单作用离合器的说明书.doc

河南科技大学毕业设计（论文）低速工程车辆离合器设计 摘 要离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。其主要作用：汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。离合器发展到今天，种类繁多，不同的车辆工作环境，离合器的选择也有所不同。低速工程车辆工作环境复杂，承受载荷变动较大，因此对离合器的整体性能要求较高。对于各种零部件材料的选择偏重于性能较高的材料，以满足工作要求。根据已知的设计参数和设计要求，选用了单摩擦片，计算了滑磨功，校检了摩擦片上的温升，校检了摩擦片上的单位压力，选取并校检了离合器操纵机构，选取并校检了各类弹簧，设计了离合器的结构总成；设计过程中做了部分改进：摩擦片和从动片采用粘接连接，对中间压盘做了开螺旋槽处理，使用了组合弹簧，选用了新式材料，优化了加工工艺，这些改进都在一定程度上提高了离合器的使用寿命，最终满足了设计的各项要求。关键词：单作用离合器 摩擦片 工艺 从动盘总成 压盘 离合器盖 THE DESIGN OF DIAPHRAGM TYPE CLUTCHABSTRACTThe clutch is installed between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearboxs relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any forms automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different.Because of low complex work environment, engineering vehicles, so large load changes to the performance of clutch higher requirements. The choice of materials for various parts of high performance materials focus on work, in order to meet the requirements.Basic function of know the clutch, analyzes the existing problems, On the basis of the known design parameters and design requirements, the single friction slices, calculated the friction work, a friction slices overco temperature, the friction slices overco units pressure, the clutch manipulation by selecting junior high schools, junior high schools inspection agency of spring, the structure design of the clutch assembly, Do the part of the design process improvement: friction slices and driven by connecting piece of adhesive, middle pressure plate made open spiral groove, using a combination with spring, these improvements in a certain extent, improve the service life of the clutch, finally meet the design requirements.KEY WORDS: single role of the clutch，Friction slices，Driven disc unit , Combination of spring, The pressure plate，Clutch cover 目 录前 言1第1章 单作用离合器的设计参数和要求21.1已知参数.21.2设计要求.2第2章 单作用离合器设计分析32.1 离合器的组成和工作原理.32.1.1主动部分.42.1.2从动部分.42.1.3压紧装置.42.1.4分离机构.52.2 离合器的工作原理.52.2.1 接合状态.52.2.2分离过程.52.2.3 接合过程.6第3章 单作用离合器的设计计算63.1摩擦片的设计及校检.73.1.1摩擦片的设计要求.73.1.2摩擦片尺寸的计算.73.1.3几个参数的校核.93.2 摩擦片材料的选取.103.3压盘材料的选取和制造.123.3.1对压盘的结构设计要求.123.3.2压盘材料的选取和处理.133.3.3压盘制造加工工装改进.13 3.4离合操纵机构的设计.14 3.5.3弹簧的设计.17 3.5.1弹簧的主要功用17 3.5.2弹簧的材料及制造17 3.5.3圆柱弹簧的设计校核18第4章 离合器的结构总成234.1 从动盘总成.234.1.1从动盘各部件材料的选取.234.1.2离合器从动盘总成工艺要求.254.2离合器盖总成.274.2.1离合器盖结构设计的要求.274.2.2分离杠杆装置的结构设计要求.274.3分离轴承总成.28结 论29参考文献30致谢.31V前 言 离合器是汽车传动系的一个组成部分。它是作为一个独立的总成而存在的。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。 在机械传动系中，离合器按其传递转矩的方式分类，除摩擦式外还有电磁式，后者靠本身的电磁力来传递转矩。按操作方式分类，又分为强制式和自动式两种。摩擦式又有单片、多片式及干湿式之分。 早期离合器的结构型式是锥形摩擦式的。其传递转矩的能力比相同直径的其它结构型式的摩擦离合器要大，但其从动部分的转动惯性太大引起变速器换挡困难，且接合也不够柔和，容易卡住。因此，为浸在油中工作的湿式多片离合器所取代。但多片湿式摩擦离合器的片与片间容易被油粘住，致使分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的接触面数多，使接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但片数多又使从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外其通风散热性不好，易引起过热。加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和碎裂。调整不当还会引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它不仅极为广泛地用在轿车上，中小型客车上及载货汽车上。近年来在大型汽车上的应用也日益增多当然还有加装扭转减振器提高接合平顺性的离合器-膜片弹簧离合器。 随着离合器的发展，离合器的操纵机构也在发展。由最初的机械操纵发展为如今气动、液动和电磁式的自动操纵， 这大大改善了离合器的性能。第1章 单作用离合器的设计参数和要求1.1已知参数发动机标准额定功率：；发动机标准额定转速：；车辆使用质量：；车辆驱动轮动力半径：；车辆低速当时，传动系统的传动比：。1.2设计要求结构形式：干式、单作用、机械式操作；离合器转矩储备系数：；离合器踏板操纵力：350N；离合器踏板总行程：200mm 其中踏板的自由行程为：=2040mm；离合器各部件结构参数除了满足自行设计外，还应满足相关部件对其设计要求；离合器各部件必须满足相关强度要求和耐磨性要求。第2章 单作用离合器设计分析2.1 离合器的组成和工作原理 离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其构造如图11所示，一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构（离合器踏板）五大部分组成。在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：.在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。.接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。.分离时要迅速、彻底。.从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。.应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。.避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。.操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。.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，保证有稳定的工作性能。.具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。.结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。 图11 离合器结构示意图（注意：此图为参考设计图，非本次设计原理图）2.1.1 主动部分：离合器、压盘 离合器盖6用螺钉固定于飞轮4上，压盘5沿圆周上的凸起伸入盖6的窗孔中，将分离轴承9可沿窗孔作轴向滑动。这样，曲轴旋转，便通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动，构成离合器的主动部分。 2.1.2 从动部分：从动盘、从动轴 双面带摩擦衬片的从动盘通过滑动花键套在从动轴(变速器输入轴)上。 2.1.3 压紧装置压紧弹簧 沿圆周均布的压紧弹簧16装在离合器盖和压盘之间，把压盘和从动盘压向飞轮。 2.1.3 分离机构分离杠杆、分离轴承、分离套筒、分离叉 分离杠杆7外端和中部分别铰接于压盘和离合器盖上。分离轴承9和分离套筒压装成一体，松套在从动轴的轴套上。分离叉11是中部有支点的杠杆。 2.1.5 操纵机构：踏板、拉杆等。2.2 离合器的工作原理 2.2.1 接合状态 离合器接合状态时，弹簧将压盘、飞轮及从动盘互相压紧。发动机的转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩传至从动盘，再经从动轴向传动系输出。 离合器传递的扭矩与摩擦系数、弹簧压紧力、摩擦片的摩擦面数、摩擦片的平均摩擦半径等因素有关。并且离合器所能传递的最大扭矩应适当的高于发动机的最大扭矩，其间的关系为： =zP= (21)式中 z摩擦面数； P弹簧压紧力； 摩擦系数； 摩擦片的平均摩擦半径； 后备系数。 取2.5但后备系数也不宜过高，以便在紧急制动时，能通过滑转来防止传动系过载。 2.2.2 分离过程 踏下踏板时，拉杆拉动分离叉外端向右(后)移动，分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆的内端向前移动，分离杠杆外端便拉动压盘向后动，使其进一步压缩压紧弹簧的同时，解除对从动盘的压力。于是离合器的主从动部分处于分离状态而中断动力的传递。 2.2.3 接合过程 当需要恢复动力的传递时，缓慢地抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的压力，压盘便在压紧弹簧作用下逐渐压紧从动盘，并使所传递的扭矩逐渐增大。当所能传递的扭矩小于汽车起步阻力时，汽车不动，从动盘不转，主、从动摩擦面间完全打滑；当所能传递的扭矩达到足以克服汽车开始起步的阻力时，从动盘开始旋转，汽车开始移动，但仍低于飞轮的转速，即摩擦面间仍存在着部分打滑的现象。再随着压力的不断增加和汽车的不断加速，主、从动部分的转速差逐渐减小，直到转速相等滑磨现象消失，离合器完全接合为止，接合过程即结束。 由上可知，汽车平稳起步是靠离合器逐渐接合过程中滑磨程度的变化来实现的。接合后，在回位弹簧15的作用下，踏板回到最高位置，分离叉内端回至最右位置。分离轴承则在回位弹簧10的作用下离开分离杠杆，向右紧靠在分离叉上。第3章 单作用离合器的设计计算3.1摩擦片的设计及校检3.1.1离合器摩擦片设计要求：1)摩擦因数较高且较稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小；2)有足够的机械强度与耐磨性；3)密度要小，以减小从动盘转动惯量；4)热稳定性好，在高温下分离出的粘合剂少，无味，不易烧焦；5)磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面；6)接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象；7)长期停放后，摩擦面间不发生“粘着”现象。在本设计中采用干式圆柱型摩擦片，根据使用要求摩擦片与从动片的连接采用粘接的方式。以下是对摩擦片个参数的计算。3.1.2计算摩擦片的基本尺寸1）根据经验公式 (31)式中 直径系数，一般取值4852范围的数值。如取=50;、摩擦面的外径和内径。由上面的公式求得=。2）查干式离合器摩擦片尺寸表可得：。 （32）所以=。一般情况下可按汽车已规定的离合器摩擦片尺寸比例标准（JB1475-74），根据外径选择规定的即可。3）相关参数的计算根据转矩储备系数求最大的摩擦转矩。根据公式 （33）=2.571.6=179.N.m 因低速运动，储备系数取较小值：取2.5 （34）式中 摩擦片的摩擦系数,参照摩擦系数表干式石棉对钢铁摩擦时一般取;作用在摩擦片上的压紧力（N）；摩擦合力作用半径（mm）；n 摩擦面对数，单片时n=2，双片时n=4。假定摩擦片磨损均匀时：标定转矩有公式： （35）4）计算作用在摩擦片上的作用力。由公式（34）,（35）可得 5）计算离合器在连接过程中的滑磨功 （36）式中 发动机标定角速度;按算到离合器主动盘上的转动惯量（），一般取飞轮转动惯量的1.2倍，将飞轮分成若干圆环，求个环的转动惯量之和，每个圆环的转动惯量为 ，其中、每圆环的外径、内径、宽度;材料的密度（）钢铁；按算到离合器从动盘上的车辆机组的转动惯量。由上面的公式求得 3.1.3 对各个参数校检1） 校检摩擦片上的单位压力 （） （37）查表可知许用单位压力应满足当摩擦面直径较大时，相对滑模速度较大时许用单位压力应取小些。由上面的公式（37）得 =满足许用单位压力的要求。2） 校检单位摩擦面积的滑磨功 （38）一般取许用单位摩擦面积的滑磨功为由上面的公式求得 满足单位面积滑模功要求。3） 校检压盘的温升 摩擦离合器是靠摩擦盘接触面间产生的摩擦力来传递转矩的。摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合过程平稳，冲击振动较小有过载保护作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损较大，此时需要检验温升。 （39）由此公式可以计算压盘的温升式中 所验算零件吸收热量与总热量的比值，单片时； 验算零件的质量（kg）；比热容，钢铁的比热容为。压盘的温升小于许用压盘的温升，满足要求3.2摩擦片材料的选取车辆摩擦材料主要由3种成分组成： 增强材料(如石棉、钢纤维等)； 粘结剂(如树脂、橡胶等)； 调节材料(如长石粉、石墨、铜纤维等，起硬度、温度、抗冲击强度的调节作用)。 树脂是摩擦材料中的关键成分，它对于摩擦材料在高温下的强度和摩擦性能有很大影响，我国汽车摩擦材料中的树脂多采用纯酚树脂，其分解温度始于230 250 ，300 时呈现高潮，300 400 产生芳香族油状液体产物，超过400 则深度分解，生成一氧化碳、二氧化碳等气体。这些液状、气态分解物起到了润滑和气垫作用，结果导致摩擦系数下降，汽车在制动时，刹车片表面瞬时温度可达600 800 ，这样，纯树脂作为粘结剂就难满足现代汽车高速、大功率的要求。目前，国外都采用改性树脂，改性树脂具有耐高温的优点，如英国菲乐多公司生产的汽车刹车片在600 的高温下仍能保持稳定的摩擦性能。目前，我国汽车摩擦材料作为增强材料的主要原料是石棉，由于石棉具有致癌作用，欧、美、日等先进工业国家都以钢纤维、陶瓷纤维以及玻璃纤维等代替石棉。所制成的无石棉摩擦材料不仅避免了环境污染，而且还具有高温摩擦系数稳定、磨损小的优点。 由此，在此次设计中，出于经济性和安全性的考虑，离合器材料粘结剂可选用树脂，材料来源广泛，性能可靠。增强材料可选用玻璃纤维，调节材料可选取价格便宜的石墨，摩擦片性能应满足以下要求：(1)在温度为403相对温度约为100条件下8小时、然后在室温235相对温度小于100条件下16小时经三个循环后离合器摩擦片表面不应有腐蚀性产物(2)经过上述条件三个循环后的静脱离力矩不应大于12Nm、经80加热30分钟后不应大于1Nm(3)摩擦系数: 新片 60次离合后 360热态时 1000次离合后 max0.27 0.29 / 0.30 G 0.23 0.25 0.20 0.27 4000次离合后，max0.30G 0.27。(4)磨损量在1000次和4000次离合后分别不应超过3.5克和14克。(5)在235旋转爆破强度12000转/分; 在2501小时劣化后旋转爆破强度10000转/分。(6)对偶损伤45。我国汽车摩擦材料生产工艺到以前都是比较老的干法工艺及湿法工艺，这些工艺普遍存在的问题是能源消耗大，制品质量难以进一步提高，现在国内厂家越来越对新工艺重视，通过引进新技术，逐渐采用采用冷压法、挤出法、胶乳浸渍法、缠绕法和注射法等新工艺。通过以上材料和合适工艺的选取，可以获得满足要求的产品，性能可靠成本又得到降低。3.3压盘的材料选取及制造3.3 1对压盘结构设计的要求：离合器是汽车传动系统中与发动机直接联系的重要部件,起着保证汽车平稳起步、变速器顺利换挡和防止传动系统过载等作用。汽车起步过程中离合器主、从动件相对滑动,导致压盘等零件温度升高从而产生热变形,不均匀的热变形又会导致压盘表面不平,从而影响压盘正常工作。 1) 离合器本身结构复杂。设计中应主要考虑其散热问题，由于在摩擦过程中产生的大量热量需要有压盘和飞轮等零件吸收，因此压盘要有足够大的质量来吸收热量且温升不致过高，而且需要有足够大的强度和合理的结构形状 以保证在工作的情况下不至于因为产生翘曲变形而影响离合器的彻底分离，使摩擦片均与压紧，因此压盘地面要有一定的锥角，以保证离合器受热应力影响而变形时和摩擦片的完全结合.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肋或鼓风肋，以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽，也可采用传热系数较大的铝合金压盘。 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以及与离合器的彻底分离。3)与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡。4)压盘高度尺寸(从承压点到摩擦面的距离)公差要小离合器“打滑”的原因不外乎是: 离合器盖压紧弹簧压力不足由于温度上升,摩擦片材料的摩擦系数降低摩擦面接触不良。工作一段时间后，压盘容易变形，压盘变形后摩擦面呈锥形，从而使摩擦面积减小，作用半径减小，不利于转短的传递，因此在设计时应充分考虑。3.3 2压盘材料的选取及处理压盘通常采用灰铸铁，一般采用HT200、HT250、HT300，也有少数采用合金压铸件。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，分离时，又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各传动片沿圆周均匀分布，它们的变形不会影响到压盘的对中性和离合器的平衡。传动片常用34组，每组24片，每片厚度为0510mm，一般由弹簧钢带65Mn制成。在本次设计中出于经济安全性考虑选用HT 20 40.通过对压盘铸件的化学成分、浇冒口工艺、铁液温度、孕育处理、熔炼工艺、炉料等的控制 ,改善压盘件的金相组织和强度性能.压盘 是低速车辆离合器上的重要配件 ,其成分要求 (质量分数 ,% ) 3 0 3 45 ,1 8 2 2,0 6 0 9 , 0 12 5 , 0 12 5。材质要求 :硬度为170 2 41;珠光体数量 90 % ;石墨形态以型为主 ,石墨长度 4 6级 ,、型石墨数量 30 % ;抗拉强度为工作要求的1.3倍以上。3.3 3压盘制造加工工装改进机械加工工装设计定位原理和定位精度传统的机械加工工装设计，采用的定位原理是六点定位，并尽量避免过定位。应用最典型的有一面两销定位，为了防止过定位，其两销中一个定位销为圆柱销，另一个定位销必须采用削边销结构。由于定位销的同轴度、位置度以及定位间隙的影响，其定位精度只能达到0.020.05mm左右。动平衡工装设计的定位精度要求及采取的措施在离合器压盘总成动平衡工装设计中，如果采用这种一面两销定位，则定位精度不能满足工艺要求，即使是0.02mm的定位误差，也会使总成产生200gmill左右的不平衡量(与总成的质量有关)，而产品不平衡量总的要求也只不过150gmm左右，这就是说，即使产品不平衡量为0，由于工装的定位误差，也会将合格产品误判为不合格产品。由于动平衡精度工艺要求高，为了满足要求，动平衡机床都采用了自动补偿装置来消除定位销的同轴度、位置度误差的影响，但它不能消除定位间隙的影响，实际生产中也就会出现定位精度达不到工艺要求的情况，为此在工装设计中采用了下面两种结构，来达到消除定位间隙的影响。2.1过定位方法是，把一面两销定位中的两销全部使用圆柱销，如果产品的定位孔是3个孔的话，就使用3个圆柱销，即全部采用过定位配合。这种过定位方法在实际使用中，要注意适当控制其过定位量，否则会出现总成无法装入动平衡工装中。根据经验，一般把定位的配合间隙控制在0.010.02mm。这样，由于工装制作过程中定位销的30一同轴度、位置度误差的影响，就会产生大约在0.020.04mm的过定位量，由于离合器盖是薄壁冲压件，可以有一定的弹性变形量，因此不会出现无法定位的现象，又能很好地满足工艺定位要求。经过多年的使用，实际使用效果良好。2.2弹性定位销这种方法也是将削边销变为圆柱销。圆柱销的下部具有弹性，且圆柱销的直径比实际所定位的工件定位孔尺寸小(一般小0.5mm或以上)，它是通过加大圆柱销所在圆直径，使其圆柱销外侧与工件定位孔(离合器盖孑L)外侧形成弹性接触，来到达消除定位间隙的目的。这种方法在使用中，要注意弹性变形的大小，一般也控制在0.020.05mm；同时，注意定位销材料要选用65Mn弹簧钢，热处理硬度为5862HRC，要使定位销既具有弹性，又不容易断裂，否则会频繁更换定位销。经过多年的使用，实际使用效果也很好。上述两种结构的共同特点都是具有弹性变形件，一个是利用离合器盖本身的弹性，一个是让定位销具有弹性。两种定位方法在实际生产中都有应用，效果都很好。如果采用传统的一面两销定位，则无法满足生产要求。通过以上工装设计的改进，成功的降低了成本，提高了生产效率和产品的质量。3.4 离合器操纵机构的设计 操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与接合程度的一套专设机构，它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。 在大多数离合器中都设有分离叉机构。分离叉一般支承在离合器壳上，分离叉臂通过传动机构与离合器踏板相连。在分离离合器时，由分离叉拨动分离套筒沿离合器轴线移动，使分离套筒压向分离杠杆内端或膜片弹簧小端。由于分离套筒是不转动的，而分离杠杆内端或膜片弹簧小端却是随离合器的主动部分转动的，所以在分离套筒上设置有推力式或径向推力式分离轴承。分离杠杆绕离合器盖上的支点转动，带动压盘后移，使离合器分离。 在周布弹簧离合器中的分离杠杆与压盘连接处，压盘要前后作直线运动；分离杠杆外端要围绕支点作圆弧运动，这样就会发生运动干涉。为解决这一问题，把分离杠杆支点作成浮动式的。分离杠杆的孔做的比连接销轴大一些，在销轴一侧铣出平面，并在此平面与孔之间放一滚柱，使分离杠杆可相对支点沿离合器径向作少量移动，从而避免了运动干涉。 因为膜片弹簧与压盘之间可以相对滑动，自然就可以消除上面这种分离机构的干涉问题。 在离合器接合时，分离轴承前端与膜片弹簧（或分离杠杠内端）之间有一定的轴向间隙，这一间隙称为分离轴承自由行程。当从动盘摩擦衬片因磨损而变薄时，离合器压盘前移，弹簧变形减少，（压式膜片离合器的）膜片弹簧或分离杠杠内端将后移。如果没有上述自由行程，则膜片弹簧或分离杠杠内端将不能后移，相应地也就限制了离合器压盘前移，从而不能有效地压紧从动盘摩擦衬片，造成离合器打滑，传递转矩下降。 踏板的助力回位装置在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下，弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期，顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时，弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时，弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩，起助力作用。 分离离合器时，当踩下踏板距离小于35毫米时，助力值为负的，但因为这时属于消除分离轴承的自由行程阶段，所以驾驶员并不会感到踏板沉重；当踏板踏下距离大于35毫米时，助力弹簧帮助驾驶员踩下踏板，使分离离合器的踏板力变小。 接合离合器时，放松离合器踏板，工作缸活塞将在回位弹簧作用下回位。在踏板回位的初始阶段，助力弹簧有阻止踏板回位的作用，这对离合器压盘以较慢的速度压紧从动盘，使离合器柔和地接合有好处；在踏板回位的最后阶段，离合器已完全接合，如果完全放松离合器踏板，则助力弹簧将使离合器踏板迅速回位。离合器的操纵机构有多种形式，可根据离合器的类型、用途、大小和总体布局的要求选定。弹簧压紧是离合器都采用踏板操作，机械操纵机构多用平面四杆机构。当操纵机构类型选定后，应合理的确定杆件的位置和尺寸，保证踏板下移时操纵机构的力传动比有所增大，以减少离合器分离时的操纵力。操纵机构的力传动比决定于杆件的位置和尺寸。踏板上的操纵力应考虑操纵机构的传动效率、回位弹簧拉力的影响。双作用离合器的主、副离合片都分离时踏板的操纵力不宜超过300N，踏板总行程一般不宜超过200mm，其自由行程为2040mm。3.2.1离合器操纵行程设计（踏板行程）（310）式中 分离轴承端面与离合器分离杠杆端面的间隙，一般设计为2mm；分离时弹簧的附加变形，也称为压盘的分离行程； （311）式中 主、从动片间必要的分离间隙，一般情况下取；其中a、c、和b、d分别为操纵机构主动臂长和被动臂长。要求：当离合器为单片摩擦时： 由上面的公式求得 。 操纵离合器的踏板力为: （312）由式（312）求得。由此可知此设计满足条件。3.5弹簧的设计弹簧是机械设备中广泛应用的弹性零件。它在外载荷作用下，能够产生弹性变形，当外载荷卸除时，则变形消失，弹簧恢复原状。由于这种特有的性能实现了机械能与变形能的相互转换，故在各种机器和仪表中得到了广泛的应用。3.5.1 弹簧的主要功用有：1)缓冲：以改善被联接件的工作平稳性。如汽车、火车车厢下的弹簧，各种缓冲器的缓冲弹簧等。2)复位：以适应被联接件的工作位置变化。如内燃机中的阀门弹簧，离合器中的控制弹簧等。3)储存能量：以提供被联接件所需动力。如钟表弹簧、玩具中的弹簧。4)测量载荷：以表明被联接件所受外力的大小。如弹簧秤、测力器中的弹簧等。3.5.2 弹簧的材料及制造1）弹簧的材料：弹簧在机器中起着重要的作用，它通常承受多变载荷和冲击载荷，另外又要求有较大的变形。所以，弹簧材料应具有较高的弹性极限、屈服极限和疲劳强度，足够的韧性、塑性和良好的淬透性。常用的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢、不锈钢和铜合金等。碳素弹簧钢丝的力学性能及许用应力见表3-1。2）弹簧的制造：螺旋弹簧的制造工艺包括：卷制、端部加工、热处理、工艺试验和强压处理等过程。弹簧的卷绕方法有冷卷和热卷两种，弹簧丝直径小于810mm时用冷卷法；反之，则用热卷法。冷卷是用已经过热处理的冷拉碳素弹簧钢丝在常温下卷绕，卷成后一般不再经淬火和回火处理。表3-1 碳素弹簧钢丝材料的部分性能直径/mm1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0抗拉强度b/MPaB级1660147013701320132012201170117011301130C级1960171015701520147014201370137013201320D级230019101710162015701520许用剪应力/MPa类压缩弹簧：（0.300.38）b；拉伸弹簧：（0.240.30）b类压缩弹簧：（0.380.45）b；拉伸弹簧：（0.300.36）b类压缩弹簧：0.5b 拉伸弹簧：0.4b极限切应力lim/MPa类载荷1.67；类载荷1.25；类载荷1.12剪切弹性模量G/MPa79000推荐温度范围（）40130在本设计中，弹簧主要起压紧作用来产生压紧力，常用的压紧弹簧主要有圆柱弹簧、组合弹簧、碟形弹簧、膜片弹簧。而设计中主要用到圆柱弹簧和蝶形弹簧。3.5.3圆柱弹簧的设计计算1）弹簧工作压力的确定：储备系数取： ；摩擦系数取： ；采用单片： ；弹簧共分为6组：；摩擦片平均半径：；离合器压紧力 （313）每组弹簧的工作压力：式中 弹簧受到的压紧力； 为弹簧的数目，常为3的倍数，即6，9，12个（本设计中取）离合器受到压紧力和弹簧受到的压紧力互为作用力反作用力，即。所以每组弹簧受到的压力：。2）弹弹簧载荷分配 作用在弹簧上的载荷为： （314）式中 工作载荷。 由于 联解可得： 式中 取弹簧指数，弹簧间隙系数。3）计算弹簧尺寸根据螺旋弹簧扭转应力公式：计算弹簧丝直径： （315）式中 弹簧指数，一般取； 应力修正系数，根据弹簧丝曲率和弯曲应力的修正系数； （316） 扭转许用应力，根据材料和工作状况选取，拖拉机离合器弹簧常用碳素弹簧钢和等材料，最高可达9000。根据离合器的工作情况此时选取并转化为国际单位； 弹簧丝直径，需要用标准弹簧丝直径进行圆整；常用的弹簧丝直径=3.5、4、4.5、5mm； 弹簧中圈直径，； 分离时每个弹簧的压力， 设计时初选。a计算弹簧尺寸由公式（316）可得弹簧修正系数：代入公式（315）得： 圆整之后取=4mm，簧圈中经为mm，圆整为=26mm，簧圈外径mm。计算弹簧的工作圈数，由公式得 （317）式中 G为材料剪切弹性模量，取，转化为国际单位MPa所以弹簧的工作圈数为圆整为5圈。弹簧实际的工作圈数应大于计算的圈数，参考同类弹簧进行选取，弹簧总圈数圈，弹簧工作长度： 式中取mm. b核算弹簧应力弹簧刚度的计算公式为 （318）所以弹簧的刚度为 工作变形量的计算公式为 （319）所以弹簧的工作变形量 弹簧自由长度，得： mm 。 所以弹簧的扭转应力为：此时 低于，符合设计要求。4) 主弹簧选定后，参考相关资料可得其他弹簧，其相关参数如下表34所示表34各种弹簧参数参数名称踏板四位弹簧离合器弹簧离合器从动盘缓冲弹簧分离轴承座四位弹簧弹簧个数1642材 料弹簧钢丝65Mn弹簧钢丝弹簧丝直径34.0.044.51.6弹 簧 外 径260.4280.41190.35160.4自由长度26.8预压变形量旋 向右旋右旋右旋右旋工作圈数20.250.25538.51总圈数7.50.25.5对端面的不垂直度0.250.3实验高度150362260.8实验载荷161.56031728580.6 第4章 离合器的结构总成4.1 从动盘总成4.1 1从动盘各部件材料的选取从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求： 1)转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。 2)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，减小磨损。3)应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。离合器表面片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此，要求面片应有下列一些综合性能：1、在工作时有相对较高的摩擦系数；2、在整个工作寿命期内应维持其摩擦特性，步希望出现，摩擦系数衰退现象；3、在短时间内能吸收相对高的能量，且有好的耐磨性能；4、能承受较高的压盘作用载荷，在离合器接合过程中表现出良好的性能；5、能抵抗高转速下大的离心力载荷而不破坏；6、在传递发动机转矩时，有足够的剪切强度；7、具有小的转动惯量，材料加工性能良好；8、在整个正常工作温度范围内，和对偶材料压盘、飞轮等有良好的兼容摩擦性能；9、摩擦副对偶面有高度的溶污性能，不易影响它们的摩擦作用；10、具有良好的性能/价格比，不会污染环境。鉴于以上各点，近年来，摩擦材料的种类增长极快。挑选摩擦材料的基本原则是：1、满足较高性能标准；2、成本最小；3、玻璃纤维代替石棉。这种材料能和好的的完成上边提到的各种要求，所以选择这种材料。从动钢片设计从动盘钢片通常很薄，以减小转动惯量。它一般用厚度为1.52.5mm的中碳钢片（40、45钢）制成。为了防止从动盘钢片受热翘曲，常在钢片上开出几条径向切口，从动盘钢片和盘毂常用铆钉铆接。铆钉应进行强度校核，计算载荷取发动机标定转矩Teb，许用切应力可取30Mpa，许用压应力可取为80Mpa。为了提高离合器接合平顺性，在有些离合器从动盘钢片上铆有波纹弹簧片，摩擦衬面则铆在波形弹簧皮上，以增加从动盘的轴向弹性。波纹弹簧片的压缩行程一般为0.81.5mm，也可以做成凹形弹簧代替波形弹簧片铆在从动盘钢片上。采用波形弹簧片或凹形弹簧片都将使分离行程增大，一般仅用于单片式离合器。扭转减振器的设计为了传动系的动系的动载荷，有些离合器在从动盘钢片与盘毂之间装有扭转减振器。扭转减振器主要由弹性元件减振弹簧和阻尼元件阻尼摩擦片组成。从动盘钢片上的转矩通过扭转减振器传给盘毂。弹性元件多采用螺旋弹簧，可以采用一组、两组或三组刚度不同的弹簧，利用各组弹簧先后起作用的办法获得扭转减振器变刚度特性。这有利于避免传动系共振，缓和传东西零件转速急剧变化时所产生瞬间动载荷的冲击，降低传动系的振动和噪声。减振弹簧的组数n=48，可采用内外组合弹簧。减振器中的阻尼元件采用盘形阻尼摩擦片，靠连接铆钉和从动盘钢片的弹性建立从动盘钢片对阻尼摩擦片的正压力，也可采用蝶形弹簧、螺旋弹簧或舌形弹簧建立对阻尼摩擦片的压力，保持阻尼力矩的稳定。带有扭转减振器的从动盘结构较复杂，质量较大，一般仅在单片离合器中采用。花键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1014倍的花键轴直径。花键毂一般采用锻钢(如45钢，40Cr等)，表面和心部硬度一般在2632HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀