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自动变速器离合器机构的设计,自动变速器,离合器,机构,设计
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毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 自动变速器离合器机构的设计 学生姓名：二级学院：班级：提交日期：I 目录目 录摘 要IVAbstractV1绪论11.1自动变速器的简介11.2自动变速器的类型11.2.1液力自动变速器11.2.2电控机械式自动变速器21.2.3双离合自动变速器31.2.4机械式无级变速器31.3自动变速器的组成41.4离合器的类型41.4.1液力变矩器41.4.2摩擦式离合器51.4.3电磁离合器61.5膜片弹簧离合器与螺旋弹簧离合器61.5.1螺旋弹簧离合器61.5.2膜片弹簧离合器72.液力自动变速器的组成及各部分工作原理82.1液力自动变速器的组成82.1.1液力变矩器92.1.2行星齿轮变速机构102.1.3液压控制系统113.湿式离合器结构及工作原理113.1湿式离合器的组成结构123.2湿式离合器的工作原理134 多片湿式离合器的设计134.1摩擦副元件材料与形式134.2离合器储备系数的选择144.3摩擦片参数的选择144.3.1 初选摩擦片外径D、内径d、厚度b。144.3.2摩擦面数，离合器间隙值的确定154.3.3离合器传递的最大静摩擦力矩Tc164.3.4单位压力P0164.4摩擦片基本参数的校核164.5液压油缸压力的计算184.6回位弹簧的选择与设计194.6.1回位弹簧种类的选择194.6.2膜片弹簧基本参数的选择204.7从动盘的结构与选型224.7.1离合器主要有以下几种形式的从动盘224.7.2从动盘毂244.8从动轴的计算254.8.1从动轴的选材254.8.2确定轴的直径255.结束语27参考文献28致谢29IV 摘要自动变速器离合器机构的设计摘 要随着社会的发展，汽车走进千家万户，人们在满足出行方便的基础上更加追求驾驶的舒适性，动力性，经济性和操作的方便性。因此汽车操纵自动化进入人们的生活并且快速发展，汽车自动变速器也因此呈现出蓬勃发展的趋势。汽车自动变速器因为能够减轻驾驶人员的劳动强度提高汽车发动机的使用寿命，提高劳动和生产的效率，降低汽车排放污染和提高汽车经济性能等优势，越来越受到人们的喜爱，并且得到广泛应用。本文根据奔驰500的参数，以六速液力自动变速器的湿式离合器为研究对象，对液力自动变速器的发展历史，类型和优点进行简单介绍。在将湿式离合器和干湿离合器的结构和特点进行比较之后，对湿式离合器的结构特点和摩擦过程进行分析，得出湿式双离合器摩擦副材料，摩擦表面尺寸，并对起步时湿式离合器的摩滑工进行推导。液力自动变速器集操作简单省力，行车安全性高，自适应性强，起步平稳燃油经济性高等优点于一身，适合社会的发展趋势，在国内各类汽车上得到广发应用。关键词：自动变速器；多片湿式离合器；结构分析；膜片弹簧 AbstractDesign of clutch mechanism of automatic transmissionAbstractWith the development of society, the car into every household, people in the travel to meet the convenience of the foundation, more pursuit of driving comfort, power, economy and ease of operation. As a result, automobile handling automation has come into peoples life and developed rapidly, and the automatic transmission of automobiles has shown a trend of vigorous development. Automatic transmission can reduce the labor intensity for drivers to improve the life of automobile engines, improve the efficiency of labor and production, reduce exhaust pollution and improve the economic performance of automobile and other advantages, more and more popular and widely used.Based on the parameters of Benz 500, the wet clutch of six speed hydraulic automatic transmission is taken as the research object. The development history, types and advantages of hydraulic automatic transmission are briefly introduced. After comparing the structure and characteristics of wet clutch and dry clutch, analyzed the structure characteristics and the friction process of the wet clutch, the wet dual clutch friction material, and the size of the friction surface, at the start of the wet clutch friction work are derived.Hydraulic automatic transmission set has the advantages of simple operation, high safety, strong adaptability, stable starting higher fuel economy advantages in one, suitable for the development of society, in all kinds of domestic cars are widely used.Key words: automatic transmission; multi plate wet clutch; structural analysis; diaphragm springV 第一章 绪论1绪论1.1自动变速器的简介自动变速器（Automatic transmission，简称AT）又称为自动变速箱，是指一种可以在车辆行驶过程中根据车速和发动机转速自动改变齿轮传动比的汽车变速装置，使得驾驶人员无需手动换挡，简化了驾驶员的操作流程。自动变速器的任务是通过自动变换传动比，调节或者变换发动机特性，高效可靠地将动力传递到驱动车轮上，满足汽车行驶的需求。与传统手动变速器相比较，自动变速器具有以下优点：（1） 操作简单，减轻了驾驶员的劳动强度，从而提高了行驶过程中的安全性。相对于手动变速器需要频繁换挡而言，自动变速器大大降低了驾驶员在驾驶过程中精神和体力上的疲劳程度，使得驾驶员能集中注意力，降低了事故的发生几率，改善了驾驶员的工作条件，有利于汽车的普及和发展；（2） 驾驶过程中平稳舒适，在汽车起步和速度变化的过程中，不再有抖动和停滞感，相对手动变速器汽车而言，更为平稳；（3） 使汽车在行驶过程中保持良好的性能状态。汽车行驶性能取决于操作的正确性，自动变速器可以根据行驶条件和汽车的性能自动改变，消除了手动变速器可能带来的人为换挡造成的失误；（4） 改善汽车尾气的排放，保护环境。汽车行驶过程中产生的尾气所含的有害物质含量与发动机工作状态密切相关，发动机工况越稳定，排放尾气所含的有害物质含量越低，相对于手动变速器人工换挡造成的发动机转速波动较大而言，配备自动变速器车辆的发动机工况更加稳定，尾气所含的有害物质更少。鉴于自动变速器的以上几点优势，汽车使用自动变速器已经成为目前的发展趋势。1.2自动变速器的类型常用的汽车自动变速器分为四种形式，分别为液力自动变速器，电控机械式自动变速器，机械式无级变速器和双离合自动变速器。1.2.1液力自动变速器（AT）液力自动变速器由液力变矩器，行星齿轮传动机构和液压系统三部分构成。因为液力自动变速器中有液力变矩器，所以能在一定条件下实现无级变速，并且使得车辆起步更加平顺，且能够很好地适应外界负载，使乘员乘车过程更加舒适。因此国内最常见使用的就是液力自动变速器，但是因为是通过液力传动，所以液力自动变速器的传动效率较低，并且结构较为复杂。图1-1为液力自动变速器。图1-1 液力自动变速器1.2.2电控机械式自动变速器（AMT）电控机械式自动变速器由手动变速器发展而来，通过在手动变速器上加装一套电控选换挡执行机构来实现自动换挡，主要有电液，电气和全电三种控制形式。因为电控式自动变速器是通过手动变速器发展而来，所以其保留了手动变速器结构简单，造价低，传动效率高的特点。但是因为电控式自动变速器为非动力换挡，换挡过程中会出现动力中断的现象，并且AMT的输出扭矩和转速变化波动较大，所以AMT的操作和乘坐舒适性不理想，一般安装于商用车上。图1-2为电控机械式自动变速器。图1-2 电控机械式自动变速器1.2.3双离合自动变速器（DCT）双离合自动变速器是最近出现的一种新型机械式自动变速器，由手动变速器发展而来，同时保留了电控机械式自动变速器的优点，通过两个离合器连接两根自动变速器输入轴来实现动力的传递。能够在不切断动力的情况下，通过两个离合器的交替切换实现传动比的转换，实现换挡过程中的动力换挡。双离合自动变速器集液力自动变速器和电控机械式自动变速器的优点于一身，在实现较高传动效率的同时保持了结构简单的特点，在满足汽车的动力性和经济性的同时大大提高了车辆行驶的舒适性。图1-3为双离合自动变速器。图1-3 双离合自动变速器1.2.4机械式无级变速器（CVT）机械式无级变速器的传动速比可以根据行驶过程中的不同要求通过电子控制机构自动连续的变化，保持良好的工作状况，从而使得发动机和动力传动系统的最佳动力相匹配。目前应用于汽车上的无级变速器,都利用金属三角带来传动动力,我们把它叫做ECVT。机械式无级变速器能在较大转矩和弯矩下正常工作,因为钢带是装在带轮上面,所以可以利用液压改变带轮半径来实现转速比的改变。ECVT的特点是可以实现全程无级变速。图1-4为机械式无级变速器。图1-4 机械式无级变速器1.3自动变速器的组成自动变速器有很多类型，外形和构造也存在较大差异，但它们的主要构成部分大多一致，都是通过液力变矩器和齿轮式自动变速器两部分组成。通常都是由液力变矩器，变速齿轮机构、离合器、制动器、单向离合器、油泵、滤清器等部件组成，根据他们功能和作用的不同，将这些部件分成液力变矩器、行星齿轮变速机构、液压控制系统、TCU和换挡操纵机构等五大部分。1.4离合器的类型汽车离合器安装于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，通过螺钉将离合器固定在飞轮上，从而使得离合器的输出轴成为变速箱的输入轴，可以按不同工况下的工作需要随时将主动轴与从动轴接合或分离。我们常见的几种离合器类型有摩擦式离合器，液力变矩器，电磁离合器，其中摩擦式离合器又能按照冷却方式的不同分为干式离合器和湿式离合器。1.4.1液力变矩器液力变矩器由泵轮、涡轮、导论组成，以液压油为工作介质，主要通过液压油来实现转矩传递、变矩、变速以及离合的作用。如图1-5所示。液力变矩器的外壳与泵轮相连接，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。泵轮在发动机的带动下旋转，液压油在泵轮的推动下随泵轮一起绕其轴线旋转，使液压油获得一定的的速度和压力，液体靠动能冲向涡轮，在叶片上形成一个推力，推动涡轮一起旋转，使涡轮具备一定转矩。当泵轮转速达不到带动涡轮的要求时，主动件与从动件处于分离状态；随着泵轮转速的逐渐提高，涡轮在泵轮的带动下旋转，主动件与从动件相互接合。图1-5 液力变矩器组成示意图1.4.2摩擦式离合器干式离合器：干式离合器也就是手动挡摩擦片离合器，其优点是造价低，机械传动效率高；缺点是需要驾驶人员手动操作，且操作必须掌握操作要领，操作比较麻烦，可能会因为手动操作的失误导致机器故障；湿式离合器：湿式离合器也就是自动挡油浸式摩擦片离合器，需要配备有液力耦合器或是变矩器来实现动力柔性连接使用，缺点是造价高，机械传动效率低；优点是可以实现自动变速，并且自动实现主从动机构的接合与分离，故障率低。从工作原理和结构组成上看，干式离合变速器和湿式离合变速器并没有太大的区别，区分干式与湿式离合器的方式是摩擦片的冷却方式。干式离合器没有密封油槽，只能通过空气实现摩擦片的冷却。使用过程中要满足离合器能与动力简单轻易接合与分离的要求，同时能在半离合状态下工作较短时间地工作。干式离合器因为没有机油阻力，一般来说有较快的咬合反应速度且有较大的咬合力。同样因为没有机油的冷却降温，所以干式离合器都会通过外露的方式来散热。与干式离合器相比，湿式离合器的两组离合器片都处于密封的油槽中，利用浸泡离合器片的油液散热，但是冷却油对摩擦片没有保护作用，其作用是让动力传递平滑柔和，优点是使用寿命长，除非使离合器长时间处于半离合状态，违反正常操作规程，否则一般不会发生故障。湿式离合器一般用于自动变速器上。湿式离合器通过液压缸的作用力，使钢片和摩擦片产生压紧力，实现离合器的接合；回油后则在回位弹簧的作用下分离钢片和摩擦片。与干式离合器相比，湿式离合器有以下优点：（1） 工作性能更稳定，湿式离合器在完全密封的变速箱中工作，可以避免外界因素的影响，并且因为可以通过液体冷却，所以摩擦系数不易受到温度，滑摩转速，接合压力的影响，拥有更稳定的工作性能；（2） 因为有工作液的存在，湿式离合器在接合和分离过程中更加平顺，扭矩传递过程中波动较小，当汽车起步或行驶时更柔和，提高了驾驶的舒适性；（3） 湿式离合器工作噪声小，且能够吸收振动和冲击，避免汽车传动系统共振；（4） 湿式离合器的摩擦副相对于干式离合器有较大的工作面积，并且使用多片结构，能够在径向尺寸和比压较小的情况下获得更大的摩擦转矩，同时可以通过增加摩擦副数来实现摩擦转矩的增加；（5） 磨损小，使用寿命较长。湿式离合器通过液体冷却，冷却效果较好，使得摩擦副的工作温度降低，提高了摩擦副承受热负荷的能力；同时因为冷却油的存在，摩擦副始终处于混合摩擦状态，减轻了摩擦副的磨损，所以湿式离合器的使用寿命长于干式离合器；（6） 湿式离合器可以通过多种方式简便的控制离合器的接合与分离；同时可以通过调整摩擦界面之间的压力变化规律来改变缓冲性能和离合器接合时间，满足汽车起步时的工况要求；（7） 适用性强，可以只通过改变摩擦副数而不改变径向尺寸得到不同容量的离合器，用于不同排量的发动机。1.4.3电磁离合器电磁离合器主要利用线圈的通断电实现主从动件的接合与分离，通常在高频动作的机械传动系统中使用，在主动件工作的情况下实现主动和从动部分的接合与分离。主从动件分离时主动件转动，从动件静止；主从动件接合时主动件带动从动件。1.5膜片弹簧离合器与螺旋弹簧离合器1.5.1螺旋弹簧离合器根据螺旋弹簧形式的不同,螺旋弹簧离合器根据螺旋弹簧分布位置的不同可分为周置螺旋弹簧离合器，中央螺旋弹簧离合器和斜置螺旋弹簧离合器等三种。（1）周置螺旋弹簧离合器通常使用圆柱螺旋弹簧作为压紧弹簧，并且压紧弹簧均匀分布在一个圆周或两个同心的圆周上，有结构简单，制造容易等优点。周置弹簧离合器的弹簧压力直接施加于压盘上，通过根据摩擦片直径的大小来改变压紧弹簧的数目，实现摩擦片上压力的均匀分布，同时弹簧数应该是分离杠杆的倍数，但是因为压紧弹簧与压盘接触为直接接触，容易产生回火失效的情况。当发动机在转速很高的状态下工作时，周置弹簧由于离心力的存在向外弯曲，出现压紧弹簧压紧力明显下降的情况，同时降低了离合器传递转矩的能力。此外，弹簧位于定位座上，接触部位容易出现严重磨损，甚至会发生弹簧断裂。（2）中央弹簧离合器是使用一个或者两个轴线重合，刚度较大的内外螺旋弹簧作为压紧弹簧采，且将压紧弹簧置于离合器的中心。因为能使用的杠杆比较大，所以能够获得较大的压紧力，并且能够减小踏板力，从而使得驾驶员的操作更简单便利；压紧弹簧和压盘不发生直接接触，因此弹簧不会因为受热而回火失效 ；压盘对压紧力的调整可以通过调整垫片和调整螺纹来实现。中央弹簧离合器的缺点是结构较为复杂，且轴向尺寸较大。（3）斜置螺旋弹簧离合器的压紧弹簧轴线与离合器轴线形成一个角度，压力倾斜施加于传力盘上，且利用压杆传递到压盘上。斜置螺旋弹簧离合器的优点是压盘所受压紧力基本不因为摩擦片磨损或离合器的分离改变。在工作性能稳定性和踏板力等方面都优于周置弹簧离合器和中央弹簧离合器。1.5.2膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器是用膜片弹簧取代了螺旋弹簧和分离杆机构，因为膜片弹簧处于离合器中央，所以也能称为中央弹簧离合器。膜片弹簧是由薄弹簧钢板制成的带有一定锥度的碟形弹簧。膜片弹簧属于蝶形弹簧，由碟簧部分和分离指两个部分组成。如1-6图所示。32 第二章 液力自动变速器的组成及工作原理图1-6 膜片弹簧离合器结构图1.5.3膜片弹簧离合器的结构特点（1）与螺旋弹簧相比，膜片弹簧的轴向尺寸较小，可以在满足离合器传动转矩能力需求的同时相应减小离合器的轴向尺寸；（2）膜片弹簧上的分离指代替了螺旋弹簧的分离杠杆，大大减少了离合器零件数目，减轻了离合器质量，简化了离合器的结构；（3）因为膜片弹簧轴向尺寸小，所以可以通过增加压盘的厚度，提高摩擦片的热容量；也能通过在压盘上增加散热筋或在离合器盖上开设离合器的通风孔提高散热效果；（4）膜片弹簧离合器的组成部件形状简单，便于加工制造，可以大批量生产，从而大大降低了生产成本。2.液力自动变速器的组成及各部分工作原理2.1液力自动变速器的组成液力自动变速器一般由液力变矩器，行星齿轮变速机构以及液压控制系统这三部分组成。2.1.1液力变矩器液力变矩器叫做为液力变扭器，是液力自动变速器的核心部件，由泵轮，涡轮和导轮三个元件组成。如图2-1所示。图2-1 液力变矩器结构示意图液力变矩器可以利用液压将动力从发动机传递到变速器上，液力变矩器是利用液体循环流动时产生的动能变化实现动力的传递，并且能在某些特定的转速下实现传动比的无级改变。因为液力变矩器的工作介质为油液，所以装有液力变矩器的汽车在提高传动系工作寿命的同时改善了驾驶和乘坐的舒适性，并且大大改善了汽车的起步性能。液力变矩器在运行过程中主要完成以下三个任务：（1）当发动机怠速运转，泵轮转速较低时，液力变矩器充当未连接的离合器的作用。（2）当变矩器泵轮转速较高且涡轮转速较低时，能够通过增大发动机扭矩来实现起动和驱动扭矩的增加；（3）液力变矩器在非起动非怠速的运行状态下，可以当做一个将发动机扭矩传给变速器的液力耦合器。液力变矩器工作原理如图2-2所示，泵轮与发动机输出端相连，起动力输入的作用，涡轮与动力输出端连接，导轮利用单向离合器与变矩器壳体相连。泵轮，涡轮，导论处于一个密闭的工作腔中，工作腔中充满液体，当发动机不工作时液力变矩器不传递动力，因为液体静止于工作腔内，不产生动能的改变。当发动机工作时液力变矩器实现动力的传递，泵轮在输入轴的带动下随发动机一起旋转，工作腔内的液体由于泵轮的高速旋转产生动能，随叶片伸展方向流动，液体在到达泵轮与涡轮的连接处时经过一段无叶片区进入涡轮。由于液体有较高动能，涡轮在液体的带动下与输出轴一起旋转。单向离合器在涡轮转速较低的情况下锁止，导轮被固定，液体在与导轮叶片发生接触后返回，在涡轮上形成一个反作用力，方向与涡轮的旋转方向一致，提高了涡轮的转矩，实现了增扭的目标。单向离合器在涡轮转速较高的情况下反向旋转，油液从涡轮出发，经过导轮直接到达泵轮，此时涡轮上无反作用力矩作用在。通过闭锁离合器的解闭锁可以改善因为液力的摩擦和温度等因素造成的变矩器的传动效率低的情况。当闭锁离合器闭锁时，发动机通过闭锁离合器与涡轮直接相连，提高了传动效率。至此液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动，最终实现了发动机动力输出。2.1.2行星齿轮变速机构虽然液力变矩器能够实现无级地改变传动比和扭矩比，但是由于液力变矩器传动效率较低，并且变矩器的变矩系数难以保证汽车的良好行驶状况，所以现阶段汽车上大多使用的是由液力变矩器和行星齿轮变速机构两部分组成的液力自动变速器。行星式齿轮变速机构主要由太阳轮，行星轮，齿圈和行星架组成。太阳轮位 第三章 湿式离合器结构及工作原理于机构的中心，行星轮与行星架相连，太阳轮和行星轮，行星轮和齿圈之间分别通过轮齿啮合。当行星齿轮变速机构开始运行时，行星轮在围绕行星架自转的同时也在绕太阳轮公转，如图2-2所示。图2-2 行星齿轮变速结构件图1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星轮2.1.3液压控制系统油泵，变速器油，滤清器，冷却器和控制模块等构成了液力自动变速器的液压控制系统。液压控制系统的工作介质是变速器油，液压系统能控制变速器油的流动，并可以改变变速器油的压力。变速器的润滑和冷却，离合器的接合与分离，控制阀的开关等都可以通过对变速器油流动的控制来实现。液压系统的工作原理：发动机驱动油泵从而形成压力，使得变速器油从主滤清器进入液压系统，油泵的油压经过系统主油压调节阀的调整，变为主油压，在整个液压系统中经过调整的变速器油都可以流动，当需要变速器油起不同的作用时，可以通过液压系统中的电磁阀和阀体来实现变速器油压力的改变，并且在档位需求不同时，变速器油流到特定的离合器以实现挡位的变换。3.湿式离合器结构及工作原理湿式离合器是汽车自动变速系统换挡执行机构的重要组成部分，可以连接行星齿轮机构中的输入或输出轴的某个基本元件，或将行星齿轮机构中的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体转动。结构如图3-1所示。图3-1 湿式离合器结构图3.1湿式离合器的组成结构主动部分：离合器鼓，钢片等；从动部分：离合器毂，摩擦片等；压紧机构：油缸，活塞等；分离机构：回位弹簧等。结构如图3-2所示。图3-2 湿式离合器结构示意图如图所示，活塞位于离合器鼓内，离合器鼓与活塞两者之间有一个环形油腔，离合器的液压控制通道与环形油腔相连。摩擦片和钢片相互间隔排列，安装于离 第四章 多片式式离合器的设计合器内圆的键槽上，摩擦片和钢片都有花键齿并且都可以轴向移动，不同之处在于钢片的花键齿是外花键齿而摩擦片的花键齿是内花键齿。钢片的外花键齿能够与具有内花键齿的离合器鼓相互啮合；而摩擦片的内花键齿能和有外花键槽的花键毂相互啮合。摩擦片和钢片之间不是相互接触的，在轴向有一定的间距，这个距离叫做离合器自由间隙。离合器自由间隙使得离合器处于分离状态时摩擦片与钢片不产生轴向压力。变速器的变速机构通过不同的形式与花键毂和离合器鼓连接,实现动力的传递。3.2湿式离合器的工作原理当液压油经控制油道进入油腔时产生油压，油压使活塞克服回位弹簧向右移动，此时离合器的自由间隙为0，压力作用于离合器片上，使离合器进入开始接合状态，当离合器主动片与从动片转速相等时离合器处于完全接合状态，行星齿轮和离合器鼓相连，产生变速传动。当液压控制系统控制相应的液压阀放油时，回位弹簧的弹力作用在活塞上，是的活塞恢复到初始位置，油液也从液压缸中排除，主从动片也因此由转速相等变为转速不等，此时离合器完全分离。湿式离合器的工作状态一共有三种，分别是完全分离状态，完全接合状态以及滑摩状态，其中离合器的完全分离状态和完全接合状态的工作相对稳定。离合器主从动片完全分离时，离合器由于摩擦副件之间存在润滑油膜而产生带排转矩。当离合器主从动件完全接合时，主从动片之间不发生相对转速，摩擦副之间滑摩消失，离合器传递一定的转矩。湿式离合器滑摩状态是主从动件完全结合状态与完全分离状态之间的过渡状态，通过摩擦转矩的作用使得离合器在主从动件完全接合和完全分离两个状态之间相互切换。4 多片湿式离合器的设计4.1摩擦副元件材料与形式在多片湿式离合器中，摩擦片是核心部件，对离合器的工作性能起决定性作用，所以摩擦片的材料性能选择和摩擦片结构设计尤为重要。摩擦副就是相接触的两个零件产生摩擦而组成的一个摩擦体系，这个体系称为摩擦副。它们的摩擦会产生磨损，产生热，液体泄漏及其他现象。摩擦副元件分为摩擦元件和对偶元件两部分。摩擦副能够在主、从动轴转速差较大的时接合，并且接合较为平稳。离合器摩擦副根据材料的不同可分为两大类：一类是金属性摩擦副，一类是非金属性摩擦副。前者的摩擦衬面有金属性质，如钢对钢，钢对粉末冶金等；后者的摩擦衬面摩擦材料有非金属性质，如石墨树脂等。本文中我们选取石棉基材料。4.2离合器储备系数的选择储备系数是离合器设计过程中必不可少的一个参数。储备参数可以反映离合器传递发动机转矩的可靠程度。在选择储备参数时，应考虑摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载以及操纵轻便等因素。当发动机有较大的后备功率、工况较好时，储备系数可以小些；当汽车总质量较大时，储备系数也应随之变大；汽车发动机气缸数越多，转矩波动越小，因此储备系数也可相应减小；膜片弹簧离合器因为摩擦片磨损后膜片弹簧的压力变化较小，所以与螺旋弹簧离合器相比储备系数更小。下表为不同类型汽车离合器储备系数的取值范围。表4-1 离合器后背系数的取值范围本次设计的车型为奔驰500，车辆类型为最大总质量小于6t的乘用车，储备系数的取值范围为1.20-1.75，所以选定后备系数为=1.5。4.3摩擦片参数的选择4.3.1 初选摩擦片外径D、内径d、厚度b。 其中：是发动机的最大转矩，本次设计中最大转矩为142N*m 为直径系数，由下表可知，本次设计中Kd取14.6.表4-2直径系数的取值范围表4-3离合器摩擦片尺寸系列和参数表根据上表和计算所得，本次设计摩擦片尺寸，取4.3.2摩擦面数，离合器间隙值的确定摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，摩擦面数取决于离合器传递转矩的大小和离合器的结构尺寸。本次设计取静摩擦系数 = 0.3（由表4.1可知）， 摩擦面数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，为保证在摩擦片正常磨损的情况下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。离合器间隙值t取值范围为34mm。本次设计取t=4mm。表4-4摩擦材料的摩擦因数的取值范围4.3.3离合器传递的最大静摩擦力矩Tc根据公式得 4.3.4单位压力P04.4摩擦片基本参数的校核4.4.1 最大圆周速度故符合条件。4.4.2 摩擦片单位面积传递的转矩=(N/) 4.4.3单位压力4.4.4单位摩擦面积滑磨功当汽车起步时，离合器主从动件接合一次产生的总滑磨功为：w = = = 0.29 式中，W为汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功取9243.5J因为W满足。所以符合。4.4.5离合器接合的温升t = （3.12）式中,t为压盘温升,取值为 810C；c为压盘的比热容，c = 481.4 J/(KgC)；为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘；= 0.5，m为压盘的质量m = 3.15 Kg代入，t = 3.05C，合格。表4-5摩擦片的相关参数摩擦片外径D摩擦片内径d后备系数厚度b单位压力Po200mm140mm1.53.50.25MPa4.5液压油缸压力的计算液压油缸是实现离合器接合和分离的重要元件。油缸的结构一般如下图示：可初步选取R2=132。离合器操纵系统压力为。主油压在活塞上的作用力为式中 P离合器操纵油压，P=1.4；而活塞缸压紧力F应满足式： 排油需要的压力。且有式式中 排油需要压力，通常取。有上述五个式子连立得 96所以回位弹簧弹力可由：计算得。所以压紧力为：N4.6回位弹簧的选择与设计4.6.1回位弹簧种类的选择在离合器中，离合器的整体性能很大程度上由弹簧决定，若弹簧选取不正确，会造成离合器滞阻现象并且使得离合器早期打滑失效。根据弹簧结构的不同，回位弹簧分为螺旋弹簧和膜片弹簧两类。由于离合器内鼓直径较小，螺旋弹簧不能沿着轴线方向重叠布置，因此为了不增加离合器的轴向尺寸，我们选取尺寸较短的膜片弹簧。在湿式多片换挡离合器中，若选取的弹簧弹力过大，尽管能够减少离合器的分离时间，但是增大了压力油作用到离合器活塞上的压力，当活塞面积不变时，需要提高压力油的比压；若选取的弹簧弹力不足，离合器分离不够彻底。膜片弹簧所使用的材料，不但需要具有较高的弹性极限，屈服极限，静力强度，疲劳强度，冲击强度，而且还应具有足够大的塑性变形性能。目前我们常用的膜片弹簧材料为硅锰钢60Si2MnA或50CrVA。4.6.2膜片弹簧基本参数的选择（1）截锥高度H与膜片弹簧厚h比值和膜片弹簧厚度h的确定为了满足离合器压紧力变化小和操纵轻便的要求，膜片弹簧的一般为1.52.0，板厚h为24所以初步取值h=2.4, =1.6则H=3.84mm.（2）自由状态下膜片弹簧大端R与小端r的取值与值围。（4）确定膜片弹簧工作位置由图4-1可知，膜片弹簧的弾性特性曲线处于拐点H时，膜片弹簧处于压平状态，而且。若离合器接合，膜片弹簧工作点一般位于凸点和拐点之间，并且更加靠近或在H点处，一般情况下，以保证摩擦片在达到最大磨损程度时压紧力变化较小。当离合器处于分离状态时，工作点由B移动到C，为尽量缩小踏板力，C点应离N点越近越好。图4-1 膜片弹簧弹性特性曲线图（5）分离指数目n的选取膜片弹簧分离指数n的取值范围为12-24，这里我们取n=18。（8）确定压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1R1和r1需满足下列条件：所以取图4-2 膜片弹簧三维建模表4-6 膜片弹簧的相关参数4.7从动盘的结构与选型4.7.1离合器主要有以下几种形式的从动盘（1）整体式弹性从动盘。整体式弹性从动盘的从动盘是一块完整的钢片，并且在从动盘上开有T形槽，离合器的摩擦片铆接在从动盘上。（如 图4-2）图4-2整体式弹性从动盘（2）分开式弹性从动盘。分开式弹性从动盘的特点是波形弹簧片与从动盘铆接，摩擦片与波形弹簧片铆接。（如 图4-3）图4-3分开式弹性从动盘（3）组合式弹性从动盘。组合式弹性从动盘的特点是波形弹簧片与靠近压盘的一面铆接，靠近飞轮的一面没有。（如 图4-4）图4-4组合式弹性从动盘本次设计选取整体式弹性从动盘。4.7.2从
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