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毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 东风 型货车膜片弹簧离合器设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07导教师姓名 职称 实验师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 东风 型货车膜片弹簧离合器设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、研究现状 现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。在以内燃机作为动力的机械传动汽车中，离合器作为一个独立部件而存在，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依靠主，从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。 在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。制造比较容易，摩擦面容易修复。那时也增出现过蹄 无论锥形离合器、还是蹄 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。 现在所有的盘片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，在汽车起步时离合 器的结合比较平顺，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片。采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更加满意的性能。浸在油中的盘式离合器，盘在直径不能太大，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。 实际上早在 1920 年就出现了单片式离合器，但由于当时技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在结合时不够平顺等问题。多年的实际经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于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，已能做到结合平顺，因此现在广泛应用于大、中、小各类车型中。 如今采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的结合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减震器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和动载荷。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需的踏板力。另外，近 年来由于多片湿式离合器在技术上的不断改善，在国外的某些重型牵引车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。 随着汽车发动机转速功率的不断提高、汽车电子技术的告诉发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能角度出发，传统的推片膜片弹簧离合器正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。结构上采用拉式膜片弹簧离合， 其允许的传扭能力要比推式大。从动盘采用金属陶瓷的离合器比一般有机片摩擦材料的离合器传扭能力提高 30%，而使用寿命至少提高 70%以上。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作，已成为离合器的发展趋势。 2. 选题目的和意义 离合器是传动系中直接与发动机相连接的装置。它的作用是平稳结合、切断发动机和传动系之间的动力传递。离合器可以保证汽车平稳起步：避免变速器换挡时，轮齿间发生剧烈的冲击：防止传动系中各零部件由于过载而损坏。 目前，国内外 中型货车 离合器通常使用膜片弹簧离合器。而 膜片弹簧按其从动片数又分为单片式、双片式和多片湿式离合器。为了提高 中型货车 离合器的使用性能，研究人员对离合器的组成部分，进行了更进一步的研究。比如，近年来出现的扭转减振特性和性能价格比较理想的双质量飞轮结构。 膜片弹簧离合器是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，具有一系列优点： （ 1）膜片弹簧具有理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持变因而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，零件数量少，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）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。 但膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本高，对材质和尺寸精度要求较高，其非 线性弹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。因此膜片弹簧离合器不仅在乘用车上被大量采用，而且在各种形式的商用车上也被广泛应用。 随着汽车运输业的发展 ， 中型货车 离合器还要在原有基础上不断提高和改进。以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来车辆在性能上向高速发展，发动机的功率和转速不断提高；国内也有类似情况。此外， 中型货车 离合器 的使用条件也日酷一日。因此，提高 中型货车 离合器的转扭能力、提高其使用寿命、简化 操作已成为离合器目前发展的趋势。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 （ 1）膜片弹簧离合器的总体方案结构确定 （ 2）膜片弹簧基本参数的确定 （ 3）离合器从动盘设计 （ 4）离合器盖及压盘的设计 （ 5）离合器操纵机构的设计 （ 6）离合器膜片弹簧的设计 （ 7）各主要零件的强度校核 （ 1）离合器打滑 （ 2）离合器分离不彻底 (3) 分离杠杆运动干涉 (4) 离合器分离时曲轴的窜动 （ 5）压盘移动距离和踏板有效行程 三、技术路线（研究方法） 离合器总体方案设计 离合器整体结构设计 离合器主动部分设计 离合器从动部分设计 离合器压紧机构设计 离合器操纵机构设计 各主要部件强度校核 完成 图设计 传动部件 离合器盖 压盘 从动盘 压紧弹簧 分离轴承 四、进度安排 1. 调研，收集资料，撰写开题报告 第 1 2 周 (2 月 28 日 13 日 ) 2. 根据中型货车离合器的特点，进行方案设计 第 3 5 周 (3 月 14 日 3 日 ) 3. 绘制离合器草图 第 6 8 周 (4 月 4 日 24 日 ) 4. 绘制总装配图、部件图和零件图 , 撰写设计说明书 第 9 12 周 (4 月 25 日 22 日 ) 5. 完善设计，提交指导老师审核并修改 第 13 14 周 (5 月 23 日 5 日 ) 6. 提交系里评阅并修改，准备答辩 第 15 16 周 (6 月 6 日 19 日 ) 7. 毕业设计答辩 第 17 周 (6 月 20 日 26 日 ) 五、 参考文献 1 胡加 J2000. 2 郝琪 ,过学迅 ,罗永革 ,冯樱 J2003. 3 余仁义 ,梁涛 J2003. 4 管文 拉机离合器设计与分析 J5 宋胜伟 摩擦离合器的设计 J6 周曰文 拖拉机离合器设计与研究 J7 8 997. 9 徐石安，江发潮 2005. 10 王望予 京：机械工业出版社， 11 臧杰，阎岩 册）北京：机械工业出版社， 12 司传胜 J13汽车工程手册编辑委员会编 北京：人民交通出版社， 2001. 14 闫春利，张希栋 林业机械与木工设备， 15 高翔，朱茂桃，夏长高编 1996. 16 李林，刘惟信 清华大学学报， 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 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接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力 。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。 本设计主要是对中型货车的膜片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，首先进行了基本参数的选择，其次对 零部件设计：压盘 、离合器盖、弹性传动片，分离装置，以及从动盘、从动片和从动盘毂，操纵机构，扭转减震器中的螺旋弹簧的设计。根据各零部件的工作条件，并对其进行了相关校核。 确保所设计的离合器能最大限度传递发动机的输出转矩。 关键词： 压盘；膜片弹簧；摩擦片；操纵机构；离合器 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is be in of is In be or so of to or to At in of on is a of to is to of on to of to of to of to of 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 合器的研究背景 . 1 内外研究现状 . 3 合器设计的主要内容 . 4 第 2 章 离合器方案设计及功能 . 5 片弹簧离合 器结构以及运动方式 . 5 片弹簧离合器性能构造 . 6 片弹簧离合器工作原理 . 6 片弹簧离合器的优点 . 6 片弹簧离合器设计基本要求 . 7 章小结 . 7 第 3 章 膜片弹簧离合器零部件的结构设计 . 9 擦片基本结构尺寸参数的选择 . 9 动盘总成设计 . 11 动片设计 . 11 动盘毂设计 . 11 盘设计 . 13 盘参数的选择和校核 . 13 动片设计 . 15 合器盖设计 . 16 合器分离装置的设计 . 17 离轴承及分离套筒 . 17 离轴承的设计计算 . 17 片弹簧的设计 . 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计 片弹簧结构形状的特点 . 18 片弹簧的变形特性 . 19 片弹簧基本参数的选择 . 19 片弹簧参数的校核 . 21 片弹簧的强度计 算 . 22 转减振器设计 . 25 转减振器的功能 . 25 转减振器的结构类型的选择 . 25 转减振器参数确定 . 26 章小结 . 31 第 4 章 离合器操纵机构设计 . 32 纵机构的设计要求 . 32 压式操纵机构的结构原理 . 32 纵系统周边工作环境和时间因素的影响 . 33 合器踏板的设计 . 34 纵系统的传动比计算 . 34 缸及工作缸的设计计算 . 35 缸的设计 . 36 缸的设计 . 36 章小结 . 37 结论 . 38 参考文献 . 39 致谢 . 40 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章 绪 论 合器的研究背景 自十九世纪末第一辆货车诞生以来，货车工业经历了一百多年的发展过程。由于社会生产力和科学技术日新月异的发展，也推动了货车设计日臻精巧，并且其运输能力和各项性能也得到不断提高。现今货车不管是国民经济，还是人们的日常生活中都是一种不可 缺少的交通工具。因此货车工业的发展规模和技术水平往往标志着一个国家的经济水平和科技水平 1。 货车传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。离合器是货车传动系中直接与发动机相联系的部件。在货车起步前，先要起动发动机，这时应使变速器处于空挡位置，将发动机与驱动轮之间联系断开，以卸除发动机负荷。待发动机已起动并开始正常的转速运转后，方可将变速器挂上一定档位，使货车起步。货车起步时，货车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系（它联系着整个货车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，货车将突然向前冲动一下，但并未能起步。这是因为货车从静止到前冲时，产生很大惯性力。对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低转速（一般为 300以下，发动机即熄火而不能工作，当然货车也不能起步。 离合器的首要功用是保证货车平稳起步。在传动系中装设了离合器后，在发动机起动后，货车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器逐渐接合，在离合器逐渐接合过程中，发动机所受阻力矩也逐渐增加，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速以上，不致熄火。由于离合器的接合紧密程度增大，发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加。到牵引力足以克服起步阻力时，货车即从静止开始运动并逐步加速。 离合器的另一项功用是保证传动系换档时工作平稳。在货车行使过程中，为了适应不断变化的行使条件，传动系经常要换用不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮或其它挂档机构，使原用档位的某一齿轮副退出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前也必须踩下离合器踏板，中断动力传递，便于使原用档位的齿轮副脱开，同时有可能使新档位齿轮副的啮合部位的速黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 度逐渐 相等（同步），这样，进入啮合时的冲击可以大为减轻。 离合器的第三功用是防止传动系过载。当货车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性相连而急剧降低转速，因此其中传动件会产生很大的惯性力矩（数值可能大大超过发动机正常工作时所发出大最大转矩），对传动系造成超过其承载能力的载荷 ,而是其机件损坏。有了离合器，便可依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。 欲使离合器起到以上几个作用，离合器应该是这样一个传动机构，其主动部分和从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传 动过程中还要有可能相对转动。所以，离合器的主动件与从动件之间不可采用刚性联系，而是借二者接触面之间的摩擦作用来传递转矩（摩擦离合器），或是利用液体作为传动的介质（液力耦合器），或是利用磁力传动（电磁离合器）。在摩擦离合器中，为产生摩擦所需的压紧力，可以是弹簧力、液压作用或电磁吸力。如图 图 合器 离合器的具体结构，首先，应在保证发动机最大转矩的前提下，满足四个基本性能要求： （ 1）离合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠。 （ 2）结构简单，重量轻，惯性小，外形尺 寸小，工作安全，效率高。 （ 3）接合元件耐磨性高，使用寿命长，散热条件好。 （ 4）操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。 其次，离合器从动部分的转动惯量要尽可能小。离合器的功用之一是当变速器换档时，中断动力传递，以减轻齿轮冲击。如果与变速器主动轴相连的离合器从动部分的转动惯量大，当换档时，虽然由于分离了离合器，使发动机与变速器之间联系脱开，但离合器从动部分较大的惯性力矩仍然输入给变速器，其效果相当于分离不彻底，就不能很好的起到减轻齿轮间冲击的作用。 此外，还要求离合器散热良好。因为在货车行驶过程中，驾驶员操 纵离合器的次数是很多的，这就使离合器中由于摩擦面间频繁地相对滑磨而产生大量的热。黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 离合器接合愈柔和，产生热量愈大。这些热量如不及时地散发，对离合器的工作将产生严重影响。 内外研究现状 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器2。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动 机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片弹簧是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降 3。那么可以看出，对于轻型车膜片弹簧离合器的设计研究在改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。 由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广 泛运用，而且正大力扩展到载货汽车和重型汽车上，国外已经设计出了传递转矩为80大摩擦片外径达 420 的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上 1。甚至某些总质量达 2832t 的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。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，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，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 2。 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，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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 合器设计的主要内容 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。若欲增大离合器所能传递的最大转矩，可选用摩擦系数较大的摩擦材料，或适当加强压紧弹簧的压紧力，或加大摩擦面的尺寸。 摩擦离合器根据从动盘的数目可分为单盘离合器、双盘离合器和多盘离合器。采用若干个螺旋弹簧作压紧弹簧，并沿摩擦盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧，并安置在中央的离合器则称为中央弹簧离合器。还有一 种采用膜片弹簧作为压紧弹簧的，称为膜片弹簧离合器。 主要设计的内容如下： （ 1）从动盘总成设计，包括从动片、从动盘毂； （ 2）压盘设计，包括传动片、压盘； （ 3）分离装置设计，包括分离套筒、分离轴承； （ 4）膜片弹簧设计； （ 5）扭转减振器设计，包括减振片、减振弹簧； （ 6）离合器操纵机构设计，包括主缸、分缸。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章 离合器方案设计 片弹簧离合器结构以及运动方式 膜片弹簧离合器的主要特点是用一个膜片弹簧代替传统的螺旋弹 簧和分离杠杆。膜片弹簧离合器的主要结构为飞轮，离合器盖，分离轴承，夹扣，分离叉，保护罩。 (l)主动部分 离合器凡直接与发动机连接在一起的机件称为主动部分 ,主要要由飞轮、膜片弹簧和离合器盖组戚。离合器盖由螺栓固定在发动机飞轮上 ,与发动机一起旋转。因此 ,离合器盖必须具有良好的旋转平衡性和散热性能。 膜片弹簧是用优质弹簧薄钢板制成碟形的弹簧 ,开有若干径向的槽 ,槽的末端有圆孔 ,形成若干个弹性杆件 ,它既可以起压紧机构的作用 ,又可起分离杠杆的作用。这样可使离合器的结构大为简化 ,缩短了离 合器的轴向尺寸。 (2)从动部分 它由钢片总成、摩擦片和扭转减振器组成。钢片的周围用铆钉固装着波浪形曲面的扇形弹簧片 ,在波浪形弹簧片两侧分别铆着摩擦片 ,在其摩擦面上开有许多槽 ,以防止真空吸附作用 ,也有助于分离彻底。 (3)操纵机构 中型货车的离合器操纵机构均为液压机械传动 ,它主要由踏板、离合器总泵、挠性软管、分离叉、离合器分泵、分离轴承等组成。离合器总泵由贮液筒、活塞、连接管、防尘套等组成。总泵采用制动液 ,其液压是由活塞在泵体内的滑动而产生的 ,离合器分泵主要由 泵体、弹簧、活塞、防尘套、推杆、溢流孔塞等组成。 离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。 当离合器接合时，主、从摩擦元件总是经历转速不等到转速一致的摩擦过程。在交通繁忙的城市使用 条件下，离合器频繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨损，滑磨产生的热量使压盘和飞轮等零件的温度升高。若摩擦表面温度过高，将加剧黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 摩擦片磨损，降低离合器使用寿命。离合器在起步过程中的滑磨比换档时严重得多，而离合器滑磨的严重程度常用滑磨功来衡量 . 片弹簧离合器性能构造 膜片弹簧离合器所用的压紧弹簧是一个用薄弹簧钢板制成的带有一定锥度，中心部分开有许多均布径向槽的圆锥形弹簧片。膜片弹簧是碟形弹簧的一种，它可以看成由碟簧部分和分离指部分所组成。 膜片弹簧：用优质弹簧钢板制成，形状为碟形，开有径向切槽，切槽内端连通 ，外端为圆孔。两个切槽之间钢板形成一个弹性杠杆，即是压紧弹簧又是分离杠杆。 压紧装置：压紧装置由压盘、离合器盖、膜片弹簧、支承圈、定位铆钉、分离钩、传动片组成。 接合状态：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。 分离过程：踩下踏板，套在从动盘毂滑槽中的拨叉，便推动从动盘克服压紧弹簧的压力右移而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力传动。 接合过程：缓慢地抬起离合器踏板，使从动盘在压紧弹簧压力作用下左移与飞轮恢复接触，二者接触面间的压力逐渐增加，相应 的摩擦力矩逐渐增加，离合器从完全打滑、部分打滑，直至完全接合。 片弹簧离合器工作原理 由图 知，离合器盖 1 与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧 3被预加压紧，离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘 5 的压紧力，使得压盘与从动盘 6 摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成随飞轮转动时 (构成离合器主动部分 )，就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动力要分离离合器时，将离合器踏板 8 踏下，通过操纵机构，使分离轴承总成 7 前移推动膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端 离开压盘，压盘在传动片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位置，切断了发动机动力的传递。 片弹簧离合器的优点 膜片弹簧离合器与其他形式离合器相比，具有一系列优点： （ 1）膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性； （ 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，轴向尺寸黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 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； （ 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 12。 （ a）接合位置 （ b）分离位置 123456789图 片弹簧离合器的工作原理图 片弹簧离合器设计基本要求 膜片弹簧设计的基本要求如下： （ 1）能可靠地传递发动机的最大转矩； （ 2） 接合过程要平衡、柔和，使汽车起步时没有抖动和冲击； （ 3） 分离时要迅速、彻底； （ 4）离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻换挡时变速 器齿轮轮齿间的冲击并方便换挡； （ 5） 高速旋转时具有可靠的强度，应注意平衡并免受离心力的影响； （ 6）应使汽车传动系避免共振，具有吸收共振、冲击和减小噪声的能力； （ 7）操纵轻便，工作性能稳定，使用寿命长 22。 章小结 本章主要介绍了膜片弹簧离合器的结构运动方式及其组成和工作原理，通过黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 对膜片弹簧离合器的类型对比，确定本设计的离合器为拉式膜片弹簧离合器。还介绍了膜片弹簧离合器的优点及其设计的基本要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 3 章 膜片弹簧离合器零部件的结构设计 擦片基本结构尺寸参数的选择 为了可靠地利用离合器中的摩擦传递发动机转矩 ,离合器静摩擦力矩 (实为力偶矩 ),其数学表达式为 : 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 （ 式中： 必须大于 1。 根据摩擦定律 , 静摩擦力矩可写为 : 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 （ 式中： 错误 !未找到引用源。 N; 计算时一般取 假定摩擦片上的压力均匀分布 ,则 : 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 （ 式中： 当 d/D 错误 !未找到引用源。 （ 压盘工作压力 错误 !未找到引用源。 为摩擦面单位压力 错误 !未找到引用源。与一个摩擦面的面积 错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 将上式与式 误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 （ 式中 : 半径之比， d/ 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 当发动机最大转矩 合器结构型式和摩擦片材料已定， 和 f 便已定，根据式 可求出后备系数、单位压力和摩擦片尺寸应满足的关系式，例如，选好 错误 !未找到引用源。 和 错误 !未找到引用源。 ，则摩擦片尺寸即可确定 。 后备系数 错误 !未找到引用源。 是离合器的重要参数，它能反映离合器传递发动机最大转矩的可 靠程度在选择 错误 !未找到引用源。 时，应从以下考虑出发，摩擦片在使用中磨损后，离合器还能确保传递发动机的最大转矩；要能防止离合器 自 身滑磨过大；要防止传动系过载。为了可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大 , 错误 !未找到引用源。 不可过小；为使离合器尺寸不致过大，防止传动系严重过载，保证操纵轻便， 错误 !未找到引用源。 又不可过大。当发动机后备功率较大，当使用条件较好，离合器压紧弹簧压力在使用过程中可以调整或变化不大时， 错误 !未找到引用源。 应选小些。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， 错误 !未找到引用源。 应选大些为宜通常 错误 !未找到引用源。 值，对于中型货车为 单位压力 错误 !未找到引用源。 的选择应考虑离合器的工作条件、发动机后备系数的大小、摩擦片外径、摩擦片材料以及质量等因素若离合器使用频繁，发动机后备功率较小，则 错误 !未找到引用源。 应取小些，反之 则 可取大些当摩擦外径较大时，为降低摩擦片外援的热负荷， 错误 !未找到引用源。 应降低当采用摩擦材料时， 错误 !未找到引用源。 在 )范 围内选取 。 摩擦片尺寸主要外径 和内径 d 可根据已知参数按式 3 5 估算 摩擦片尺寸应符合尺寸系列标准 1457选的 D 应使 最大圆周速度不超过65s。内、外径之比 之间。 根据设计要求，查资料可知 65N 错误 !未找到引用源。 m（ 35000r/0010000r/ 查资料选取 =Z=2， C=错误 !未找到引用源。 =2 由公式 = 错误 !未找到引用源。 = D= 250 则 d=155动盘总成设计 从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。 扇形波状弹簧两两对置铆接与从动钢片上，两侧在铆接摩擦片，铆钉都采用铝制埋头铆黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 钉，摩擦衬面在铆接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度误差小于 动盘本体采用 45号钢冲压加工得到，为防止其弯曲变形而引起分离不彻底，一般在从动盘本体上设径向切口。 设计从动盘时应该注意满足以下几个方面的要求： （ 1）为了减少变速器换挡时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小； （ 2） 为了保证汽车平稳起步摩擦面上的压力分布均匀，从动盘应具有轴向弹性； （ 3） 为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘应装有扭转减震器； （ 4） 要有足够的抗爆裂力 17。 动片设计 设计从动片时，要尽量减轻其重量，并应该使其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。这是因为在汽车行驶中进行换挡时，首先要切断动力分离离合器，而在变速器挂挡的过程中，与变速器第一轴相连的离合器从动盘的转速一定要发生变化，或者是增速，或者是减速。离合器从动盘转速的变化将引起惯性力，惯性使变速器换挡 齿轮的轮齿间产生冲击或使变速器中的同步器装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比，因此为了减小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，通常用 动片的材料与其结构型式有关，本设计选用整体式从动片，整体式即不带波形弹簧片的从动片，用高碳钢 (50 或 85 号钢 )或 65板，热处理硬度 38 48度选取为 动盘毂设计 从动盘毅的花键孔与变速器第一轴前端的花键轴以齿侧定心矩形花键的动配合相联接，以便从动盘毅能作轴向移动。 花键的结构尺寸可根据从动盘外径和发动机转矩按 取 (见表 从动盘毂花键孔键齿的有效长度约为花键外径尺寸的 ( (上限用于工作条件恶劣的离合器 )，以保证从动盘毅沿轴向移动时不产生偏斜。从动盘毅通常由 4045 号钢、 35 号钢锻造，并经调质处理，表面和心部硬度在 28 32设计选 45 号钢。 表 动 盘外 径D/ 动 机 转矩m 花 键 齿 数 n 花 键 外 径 D/ 键 内 径 d/ 齿宽 b/ 效 齿 长 l/ 压 应 力 /龙江工程学院本科生毕业设计 12 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 00 110 10 29 23 4 25 25 150 10 32 26 4 30 50 200 10 35 28 4 35 80 280 10 35 32 4 40 00 310 10 40 32 5 40 25 380 10 40 32 5 45 50 480 10 40 32 5 50 80 600 10 40 32 5 55 10 720 10 45 36 5 60 于本次设计从动盘外径为 D=250表 取得： 花键齿数 n=10； 花键外径 D =35 花键内径 d =28 键齿宽 b=4 有效齿长 l =35 挤压应力挤压= 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， 挤压应力的计算公式： 压（ （ 式中： P 花键的齿侧面压力， N。它由下式确定： P e )( 4 m a x（ 式中： D ， d 分别为花键外径及内径， Z 从动盘毂的数目； 发动机最大转矩， Nm； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 n 花键齿数； h 花键齿工作高度， m； h=( D - d )/2； l 花键有效长度， m。 代入公式（ ： 835( 1904 代入公式（ ： 3 挤压 经校核所选尺寸符合强度要求。 盘设计 对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。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及与离合器的彻底分离，厚度约为15 25 （ 3）与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度应不低于 15 20g （ 4）压盘高度（从承压点到摩擦面得距离）公差要小 18。 盘参数的选择和校核 压盘的材料选用 造制成。它要有一定的质量和刚度，以保证足够的热容量和防止温度升高而产生的弯曲变形。压盘应与飞轮保持良好的对中，并进行静平衡。压盘的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于 盘壳用12一端固定在压盘端面上。 压盘的外径可根据摩擦片的外径由结构确定。为了使每次接合的温升不致过高，压盘应具有足够大的质量以吸收热量；为了保证在受热情况下不致翘曲变形，压盘应具有足够大的刚度且一般都较厚 (载货汽车的离合器压盘，其厚度一般不小于 15本设计初选压盘厚为 24盘的外径略大于摩擦片外径 D，取压盘外径为 272径略小于摩擦片内径 d，取压盘内径为 150外，压盘的结构 设计还应注意其通风冷却要好，例如在压盘体内铸出导风槽。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 压盘的厚度初步确定后，应校核离合器一次接合的温升不应超过 8 10温升 的校核按式为： 压 （ 式中： 温升，； 传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器， = 压m 压盘的质量， 2 22 压 （ 式中： 铸铁密度为 33 /108.7 。 代入公式 （ 3： 6262 压中： c 压