毕业设计（论文）-汽车膜片弹簧离合器结构设计.doc

宋国伟 汽车膜片弹簧离合器结构设计中文摘要本文主要对cumminsc300 20(CKD)发动机配套的膜片弹簧离合器的结构进行设计和研究，使离合器传递扭矩更可靠，分离轴承负荷降低，容量增大，扭转减振效果改善，加工制造更容易，成本降低，使用寿命延长。在介绍膜片弹簧离合器的结构特点与工作原理的基础上，讨论了拉式膜片弹簧离合器与推式膜片弹簧的优缺点，指出拉式膜片弹簧是一种很有发展前途的汽车离合器，尤其应用商用车上。论文对拉式膜片弹簧离合器的基本参数进行了设计计算，主要包括后备系数的确定，从动盘摩擦系数的确定，摩擦片尺寸的计算和材料选择。在此基础上，对膜片弹簧，扭转减振器等关键部件进行了设计计算，论文还设计了离合器操纵机构。在经历了整个设计过程以后，得到了离合器的全部数据，并且在对膜片弹簧离合器充分了解的基础上，自己绘出了此配套离合器的图纸。关键词：膜片弹簧，离合器，设计，计算Abstract In this paper , a method of designing and analyzing diaphragm spring clutch matching for cumminsc300 20(CKD)engine is described , making the clutch spread the dint more dependable. And separate bearings carry lower, the capacity enlarges. With turning round to reduce to flap the result improvement and processing the manufacturing more easily, the cost lowers, prolonging the service life at the same time. The constructional features and principles of operation of diaphragm spring clutch are described .Based on that, in contrast with the push-type diaphragm spring clutch, the pull-type diaphragm spring clutch possesses many advantages .So it has a developing future in automobile clutch ,especially using in the bus. From the understanding of the function and requirement of the clutch, the conductional features are analyzing .Based on the analyses ,the selection of style, and the fixation of essential parameters (including the selection of reserve parameters, sliding friction parameters and the size and material of the friction disk. And the shock absorber, diaphragm spring and other major components of the clutch are calculated.After the whole designing process I get all the figures about the clutch, and present the drawing accordingly on the full comprehension of the diaphragm-spring clutch.Key words: diaphragm-spring, clutch, design, calculate目 录中文摘要IAbstractII第一章 离合器功用及设计要求11.1离合器功用及概述11.2膜片弹簧离合器41.3膜片弹簧离合器结构方案的选择51.4膜片弹簧离合器基本结构尺寸、参数的选择91.5离合器的校核计算12第二章 膜片弹簧离合器零件结构的设计计算152.1膜片弹簧设计152.1.1膜片弹簧外形几何尺寸参数152.1.2确定膜片弹簧所有的尺寸：162.2从动盘总成的设计212.2.1从动片212.2.2从动盘轂222.3压盘和离合器盖222.3.1压盘的设计222.3.2离合器盖设计242.4离合器的分离装置252.5扭转减振器252.5.1减振器的主要参数252.5.2减振弹簧计算26第三章 离合器操纵系统设计28小 结31致 谢32参考文献3335宋国伟 汽车膜片弹簧离合器结构设计第一章 离合器功用及设计要求1.1离合器概述功用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：离合器的基本功用是：1）传递（离合器结合）和切断（离合器分离）发动机传给传动系的动力，以保证汽车的平稳起步和停车以及变速器的顺利挂挡和摘挡；2）当传给离合器的转矩超过它所能传递的最大摩擦转矩时（如汽车紧急制动而未分离离合器时，发动机旋转部分因突然减速而引起巨大惯性力矩），由于离合器主、从动部分之间产生滑磨，就可保护传动系各零件以防止其过载而损坏；3）通过离合器的使用，可有效的降低传动系中的振动和噪声；4）在双作用离合器尚具有能传递和切断发动机传给动力输出轴动力的功用。离合器的基本工作原理 ：离合器的主动部分和从动部分主要是通过接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。 发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使压紧弹簧带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。离合器的种类 ：汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。 液力偶合器靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。 电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。 目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。 采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。 为保证离合器良好的工作性能，离合器的设计应满足以下基本要求：1）行驶条件下既能可靠地传递发动机的最大扭矩，并有适当的能力储备又能防止传动系过载；2）结合时要完全、平顺、柔和，以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲击；3）分离要彻底、迅速；4）从动部分转动惯量要尽量小，以减轻换档时变速齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器之间的磨损；5）应设有扭转减振阻尼装置（扭转减振器），使汽车传动系在工作转速范围内避免扭转共振，且具备吸收振动能量、缓和冲击、降低噪音的能力，对于怠速时的振动和噪音亦要引起足够的重视；6）具有良好的通风散热条件和必要的热容量，以保证离合器工作温度不致过高；7）操作轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳；8）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；9）离合器使用过程中，摩擦扭矩变化要小，以保证离合器工作性能稳定；10）结构简单、紧凑、质量小、工艺性好、维修方便及适合大批量生产。摩擦离合器应能满足以下基本要求： (1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。 (2)能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。 (3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。 (4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。 (5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 (6)操纵省力，维修保养方便。 1.2膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧及分离杠杆机构而做成的离合器，因为它布置在中央，所以也可算中央弹簧离合器，在离合器中采用膜片弹簧做压簧有很多优点。首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使零件数目减少，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴向尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适，可是摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。其工作特性见图1-2。此外，膜片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此，它的压紧力不会受离心力的影响，很适于高速旋转。由于膜片弹簧离合器有上述一系列优点。并且制造弹簧的工艺水平在不断提高，因而这种离合器在汽车上用得越来越广。膜片弹簧离合器，按其分离轴承运动的方向可分为推式和拉式两种。拉式结构如图1-2所示。它和推式离合器的结构区别如下：膜片弹簧安装时和推式相反，膜片弹簧的小端向里凹（推式向外凸）。拉式膜片弹簧离合器的膜片弹簧是在最外端外侧与离合器盖接触，接触处只有1个支承环（推式需要两个），拉式膜片弹簧与压盘凸台的接触处相对靠里（推式靠外）。图1-2 膜片弹簧的工作特性推式和拉式膜片弹簧优缺点比较如表1-1。表1-1 推式和拉式膜片弹簧优缺点 项目类型离合器盖变形分离轴承膜片弹簧外径弹簧应力加紧载荷支承环数设计负荷安装推式大简单大容易相对小相对大相对小2拉式小复杂小较难相对大相对小相对大11.3膜片弹簧离合器结构方案的选择根据车型的类别，使用要求与发动机的匹配要求，制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等合理的选择离合器总成的结构和有关组件的结构，现分述如下：1、从动盘数的选择：汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片多片三类。对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，调整维修方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。双片离合器与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，另外接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。设计时在结构上必须采取相应的措施。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。由于设计的课题是cumminsc300 20(CKD)发动机客车离合器的设计，根据整体设计中选择的发动机的最大转矩为1125 ,选择单片干式摩擦离合器。2、压紧弹簧和布置形式的选择1)压紧弹簧的结构型式选择压紧弹簧选为膜片弹簧，这为设计要求。膜片弹簧离合器中的膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由弹簧部分和分离指组成，它与其他形式的离合器相比具有如下一系列优点：膜片弹簧具有较理想的非线性特性如图1-2所示，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不便（从安装时工作点B变化到A点），因而离合器在工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降（从B点变化到A点）。离合器分离时，弹簧压力有所下降（从B点变化到C点），从而降低了踏板力；对于圆柱螺旋弹簧，压力则大大增加（从B点变化到C点）。图1膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。由于膜片弹簧大端面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命。易于实现良好的通风散热，使用寿命较长。平衡性好。有利于大批生产，降低制造成本。2)膜片弹簧的操纵方式的选择采用拉式机构。与推式相比较，拉式膜片弹簧的性能更优越，它具有下列优点：结构更简化 拉式膜片弹簧离合器由于取消了中间支撑各零件，并只有一个（或不用）支撑环，因此结构更简单、紧凑，零件数目更少，重量更轻。转矩容量更大 由于拉式膜片弹簧是以中下部而不是大端（推式）与压盘相压，因此，在同样压盘尺寸可采用直径较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力和转矩容量，而并不增大分离操纵力，用于在传递相同转矩时，可采用尺寸较小的拉式代替推式离合器（如引进的依维珂轻型货车新产品中，以235拉式代替原用的266推式膜片弹簧离合器）。 分离效率更高 在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效率更高。踏板操纵更轻便 拉式的杠杆比大于推式杠杆比，且中间支撑环少，减少了摩擦损失，传动效率更高，使踏板操纵更轻便。拉式踏板力比推式一般约可减少25%30%。操纵时的冲击和噪声小 推式在接合状态和分离状态时，膜片弹簧是分别与后支撑环和前支撑环相接触。因此，由于支撑环磨损后所形成的轴向间隙，在分离操纵时就会产生冲击和噪声，并增大了分离空行程，影响分离效率。而拉式无论在分离状态还是接合状态，膜片弹簧大端与离合器支撑环始终保持接触，即使在支撑环磨损后也不会产生冲击和噪声。使用寿命更长。3、膜片弹簧支撑型式的选择单支撑环支撑型式。将膜片弹簧的大端支撑在离合器盖中的支撑环上，采用这种结可以减小离合器盖的加工工艺的复杂程度，易于实现大批量的生产单支撑环支撑型式。4、压盘的驱动方式的选择压盘与飞轮的连接方式采用弹性传动片式。弹性传动片由弹簧钢带冲压制成，其一端铆接在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，采用四组沿圆周做切向布置以改善传动片的受力状况，之所以选用这种形式不仅是消除了传统的连接方式如凸块窗口式、传力销式、键式之间的连接间隙所产生的噪音和冲击，还简化了结构并降低了对装配的精度的要求且有利于压盘的定中。5、分离轴承类型的选择自动调心式分离装置。分离轴承主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生的离心力形成其径向力。采用自动调心式分离轴承装置，当膜片弹簧旋转轴线与轴承不同心时，分离轴承便会径向浮动到与其同心的位置，以保证分离轴承能均匀压紧各分离指舌间部，这样可减小噪音和振动，减小分离指和分离轴承之间的磨损，使轴承不会出现过热而造成润滑脂的流失分解，另外分离轴承由传统的外圈转动改为内圈转动，在离心力的作用下，润滑脂在内外圈的循环得到改善，延长了轴承的寿命。1.4膜片弹簧离合器基本结构尺寸、参数的选择本次设计的离合器配套车辆的有关参数型式输入扭矩N.m 标准传动比1档2档3档4档5档6档倒档直接档115069840627418913110643发动机型号： Cummins C300 20（CKD） 发动机形式： 六缸水冷直喷增压中冷最大功率(kw/rpm)： 221/2200 最大扭矩（N.m/rpm）： 1125/13001400发动机排放标准： 欧标准轮胎：11R22.5-16PR 无内胎轮胎最高车速：120KM/h发动机的功率，转矩和用途决定离合器摩擦片的尺寸。可用以下公式决定汽车离合器摩擦片的尺寸：（1-1） Nemax为发动机额定功率，B为摩擦片单位面积传递的功率，A为摩擦片总面积。由汽车工程手册查得B=0.00104带入得A=2120cm2,单面面积A=1060cm2。按照我国摩擦片尺寸系列标准最终选用以下尺寸。摩擦片的尺寸为：外径D0=430mm;内径d0=230mm;厚度h=4mm;内外径比c=0.535;单面摩擦面积（1-2）2、后备系数的确定后备系数是摩擦离合器设计的主要参数，它反映了离合器在传递发动机最大转矩Te时的可靠程度。其数学表达式为：TC/Temax式中离合器的后备系数，1;Temax发动机最大扭矩，N.m。在选择离合器的后备系数时应全面考虑两方面情况：一方面要考虑到离合器在使用过程中由于工作温度升高、摩擦面的磨损和油污、压紧弹簧压紧力的降低等原因，都可能使摩擦离合器传递转矩的能力降低，因此为了保证在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩或标定转矩，并减少摩擦面的滑磨功，不宜选择太小：但另一方面还要考虑到为了能防止传动系的过载、使离合器结构尺寸和重量不致过大，并使离合器操纵轻便等方面，又不宜选择太大。后备系数的选择应综合考虑下列因素：1. 汽车的类型和使用条件如轿车的发动机后备功率大，使用条件好，可选择较小值。2. 发动机类型采用柴油机时由于它的工作比较粗暴，转矩较不平稳，因此选取的值比汽油机大些。发动机缸数愈多，则转矩波动愈平稳，值也可较小。3. 离合器机构型式采用膜片弹簧离合器时由于摩擦片磨损后压紧力仍可保持较稳定，因此可选取比螺旋弹簧离合器小的值。双片式离合器的值大于单片式。双作用离合器中副离合器的值小于主离合器。后备系数的最后精确值要等离合器各零件设计完成后才能确定。因为是进行的cumminsc300 20(CKD)发动机长途客车离合器的设计，所以在的选择上，根据经验，后备系数一般取=1.52.25，由于长途客车路况较好，不需频繁起步，又本次设计采用拉式膜片弹簧离合器，所以可选较小些，初选=1.5。3、滑动摩擦系数f的选择摩擦副的滑动摩擦系数f与摩擦材料的品种质量、工作温度、相对滑磨速度和摩擦面上的单位压力等因素有关，设计时主要根据摩擦副材料与摩擦面润滑状态选取，设计采用粉末冶金材料，选用f=0.250.5,f=0.3。4、摩擦合力作用半径的计算（1-3）一般可取等于平均半径计算，即5、摩擦面数目Z的选择：单片式Z = 2 6、单位压力 本车采用粉末冶金材料，取0.5Mpa。7、压盘施加在摩擦面上的工作压力（1-4）（1-5）8、离合器静摩擦力矩1.5离合器的校核计算校核计算可按每单位摩擦面积上的压力、滑动摩擦转矩、发动机功率和车辆总质量进行验算1)按单位面积滑动摩擦转矩进行验算（1-6） 是一个重要指标，它反映了离合器传递转矩并保护过载的能力，它与车辆类型、发动机类型、离合器型式与规格等因素有关。在我国的汽车行业标准QC/T 2592中规定：当摩擦片的表面温度为250 时汽车离合器的许用单位面积摩擦转矩，根据膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造（林世裕 主编）中的表15-4选取，并且不小于常温时的70%。（1-7）满足设计要求。2）按单位压力p的验算许用单位压力p与摩擦材料品种质量、摩擦片尺寸、离合器的工作条件（决定于车辆类型）、后备系数等因素有关。通常主要根据摩擦材料由文献1中表10-4选取。当摩擦片尺寸愈大（即D0愈大），则外缘圆周速度D大，滑磨时发热严重，而且因零件尺寸大，零件的温度梯度也大，使零件受热不均匀，因此许用单位压力p应随摩擦片D0的增大而适当降低，对于石棉基摩擦材料可按文献1中图10-9选取。当离合器使用频繁、工作条件比较恶劣时（如拖拉机与矿用自卸汽车），宜选用较低的值，轿车取P=0.180.30MPa，货车取0.140.24MPa，拖拉机取0.100.25MPa。本设计的适用于商用车，因此取0.24MPa。（1-8）满足设计要求。3）按单位面积发动机功率进行验算（1-9）许用单位面积发动机功率查文献1中表10-7所得到0.205 Kw/cm2， 221kW为发动机的最大功率。（1-10）满足设计要求。4）按单位面积车辆的总质量验算（1-11）许用单位面积车辆总质量=7.114.3kg/cm2查文献1中表10-8得到。（1-12）满足设计要求。5）最大圆周速度（1-13）满足设计要求。6）滑磨功的校核为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止磨擦片表面温度过高而发生烧伤，每一次接合的单位磨擦面积滑磨功应小于其许用值，即（1-14）w单位磨擦面积滑磨功（J/mm2）；许用值（J/mm2）,对于总质量大于6吨的商用车，该值取0.25；W汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J）。（1-15）可根据下式计算。汽车总质量（kg）； 轮胎滚动半径（m）；为汽车起步时所用变速器档位的传动比；主减速器传动比；发动机转速（r/min）,计算时商用车取1500r/min。 则符合设计要求。第二章 膜片弹簧离合器零件结构的设计计算2.1膜片弹簧设计本车选用发动机，额定功率221KW/2200r/min. ,最大扭矩1125Nm/13001400r/min.膜片弹簧的材料应具有高的弹性极限和屈服极限，高的静力强度、疲劳强度和冲击强度，材料的屈强比应尽量高（使屈服极限接近强度极限），才能储存较大的弹性能。还要求在高于屈服极限时，有足够大的塑性变形能，以便于冷冲压成形。本设计中选用的材料是60Si2MnA号硅锰钢（，热处理后硬度为HRC4252）。2.1.1膜片弹簧外形几何尺寸参数（1）H/h比值的选择： 设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能。一般汽车的膜片弹簧的H/h值在如下范围之内：H/h=1.52.0。本设计中选H/h=1.6。（2）R及R/r的确定： 比值R/r对膜片弹簧的载荷及应力特性都有影响。对于汽车离合器膜片弹簧，设计上并不要求储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离力的需要来决定，一般R/r取值为1.21.3。本设计中取R/r=1.25对于R，膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求而和摩擦片的外径尺寸相适应，大于摩擦片内径，近于摩擦片外径。此外，当H/h及R/r等不变时，增加R将有利于膜片弹簧应力的下降。（3）膜片弹簧起始圆锥底角： 汽车膜片弹簧一般起始底角在1014之间，H/（R-r）。本设计中初选=12。（4）膜片弹簧小端半径及分离轴承作用半径： 值主要由结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径以便安装。分离轴承作用半径大于 。本设计中=55.7mm ， =57mm 。（5）分离指数目n、切槽宽1、窗孔槽宽2：汽车离合器膜片弹簧的分离指数目n12,一般在18左右，采用偶数，便于制造时模具分度；切槽宽1约为4 mm ；窗孔槽宽2（2.54.5）1。本设计中n=18；14mm ；。2.1.2确定膜片弹簧所有的尺寸：根据上述的选择方案，确定离合器膜片弹簧的基本尺寸参数：H=8mm，h=5mm，R=195mm，r=155.5mm，l=158.5mm，L=192.5mm ，=55.7mm，=57mm。n=18，1=4mm，2 =14mm，其结构如图2-1所示。图2-1 离合器膜片弹簧结构1.根据公式画出P11特性曲线设（2-1） （2-2） （2-3）则公式 式中，弹性模数，钢材料取；泊松比，钢材料取；弹簧厚度，毫米；碟簧部分内截锥高，毫米；大端变形，毫米；碟簧部分外半径（大端半径），毫米；碟簧部分内半径，毫米；膜片弹簧与压盘接触半径，毫米；支承环平均半径，毫米。则（2-1）就成为（2-4）把有关数据代入上述各式，得由不同的，计算出的及P1和1 ，结果如表2-1所示。表2-1 离合器膜片弹簧载荷变形特性1/mmP1/N10.10.0730.54168.420.20.13417651.730.40.22212562.440.60.28315988.650.80.30417130.661.00.299517073.571.20.283616159.981.30.2646.515074.991.40.247714104.2101.60.211812048.5画出11特性曲线，如图2-1所示。图2-1 膜片弹簧的弹性特性2、确定膜片弹簧的工作点位置取离合器接合时膜片弹簧的大端变形量为mm,由弹性曲线图可查得膜片弹簧的压紧力：校核后备系数：（2-5）离合器彻底分离时，默片弹簧大端的变形量为（2-6）（f即为1f ）压盘的行程f为，故离合器刚开始分离时，压盘的行程，此时膜片弹簧大端的变形量为（2-7）摩擦片磨损后，其最大磨损量，则双面为故（2-8）3.求离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷由公式（2-1），取则得（2-9）代入有关数值，得P2=5289.28磨损后结合点的工作压紧力P2=16902N4.求分离轴承的行程2因为是拉式，公式为（2-10）由公式（2.1.2），取，则由公式（2-11）（2-12）上式中大端变形，mm； 支秤环平均半径，mm； 膜片弹簧与压盘接触半径，mm；分离轴承作用半径，mm；分离轴承作用力，kg； 分离指前部最宽处半径，mm； 碟簧部分内半径，mm；分离指前部的宽度系数；分离指根部的宽度系数；分离指前部的切槽宽度，mm；分离指根部的切槽宽度，mm； 膜片弹簧分离爪的数目； 膜片弹簧小端内半径,mm。代入有关数值解得5由公式（2-13）代入有关数值解得故5.强度校核由公式 （2-14）代入数据解得而膜片弹簧大端的最大变形（离合器彻底分离时）， （2-15） 代入数据并解得2.2从动盘总成的设计2.2.1从动片从动片设计的要求：（1）设计从动片时，要尽量减轻其重量，并应使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。由于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以减轻变速器换档时的冲击，从动片一般都做得比较薄，通常是用1.32.0mm 厚的钢板冲制而成。本设计中厚度为2mm 。（2）为了使离合器接合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构。这样，在离合器的接合过程中，主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的。从动盘轴向弹性的结构形式分为：(1)具有整体弹性从动片的结构，应用于货车和轮式拖拉机；(2)具有分开式弹性从动片的结构，应用于中高级 轿车和大中型轮式拖拉机；(3)具有组合式弹性从动片的结构，应用于重型货车。本设计中选用组合式弹性从动片，这种结构中，靠压盘一侧的从动片上铆有波形弹簧片，摩擦片用铆钉铆在波形弹簧片上；而靠近飞轮一侧无波形弹簧片，摩擦片直接铆在从动片上。这种组合式从动片的转动惯量比较大。2.2.2从动盘轂花键尺寸的选择和计算从动盘毂装在变速箱一轴前端花键上，一般都采用齿侧对中的矩形花键，花键轴与孔之间采用动配合，以便在离合器离合过程中组成滑动摩擦副。花键尺寸可根据摩擦片外径Do 与发动机最大转矩Memax 从专业手册上选取。从动盘毂轴向长度不宜过小，以免它在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底。一般取其轴向长度尺寸与花键外径D 相同，在严重工况下甚至可达（1.21.4）D。花键部分的强度验算主要是进行花键侧表面的挤压应力计算，一般可取许用挤压应力c =20Mpa2.3压盘和离合器盖2.3.1压盘的设计压盘的设计包括传力方式的选择和几何尺寸的确定两个方面。(1) 压盘传力方式的选择压盘是离合器的主动部分，在传递发动机的扭矩时，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，但这种连接允许压盘在离合器分离过程中能自由地做轴向移动，常见的连接方式有以下几种。凸块窗孔式、销钉式、键块式和传动片式。 但前三种传力方式有一个共同的缺点，即连接件之间有间隙。这样，在传动时，将产生冲击和噪音。随着接触部分的磨损的增加，间隙加大，引起更大的冲击和噪声，有可能使凸台根部出现裂纹而造成零件的早期损坏。另外，在离合器分离时，由于零件之间有磨损，将降低离合器操纵部分的传动效率。为了消除上述缺点，采用传动片式。由弹簧钢带制成的传动片的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状况，它一般都是沿圆周切向布置。这种传动片的连接方式还简化了压盘的结构，降低了对装配精度的要求，并且还有利于压盘的定中。压盘的结构形状除与传力方式有关外，还与压紧方式和分离方式有关，在采用沿周向分布的圆柱螺旋弹簧作压紧弹簧时，压盘上应铸有圆柱形凸台作为弹簧的导向座，而在采用膜片弹簧和中央弹簧时，则在压盘上铸有一圈凸起以供支承膜片弹簧或弹性杆之用。(2) 压盘几何尺寸的确定在确定磨擦片内外径尺寸后，与磨擦片相接合的压盘内外径也就基本上确定下来了。这样，压盘几何尺寸最后归结为如何去确定它的厚度。压盘厚度的确定主要依据以下两点：(1)压盘应该有足够的质量在离合器的接合过程中，由于滑磨功的存在，每接合一次都要产生大量的热，而每次接合的时间又短（大约3秒左右），因此热量根本来不及全部传到周围的空气中去，这样必然导致磨擦副的温升。在使用频繁和困难条件下工作的离合器，这种温升就更严重。它不仅会引起磨擦片磨擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起磨擦片和压盘的损坏。为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘具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较大的刚度，以报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磨擦片的均匀压紧。压盘设计时，在初步确定压盘厚度后，应校核离合器接合一次的温升。它不应该超过810。若温升过高，可适当增加压盘的厚度。本设计中压盘的厚度取25mm。校核计算公式如下：（2-16）式中，温升，；滑磨功，；分配到压盘上的滑磨功所占的百分比：单片离合器压盘，=0.50；双片离合器压盘，=0.25；双片离合器中间压盘，=0.50；压盘的比热容，对铸铁压盘，；压盘质量，kg。代入有关数值解得2.3.2离合器盖设计1、离合器盖的结构设计离合器盖分为压紧弹簧，离合器盖，压盘，从动片，分离杠杆装置及支承环等。离合器盖与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的部分扭矩。此外它还是离合器压紧弹簧和分离杆的支承壳体。在设计时应特别注意以下几个问题：(1)刚度问题为了减轻重量和增加刚度，离合器盖常用厚度约为35毫米的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。(2)通风散热问题为了加强离合器的冷却，离合器盖上必须开许多通风窗口。(3)对中问题离合器盖内装有压盘、分离杆、压紧弹簧等零件，因此它相对于飞轮轴线必须有良好的对中，否则会破坏离合器的平蘅，严重影响离合器的正常工作。对中方式常用的有以下两种：第一、是用止口对中，如离合器盖以外圆与飞轮上的内圆止口对中。第二、是用定位销或定位螺栓对中，如由钢板冲压的离合器盖上有六个定位螺栓孔在初钻至一定尺寸后与压盘等零件组装起来，然后再以压盘内径定位，将六孔加工到所要求的尺寸。2.4离合器的分离装置离合器的分离装置包括分离杆、分离轴承和分离套筒。2.5扭转减振器扭转减振器主要由弹性元件和阻尼元件等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶固有模型，使得尽可能避开由发动机转矩主谐量激励所引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效的耗散振动的能量。 2.5.1减振器的主要参数1、极限转矩（2-17） 商用车取1.5则 （2-18） 2、扭转刚度（2-19）3、阻尼摩擦转矩Nm（2-20）4、预紧转矩Tn=(0.050.15)Temax=0.1Temax=112.5 Nm2.5.2减振弹簧计算1、减振弹簧的分布半径：的尺寸应尽可能大一些，一般取（2-21）式中d为离合器摩擦片内径。代入数据解得：2、减振弹簧个数Z根据摩擦片的外径的，取 Z=123、减振弹簧总压力（2-22）代入数据解得=19853N（2-23）4、单个减振弹簧的工作负荷代入数据解得=1654.4N5、减振弹簧尺寸1）弹簧中径Dc ：一般由结构布置来决定，设计中取14mm 。2）弹簧钢丝直径：（2-24）式中，扭转需用应力可取550740MPa 。选用旋绕比C为3.1，K为曲度系数，K=（4C-1）/（4C-4）+0.615/C，得K=1.55 。代入数据解得d=3.14mm，取3.2mm，符合要求。3）减振弹簧刚度k：（2-25）其中K=253.02N/mm4）减振弹簧总圈数n ：一般在6圈左右，设计中取5 。总圈数n 和有效圈数间的关系为（2-26）则。5）减振弹簧最小高度：指减振弹簧在最大工作负荷下所产生的最大工作长度，考虑到此时弹簧的压缩各圈之间仍需留一定的间隙，可确定为（2-27）Lmin=1.01dn=17.6mm6）减振弹簧的总变形量：指减振弹簧在最大工作负荷下所产生的最大压缩变形，为（2-28）=7)减振弹簧自由高度：（2-29）=+Lmin=24.2mm6、从动片相对从动盘轂的最大转角（2-30）为减振弹簧工作变形量。代入数据计算得=3.7通常在312。第三章 离合器操纵系统设计(一)、离合器操纵机构的设计要求离合器的操纵比较频繁，除自动离合器外，离合器都是由司机左脚踩踏板操纵。为减轻司机的疲劳，要求踏板力尽可能地小，轿车在80130N 左右，载货汽车不应超过150200N；踏板总行程也不宜过大，一般应在80150mm 范围内，最大应不超过180mm。应具有踏板自由行程的调整装置以便在离合器摩擦片磨损后用来调整和恢复分离轴承与分离杠杆间的正常间隙量；还应有踏板行程限位装置以防止操纵机构的零件受过大载荷而损坏。此外，操纵机构的传动效率要高，具有足够的刚度，不会因发动机的振动以及车架和驾驶室的变形而干涉其正常工作，工作可靠、寿命高，维修保养简易、方便等。(二)、离合器操纵机构的结构型式选择：常用的操纵机构主要有机械式和液压式等。1机械式操纵机构有杆系传动和钢索传动两种型式。杆系传动结构简单、制造容易、工作可靠，广泛用于各种类型的汽车上。但质量及摩擦损耗都较大；传动效率低。当离合器需远距离操纵时，则杆系的结构复杂、布置困难，踏板的自由行程将加大，刚度及可靠性也会变差。钢索传动寿命较短，传动效率也不高，仅用于某些轻型轿车中。2液压式操纵机构液压式操纵机构由吊挂式离合器踏板、总泵(主缸)、分泵(工作缸)、管路系统、回位弹簧等组成。具有摩擦阻力小，传动效率高，质量小，布置方便，接合柔和(有助于降低猛接离合器时传动系的动载荷)，便于采用吊挂式踏板使该处地板易于密封，车架或车身的变形以及发动机的振动不会影响其工作，系统刚度好有助于减小踏板自由行程，也便于远距离操纵及采用可翻倾式驾驶室等优点。