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毕业设计（论文）任务书 学生姓名 唐国箐 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 付百学 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 桑塔纳 轿车离合器设计 一、设计（论文） 目的、意义 在以内燃机作为为动力的机械传动汽车中离合器作为一个独立的 部件 而存在。在中国乘用车中自动挡 车款式只占全国平均数的 离合器便手动挡变速器的主要助手，从目前到将来离合器这一部件将会伴随着内燃机一起存在，不可以在 汽车上消失。 研究 意义：实现离合器 产厂内 标准化，减少试制周期及其过程中可能会产生的浪费提高了生产效率，降低了生产成本， 对于离合器厂有重要的经济意义，同时也为中 国的离合器生产的国产化和标准化作出了一定的贡献。 通过进行离合器的设计，使学生综合运用所学专业知识，熟练 图技术，力求设计合理，理论联系实际，结构和性能有所改进，设计手段具有一定的先进性。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） （一） 设计内容 1 离合器的基本组成和工作原理 2 根据车型进行离合器的参数选择 3 离合器传动部分设计计算 （ 1） 从动盘总成的设计 （ 装配图 一个 ） （ 2） 压盘的设计 （ 3） 分离装置的设计 （ 4） 膜片弹簧的设计（零件图一个） （ 5） 扭转减震器设计（ 装配图 一个） 4 离合器操纵系统的设计 （ 1） 离合器操纵传动的选择 （ 2） 操纵传动的设计和计算 （ 3） 分离轴承间隙自动调整机构 （二）研究方法 1 参考相关资料，对比各种 离合器 优缺点，初步确定设计方案。 2 实地考察相关类型的车，为最终设计方案提供依据。利用 件 绘制离合器图纸 。 三、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 1 设计说明书 （ 字 ） 2 离合器 装配图 1 张； 3 零件图若干张（共计折合 3 张 纸） 。 四、设计 （论文） 进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 1、 2 周（ 2 月 28 日 3 月 13 日） （ 2） 方案设计与分析、整理 第 3、 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日） （ 3） 结构设计、计算与分析 第 5 7 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日） （ 4） 完成绘图工作 第 8 10 周（ 4 月 11 日 5 月 8 日） （ 5） 说明书撰写 第 11、 12 周（ 5 月 9 日 5 月 22 日） （ 6） 校对 、完善 和打印 第 13、 14 周（ 5 月 23 日 6 月 5 日） （ 7）毕业设计审核、修改 第 15、 16 周（ 6 月 6 日 6 月 19 日） （ 8）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 26 日） 五、主要参考资料 1王东华，孟永刚主编 D点试验室， 2007， 10）： 332徐立友 ,李金辉 ,张明柱 J 2006,(01) :13 3陈国金 ， 尹凌鹏 ， 殷小亮 ， 龚友平 电工程 J6(6) 4杨前明 ,孙芹 ,周红进 J 2004,(11) .:645 姜婷 J 2009,(01):156习纲，张建武，陈俐主编 D. 上海交通大学， 2000.(9):167刘安阵主编 J. 武汉理工大学， 2003,(1):228钟康明，郭培元，胡秉辰主编 M 4）： 189贾云海，张文明主编 D2004，（ 4）： 1810徐立友 ,李金辉 ,张明柱 J 2006,(01) :1311汤鹏翔 ， 刘艳芳 ， 王书翰 ， 徐向阳 京航空航天大学学报 J6(3). 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名唐国箐性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级B07-3设计（论文）题目桑塔纳轿车离合器设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 院系公章： 年 月 日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。毕业设计指导教师评分表学生姓名唐国箐院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程、07-03指导教师姓名付百学职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称桑塔纳轿车离合器设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度： 好 较好 一般 较差 很差研究能力或设计能力：强 较强 一般 较弱 很弱工作量： 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性： 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性： 好 较好 一般 较差 很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好 较好 一般 较差 很差其他： 指导教师签字： 年 月 日优秀毕业设计（论文）推荐表题 目桑塔纳轿车离合器设计类别毕业设计学生姓名唐国箐院（系）、专业、班级汽车与交通工程学院指导教师付百学职 称教授设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 院、系公章： 年 月 日备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它提交毕业设计（论文）电子板规范 1、 提交毕业 设计 的学生需要提交： 3. 过程材料； 2、 提交毕业 论文 电子板的学生学要提交： 3、 将所有需上缴材料统一放 进一个文件夹，文件名为： 车辆工程 1 0000 张三 S 专业 年级 班级 后四位 学号 学生姓名 毕业设计（论文） 类型 （设计 ） 4、 文件夹内的每一个文件 或 文件 夹 名为： 张三 设计说明书 学生姓名 文件或文件夹名 汽车 与交通工程学院 2010黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 摘 要 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现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；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；在工作中受到大的动载荷时，能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。 本文通过对 桑塔纳 俊 整车参数 的分析，并 在拆装桑塔纳 俊 轿车膜片弹簧离合器及对其进行结构分析的基础上，对轿车离合器进行重新设计，使得轿车离合器 更耐用 。 首先对轿车离合器的结构型式进行合理选择 ，主要是对 从动盘数及干湿式的选择、压紧弹簧的结构型式及布置和从动盘的结构型式选择， 再进行 离合器的基本结构尺寸和参数的选择 及计算；最后进行 离合器零件的结构选型及设计计算，主要是对 从动盘总成设计，压盘、传力片的设计校核，膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核 ， 并绘制离合器零件图。 关键词： 桑塔纳 离合器 ； 志俊； 膜片弹簧 ；离合器 设计 ； 校核 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 is is in is to or in It up is It of by of to of to It of In on of on of to it of we be of It is of or of of I on of It is of of 龙江工程学院本科生毕业设计 3 毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 : 桑 塔纳轿车离合器设计 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 : 唐国箐 导 师 姓 名 : 付百学 开 题 时 间 : 2011 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 唐国箐 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 付百学 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 桑塔纳轿车离合器设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 1、研究现状： 从 1891 年摩擦式汽车离合器的诞生，到 1948 年液力变矩器的出现，再到各种智能控制技术不断应用于汽车工业， 汽车 离合器 技术始终伴随着汽车工业的发展而发展。随着新兴汽车传动技术的越来越普及应用，传统的汽车离合器将逐渐淡出历史舞台。 据环咨人员调查，目前全国有汽车离合器生产企业约 200 多家，其中具有一定生产能力和规模的汽车离合器生产企业只有 30 多家，主要有：长春一东、湖北三环、杭州西湖、杭州奇碟、桂林福达、东传苏汽配、上海萨克斯、南京法雷奥、重庆爱思帝、珠海华粤、宁波宏协等。 2005 年，我国 14 家离合器生产企业离合器总成产量约为 套。 2006 年，受国内汽车市场的迅猛发展的影响，汽车离合器产量也获得快速增长， 12 家企业离合器总成产量突破 862 万套。但是从传统汽车离合器所占市场份额来看，由于乘用车中自动档比例的上升，汽车离合器市场份额受挫，呈现下跌趋势。 目前国内主要汽车离合器生产企业按目标市场的不同，可分为 场、售后市场和出口市场三类。其中， 场如：长春一东、湖北三环、东传苏汽配等；售后市场如：杭州西湖、杭州奇碟、重庆长安等；出口市场如：杭州西湖、珠海华粤、宁波宏协等。由于各目标市场对企业规模、供货能力的要求不同，因而进入各市场的难易程度也不同。目前，售后市场中企业间的差别最大，从小作坊到大型国企，从 民营私企到外方独资、国有控股等呈多样化，产品质量也参差不齐。据环咨人员统计：2006 年我国汽车零部件市场中，正规企业产品约占市场份额的 30%，仿制产品约占 40%，翻新产品约占 30%。从各类企业性质来看，国企约占 外企占 民企占 39%。在产品配套方面，乘用车领域体系内配套的情况较为明显，而商用车的采购范围则较广。 我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组， 在激烈的市场竞争中，汽车离合器市场在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。目前，国内汽车离合器企业约100 余家 (不含家庭作坊 )。 2005 年汽车离合器市场总销售额约 35 亿元；从业人员 12880 人，其中工程技术人员 1075 人；固定资产总额 15 1 亿元；利税总额 2 79 亿元；全年共产销汽车离合器盖总成 1 000 万件，汽车离合器从动盘总成 2000 万件，液力变矩器 10 万套。到 2010 年 ,我国离合器总销售额将达 84 亿元。 国内汽车工业的快速发展吸引了零部件巨头的加入， 国际著名汽车离合器企业： 都在中国设立了合资或独资企业，完成了在华的战略布局，使得该行业竞争加剧。他 们不仅向原来并无份额的配套市场和售后市场渗透，还不断扩大其投资规模，改变股比，提高控制力。加大了专利在中国申报及保护力度，使得国内传统汽车零部件企业面临巨大的技术挑战和壁垒。供应商的资金实力、技术质量水平和管理水平影响着企业生产规模的维持及扩大；技术进步所带来的替代品 (如 引发传动产品概念的改变 )对部分汽车离合器行业带来根本性的改变。 从企业内部能力分析，总体上看，我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面，我国企业处于明显优势 ；在市场营销能力、 采购成本和交货期方面，我国企业与国外竞争者基本持平；在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面，我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。 在产品技术方面， 国内汽车离合器企业经过不断地产品结构调整，国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求，跟踪国外动力传动系统技术，研发新一代产品也取得了可喜成果，如双质量飞轮、液力变矩器、适用于 300 马力以上动力配套的由 430拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。 在发展过程中， 离合器企业无论是为了提高自身的竞争力， 还是为了进入配套、出口市场，都十分重视强化企业内部管理。在离合器委员会注册的 95以上企业都先后通过了 949 等质量体系的认证。 在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。 次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐 渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，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主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能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，它得到了极为广泛的应用。 如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。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要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽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（不超过 93 ）。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。 为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省 去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善。 随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向 高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。 2、选题目的和意义： 在以内燃机作为为动力的机械传动汽车中离合器作为一个独立的部件而存在。在中国乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的 离合器便手动挡变速器的主要助手，从目前到将来离合器这一部件将会伴随着内燃机一起存在，不可以在汽车上消失。 研究意义：实现离合器产厂内标准化，减少试制周期及其过程中可 能会产生的浪费提高了生产效率，降低了生产成本，对于离合器厂有重要的经济意义，同时也为中国的离合器生产的国产化和标准化作出了一定的贡献。通过进行离合器的设计，使学生综合运用所学专业知识，熟练 图技术，力求设计合理，理论联系实际，结构和性能有所改进，设计手段具有一定的先进性。 当离合器工作时，发动机飞轮是离合器的主动部件，带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与变速器第一轴（离合器从动轴）相连。压紧弹簧将从动盘紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，在由此经过变速器的 第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。 由于汽车在行驶过程中需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，所以汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副之间采用弹簧作为压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时，只要踩下操纵机构中的离合器踏板，套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘，克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离，摩擦副之间的摩擦力消失，从而中断了动力传递。 当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速的变化比较平稳，应该适当控制放松离合器踏板的速度，使从动盘在压紧弹簧的压力作用下向左移动，与飞轮恢复接触，二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者的转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度才与发动机转速成正比。 摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦副间的最大静摩擦力矩，而后者又取决于摩擦间的压紧力 、摩擦因数以及摩擦面的数目和尺寸。因此，对于结构一定的离合器来说，最大静摩擦力矩是一个定值。当输入转矩达到此值时，则离压合器出现打滑现象，因而限制了传给传动系统的转矩，以防止超载。 由上述工作原理可以看出，摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。 在保证可靠的传递发动机最大转矩的前提下，离合器的具体结构应能满足主、从动部分分离彻底，接合柔和，从动部分的转动惯量要尽可能小 ，散热良好，操纵轻便，良好的动平衡等基本性能要求。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 本次毕业设计的基本内容有： 摩擦片外径 D、离合器后备系数 和单位压力 p)及计算。 1) 绘制离合器装配图； 2) 从动盘总成设计； 3) 离合器盖总成设计； 现在轿车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦式离合器。摩擦式离合器主要由主动部分 (发动机飞轮、离合器盖和压盘等 )、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。 通过毕业设计，对 轿车离合器 的结构、 从动盘总成 、 压盘和离合器盖总成 及 膜片弹簧 的 设计 有比较深入的熟悉并掌握。首先通过查阅文献、上网查阅资料，了解 汽车 离合器 的 基本工作原理，结构组成及功能；通过自己动手拆装 桑塔纳 2000 轿车 膜片弹簧离合器 ，对其有进一步的了解，并在指导老师的帮助下完成 膜片弹簧离合器 设计。 设计内容拟定目录如下： 第一章 绪论 研究 动机与 目的 研究背景 研究方法 与 系统描述 论文內容概述 第二章 轿车 离合器的结构型式选择 从动盘数及干、湿式的结构型式 单片干式摩擦离合器 双片干式摩擦离合器 多片湿式离合器 压紧弹簧的结构型式及布置 周置弹簧离合器 中央弹簧离合器 斜置弹簧离合器 膜片弹簧离合器 从动盘的结构型式 离合器 的结构型式 第三章 离合器基本参数的确定 离合器后备系数 单位压力 摩擦片外径、内径和厚 度 离合器基本参数的确定 第四章 离合器 零件的结构选型及设计计算 从动盘 总成设计 离合器盖总成设计 离合器盖设计 压盘设计 膜片弹簧设计 膜片弹簧主要参数的选择 绘制 膜片弹簧的 特性曲线 确定 膜片弹簧的 工作点位置 求离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷 求分离轴承的行程 膜片弹簧 强度校核 膜片弹簧材料及制造工艺 第 五 章 结论 为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： 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，拆装简单 拟解决的主要问题： 1、区别各类型离合器，根据桑塔纳轿车参数选取离合器类型 2、如何优化现有离合器，使其成本更低，性能更好 3、如何提高离合器的使用寿命 三、技术路线（研究方法） 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 1、 2 周（ 2 月 28 日 3 月 13 日） （ 2）方案设计与分析、整理 第 3、 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日） （ 3）结构设计、计算与分析 第 5 7 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日） （ 4）完成绘图工作 第 8 10 周（ 4 月 11 日 5 月 8 日） （ 5）说明书撰写 第 11、 12 周（ 5 月 9 日 5 月 22 日） （ 6）校对、完善和打印 第 13、 14 周（ 5 月 23 日 6 月 5 日） （ 7）毕业设计审核、修改 第 15、 16 周（ 6 月 6 日 6 月 19 日） （ 8）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 26 日） 调研、收集资料及总体方案论证 离合器的基本组成和工作原理 根据车型进行离合器的参数选择 离合器传动部分设计计算 是否合理 利用 件绘制离合器图纸 是否合理 校核、修改、完善 撰写设计说明书 离合器操纵系统的设计 五、参考文献 1曹志刚著 ;常克勤，刘之镭指导 D. 2009 2王云成著 ;王庆年指导 键技术研究 D， 2010 3王博著 ;吕振华指 . 膜片弹簧离合器压盘总成结构分析 D， 北京 :清华大学 ,2006 4王东华著 ;孟永钢指导 D北京 :清华大学 ,2007 5鞠永生著；张俊智 ,夏武超指 . 合器的故障分析与改进 D北京 :清华大学 ,2006 6马智慧著 . 浅谈湿式摩擦离合器多场耦合动态设计方法， M 2010 7刘安阵主编 M武汉理工大学， 2003 8 张铁山 ,高翔 ,夏长高 ,朱茂桃 N（ 自然科学版） ,2001. 9贾云海，张文明主编 J北京科技大学， 2004 10徐立友 ,李金辉 ,张明柱 J农机化研究 , 2006 11 宋胜伟 . 摩擦离合器的设计 .D煤矿机械， 2004 12 郝琪 ,过学迅 ,罗永革 ,冯樱 J汽车工程 ,2003 13 余仁义 ,梁涛 M专用汽车 ,2003 14胡加 J专用汽车 ,2000 15阮忠唐 合器设计与选用指南 .M北京：化学工业出版社， 2005 16王东华，孟永刚主编 M清华大学摩擦学国家重点试验室， 2007 17汤鹏翔，刘艳芳，王书翰，徐向阳 N 010 18陈国金，尹凌鹏，殷小亮，龚友平 J2009 19 姜婷 .M山西科技 , 2009 20习纲，张建武，陈俐主编 非线性控制 .J 上海交通大学， 2000 21杨前明 ,孙芹 ,周红进 J煤矿机械 , 2004 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 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 目 录 摘要 . . 第 1 章 绪论 . 4 究目的 . 4 究背景 . 4 究现状 . 4 究 内容 . 5 第 2 章 离合器结构方案选取 . 7 计参数 . 7 合器形式的 选择 . 7 紧弹簧 和布置形式的选择 . 8 盘的驱动方式 . 9 合器的通风散热措施 . 10 离轴承类型 . 10 章小结 . 11 第 3 章 离合器 主要 参数的确定 . 12 擦片尺寸的确定 . 12 合器后备系数的 b 确定 . 12 位压力 P 的确定 . 13 黑龙江工程学院本科生毕业设计 合器基本参数的优化 . 14 章小结 . 15 第 4 章 离合器从动盘总成设计 . 16 动盘结构 介绍 . 16 擦片的材料选取及固紧方式 . 17 动盘毂的设计 . 18 动片的设计 . 20 转减振器的设计 . 21 转减振器的功能 . 21 转减振器的结构类型的选择 . 21 振弹簧设计 . 23 章小结 . 25 第 5 章 离合器盖总成的设计 . 26 盘传力方式的选择 . 26 盘 几何尺寸的确定 . 26 盘 材料 的 选择 . 27 动片 片 几何尺寸的确定及材料选择 . 27 合器盖的设计 . 29 撑环的设计 . 29 合器分离套筒和分离轴承的设计 . 30 章小结 . 31 第 6 章 离合器膜片弹簧的设计 . 32 片弹簧的结构特点 . 32 黑龙江工程学院本科生毕业设计 片弹簧的变形特性 . 32 片弹簧的弹性变形特性 . 33 片弹簧的参数尺寸确定 . 34 . 36 片弹簧小端半径 . 36 离指数目 n、切槽宽 1 、窗孔槽宽 2 、及半径 . 36 承环的作用半径 l 和膜片与压盘接触半径 L . 36 片弹簧材料 选择 . 36 片弹 簧的计算 与强度校核 . 36 章小结 . 40 第 7 章 离合器 操纵机构的设计 . 41 纵机构踏板力和行程 . 41 纵机构的结构形式 . 41 纵机构的设计计算 . 42 章小结 . 43 结论 . 44 参考文献 . 45 致谢 . 47 附录 A . 48 附录 B . 51 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 1 章 绪 论 究动机与目的 了解轿车 离合器 的构造，掌握轿车 离合器 的工作原理。了解 从动盘总成 的结构，掌握 从动盘总成 的设计方法，了解 压盘和膜片 弹簧 的结构，掌握 压盘和膜片 弹簧 的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车 离合器 的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书藉，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车 离合器 ，为以 后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次的毕业设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 究背景 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现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；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；在工作中受到 大的动载荷时，能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。 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。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构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。因此，提高离合器的可靠性和 延长其 使用寿命，适应 发动机的 高转速，增加 离合器 传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 汽车传动系的设计对汽车的动力学和燃油经济性有着重大影响， 而离合器又是汽车传动系中的重要部件。在离合器设计中，合理地选择 离合器 的结构型式和设计参数不仅保证了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩，还使其有足够的使用寿命。 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。因黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 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，而周布置弹簧离合器在高速时，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。 究 内容 通过毕业设计，对 轿车 离合器 的结构、 从动盘总成 、 压盘和 离合器盖总成 及 膜片弹簧 的 设计 有比较深入的熟悉并掌握。首先通过查阅文献、上网查阅资料，了解 汽车离合器 的 基本工作原理，结构组成及功能；通过自己动手拆装桑塔纳 俊 轿车 膜片 弹簧离合器 ，对其有进一步的了解，并在指导老师的帮助下完成 膜片 弹簧离合器 设计。 为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 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、调整方便等。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2 章 离合器结构方案选取 汽车离合器广泛采用摩擦离合器，本次设计也是采用摩擦式，要根据选定车型的参数进行机构方案的选择。 计参数 表 塔纳 俊整车参数 项目 参数 汽车的驱动形式 42 最高车速 87 km/h 发动机最大功率及转速 74 5200 r/动机最大转矩及转速 155 Nm 3100 r/减速器传动比 0i=速器最大传动比 胎型号 195/60动半径 R=备质量 m=1220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，离合器的调整。 合器形式的 选 择 选取单片干式摩擦离合器，因为这种结构的离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘结合平黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 顺，广泛用于轿车及微、中型客车和货车上，在发动机转矩不大于 大型客车和重型货车上也有所推广。 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。根据本所设计的离合器的已知系数和使用条件选取膜片弹簧离合器比较合适。 作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，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，图 描述了膜片弹簧离合器的工作原理，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：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼 起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。 （ a）自由状态； （ b）结合； （ c）分离状态 图 式膜片弹簧离合器的工作原理图 膜片弹簧的安装有正装和反装。正装应用于压式操纵机构，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。反装应用于拉式操纵机构，将支承圈在膜片弹簧的大端附近，原 理如图 b,使结构简化，零件减少、装拆方便；膜片弹簧黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 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，原理如图 计选用压式操纵机构，即膜片弹簧正装。(a) 一般压式操纵 (b) 拉式操纵 图 式操纵机构与压式操纵机构的原理 图 片弹簧 离合器结构图 盘的驱动方式 压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时它 和飞轮一起带动从动盘转动，在不传递扭矩时，又应能够与从动盘脱离接触，所以这种连接应允许压盘在离合器分离过程中能自由的作轴向移动。 压盘与飞轮的连接方式或驱动方式有：凸块 窗孔式、传力销式、键式以及弹性传动片式等如图 ,近年来广泛采用弹性传动片式。因为另外几种方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约为 这样在传动时将产生冲击和噪声，甚至可能导致凸块根部产生裂纹而造成零件的早期破坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 弹性传动片是 由薄弹簧钢冲压而成（见图 其一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，且一般用 34 组（每组 23 片）沿圆周切向布置以改善传动片的受力状况，这时，当发动机传动片时受拉，当由车轮滑行时反转受压。这种利用传动片驱动压盘的方式不紧消除了上述缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的定中。所以该离合器采用弹性传动片。 a 凸块窗孔式； b 传力销式； c 键槽 指销式； d 键齿式； e 弹性传动片式 图 盘的驱动方式 合器的通风散热措施 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。 在正常使用条件下，离合器的压盘工作表面的温度一般均在 180以下，随着其温度的升高，摩擦片的磨损将加快。当压盘工作表面的温度超过 180 200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。鉴于以上对质量和刚度的要求，一般压盘都设计得比较厚，一般不小于 10 。 离轴承的类型 分离轴承在工 作中主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生离心力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两种。前者黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况 小型车有时采用含油石墨止推滑动轴承。分离轴承与膜片弹簧之间有沿圆周方向的滑磨，当两者旋转中不同心时也伴有径向滑磨。为了消除因不同心导致的磨损并使分离轴承与膜片弹簧内端接触均匀，膜片弹簧离合器广泛采用自动调心式分离装置结构原理如图 。分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有 34隙，以免在 摩擦片磨损后引起压盘压力不足而导致离合器打滑使摩擦片以及分离轴承烧坏。此间隙使踏板有段自由行程。有的轿车采用无此间隙的内圈恒转式结构，用轻微的油压或弹簧力使分离轴承与杠杆端（多为膜片弹簧）经常贴合，以减轻磨损和减少踏板行程。本设计采用 拉式 自动调心分离轴承，其结构如图 述。 1 轴承内圈； 2 州城外圈； 3 外罩壳； 4 波形弹簧； 5 分离套筒； 6 蝶形弹簧； 7 挡环； 8 弹性锁环 图 式自动调心式分离轴承装置 章小结 本章根据选定车型的参数，为满足汽车要求，对离合器的结构方案进行选 择，包括从动盘干湿的选择，压紧弹簧的类型选择，压盘的驱动方式分离轴承的类型，离合器通风散热措施等。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 第 3 章 离合器 主要 参数的确定 在初步确定了离合器的结构形式之后，就要根据其结构形式确定其需要确定的结构参数，如摩擦片内外径、后备系数单位工作压力等。 摩擦片尺寸的确定 摩擦片的外径 D 是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，所以应先确定摩擦片的外径 D 在确定外径时，可以根据以下经验公式（ ）计算出： D= 100 式中 :D 摩擦片外径， 发动机最大扭矩， A 和车型及使用条件有关的常数。 将数据： 车单片摩擦离合器 A=47,代入式 （ ，则得：D= 根据离合器摩擦片的标准化 ，系列化原则，由 “ 离合器摩片尺寸系列和参数 ” （即74）可取摩擦片有关标准尺寸： 外径 D=200 ，径 d=140度 h=径与外径比值 C= 表 合器摩擦片尺寸系列和参数 外径 D/ 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 内径 d/ 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 / 4 4 4 C =d/D 3C 位面积/ 3106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 合器后备系数的 确定 后备系数 保证了离合器能可靠地传递发动机扭矩，同时它有助于减少汽车起步黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大，减少传递系的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。在开始设计离合器时一般是参照统计质料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式等特点，初步选定后备系数 。 表 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 大总质量为 6 14t 的商用车 车 设计的是轿车用离合器，因为小轿车的离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小，再加上小轿车的后备功率比较大，使用条件好故宜取小值，选定其后备系数 = 位压力 P 的确定 摩擦面上的单位压力 P 的值和离合器本身的工作条件 ,摩擦片的直径大小 ,后备系数 ,摩擦片材料及质量等有关 . 离合器使用频繁 ,工作条件比较恶劣 (如城市用的公共汽车和矿用载重车 ),单位压力 P 较小为好 2。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力 P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力 P 应随摩擦片外径的增加而降低。 前面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸： 外径 D=200径 d=140度 h=径与外径比值 C= 又初选 =用公式 （ 可以校核单位压力 4P： 2 （ 55=12 中： f 为摩擦系数，可取 f=又由表 中的查得：石棉基材料（在后面设计中，摩擦片材料选择石棉基材料）黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 单位压力 p=即是摩擦面上的单位压力 P P,没有超出允许范围 表 擦片单位压力0摩擦片材料 单位压力 0p/棉基材料 模压 织 末冶金材料 铜基 基 金属陶瓷 合器基本参数的优化 （ 1） 摩擦片外 D(选择应使最大圆周速度 5 70m/s： 3m a x 1060n D ( 35 2 0 0 2 0 0 1 060 5 4 . 4 3 / 6 5 7 0 /m s m s 式中：摩擦片最大圆周速度 发动机的最高转速 （ r/； 故所选摩擦片符合要求 （ 2） 摩擦片的内外径比 c 应在 围内： 0 0 140 0 故所选摩擦片符合要求 （ 3）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， 应在 间 。 = 所选摩擦片符合要求 （ 4）为了保证扭转减震器的安装， 摩擦片内径 d 必须大于减震弹簧位置直径 200 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 02 5 01 4 0 2 4 5 5 01 4 0 1 4 0 故所选摩擦片符合要求 （ 5） 为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即 0022m a ()4 1 . 2 1 5 50 . 0 0 5 8 0 . 2 83 . 1 4 2 ( 2 0 0 1 4 0 ) 故所选摩擦片符合要求 章小结 本章首先根据经验公式计算出摩擦片的内外径 尺寸，再由标准尺寸表中选出合适的尺寸。后备系数的选择是根据车型的不同选择出一个范围，在选定范围内，根据车的使用情况，车的配置等选择出合适的后备系数。单位压力是根据摩擦片的尺寸、后备系数计算出来的，最后看单位压力是否在允许范围内，本设计的数据 经过优化设计，选择 的 都比较合适，单位压力合适。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 第 4 章 离合器从动盘总成设计 离合器从动盘是离合器的从动部分，与变速器输入轴相连，动力最终经过从动盘传到变速器输入轴上。从动盘对离合器的工作性能有着很重要的作用，是离合器不能缺少的 一部分。 动盘结构 介绍 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