课程设计离合器设计说明书.doc

佳木斯大学车辆工程专业课程设计佳木斯大学课程设计说明书题目:轻型越野汽车离合器的设计学生姓名张金磊学 号120999406专业年级车辆12级指导教师姜丽炜所属学院机械工程学院二一五年十二月七日摘 要离合器是汽车机械传动系统中不可或缺的一个部件，离合器的质量直接关 系着车辆的动力性、平顺性、经济性等多方面的设计要求。10T载货汽车在汽车 行业中应用广泛，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的离合器，能大大降低 整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻 型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。本文主要是对载重10吨轻型汽车的拉式膜片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。设计主要内容为：离合器结构方案选择，确定车型及其基本参数；离合器摩 擦片基本参数确定以及材料的选择；从动盘毂、从动片、传力片结构参数设计计 算以及材料的选择；扭转减震器的参数计算，减震弹簧的设计以及确定扭转减震 器的材料；离合器盖、压盘尺寸参数设计计算及其材料的选取；分离轴承总成的 设计、计算；离合器膜片弹簧的参数设计计算，材料及制造工艺的选择，强度校 核。关键词：离合器 ；膜片弹簧 ；从动盘 ；压盘 ；摩擦片ABSTRACTThe clutch is an essential vehicle of a mechanical transmission components,clutch is directly related to the quality of vehicle dynamics, ride comfort, economy and other aspects of the design requirements. 2T truck is widely used in the automotive industry, design a simple, reliable and low cost of the clutch, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote economic development vehicle. Diaphragm spring clutch in car and light in recent years, widely used as avehicle clutch, the torque capacity of its large and relatively stable, easy operation, good balance. This paper is a 2T truck pull light vehicle type diaphragm spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements.Design mainly as follows:The clutch structure of the program options, determine the model and its basic parameters; Determine the basic parameters of the clutch friction plate, and the choice of materials;Driven plate hub, the driven film, transfer chip design and calculation of structural parameters and material selection;Reversing the shock absorber of the parameter calculation, damping spring to determinetorsional damper design and material;Clutch cover, pressure plate design and calculation of dimensions and material selection;The release bearing assembly design,calculation;The parameters of the clutch diaphragm spring design calculations,materials and manufacturing process selection, strength check.Key words: Clutch；Diaphragm spring；Platen；Pressure plate；Friction slices目 录摘要2ABSTRACT3第1章 绪论 61.1 引言 61.2 离合器概述 61.2.1 离合器主要功能 61.2.2 离合器应满足的基本要求 71.3 膜片弹簧优点 81.4 拉式膜片弹簧优点 81.5 本次设计基本内容 8第2章 离合器结构方案设计 92.1 汽车基本参数及设计要求102.1.1 选定车型基本参数 102.1.2 离合器设计基本要求 102.2 离合器结构方案选择102.2.1 从动盘数的选择 102.2.2 压紧弹簧和布置形式的选择 112.2.3 压盘的驱动方式 112.2.4 分离轴承总成的选择 122.2.5 离合器的通风散热 122.3 本章小结13第3章 离合器摩擦片基本参数的确定 143.1 摩擦片尺寸及其他参数选择143.2 离合器后备系数的选择153.3 单位压力P0的确定 153.4 摩擦片材料选取163.5 摩擦片基本参数优化163.6 本章小结17第4章 离合器从动盘设计 184.1 从动盘总成组成、功用及设计要求184.2 从动盘毂的设计184.3 从动片和波形片的设计194.4 摩擦片与从动片连接方式194.5 本章小结20第5章 扭转减振器的设计 215.1 扭转减振器的组成和功能215.2 扭转减振器的扭转特性225.3 扭转减振器的基本参数确定225.4 减震弹簧参数设计计算235.5 本章小结24第6章 离合器盖总成及分离轴承总成设计 256.1 离合器盖总成组成256.2 离合器盖设计256.3 分离轴承参数设计计算276.4 本章小结27第7章 离合器膜片弹簧的设计 287.1 膜片弹簧的结构特点287.2 膜片弹簧的弹性特性287.3 膜片弹簧的设计和计算307.4 膜片弹簧参数选择和计算327.5 本章小结36结论 37致谢 38参考文献 39第1章 绪论1.1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，它是汽车 传动系中直接与发动机相连接的总成。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机 构和操纵机构等四部分组成。1.2 离合器概述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，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一种依靠主、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部分组成。1.2.1 离合器主要功能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。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：当传给离合器的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。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，最后设计出使用于载重量为10T的轻型汽车车用离合器。1.2.2 离合器应满足的基本要求1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机最大转矩，并有适当的转矩 储备，又能防止传动系过载 2）结合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击 3）分离是要迅速、彻底 4）从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮件的冲击，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， 延长其使用寿命 6）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收震动、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）结构简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等1.3 膜片弹簧离合器优点1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许范围 内基本保持不变，因为离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；相对圆柱螺旋 弹簧，其压力大大下降，离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力。 对于圆柱螺旋弹簧，其压力则大大增加 2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，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，弹簧压力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力 则明显下降 4）膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好， 磨损均匀 5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长 6）膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好1.4 拉式膜片弹簧离合器优点与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小；拉式膜片弹簧是中部与压盘相压，在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构；在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式的一般可减少约 25% 30% ；无论在接合状态或分离状态，拉式结构的膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和噪声；使用寿命更长。1.5 本设计基本内容本次设计任务是为了设计出一款适合10T载货汽车使用的离合器，经过比对各种离合器优缺点，本设计选择单片膜片弹簧离合器。本次设计主要研究内容：以湘江牌HQC1091PC载重汽车各项基本参数为基础完成本次设计。第2章 离合器结构方案选择2.1 汽车基本参数及设计要求2.1.1 选定车型基本参数表2-1 湘江牌HQC1091PC的主要性能参数发动机型号6102QC最大扭矩（Nm）353/2000最大功率（Kw/rpm）103/3000最高车速（Km/h）130变速器一档传动比7.31主减速器传动比6.33整备质量（Kg）5000满载质量（Kg）10195轮胎型号9.00R202.1.2 离合器设计基本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化”（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 离合器结构方案选择2.2.1 从动盘数的选择根据已知条件知道10T轻型载货汽车可选取单片干式膜片弹簧摩擦离合器， 因为对于乘用车和最大总质量小于6T的商用车而言，发动机的最大转矩一般不 大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器结构简 单，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，在使用时 能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证接合平顺。而且在发动机转矩 不大于1000N.m的大型客车和重型货车上也有所推广。本设计以湘江牌HQC1091PC车型参数为设计基础，选定汽车发动机最大转矩为353N.m 。因此该离合器选取单片干式膜片弹簧离合器。2.2.2 压紧弹簧和布置形式的选择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.其中膜片弹簧离合器作为压紧弹簧的膜片弹簧，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 看图 2.1 6） 。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：1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许范围内基本保持不变， 因为离合器工作中能保持传递的转 矩大致不变；相对圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降，离合器分离时，弹簧压力有 所下降，从而降低了踏板力。对于圆柱螺旋弹簧，其压力则大大增加。2）膜片 弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，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，弹簧压力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。4）膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀， 摩擦片接触良好，磨损均匀。5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长。6） 膜 片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。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，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。综合各种离合器优缺点，所以选择具有零件数目少，重量轻，非线性特性好， 操纵轻便等优点的膜片弹簧离合器，对比两种安装方式选择优点更多，且应用日 趋广泛的拉式膜片弹簧离合器。2.2.3 压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。弹性传动 片式是近年来广泛采用的驱动方式， 沿圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联结，传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，传动片受拉，当拖动发动机时，传动片受压。弹性传动片驱动方式的结构简单，压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢 。经过比对各种驱动方式优缺点本设计选用弹性传动片式。2.2.4 分离轴承总成选择分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作中主要承受轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。以前主要采用推力球轴承或向心球轴承，但其润滑条件差，磨损严重、噪声大、可靠性差、使用寿命低。目前国外已采用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温锂基润滑脂，其端部形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形断面。 轴承外圈与分离套筒外凸缘和外罩壳之间以及内圈与分离套筒内凸缘之间都留有径向间隙，这些间隙保证了分离轴承相对于分离套筒可径向移动1mm左右。在外圈与套筒的断面之间装有波形弹簧，用以将外圈紧紧顶在分离套筒土元的断面上，使轴承在不工作时不会发生晃动。当膜片弹簧旋转轴线与轴承不同心时，分离轴承便会自动镜像浮动到期同心的位置，以保证分离轴承能均匀压紧各分离指舌尖部。这样可减小振动和噪声，减小分离指与分离轴承断面的磨损，是轴承不会出现过热而造成润滑脂的流失分解，延长轴承寿命。另外，分离轴承由传统的外圈转动改为内圈转动、外圈固定不转，有内圈来推动分离指的结构，适当的增大了膜片弹簧的杠杆比，且由于内圈转动，在离心力的作用下。润滑脂在内、外圈间的循环得到改善，提高了轴承的使用寿命。经比对以及经验选取拉式自动调心式分离轴承装置，所选轴承为 7010C。2.2.5 离合器的通风散热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。试验表明：在正常使用条件下，摩擦片的磨损随压盘温度的升高而增大，离合器的压盘工作表面的温度一般均在 180以下，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。不过膜片弹簧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。2.3 本章小结 本章系统的介绍系统介绍了膜片弹簧离合器的结构及工作原理，通过确定所湘江牌HQC1091PC车型参数为设计基础进行总体方案的 选择设计。为下面各部件的参数选择与计算打下基础。第3章 离合器摩擦片基本参数的确定3.1 摩擦片尺寸及其他参数选择摩擦离合器是靠存在于主、从动部分摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩TC 为:Tc = b Temax = fFZRc （3.1）式中：Tc离合器静摩擦力矩；后备系数；f摩擦因数；Z：摩擦面数；po单位压力；D摩擦片外径；C内外径之比。 通过这个关系式可判断所设计离合器是否合适。 摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命都有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩Temax 已知适当选取后备系数和单位压力po，可估算出摩擦片外径，即（3.2）同样也可以根据发动机最大转矩Temax （N.m）按如下经验公式选用 （3.3）式中： D摩擦片外径，Te max发动机最大扭矩，N.mA和车型及使用 条件有关的常数设计原始数据：Temax=353Nm10吨重型载货汽车单片摩擦离合器 ：A=32由公式（3.1）代入相关数据，则得：D=332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” （GB145774）选取参数如下：外径D（mm）内径d(mm)厚度h(mm)C=1-单位面积F（cm）3251903.50.5850.8005463.2 离合器后备系数b的选择后备系数b是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择b时，应考虑摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑膜时间过长、防止传动系过载以及操纵轻便等因素。显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长，b不宜选的太小；为是离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，b不宜选的太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时， b可选的小一些；当使用条件恶劣、需要拖带挂车时，为提高起步能力，减少离合器滑磨，b 可选的大一些；汽车总质量大，b也应选得越大。在选择时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。其数值按表3.2选取，而设计本车的离合器其b要求比较的大，初步选择为b=1.6。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1.804.003.3 单位压力P0的确定单位压力P0决定了摩擦表面的耐磨性， 对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率大小、摩擦片尺寸、 材 料及其质量和后备系数等因素。对于离合器使用频繁、发动机后备系数小、载质 量大或经常在坏路面上行驶的汽车，P0应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，P0应取小些；后备系数较大时，可适当增大 P0。表3.3 当摩擦片采用不同材料时，P0取值范围摩擦材料摩擦因数 f石棉基材料模压0.200.25编制0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.300.50金属陶瓷材料0.4由之前初步确定的摩擦片尺寸参数：D=325mm d=190mm内外径比值C=0.585 又初选的后备系数b=1.6.通过公式（3.4）可以校核单位压力P0P0= (3.4)式中：Z C 单片摩擦片取2对于用有机材料摩擦片， f =0.3把各数据代入式（3.4）求解的：F=7.3KN P 0=0.13MPa 0.1MPa P 0 1.50MPa 由此可知：摩擦面上的单位压力P0没有超出允许范围.因此上述各基本结构参数 合适。3.4 摩擦片材料选取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、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。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。本设计选用石棉基摩擦材料3.5摩擦片基本参数优化1）摩擦片外径D的选取应使最大圆周速度VD不超过6570m /s 即VD=nemaxD0.1=68.1m/s6570m/s2）摩擦片内、外径比C应在0.530.70范围内，即0.53 C 0.70 C = 0.5853）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的b值应在一定范围内，最大范围为1.24.0，即1.2 b 4.0 b =1.6 故符合5）为降低离合器滑磨时热负荷防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，的最大范围为0.101.50MPa ，即 0.10 1.50MPa = 0.13MPa 故符合 6）为减少汽车在起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即 w=w (3.5)式中，w为单位面积滑磨功（J / mm2 ）；w为其许用值（J / mm2 ），对于最大总质量不小于10t的商用车：w= 0.25 J / mm2，w为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J），可根据下式计算 （3.6）式中，ma 为汽车总质量（kg）；rr 为轮胎滚动半径（m）；ig 为汽车起步时所用变速器档位的传动比；i0为主减速器传动比；ne为发动机转速（r/min），计算时商用车取1500r/min。其中，ma =10195kg，rr =0.525m，ig =4.31，i0 =6.33代入式（3.6）可得 W=14825.31J，w=0.13 J/mm2 w，故符合。3.6本章小结通过本章设计计算确定摩擦片基本参数：确定了摩擦片数目、静摩擦力矩TC、单位压力及摩擦片外径D、内径d和厚度b的值及材料的确定。第4章 离合器从动盘设计4.1从动盘总成组成、功能及设计要求从动盘总成主要有从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。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。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。从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求：1）从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时齿轮间的冲击。2）从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损。3）应安装扭转减震器，以避免传动系共振，并缓和冲击。4.2从动盘毂的设计从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D和发动机最大转矩Temax 由表 4.1选取。表4.1 从动盘毂花键的尺寸摩擦片外径D/mm发动机的最大转矩Temax/Nm花键尺寸挤压应力j/Mpa齿数n外径D/mm内径d/mm齿厚b/mm有效齿长l/mm16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.7选花键尺寸如下齿数 n=10；外径D= 40mm；内径d =32mm；齿厚b=5mm；有效齿长L=45mm花键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂 的轴向长度。且从动盘毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.01.4 倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢，并经调质处理，表面和心部硬度一般在 26 32HRC 。其挤压应力不应大于 30MPa。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺；对减振弹簧窗口及与从动片配合处，应进行高频处理。花键的挤压应力sj：sj= (4.1)式中：P花键的齿侧面压力(N)。它由下式确定P= (4.2)式中：Temax发动机最大转矩；D 花键毂的外径；d 花键毂的内径；n花键毂的齿数；l花键毂的有效长度；h花键齿工作高度；h=（D- d）/ 2；Z从动盘毂的数目。代入数值得P=19611.1N；sj=10.895MPa sj= 30MP本设计从动盘毂采用锻钢（40Cr），并采用调质处理4.3从动片和波形片的设计从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度和平面度要求高。材料通常用中碳钢板（50号）。为了减小转动惯量，从动片做的比较薄，一般在1.3mm2.5mm。根据设计的需要采用从动片的厚度为2mm，材料为中碳钢板（50号），表面硬度为3540HRC。波形片材料采用65Mn，厚度为0.7mm，硬度为4046HRC，并经过表面发蓝处理。4.4摩擦片与从动片连接方式 摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种。铆接方式连接可靠，更换摩擦片方便，适宜在从动片上安装波形片，但其摩擦面积利用率小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高的抗离心力和切向力的能力；但更换摩擦片困难，且使从动片难以安装波形片，无轴向弹性，可靠性低。本设计所选连接摩擦片与从动片的方式为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。4.5本章小结从动盘总成是一个离合器的一个重要部件，对离合器工作性能影响很大。通过本章介绍了解从动盘总成的组成，经过设计计算确定了从动片、从动盘毂的基本尺寸，以及从动盘、从动盘毂的材料，确定了摩擦片与从动盘的连接方式。第5章 扭转减振器的设计5.1扭转减振器的组成和功能扭转减振器主要由弹性元件元件等组成。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（通常是三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。因此，扭转减振器具有如下功能：（1）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。（2）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频率（3）控制动力传动系统总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭转及噪声。（4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。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：5.2扭转减振器的扭转特性扭转减振器具有线性和非线性两种特性。单级线性减振器的扭转特性：其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。当发动机为柴油机时由于怠速时发动机旋转不均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮间的敲击，从而产生令人厌烦的变速器怠速噪声。 在扭转减振器中，另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声。此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级；第二级的刚度较大。在柴油机汽车中，目前广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。 减振器结构尺寸简图如图5.2所示：5.3扭转减振器的基本参数确定1）扭转减振器的极限转矩：Tj Tj=1.5Temax =529.5N.m2）扭转角刚度：kj kj13Tj=6883.5N.m/rad3）阻尼摩擦转矩：Tm Tm=0.12Temax=42.36N.m4）预紧转矩：Tn Tn = 0.1Temax = 20.6N.m5）减震弹簧安装半径：R0 R0应尽可能取大些同时应满足d 2R0 + 50mmR0=0.66d/2=62.7mm6）减震弹簧个数：Z j Z j 取8表5.1 减振弹簧个数的选取摩擦片外径D/mm225250250325325350350Z466881010减震弹簧总压力：F F = Tj / R0 =8445N单个弹簧工作压力：F F=F/8=1055.6N极限转角：j j=2arcsin 式中Dl为减振弹簧的工作变形量，j j 取312这里取4，则Dl =8.7mm弹簧刚度：K K= F2为最小工作压力为,则：K=60.66N.mm/rad5.4减振弹簧参数设计计算1）弹簧中径DC:一般由结构布置来决定,通常Dc =1115mm左右,取Dc =11mm2）弹簧钢丝直径d:通常d取34mm，所以取d=3mm在选定Tj 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4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：3）减振弹簧的有效圈数i: 式中，G为材料的剪切模量，对碳钢可取G=8.010 4 Mpa，代入相关数据得： i=4.34）减振弹簧的总圈数n：一般在6圈左右n=i+（1.52）=4.3+1.7=6所以取n=65）减振弹簧的最小高度lmin : l min =n(d+d )1.1dn=1.136=19.8mm6）减振弹簧总变形量： Dl =F/k=7.14mm7）减振弹簧自由高度： lo= l min+ Dl =26.84mm8）减振弹簧预变形量：9）减振弹簧安装工作高度： l= lolD=26.37mm10）从动片相对从动盘毂的最大转角: a =2arcsin( Dl/2R1)因为Dl=Dl - Dl=6.57,所以a =7.3611)限位销与从动盘毂缺口间隙: l1=R2sina式中R2为限位销的安装尺寸，取R2 =53mm,所以l1=6.79mm12）限位销直径d： d按结构布置选定，一般d=9.512mm,所以取 d=10mm5.5本章小结通过本章了解扭转减振器的功能和构成，完成对扭转减振器的设计，确定了扭转减振器的极限转矩、扭转角刚度、阻尼摩擦转矩、预紧转矩、减振弹簧安装半径、减振弹簧个数、以及有关减振弹簧的参数。第6章 离合器盖总成及分离轴承总成设计6.1 离合器盖总成组成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。6.2 离合器盖设计6.2.1 离合器盖设计要求1）应具有足够的刚度，否则将影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。2）离合器盖应和飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。3）盖的其膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。4）为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风窗孔，或在离合器盖上加设通风扇片等。6.2.2 离合器盖的材料在本设计中,由于不知道发动机曲轴,飞轮等零件的尺寸,因而只有本设计计算出的压盘以及该离合器的结构特点和以往经验来确定。该零件的工作图参见设计图。该离合器盖外壳底盖采用厚为4mm的10号钢板材料冲压而成,再在表面图防锈漆。6.3 离合器压盘结构设计6.3.1 离合器压盘结构设计的要求1）压盘应具有较大的质量，以增大热容量，减小温升，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热筋或鼓风筋，以帮助散热通风。2）压盘应具有较大的刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的分离彻底，厚度约为1525mm。3）与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡压盘单件的平衡的精度应不低于1520g.cm。 4）压盘高度（从承压点到摩擦面的距离）公差要小。6.3.2 离合器压盘参数设计计算初步确定本设计离合器的压盘的厚度为 15mm。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过810若温升过高可以适当增加压盘的厚度。根据下面公式（6.1）来进行校核： （6.1） 式中：为温升（），W为滑磨功（J），为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；c压盘的比热容，对铸铁压盘，c=481.4J/(C)；m压盘质量（）；HT300 密度为7.4103 kg/ m3根据公式（6.1）代入相关数据可得；t =1.34 此数值 t =1.34810，故该厚度符合要求。6.4传动片材料选择与参数设计计算传动片的作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转，分离