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沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）1沈阳理工大学应用技术学院课程设计（论文）汽车离合器设计指 导 教 师 ：专 业： 车辆工程学 号： 沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）2摘 要离合器是位于发动机和变速器之间的一个旋转装置，它包括离合器摩擦片、压盘、膜片弹簧、离合器盖及操作离合器所需要的连接杆件等。它通过各部件间产生的摩擦力来作用。这就是为什么离合器叫做摩擦机械装置的原因。在连接之后，离合器继续将发动机扭矩通过摩擦传给变速器。本文所做的主要工作如下：1 简要介绍了离合器的工作原理及主要功能。2 具体计算离合器基本参数及校核。3 主动部分的设计，包括：膜片弹簧、离合器盖、分离装置。4 从动部分的设计，包括：从动盘、摩擦片材料。5 操纵机构的组成与分类。 关键词：离合器；摩擦片；膜片弹簧沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）3AbstractThe clurh which includes the flywheel,clutch disc,pressure plate,springs,pressure plate cover and the linkage necessary to oerate the clutch is a rotating mechanism between the engine and the transmission.It operates through friction which comes from contact between the parts.That is the reason why the clutch os called a friction mechanism.After engagement,the clutch must continue to transmit all the engine torque to the transmission depending on the friction without slippage.The clutch is also used to disengage the engine from the drive train whenever the gears in the transmission are being shifted from one gear ratio to another.The subjeets what this text did as following:1 This text first,to the Clutchs principle,mainly function made a synopsie introduction.2 Compute the Clutch basic parameter.3 The design of initiative part include:springs,cover,disengagemene mechanism.4 The design of passive part include:clutch disc,rub material.5 The Operate Organs form and classify.Key words: Clutch;clutch disc;Thrust Spring 沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）4目 录摘要-1Abstract-2目录-3第 1章 汽车离合器分析-51.1 离合器的基本组成和分类-5第 2章 确定离合器的结构形式-62.1 压紧弹簧布置形式的选择-62.2 压盘的驱动方式-72.3 分离杠杆、分离轴承-7第 3章 摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择-831 摩擦片外径及其它尺寸的确定-83.2 校核离合器所选尺寸-83.2.1 汽车离合器容量参数-83.2.2 确定压紧力 F -83.2.3 检验单位压力 P -93.2.4 许用单位面积滑磨转矩 T -9第 4章 离合器零件的结构选型及设计计算-94.1 从动盘总成-94.1.1 从动片-94.1.2 从动盘毂-1042 压盘和离合器盖-114.2.1 压盘设计-114.2.2 离合器盖的设计-13第 5章 膜片弹簧的设计与计算-155.1 膜片弹簧的结构特点-155.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式-16沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）55.3 膜片弹簧的弹性变形特性-165.4 膜片弹簧的参数尺寸确定-185.4.1 H/h 比值的选取 - 185.4.2 R 及 R/r 确定 -185.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角 -195.4.4 膜片弹簧小端半径 r 及分离轴承的作用半径 r -19f p5.4.5 分离指数目 n、切槽宽 、窗孔槽宽 、及半径 r - 12e195.4.6 校核-19第 6章 结 论 -20第 7章 致谢 -21第 8章 参考文献-22附件 3张 (离合器装配图,从动盘总成，膜片弹簧)沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）6第 1章 汽车离合器分析11 离合器的基本组成和分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘） 、从动部分（从动盘） 、压紧机构（膜片弹簧） 、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构五大部分组成。第 2章 确定离合器的结构形式摩擦离合器按从动盘的数目分为：单片离合器和双片离合器；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；按离合器的操纵形式分为：拉式离合器和推式离合器。2.1 压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点 9：（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；（3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；（4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）7（6）平衡性好；（7）有利于大批量生产，降低制造成本。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，我选用膜片弹簧式离合器。2.2 压盘的驱动方式在膜片弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传递到压盘的方法有三种 9： （1）凸台窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗孔内，通过二者的配合，将扭矩从离合器盖传到压盘上，此方式结构简单，应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，因而接触部分容易产生分离不彻底。（2）径向传动驱动式：这种方式使用弹簧刚制的径向片将离合器盖和压盘连接在一起，此传动的方式较上一种在结构上稍显复杂一些，但它没有相对滑动部分，因而不存在磨损，同时踏板力也需要的小一些，操纵方便；另外，工作时压盘和离合器盖径向相对位置不发生变化，因此离合器盖等旋转物件不会失去平衡而产生异常振动和噪声。（3） 径向传动片驱动方式：它用弹簧钢制的传动片将压盘与离合器盖连接在一起，除传动片的布置方向是沿压盘的弦向布置外，其他的结构特征都与径向传动驱动方式相同。经比较，我选择径向传动驱动方式。2.3 分离杠杆、分离轴承分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器弹簧的推力并推动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作用在其上面的弯曲应力，分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，推动旋转中的膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离本次设计选用的是油封轴承，它可以将润滑脂密封在轴承壳内，使用中不需要增加润滑，相比供油式轴承则需增加。第 3章 摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）831 摩擦片外径及其它尺寸的确定按书上图 2-4 所示，根据发动机最大转矩初选摩擦片，由表 2-5 选定摩擦片尺寸为外径 180mm 内径 125mm,厚度 3.5mm，然后根据摩擦面数量计算摩擦面总面积 A=13175.1*2=26350.2 由于初选的摩擦片外径为 180mm 时许用滑磨转矩 T=4.09；不满足要求。则选用 D=225；d=150；t3.5；a=22089.3*2=44178.6外径 /Dm内径 /d厚度 /hm内外径之比 C 单位面积 2/Am160 110 3.0 0.687 10602.9180 125 3.5 0.694 13175.1200 140 3.5 0.700 16022.1225 150 3.5 0.667 22089.3250 155 3.5 0.620 30218.2280 165 3.5 0.589 40192.8300 175 3.5 0.583 46633.0325 190 3.5 0.585 54604.8350 195 4 0.557 66346.5380 205 4 0.540 80405.1表 2-53.2 校核离合器所选尺寸3.2.1汽车离合器容量参数滚动半径 r=0.294m ;滑磨功 WD =58060Nm ;温升速率 HR =45900Nm/S1/2P=TN/9550=36.19Kw ；可以得出 WD/A=1.314；H R/A=1.039；P/A=0.000819均小于表 2-6 的推荐值。压盘质量 m1=P/33=Wd/95680;取得 m1=1.097Kg3.2.2确定压紧力 F选用石棉基编织摩擦片，根据表 2-1、2-7 取 =1.10-1.25、=0.3，由式子 D/d=1.5 选取 F=4000T/Z (D+d) （D/d1.7）得压紧力F=（2112-2400）N3.2.3检验单位压力 P由式子 P=F/a=0.0478-0.0543N/mm2沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）9均小于表 2-7 中的许用值。3.2.4许用单位面积滑磨转矩 T QC/T25-2004汽车干式摩擦离合器总成技术条件中规定，当摩擦片表面温度为 250C 时，汽车离合器的许用单位面积滑磨转矩T 应符合规定，且不小于常温时的 70%，对于新开发离合器，需要做行业鉴定的要给予考虑。T按下式计算 T=1000T/ZA =2.44(N/mm)第 4章 离合器零件的结构选型及设计计算41 从动盘总成从动盘有两种结构形式：带扭转减振器的和不带扭转减震器的，本次设计中选取的是不带扭转减振器的从动盘。双片离合器传递转矩能力较大，径向尺寸较小，接合平顺。但中间压盘通风散热不良，分离不够彻底。本次设计选取双片离合器。从动盘由从动片、摩擦片和从动盘毂等 3 个基本部分组成。411 从动片设计从动片时应满足以下要求：1、设计时要尽量减少其重量，并使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量；2、为了使离合器接合平顺，保证汽车平稳起步。采用具有轴向弹性的从动片结构比较复杂，此外由于轴向弹性需要增加分离行程才能保证离合器的彻底分离。因此在一些情况下（如双片离合器） ，从动片采用刚性的更有利。根据题目要求，本次设计选取的从动片不做成具有轴向弹性的。这首先是因为双片离合器的接合过程本身就比较平顺；其次，若双片离合器从动片做成弹性的，其结果是要大大增加踏板的工作行程（或是要缩小离合器传动装置的传动比而使踏板操纵力增大） ，才能保证离合器的分离彻底。显然，这些都不利于离合器的操纵。无论何种从动片都要保证其结构形状的热稳定性，防止翘曲变形，以免摩擦面片压力不均。根据经验，参照同类产品，选取从动片的材料为 50 钢热处理 HRC4050，外径为 380mm。沈阳理工大学应用技术学院本科课程设计（论文）10412 从动盘毂从动盘毂和变速器第一轴的花键结合方式，目前都采用齿侧定心的矩形花键。花键之间为动配合，这样，在离合器分离和结合过程中，从动盘毂能在花键轴上自由滑动。为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动不产生歪斜，影响离合器的彻底分离，从动盘毂的轴向长度不宜过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在艰难情况下工作的离合器，其盘毂的长度更大，可达花键外径的 1.4 倍。1 从动盘毂