毕业设计（论文）-微型汽车离合器设计.doc

论文编号： 毕业设计（论文）说明书 题目名称： 微 型 汽 车 离 合 器 设 计 院系名称： 机 电 学 院 班 级： 车 辆 072 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011 年 05 月 中原工学院毕业设计（论文）说明书 I 摘摘 要要 汽车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，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可 根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或 传递发动机向变速器输入的动力。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传 动系的动力，配合换档；（3）防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且 较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。 此设计说明书详细的说明了微型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算 过程。 本文主要是对载重 0.7 吨微型汽车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用 条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相 关设计参数主要为：摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力p的D 确定。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计（从动盘毂的设 计）等。 关键词: 离合器 膜片弹簧 从动盘 压盘 摩擦片 中原工学院毕业设计（论文）说明书 II ABSTRACT Automobile Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell, with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft。In the process of moving vehicle, the driver may need Pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporary separation and progressive joint, to cut off the engine or transmission to the transmission input power. Its function as: (1) the car a smooth start, (2) to interrupt the transmission of power to meet the shift, (3) to prevent transmission of the overload. In recent years theca spring clutch is a kind of clutch that widely adopted in vehicle. It has great capacity of torque and more stably, manipulate easy and convenient, well equilibrium ,and also can produce batch .So the research of the clutch is more and more important. This design manual elaborated on the construction form parameter choose and process of calculate of the miniature vehicle. This paper is the miniature car spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system of steps and requirements, mainly for the following work：Select the design for the main parameters: the determination of friction-diameterD, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identifiedP. And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower (the hub-driven design), and so on. Keywords: clutch theca spring driven plate friction disc 中原工学院毕业设计（论文）说明书 III 目录 摘 要.I ABSTRACT.II 1 引言.2 2 离合器结构方案选取.2 2.1 初始给定参数及结构设计要求.2 2.2 结构设计.2 2.2.1 从动盘数及干湿式选取.2 2.2.2 压紧弹簧的结构形式及布置.2 2.2.3 膜片弹簧的支承形式.2 2.2.4 压盘的驱动方式.2 2.2.5 分离轴承的类型.2 2.2.6 离合器的通风散热措施.2 3 离合器基本结构参数的确定.2 3.1 摩擦片外径及其它尺寸的确定.2 3.2 离合器后备系数的确定 .2 3.3 单位压力 P 的确定 .2 3.4 摩擦片约束条件的检验 .2 4 离合器从动盘设计.2 4.1 从动盘结构简要介绍 .2 4.2 从动盘设计.2 4.2.1 从动片的选择和设计 .2 4.2.2 从动盘毂的设计 .2 4.2.3 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式.2 5 压盘的设计.2 5.1 压盘传力方式的选择.2 5.2 压盘的几何尺寸的确定.2 5.3 压盘和传动片的材料选择 .2 5.4 离合器盖的设计 .2 6 离合器分离装置的设计.2 6.1 分离杆的设计 .2 中原工学院毕业设计（论文）说明书 IV 6.2 离合器分离套筒和分离轴承的设计 .2 7 离合器膜片弹簧的设计.2 7.1 膜片弹簧的弹性特性和加载方式.2 7.2 膜片弹簧的强度计算.2 7.3 膜片弹簧基本参数的选择.2 7.3.1 H/h 比值的选取 .2 7.3.2 R 及 R/r 确定 .2 7.3.3 膜片弹簧起始圆锥底角.2 7.3.4 膜片弹簧小端半径 r及分离轴承的作用半径 r.2 fp 7.3.5 分离指数目 n、切槽宽、窗孔槽宽、及半径 r.2 1 2 e 7.3.6 承环的作用半径 l 和膜片与压盘接触半径 L .2 7.3.7 膜片弹簧材料.2 7.4 膜片弹簧的计算.2 8 扭转减振器简单设计.2 8.1 扭转减振器的结构简单介绍.2 8.2 减振弹簧设计.2 技术经济分析.2 结论.2 致谢.2 参考文献.2 中原工学院毕业设计（论文）说明书 1 1 引言引言 汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志，随着现代生活的节奏 越来越快，人们对交通工具的要求也越来越高。汽车作为最普通的交通工具，在日常 的生活和工作中起了重要的作用。因此，汽车工业的规模及产品的质量就成为衡量一 个国家技术的重要标志之一。 对于汽车来说，由于它要求具有自重轻、行驶速度高、加速性好、适于各种路面 上甚至无路地区行驶及机动灵活等特点，长期以来，它的发动机都采用内燃机。但是， 由内燃机的扭矩转速特性曲线可知，在其整个工作转速范围内扭矩变化小，最低稳 定转速较高，不能适应汽车可能遇到的各种行驶条件：如起步、爬坡、通过各种路面 和无路地区等。因此，在汽车上需要有一套复杂的传动系统，以使内燃机能适应汽车 行驶的需要。现代汽车上常用的是机械传动系统，它是由离合器及变速器、万向节传 动轴、主减速器、差速器和驱动车轮的传动装置等部件组成。 在上述机械式传动系统中，离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种 依靠其主从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，见图 0.1 5 图 0-1 离合器工作原理图 5 1飞轮；2从动盘；3离合器踏板；4压紧弹簧；5变速器第一轴；6从动盘毂 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的部件，用来分离或给发动机与变速 器之间的动力传递。 中原工学院毕业设计（论文）说明书 2 其基本功用有三： 第一：在汽车起步时，通过离合器主动部分（和发动机曲轴相连）和从动部分 （与变速器第一轴相接）之间的滑磨、转速的逐渐接近，使旋转着的发动机和原来静 止的传动系平稳地联接起来，以保证汽车平稳起步。 第二：当变速器换档时，通过离合器主从动部分的迅速分离来切断动力传递，以 减轻换档时齿轮间的冲击，便于换档。 第三：当传给离合器扭矩超过其所能传递的最大力矩（即离合器的最大摩擦力矩） 时，其主从动部分将产生相对滑磨。这样离合器就起着保护传动系防止其过载的作用。 由于离合器上述三方面的功用，使离合器在汽车结构上有着举足轻重的地位。然 而早期的离合器结构尺寸大，从动部分转动惯量大，引起变速器换档困难，而且这种 离合器在结合时也不够柔和，容易卡住，散热性差，操纵也不方便，平衡性能也欠佳。 因此为了克服上述困难，可以选择膜片弹簧离合器，它的转矩容量大且较稳定，操纵 轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。本设计就是设 计传动装置中的离合器，在设计中对各种离合器类型进行分析、探讨，最后设计出用 于载重量为 0.7t 的汽油发动机微型汽车离合器。 中原工学院毕业设计（论文）说明书 3 2 离合器结构方案选取离合器结构方案选取 2.1 初始给定参数及结构设计要求 发动机额定功率： 22Kw 发动机最大转矩及转速： 50 Nm /3500rpm 发动机最大转速 5500rpm 装载质量： 0.7t 为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求： 1)在任何行驶条件下，都能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备， 又能防止传动系过载。 2)接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3)分离要迅速、彻底。 4)从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同 步器的磨损。 5)具有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其 使用寿命。 6)应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能 力。 7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8)作用在从动盘上的总压力和摩擦离合器和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程 中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 9)具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。 10)结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便。 2.2 结构设计 结构设计的各项要求，在本设计中都将全面的考虑，并采用相应的措施予以实现。 2.2.1 从动盘数及干湿式选取 根据已知条件知道载重 0.7 吨微型汽车可选取单片干式膜片弹簧摩擦离合器，因 为这种结构的离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯 中原工学院毕业设计（论文）说明书 4 量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘结合平顺，广泛用于轿车及微、中型客车 和货车上，在发动机转矩不大于 1000N.m 的大型客车和重型货车上也有所推广。因此 该离合器选取单片干式膜片弹簧离合器。 2.2.2 压紧弹簧的结构形式及布置 离合器的压紧弹簧的结构形式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜 片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置、和斜置等布置形式。根据本所设计的离合 器的已知系数和使用条件选取膜片弹簧离合器比较合适。 作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的 截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余 未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧有支承圈，而后者借助于固定 在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓 固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形， 锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎变平（参看 2.1 图） 。同时在膜片弹簧的大端对压盘 产生压紧力使离合器处于结合状态。当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支 承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压 盘移到膜后移使离合器分离。膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具 有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器 时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的， 因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本 身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减 小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分 布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。 由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平 在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力 扩展到载货汽车和重型汽车上，国外已经设计出了传递转矩为 802000N.m、最大摩 擦片外径达 420 的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。 甚至某些总质量达 2832t 的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制 造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵曾经都采用压式机构，即离合器 分离时膜片弹簧弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。当前膜片弹簧离合器的操纵 机构已经为拉式操纵机构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈片弹簧的大端 附近（见图 2.2b） ，使结构简化，零件减少、装拆方便；膜片弹簧的应力分布也得到 中原工学院毕业设计（论文）说明书 5 改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不 受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程(见图 2.3a)。 图 2-1膜片弹簧离合器的工作原理图 5 （a）自由状态； （b）压紧状态； （c）分离状态 图 2- -2 8 (a) 一般压式操纵 (b)拉式操纵 2.2.3 膜片弹簧的支承形式 拉式膜片弹簧离合器主要有无支承环式和单支承环式两种形式，由于该车属于微 型汽车，故选用单支承环式中的 DT/DTP 型（如图 2.3 所示） ，将膜片弹簧大端支承在 铸造离合器盖凹槽中的支承环上。 中原工学院毕业设计（论文）说明书 6 图 2-3 2.2.4 压盘的驱动方式 压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时它和飞轮一起带动从动盘转动， 但这种连接应允许压盘在离合器分离过程中能自由的作轴向移动。 压盘与飞轮的连接方式或驱动方式有：凸块窗孔式、传力销式、键式以及弹性 传动片式等（见图 2.4） 。近年来广泛采用弹性传动片式。因为另外几种方式有一个共 同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约为 0.2mm） 。这样在传动 时将产生冲击和噪声，甚至可能导致凸块根部产生裂纹而造成零件的早期破坏。另外， 在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。弹性传动片 是由薄弹簧钢冲压而成（见图 2.4e） ，其一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在 压盘上，且一般用 34 组（每组 23 片）沿圆周切向布置以改善传动片的受力状况， 这时，当发动机传动片时受拉，当由车轮滑行时反转受压。这种利用传动片驱动压盘 的方式不紧消除了上述缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压 盘的定中。所以该离合器采用弹性传动片。 图 2- -4压盘的驱动方式 8 a.凸块窗孔式；b.传力销式；c.键槽指销式；d.键齿式；e.弹性传动片式 中原工学院毕业设计（论文）说明书 7 2.2.5 分离轴承的类型 分离轴承在工作中主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生离心 力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两种。前者 适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂的密封止推球轴承;小 型车有时采用含油石墨止推滑动轴承。分离轴承与膜片弹簧之间有沿圆周方向的滑磨， 当两者旋转中不同心时也伴有径向滑磨。为了消除因不同心导致的磨损并使分离轴承 与膜片弹簧内端接触均匀，膜片弹簧离合器广泛采用自动调心式分离装置（见图 2.5） 。 它有内圈旋转轴承，轴承罩，波形片簧（见图 2.5）中 4，它由厚约为 0.7的 65Mn 钢 带制成，油淬、模内回火度 HRC4351）及分离套筒组成。由于轴承与套筒间都留有 足够径向间隙以保证分离轴承相对于分离套筒可以径向移动 1mm 左右，所以当膜片 相对分离套筒有偏斜时，由于波形片簧能够产生变形，允许分离轴承产生相对的偏斜， 以保证膜片弹簧仍能被均匀的压紧，也防止了膜片弹簧分离指处的异常磨损并减少了 噪音。另外由于分离指与直径较小的轴承内圈接触，则增大了膜片弹簧的杠杆比。 分离套筒支撑着分离轴承并位于变速器第一轴轴承盖的轴颈上，可以轴向移动。 分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有 34mm 间隙，以免在摩擦片磨损后 引起压盘压力不足而导致离合器打滑使摩擦片以及分离轴承烧坏。此间隙使踏板有段 自由行程。有的轿车采用无此间隙的内圈恒转式结构，用轻微的油压或弹簧力使分离 轴承与杠杆端（多为膜片弹簧）经常贴合，以减轻磨损和减少踏板行程。 图 2-5自动调心轴承装置 8 1分离轴承罩；2分离轴承；3分离套筒；4波形弹簧片 中原工学院毕业设计（论文）说明书 8 2.2.6 离合器的通风散热措施 提高离合器工作性能的有效措施是借助于其通风散热系统降低其摩擦表面的温度。 在正常使用条件下，离合器的压盘工作表面的温度一般均在 180以下，随着其温度 的升高，摩擦片的磨损将加快。当压盘工作表面的温度超过 180200时，摩擦片 的磨损速度将急剧升高。在特别严酷的使用条件下，该温度有可能达到 1000。在高 温下压盘会翘曲变形甚至产生裂纹和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也会烧裂和 破坏。为防止摩擦表面的温度过高，除压盘应具有足够的质量以保证有足够的热容量 外，还应使其散热通风良好。为此，可在压盘上设置散热筋或鼓风筋；在双片离合器 中间压盘体内铸出足够多的导风槽，这种结构措施在单片离合器压盘上也开始应用； 将离合器盖和压盘设计成带有鼓风叶片的结构；在保证有足够刚度的前提下在离合器 盖上开出较多或较大的通风口，以加强离合器表面的通风散热和清除摩擦产生的材料 粉末，在离合器壳上设置离合器冷却气流的入口和出口等所谓通风窗，在离合器壳内 装设冷却气流的导罩，以实现对摩擦表面有较强定向气流通过的通风散热等。为防止 压盘 的受热翘曲变形，压盘应有足够大的刚度。鉴于以上对质量和刚度的要求，一 般压盘都设计得比较厚，载货汽车一般不小于 15。 中原工学院毕业设计（论文）说明书 9 3 离合器基本结构参数的确定离合器基本结构参数的确定 在初步确定了离合器的结构形式之后就要确定其基本结构尺寸参数。 3.1 摩擦片外径及其它尺寸的确定 摩擦片的外径 D 是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿 命，所以应先确定摩擦片的外径 D 在确定外径时，可以根据以下经验公式（3. .1）计算出： D= (3-1) maxeD TK 式中： D摩擦片外径，mm T发动机最大扭矩，Nm maxe 直径系数 D K 设计原始数据：T=50Nm maxe 0.7 吨微型汽车：单片摩擦离合器 查表可取为 14.6 D K 由公式（3-1）代入相关数据，则得： D=103.24mm 根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表 3-1“离合器摩擦片尺寸系 列和参数” （即 GB145774） 表 3-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 Dmm160180200225250280300325 内径 dmm110125140150155165175190 厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.5 3 1 C0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.585 DdC 0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.800 单面面积 cm2106132160221302402466546 可取：摩擦片有关标准尺寸： 外径 D/mm内径 d/mm厚度/mmC=d/D1-C3单位面积/cm2 1601103.20.6760.687106 平均半径 Rc= =68mm。)d/( 3 1 2233 DdD）（ 中原工学院毕业设计（论文）说明书 10 3.2 离合器后备系数的确定 后备系数 保证了离合器能可靠地传递发动机扭矩，同时它有助于减少汽车起 步时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大，减少传递系 的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。在开始设计离合器时一般是参照统计 质料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式等特点，初步选定后备系数 。 本设计的是 0.7 吨轻行载货汽车用离合器， ，并根据最大总质量不超过 6 吨的汽车 =1.201.75，选定其后备系数=1.50 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 则离合器的静摩擦力矩 Tc=Temax= Nm 3.3 单位压力 P 的确定 摩擦面上的单位压力 P 的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小，后备系 数,摩擦片材料及质量等有关。 离合器使用频繁，工作条件比较恶劣(如城市用的公共汽车和矿用载重车)，单位 压力 P 较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力 P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大， 滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀， 为了避免这些不利因素，单位压力 P 应随摩擦片外径的增加而降低。 前面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸； 外径 D=160mm 内径 d=110mm 厚度 h=3.2mm 内径与外径比值 C=0.676 又初选=1.40 运用公式（3. .2）可以校核单位压力 P T = T= (1) （3-2）c maxe 12 c Z 3 pD 3 3 D d 上式中：Z 对单片离合器取 2 C 对用石棉基材料摩擦片，在设计时，其摩擦系数可取=0.3 中原工学院毕业设计（论文）说明书 11 根据式（3-2）代入相关数据则得：=0.21MPp 3.4 摩擦片约束条件的检验 1）摩擦片外径 D 的选取应使最大圆周速度不超过 6570m/s， D m/s6570m/s 2）摩擦片的内、外径比 应在 0.530.70 范围内c 0.53 0.7 3）为了保证离合器可靠地传递发动机转矩，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 1.24.0 4）为了保证扭转减震器的安装，摩擦片内径必须大于减震器弹簧位置直径约d 0 2R 50，一般取，本设计中取=38.5mm 0 R60 . 0 (2/)75 . 0 d 0 R 略大于摩擦片内径，但仍可视为在允许范围内。 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，为单位摩擦面积所传递的转矩（N）,为其许用值（N 0c T 2 /mmm 0c T ） ，根据下表选取 2 /mmm 0 22 0 212 . 0 4 c c c T dDZ T T 表 3-3 单位摩擦面积传递转矩的许用值（N） 2 /mmm 离合器规格 D/mm 210 210250250325325 TC010-2/0.280.300.350.40 6) 为了降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力应在一定范围，p 其最大范围为 0.101.50，MPa 由前面计算可知 =0.21MPa，在此范围内。p 中原工学院毕业设计（论文）说明书 12 4 离合器从动盘设计离合器从动盘设计 4.1 从动盘结构简要介绍 在现代汽车上一般都采用带有扭转减振的从动盘,用以避免汽车传动系统的共振， 缓和冲击,减少噪声,提高传动系统零件的寿命,改善汽车行使的舒适性，并使汽车平稳 起步。从动盘主要由从动片，从动盘毂， ，摩擦片等组成，由下图 4.1 可以看出，摩擦 片 1，13 分别用铆钉 14，15 铆在波形弹簧片上，而后者又和从动片铆在一起。从动 片 5 用限位销 7 和减振 12 铆在一起。这样，摩擦片，从动片和减振盘三者就被连在 一起了。在从动片 5 和减振盘 12 上圆周切线方向开有 6 个均布的长方形窗孔，在从 动片 和减振盘之间的从动盘毂 8 法兰上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔 中装有减振弹簧 11，以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的窗孔上都制有翻 边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从动盘毂之间还装有减振摩擦片 6，9。 当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对从动盘毂发生来回转动，系统的扭转能 量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。 图 4-1 带扭转减振器的从动盘 8 1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦； 7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘 中原工学院毕业设计（论文）说明书 13 4.2 从动盘设计 设计从动盘时一般应满足以下几个方面的要求： （1） 为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小； （2） 为了保证汽车平稳起步，摩擦面片上的压力分布均匀且从动盘应具有轴向弹性； （3） 为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减 振器； （4） 要有足够的抗爆裂强度。 4.2.1 从动片的选择和设计 设计从动片时要尽量减轻质量，并使质量的分布尽可能靠近旋转中心，以获得小 的转动惯量。这是因为汽车在行驶中进行换档时，首先要分离离合器，从动盘的转速 必然要在离合器换档的过程中发生变化，或是增速（由高档换为低档）或是降速（由 低档换为高档） 。离合器的从动盘转速的变化将引起惯性力，而使变速器换档齿轮之 间产生冲击或使变速器中的同步装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成 正比，因此为了减小转动惯量，从动片都做的比较薄，通常是用 1.32.0厚的薄钢板 冲压而成,为了进一步减小从动片的转动惯量,有时将从动片外缘的盘形部分磨至 0.651.0,使其质量更加靠近旋转中心。 为了使离合器结合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都作成具 有轴向弹性的结构，这样，在离合器的结合过程中，主动盘和从动盘之间的压力是逐 渐增加的，从而保证离合器所传递的力矩是缓和增长的。此外，弹性从动片还使压力 的分布比较均匀，改善表面的接触，有利于摩擦片的磨损。 具有轴向弹性的的传动片有以下三种形式：整体式的弹性从动片，分开式的弹性 从动片、及组合式弹性从动片。 ， 在本设计中，因为设计的是 0.7 吨微型汽车的离合器，故可以采用整体式弹性从 动片，其简化结构见下图 4. .2，离合器从动片采用 2厚的的薄钢板冲压而成，其外 径由摩擦片外径决定，在这里取 160，内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的 设计中取得。为了防止由于工作温度升高后使从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻 底的缺陷，还在从动刚片上沿径向开有几条切口。 由于其采用整体式弹性从动片，从动片沿半径方向开槽,其结构简图见下图 4- -2, 将外圆部分分割成许多扇形,并将扇形部分冲压成依次向相同方向弯曲的波浪形,使其 中原工学院毕业设计（论文）说明书 14 具有轴向弹性,两边的摩擦片则分别铆在扇形片上.在离合器结合的过程中,从动片被 压紧,弯曲的波浪扇形部分被逐渐压平从动盘摩擦面片所传递的转矩逐渐增大,使其结 合过程较平顺,柔和,整体式弹性从动片根据从动片尺寸的大小可制成 612 个切槽, 并常常将扇形部分与中央部分的连接处切成 T 形槽,目的是进一步减小刚度,增加弹性.相 关结构尺寸参看设计图纸。 从动片材料一般采用高碳钢或弹簧钢板冲压而成，经热处理后达到所要求的硬度,相关 尺寸见 零件图。 图 4- -2整体式弹性从动片 8 1从动片；2摩擦片；3铆钉 中原工学院毕业设计（论文）说明书 15 4.2.2 从动盘毂的设计 从动盘毂在变速器第一轴前端的花键上，目前一般都采用齿侧定心的矩形花键， 如图 4-3 所示，花键 之间为动配合，以便 在离合器分离和结合 时从动盘毂能够在轴 上自由移动。 本离合器设计中 的从动盘毂花键也用 齿侧定心的矩形花键。 在设计从动盘毂花键 时，可以根据从动盘外径和发动机的扭矩来选取。 在本设计中，根据从动盘外径和发动机扭矩来选取从动盘花键毂花键的有关尺寸， 由 GB114474，根据下表 4- -1 可得： 表 4-1 从动盘毂花键尺寸系列 从动盘外 D/mm 发动机转 矩 Te/Nm 花键齿数 n 花键外径 D/mm 花键内径 d/mm 齿厚 b/mm 有效齿长 l/mm 挤压应力 /Mpa 1605010231832010 1807010262132011.8 20011010292342511.3 22515010322643011.5 25020010352843510.4 中原工学院毕业设计（论文）说明书 16 28028010353244012.7 30031010403254010.7 32538010403254511.6 35048010403255013.2 38060010403255515.2 41072010453656013.1 43080010453656513.5 45095010524166512.5 花键齿数 n=10 花键外径 D=23mm 花键内径 d=18mm 齿厚 b=3mm 有效齿长 =20lmm 从动盘毂一般用中碳钢锻造而成，并经调质处理，挤压应力不应超过 =20MP，本从动盘毂材料选用 40Cr。 为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生偏斜，而影响离合器的彻底分 离，从动盘毂的轴向尺寸不应过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在严重情 况下工作的离合器，其长度更大，可达到花键外径的 1.4 倍。综合考虑，本设计取为 30mm 花键的尺寸选定后应进行强度校核，由于花键的损坏形式主要是表面受力过大而 破坏，所以花键要进行挤压应力校核，如果应力偏大可以适当增加花键毂的轴向长度 挤压应力计算公式如下： =（）（4-1） 挤压 hl P n MPa 中原工学院毕业设计（论文）说明书 17 式中，P-花键的齿侧面应力（N） ，由下式确定 P=（4-2） ZD Te ) d( 4 max -发动机的扭矩；; maxe TmN. d-花键内径 ,； m D-花键外径 ,； m Z -从动盘毂数目 ； n -花键齿数； h -花键齿工作高度，；h=( D-d)/2 ； m l-花键有效长度，。 m 带入相关数据求得：P=4878 =7.6N 挤压 MPa 该花键毂花键的 =7.6挤压=10满足要求。 挤压 MPaMPa 4.2.3 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式 摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用 条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求： 应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影 响小； 要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨； 要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好； 热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦； 磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面； 油水对摩擦性能的影响应最小； 结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象。 离合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷 摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高（0.30.45） 、密度较小、制造容易、 价格低廉等优点。但它性能不够稳定，摩擦因数受工作温度、单位压力、滑磨速度的 影响大，故目前主要应用于中、轻载荷下工作。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传 热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿 命较长等优点，但价格较贵，密度较大，接合平顺性差，主要应用于载质量较大的商 中原工学院毕业设计（论文）说明书 18 用车上。 由于本设计为 0.7 吨微型汽车，故选取的是石棉合成物制成的摩擦材料。 固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条 件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄铜 铆钉不致像铝铆钉那样会加剧主动盘工作表面的局部磨损，磨损后的生成物附在工作 表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便 等优点。 5 压盘的设计压盘的设计 5.1 压盘传力方式的选择 压盘（其结构见零件图）是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮 一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合 器的分离过程中能自由的沿轴向移动。如前面所述采用采用传动片式的传力方式。由 弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善 传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。 5.2 压盘的几何尺寸的确定 由于摩擦片的尺寸在前面已经确定，故压盘的内外径也可因此而确定。取 压盘外径 D=165 压盘内径 d=105 那么压盘的尺寸归结为确定其厚度。压盘的厚度确定主要依据以下两点： （1） 压盘应有足够的质量 在离合器的结合过程中，由于滑磨功的存在，每结合一次都要产生大量的热，而 每次结合的时间又短（大约在 3 秒钟左右） ，因此热量根本来不及全部传到空气中去， 中原工学院毕业设计（论文）说明书 19 这样必然导致摩擦副的温升。在频繁使用和困难条件下工作的离合器，这种温升更为 严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起摩擦片和 压盘的损坏。由于用石棉材料制成的摩擦片导热性很差，在滑磨过程中产生的热主要 由飞轮和压盘等零件吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘有足够大 的质量以吸收热量。 （2） 压盘应具有较大的刚度 压盘应具有足够大的刚度，以保证在受热的情况下不致产生翘曲变形而影响离合 器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。 鉴于以上两个原因，压盘一般做得比较厚，此处取厚度 h=15mm，而且在内缘做成 一定锥度以弥补压盘因受热变形后内缘的突起。 此外，压盘还应与飞轮保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度 应不低于 1520gcm。压盘高度（从支承点到摩擦面的距离）公差要小。 5.3 压盘和传动片的材料选择 压盘形状一般都比较复杂，而且还要求耐磨、传热性好和具有较理想的摩擦性能， 通常由灰铸铁铸成（注意：不能用低碳钢代替