毕业设计（论文）-观致3轿车2014款手动致享型离合器设计.doc

全套图纸加扣3012250582广西科技大学鹿山学院毕业设计（论文）题 目： 汽车离合器设计 观致3轿车 2014款手动致享型离合器 系 别： 汽车工程系 专业班级： 汽服101班 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 副教授 二一四 年 五 月 九 日摘 要 离合器是汽车传动系中的重要组成部分，主要功用是是中断和接合发动机的动力传输，确保汽车起步平稳。为了确保变速箱换挡平稳，同时限制传动系统承受发动机传输的最大扭矩，避免传动系统过载。膜片弹簧离合器是目前最流行的，在一些常用的轿车和轻型车上使用，扭矩更大、更稳定，操作简单，很好的平衡，并批量生产，价格也不高。研究它很有必要，这次设计选取观致3汽车的性能参数，对推式膜片弹簧离合器进行研究分析设计。 这次设计主要围绕压盘、从动盘、摩擦片、膜片弹簧等零件展开分析计算设计。主要考虑离合器的尺寸大小，所使用的材料以及结构这几个方面。 关键词 ：离合器； 材料； 摩擦片； 膜片弹簧 Abstract Automotive driveline clutch is an important part of the main function is to engage the power transmission is interrupted and the engine, make sure the car started smoothly. In order to ensure a smooth transmission shift, while limiting the transmission of the transmission system to withstand the maximum torque of the engine, drive train to avoid overload. Diaphragm spring clutch is the most popular and commonly used in some cars and light vehicles, more torque, more stable, simple, well balanced, and mass production, the price is not high. Study it is necessary, the design concept selected performance parameters caused by three cars on the push-type diaphragm spring clutch design research and analysis. The design is mainly focus on the pressure plate, driven plate, friction plate, diaphragm springs and other parts to analyze computational design. The main consideration clutch size, materials and structures used in these areas.Keywords： Clutch material friction film diaphragm-spring前 言世界上第一辆汽车的生产直到今天已经超过100年了，从无到有的汽车工业，以惊人的速度发展。汽车在所有交通工具中保有量最大，最普遍，活动区域最为宽广，并且运输量最大。目前，全球以数以亿辆来计算汽车的拥有量，并且以每一年几千万辆增长。汽车工业是国家国民经济中经过相当长的时间发展的重要支柱工业，我们国家的汽车工业得到了极大的快速发展。加快国家繁荣昌盛步伐。目前，我国汽车的保有量比起以前翻了几倍，未来我国是整个世界最有发展潜质和全球最大的汽车生产消费市场。 本设计主要是编写汽车离合器，简单的介绍设计要求以及设计所达到的效果。 本设计各个章节给出了设计计算方案，参考数据和绘制CAD图纸。在内燃机作为动力输出的机械传动汽车中，不管是机械师自动变速器或者手动变速器，离合器都作为一个独立的组件而存在。它具有传递转矩的中断传输、减小了振动和防止过载等多种功能。随着现代的科技发展，离合器未来的发展应该是朝着这个方向前进的，极高的可靠性，而且非常耐磨，传递动力性能极强，操从最简单化。在本次设计中，我选择使用观致3汽车离合器的设计，根据参考的各种资料及选择车型的特点和听取老师给的建议，我选择使用推式膜片弹簧离器。该离合器膜片弹簧的优点体现在工作过程：可以保持弹簧压紧力摩擦范围仍然是一个理想的工作环境。除外，分离轴承作用在弹簧片上的作用力分配也比较均匀，制造简单，加工方便， 本次的设计是把大学四年所学知识全部运用在本设计上，其中包括一系列的计算校核，绘制CAD二维图纸。本设计做得不好之处和不正确的地方，恳请老师和同学们指出。目 录1绪论11.1 汽车离合器的简述11.2汽车离合器的发展21.3汽车离合器的功用41.4离合器的工作原理42 设计方案论证52.1 离合器车型选择52.2 离合器设计基本要求62.3 离合器的结构方案分析62.3.1从动盘数的选择72.3.2压紧弹簧布置形式的选择82.3.3膜片弹簧式离合器的推式、拉式的分析选择92.4 压盘传力方式的选择112.5 分离杠杆、分离轴承122.6 离合器的散热通风122.7 方案选择123 摩擦片设计133.1 摩擦片性能要求133.2 摩擦片基本参数选择143.3 摩擦片校核173.4摩擦片铆钉设计与校核194 扭转减振器设计194.1 扭转减震器的性能参数204.2 减振弹簧尺寸215 从动盘毂设计225.1 从动盘毂基本尺寸225.2 阻尼摩擦片设计246 膜片弹簧设计256.1 膜片弹簧的弹性特性256.2 膜片弹簧的基本参数276.3 膜片弹簧的强度计算286.4 膜片弹簧材料及制造工艺307 压盘设计308 传动片设计31结束语33参考文献34 1绪论1.1 汽车离合器的简述 以内燃机作为动力的汽车，为了使汽车在不同的行驶环境下都有理想的行驶特性，每个行驶条件都采用相对应的传动设计方案。离合器作为独立存在传动系统组件前面的一个重要的部分，连接到发动机。离合器表现的主要功能是切断和接通发动机的功率，保证传动系统实现顺利衔接，确保车辆顺利实现平稳起动；在换挡时将发动机与传动系动力中断，削减对变速器中换档齿轮间的撞击；当离合器接合的动态负载，可以限制最大扭矩冲击传动系统，传动系统部件避免过载而引起的损害；有效降低传动系的振动和噪音。 离合器的零件连接主要是主动部件与发动机飞轮连接，从动部件与变速箱连接，而且离合器是被设计在发动机和变速箱之间。目前，摩擦式离合器普遍应用在各种类型汽车上。事实上，离合器是一种装置，由主、从动部分扭转力矩的转移和分离之间的摩擦产生的摩擦力矩。其基本结构如下表所示离合器主动件从动件压紧机构操纵机构飞轮、离合器盖、压盘从动盘压紧弹簧分离叉、分离轴承、离合器踏板、传动部分主动件、从动件和压紧机构相结合的状态下是能够传递扭矩，操纵机构是操纵离合器的主动件与从动件分离和接合的。在使用内燃机作为动力输出的车辆中，不管是AMT还是MT，离合器都是作为单独的总成部件存在。 汽车传动系的未来发展趋势是朝着自动传动系统方向发展的，也有人提出异议：根据2003年德国出版的世界汽车年鉴数据显示，世界114家生产汽车的公司总共生产了1864款乘用车，其中手动变速器的车辆占到1337辆，可以说是几乎都是手动变速器的。在我国，自动挡轿车占全国26.53%的平均比例；如果考虑到手动机械变速器用到商用车中，现如今，手动变速箱的汽车仍然是世界车款的主流（在某些国家或地区的自动挡式汽车是主流产品）。离合器的未来，由MT向自动传输系统传输的过渡，AMT技术的使用，使产品更简单的变换，AMT技术将成为自动传动系统强有力的竞争者。从现在到离合器这个组件的未来将会一直存在于内燃机中，起码在很长的一段时间内是不会从车辆上消失。1.2汽车离合器的发展 1）在早期的离合器中最成功的当要数锥形离合器了。德国的戴姆勒汽车公司于1889年在其公司的汽车试锥离合器。它在结构方面是很有特点的，它的结构体是锥体形状的，由发动机主动件飞轮的内孔制造而成。直到20世纪20年代中期锥体离合器还在使用。当时，锥形离合器的结构不是很复杂在当时，锥形离合器的结构还不是很复杂，制造简单，损坏也容易被修复。驼毛带、皮革带等曾被用作摩擦片的摩擦材料。 2）在那个时候已经有蹄-鼓式离合器来更换锥形离合器。这种造构方式便于蹄-鼓在离心力作用下紧靠鼓面。蹄-鼓式离合器使用木块、皮革带作为摩擦元件，质量的确要比锥形离合器的要轻很多。锥形和蹄-鼓式的离合器都容易使主，从动件分离不完全甚至自锁（这很大问题在于复合材料的摩擦系数变化大所引发的自锁现象）。 3）现在所使用的盘式离合器，事实上是基于多盘离合器直到1925年改进之后的单盘离合器，初次次出现在人们的面前。离合器在车辆起步时的平顺稳定接合，冲击力十分小，影响很小，几乎是没有冲击是多片式离合器最重要的优点。在初期的设计中，多片被设置为成对出现的，每一个钢盘片相对应着一个青铜盘片。在油水中工作的盘式离合器是一对金属的摩擦副，而且要严格控制摩擦盘的尺寸，尺寸过大，摩擦盘高速转动时会把油水甩出去。另外，这种油也会容易地粘到金属盘片上，它是不容易分离的。在那时来说，利大于弊，也能达到很好的效果。许多其他的离合器依然是保持在原来阶段，并且它们的表现都不是十分稳定。通过引进和改进石棉基摩擦材料这一重要材料，盘片式离合器才真正意义上实现传递更大的扭矩，而且更耐高温。此外，使用石棉基摩擦材料，可以减少摩擦面积，从而降低摩擦片的量，并且它是由多片离合器优化成为单片离合器的关键所在。20世纪20年代末到30年代，多片式离合器在各种不同类型的车辆上使用，有工程车辆、赛车以及大功率的轿车。事实上，早在1920年间，单片干式离合器的投入使用，在很大程度上是得益于前面提到的石棉基摩擦片。在那时，因为不完美的技术和设计等各方面的不完善，接合时不够平顺稳定、冲击力大等一系列问题的出现，这是单片离合器存在的几个问题，初期的单片干式离合器也具有类似锥形离合器的情况，即离合器接合时不够顺畅。然而，因为单片干式离合器构造紧凑，散发热量情况良好，转动惯性小，所以单片干式离合器被采用在以内燃机为动力的汽车上。在一战后的初期，离合器并没有获得太大的发展，摩擦片没有直接没有直接安装到单片离合器的金属从动盘上，而是被连接在主动件飞轮和压盘上，弹簧安装在中心位置，通过使用杠杆放大后作用在压盘上。弹簧通常采用6个直径较小的弹簧，圆周布置直接压到压盘上。这样布置方法在设计中使压盘上弹簧的工作压力分布更加平均，并且能缩小轴向尺寸。经过多年的人们实践经验和制造技术上的突进，使得人们都倾向于首先选择单片干式摩擦离合器。较小的从动件惯量，散热性好，构造简易，调整方便，紧凑，分离完全，接合平稳，这些特点主要是因为离合器已经采取了相应的改进措施。所以才具备这样的良好效果。目前，单片干式离合器已广泛应用于大、中、小不同的车型。现在，在众多的离合器中单片干式摩擦离合器的设计应该是做得做好的一个。扭转减振器安装到离合器从动盘组件中，避免扭转共振产生在传动系统，降低传动力系噪音和平缓动载荷。人们越来越注重车辆的舒适性，经过在原来的基础上的不断修改和完善，离合器取得了很大的进步，越来越多的乘用车都改用双质量飞轮扭转减震器，传动系的噪声问题得到了很好的解决。1.3汽车离合器的功用 1)离合器的最基本的功能是传递扭矩以及在必要的时候中断扭矩，确保发动机与传动系统柔和地接合，车辆平稳起步，不会产生抖动。 2)换挡时，通过操纵机构分离主动件、从动件中断扭矩传递，减少变速箱换挡齿轮所承受的冲击力，确保换挡在一个良好的环境下完成。 3）当工作中遇到比较大的转动载荷时，可以防止最大的扭矩冲击传输，当发动机传递的转矩超过了离合器能够承受的范围时，离合器的主动部分和从动部分会发生滑动磨擦，通过这样可以避免传动系各零件因为过载而导致损坏发生；而且对降低传动系中的振动和噪声有很大作用。事实上保证车辆平稳起步是离合器最基本的功能，除此之外，还要确保传动系统换挡时在一个良好的环境中进行。在行驶过程中的车辆，要适应不断改变的行驶环境，传动系统要经常不断地改变转矩来适应行驶条件。如果没有离合器连接发动机与传动系统，传动系统与发动机刚性连接，在发生意外情况下，传动系统中的运动部件将会产生很大的转矩，当传动系统不足以承受超出的巨大负荷时，会导致零部件发生损坏。1.4离合器的工作原理摩擦离合器通常有四个板块组成：主动件、从动件、压紧装置和操纵机构1。离合器处于接合状态，发动机扭矩通过曲轴，飞轮2和压盘之间产生摩擦作用把转矩传输到从动盘3，然后再经过从动轴传到变速箱。驾驶员踩下离合器踏板，拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8产生运动，分离杠杆的内端被推向右边，分离杠杆的中间用离合器盖5上的支柱作为支撑点， 外端连接压盘，克服压紧弹簧的弹力使压盘向左运动，通过这样的操作，从动件3两侧的压力消失，摩擦力也就不存在，扭矩被中断，发动机的转矩不能传递下去， 离合器克服压紧弹簧力拉动压盘向左运动，通过这样操作，从动盘3两面的压力被消除，摩擦力也因此消失，发动机的扭矩不再传入变速器，此时离合器处于分离状态。驾驶员松开踏板，回位弹簧克服各个拉杆拉力和支承中的摩擦力。压盘被压紧弹簧重新推动向右运动回到原来的接合位置，从动盘3与飞轮2相互紧紧压在一起，通过这样，发动机的扭矩又继续传递到变速器1。其机构如下图（1-1）所示:图1-1 离合器总成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-从动轴2 设计方案论证2.1 离合器车型选择 所选车型及其基本参数设计如下表： 表2-1 观致3轿车2014款手动致享型性能参数车型观致3 发动机最大转功率（Kw）/(r/min)93/6150最高转速（r/min）6150发动机最大转矩（NM)/(r/min)155/3900轮胎半径r(mm)326.2最高车速（km）197轮胎型号205/60 R16整车质量（Kg）1320装载质量（Kg）375主减速比i4.25变速器低档传动比ig3.462.2 离合器设计基本要求 现在，在汽车摩擦离合器是应用最广泛的，它主要是通过主动和从动元件之间的相互摩擦传递扭矩，或者中断扭矩的装置。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡过程中把发动机与传动系分离，将变速器中换档时齿轮间产生的冲击降低最低；在扭矩传递工作中出现巨大冲击，离合器产生滑磨来限制最大扭矩传递，保护传动系不因过载而损坏；并且有效地降低传动系中的振动和噪音。根据离合器的工作强度和工作环境和良好的工作性能，对离合器的设计必须满足下列基本要求：1）在各种行驶条件下，要能保证发动机传递的最大转矩的同时又要储备转矩，并且不能使传动系过载。2）接合时要实现完全、平顺柔和接合，保证汽车开始起步时没有抖动和冲击现象。分离时又要快速彻底，保证平稳。3）减少的从动件的转动惯量，减少换档之间的相互影响，换挡平顺和减少零件磨损。4）离合器吸收和散发热量的能力必须要到达良好的效果，保证工作温度不太高，延长其使用寿命。5）应能防止和减轻传动系统扭转振动，并能够吸收振动，减振降噪。6）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。7）保证工作可靠必须要具备足够的强度和良好的动平衡。8）结构简单、结构紧凑，质量小，工艺性好，有利于装卸、维修、调整。2.3 离合器的结构方案分析 目前，摩擦离合器是广泛应用于车辆传动系统 ，它是一种比较简单的扭矩传递连接装置：主动件和从动件相互的摩擦传递动力、中断动力传递实现车辆对动力的需求。摩擦式离合器的分类如表2-2所示 表2-2 摩擦式离合器的分类分类依据分类备注从动盘数目单片轿、轻型车双片重、轻型车多片压紧弹簧种类圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧重型车膜片弹簧各式汽车压紧弹簧布置圆周布置轻、中型车中央布置重型车斜向布置作用力方向拉式推式2.3.1从动盘数的选择 从动盘数目有三种类型，单片、双片、多片。其性能特点如表2-3 表2-3 从动盘的性能特点类型优点缺点备注单片离合器结造简单、轴向尺寸小、散热性能良好、维修调整简单容易、从动惯量小，能够保证扭矩完全中断传递转矩一般不大在各种乘用车以及微型车、轻型车、中型车广泛使用双片离合器传递转矩的能力随着摩擦面数而增加，在结合传递扭矩方面更为平顺、柔和：传递相同转矩，传动轴直径小，踏板力较小，减轻驾驶员疲劳轴向尺寸大、结构复杂、通风散热性差，磨损速度加快，容易烧坏、换挡困难、分离不完全双片离合器一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合多片离合器多片离合器多数是湿式，摩擦片在油水中工作，所以其摩擦表面温度不高、磨损不大、寿命长，接合方面也平顺、柔和分离行程过大，不完全分离，低温情况下油粘度增加；多片离合器的轴向尺寸大和从动动惯量大普遍在最大质量大于14t的商用车、重型牵引车和自卸车上使用 每个类型摩擦片的离合器都有不同的功用，都有其优缺点。通过表2-2离合器的工作性能的比较，并结合模型设计，选取单片的离合器作为本设计的设计对象，因为单片离合器的结构，具有结构简单，体积小，尺寸紧凑，散热性好，维修调整方便。单盘离合器具有各方面的优势，因此被广泛应用于汽车和小型卡车。综合上述，本设计选用单片从动盘的离合器。 2.3.2压紧弹簧布置形式的选择 1）周置弹簧离合器周置弹簧离合器的圆周位置均匀布置在一个或两个同心圆的圆柱螺旋压缩，这种结构的特点是构造简单、便于制造，各种不同的车辆广泛使用。把压紧弹簧的压紧力沿周均匀作用到压盘上，压紧弹簧数量和摩擦片直径有直接关联，压紧弹簧的数量是随着摩擦片直径增大而增多，并且应当是分离杠杆的倍数。由于弹簧直接接触的压板，容易引起热回火故障。当离合器传递扭矩大，离心力将产生巨大的作用，周弹簧向外弯曲变形，导致周置弹簧压紧力降低，直接影响传动离合器转矩。此外，在其定位座上接触部位的弹簧，造成严重的磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。2）中央弹簧离合器中央弹簧离合压紧弹簧器通常是安装在离合器中心的圆柱螺旋弹簧（一到两个）或圆锥形弹簧。因为选择较大的杠杆比率，从而得到足够的压紧力，方便和降低踏板力，操纵轻便；弹簧直接接触压盘，容易发生弹簧受热回火故障；，弹簧的压紧力的调整主要是通过调整垫片或螺纹 。这种结构较复杂，轴向尺寸较大，根据参考文献【4】目前主要在发动的机最大转矩超过400500Nm的商用车上使用。3）膜片弹簧离合器由弹簧钢制造的碟形膜片弹簧具有特定的结构，主要构件有碟簧和分离指。有如下特点：具有以下特点：（1）具有良好的非线性弹性特性，弹簧的压缩力保持弹稳定在摩擦片允许范围内。（2）膜片弹簧也可以被用作压紧弹簧和分离杆，其最主要的原因是膜片弹簧的结构简单、紧凑、轴向尺寸小、零件数量少、质量小。（3）在高速转动时，弹簧的压紧力性能保持稳定。（4）膜片弹簧的压紧力接触良好，磨损均匀，压力圆周布置平均分布在压盘上。因为膜片弹簧是非线性结构的，并且它在开口端容易产生裂纹，端部容易产生磨损，所以膜片弹簧的制造过程是相当复杂的，生产成本高，工艺要求、材料和尺寸的精确度都是要求很高的。近年来，由于不断改进改对材料的使用以及先进制造工艺和优秀的设计理念，使得膜片弹簧的制造变得越来越好。因此，在乘用车上的膜片弹簧离合器已经得到了广泛的应用，也被广泛应用于各种类型的商用车。2.3.3膜片弹簧式离合器的推式、拉式的分析选择 膜片弹簧离合器的结构具有推拉式两种； 关于推式膜片弹簧离合器结构，安支撑形式分类有以下三种【2】：单支撑式环、双支撑环式、无支撑环式。1) 单支撑环式（图2-1）： 图2-1 单支撑环式2)双支撑环式（图2-2）图2-2 双支撑环式3） 无支撑环式（图2-3）图2-3 无支撑环式拉式膜片弹簧离合器结构按支撑形式分类有两种：无支撑环式、单支撑环式。 图2-4 （a）无支撑环式 （ b)单支撑环式膜片弹簧离合器推拉相比较，拉式的优势在于5：更少的部件，拉式膜片弹簧离合器用元件少，无支撑环，甚至只使用一个支撑环，结构更紧凑，紧凑的零件少，拉式膜片弹簧离合器使用很少的零件，仅用一个支承环甚至不用支撑环，其结构更加精简、紧凑，零件个数少，重量更轻；拉式膜片弹簧和压盘的在中间相互压紧，在压盘大小相同的条件下，加大膜片弹簧的直径可以提高压紧力和提高扭矩的传递能力，不增加踏板力。在传递相同扭矩，结构可以使用较小的尺寸；无论是在结合或分离状态，离合器保持在离合器盖变形小，刚度增加，高性能和高分离效率；拉式杠杆比小，中间支撑，摩擦损失小，传动效率高，操作方便，拉式的踏板力比起推拉式的要少25% 30%。无论离合器处于连接状态还是分离状态，拉式结构的弹簧大端一直都是保持与离合器盖接触，支承环磨损产生间隙也不会使踏板的自由行程变大，没有冲击和噪音，使用寿命长。然而，拉式膜片弹簧结构较为复杂，分离轴承套筒组件装配在一起，需要使用特殊的分离轴承，也不容易安装和拆除。由于拉式膜片弹簧离合器各项性能都很好，并已广泛应用于各种类型的车辆上。本次采用双支撑环拉式膜片弹簧作为设计对象。2.4 压盘传力方式的选择 关于压盘的驱动方式选择，可参照下表的几个方式。 表22特性凸块-窗孔式这三个传力方式有共同缺点是连接件之间存在间隙，传动系统有冲击和噪声，零件会产生相对的滑动，摩擦磨损，离合器的传动效率不高传力销式键块式弹性传动片式弹簧结构简单，压盘与飞轮的中心线重叠在一起，平衡性能好，工作稳定可靠，使用寿命长反向负载能力差，当扭住反向转动时传动片容易被折断，因此对材料要比较严格，通常是采用高碳钢2.5 分离杠杆、分离轴承在离合器中膜片弹簧可以用作分离杠杆，分离轴承克服弹簧的推力，使压盘产生移动，压盘与从动盘分离，从动盘与飞轮分离中断扭矩的传递。分离杆的强度和刚度要求很高，工作过程中会受到重复的弯曲应力作用。分离叉使分离轴承向变速器前盖移动，推动转动中的隔离膜片弹簧前端分开，实现离合器起到分离作用。分离轴承使用油封轴承，它可以把润滑脂油封在轴承壳内，不需要润滑油的使用，供油式轴承则需经常增加润滑脂。2.6 离合器的散热通风基于实验数据测试表明【6】，压盘温度因摩擦片磨损增大而升高，摩擦片在压盘工作表面超过C时会产生严重的磨损，离合器压盘在正常使用情况下，工作表面的瞬时温度通常都是不会超过C。经常对离合器使用，压盘表面的瞬时温度会高达。高温可能导致裂缝，压盘变形和断裂。为了减少摩擦表面的温度，压盘不仅需要质量足够大，并有足够的热容量。冷却通风结构的改进措施：设置散热筋或鼓风筋，在离合器盖上开风口，双盘离合器中间设计通风槽，在离合器壳体设置导流罩。膜片弹簧离合器的结构能很好地做到通风换气良好的散热效果。2.7 方案选择 通过比较每个方案的优点和缺点，结合设计模式的选择 。对于从动盘数的选择，因为这次设计模型是乘用车，车身质量小。结构比较简单，轴向尺寸紧凑的单片离合器成为设计的首先选择。膜片弹簧适合用作压紧弹簧，膜片弹簧所特有的特点：（1）膜片弹簧有良好的非线性弹性特性，弹簧压紧力在摩擦片允许的摩擦范围内保持稳定的弹簧压紧力。（2）膜片弹簧也可以被用作压紧弹簧和分离杆，其最主要的原因是膜片弹簧的结构简单、紧凑、轴向尺寸小、零件数量少、质量小。（3）在高速转动时，弹簧的压紧力性能保持稳定。（4）膜片弹簧的压紧力接触良好，磨损均匀地按圆周布置平均分布在压盘上。对于压盘的驱动方式，由于传力件设计简单，结构不复杂，传力件能轴向运动，和压盘可以很好结合，对中性良好，稳定可靠，寿命长。选用传力片方式，因为传力片设计简单不复杂的结构，传力片的弹性使它可以平衡地轴向移动，和压盘的对中性能很好结合，稳定可靠，寿命长。对于从动片，分开式弹性从动片可以确从动片能达到轴向弹性的效果。 综合上述通过比较每个方案的优点和缺点，单片干式膜片弹簧离合器作为设计目标。3 摩擦片设计3.1 摩擦片性能要求1）摩擦因数较高且较稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小。2）具有足够的机械强度与耐磨性。3）密度要小，以减小从动盘的转动惯量。4）在高温情况下，粘合剂难以分解，不容易被烧毁。5）磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面。6）接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象。7）长期停放后，摩擦面间不发生“粘着”现象。3.2 摩擦片基本参数选择 摩擦片外径D 、摩擦片内径d、摩擦片厚度h 离合器摩擦片直径的基本尺寸参数，影响结构尺寸，质量和离合器的使用寿命 。摩擦片外径尺寸直接影响到发动机的转矩传递。离合器是传递发动机扭矩的，所以摩擦片外径D尺寸与发动机最大扭矩矩有很大的关联。可以根据如下的经验公式初选外径尺寸： D= （31） 公式中，K直径系数 发动机最大转速 表31 K直径系数车型K直径系数 乘用车去14.6质量为1.8-14.0t的商用车单片离合器16.0-18.5双片离合器13.5-15.0 质量大于14.0t的商用车22.5-24.0.本次设计所选车型是轿车观致3，根据公式（31） 摩擦片外径D=14.6=181.7mm按照我国摩擦片尺寸系列标准表 表32 离合器尺寸选择参数摩擦片外径D/mm发动机最大转矩Te max/Nm单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值2251301501702501702002302802402803203002603103603253203804503504104805503805106007004106207208304303506808009304503808209501100根据上表数据，所选设计车型的发动机转矩是155N.M，摩擦片外径D取225mm。所选尺寸应符合有关标准 表33 离合器摩擦片尺寸参数外径内径厚度内外径之比单位面积1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900查阅上表，按标准尺寸系列系数选择摩擦片相关数值，取摩擦片外径D=225mm, 摩擦片内径d=150mm， 摩擦片厚度h=3.5mm d/D=0.667 1=0.703 单位面积为22100mm2离合器后备系数离合器后备系数（表34），选择时必须要考虑到摩擦片在磨损之后还能保持原来的功能传递转矩以及避免起步打滑磨损时间太长；同时还应考虑防止传动系过载及操纵方便等特点。表34 后备系数取值范围车型后备系数轿车、轻型货车1.201.75中型、重型货车1.502.25越野车、挂车1.804要求离合器在任何工况下都能够实现发动机的最大转矩传递到变速箱，则静摩擦力矩必须要大于发动机的最大转矩 （32）公式中，离合器的后备系数。 发动机最大扭矩。观致3为轿车，后备系数在1.201.75选取范围，本设计=1.5。 根据公式（32） Tc=1551.5=232.5NM摩擦因数f、摩擦面Z、离合器间隙摩擦片所用材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等都会影响到摩擦片的摩擦因数变化。摩擦片的材料主要是以石棉基为主、也有粉未冶金和金属陶瓷等。以石棉基材料为例，它的摩擦因数也是不稳定的，同样也是受工作温度、单位压力和滑磨速度的影响，而且不稳定。材料是粉未冶金和金属陶瓷的摩擦因数比较大且相对稳定。表35摩擦因数f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0.350.50金属陶瓷材料0.4 综合上述通过比较每个方案，在这里所选用石棉基编织，摩擦因数f=0.3。由于设计选用车型是观致3轿车，所以选用有两个摩擦面的单片离合器。当离合器接合时，分离套筒有复位弹簧拉伸到极限位置，在中间位置一般会留出一定的位置空间，即使摩擦磨损后 ，依然能够保证离合器完全接合，这个间隙通常是在34mm范围内，本设计选用3mm作为设计数据。摩擦片单位压力Po摩擦片表面的耐磨性与单位压力有关，同时也决定着离合器工作性能和使用寿命，单位压力值选取时要根据离合器的实际工作情况同时也要考虑发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸大小、材料以及其质量和后备系数。在离合器经常使用、发动机后备系数小、经常负载较大质量并且经常在坏路面上行驶的汽车，要选取一个较小的值。当摩托车摩擦直径较大时，取小值，这样可以减少摩擦片外缘的热负荷；后备系数较大时，可适当增大。 根据公式 （33） 代入数据可得到摩擦片单位压力=0.185mpa根据所选的车型是观致3轿车选取的材料是石棉基编织材料，摩擦片单位压力Po=0.250.35MPa,小于单位压力范围，符合设计要求。3.3 摩擦片校核（1） 摩擦片的圆周速度最大值不能够超出6570m/s这个范围。 （34） 公式中，摩擦片最大圆周速度（m/s）； 发动机最高转速（r/min）。 确定摩擦片的基本参数，校核数据圆周速度，代入相关数据得到45m/s2Ro+50mm Ro=(0.600.75)d/2 (37) 本次设计取45，符合设计要求。（4） 离合器传递扭矩并且保护传动系过载，单位摩擦面积传递的转矩不能够超过其许用值。 （38）公式中，为单位摩擦面积传递的转矩（）；为许用值（）表36单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格D/mm210210250250325325/0.280.300.350.40 计算数据得Tc=0.52 为了减少离合器的汽车起步开始滑动磨损，避免摩擦片的表面温度过高导致烧伤，离合器接合产生摩擦摩擦工作区域中的每个单元必须小于允许值。 （39）公式中，单位摩擦面积滑功（） 其许用值（）对于乘用车=0.40J/mm2，W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J） 。可按照下式计算； （310）公式中，为汽车总质量（Kg）； 为轮胎滚动半径（m）； 为汽车低速档传动比； 为主减速器传动比； 为发动机转速（r/min）； 计算校核时轿车选用2000r/min，商用车选用1500r/min， 把相关数据代入公式计算得出，车辆起步时离合器接合一次产生14246J总滑磨功， 单位摩擦面积滑功是0.323W=0.4J/mm2， 满足设计要求。3.4摩擦片铆钉设计与校核 本设计所采用的是石棉基材料编织，摩擦片与从动片使用铆钉连接，选取36颗铆钉铆接，铆接位置为摩擦片的平均半径Rc=93.75mm,铆钉型号GB/ 869 36，铆钉材料使用15号钢。 关于铆钉的校核，平均每一颗铆钉所受到的最大剪切力Fmax,有如下公式： （311） Fmax=1551000/3693.75=45.9N依据铆钉的受力计算，校核抗剪强度和从动片的抗压强度 抗剪强度： （312） 抗压强度： （313） 公式中，d0表示铆钉孔的直径；m表示每个铆钉的抗剪面数量；表示被铆件中较薄板的厚度，对于双盖板，两盖板的厚度等于一个被铆件。根据相关已知数，可得：=1mm，m=2；并由参考文献，可得do=3.2mm，=115MPa，=430MPa。 根据公式（312）、（313） 代入相应数据计算得到: =8.6MPa=115MPa =43.06MPa2Ro+50mm Ro取45mm。满足设计要求 6) 减振弹簧个数 减振弹簧个数Zj 参照下表 表4-1 减振弹簧个数摩擦片外径D/mm225250250325325350350Zj466881010本设计外径尺寸D=225mm 减振弹簧个数取6个7) 减振弹簧总压力 当消除限位销与从动盘毂之间的间隙，阻尼弹簧传递的扭矩达到最大值Tj时，阻尼弹簧承受的压力 F=Tj/Ro 代入数据得到F=310/0.045=6888N8) 单个弹簧受到压力 F=F/Z=6888/6=1148N4.2 减振弹簧尺寸1) 减振弹簧平均尺寸Dc Dc通常介于1115mm范围内选取，本设计取Dc=14mm.2) 弹簧钢丝直径d1 （45）式中， 本次设计弹簧材料选用65Mn，由参考文献得许用应力=600Mpa,代入相关数据可得d14 ，d1须为标准值，一般d1=34mm，这里选