汽车离合器设计论文.doc

前 言随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化。作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器目前发展趋势。本文主要是对高级轿车的双盘周布式弹簧离合器进行设计，双盘周步弹簧离合器其主动部分由飞轮、压盘、中间压盘及离合器构成，两个从动盘夹在飞轮、中间压盘及压盘的中间。离合器中沿圆周均布12个压紧弹簧，使压盘和中间压盘紧紧地压向飞轮。中间压盘的外缘上有四个缺口，飞轮的4个定位块即嵌装在这4个缺口中，用以传递发动机的转矩，同时保证中间压盘的正确位置。这种传力方法更为可靠，但其传力件接触部分的尺寸和位置的精确度要求较高，而且在分离与结合的过程中，传力件相对运动的摩擦及磨损均较大。磨损后的传力件在离合器传动过程中会产生振动和冲击噪声。本文主要依据国家有关离合器设计的法规和标准，以及汽车行业国家标准手册中的标准等。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：1）离合器的容量参数的计算2）从动盘零件的结构选型和设计3）压盘设计.由于摩擦片增多,其结合较为柔和，但是必须设有专门的装置，以保证各主动盘和从动盘之间能彻底分离，当分离时压盘被4个分离杠杆以支撑销为中心转动而拉响右方而中间压盘则装在它和飞轮之间的分离弹簧推向右方，与从动盘脱离接触。同时为了使后从动盘不被中间压盘夹住，在离合器盖上装有4个限位螺钉，用以限制中间压盘的行程。限位螺钉的位置可以调节。 摘 要汽车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结合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传动系的动力，配合换挡；（3）防止传动系过载。本文主要是对高级轿车的单片周布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：摩擦片外径D的确定，离合器后备系数的确定，单位压力P的确定。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，从动盘的设计（从动盘毂的设计）和圆柱螺旋弹簧的设计等。关键词：飞轮，离合器，设计第一章 绪 论离合器位于发动机离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能经受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积达到较大的输出转矩，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。于技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在接合时不够平顺的问题。第一次世界大战后初期，单片离合器的从动盘金属片上是没有摩擦面片的，摩擦面片是贴附在主动件飞轮和压盘上的，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。后来改用多个直径较小的弹簧，沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最为通用的螺旋弹簧布置方法。这种布置在设计上带来了实实在在的好处，使压盘上的弹簧的工作压力分布更均匀，并减小了轴向尺寸。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为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，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到接合盘时平顺，因此现在广泛采用于大、中、小各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器原有基础上得到不断改进，客用车上越来越多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更好地降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸的空间有限，离合器的使用条件越来越严峻，增加离合器传扭能力，提高使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的传扭能力和使用寿命是单片的2倍。但受到其他客观因素的影响，实际的效果要比理论值低一些。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低(不超过93)，因此，起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。查阅国内外资料获知，这种离合器的使用寿命可达干式离合器的5-6倍，但湿式离合器优点的发挥是一定要在某温度范围内才能实现的，超过这一温度范围将起负面效应。目前此技术尚不够完善。离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。其主要作用为2：汽车起步时将发动机与传动系平顺地结合，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。离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质（液力耦合器），或是利用磁力传动（电磁离合器）来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐结合，在传动过程中又允许两部分互相转动。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器（简称摩擦离合器）。摩擦离合器主要由主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能传递动力的既不能结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。由于离合器在汽车上的重要作用，因此其设计应满足以下要求3；1)在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。2)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。3)分离时要迅速、彻底。4)离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，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，延长其使用寿命。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，以减轻驾驶员的疲劳。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、调整方便离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。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，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大型客车周布弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。本文基于设计要求和设计参数，确定了以双片周布弹簧离合器作为设计目标。根据双片周布弹簧离合器工作原理和使用要求，采用系统化设计方法，把离合器分为主动部分、从动部分、操纵机构。通过对各个部分设计方案的原理阐释和优缺点的比较，确定了相关部分的基本结构及其零部件的制造材料。1.1离合器概述按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等。即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。1.2周布弹簧离合器概述周布螺旋弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，并均匀地布置在一个或同心的两个圆周上，其特点是结构简单，制造容易，因此应用较为广泛。当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使离合器传递转矩能力随之降低。过去广泛应用在各类汽车上。此结构的弹簧压力直接作用于压盘上，为了保证摩擦片上的压力均匀，压紧弹的数目要随摩擦片直径的增大而增多，而且要是分离杠杆的倍数。因压紧弹簧直接与压盘接触，易受热回火失效。此外弹簧靠在其定位座上，造成接触部位的严重磨损，甚至会出现弹簧断裂的现象。第二章 双盘周布弹簧离合器的结构形式及工作原理2.1设计的课题内容及要求已知参数：汽车总质量1210，发动机最大输扭矩220Nm/3000rpm，轮胎规格 6.7013（r=0.303m），一挡总减速比17.4. 设计要求：设计一双盘周布式弹簧离合器，设计时应进行法案对比分析，进行离合器结构设计，并进行滑摩功，压片弹簧，从动盘花键毂强度进行校核2.2离合器的结构型式对于摩擦离合器，根据其所用从动盘的数目、压紧弹簧的形式及其安装方式以及操纵机构形式的不同，其总体结构也各不相同。对轿车和轻、中型客车和货车而言，发动机的最大转矩一般不是很大，在汽车总体布置尺寸容许的条件下，离合器中通常只设有一片从动盘，其前后两面都装有摩擦片，因而具有两个摩擦表面，这种离合器称为双盘离合器，如图3.1所示，其结构简单，调整方便，轴向尺寸小，分离彻底，从动部分转动惯量小，散热性能好，如果用有轴向弹性的从动盘时结合也比较平顺。目前在一些发动机最大转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有应用，下图为其组成和工作原理。 图16图2 离合器的结构组成 图3 摩擦片式离合器的工作原理离合器压盘的传力方式和离合器的通风散热一、 压盘的传力方式压盘是离合器的主动部件，始终随飞轮旋转，通常可以通过凸台、键或销传动，使其与飞轮一同旋转，同时压盘又可以相对飞轮向后移动，使离合器分离。 图4二、离合器的通风散热在离合器从分离到接合的过程中，摩擦片与飞轮和压盘之间要发生摩擦，产生大量热量。这些热量需要及时散出，以避免摩擦片因温度过高而损坏，所以在离合器盖都设有窗口，有的还制有导风片，以加强其内部的通风散热。 为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和结合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在从动盘本体圆周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到结合柔和的效果。由上面我们知道摩擦离合器按压紧弹簧形式的不同可以分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和膜片弹簧离合器，按从动片数目不同可以分为单盘摩擦离合器、双盘摩擦离合器。从动片数目、压紧弹簧的形式及安装位置，以及操纵机构形式的不同，其总体构造也有差异。摩擦离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和摩擦系数，以及摩擦面的数目和尺寸。2.3双盘周布弹簧离合器双盘周布弹簧式离合器的构造如图1所示。离合器的主动部分、从动部分和压紧机构安装在发动机后部的离合器壳内，而操纵机构的各个部分分别位于离合器壳内部、外部和驾驶室中。1 主动部分离合器盖是用低碳钢冲压成的，为了保证离合器与飞轮同心，离合器盖通过定位销地更为，固定按装在飞轮上。为了散热，离合器盖的侧面制有通风口，当离合器旋转时，就由此抽出，以加强通风。压盘的平面和飞轮的平面一起组成了主动件的摩擦面，平面要平整并经磨光，压盘承受很大的机械负荷，为防止使用中变形，常用强度和刚度都较大且耐磨性和散热性能都比较好的高强度铸铁制成。压盘和离合器盖之间是通过周向均匀布置的四组传动片来传递扭矩的。传动片用弹簧钢片制成。每组钢片，其一端用铆钉铆在离合器盖上，另一端则用螺钉与压盘相连接，在离合器分离或结合过程中，依靠弹簧片的弯曲变形，使压盘前后移动。正常工作时，离合器盖通过传动片拉动压盘旋转。2. 从动部分从动部分的主要部件是从动盘其结构如图3所示。从动盘的基本结构是由两片摩擦衬片和从动钢片、从动盘毂组成，从动盘钢片通常是用薄弹簧钢板制成，并与从动盘毂铆在一起，其上开有辐射状的槽，可防止热变形。摩擦衬片应有较大的摩擦系数、良好的耐磨性和耐热性，衬片和从动钢片之间一般用铜或铝铆钉铆合，也有的用树脂粘接的。为了使离合器结合柔和、启动平稳，双盘离合器从动盘钢片具有轴向弹性特性结构。从动盘钢片与后衬片之间有六块波浪形弹簧片就其轴向弹性的作用，钢片辐射状切槽之间的扇形面上有六个孔，其中两孔与前衬片铆接，弹簧片有两孔与后衬片铆接，最后扇形面中间的两孔将钢片和弹簧铆接在一起。这样，从动盘在自由状态时，后衬片与钢片之间有一定间隙。在离合器结合时，弹性变形使压紧力逐渐增加，产生轴向弹性，结合柔和。由于发动机传到汽车传动系的转速和扭矩是周期地不断变化的，这就使传动产生扭转振动，另一方面由于汽车行驶在不平的道路上，使汽车传动系出现角速度的突然变化，也会引起上述扭转振动。这些都会对传动系零件造成冲击性载荷，使其寿命缩短，甚至损坏零件。为了消除扭转振动和避免共振，防止传动系过载，多数汽车在离合器从动盘中装有扭转减震器。在离合器从动盘组件中装有扭转减振器，其作用是缓和离合器结合瞬间的冲击，并消除离合器工作过程中的周期性振动，保证传动件的平稳工作。从动盘主要由从动盘本体、摩擦片、从动盘毂、减振盘和减振阻尼片等部分组成。从动盘本体的外沿部分被切槽分成多个扇形，每个扇形制成翘曲的波浪形而菲平面。当量份额摩擦片用铆钉夹住从动盘时，具有一定的轴向间隙，这是的从动盘结合时在轴向上具备一定的弹性和压缩量，避免了压紧力骤然上升带来的冲击。从动盘本体的中心部分开有六个方形窗口可以安放弹簧，在从动盘毂和减振器盘上也开有相应的窗口，用铆钉将三者联接形成安装弹簧的空腔。从动盘毂上还开有3个切口，允许连接从动盘本体和减振器盘的铆钉在开口中移动。这样，从动盘本体通过弹簧把力传给了从动盘毂和从动轴，由于弹簧的压缩，使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘转动一个角度，消除了冲击振动。在三者之间还装有振动阻尼片，可衰减振动能量。减振原理：如下图所示，当从动盘受到扭矩的作用后，由摩擦衬片传来的扭矩首先传到钢片和从动盘，再经弹簧传给轮毂，这时弹簧被进一步被压缩所示。因而，由发动机曲轴传来的扭转及、振动所产生的冲击即被弹簧所缓和以及摩擦片所吸收，而不会传到变速器以后总成部件上；同样汽车行驶于不平路面上所引起传动系角速度的变化也不会影响发动机。图5有些汽车上采用刚度不等（圈数不同）的弹簧，并使安装弹簧的窗孔长度尺寸不一，从而使弹簧起作用的时间吸纳后不一而获得变刚度的特性，可避免传动系的共振和降低传动系的噪声。另外，也有采用橡胶弹性元件的。离合器从动盘在安装时，应具有方向性，以避免连接长度不足（花键毂处）、摩擦片悬空、顶分离轴承等现象。3.压紧机构沿压盘周向对称布置的螺旋弹簧将压盘和从动盘压向飞轮，使离合器处于结合状态。发动机的动力一部分由飞轮经摩擦作用直接传到从动盘上；另一部分由离合器盖、传动片传给压盘，最后也通过摩擦片传给从动盘如图3.7所示。图6为了减小压盘向弹簧传热引起退火，压紧力降低，在压盘的弹簧座处做成凸起的圆柱形肋柱，以减小接触面积，或加隔热垫。4. 分离机构（1）分离叉：分离叉与其转轴制成一体，轴的两端靠衬套支承在离合器壳上。（2）分离杠杆：采用了支点移动，重点摆动的综合式防干涉机构。如图3.8所示：图7 综合式防干涉分离杠杆及工作情况从离合器的分离过程来看，若分离杠杆中间支承是固定铰链，则其外端与压盘铰接处的运动轨迹将是一弧线，而压盘上该点只能作轴向直线运动，这就使分离杠杆产生运动干涉而不能正常运动。要防止这种干涉，在结构上就得使支点或杠杆和压盘连接点（重点）处能沿径向移动（平移或摆动）。由于离合器结合过程中存在着滑磨现象，从动盘、压盘和飞轮长期使用磨损后，压盘会向前(飞轮方向)移动，分离杠杆内端相应地要向后移动，如果安装时分离杠杆内端与分离轴承间不留间隙，则磨损后，分离杠杆内端将由于压在分离轴承上而不能自由的后移，使外端牵制压盘不能前移，从而不能压紧从动盘。这将造成离合器打滑，不能保证传递给发动机的最大转矩，摩擦副和分离轴承也会很快磨损和烧坏。因此在离合器踏板上，是踏板产生一个空行程，称为踏板的自由行程。由于从动盘有一定的弹性，飞轮、压盘和从动盘的接触面积也会有一定的翘曲变形。要使离合器分离彻底，就必须使压盘向后移动充分的距离（13）.这一距离通过一系列杠杆机构放大，反映到踏板上就是踏板的有效行程。有效行程之和就是踏板的总行程。5. 分离轴承 分离杠杆是随离合器主动部分一起绕其中心转动的，而分离套筒则沿其轴线移动，因此二者之间装有分离轴承。分离轴承广泛采用轴向或径向推力轴承，其多为润滑脂在轴承装配之前一次加足的封闭式，及预润滑轴承。在小尺寸的离合器上也采用结构简单的石墨滑动轴承，为降低滑动接触面的单位压力，减小磨损，在分离杠杆内端用卡簧浮动地安装一个与之一起转动的分离环，利用其环形平面与分离轴承接触传动。分离杠杆与分离轴承间有周向滑动，也有径向滑动，当二者在旋转中不同心时，径向滑动加剧。为了消除因不同心引起的磨损，离合器中广泛采用自动调心式分离轴承。6. 离合器壳离合器在发动机与变速器之间，用离合器壳（也称飞轮壳）连接起来。大多数离合器壳是单独用铸铁或铝合金制成的。前端面与气缸体的后断面间用定位套（销）定位，并用螺栓紧固。变速器用螺栓紧固于离合器壳后端面，并用变速器第一轴的轴承该凸缘与离合器壳后孔定心。为了保证变速器第一轴与曲轴的同轴度，离合器壳安装在气缸体上，使其后端应与曲轴线同轴。周布式弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、容易制造，因此应用较为广泛。当发动机最大转速很高时，由于螺旋弹簧是线性的，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，当摩擦片磨损后，弹簧伸长，压紧力下降，这对离合器可靠传扭是很不利的，使离合器传递转矩能力随之降低。 第三章 离合器结构设计一、 离合器结构探讨在设计离合器时，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。在离合器结构设计时必须综合考虑以下几点：1、保证离合器接合平顺和分离彻底。要使离合器接合平顺，就应使离合器在接合过程中压紧力能平缓的增加，可根据离合器的类型采用各自的专门措施来保证。使离合器分离彻底也应根据离合器的不同类型采取专门措施。2、离合器从动部分和主动部分各自的联结形式和支承。离合器主动部分为飞轮，离合器盖和压盘，通常离合器盖都用螺钉固定在飞轮上，飞轮带动离合器盖和压盘旋转，连接方式有多种。离合器从动部分由从动盘和离合器轴组成。从动盘与离合器轴通常用花键连接。从动盘与离合器轴装配后应保证很好的垂直于主动件的轴线，以便离合器的分离彻底。从动盘对主动件轴线的垂直度，在很大程度上与离合器轴的支承结构有关。为了尽量减少制造与安装引起的轴的位置误差，设计时应尽可能把离合器轴的前轴承安装在发动机曲轴的中心孔内。3、离合器的轴向定位与轴承润滑。离合器轴在安装后应保持轴向定位，在拆卸时还应便于从离合器中抽出。离合器的支承轴承和分离轴承等都需要润滑。4、运动零件的限位。为了保证离合器正常工作和对离合器准确操纵，运动零件需要很好的限位。当离合器处于接合位置时（经常接合式），应使分离杠杆内端与分离轴承之间稳定地保持调好的间隙值，这由离合器的压紧弹簧和分离轴承的回位弹簧给予保证。当分离离合器时，应对最大行程有限位。5、离合器的调整。在经常接合式离合器中，需要进行调整的是：（1）分离杠杆与分离轴承之间的间隙值的调整，目的是为了恢复踏板的自由行程。（2）调整各个分离杠杆的内端使处于离合器轴的同一垂直面内，这一调整的目的是为了分离离合器时能均匀拉开压板，保证离合器分离彻底。以上各种调整，都应有具有调整后锁住的结构措施。对结构设计的各项要求，在本设计中将全面地得到考虑，并采取相应的措施予以实现。压盘的驱动方式： 压盘是离合器的主动部分，在传递发动机扭矩时，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，但这种连接应允许压盘在离合器分离过程中应能自由地做轴向移动，常用的连接方式有一下几种：凸块一窗孔式、钢带式、键块式、和销钉式等多种。 凸块窗孔式是在单盘离合器中长期采用的传统结构，在压盘上铸出三个或四个凸块伸入离合器盖对应的窗孔中，三凸块较四凸块的定心精度高。凸块一窗孔式结构简单，但在使用中因接触表面磨损间隙不断增大，从而定心精度不断降低，平衡性恶化，离合器接合时易出现抖动合噪声。钢带式是近年来广泛采用的一种结构。起驱动机构无摩擦合磨损，无传动间隙，效率高。无噪声，定心精度，使用中平衡性好，多用于单盘离合器的压盘驱动方式。销钉式一般天双盘离合器。采用这种结构可大为简化该离合器的驱动装置合压盘，离合器盖的形状，制造工艺性好。键块式一般用于驱动双盘离合器的中间压盘，而压盘驱动装置采取其它型式。本设计的任务是双盘离合器，为了简化离合器的压盘驱动装置，使制造维修方便，因而采用图2-5d所示的压盘驱动，即销钉式压盘驱动方式。 分离杠杆和分离轴承： 设计分离杠杆时，应使其支承机构与压盘的驱动机构在运动上不发生干涉；保证有足够的刚度；支承处的摩擦损失要小；要便于调整分离杠杆内端的位置；要避免在高速时因分离杠杆的离心力造成压紧力降低。分离杠杆的支承常采用滚针轴承。滚销和刀口支承等形式（见图2-6）。锻压的 分离杠杆宜用分离轴承；而冲压的分离杠杆宜用刀口支承。从动盘结构介绍 双盘离合器的从动盘主要由摩擦片、从动钢片及花键毂组成。从动盘对离合器的工作性能影响较大，它是离合器零件中最薄弱的一环，因此在选择其结构和摩擦材料时予以重视。 本设计中的双盘离合器，其摩擦片与从动钢片用铆钉铆接在一起，这种方法便于跟换摩擦片。由于双盘离合器摩擦工作面较多，因而其本身就具有接合柔顺的特点。在本设计中采用不带场地减振器的结构。该离合器的从动盘总成直接用铆钉接在从动盘毂上。这种结构的优点在于重量轻、结构简单、制造方便。其缺点在于不能有效的避免汽车传动系的共振，在缓和冲击，减小噪声，提高传动系零件的寿命，改善汽车行驶的舒适性，使汽车平稳起步等方面都比装有减振器的从动盘差。因此，从改善离合器的工作性能方面来看，安装带扭转减振器的从动盘在载重汽车上也将必然成为一种趋势。摩擦片的材料选择 摩擦片的工作环境是比较恶劣的，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的使用条件，摩擦片性能应满足一下几个方面的要求：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。离合器摩擦片所用的材料有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。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，但这种连接方式应允许压盘在离合器分离过程中应能自由的做轴向运动。常用的连接方式有多种。离合器压盘及中间压盘的厚度确定的依据主要有一下几点：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。离合器盖 离合器盖一般都和飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分扭矩。此外，它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此，在设计中应特别注意一下几个问题：（1)应具有足够的刚度，以免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。为此可采取如下措施：适当增大盖的板厚，一般为2540mm；在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边；尺寸大的离合器盖可改用铸铁铸造。因此，为了减轻重量和增加刚度，该离合器盖采用2.75毫米厚的08钢板，经冲压加工制成。（2)应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。（3)盖的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口，将离合器制成特殊的叶轮形状，或在盖上加设通风扇片等，用以鼓风。由于本设计选用的是传动销传动方式，因而，离合器盖通过传动销与飞轮连接在一起，传递一部分发动机扭矩，其对中性则就由六个传动销来保证。离合器分离装置 在离合器分离和接合过程中，踏板与压盘之间的运动联系最后由分离杠杆不定期实现。本设计采用的是周置弹簧的压紧机构，共采用了6个分离杠杆，沿周方向均分布。在前面离合器结构探讨中，该离合器分离杠杆采用了图26c所示的分离杠杆结构型式。该分离杠杆采用钢板冲压而成，加工比较简单，而且调整螺杆在分离杠杆的外端，调整也比较方便。但由于分离杠杆的中间支承在离合器盖的窗口上，支承处的结构面积较小，容易磨损，而且磨损后，分离杠杆的位置会产生移动，工作时就会发出响声。另外，调整螺钉在分离杠杆外，加大了压盘尺寸，使离合器重量增加。进行分离的尺寸设计时，应注意一下几个问题：1)分离杠杆应具有较大的弯曲刚度，以免分离时杆件弯曲变形过大，减小了压盘行程，使分离不彻底。为了加大刚度，在分离杆上设置了加强筋。2)应使分离杠杆支承机构与压盘的驱动机构在运动上不发生干涉。在本设计中，为了避免分离杠杆产生运动干涉，在结构中设置了相应措施：由于分离杠杆是通过分离螺钉与压盘相联系的，因而运动干涉问题就出现在分离杠杆与分离螺钉的铰接处，为了克服运动干涉现象的发生，分离杠杆上的铰接孔做得比分离螺钉直径要大，同时，在分离杠杆与分离螺钉连接处采用了一个自动调节垫圈。这样，在离合器分离时，在自动调节垫圈的作用下，铰接处的分离杠杆就可产生一个绕支点作圆弧运动的运动量，从而可以避免产生干运动干涉。3)分离杠杆内端高度应能调整，使各内端位于平行于压盘的同一平面，其高度差不大于02mm。4)分离杠杆的支承处应采用滚针轴承、滚销或刀口支承，以减小摩擦和磨损。5)应避免在高速旋转时因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力。6)为了提高通风散热能力，町将分离杠杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。 分离杠杆主要有钢板冲压和锻造成形两种生产方式。支承环和支承铆钉的安装尺寸精度要高，耐磨性要好。支承环一般采用3040mm的碳素弹簧钢丝。 分离杆的材料和热处理分离杆一般由低碳钢（08）冲压或由中碳钢（35）锻造而成。在本设计中，分离杠杆采用4毫米厚的08钢板经冲压加工而成，为了提高离合器压紧弹簧 本设计的压紧装置是沿压盘圆周分布的圆柱螺旋弹簧。压紧弹簧沿着离合器圆周分布时，通常采用圆柱螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端拼紧并磨平。这样可使弹簧的两端支承面较大，各圈受力均匀，且弹簧的垂直度偏差较小。为了保证离合器摩擦片上有均匀的压紧力，螺旋弹簧的数目一般不得少于6个，而且应该随着摩擦片的外径的增大而增加弹簧的数目。此外，在布置螺旋弹簧时要注意分离杠杆的数目，使弹簧均布分离杆之间，即弹簧的数目是分离杆数的倍数。 离合器周置螺旋弹簧的钢丝直径一般在4毫米左右，由于其直径不大，周围环境工作温度也在正常范围内，所以弹簧的材料大都采用65Mn钢或碳素弹簧钢。离合器外壳底盖 在本设计中由于不知发动机曲轴、飞轮等零件的尺寸，因而只有根据本设计计算出的压盘、中间压盘的尺寸以及该离合器的结构特点，在参照解放车用双盘离合器总成装配图予以确定。该离合器外壳采用灰铸铁铸造而成。离合器外壳底盖的尺寸的确定也是根据压盘的尺寸，再参照解放车用双盘离合器外壳底盖的工作图及本离合器总成装配图尺寸来达到的。该零件的工作图参见设计图纸。该离合器外壳底盖采用厚为1.5mm的08板料经冲压制成，再在表面涂漆防锈。二、设计过程2.1 离合器的容量参数的计算离合器的容量是反映某一确定的汽车在正常使用离合器情况下，其传递转矩的能力。一般包括：最大滑磨转矩、滑磨功和温升速率。离合器容量设计合适，可使离合器在满足汽车各种要求的同时，最大限度地提高使用寿命。2.1.1 滑磨功W 通常采用单位压盘质量的滑磨功（W/m）、单位摩擦片面积滑磨功(W/A)、单位压盘质量的发动机功率(P/m)、单位摩擦片面积的发动机功率(P/A)、温升速率H和后备系数等来评价离合器传递扭矩的能力和使用寿命。W= （2-1）式中：=3.14，n=2500r/min，T=840.3Nm，r=0-4643m，m=28000kg，i=6.0，i=9.69，sin，0.009，=0.9。则91684.1Nm。（根据文献中表2-1，2-2，2-3）2.1.2 温升速率=0.1047 （2-2） 式中:各符号数值同上。则110015.1 Nm。2.1.3 离合器转矩容量T（Nm）T= (2-3)式中：,离合器的后备系数1.60（根据文献中表2-4），840.3Nm。则T1345.12 Nm。2.1.4 离合器摩擦片外径D、内径d及面积A根据文献中图所示，根据发动机最大转矩初选摩擦片外径D，由表2-5选定摩擦片的尺寸，然后根据摩擦面数量计算摩擦片总面积A，根据式（2-1）、（2-2）计算单位摩擦片面积的滑磨功W/A、温升速率/A和发动机功率单位摩擦片面积P/A，并且应不大于表2-6中的推荐值。因设计要求840.7Nm，排量为5.990L汽车，所以本设计采用外径380mm内径d=205mm摩擦片厚度为4.0mm单面面积为80405.1mm类型的摩擦片。则W/2A0.57Nm/ mm/2A0.69Nm/( mms)可以看出W/A和/A均小于表2-6中的推荐值。2.1.5 压紧力F(N)因本设计D/d=1.431.7所以F=3000(D+d)/ uZ(D2+Dd+d2)式中:，Z=4 则F=（74398834）N。2.1.6 摩擦片的单位压力P(N/ mm)P=F/a (2-5)式中,a=80405.1 mm,P=0.0930.100,均小于表2-7中的许用值。2.2 从动盘零件的结构选型和设计从动盘由从动片、摩擦片和从动盘毂3个基本组成部分。从动盘有两种结构形式：带扭转减振器的和不带扭转减振器的。不带扭转减振器的从动盘结构简单，重量较轻，从动盘中从动片直接铆在从动盘毂上；而带扭转减振器的从动盘，其从动片和从动盘毂之间却是通过减振弹簧弹性地连接在一起。本设计采用不带扭转减振器的。2.2.1从动片从动片要尽量减轻重量，并是质量的分布尽可能的靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。为了见笑转动惯量以减轻变速器换挡时的冲击，从动片一般都做得比较薄，本设计用2.0mm厚的钢板冲制而成。从动片分为整体式弹性从动片、分开式弹性从动片、组合式弹性从动片。本设计选取整体式从动片。2.2.2 从动盘毂根据文献1表2-10，本设计用从动盘外径为380mm，选花键齿数为10个，花键外径为40mm，花键内径为32mm，齿厚为5mm,有效齿长为55mm。计算挤压应力 =,P= （2-6）式中:n=10, =840.3N，D=40mm,d=32mm,Z=2,h=4,l=55mm。则=0.0239Mpa。2.2.3 从动盘摩擦材料的选择从动盘摩擦材料大体可分为:石棉基摩擦材料、替代石棉的有机摩擦材料、金属陶瓷摩擦材料。由于石棉基摩擦材料的耐热性比较好，它又可以得到铜丝或锌丝的加强，所以采用它。2.2.4螺旋弹簧的设计和计算压紧弹簧沿着离合器压盘圆周布置，螺旋弹簧的两端拼紧并磨平，这样可使弹簧的两端支承面较大，各圈受力均匀，且弹簧的垂直度偏差较小。在周置弹簧离合器中，设弹簧数为i，每个弹簧的工作压力F为 （3.9）弹簧的工作压力为 （3.10）式中，为工作应力（Mpa）；Dp为簧圈平均直径（即中径）（mm）；d为弹簧钢丝直径（mm）；为旋绕比，=Dp/d，对于离合器压簧，一般取为68；为考虑剪力与簧圈曲率影响的校正系数，。离合器分离时，弹簧在工作压力的基础上，又受到分离轴承的压力，这时弹簧压力达到最大值。将此值代入3.10式可算出弹簧最大应力。离合器的材料为65Mn，工作压力宜在700Mpa左右，最大应力不宜超过800900Mpa。选好旋绕比后，计算出，本次设计取旋绕比为7，则： 压盘压紧力取18000N，每个弹簧的的工作压力为： 由（3.10）式可得：取d=4.3mm.弹簧的工作圈数可根据刚度条件和确定： 式中，G为切变模量，对碳钢,K为弹簧刚度，一般取为2045N/mm，设计时取25N/mm，弹簧刚度可按下式确定： 式中， 为离合器分离过程中弹簧的变形量，它等于压盘的形程，对于单盘离合器，对于双盘离合器，mm，弹簧最大的压力一般不大于（1.151.20）F。 弹簧的总圈数一般比工作圈数多1.52.0圈。弹簧受最大压力时，相邻圈之间的间隙应保持在0.51.5mm。2.3 压盘设计（1） 压盘传力方式的选择压盘和飞轮间常用的连接方式有：凸台连接方式，键连接方式，销连接方式。单片离合器常采用凸台连接方式，也可采用键连接方法，在双片离合器中一般采用综合式的连接方法，即中间压盘通过键，压盘则通过凸台，由于这种设计比较复杂，所以本设计采用传力销式。（2）压盘几何尺寸的确定在摩擦片的尺寸确定后与它摩擦相接触的压盘内外径尺寸也就基本确定下来了。这样压盘几