HG1160载货汽车离合器设计

0目 次1 离合器现状 22 发展趋势 . 23 离合器功用组成34 设计离合器的目的和意义 .35 货车离合器设计参数46 离合器结构方案分析与选择. 46.1 离合器设计要求46.2 从动盘数的选择46.3 压紧弹簧的结构型式及布置形式的选择56.3.1 螺旋弹簧离合器56.3.2 膜片弹簧离合器56.4 从动盘的结构型式的选择66.5 压盘驱动方式的选择66.6 操纵机构的选择7论证结果7参考资料 .711 离合器现状现代汽车上最常用的是机械传动系统，其中离合器作为一个独立的部件而存在。它在传动系统中起着传扭、分离传动、减震和过载保护等多重作用，其品质攸关汽车的性能，对于使用工况复杂、超载严重的中国汽车更是如此。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、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果正逐步地向拉式结果发展，传统的操作形式正向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器的发展趋势。在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。此后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生） ，导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。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。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。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。2 国内外发展趋势国内外主要汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。而比较先进的离合器为液力偶合器、电磁离合器，具体如下介绍： (1) 摩擦式离合器：发动机飞轮是离合器的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动毂借滑动花键与从动轴（即变速器的主动轴）相连。压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。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，因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合状2态的。摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在从动盘毂的环槽中的拨叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向松开的方向移动，而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力的传递。当需要重新恢复动力传递时，为使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压力作用下，向接合的方向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。 (2) 摩擦离合器所能传出的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而后者又由摩擦面间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，离合器就会打滑，因而限制了传动系所受转矩，防止超载,因此，对于离合器的具体结构的要求就有这三点： 首先是在保证传动发动机最大转矩的前提下，满足两个基本性能要求，即分离彻底和接合柔和. 其次，离合器从动部分的转动惯量要尽可能小。如果这个转动惯量大的话，当换档时，虽然由于分离了离合器，使发动机与变速器之间联系脱开，但离合器从动部分较大的惯性力矩仍然输入给变速器，其效果相当于分离不彻底，就不能很好地起到减轻轮齿间冲击地作用. 此外，还要求离合器散热良好。因为在汽车行驶过程中，驾驶员操纵离合器地次数是很多的，这就使离合器中由于摩擦面间频繁地相当滑磨而产生大量地热。离合器接合愈柔和，产生地热量愈大，这些热量如不技术散出，对离合地工作将产生严重地影响.3 离合器功用组成汽车离合器安装在发动机与变速器之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。通常离合器与发动机曲轴的飞轮组安装在一起，是发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件。汽车从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保护作用。离合器作为一个整体主要包括主动部分（飞轮、离合器盖和压盘） 、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、离合器踏板和传动部件）等四部分.4 设计离合器的目的和意义1 本次选择课题为摩擦离合器设计，设计摩擦离合器意义重大，因为离合器作为底盘传动系统中的重要部件，它起着从发动机到传动系中齿轮之间桥梁的作用，故它的重要性不可忽视，一个良好的离合器能够提高汽车的寿命，所以设计一个操作简便分离快速的离合器更是十分重要的，故选择设计离合器能够做到对汽车重要部件的了解。2 离合器作为汽车的重要部件，它的功能不能忽视，离合器基本功用：在汽车起步时，通过离合器主，从动件之间的滑磨，使转速逐渐接近，以确3保汽车起步平衡。当变速器换挡时，通过离合器主从动部分的迅速分离切断动力的传递，以减轻齿轮与齿轮之间的冲击，保证换挡时工作平稳。当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主，从动件之间产生滑磨，防止传动系统过载，目前汽车上使用比较广泛的是弹簧压紧的摩擦离合器，因此设计如此重要的汽车传动系统意义重大。5 货车离合器设计参数 货车车离合器设计基本参数如表 1 所示。 表 1 货车车离合器设计参数 满载总质量(kg)载质量(kg) 整备质量(kg) 最高车速(km/h)最高档等速油耗（60km/h)15900 10105 5600 92 166 离合器结构方案分析与选择6.1 离合器设计要求摩擦离合器应满足以下要求：（1）保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。（2）能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。（3）从 动 部 分 的 转 动 惯 量 尽 量 小 一 些 。 这 样 ， 在 分 离 离 合 器 换 档 时 ， 与 变速 器 输 入 轴 相 连 部 分 的 转 速 就 比 较 容 易 变 化 ， 从 而 减 轻 齿 轮 间 冲 击 。（4）具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。 （5）压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 （6）操纵省力，维修保养方便。6.2 从动盘数的选择摩擦离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和摩擦因数，以及摩擦面的数目和尺寸。按从动盘的数目分为单盘离合器（如图 1） 、双盘离合器（如图 2）和多盘离合器。单盘离合器具有一个从动盘，其前后两面都装有摩擦衬片，因而它有两个摩擦面。对于轿车和轻型货车而言，因发动机转矩一般不太大，可足以满足最大转矩的要求。而且单盘离合器结构简单，从动部分转动惯量小，一般适用于乘用车和最大总质量小于 6 吨的商用车，因为这类车发动机的最大转矩一般不大。双片离合器与单片相比，由于摩擦面增加一倍，因而传递转矩的能力较大，且接合更为平顺柔和。但中间压盘通风散热差，容易引起摩擦片过热，加快磨损甚至烧坏，分离行程较大，不易分离彻底。而多片离合器主要应用于最大总质量大于14 吨的商用车，故根据所设计货车，选用多片离合器。4图 1 单盘离合器 图 2 双盘离合器6.3 压紧弹簧的结构型式及布置形式的选择摩擦离合器按压紧弹簧的结构形式分为螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。6.3.1 螺旋弹簧离合器螺旋弹簧离合器按弹簧在压盘上的布置分为周布弹簧离合器和中央弹簧离合器。采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并沿压盘（或从动盘）圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧（圆柱形弹簧或矩形断面的锥形螺旋弹簧） ，并与压盘（或从动盘）同心安置在离合器中央的，称为中央弹簧离合器。周布弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，并均匀布置一个或同心的两个圆周上。其结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心（图3 所示） 。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，且选用了较大的杠杆比，因此可得到足够的压盘压紧力，使操纵轻便。但这种结构复杂，轴向尺寸大，多用于最大转矩大于 400Nm 的商用车上。由于所设计车型最大转矩超过 400Nm，故选用中央弹簧离合器。图 36.3.2 膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器所用的压紧弹簧是一个带有一定锥度，中心部分开有许多均布径向槽的圆锥形弹簧片。这种离合器最大的优点在于膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离5杠杆的作用，结构简单紧凑，轴向尺寸小，质量小，高速旋转平衡性好，且由于膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，接触良好，磨损均匀。虽然膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，但膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高，对材质和尺寸精度要求较高。而且，螺旋弹簧离合器结构已成熟完善，所以当前国内仍有很多载货汽车正在使用。图 4 膜片弹簧离合器6.4 从动盘的结构型式的选择简单的从动盘由从动片、摩擦片及从动盘毂铆接，其结构简单、质量小。从动片都做得比较薄，并使其质量分布尽可能的靠近旋转中心，以减少其转动惯量，为了使离合器接合平顺，一般都使从动片具有轴向弹性。最简单的方法是在从动片上开型槽，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。 为使离合器接合柔和，起步平稳，从动盘一般应具有轴向弹性。具有轴向弹性的从动盘结构形式大致有整体式、分开式和组合式三种，设计选用整体式的。为有效衰减振动，设计采用了带扭转减振器的从动盘。这时，从动片与花键毂间通过减振弹簧相联，它能降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振，控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器的扭振与噪声，缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。 6.5 压盘驱动方式的选择压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种，如图 5。前三种的共同缺点在于连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动形式。因此，此次设计采用传动片式驱动方式。图 5 各种压盘驱动方式66.6 操纵机构的选择由于机械式操纵机构结构简单，制造容易，工作可靠多应用于货车中，结合本设计的条件，在本次设计种选用了机械式操纵机构。论证结果综上所述，此次对 HG116O 的离合器的设计工作，采用了多盘干式摩擦离合器，压紧弹簧的结构型式及布置形式为中央螺旋弹簧，传力方式为传力片式，操纵机构为机械式。参考资料1阎春利,张希栋.汽车离合器膜片弹簧的优化设计J.林业机械与木工设备,2006,32王望予主编.汽车设计M.机械工业出版社,2004,83徐石安，江发潮.汽车离合器M.清华大学出版社,2005,24刘惟信主编.汽车设计M.清华大学出版社,2001,75林世裕主编.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造M.东北大学,20056李林,刘惟信. 汽车离合器膜片弹簧的优化设计J.清华大学学报,2000,57林明芳等. 汽车离合器膜片弹簧的优化设计J.汽车工程,2003,28陈家瑞汽车构造 （下册）M第 5 版北京：人民交通出版社，2005.99臧杰,阎岩.汽车构造M.机械工业出版社,2005,810廖林清,曹建国.汽车离合器膜片弹簧的三次设计J.四川兵工学报,2001,211司传胜.汽车膜片弹簧离合器的优化设计J.林业机械与木工设备,2004,1212 林宁. 汽车设计M.北京,机械工业出版社，199913 张则曹. 汽车构造图册（底盘）M.北京人民交通出版社，199814 金国栋.汽车概论M.北京,机械工业出版社，200015张洪欣，汽车设计，北京：机械工业出版社 199516汽车工程手册编辑委员会，汽车工程手册，基础篇，北京：人民交通出版社，2001