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内容简介：

毕业设计题目：汽车离合器摩擦片的设计,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： （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、研究的意义,（1）总体方案设计，根据已给数据进行整车性能计算，选择确定离合器的结构形式。 （2）根据设计参数对离合器的摩擦片进行设计计算。 （3）根据设计计算的数据绘制摩擦片的三维数模及CAD二维图纸。 （4）根据设计计算的数据对摩擦片进行受力分析及计算。 （5）整理设计图纸及三维模型完成设计说明书准备答辩,2、设计路线,3 、摩擦片的设计要求,根据以上离合器的主要功能，结合离合器的使用状态，在摩擦片设计过程中主要有如下几点要求： （1）摩擦片的材质要有耐热耐磨的性质； （2）摩擦片在接触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）摩擦片要求较好的散热通风性； （4）摩擦片的结构要设计合理，保证与整车的匹配；,4 、基础设计数据,5、三维设计成果,离合器总成,5、三维设计成果,摩擦片,谢 谢,河南科技学院新科学院2017届本科毕业论文（设计）汽车膜片离合器的摩擦片设计学生姓名： 所在院系： 所学专业： 导师姓名： 完成时间： 本科生毕业设计摘 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。而离合器工作中的分离与jiehe 均离不开离合器中摩擦片的作用，因此对于摩擦片的选择与设计尤为重要，决定着整个离合器的性能。本设计中主要的离合器的摩擦片进行设计校核。关键词：离合器；摩擦片；设计校核；变速器 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. Key words: A clutch; a friction plate; a design check; a transmission.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 离合器及摩擦片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。因此对于摩擦片的材质及结构由很大的影响，本设计主要对离合器的摩擦片进行设计计算。1.4摩擦片的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，在摩擦片设计过程中主要有如下几点要求：（1）摩擦片的材质要有耐热耐磨的性质；（2）摩擦片在接触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）摩擦片要求较好的散热通风性；（4）摩擦片的结构要设计合理，保证与整车的匹配；1.5 离合器工作原理摩擦片位置如图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 离合器总成在离合器中一般有多片摩擦片，因此其一般安装在从动盘的两侧，通过铆钉与从动盘连接。1.6 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）离合器总体的结构；（2）摩擦片的主要参数的计算；（3）摩擦片的材料选择（4）摩擦片的强度校核第2章 摩擦片的总体结构设计2.1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。2.2 摩擦片的性能要求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，。第3章 摩擦片的设计计算3.1 设计基础数据表3.1原始数据（江铃轻型载货汽车）发动机位置前置发动机最大功率90KW发动机最大转速5000r/min发动机最大扭矩190N.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=1.2，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=242.8mm。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） 摩擦片的材料选取石棉基材料：则单位压力MPa，f=0.2。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。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，在汽车手动变速器设计中，同时我也遇到了很多大大小小的问题，可是经过与同学讨论和老师的悉心指导，使得问题得以解决，我想这也许就是团队精神的伟大力量。仔细分析自己在汽车手动变速器设计中的困难，令我深刻明要完成一项工程项或设计并不像我们想的理所当然，这中间涉及到很多的因素，特别是在进行一个完整的机械设计，我们需要掌握丰富的理论知识和实战项目经验，此外还必须有一个好的团队。此外在设计中，我还显现出一个严重缺点那就是理论学习还有很大的不足之处，这使的在设计过程中我时时刻刻都感觉到无比的紧张，当看到同学们的奋斗努力，辛勤的付出和构思，我深刻明白了理论知识的重要性，也明白了设计还需要到实践中去，只有这样才能将课本学习的知识应用到工程项目中去。参考文献1 徐石安,江发潮.汽车离合器M.清华大学出版社.2005. 2 陈家瑞.汽车构造 M. 机械工业出版社.2005. 3 王望予.汽车设计M. 机械工业出版社.2006. 4 余仁义,梁涛.汽车离合器操纵机构的设计J.专用汽车.2003. 5 张金柱,韩玉敏,石美玉.汽车工程专业英语M.化学工业出版社.2005. 6罗颂荣,胡浩,刘文清.汽车拉式膜片弹簧片的优化设计J.常德师范学院学报.2001（3）7 王洋,高翔,陈祥,朱茂桃.膜片弹簧设计的概率优化研究J.江苏理工大学学报. 2001（1）. 8 严正峰,盛学斌.35膜片弹簧离合器校核设计J. 设计.计算.研究.2004（5）. 9 王宝