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本科生毕业设计本科毕业论文（设计）题 目： 汽车膜片离合器设计 学 院： 专 业： 年级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 摘 要 离合器是任何一辆汽车都不可缺少的一部分，即使是自动变速器也离不开离合器，只不过结构形式不同而已，自动挡汽车离合器集成在变速器内部，手动挡汽车离合器一般在发动机与变速器之间，人们在使用汽车行驶的过程中，会经常使用的到。其作用是为了保证汽车正常起步，需要在起步前将发动机转矩与变速器分离；在换挡的时候切断动力，使换挡更加平稳，车速更加稳当；在制动过程中由于发动机不熄火或持续传递动力，要想车辆停止就必须要离合器的作用。现在随着科学技术的发展越来越多的电控装置利用在汽车上，离合器的控制也在向电控离合器发展。关键词：离合器； 电控；变速器； 发动机； Abstract The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearboxs relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any forms automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different. Now, the electronic technology also entered the coupling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car.Key words: Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property目 录摘 要2Abstract2第1章 绪 论51.1离合器的发展51.2离合器的特点61.3 离合器的功用61.4离合器设计要求71.5 离合器工作原理71.6 拉式膜片弹簧离合器的优点81.7 设计内容8第2章 离合器的结构设计92.1 离合器结构选择92.1.1 摩擦片的选择92.1.2 压紧弹簧布置形式的选择92.1.3 压盘的驱动方式92.1.4 分离杠杆与轴承92.1.5 离合器的散热102.1.6 从动盘总成10（3）为避免传动系的共振要装扭转减振器，；102.2 离合器主要零件的设计102.2.1 从动盘102.3.2 摩擦片102.3.3 膜片弹簧102.3.4 压盘112.3.5 离合器盖11第3章 离合器的设计计算及说明113.1 离合器设计基础数据113.2 摩擦片主要参数的选择11（113.3 摩擦片基本参数的设计133.4 膜片弹簧主要参数的选择153.4.1比较H/h的选择153.4.2 R/r选择163.4.3圆锥底角163.4.4切槽宽度163.4.5 压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定163.4.6公差与精度173.5 膜片弹簧的设计173.6膜片弹簧的载荷分析183.7膜片弹簧的应力计算203.8 扭转减振器设计233.9 减振弹簧的设计233.10 操纵机构设计253.10.1 离合器踏板行程计算263.10.2踏板力的计算273.11从动轴的计算283.12 从动盘毂设计计算283.13 分离轴承的寿命计算29总 结30参考文献30致 谢31第1章 绪 论1.1离合器的发展近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。 在最初开始研发的离合器的时候，锥形离合器最为普及。现今所用的盘片式离合器则是1925年以后才出现的。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采用多片离合器。经过不断的实践以及技术改进，离合器逐步改进为单片干式离合器1。随着社会的进步，人们对于汽车的需求越来越高，同时对于汽车的安全性及舒适性的要求也越来越高，为了适应社会的发展，满足人们的使用要求，离合器也在不断地发展传统的推式膜片离合器已经不嫩满足人们的需求，如今越来越多的离合器结构的出现，使用最多的膜片离合器为拉式膜片离合器；而其他结构的离合器如螺旋弹簧离合器，电子控制离合器，多片弹簧离合器也在逐渐步入市场。1.2离合器的特点顾名思义，离合器是指的将两个部件分类或结合。就目前传统汽车的离合器而言，离合器主要是由驾驶员进行控制，通过脚踏板来控制离合器的分离与结合。从而保证车辆的平稳起步、紧急停车不熄火，平稳加速等。膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下优点2： （1）汽车起步时可以平稳前进而不熄火；（2）离合器分离彻底；（3）可以减少换档时冲击；（4）散热性能好；（5）传递动力保证扭矩；（6）减小汽车噪声；（7）操纵轻便；（8）工作性能稳定；（9）使用寿命长。1.3 离合器的功用离合器是保证汽车平稳起步的关键，由于汽车点火后发动机的怠速转速一般在500800转之间，而汽车起步要保证转速在1000以上，因此在挂当时为避免车辆熄火就必须让动力缓慢结合，这样才能平稳起步，因此要用离合器对汽车进行分离。此外在起步过程中如果没有离合器的分离，那么发动机的输出轴与与变速器及整个传动系统都是相连的，那么在发动机启动过程中负载就会很大，发动机不易启动，因此设置离合器，离合器可以中断动力传递，使发动机启动时离合器中断动力传递而不增加负载，使车辆更容易启动。最重要的是车辆在行驶过程中必须要根据路况的不同及用户的个人需要不断更换档位，而不同档位有不同的传动比。如果没有离合器的分离与结合，那么各档位之间的动力传递即为刚性传递，这样会大大增加齿轮的磨损，降低车辆使用寿命，同时在换挡过程中由于速度的不同，车辆也会急加速急减速，导致驾驶不平稳。如果有离合器的存在，离合器可以将动力已合适的速度传递至变速器从而使动力平稳传递，保证用户的使用需求，提供车辆的舒适性与使用寿命。但是离合器对于转矩及使用也有一定的要求，也存在最大极限扭矩，如果输入扭矩太大则会导致离合器打滑，从而磨损离合器中的摩擦片，导致离合器高温而损坏，因此在使用过程中要保证车辆不低速高档或高速抵挡，保证车辆平稳换挡。1.4离合器设计要求根据以上离合器的主要功能，结合离合器的使用状态，在离合器设计过程中主要有如下几点要求：（1）离合器的设计过程中要保证发动机输出的最大扭矩（）小于离合器的摩擦力矩（）；（2）离合器传递扭矩时要保证扭矩可以缓慢增加，保证车辆可以平稳起步；（3）分离轴承的设计应保证接触迅速，分离彻底；（4）设计中要考虑减震的设置，降低整车的噪音及NVH性能；（5）由于离合器一直在分离结合，因此在设计中要考虑到分离结合时的散热性能，便于散热；（6）操纵机构要简单可靠，同时便于驾驶员的驾驶；（7）摩擦片的设计要保证其耐久性与吸热性。1.5 离合器工作原理如图1.1所示，本设计的离合器为膜片弹簧离合器，主要由一般从动部分、压紧机构、主动部分、操纵机构等组成。离合器在驾驶员松开踏板时，离合器处于接合状态，发动机输出的扭矩通过发动机的飞轮2借助离合器中压盘的力的作用，从而传给从动盘3，从动盘通过花键与变速器相连，从而将力传递给变速器。当驾驶员踩下踏板时，离合器处于分离状态，拉索通过分离轴承8，将力传递给压盘，而外端与压盘连接，在此状态下从动盘3两面的压力消失，从而摩擦力消失，离合器处于分离状态。当松开踏板，受回位弹簧的影响，又恢复至原状态，处于结合状态，由将力传递至变速器。1-轴承 2-飞轮 3-从动盘 4-压盘 5-离合器盖螺栓 6-离合器盖 7-膜片弹簧 8-分离轴承 9-轴图1.1 离合器总成1.6 拉式膜片弹簧离合器的优点与传统的推式膜片离合器相对比，本设计的拉式膜片弹簧离合器的优点如下： 1. 为了使其结构更简单、紧凑取消了中间支承各零件，从而使传递效率提高； 2.增大膜片弹簧的尺寸，从而使分离与结合效率提高，提高力的传递性； 3.增强了力的传递性及整体刚性； 4.与老状态相比拉索结构简单，驾驶员更容易操作； 5.拉式结构的减震能力更强，可以增加使用寿命。1.7 设计内容本次设计，基于普通轿车的离合器进行设计并完成以下内容： 1、设计说明书：（1）离合器各零件的结构；（2）离合器主要参数的计算；（3）膜片弹簧的计算与优化；（4）扭转减振器的设计；（5）离合器操纵机构的设计计算。2、图纸：离合器总成、扭转减振器、摩擦片、膜片弹簧、从动盘、轴、压盘等主要零部件等。第2章 离合器的结构设计2.1 离合器结构选择2.1.1 摩擦片的选择 本设计中由于车辆发动机与变速器之间输出的扭矩不大，同时为了使设计结构简单，便于后期维修，提高工作效率，降低设计成本。本设计中的离合器摩擦片结构为单片摩擦片，在两边分别分布一片。这样既能满足使用要求，又能降低设计成本。因此设计摩擦片数为2。2.1.2 压紧弹簧布置形式的选择根据离合器压紧结构的分类，一般情况下可分为周布弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式等几种。本设计中基于膜片弹簧的优点，初步选用压紧形式为膜片弹簧结构。膜片弹簧的主要优点如下9：（1）膜片弹簧可以将压紧弹簧功能与分离杠杆功能结合到了一起，是离合器的结构简单，整体尺寸减小；（2）由于膜片弹簧的受力面积大，因此其性能较稳定；（3）由于膜片弹簧为环形结构，因此受力均匀；（5）通风散热要比其他结构要好；（6）减少零部件的使用，可以降低制造成本。同时由于近几年来由于材料性能的不断提高，我国对于刚才的生产工艺和加工方法也在飞速发展，膜片弹簧的制造技术已经成熟。因此，本设计的离合器选用膜片弹簧式离合器。2.1.3 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： 通过结构的不同驱动方式也不尽相同，主要有凸台窗孔、径向传动驱动、径向传动片驱动等几种。结合各种驱动方式的特点，同时结合整车性能，本设计选用的为径向传动驱动的方式。径向传动片驱动方式主要是通过特制而成的传动片，在工作中可以将压盘与离合器盖结合在一起，主要在力的传递过程中可以保证力的传递连续且不间断，同时可以增强离合器则整体结构。2.1.4 分离杠杆与轴承在本设计中膜片弹簧承即时弹性元件又是分离杠杆，由于其结构的不同因此在设计中主要对膜片弹簧进行设计；对于分离轴承主要是起到与变速器的分离与结合过程，其结构也多种多样，在本设计中选用的轴承为油封轴承，这样由于其使用的强度较高，而且对于润滑较重要，因此选用油封轴承。2.1.5 离合器的散热对于离合器而言，由于离合器相对于车辆的发动机输出轴与变速器输入轴一直处于高速旋转状态，在高档过程中其相对旋转转速更高。而总所周知相对运动会产生摩擦，而摩擦就会产热。离合器就是不断处于摩擦接触状态，因此对于离合器的设计中散热的设计尤为重要。对于离合器如果通风散热性不好，则会导致摩擦片高温，从而使摩擦片烧蚀，导致离合器性能下降，影响车辆性能及安全。本设计的膜片离合器为周布通风结构，由于其承担分离杠杆的作用，因此对于通风散热性有很好的性能，可以提高离合器的使用寿命。 2.1.6 从动盘总成在本设计的离合器结构中从动盘是一个由摩擦片，从动片，减震器和从动盘穀等零部件组成的结构总成。其工作性能直接影响到整车的使用性能，因此其设计过程中主要考虑到如下要求：（1）为减小冲击，转动惯量要小；（2）为使离合器能平顺便于起步要具有轴向弹性，；（3）为避免传动系的共振要装扭转减振器，；2.2 离合器主要零件的设计2.2.1 从动盘从动盘的结构主要有摩擦片，从动片，扭转减震器和从动盘穀等结合而成，因此在制造加工时由于结构的特殊性，主要靠铆钉铆接而成。对于摩擦面的平面度要求平面不平度误差0.2mm，材料主要使用45号钢冲压处理而成。2.3.2 摩擦片摩擦片在性能上要满足如下要求：（1）耐热性能好，结构简单；（2）具有足够的机械强度和耐磨性；（3）有利于接合平顺；（4）不会发生粘着现象，在汽车长期停放时，。2.3.3 膜片弹簧膜片弹簧是离合器中最重要的一部分，在材质选着上也有严格要求，本设计中的材料选用60SiMnA，而对于表面的处理也有一定的要求，主要采用调制后喷丸处理，表面采用堵路处理。2.3.4 压盘压盘为HT150铸造后机加而成的，主要对于高度及耐久性能有一定的要求，同时由于处于运动状态，因此对于粗糙度的要求为1.6-3.2之间。2.3.5 离合器盖离合器盖为所有部件安装的零部件，因此对其加工精度的控制要严格，同时对于需要铆接或者螺栓紧固的安装孔位置要保证其位置度，对于材质的选型主要采用45钢冲压而成。 第3章 离合器的设计计算及说明3.1 离合器设计基础数据表3.1离合器原始数据发动机位置前置发动机最大功率75KW发动机最大转速4500r/min发动机最大扭矩170N.m离合器形式机械、干式、单片、膜片弹簧（压式）操纵形式液压人力操纵摩擦片最大外径f=225mm踏板行程mmi0=6.17 ig1=5.913 ig2=2.659 ig3=1.775 ig4=1.000汽车最大时速110 km/h3.2 摩擦片主要参数的选择采用单片摩擦离合器是利用摩擦来传递发动机扭矩的，为保证可靠度，离合器静摩擦力矩应大于发动机最大扭矩摩擦片的静压力： （3.1） （ 式中：离合器后备系数（） 发动机的最大扭矩可由式: （3.2）求得式中： Kw,r/min。在1.11.3之间 ，取=1.16，则N.m（1）后备系数是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车=1.21.75。结合设计实际情况，故选择=1.5。则有可有表3.2查得 1.5。表3.2离合器后备系数的取值范围车型后备系数乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.00摩擦片的外径可有式: （3.3） 求得 为直径系数，取值见表3.3 取 得D=221.11mm。表3.3直径系数的取值范围车型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.814.0t的商用车16.018.5(单片离合器)13.515.0(双片离合器)最大总质量大于14.0t的商用车22.524.0摩擦片的尺寸已系列化和标准化,标准如下表(部分):表3.4离合器摩擦片尺寸系列和参数外径Dmm160180200225250280300325内径dmm110125140150155165175190厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.50.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.800单面面积cm2106132160221302402466546摩擦片的摩擦因数取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。可由表3.5查得： 摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本题目设计单片离合器，因此Z=2。离合器间隙t是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙t一般为34mm。取t=4mm。表3.5摩擦材料的摩擦因数的取值范围摩擦材料摩擦因数石棉基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.300.50金属陶瓷材料0.4离合器的静摩擦力矩为： （3.4）与式（3.1）联立得： （3.5） 代入数据得：单位压力MPa。表3.6摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力/MPa石棉基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料模压0.350.50编织金属陶瓷材料0.701.503.3 摩擦片基本参数的设计（1）摩擦片外径D（mm）的选取应使最大圆周速度不超过6570m/s，即m/sm/s （3.6）式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s）；为发动机最高转速(r/min)。（2）摩擦片的内、外径比应在0.530.70范围内，即（3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0。（4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器振器弹簧位置直径约50mm，即mm （5）为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即 （3.7）式中，为单位摩擦面积传递的转矩(N.m/mm2)，可按表3.6选取经检查,合格。表3.7单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格028030035040 （6）为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力的最大范围为0.111.50MPa,即MPaMPaMPa（7）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤,离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值,即 （3.8）式中,为单位摩擦面积滑磨(J/mm2)；为其许用值(J/mm2)，对于乘用车：J/mm2，对于最大总质量小于6.0t的商用车：J/mm2，对于最大总质量大于6.0t商用车：J/mm2：W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J），可根据下式计算 （3.9）式中，为汽车总质量(Kg)；为轮胎滚动半径（m）；为汽车起步时所用变速器挡位的传动比；为主减速器传动比；为发动机转速r/min，计算时乘用车取r/min，商用车取r/min。其中： m Kg代入式（3.9）得J，代入式（3.8）得，合格。（8）离合器接合的温升式中,t为压盘温升,不超过C；c为压盘的比热容，J/(KgC)；为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘；，为压盘的质量Kg代入，C，合格。3.4 膜片弹簧主要参数的选择3.4.1比较H/h的选择此值对膜片弹簧的弹性特性影响极大，分析式（3.10）中载荷与变形1之间的函数关系可知，当时，F2为增函数；时，F1有一极值，而该极值点又恰为拐点；时，F1有一极大值和极小值；当时，F1极小值在横坐标上，见图3.1。1- 2- 3-4- 5-图3.1 膜片弹簧的弹性特性曲线为保证离合器压紧力变化不大和操纵方便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h通常在1.52范围内选取。常用的膜片弹簧板厚为24mm，本设计 ，h=3mm ，则H=6mm 。3.4.2 R/r选择通过分析表明，R/r越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，R/r常在1.21.3 的范围内取值。本设计中取，摩擦片的平均半径mm， 取mm则mm取整mm 则。3.4.3圆锥底角 汽车膜片弹簧在自由状态时，圆锥底角一般在范围内，本设计中 得在之间，合格。分离指数常取为18，大尺寸膜片弹簧有取24的，对于小尺寸膜片弹簧，也有取12的，本设计所取分离指数为18。3.4.4切槽宽度mm，mm，取mm，mm，应满足的要求。3.4.5 压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定应略大于且尽量接近r，应略小于R且尽量接近R。本设计取mm，mm。膜片弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为60SizMnA，当量应力可取为16001700N/mm2。3.4.6公差与精度离合器盖的膜片弹簧支承处，应具有较强的刚度和较高的尺寸精度，压力盘高度（从承压点到摩擦面的距离）公差要求要小，支承环和支承铆钉安装尺寸精度要高。3.5 膜片弹簧的设计（1）为了满足离合器使用性能要求，弹簧的与初始锥角应在一定范围内，即（2）弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即（3）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，推式膜片弹簧的压盘加载点半径（或拉式膜片弹簧的压盘加载点半径）应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即推式： 拉式： （4）根据弹簧结构布置要求，与，与之差应在一定范围内选取，即（5）膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，因此杠杆比应在一定范围内选取，即推式： 拉式： 由（4）和（5）得mm，mm。3.6膜片弹簧的载荷分析碟形弹簧的形状如以锥型垫片，见图3.2，它具有独特的弹性特征，广泛应用于机械制造业中。膜片弹簧是具有特殊结构的碟形弹簧，在碟簧的小端伸出许多由径向槽隔开的挂状部分分离指。膜片弹簧的弹性特性与尺寸如其碟簧部分的碟形弹簧完全相同（当加载点相同时）。因此，碟形弹簧有关设计公式对膜片弹簧也适用。通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的沿圆周分布的载荷，假象集中在支承点处，用F1表示，加载点间的相对变形（轴向）为1，则压紧力F1与变形1之间的关系式为: （3.10）式中： E弹性模量，对于钢， 泊松比，对于钢，=0.3 H膜片弹簧在自由状态时，其碟簧部分的内锥高度 h弹簧钢板厚度 R弹簧自由状态时碟簧部分的大端半径r弹簧自由状态时碟簧部分的小端半径R1压盘加载点半径r1支承环加载点半径图3.2膜片弹簧的尺寸简图表3.8膜片弹簧弹性特性所用到的系数RrR1r1Hh118941169663代入（3.10）得 （3.11）对（3.11）式求一次导数，可解出1=F1的凹凸点，求二次导数可得拐点。凸点：mm时，N凹点：mm时，N拐点：mm时，N 2、当离合器分离时，膜片弹簧加载点发生变化。设分离轴承对膜片弹簧指所加的载荷为F2，对应此载荷作用点的变形为2。由 （3.12） （3.13）列出表3.8:表3.9膜片弹簧工作点的数据2.967.0459.182.18215.511796.936748.9892733775.022159.672967.36膜片弹簧工作点位置的选择。从特性曲线图分析出，该曲线的拐点H对应着膜片弹簧压平位置，而。新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般,以保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力从F1B到F1A变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C ，为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。为了保证摩擦片磨损后仍能可靠的传递传矩，并考虑摩擦因数的下降，摩擦片磨损后弹簧工作压紧力应大于或等于新摩擦片时的压紧力。3.7膜片弹簧的应力计算假定膜片弹簧在承载过程中其子午断面刚性地绕此断面上的某中性点O转动（图3.4）。断面在O点沿圆周方向的切向应变为零，故该点的切向应力为零，O点以外的点均存在切向应变和切向应力。现选定坐标于子午断面，使坐标原点位于中性点O。令X轴平行于子午断面的上下边，其方向如上图所示，则断面上任意点的切向应力为： （3.14）图3.3 膜片弹簧工作点位置式中 碟簧部分子午断面的转角（从自由状态算起）碟簧部分子有状态时的圆锥底角e 碟簧部分子午断面内中性点的半径e=（R-r）/In(R/r) （3.15）为了分析断面中断向应力的分布规律，将（3.14）式写成Y与X轴的关系式： （3.16）图3.4 切向应力在子午断面的分布由上式可知，当膜片弹簧变形位置一定时，一定的切向应力t在X-Y坐标系里呈线性分布。当时，因为的值很小，我们可以将看成，由上式可写成。此式表明，对于一定的零应力分布在中性点O而与X轴承角的直线上。从式（3.16）可以看出当时无论取任何值，都有。显然，零应力直线为K点与O点的连线，在零应力直线内侧为压应力区，外侧位拉应力区，等应力直线离应力直线越远，其应力越高。由此可知，碟簧部分内缘点B处切向压应力最大，A处切向拉应力最大，分析表明，B点的切向应力最大，计算膜片弹簧的应力只需校核B处应力就可以了，将B点的坐标X=（e-r）和Y=h/2 代入（3.17）式有： （3.17）令可以求出切向压应力达极大值的转角由于： mm所以： ，N/mm2B点作为分离指根部的一点，在分离轴承推力F2作用下还受有弯曲应力： （3.18）式中 n分离指数目 n=18 br单个分离指的根部宽mm因此： N/mm2由于rB是与切向压应力tB垂直的拉应力，所以根据最大剪应力强度理论，B点的当量应力为：N/mm2N/mm2膜片弹簧的设计应力一般都稍高于材料的局限，为提高膜片弹簧的承载能力，一般要经过以下工艺：先对其进行调质处理，得到具有较高抗疲劳能力的回火索氏体，对膜片弹簧进行强压处理（将弹簧压平并保持1214h），使其高应力区产生塑性变形以产生残余反向应力，对膜片弹簧的凹表面进行喷丸处理，提高弹簧疲劳寿命，对分离指进行局部高频淬火或镀铝，以提高其耐磨性。故膜片弹簧和当量应力不超出允许应力范围，所以用设数据合适。3.8 扭转减振器设计减震器极转矩 Nm 摩擦转矩 Nm预紧转矩 Nm极限转角 扭转角刚度 Nm/rad 详细见图3.5。3.9 减振弹簧的设计1减振弹簧的安装位置，结合mm，得取49mm，则。 2全部减振弹簧总的工作负荷N3单个减振弹簧的工作负荷N式中Z为减振弹簧的个数，按表3.9选择：取Z=6表3.10减振弹簧个数的选取 摩擦片的外径D/mm225250250325325350350Z466881010 图3.5 扭转减振器4减振弹簧尺寸（1）选择材料，计算许用应力根据机械原理与设计(机械工业出版社)采用65Mn弹簧钢丝， 设弹簧丝直径mm,MPa,MPa。（2）选择旋绕比，计算曲度系数根据下表选择旋绕比表3.11旋绕比的荐用范围d/mmC确定旋绕比，曲度系数（3）强度计算mm，与原来的d接近，合格。中径 mm；外径 mm（4）极限转角取 ，则mm（5）刚度计算弹簧刚度 mm其中，为最小工作力，弹簧的切变模量MPa，则弹簧的工作圈数取，总圈数为（6）弹簧的最小高度mm（7）减振弹簧的总变形量mm（8）减振弹簧的自由高度mm（9）减振弹簧预紧变形量mm（10）减振弹簧的安装高度mm（11）定位铆钉的安装位置取mm，则，mm，mm，合格。3.10 操纵机构设计随着科学技术的发展，目前国内的汽车行业也在跟随着工业的脚步飞速发展，而汽车行业为了适应人们生活及对于舒适性的需求，对于汽车的各种操作性能也在不断地提高。而离合器的使用也离不开驾驶员的操纵。目前在自动变速器的车辆上离合器已经实现电子控制自动操纵。而即使手动变速器上离合器也有液压离合器、电子离合器、机械离合器等多种结构。本设计中采用液压离合器的操纵机构，这样可以借助液压的助力，降低驾驶员的工作降低，提高驾驶舒适性。离合器操纵机构应满足的要求是3：（1）为适应不同人员的驾驶需求，踏板力要求要小；（2）由于使用过程中会磨损，因此为保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程，踏板行程要能调整，；（3）为防止操纵是因受力过大而损坏，踏板行程具有限位装置；（4）离合器的的刚度足够；（5）传动效率要高，不能降低扭矩；机械式操纵机构有杠系传动和绳索系两种传动形式，杠传动结构简单，工作可靠，但是机械效率低，质量大，车架和驾驶室的形变可影响其正常工作，远距离操纵杆系，布置困难，而绳索传动可消除上述缺点，但寿命短，机构效率不高。液压操纵机构有如下优点：（1）结合整车的设计，传递效率高，结构简单，便于维修； （2）可使离合器接合平顺，可以降低因猛踩踏板而在传动系产生的动载荷，正由于液压式操纵有以上的优点，故应用日益广泛，离合器液压操纵机构由主缸、工作缸、管路系统等部分组成。mm，mm，mm，mmmm，mm，mm，mm3.10.1 离合器踏板行程计算踏板行程由自由行程和工作行程组成： （3.19）式中，为分离轴承的自由行程，一般为mm，取mm；反映到踏板上的自由行程一般为mm；、分别为主缸和工作缸的直径；Z为摩擦片面数；为离合器分离时对偶摩擦面间的间隙，单片：mm，取mm；、为杠杆尺寸。得：mm，mm，合格。图3.6 液压操纵机构示意图3.10.2踏板力的计算踏板力为（3.20）式中，为离合器分离时，压紧弹簧对压盘的总压力；为操纵机构总传动比，；为机械效率，液压式：%，机械式：%；为克服回位弹簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步设计时，可忽略之。N，%；则N合格。分离离合器所作的功为式中，为离合器拉接合状态下压紧弹簧的总压紧力，N，则J合格。3.11从动轴的计算1选材40Cr调质钢可用于载荷较大而无很大冲击的重要轴，初选40Cr调质 。 2确定轴的直径式中，A为由材料与受载情况决定的系数，见表3.11:表3.12轴常用几种材料的及A值轴的材料Q235-A，20Q275，35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr,35SiMn38SiMnMo,3Cr131525203525453556A14912613511212610311297取，n 为轴的转速，r/min，则mm，取mm。3.12 从动盘毂设计计算从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩由表3.12选取：一般取1.01.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用碳钢，并经调质处理，表面和心部硬度一般2632HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺；对减振弹簧窗口及与从动片配合处，应进行高频处理。取，mm，mm，mm，mm，MPa。验证：挤压应力的计算公式为： 式中，P为花键的齿侧面压力，它由下式确定：从动盘毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底， ，分别为花键的内外径；Z为从动盘毂的数目；取Z=1h为花键齿工作高度；得N，MPaMPa，合格。表3.13花健的的选取摩擦片的外径/mm/N.m花健尺寸挤压应力/MPa齿数n外径/mm内径/mm齿厚/mm有效齿长/mm1604910231832098180691026213201162001081029234251112251471032264301132501961035284351022802751035324401253003041040325401053253731040325451143504711040325501303.13 分离轴承的寿命计算 分离轴承的参数表3.14分离轴承参数表型号Crn7014C48.2KN1.234500r/min则由下式：得：h总 结本课题所设计的汽车离合器在经过长时间的准备，从一步步的构思到设计，从一点点功能设计到实现的过程中，让我非常清楚地认识到机械设计任务的设计和生产加工的全过程，知道在进行一个完整的机械设计需要准备多少东西，从软件安装到软件绘图，再到实现设计，我需要合理地去安排，此外在机械设计期间我学习到了机械设计的一般常用方法，还学习掌握了机械设计的一般规律并加以实践；在此设计过程中我还将课本上的知识学以致用，理论结合实践，另外在时间过中对出现的问题的我经过仔细分析克服重重困难是问题得以解决，使自己分析问题的能力得到了大大提高；还学会了运用计算机进行机械设计的计算、比例图的绘制、查阅国内外中英文参考资料和相关手册、掌握运用多个国际国家的标准来规范设计。通过本次毕业设计更加激发了我的学习兴趣，相信这次经历将在我今后的工作和学习受益匪浅，使我受益终生。所有项目和设计的完成并不是一帆风顺的，在汽车手动变