汽车设计之离合器复习题难点.docx

第二章 离合器设计一、学习目的和要求1、掌握离合器结构，工作原理及功用；2、熟练掌握膜片弹簧离合器,周置圆柱螺旋弹簧的优缺点；单片离合器与多片离合器的优缺点;3、熟练掌握离合器主要参数的概念和计算（离合器后备系数、传递的最大静转矩、等效半径等）；4、熟练掌握离合器后备系数、单位压力、从动盘的内外径的选择原则，以及后备系数范围；5、掌握离合器扭转减振器的作用，以及双质量飞轮的特点及应用；6、掌握膜片弹簧离合器的膜片弹簧几何参数对弹性特性的影响特性；7、掌握膜片弹簧的工作特性（工作点，磨损极限点，分离点的特点）。二、课程内容和考核方法1、离合器结构及功用（多选题，简答题）2、离合器工作原理（判断说明或判断改错）3、离合器参数选择原则（术语，选择，简答，计算，综合应用）4、膜片弹簧与周置弹簧离合器优缺点比较（简答、选择、填空）5、单片离合器与多片离合器特点比较（选择、判断说明或改错、简答、填空）6、扭转减振器的作用与双质量飞轮的作用，以及应用（填空、选择）三、章节练习题1、汽车离合器由哪几部分组成？应满足的功用是什么？2、试比较膜片弹簧离合器与周置弹簧离合器的优缺点？3、膜片弹簧的工作点最佳位置特点？4、根据离合器工作原理，推算离合器传递的最大静转矩，根据发动机的最大扭矩计算其后备系数？5、膜片弹簧的弹性特性有何特点？影响弹性特性的主要因素是什么？工作点的最佳位置如何确定？6、选择离合器后备系数应考虑的因素？7、从动盘的内外径如何确定，其原则是什么？8、扭转减振器的作用和功能是什么？9、双质量飞轮的优点是什么？在什么车上应用？四、历年试题（1）单选题1周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛，【 】不是周置弹簧离合器的缺点。 【 D 】A压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火B当发动机最大转速很高时，周置弹簧向外弯曲，使弹簧压紧力下降C弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损D压盘通风散热不良，因而容易烧坏摩擦片 20082.下列【 】不是周置弹簧离合器的缺点。 【 A 】A压盘通风散热不良，因而容易烧坏摩擦片B当发动机最大转速很高时，周置弹簧向外弯曲，使弹簧压紧力下降C弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损D压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火 20103.汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片离合器，多片离合器不具备的优点的是【 】。 【 A 】A离合器从动部分转动惯量小 B接合平顺柔和C摩擦表面温度较低 D磨损较小、使用寿命长 20084. 下列【 】不是膜片弹簧离合器的优点。 【 D 】 A膜片弹簧具有非线性特性 B膜片弹簧具有分离杠杆的作用 C膜片弹簧压紧力均匀 D膜片弹簧制造成本低 20105. 在下列形式的离合器中，弹簧压紧力在摩擦片允许的磨损范围内基本保持不变的是【D】。 A周置弹簧离合器 B斜置弹簧离合器 C中央弹簧离合器 D膜片弹簧离合器 2012【注释】15题考核膜片弹簧离合器与周置弹簧离合器，单片、双片与多片离合器的特点。考核方式一般是将优缺点混合或者将不同种类离合器优缺点混淆。6. 离合片单位压力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，充分考虑发动机后备功率等因素，【 】不是应该考虑的因素。 【 B 】A离合器使用频繁程度 B发动机最大转矩C摩擦片材料及其质量D离合器后备系数 20087. 确定离合器后备系数的原则，下列说法正确的是【 A 】： A为可靠传递发动机最大转矩，后备系数不宜过小； B为减小离合器尺寸，后备系数不宜过小 C发动机为柴油机时，后备系数应小些 D膜片弹簧离合器后备系数应比螺旋弹簧离合器大些。 20138. 确定离合器后备系数的原则，下列说法正确的是【 C 】A发动机为柴油机时，后备系数应小些 B为减小离合器尺寸，后备系数不宜过小C为可靠传递发动机最大转矩，后备系数不宜过小D膜片弹簧离合器后备系数应比螺旋弹簧离合器大些 2014，20159. 后备系数是离合器设计的重要参数，对于乘用车及最大总质量小于6t的商用车，后备系数选取范围为【 C 】A0.90 - 1.00 B1.10 - 1.25C1.20 - 1.75 D1.80 - 4.00 2014,201510. 膜片弹簧的弹性特性与有关（为自由状态膜片弹簧内截锥面高度，为膜片弹簧钢板厚度），适合汽车离合器要求的是满足【 C 】： A. B. =或2 C. 2 201311在同样摩擦片外径时，选用较小的内径虽可增大摩擦面积，提高传递转矩的能力，但因为【 】等原因，使其应满足：。 【 D 】A摩擦面上的压力分布不均匀 B内外缘圆周的相对滑磨速度差别太大C不利于散热 DABC 200812. 离合器摩擦片外径相同时，选用较小内径的目的是【 D 】：A改善摩擦面上的压力分布不均匀性 B减小内外缘圆周的相对滑磨速度 C便于安装扭转减振器 D增大摩擦面积，提高传递转矩的能力 2013，2014,2015【注释】612题考核离合器参数（离合器后备系数，离合器单位平均压力，从动盘的内外径，膜片弹簧的几何参数等）的选择设计要求与计算。13. 下列描述中，不属于双质量飞轮减振器的优点的是【 C 】。 A可降低发动机与变速器振动系统的固有频率 B可加大减振弹簧的位置半径，降低弹簧刚度 C可提高离合器结合的平顺性 D可减小从动盘的转动惯量 201214. 双质量飞轮减振器可以改善发动机变速器振动系统的振动，避免怠速共振，主要适用于转矩变化大的车型是【 D 】： A前置前驱汽油汽车 B前置前驱柴油汽车 C前置后驱汽油汽车 D前置后驱柴油汽车 201315. 在离合器中装扭转减振器的主要目的是【 B 】A降低传动系峰值载荷B降低传动系固有频率C消除传动系振动D消除传动系噪音 2014,2015【注释】1315题考核离合器扭转减振器的作用，以及双质量飞轮结构的优点。（2）多选题1. 膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，膜片弹簧的主要优点有【ABCD】：A理想的非线性弹性特性 B零件数目少，质量小；C 压紧力变化很小，压力分布均匀 D弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好E 制造工艺简单，成本低 20132. 膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，膜片弹簧的主要优点有【ABCE】A理想的非线性弹性特性 B零件数目少，质量小C摩擦片接触良好，压力分布均匀 D制造工艺简单，成本低 E弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好 2014,20153. 周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，周置弹簧离合器的缺点主要有【BCD】：A压盘通风散热不良，因而容易烧坏摩擦片B压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火C当发动机最大转速很高时，周置弹簧向外弯曲，使弹簧压紧力下降D弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损E结构复杂，制造难度大 2013【注释】多选题13题考核膜片弹簧离合器与周置弹簧离合器优缺点，将两种离合器优缺点混合构成题目选项。4. 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，其主要组成部分包括【A BCD 】A主动部分 B从动部分 C压紧机构 D操纵机构 E润滑系统 2014,2015【注释】该题考核摩擦离合器结构，从离合器工作原理角度考虑离合器主要组成部分。（3）填空题1. 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时需要考虑选择离合器后备系数，离合器后备系数的定义：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。 20082. 汽车离合器摩擦片的内外径选择时，需确保靠内外径之比处于0.530.70之间，若内外径相差太大会导致滑磨速度相差太大、摩擦片磨损不均匀。 20103. 当发动机转速较高时，周置弹簧离合器的弹簧由于离心力作用向外弯曲 ，使压紧力显著下降，离合器的传递转矩的能力也随之降低。 20104. 某汽车离合器摩擦片外径为380mm、内径为206mm，弹簧压紧力为9000N，采用双片结构，若摩擦因子为0.25，发动机最大转矩为658Nm。离合器能够传递的最大转矩为 1375 Nm，离合器的后备系数为 2.06 。 2012【注释】14题考核离合器参数（离合器后备系数，离合器单位平均压力，从动盘的内外径，膜片弹簧的几何参数等）的定义、选择设计要求与计算。5. 离合器扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)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，阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。 2008，2010【注释】第5题考核离合器扭转减振器的组成与作用。（4）判断题【说明】这类题型有判断正误题，判断说明题和判断改错题。答题时一定要看清题目要求，如是判断说明题，不管题目对与错，在判断后都要进行说明，即说明对或错的理由。如是判断改错题，则判断后仅对错误进行改进，不必说明理由。1. 由于斜置弹簧离合器的轴线与弹簧的轴线成一夹角，摩擦片磨损后作用在压盘上的压紧力几乎保持不变，工作性能稳定。【】 20122. 由于现代乘用车发动机转速的提高，离心力导致周置弹簧离合器的压紧弹簧歪斜甚至严重弯曲，出现弹簧压紧力下降，因此在现代乘用车上不适于采用周置弹簧离合器。【】 2012【注释】12题考核不同结构离合器的优缺点及其应用。3. 如果离合器从动盘压紧弹簧的弹力变弱，离合器容易打滑。【 】 2014,2015【注释】第3题考核离合器的工作原理，即通过压紧弹簧的压力产生摩擦力矩。（5）术语解释题无单独考核术语，在简答题和综合应用题中考核了离合器后备系数。（6）简答题1. 汽车离合器一般应满足哪些基本要求？ 2013答：）在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩）接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击）分离迅速彻底）从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮件的冲击）良好的吸收热能和通风散热效果，保证离合器的使用寿命）避免传动系产生扭转振动，具有吸收振动，缓和冲击的能力）操作轻便，准确）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的变化要尽可能小，保证稳定的工作性能）应有足够的强度和良好的动平衡）结构简单，紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装维修调整方便等。2. 离合器的四大组成部分及离合器的主要功用？ 2014答：离合器主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操综机构等四部分。 离合器的主要功用是： 1）切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证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。 2）在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击。 3）在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏。 4）有效地降低传动系中的振动和噪音。【注释】12题考核汽车离合器的基本要求，离合器结构组成及其功用。3. 膜片弹簧离合器与周置圆柱螺旋弹簧离合器相比有哪些优点？ 2010答：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，主要由碟簧部分和分离指组成，它具有如下一系列优点：1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，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，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，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，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。4）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。【注释】第3题主要考核比较膜片弹簧离合器与周置弹簧离合器的优缺点。4. 汽车离合器中使用的膜片弹簧，在自由状态下的内锥高H与弹簧钢板厚度h的比值对弹簧的弹性特性影响较大，如下图所示，请说明哪一种满足汽车离合器的要求？根据你选择的曲线确定膜片弹簧的工作点？（请画出简图） 2008答：为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的Hh比值在，一般为162。新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般，以保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力变化不大，即当摩擦片磨损到极限位置时，膜片弹簧的工作点到A点，这时压紧力基本保持不变。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。5. 什么是离合器的后备系数？写出其表达式，并阐明离合器的后备系数的选择原则。2008答：为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时静摩擦力矩应大于发动机最大转矩，离合器的后备系数定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；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，应选取大些；货车总质量越大，产也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。6. 汽车离合器后备系数选择时应该注意哪些问题？选择的原则是什么？ 2012答：后备系数反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应考虑摩擦片磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩，防止离合器滑磨时间过长，防止传动系过载以及操纵轻便等因素。为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长，不宜选得太小。为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选得太大。当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选得小些；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，应选得大些。汽车总质量越大，也应选得越大。采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些。发动机缸数越多，转矩波动越小，可选得越小。膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取值可比螺旋弹簧离合器小些。双片离合器的值应大于单片离合器。7. 设计汽车离合器时，选择摩擦片的单位压力应该注意哪些问题？选择的原则是什么？ 2012答：单位压力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、发动机后备功率的大小、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、发动机后备功率较小、装载质量大或经常在坏路面上行驶的汽车，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，应取小些；后备系数较大时，可适当增大。【注释】离合器参数（离合器后备系数，离合器单位平均压力，从动盘的内外径，膜片弹簧的几何参数等）的定义、选择设计要求与计算。（7）综合分析题1. 某汽车采用单片离合器，摩擦面间的摩擦系数为，摩擦片的内外半径分别为和，离合器压盘施加在摩擦片上的压力为。解答下列问题： 1）计算离合器的静摩擦力矩。 2）为了保证离合器在任何工况下都能可靠传递发动机最大转矩，设计离合器时如何考虑发动机最大转矩与离合器的静摩擦力矩之间的关系？ 2010解：（1）摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力短根据摩擦定律可表示为（1）式中，Tc为静摩擦力矩；f为摩擦面间的静摩擦因数；F为压盘施加在摩擦面上的工作压力；Rc为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数是从动盘数的两倍。如图所示，设为摩擦面承受的单位压力，且压力分布均匀，则单元摩擦面积上产生的单元摩擦力矩为 (2)整个摩擦面上产生的摩擦力矩为 (3)式中，为摩擦片外半径；为摩擦片内半径。摩擦面承受的单位压力为 (4)式中，为摩擦片外径(mm)，；为摩擦片内径，。对于具有个摩擦面的离合器，其摩擦力矩为 (5)将式(4)代入式(5)得 (6)对比式(2)和式(6)，可以得到摩擦片平均摩擦半径为 (7)当时，可由下式相当准确地计算 (8)将式(4)与式(8)代入式(1)得 (9)式中，为摩擦片内、外径之比，。（2）为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应大于发动机最大转矩，即 (10)式中，为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。2. 某汽车发动机最大转矩为350Nm，如图所示为离合器摩擦片，该离合器为普通有机摩擦材料做摩擦片的单片离合器。已知离合器参数为从动片外径 D=350mm，从动片内径 d =195mm，摩擦系数f=0.25，摩擦面单位压力p=0.16N/mm2，假设工作压力均匀。按下列要求解答问题：（1）计算该车离合器可以传递的最大摩擦力矩；（2）解释离合器后备系数概念并计算该离合器的后备系数；（3）计算摩擦片的平均摩擦半径。 2013 答：(1)摩擦离合器是靠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根据摩擦定律可表示为 (a)式中，为静摩擦力矩；为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.250.30，这里取0.25；为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；为摩擦面数，是从动盘数的两倍,这里取2。(2)假设摩擦片上工作压力均匀，则有 (b)式中，为摩擦面单位压力，为一个摩擦面的面积；为摩擦片外径；为摩擦片内径。（3）摩擦片的平均摩擦半径计算：根据压力均匀的假设，如图所示，摩擦片上微元产生的单元摩擦力矩为而，所以，整个摩擦面上产生的摩擦力矩为单片离合器产生的摩擦力矩为 (c)由（a）式和（c）式，有 （d）将（b）式代入（d）式，可得 （e）当dD0.6时，可相当准确地由下式计算（4）根据（c）式和（e）式，将数据代入即刻计算出该离合器所能传递的最大静摩擦力矩为742.29Nm。平均摩擦半径为139.92mm。（5）离合器的后备系数是指离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机的最大转矩之比。该离合器的后备系数为：即该离合器的后备系数为2.123. 后备系数是离合器设计的重要参数，请分析回答下列问题： （1）何为离合器后备系数？ （2）后备系数取值不宜太小的主要原因是？ （3）若某汽车发动机最大转矩Temax =5 x 102 N.m，双盘干式离合器由9个周置圆柱螺旋弹簧产生总压紧力 F= 6x103 N，摩擦片外径D=320mm，内径d=180mm，摩擦系数f=0.3 (取平均摩擦半径Rc=(D +d)/4)，计算后备系数。 2014答：1）离合器后备系数指离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比；2） a. 为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器磨滑时间过长，不宜过小；b. 当使用条件恶劣、需要拖带挂车时，为提高起步能力，减少离合器磨滑，应选得大些；c. 采用柴油机时，转矩较不稳定，选取的应比汽油机大些。3）Rc=(D+d)/4=(0.32+0.18)/4=0.125(m)Tc=fFRcZ=0.3 x6000x0.125x4=900(N.m) = Tc/Temax=900/500=1.8 即该离合器的后备系数为1.84. 某汽车发动机最大转矩Temax =300N.m，如图所示为离合器摩擦片，该离合器为单片离合器。已知摩擦片外径D=300mm，内径d=180mm，摩擦系数f=0.25，假设工作