等专科学校目录目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 离合器的发展11.3 研究动机与目的21.4 研究背景31.5 研究方法与系统描述31.6 论文内容概述4第二章 轿车离合器的结构型式选择62.1 离合器的结构类型62.1.1 按传递转矩的方式分类82.1.2 按离合器操纵方式分类92.2 从动盘数及干、湿式的结构型式92.2.1 单片干式摩擦离合器92.2.2 双片干式摩擦离合器92.2.3 多片湿式离合器102.3 压紧弹簧的结构型式及布置102.3.1 周置弹簧离合器102.3.2中央弹簧离合器122.3.3 斜置弹簧离合器122.3.4 膜片弹簧离合器132.3.5 膜

2、片弹簧离合器的特点142.4.1 从动盘的结构型式142.4.2带扭转减振器的从动盘152.5 所选离合器的结构型式16第三章 离合器基本参数的确定163.1 离合器主要参数选择163.2 离合器后备系数163.3 摩擦系数f的确定173.4 单位压力p173.5 摩擦片外径D、内径d和厚度b183.6所选离合器基本参数的确定193.7 离合器容量的设计20第四章 离合器零件的结构选型及设计计算244.1 从动盘总成设计244.2 离合器盖总成设计274.2.1 离合器盖设计274.2.2 压盘设计274.3 膜片弹簧设计314.3.1 膜片弹簧主要参数的选择314.3.2 绘制膜片弹簧的特性

3、曲线334.3.3 确定膜片弹簧的工作点位置344.3.4 求离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷F2344.3.5 求分离轴承的行程2354.3.6 膜片弹簧强度校核354.3.6 膜片弹簧材料及制造工艺36结论37致谢38参考文献39iii兰州工业高等专科学校 第一章 绪论第一章 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

4、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，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾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

5、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1925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

6、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

7、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

8、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93

9、)，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。汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志，随着现代生活的节奏越来越快，人们对交通工具的要求越来越高。汽车的作为最普遍的交通工具，在日常生活中起了最重要的作用。因此，汽车工业的规模及产品的质量就成为衡量一个国家技术的重要标志之一。1.3 研究动机与目的了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，

10、掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书藉，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次的毕业设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。1.4 研究背景离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的

11、总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和

12、简化操纵，已成为离合器的发展趋势。汽车传动系的设计对汽车的动力学和燃油经济性有着重大影响，而离合器又是汽车传动系中的重要部件。在离合器设计中，合理地选择离合器的结构型式和设计参数不仅保证了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩，还使其有足够的使用寿命。1.5 研究方法与系统描述通过毕业设计，对轿车离合器的结构、从动盘总成、压盘和离合器盖总成及膜片弹簧的设计有比较深入的熟悉并掌握。首先通过查阅文献、上网查阅资料，了解汽车离合器的基本工作原理，结构组成及功能；通过自己动手拆装桑塔纳2000轿车膜片弹簧离合器，对其有进一步的了解，并在指导老师的帮助下完成膜片弹簧离合器设计。为了保证离合器具有良好的工

13、作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： 1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。 2)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3)分离时要迅速、彻底。4)离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 6)应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8)作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 9)应有足够

14、的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。 10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。1.6 论文内容概述现在轿车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦式离合器。摩擦式离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而后者又有摩擦面间最大压紧力和摩擦面尺寸及性质决定，故对一定结构的离合器来说，静摩擦力矩是一个定值。当转矩稍大于此值，则离合器打滑，因而限制了传动系统所受转矩，防止超载。摩擦离合器基本上由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。主从动部分

15、和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的操纵机构，而离合器的操纵机构主试是离合器分离的装置。工作原理接合状态离合器在结合状态下，压紧弹簧将飞轮和压盘三者压紧在一起，发动机的转矩经过飞轮及压盘通过从动盘的摩擦作用传给从动盘，再由从动轴输出。分离过程分离离合器时，驾驶员踩下离合踏板时，分离拉杆拉动分离叉的外端向后移动，分离叉内端则推动分离套筒和分离轴承前移，先消除分离轴承与分离杠杆内端间的间隙，然后推动分离杠杆內端前移，使分离杠杆外端带动压盘克服压紧弹簧作用后移，摩擦作用消失离合器的主从动部分分离，中断动力传动。接合过程接合离合器时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧的作用下，压盘向前移

16、动并逐渐压紧从动盘，使接触面间的压力逐渐增加， 摩擦力矩也逐渐增加，当飞轮压盘和从动盘接合还不紧密时，所能传动的摩擦力矩较小，离合器的主从动部分有转速差，离合器处于打滑状态。随着离合器踏板的逐渐抬起，飞轮压盘和从动盘之间的压紧程度逐渐紧密，主从动部分的转速也渐趋相等，直到离合器完全接合而停止打滑，结合过程结束。本次毕业设计的基本内容有：1.摩擦式离合器的基本结构尺寸和参数的选择(摩擦片外径D、离合器后备系数和单位压力p)及计算。2.离合器零件的结构选型及设计计算绘制离合器装配图；从动盘总成设计；离合器盖总成设计；膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核；表1-1 桑塔纳2000整车参数项目参数汽

17、车的驱动形式 42最高车速=172 km/h发动机最大功率及转速=72 KW =5200 r/min发动机最大转矩及转速=150 Nm =3100 r/min主减速器传动比=4.444变速器最大传动比=3.455轮胎型号195/60R1485H滚动半径R=0.28m整备质量m=1220Kg39兰州工业高等专科学校 第二章 轿车离合器的结构型式选择第二章 轿车离合器的结构型式选择 汽车离合器综述:现代汽车离合器在设计中应根据车型的类别，使用要求，与发动机的匹配要求，制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等，合理地选择离合器总成的结构和有关组件的结构。2.1 离合器的结构类型膜片弹簧离合器的结构膜

18、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。图2-1摩擦离合器的基本组成示意图1曲轴 2从动轴（变速器轴） 3从动盘 4飞轮 5压盘 6离合器盖 7分离杠杆 8、10、15回位弹簧 9分离轴承和分离套筒 11分离叉 12离合器踏板 13分离拉杆 14分离拉杆 16压紧弹簧 17从动盘摩擦片 18轴承1、离合器盖离合器盖一般为120或90旋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

19、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

20、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面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。膜片弹簧离合器的工作原理由图2-1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

21、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2-2膜片弹簧离合器的工作原理图要分离离合器时，将离合器踏板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。通过汽车构造的学习，我们知道，离合器的结构必须保证主从动部分既能暂时分离，有可逐渐接合，而且在接合过

22、程中，主从动部分还要有相对转动，所以离合器的主动件与从动件之间不能采用刚性连接，而必须通过另外的方式来实现转矩的传递，为达此目的，离合器的结构形式是多种多样。通常按以下几种方式进行分类。2.1.1 按传递转矩的方式分类按传递转矩的方式，离合器可分为以下三类。（1）摩擦式离合器摩擦式离合器是利用摩擦力把转矩从主动元件传递给从动元件的离合器，它是目前各种汽车传动系中应用最广泛的一种结构。摩擦式离合器按摩擦表面的形状可分为锥式鼓式、和片式三种。片式离合器有可按以下几种方式分类。1）根据从动摩擦片数可分为单片双片和多片；2）根据压紧弹簧的形式可分为螺管弹簧式，碟形膜片弹簧式和蜗型弹簧式;3) 根据摩擦

23、片的工作条件可分为干式湿式（再油液中工作）。（2）液力式离合器液力式离合器的主从两元件利用液体介质进行转矩的传递常见的有液力耦合器和液力变矩器两种，但不能起到离合器的全部作用。多用在由机械式齿轮变速机构组成的液力机械式传动系中，如中高级轿车，一些大型公共汽车和自卸汽车上。（3）电磁式离合器电磁式离合器的主从动两元件是利用电磁力的作用而传递转矩的。2.1.2 按离合器操纵方式分类按离合器的操纵方式可分为以下两类：（1）强制操纵式这类离合器的操纵是根据驾驶员的意志通过一定形式的操纵机构强制性地进行，通常有机械式，液力式和气动式几种。其中机械式和液力式操纵机构又长和各种形式的助力器配和使用。助力器有

24、弹簧助力，液压助力和气动助力等几种。（2）自动操纵式这类离合器的操纵能根据汽车的行驶速度或发动机的转速变化自动地进入接合或分离，无需驾驶员操作，使得汽车操作系更为简单，驾驶更轻便舒适。2.2 从动盘数及干、湿式的结构型式2.2.1 单片干式摩擦离合器单片干式摩擦离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。但是单片离合器由于受压紧弹簧结构布置和设计的限制，其转矩容量也受到限制，因此，当转矩更大时可采用双片离合器。

25、2.2.2 双片干式摩擦离合器双片干式摩擦离合器与单片离合器相比，由于双片允许磨耗掉的体积是单片的两倍，故其使用寿命要长；由于有两个摩擦片平行工作，离合器接合时从动盘逐步压紧，所以汽车起步时更平稳，变速器快速换挡时转矩峰值也较小，可延长变速器的寿命；由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。2.2.3 多片湿式离合器前面提到的干式离合

26、器，起摩擦表面不允许有油渍存在。干式离合器的主要优点式结构简单价格便宜，总体来说使用比较可靠。但在使用中也发现它存在摩擦系数不稳定和磨损较大，影响使用寿命的缺点。近年来由于湿式离合器在技术上不断改善，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上又开始采用多片湿式离合器，与干式离合器相比，湿式离合器更可靠，寿命更长，使用中无需经常调节。由于摩擦表面用油冷却，温度较低，它允许起步时有较长时间的打滑而不致烧损摩擦片。摩擦系数稳定有较强的起步呢能力。湿式摩擦面更多，接合更加平顺柔和，摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时，轴向尺寸大，从动部分的转动惯量大，故过去

27、未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出56倍。2.3 压紧弹簧的结构型式及布置离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为2.3.1 周置弹簧离合器 周置弹簧离合器所用的螺旋弹簧是线性的，当摩擦片磨损后，弹簧伸长，压紧力下降，这对离合器的可靠传扭非常不利。采用刚度小的弹簧，压紧力的下降就不会很明显。但降低弹簧刚度需要增

28、加螺旋弹簧的圈数，这就增加了弹簧的高度尺寸，这对压簧来说容易产生纵向的不稳定，尤其在发动机高速运转时，压簧处有大的离心力作用，容易是簧丝鼓出。簧丝的鼓出是它靠到弹簧的导向套上，这会使弹簧的压紧力有所损失，簧丝和导向套长时期接触和摩擦会使弹簧早期损坏。采用组合式周置螺旋弹簧的结构有望达到降低刚度的目的。周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达50007000rmin或更高)，在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严

29、重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。图23 双盘周布弹簧离合器1-定位块；2-分离弹簧；3-从动盘；4-分离杠杆；5-压盘；6-中间压盘；7-飞轮 8-支撑销；9-调整螺母；10-压片；11-锁紧螺钉；12-分离轴承；13-分离套筒；14-压紧弹簧；15-离合器盖；16-限位螺钉；17-锁紧螺母 2.3.2中央弹簧离合器采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用12个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给

30、弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸，但其制造却比较困难，故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料：当载货汽车的发动机转矩大于400450Nm时，常常采用中央弹簧离合器。图24长征XD2150型汽车中央弹簧离合器1- 传动销；2-中间压盘；3、4-从动盘；5-飞轮；6-分离摆杆；7-压盘；8-分离弹簧；9-离合器盖；10-调整环；11-传动杆；12-中央（压紧）弹簧；13-分离套筒；14-平衡

31、盘15-支撑销；16-压紧杠杆2.3.3 斜置弹簧离合器斜置弹簧离合器是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧，分别以倾角（弹簧中心线与离合器中心线间的夹角）斜向作用于传力套上，后者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。这时，作用在压杆内端的轴向推力等于弹簧压力的轴向分力。当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移，使弹簧伸长，压力减小，倾角亦减小，而余弦值则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变，从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同样，当离合器分离时后移传力套，压盘的压紧力也大致不变。因此，斜置弹簧离合器与前两种离合器相比，其突出优点是工作性能

32、十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低35。2.3.4 膜片弹簧离合器图25 膜片弹簧离合器结构图图25为膜片弹簧离合器的结构图。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，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，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

33、匀，也易于实现良好的散热通风等。膜片弹簧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。国外已设计生产了传递转矩为802000Nm，最大摩擦片外径达420mm的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质量达2832t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用推式结构。当前，膜片弹簧离合器的推式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，使结构简化、零件减少、拆装方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的

34、接触使离合器踏板的自由行程不受影响。拉式杠杆比大于推式杠杆比，传动效率更高，使用寿命长，它的分离与分离轴承套筒总成装在一起，需专门分离轴承，结构复杂。而在推式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。推式摸片弹簧结构简单，安装拆卸较简单，分离行程比拉式小。2.3.5 膜片弹簧离合器的特点膜片弹簧离合器的优点可以从螺旋弹簧和膜片弹簧的弹性特性进行分析。螺旋弹簧具有线性特征，膜片弹簧具有非线性特征。1膜片弹簧离合器的优点（1）传递的转矩大且较稳定；（2）分离指刚度低；（3）结构简单且紧凑；（4）高速时平衡性好；（5）散热通风性能好；（6）摩擦片的使用寿命长。2膜片弹簧离合器的缺点（1）制造

35、难度大；（2）分离指刚度低，分离效率低；（3）分离指根易出现应力集中；（4）分离指舌尖易磨损。2.4.1 从动盘的结构型式简单的从动盘由从动片、摩擦片及从动盘毂铆接而成，其结构简单、质量小，有时用于重型汽车尤其是双片离合器中。 轿车一般采用带扭转减振器的从动盘。从动片与花键毂间通过减振弹簧相联，具有切向弹性以消除高频共振并起缓冲作用，在从动片、花键毂与减振盘间有减振摩擦片，装碟形垫片作弹性夹紧后起摩擦阻尼作用，并使阻尼力矩保持稳定，以吸收部分能量、衰减低频振动。扭转减振器按发动机及传动系专门设计并经试验修正，则可得到最佳减振、降噪效果。线性弹性特性的扭转减振器，减振弹簧由一组圆柱螺旋弹簧组成，

36、常用于汽油机汽车。柴油机怠速旋转不均匀度较大，会引起变速器常啮合齿轮间的敲击。采用二级或三级非线性扭转减振器并使第一级减振弹簧组的刚度小，可缓和柴油机怠速不平稳及消除变速器怠速噪声。 为了使离合器接合平顺，从动片尤其是单片离合器的从动片，一般都使其具有轴向弹性。最简单的方法是在从动片上开T形槽，外缘形成许多扇形，并将它们冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两边的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形片上。在离合器接合时，从动片被压紧，弯曲的波浪形扇形部分被逐渐压平，使从动盘上的压力和传递的转矩逐渐增大，故接合平顺柔和。这种切槽有利于减少从动片的翘曲，其缺点是很难保证每片扇形部分的刚度完全一致。这就是整

37、体式弹性从动片。分开式结构中，波形弹簧片与从动片分别冲压成型后铆在一起。由于波形弹簧片是由同一模具冲制，故其刚度比较一致；由于波形弹簧是采用比从动片更薄的钢板(厚度仅为0.7mm)，故这种结构容易得到更小的转动惯量，这些方面都优于整体式结构。 在载货汽车上常采用一种所谓组合式从动片。这种结构在靠近压盘一侧的从动片上铆着波形弹簧片，摩擦片则铆在波形弹簧片上，而靠近飞轮一侧的摩擦片则直接铆在从动片上。其转动惯量较大，但对于要求刚度较高、外形稳定性较好的大型从动片来说，这种结构也是可以采用的。当载货汽车离合器的直径小于380mm时，则从动片仍可采用前两种结构。2.4.2带扭转减振器的从动盘由于发动机

38、传到汽车传动系的转速和转矩是随汽车行驶工况的不同而不断变化的，使传动系产生扭转振动，对传动系零件造成冲击载荷，使其寿命缩短，甚至会损坏零件。为了消除振动和避免共振，防止传动系过载，多数离合器从东片中装有扭转减振器。从动盘和从动盘毂通过弹簧弹性的连接在一起，构成减振器的缓冲机构，从动盘毂夹在从动钢片和减振器之间，在从动盘毂和从动钢片从动盘毂和减振器之间还装有环装摩擦片，它是减振器的阻尼元件。从动盘毂从动钢片和减振器盘上都有六个圆周均布的窗孔，减振弹簧装在窗孔中。特制铆钉将钢片和盘铆接在一起，但铆钉中部与毂上的缺口存在一定的间隙，毂可相对钢片和盘做一定量的转动。从动盘受转矩作用时，由摩擦片传来的转

39、矩，首先传到钢片，再经弹簧传到毂，这是弹簧被进一步压缩，这样从发动机曲轴传来的扭转振动所产生的冲击被弹簧缓冲以及被摩擦片吸收，而不会传到变速器以后的总成部件上。有些汽车采用刚度不等的弹簧，并将装弹簧的窗孔长度制成不同尺寸，从而使弹簧起作用的时间先后不一而获得变刚度的特性，可避免传动系的共振和降低传动系的噪音。2.5 所选离合器的结构型式膜片弹簧离合器的结构形式膜片弹簧离合器根据分离指内端的受力方向不同可分为推式和拉式两种结构形式。如图所示。当离合器分离时，分离指内端受力反方向指向压盘时，称为推式膜片弹簧离合器，而分离指内端受力方向离开压盘时，则称为拉式膜片弹簧离合器。1.分析两种膜片离合器的特

40、点1）推式的特点：装配时，推式膜片弹簧离合器的膜片锥顶朝后，大端靠在亚盘上，对压盘施加压力。2）拉式的特点：分离指在分离轴承向后拉力的作用下离合器分离。由以上分析可知：在同样压盘尺寸下，拉式膜片弹簧离合器可采用直径较大的膜片弹簧，从而可提高压紧力和转矩容量；或者在传递相同转矩的情况下，尺寸较小的拉式膜片弹簧离合器可以替代尺寸较大的推式膜片弹簧离合器。因此，拉式膜片弹簧离合器的结构更紧凑简单，质量更轻，从动盘转动惯量也小，可以减小换挡时齿轮轮齿间的冲击，更便于换挡。图26 推式膜片弹簧离合器和拉式膜片弹簧离合器a） 推式膜片弹簧离合器 b） 拉式膜片弹簧离合器1-压盘；2-从动盘；3-分离轴承；

41、4-飞轮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，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

42、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。综上本次毕

43、业设计所选离合器的结构型式是单片干式摩擦离合器，采用膜片弹簧作为压紧弹簧，采用带扭转减振器的从动盘（整体式弹性从动片）。兰州工业高等专科学校 第三章 离合器基本参数的确定第三章 离合器基本参数的确定3.1 离合器主要参数选择汽车上所用的摩擦离合器，要求既要可靠传递发动机转矩，与要靠它的滑磨来使汽车平稳起步，工作条件甚为恶劣。因此，要合理地选择离合器的设计参数和基本结构尺寸。在初步确定离合器的结构形式（如单片干式、采用有机面片、膜片弹簧等）之后，就要确定基本结构尺寸及参数：摩擦片外径D、单位压力p0和后备系数。在选定这些尺寸参数时，下列一些车辆参数对其有重大影响：发动机最大转矩 Temax ；整

44、车总质量 ma ；传动系总的速比（变速器传动比主减速器速比）i ；车轮滚动半径 rk 。离合器的基本参数主要有性能参数和p0，尺寸参数D和d及摩擦片厚度b。3.2 离合器后备系数后备系数是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。后备系数保证了离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。在选择时，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递发动机最大转矩。 2)要防止离合器滑磨过大。3)要能防止传动系过载。显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减

45、少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。 汽车离合器的后备系数推荐如下（供参考）：小轿车：=1.201.3 ；载货车：=1.72.25 ；带拖挂的重型汽车或牵引车：=2.03.0。国外对小轿车的离合器推荐其后备系数值为

46、1.2，因为小轿车的离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上小轿车的后备功率较大，使用条件较好，故宜取小值。在同类汽车中，其后备系数也可不完全一样，例如此用压簧，其工作压力可以调整的离合器时，值就可以取小一点。否则，像一般螺旋弹簧离合器，摩擦片磨损后工作压力要减小就要适当增大后备系数。3.3 摩擦系数f的确定摩擦系数f的大小与选取的摩擦材料有直接的关系，常用摩擦材料的摩擦系数见下表表3-3 常用材料的摩擦系数许用应力和许用温度摩擦副摩擦系数许用压强p(Mpa)许用温度（）摩擦材料对偶材料干式湿式干式湿式干式湿式淬火钢淬火钢0.150

47、.200.120.160.050.100.040.080.20.40.61.0260120铸铁铸铁钢0.150.200.120.160.050.120.040.080.20.40.61.0250青铜铸铁钢青铜0.150.200.120.160.050.120.050.100.20.40.61.0150钢基粉末冶金铸铁钢0.250.330.200.300.100.120.050.101.03.01.24.0560铁基粉末冶金铸铁钢0.30.40.100.121.23.02.03.0680石棉基摩擦材料铸铁钢0.250.400.080.120.40.6260120半金属基摩擦材料钢0.260.37

48、0.120.201.68350120纸基摩擦材料铸铁钢0.100.201.0石墨基摩擦材料钢0.120.153.06.0夹布胶木铸铁钢0.100.120.40.6150皮革0.30.40.120.150.070.150.150.281103.4 单位压力p单位压力p对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，加应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，p应取小些；后备系数较大时，可适当增大p0。确定单位压力的时候，应从两方面考虑。一是摩擦材料的耐压强度，

49、二是摩擦材料的耐磨性，影响摩擦片磨损的直接物理量是p（是摩擦材料与亚盘之间的相对速度），表面上看，单独考虑p的大小对摩擦片耐磨性是没有直接意义的，但是对同一转矩容量的离合器来说，降低p值就意味找增加摩擦片面积，这样就增大了摩擦材料的可磨损体积，直接意义是提高了摩擦离合器的使用寿命。因此在一定意义上来说，p的大小反映了离合器的使用寿命，p值小，使用寿命长；p值大，使用寿命短。这样，在确定摩擦片上的单位压力时，在保证离合器的可靠使用性能的前提下，应尽可能选择p值较小的，以利于提高离合器的使用寿命。如果知道离合器的工作条件，选择p的原则是当离合器使用频繁时，相对滑磨的时间就长，单位压力p去较小的值为

50、好，因为只有降低单位压力，增大摩擦面积，加大容许的磨耗体积，才能延长使用寿命。对于采用有机材料作为基础的摩擦面片，下列数据可供参考对于小轿车，D230mm时，p的压力约为0.25Mpa:；对于载货车，D=230mm时，p约为0.28Mpa;D=380480mm时，p约为0.14Mpa.当摩擦片采用不同材料时，p0按下列范围选取： 石棉基材料 p0=0.100.35MPa 粉末冶金材料 p0=0.350.60MPa 金属陶瓷材料 p0=0.701.50Mpa3.5 摩擦片外径D、内径d和厚度b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

51、。显然，传递大的转矩，就需要有大的尺寸。发动机转矩是重要参数，当按发动机最大转矩Temax（Nm）来选定D时，有下列经验公式参考： （3.1）式中，系数A反映了不同结构和使用条件对D的影响，可参考下列范围：小轿车A=47；一般载货汽车A=36（单片）或A=50（双片）；自卸车或使用条件恶劣的载货汽车A=19。按Temax初选D以后，还需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化，表2为我国摩擦片尺寸的标准。表2-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D/mm160180200225250280300325350380405430内径d/mm11012514015015516517519019520522023

52、0厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351- c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积/cm21061321602213024024665466787299081037c为摩擦片内、外径之比，c=d/D，一般在0.530.70之间。对摩擦片的厚度h,我国已规定了3种规格：3.2mm，3.5mm和4mm3.6所选离合器基本参数的确定摩擦片外径D（mm

53、）发动机最大转矩T（N.M）单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值22513015017025017020023028.24.2803203002603103603253203804503504104805504805106007004106207208304303506808009304503808209501100所选尺寸D应符合有关标准（JB1457-74）的规定。上表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。本次毕业设计所选离合器的基本参数确定：桑塔纳2000的发动机最大转矩 Temax=150 Nm ，根据经验公式初选摩擦片外

54、径D，小轿车A=47，则摩擦片外径为按照我国离合器摩擦片尺寸系列标准（见表2-1），最后选定摩擦片的尺寸为D=180mm，d=125mm，h=3.5mm，c=0.694。采用膜片弹簧离合器，使用条件较好，故取后备系数=1.2。摩擦面片采用有机材料，单位压力p为0.350.5MPa。用公式Temax=fZp0D3(1c3)验算单位压力p ：式中，f为摩擦面间的静摩擦因数，取f=0.3；Z为摩擦面数，单片离合器的Z=2。Temax=fZp0D3(1c3) （3.2）1.2150=0.32p0.1830.667则p=0.3MPa单位压力p在容许范围之内，认为所选离合器的尺寸、基本参数合适。3.7 离

55、合器容量的设计离合器容量是反映某一确定的汽车在正常使用离合器的情况下其传递转矩的能力。一般包括：最大滑磨转矩滑磨功和温升速率。离合器容量设计合适，可使离合器在满足汽车各种要求的同时，最大限度的提高是用寿命。3.8离合器的容量参数及计算 通常采用单位亚盘质量的滑磨功（）单位摩擦面积功（）单位亚盘质量的发动机功率（）单位摩擦面积的发动机功率()温升速率和后备系数等来评价离合器传递转矩的能力和使用寿命。1 ） 滑磨功 对车辆进行必要的假设和简化，离合器接合过程中滑磨功（J）为 上式中，是发动机最大转矩时的转速（r/min）; 是汽车总质量；是驱动轮的滚动半径（m）; 是驱动桥主减速比；是变速器起步档

56、传动比；是发动机的最大转矩（N.m）; 是总传动效率（见表3-1）；是坡度（见表3-2）此处道路坡度用坡度的正弦函数表示；是滚动阻力系数（见表3-3）；是系数（对比计算时，=1）。表3-1总传动效率（机械式变速器）车型轿车货车农用车膜片弹簧0.900.850.83螺旋弹簧0.880.830.80表3-2坡度车型轿车货车农用车牵引车越野1/61/8-1/6公路1/81/81/61/8表3-3滚动阻力系数一般沥青道路和混凝土道路0.015卵石路0.021砂石路0.042 从以上可知轿车的为0.90；坡度为1/8；阻力系数为0.015；主减速比为4.444,起步档传动比3.455，将以上数据代入公式

57、可得到滑磨功为3008.7J2 ） 温升速率（N.m/）温升速率是表征摩擦片接合与分离时摩擦生热导致摩擦片温度升高的量 3 ）离合器转矩容量（N.m） 式中，是摩擦因数，通常要利用离合器的摩擦打滑来使汽车起步，这是利用摩擦传动的关键，故一般计算离合器转矩容量时应取动摩擦因数；N是对亚盘的压紧力，它随时用情况和温度会有所变动使用中摩擦片厚度的磨损变小，以及频繁接合引起的高温是弹簧压力衰退都会使N明显的改变；Z是离合器摩擦工作面数，单片微2，双片为4；是有效作用半径（mm），作为一间接度量值，它随着摩擦接触面的磨损及高温造成的翘曲，摩擦副的不均匀接触。 从确定转矩容量的参数可见，一旦离合器设计完成

58、，其转矩容量便确定，即转矩容量是离合器的一个本质属性。但通常它只能用来初步定出离合器的原始参数、尺寸，是否合适，最终依赖于试验验证。为了保证能可靠地传递发动机的转矩，进行汽车设计时，应使离合器转矩容量 大于发动机最大转矩 ，写成如下关系式 式中，是离合器后备系数（见表3-4）表3-4 后备系数值（推荐值）离合器及发动机类车辆种类膜片弹簧螺旋弹簧汽油发动机柴油发动机汽油发动机柴油发动机普通轿车1.10-1.251.20-1.401.25-1.401.30-1.50高级轿车1.20-1.40轻型货车1.15-1.3010.20-1.401.30-1.501.40-1.60中型货车、公路客车1.25

59、-1.601.30-1.701.50-1.801.60-1.90大型货车、牵引车1.30-1.701.40-1.801.60-2.001.80-2.25农用车轮式拖拉机1.80-2.101.90-2.202.00-2.502.20-3.00当后备系数取1.2，为150N.m时，离合器的转矩容量=1.2150=180表3-5不同汽车离合器容量参数的使用值参数汽车种类(N.m/kg)(备注小轿车956806.83.8833.00.0024两厢式乘用/工具车956806.83.8849.40.0035轻型货车717605.02.9124.70.017越野公路44轿车717605.02.9124.70.0017大型货车/牵引车478403.41.9416.50.0012中型货车/牵引车430583.01.7514.80.0010可以用于中型以上大轿车越野货车358802.51.4812.30.0008可以用于城市公共汽车大型货车或牵引车956803.41.9433.00.0012