【汽车类】膜片轻型汽车片弹簧离合器设计【3张图纸】【优秀】
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膜片轻型汽车片弹簧离合器设计
25页 13000字数+说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】
任务书.doc
离合器压盘.dwg
离合器压盘.exb
膜片轻型汽车片弹簧离合器设计说明书.doc
装配图.dwg
装配图.exb
零件图.dwg
零件图.exb
目录
1概述1
2 离合总体方案的初定1
2.1确定所选发动机的基本参数1
2.2结构设计2
3 离合器基本结构参数的确定5
3.1离合器后备系数的确定5
3.2单位压力P的确定5
3.3 摩擦片外径及其它尺寸的确定6
4 离合器膜片弹簧的设计7
4.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程7
4.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作7
4.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定7
4.4 膜片弹簧的计算9
5 扭转减振器简单设计10
5.1 扭转减振器的结构和工作原理10
5.2 减振弹簧的参数设计 11
6 离合器从动盘总成设计13
6.1从动盘结构及工作原理13
6.2 从动盘设计要求14
6.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择14
6.4从动盘毂的设计14
6.5摩擦片的选取16
7 离合器盖总成设计17
7.1离合器盖设计 17
7.2压盘及传动片设计17
7.3分离杠杆装置设计19
7.4支撑环设计19
8 分离轴承总成及离合器壳体的设计19
8.1分离轴承总成设计19
8.2离合器壳的设计20
9 结论22
对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分。其功用为：使汽车平稳起步，中断给传动系的动力，配合换档，防止传动系过载。
膜片弹簧离合器是近年来在轿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乘用车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。
本文主要是对乘用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：离合器后备系数的确定，摩擦片外径的确定，单位压力的确定。膜片弹簧设计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）和圆柱螺旋弹簧设计等。
关键词: 乘用车；离合器；膜片弹簧；摩擦
离合总体方案的初定
2.1确定所选发动机的基本参数
选择 日本CAMRY V6 200E系列
发动机最大功率及转速： 108Kw/6000rpm
发动机最大转矩及转速： 190N.m/4000rpm
整车总质量： 2490Kg
装载质量： 1000Kg
主减速比： 5.83
变速器低档传动比： 5.56
轮胎型号： 215/60R16
在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及系列化，通用 化，标准化要求等，合理选择离合器的结构。
在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：
1：保证离合器结合平顺和分离彻底。
2：离合器从动部分和主动部分各自的连接形式和支承。
3：离合器轴的轴向定位和轴承润滑
4：运动零件的限位
5：离合器的调整。
2.2结构设计
2.2.1 从动盘数及干湿式选取
根据已知条件知道乘用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。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
- 内容简介：
-
一、设计题目（学生空出，由指导教师填写）乘用车摩擦离合器二、设计参数选择 日本CAMRY V6 200E系列发动机最大功率及转速： 108Kw/6000rpm发动机最大转矩及转速： 190N.m/4000rpm整车总质量： 2490Kg装载质量： 1000Kg主减速比： 5.83变速器低档传动比： 5.56轮胎型号： 215/60R16三、设计要求（1）总装图 1张（2）零件图 2张（3）课程设计说明书（50008000字） 1份四、进度安排（参考）（1）熟悉相关资料和参考图 2天（2）确定基本参数和主要结构尺寸 2天（3）设计计算 3天（4）绘制总装配草图 4天（5）绘制总装配图 2天（6）绘制零件图 2天（7）编写说明书 3天（8）准备及答辩 3天五、指导教师评语、成 绩： 指导教师日期摘 要对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分。其功用为：使汽车平稳起步，中断给传动系的动力，配合换档，防止传动系过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿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乘用车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。本文主要是对乘用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：离合器后备系数的确定，摩擦片外径的确定，单位压力的确定。膜片弹簧设计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）和圆柱螺旋弹簧设计等。关键词: 乘用车；离合器；膜片弹簧；摩擦片ABSTRACTIn view of the combustion engine-powered cars，clutch is an independent assembly exists in the mechanical transmission system. It is also an assembly which is used for automotive transmission lines connected directly to the engine. Now many kinds of the automotive adopt thefriction clutch which is a device separation relies on the primary, and driven to deliver the friction between the parts and can power It mainly includes four parts: driving part, driven part, hold-down mechanism and control mechanism. Its function as: the car a smooth start, to interrupt the transmission of power to meet the shift, 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 stable, 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, parametre choose and process of calculate of the passenger car.This article is passenger cars diaphragm 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-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified . And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower (the hub-driven design) and cylindrical coil spring design, and so on.Key words: passenger cars; clutch; diaphragm spring; friction disc目录1概述-12 离合总体方案的初定-12.1确定所选发动机的基本参数-12.2结构设计-23 离合器基本结构参数的确定-53.1离合器后备系数的确定-53.2单位压力P的确定-53.3 摩擦片外径及其它尺寸的确定-64 离合器膜片弹簧的设计-74.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程-74.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作-74.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定-74.4 膜片弹簧的计算-95 扭转减振器简单设计-105.1 扭转减振器的结构和工作原理-105.2 减振弹簧的参数设计- -116 离合器从动盘总成设计-136.1从动盘结构及工作原理-136.2 从动盘设计要求-146.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择-146.4从动盘毂的设计-146.5摩擦片的选取-167 离合器盖总成设计-177.1离合器盖设计- 177.2压盘及传动片设计-177.3分离杠杆装置设计-197.4支撑环设计-198 分离轴承总成及离合器壳体的设计-198.1分离轴承总成设计-198.2离合器壳的设计-209 结论-摘 要对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分。其功用为：使汽车平稳起步，中断给传动系的动力，配合换档，防止传动系过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿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乘用车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。本文主要是对乘用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：离合器后备系数的确定，摩擦片外径的确定，单位压力的确定。膜片弹簧设计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）和圆柱螺旋弹簧设计等。关键词: 乘用车；离合器；膜片弹簧；摩擦片ABSTRACTIn view of the combustion engine-powered cars，clutch is an independent assembly exists in the mechanical transmission system. It is also an assembly which is used for automotive transmission lines connected directly to the engine. Now many kinds of the automotive adopt thefriction clutch which is a device separation relies on the primary, and driven to deliver the friction between the parts and can power It mainly includes four parts: driving part, driven part, hold-down mechanism and control mechanism. Its function as: the car a smooth start, to interrupt the transmission of power to meet the shift, 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 stable, 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, parametre choose and process of calculate of the passenger car.This article is passenger cars diaphragm 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-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified . And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower (the hub-driven design) and cylindrical coil spring design, and so on.Key words: passenger cars; clutch; diaphragm spring; friction disc目录1概述-12 离合总体方案的初定-12.1确定所选发动机的基本参数-12.2结构设计-23 离合器基本结构参数的确定-53.1离合器后备系数的确定-53.2单位压力P的确定-53.3 摩擦片外径及其它尺寸的确定-64 离合器膜片弹簧的设计-74.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程-74.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作-74.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定-74.4 膜片弹簧的计算-95 扭转减振器简单设计-105.1 扭转减振器的结构和工作原理-105.2 减振弹簧的参数设计- -116 离合器从动盘总成设计-136.1从动盘结构及工作原理-136.2 从动盘设计要求-146.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择-146.4从动盘毂的设计-146.5摩擦片的选取-167 离合器盖总成设计-177.1离合器盖设计- 177.2压盘及传动片设计-177.3分离杠杆装置设计-197.4支撑环设计-198 分离轴承总成及离合器壳体的设计-198.1分离轴承总成设计-198.2离合器壳的设计-209 结论-1概述膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧以及分离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。其优点为：首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使得零件数目减少，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间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。膜片弹簧离合器是近年来在乘用车上广泛采用的一种离合器。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降。那么可以看出，对于乘用车膜片弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。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，最后设计出使用于乘用车车用离合器。2 离合总体方案的初定2.1确定所选发动机的基本参数选择 日本CAMRY V6 200E系列发动机最大功率及转速： 108Kw/6000rpm发动机最大转矩及转速： 190N.m/4000rpm整车总质量： 2490Kg装载质量： 1000Kg主减速比： 5.83变速器低档传动比： 5.56轮胎型号： 215/60R16在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及系列化，通用化，标准化要求等，合理选择离合器的结构。在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：1：保证离合器结合平顺和分离彻底。2：离合器从动部分和主动部分各自的连接形式和支承。3：离合器轴的轴向定位和轴承润滑4：运动零件的限位5：离合器的调整。2.2结构设计2.2.1 从动盘数及干湿式选取根据已知条件知道乘用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。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。当前膜片弹簧离合器的操纵机构已经为拉式操纵机构分为压式和拉式（见图2.2）。图2.1膜片弹簧离合器的工作原理图 （a）自由状态； （b）压紧状态； （c）分离状态 图2.2(a) 一般压式操纵 (b)拉式操纵2.2.3 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。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，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。2.2.4 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。它有内圈旋转轴承，轴承罩，波形片簧中，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，取4mm，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。2.2.5 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，本设计取15。3 离合器基本结构参数的确定3.1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 。乘用车及总质量小于6t的商用车： =1.201.75。本设计的是乘用车车用离合器，选定其后备系数=1.503.2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,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=225 内径d=150 厚度h=3.5 内径与外径比值=0.667，且 =0.67在0.530.70之间，符合要求。又初选=1.50运用公式（3.1）可以校核单位压力PT= T=PD(1) 式 (3.1)上式中：因为采用单片离合器，Z取2对用有机材料摩擦片，在设计时，其摩擦系数可取=0.3。根据式（3.1）代入相关数据则得：P=2.27Kg/又可查得：由摩擦片外径D=225，该离合器摩擦片的单位容许单位压力P为：P=2.5 Kg/。也即是摩擦面上的单位压力PP,没有超出允许范围.因此上述各基本结构参数合适。3.3 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=100 式(3.1)式中： D摩擦片外径，T发动机最大扭矩，N.m A和车型及使用条件有关的常数设计原始数据：最大转矩 T=190N.m轿车，采用单片摩擦离合器 A=47由公式（3.1）代入相关数据，则得： D=201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D/160180200225250280300325350380405430内径d/110125140150155165175190195205220230厚度/3.23.53.53.53.53.53.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.53210.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积/1061321602213024024665466787299081037可取：摩擦片有关标准尺寸： 外径D=225，内径d=150，厚度h=3.5， 内径与外径比值C=0.67 4 离合器膜片弹簧的设计4.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用推式结构。膜片弹簧的结构形状如下图，它是由弹簧钢板冲压而成的。其机构如下图：图 4.14.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作膜片弹簧根据不同的H/h值可以得到不同的特性变形特性。一般可以分成下列四中情况：，=，2，其中第三种当变形增加时,载荷反而减少具有这种特性的膜片弹簧很适合用于作为离合器的压紧弹簧,因为可利用其负刚度区,达到分离离合器时载荷下降,操纵省力的目的,当然负刚度过大也不适宜,以免弹簧工作位置略微变动造成弹簧压紧力过大.所以选用第三种。膜片弹簧的工作过程如下图：(a)自由状态； （b）压紧状态； (c)分离状态图4.24.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定在设计膜片弹簧时，一般初步选定其全部尺寸然后进行一系列的验算，最后优选最合适的尺寸。其结构示意图见图4.3图4.3膜片弹簧示意简图4.3.1 H/h比值的选取 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，以获得最佳性能。一般汽车汽车膜片弹簧的H/h值的范围在1.52.5之间。取=1.684.3.2 R及R/r确定比值R/r对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.82.0时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，一般R/r取值为1.21.35。对于R,膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求和摩擦片的外径相适应，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有利于膜片弹簧应力的下降。初步确定R/r=1.314.3.3 膜片弹簧起始圆锥底角汽车膜片弹簧一般起始圆锥底角在1014之间，代入数值计算可得：=11154.3.4 膜片弹簧小端半径r及分离轴承的作用半径rr的值主要由结构决定，最小值应大于变速器第一轴花键外径，分离轴承作用半径r大于 r因为花键外径D=32要使2 rD，所以取r=25，r=284.3.5分离指数目n、切槽宽、窗孔槽宽、及半径r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4，12，窗孔半径r一般情况下由（rr）(0.81.4) ,所以取rr=1=12取n=18, 4，12, r=70.54.3.6 承环的作用半径l和膜片与压盘接触半径L由于采用推式膜片弹簧，l，L的大小将影响膜片弹簧的刚度，一般来说，l值应尽量靠近r而略大与r。L应接近R略小于R。选择：l=80，L=1024.3.7膜片弹簧材料制造膜片弹簧用的材料，应具有高的弹性极限和屈服极限，高的静力强度及疲劳强度，高的冲击强度，同时应具有足够大的塑性变形性能。按上述要求，国内常用的膜片弹簧材料为硅锰钢60Si2MnA。4.4 膜片弹簧的计算由前面已知数据：T=190N.m ,D=225,d=150=1.5,=1.68,=1.31,=1115,R=108,r=82.5,H=4.2,h=2.5,l=80,L=102,r=25,r=28,n=18, =4，=12r=72.5根据：=HH()+ 式（4.1） 式中，E弹性模数，钢材料取E=2.010Mp； 泊松比，钢材料取0.3 h弹簧片厚， H碟簧部分内截锥高， 大端变形， R碟簧部分外半径（大端半径）， r碟簧部分内半径， L膜片弹簧与压盘接触半径， l支承环平均半径，进行强度校核=H+（L-l） 式 （4.2） 代入相关数据可得:=5.64而膜片弹簧的大端的最大变形(离合器彻底分离时)=5.13, 所以可以由下面公式=+1 + 式（4.3）把有关数值代入计算得:=1435.6MPa因为膜片弹簧的材料为60Si2MnA,该材料许用应力为1700-1900MPa，而=1435.6Mpa1700，所以该膜片弹簧满足要求，比较5 扭转减振器简单设计5.1 扭转减振器的结构和工作原理带扭转减振器的的从动盘结构简图如下图5.1所示弹簧摩擦式:图5.1带扭转减振器的从动盘总成结构示意图1从动盘；2减振弹簧；3碟形弹簧垫圈；4紧固螺钉；5从动盘毂；6减振摩擦片7减振盘；8限位销由于现今离合器的扭转减振器的设计大多采用以往经验和实验方法通过不断筛选获得,且越来越趋向采用单级的减振器。减振器结构尺寸简图如图图5.2 减振器尺寸简图5.2 减振弹簧的参数设计在初步选定减振器的主要参数过后，即根据布置上的可能性来确定减振器弹簧设计相关尺寸。减振弹簧的分布半径R：R的尺寸应尽可能取大些，一般取 R=（0.650.75）d2(式中d为离合器摩擦片内径)所以R=0.71502=52.5减振弹簧数量Z：参看下表8.1 表8.1减振弹簧数量选取表离合器摩擦片外径/ 减振弹簧数量Z 225250 46 250325 68 325350 810 350 10以上查上表8.1可得：Z=6全部减振弹簧总的工作负荷P：P=TR （式中T为极限转矩，其一般不会超过发动机转矩的2倍，一般可取T=1.5 T）所以P= TR =1.5 TR=5114N单个减振弹簧的工作负荷PP= PZ=5114N6=681.8N减振弹簧尺寸弹簧中径D:一般由结构布置来决定,通常D=1115左右,取D=11,弹簧钢丝直径d: 通常d取34，所以取d=3,在选定T过后，在结构设计范围内选定转角，一般在4左右，极限可达12在此选定6。现在大多数厂家倾向于采用单级，本设计也采用单级，根据经验可取：扭转刚度K=10T=2148N.mrad。弹簧刚度K：K=136.3N减振弹簧的有效圈数i：i=式中，G为材料的剪切模量，对碳钢可取G=8.310Mpa代入相关数据i=4.6减振弹簧的总圈数n,一般在6圈左右n=i+（1.52）=4.6+1.5=6所以取n=6减振弹簧的最小高度l: l=n(d+)1.1dn=1.1 36=19.8减振弹簧总变形量： =PR=681.8136.3=5.01减振弹簧自由高度l= l+=19.8+5.01=24.8减振弹簧预变形量：=T=0.12T=21.48N.m所以=0.5减振弹簧安装工作高度l= l=24.3从动片相对从动盘毂的最大转角:=2arcsin(2R)因为=-=4.5,所以=4.92=5限位销与从动盘毂缺口间隙=Rsin式中R为限位销的安装尺寸，取R=53 所以=4.5,限位销直径dd按结构布置选定，一般d=9.512,所以取d=10 6 离合器从动盘总成设计6.1从动盘结构及工作原理在现代汽车上一般都采用带有扭转减振的从动盘，其总成为从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。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 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6.2 从动盘设计要求(1) 从动盘的转动惯量应尽可能小，以减少变速器换档时齿轮间的冲击。(2) 从动盘应具有轴向弹性，是离合器接合平顺，保证平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等。(3) 从动盘中应装有扭转减振器，避免传动系的扭转共振以及缓和冲击荷。 6.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择由于本设计是针对乘用车CAMRY V6 200E，利用阶梯形细杆的细端将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上，并交替的把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构的弹性形成大，弹性特性较理想，可使汽车起步极为平稳。6.4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，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。在设计从动盘毂花键时，可以根据摩擦片外径D和发动机的最大转矩T来选取。根据汽车设计P74表2-7表2-7 从动盘毂花键的尺寸从动盘外径D/发动机转矩/N.m花键齿数n花键外径/花键内径/齿厚/有效齿长l/挤压应力/M160180200225250280300325350 49 69 108 147196275304373471 10 10 10 10 1010101010 23 26 29 32 35 35 40 40 40 18 21 23 26 28 32 32 32 32 3 3 4 4 4 4 5 5 5 20 20 25 30 35 40 40 45 50 9.8 11.6 11.1 11.3 10.2 12.5 10.5 11.4 13.0可得： 花键齿数 n=10 花键外径 D=32 花键内径 d=26 齿厚 b=4 有效齿长 L=30本从动盘毂材料选用40Cr，并经调质处理，要求满足挤压应力不应超过=20MP。 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。花键挤压应力校核公式如下式（4.1）： =（MP） 式(4.1)式中：P花键的齿侧面压力，N。它有下式确定： P= 式（4.2）将式（4.2）代入式(4.1)得： 式（4.3）D,d分别为花键的外径，内径，mZ从动盘毂的数目T发动机最大转矩，N.mn花键齿数h花键齿工作高度，m；h=()/2 l花键有效长度，m代入相关数据可得：=7.53MP，该花键毂花键的=7.53MP=20MP，所以该花键毂花键的尺寸合适。6.5摩擦片的选取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8长期停放后，摩擦面间不发生粘着现象。目前正在研制具有传热性好、强度高、耐高温、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。但考虑到经济性因素，车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺点是材料的性能不稳定，温度，滑磨速度及单位压力的增加都将摩擦系数的下降和磨损的加剧。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。7 离合器盖总成设计离合器盖总成除了压紧弹簧外，还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支撑环等7.1离合器盖设计离合器盖一般都与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的转矩。此外，它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此，在设计中应注意以下几个问题：离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度，该离合器盖采用厚度约为4的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。离合器的通风散热为了加强离合器的冷却离合器盖必须开有许多通风窗口，通常在离合器压紧弹簧座处开有通风窗口。离合器的对中问题离合器盖内装有分离杠杆、压盘、压紧弹簧等重要零件，因此它相对与飞轮必须有良好的对中，否则会破坏离合器的平衡，严重影响离合器的工作。离合器盖的对中方式有两种，一种是用止口对中，另有种是用定位销或定位螺栓对中，由于本设计选用的是传动片传动方式，因而离合器盖通过一外圆与飞轮上的内圆止口对中。7.2压盘及传动片设计7.2.1 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。7.2.2压盘的几何尺寸的确定由于摩擦片的的尺寸在前面已经确定，故压盘的内外径也可因此而确定。压盘外径D=235 压盘内径d=140,那么压盘的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，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都做得比较厚，一般不小于10。在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为15。在初步确定该离合器压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，其接合一次的温升不得超810。若温升过高可以适当增加压盘的厚度。根据下面公式（5.1）来进行校核： = 式 (7.1)式中： 温升， L滑磨功，N.m,L=0.5JW= ,m=m=分配到压盘上的滑磨功所占的百分比：单片离合器压盘=0.50C压盘的比热容，对铸铁压盘，C=544.28J/(K)m压盘质量，根据公式（7.1）代入相关数据可得；=5 此数值=5810。故该厚度符合要求7.2.3压盘和传动片的材料选择压盘形状一般比较复杂，而且还需要耐磨，传热性好和具有较高的摩擦系数，故通常用灰铸铁铸造而成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为HB170227，其摩擦表面的光洁度不低与1.6。为了增加机械强度，还可以另外添加少量合金元素。在本设计中用材料
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