离合器专业实践.doc

学 号0908480135专业实践报告课题名称 汽车离合器 （2012 年 秋季学期）学 院 交通与机械工程学院 专 业 交通运输 班 级 交通09-1班 姓 名 游守庆 指导教师 关醒权 刘伟东 2013 年 1 月 11 日汽车离合器1、汽车离合器综述1.1 离合器的功能离合器是汽车传动系统中直接与发动机相联系的部件，主要作用是保证汽车起步平稳，保证传动系统换挡时工作平顺，防止传动系统过载等，在离合器的具体结构上，首选，在保证传递发动机最大转矩的前提下，应满足两个基本要求：首先，分离彻底、接合柔和。其次，离合器从动部分的转动惯量要尽可能的小。此外，还要求离合器散热良好。1.2 离合器的工作原理如图1.1所示，摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮2和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖5上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘3两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘3压紧在飞轮上2，这样发动机的扭矩又传入变速器。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-轴1.3 对离合器的要求摩擦式离合器的结构类型非常多，而且有多种组合方式，但不管哪种结构类型，也不管什么组合方式，对它们的使用要求是一致的。(1). 能可靠地传递发动机的最大转矩，并有转矩储备。(2). 接合平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。(3)分离迅速、彻底。(4)离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。(5)应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。(6)应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力。(7)操纵轻便、准确。 (8)作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。(9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。(10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。2、设计方案的分析与确定2.1离合器分类离合器结构类型较多，且可有多种组合。按传递扭矩的方式，离合器可分为摩擦式离合器、液力式离合器和电磁式离合器；按离合器操纵方式可分为强制操纵式和自动操纵式。摩擦式离合器是利用摩擦力把转矩从主动元件传递给从动元件的离合器。它是目前各种汽车传动系中应用最广泛的一种结构。摩擦式离合器按摩擦表面的形状可分为锥式、鼓式和片式三种，汽车多采用片式。片式按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片；按其压紧弹簧布置形式可分圆周布置、中央布置和斜向布置；按其压紧弹簧不同可分圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧；按其分离时作用力的方向可分拉式和推式。液力式离合器的主、从两元件间利用液体介质进行转矩的传递。常见的有液力耦合器和液力变矩器两种，但不能起到离合器的全部作用。电磁式离合器的主、从两元件间利用电磁力的作用而传递转矩的。强制操纵式离合器是根据驾驶员意志通过一定形式的操作机构强制性地进行。通常有机械式、液力式和气动式几种。自动操纵式离合器能根据汽车的行驶速度或发动机的转速变化自动地进入接合或分离，无须驾驶员操作，使得汽车的操纵系更为简单，驾驶更轻便舒适。2.2离合器形式的选择2.2.1 摩擦片的选择根据从动盘数分离合器可分为单片、双片和多片。单片离合器具有结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，分离彻底、接合较平顺等优点。 轿车和微型、轻型货车发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许时离合器通常只设有一片从动盘。双片离合器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。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。由于本设计的车是轿车，转矩相对较小，在布置上也较为合理，所以选择单片离合器即可。2.2.2 压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧其特点结构简单、制造容易。中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心。此结构轴向尺寸较大。由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对紧力的调整。这种结构多用于重型汽车上。斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力动盘上，并通过压杆作用在压盘上。这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。与上述两种离合器相比具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。 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，膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点9：（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；（2）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；（3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；（4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；（6）平衡性好；（7）有利于大批量生产，降低制造成本。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，我选用膜片弹簧式离合器。2.2.3 分离时离合器受力形式选择从提高离合器工作性能的另一个角度出发，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。推式膜片弹簧离合器杠杆小于拉式膜片弹簧离合器杠杆比，结构简单，安装方便，使用寿命长，装配时推式膜片弹簧离合器锥顶朝后，大端靠在压盘上，对压盘施加外力。 故选择推式膜片弹簧。2.2.4 压盘的驱动方式在膜片弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传递到压盘的方法有三种9： （1）凸台窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗孔内，通过二者的配合，将扭矩从离合器盖传到压盘上，此方式结构简单，应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，因而接触部分容易产生分离不彻底。（2）径向传动驱动式：这种方式使用弹簧刚制的径向片将离合器盖和压盘连接在一起，此传动的方式较上一种在结构上稍显复杂一些，但它没有相对滑动部分，因而不存在磨损，同时踏板力也需要的小一些，操纵方便；另外，工作时压盘和离合器盖径向相对位置不发生变化，因此离合器盖等旋转物件不会失去平衡而产生异常振动和噪声。（3） 径向传动片驱动方式：它用弹簧钢制的传动片将压盘与离合器盖连接在一起，除传动片的布置方向是沿压盘的弦向布置外，其他的结构特征都与径向传动驱动方式相同。传动片式此结构中压盘与飞轮对中性好，使用平衡性好，简单可靠，寿命长。2.2.5 分离杠杆、分离轴承分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器弹簧的推力并推动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作用在其上面的弯曲应力，分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，推动旋转中的膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离本次设计选用的是油封轴承，它可以将润滑脂密封在轴承壳内，使用中不需要增加润滑，相比供油式轴承则需增加。2.2.6 扭转减振器它能降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振，控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器的扭振与噪声，缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。故要有扭转减振器。2.2.7 离合器的散热通风试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过C时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘，工作表面的瞬时温度一般在C以下。在特别频繁的使用下，压盘表面的瞬时温度有可能达到。过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂。为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜片弹簧式离合器本身构造能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。3、经济、技术分析及对设计所作的简要评语3.1经济、技术分析离合器在实际操作使用中，接合可靠分离彻底、动作迅速、操纵灵活、适应性强、分离与接合平稳无冲击；在结构设计造价和生产方面，离合器设计结构简单,实际加工制造容易,材料和加工成本低；在使用安全和寿命上，本设计工作安全、动力传动效率高、使用寿命长；在产品设计性能上，本设计重量轻、慢性小、外形尺寸小、散热能力强、调整维修方便，且维修保养成本低。3.2简评推式膜片弹簧离合器及其操纵机构的工作原理和使用要求，通过对其工作原理的阐述、结构方案的比较和选择、相关零件参数的计算，大致确定了离合器及其操纵机构的基本结构和主要尺寸以及制造相关零部件所用的材料。结构方面：根据设计要求，考虑到使用条件和其显著的优点，选用带扭转减振器的单片推式膜片弹簧离合器，压盘驱动方式采用传动片传动，分离轴承采用自动调心式分离轴承，操纵机构采用机械操纵式操纵机构。计算方面：确定了离合器的主要参数、P0、D、d，结果按照基本公式运算得出并通过约束条件，检验合格。根据膜片弹簧基本参数之间的约束关系，初步确定了膜片弹簧的尺寸参数，并通过优化程序得出了膜片弹簧尺寸的优化值，并进一步确定了膜片弹簧的工作点，同时进行了强度校核。选材方面：摩擦片选用编织石棉基材料，保证其有足够的强度和耐磨性、热稳定性、磨合性，不会发生粘着现象。膜片弹簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了机件的弹性，所含錳，加强了耐高温性；传动片采用50钢，满足其强度需要；压盘采用HT200，提高了耐磨性；离合器盖从用铸铁，提高了散热能力；设计后的离合器温升校核合格。综上所述，本次设计遵从了：（1）分离彻底；（2）接合柔和；（3）操纵轻便，工作特征稳定；（4）从动部分转动惯量小的设计要点，数据全部通过约束条件检验，原件所使用的材料基本上符合耐磨，耐压和耐高温的要求，而且离合器尺寸合适，适宜安装，能最高效率传递发动机扭矩，符合计划书及国家标。总结本次实践，由于只是根据一些参数来设计离合器，可以说是完全从零开始，所以开始自己都不知道该怎么动手，只能招来以前的课本，将离合器的结构和工作原理弄清楚，使自己有一个对离合器有一个整体的认识，并在网上和参考书找了一些离合器设计的相关资料和模板，才开始设计自己车型的离合器。在设计的过程当中，我遇到了很多问题，选择的参数总是达不到标准要求，设计往后面一步的时候，总是会有一两个参数是超标的，这使得了我的计算量变得很大，还得往前去重新来过，有时候算得自己都烦躁去。再设计完成的时候，我获得了不少经验，比如我之前没有对设计总体进行过了解，只是一步步的做下去，导致我的参数总会有超标的，其实有很多参数可以根据后面给出的数据提前做一下估计，这样就可以避免一些参数超标的问题，可以减少返工的次数，有利于设计的进度。同时通过这次设计，使我分析思路比以前更加清晰，避免了一些简单错误的发生。还有在我遇到困难的时候，我们班的同学给予我帮助和鼓励，他们耐心的解答给了我很大的动力，让我感到了集体的力量。谢谢大家！参考资料 1:王占礼 郑泽斌 李静 邵春平.汽车离合器盖总成与实验台总成设计.制造自动化2010年 第十期摘要：设计了汽车离合器盖总成检测试验台并对其测试原理进行了分析,试验台由伺服电机提供工作动力,利用工业控制机和PLC实现系统的自动控制,位移和载荷信号由传感器拾取送到测量系统,并用VC开发了简洁但功能强大的用户界面,实现了离合器盖总成负荷特性和分离特性各参数的测试。该试验台能够模拟汽车离合器盖总成实际工况,并在一定范围内满足不同规格工件的测量。实际应用结果表明,试验台运行稳定,系统控制精度较高,满足了设计指标要求。汽车工业是一个国家科学发