轻型货车离合器总成设计毕业论文.doc

轻型货车离合器总成设计摘 要在以内燃机作为动力的机械传动汽车中，无论是ATM或MT，离合器都作为一个独立的部件存在。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。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。本文主要是对轻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，选择相关设计参数如：摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力的确定。并进行了总成设计：分离装置的设计，从动盘设计（从动盘毂的设计）和膜片弹簧设计等。关键词：离合器；膜片弹簧；从动盘AbstractIn the combustion engine as a mechanical power transmission car, whether it is ATM or MT, clutch parts are there as an independent. Clutch in the flywheel between the engine and gearbox shell, clutch assembly with screws fixed to the flywheel after the plane, the clutch output shaft is a gearbox input shaft. The process of moving the car, the driver can be required or release the clutch pedal is depressed, the engine and gearbox for the time being and the gradual separation of the interface in order to cut off or transfer engine power to the transmission input.Diaphragm spring clutch in recent years in the car and light vehicle widely used as a clutch, the torque capacity of its large and relatively stable, easy to operate, good balance, but also mass production, for which research has become more and more important.This paper is a light truck designed diaphragm spring clutch. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements, mainly for the following work: Select the main design parameters are: the determination of friction plate diameter, back-up coefficient of the clutch unit to determine the pressure. And carried out mainly for assembly design: separation equipment design, and design driven plates (the driven plate hub design) and the diaphragm spring design.Key words: clutch；theca spring；follower plate目 录中文摘要英文摘要第一章 绪论11.1离合器设计原则、目标11.2 离合器的组成，作用，分类和基本要求11.2.1 离合器的组成11.2.2 离合器的作用21.2.3 离合器的分类21.2.4 离合器的基本要求31.3 本论文主要设计的内容3第二章 摩擦式离合器的结构形式及原理52.1摩擦离合器的结构型式52.2 摩擦式离合器的基本结构原理5第三章摩擦离合器主要参数的选择83.1后备系数83.2单位压力93.3摩擦片外径、内径和厚度93.4 参数校核11第四章 离合器零件的结构选型及设计计算134.1 从动盘总成134.1.1摩擦片设计134.1.2从动盘毂设计144.1.3从动片设计154.2 压盘和离合器盖154.2.1压盘设计154.2.2离合器盖设计154.3 离合器的分离装置174.3.1分离轴承和分离套筒174.4 膜片弹簧设计184.4.1膜片弹簧的概念184.4.2膜片弹簧的弹性特性184.4.3 R/r选择194.4.4圆锥底角194.4.5分离指数目的选取194.4.6切槽宽度194.4.7膜片弹簧小端内半径确定204.4.8压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定204.4.9公差与精度224.4.10膜片弹簧的强度计算224.5 扭转减震器设计244.5.1扭转减振器的功能244.5.2 扭转减振器的结构类型的选择244.5.3扭转减振器的参数确定264.5.4减振弹簧的尺寸确定27结论29参考文献30第一章 绪论1.1 离合器设计原则、目标（1）离合器的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。（2）选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行。（3）应从已有的基础出发，对原有离合器和引进的样本进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新型离合器。（4）涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。（5）力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。1.2离合器的组成，作用，分类和基本要求1.2.1 离合器的组成主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分。其组成如下：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，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。1.2.2 离合器的作用1.保证汽车平稳起步起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。1.2.3 离合器的分类 汽车离合器有摩擦式离合器、液力变矩器(液力偶合器)、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。摩擦离合器按从动盘数分类按弹簧布置形式分类按弹簧形式分类按作用力方向分类单片双片多片圆周布置中央布置斜向布置圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧推式拉式1.2.4 离合器的基本要求(1)能可靠的传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力； (2) 接合过程要平顺、柔和，使汽车起步时没有抖动和冲击；(3) 能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力；(4)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击，便于换挡；(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)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小； (7)应使汽车传动系避免共振，具有吸收振动、冲击和减小噪声的能力；(8)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定； (9)操纵省力，维修保养方便。以上这些要求中最为重要的是使用可靠、寿命长以及生产和使用中的良好技术经济指标和环保指标。1.3 本设计主要设计的内容本车设计采用单片膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器是因为其结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。而采用干式离合器是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，用于需要传递较大转矩的离合器，而该车型不在此列。采用膜片弹簧离合器是因为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，因此设计合适，当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可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，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；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，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断地提高，因而这种离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用，而且逐渐扩展到载货汽车上。从动盘选择单片式从动盘是因为其结构简单，调整方便。选择拉式膜片离合器是因为其较推式离合器取消了中间支撑零件，并不用支承环或之用一个支承环，使其结构更简单、紧促，零件数目更少，质量更小；拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压，在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时可采用尺寸较小的结构；在接合或分离状态下，离合器盖的变形小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，且中间支承少，减小了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式的一般可减少约25%-30%；无论在接合状态或分离状态，拉式结构的膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和噪声；使用寿命更长。综上本次设计选择单片拉式膜片弹簧离合器。 第二章 摩擦式离合器的结构形式及原理2.1 摩擦离合器的结构型式按结构型式可分为1）周置弹簧离合器 2）中央弹簧离合器 3）膜片弹簧离合器 4）双片离合器 5）斜置拉式弹簧离合器 6）金属陶瓷离合器 7）湿式离合器。汽车离合器多采用单片盘形离合器。因其结构简单，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时也能接合平顺，因此被广泛应用于各级轿车及微、中、轻型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。因此本设计采用单片盘式离合器。如图2-1。 图2-1 单片盘式离合器2.2 摩擦式离合器的基本结构原理全套离合器应由两部分组成：离合器和离合器操纵。就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结构上应由下列几部分组成：主动件、从动件、压紧弹簧和分离杠杆。其结构原理如图2-2所示。 （a） （b）图2-2 离合器结构简图 （ a）接合 （b）分离1飞轮；2从动盘总成；3压盘；4分离杆；5分离套筒；6分离器制动；7离合器踏板；8压紧弹簧；9离合器盖；10变速器第一轴（离合器输出轴）；11分离拨叉及操纵连接杆从图2-2中可以看出，压盘3、分离杆4和压紧弹簧8一起组装在离合器盖9内，俗称为离合器盖总成。盖总成通过螺栓安装到发动机的飞轮上。飞轮1和压盘3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。飞轮1和压盘3之间为从动件总成2，它作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入转矩，并通过其中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴10接受）。压紧弹簧8（它可以是螺旋弹簧或膜片弹簧）通过压盘3把从动盘总成紧紧压在飞轮上，形成工作压力。当发动机工作带动飞轮1和压盘3一道旋转时通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。如图2-2（a）所示，离合器通常总是处于接合状态。当需要切断动力时驾驶员通过离合器操纵系统中的踏板7，并经过操纵传动杆系及分离拨叉11推动分离套筒5向前，消除间隙y，使分离杆4绕其在离合器盖9上的支点转动，克服压紧弹簧8的工作压力后，压盘3向后移动，从动盘总成2和压盘3脱离接触。离合器分离时的状况如图2-2（b）所示，此时，从动盘总成2不再输出转矩。分离套筒向左移动时，在消除间隙r后，输出轴10受到了制动，转速很快下降。此种状况称为离合器制动，其目的是为了容易换挡。但这种离合器制动主要用在重型离合器上，一般离合器不一定采用。分离杆和分离轴承之间的间隙y通常是需要的，因为从动盘总成因摩擦面磨损后会使压盘3向左移动，如果这一移动受到分离轴承的限制，就会导致压盘3不能很好地压紧摩擦面，从而造成从动盘在传扭时造成打滑现象。离合器使用一段时间后，由于间隙y消失需要重新调整。现今许多离合器都设计有自动调整间隙的机构，此时间隙y就可以为零，并能在任何时候都保持零间隙而不影响离合器正常工作。这样就可省却使用中需经常调整间隙的麻烦。第三章 摩擦离合器主要参数的选择设计依据汽车总质量： 4145kg， 汽车后轴轴载质量：2780kg发动机493Q 最大功率 56.6/2600 (KW /rpm)最大扭矩 171.5/2000(N.M/rpm)主传动比 io =5.833变速器传动比 I1=5.557, I2=2.77, I3=1.664, I4=1.00, I5=0.793, I倒=5.15轮胎型号 6.50163.1 后备系数摩擦离合器是靠存在于主、从动部分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为 （3-1） 式中，为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.250.30；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,单片离合器的=2，双片离合器的=4，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，为发动机最大转矩。后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它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在使用中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、防止传动过以及操纵轻便等因素。一般轿车和轻型货车的后备系数为1.201.75，各类汽车离合器的取值范围见表3-1。表3-1 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1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.00本轻型货车总质量为4145kg 所以选取为1.5。3.2 单位压力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的影响，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、材料及质量和后备系数等因素。对于离合器使用频繁、发动机后备系数较小、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。当摩擦片采用不同的材料时，取值范围见表3-2表3-2 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力Mpa石棉基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.350.50铁基金属陶瓷材料0.701.50选取=0.93.3摩擦片外径、内径和厚度摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，适当选择后备系数和单位压力，可估算出离合器片的外径，为摩擦片内、外径之比，一般在0.530.70之间，即 （3-2）摩擦片外径（）也可根据发动机最大转矩（Nm）按如下经验公式选用 （3-3）式中，为直径系数，取值范围见表3-3。 表3-3 直径系数的取值范围车型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.814.0t的商用车16.018.5(单片离合器)13.515.0（双片离合器）最大质量大于14.0的商用车22.524.0根据所选车型及离合器的要求，选取=18所以由式3-3，有mm 按初选D以后，还需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化，表3-4为我国摩擦片尺寸标准。表3-4 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径内径厚度内外径之比单位面积1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900查表3-4即可得到摩擦片的具体参数，如下：摩擦片外径D=250摩擦片内径d=155摩擦片厚度h=3.5摩擦片内外径比c=d/D=0.620单面面积F=3020023.4参数校核1、摩擦外径D的选取应使最大圆周速度不超过6570m/s,即 （3-4）式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s）；为发动机最高转速（r/min）。 由发动机最大功率和最大扭矩可知=3151.8（r/min） 所以根据式（3-4），得= 41.24 m/s没超过6570m/s，合适2、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 （3-5）式中，为单位摩擦面积传递的转矩（）；为其允许值（），按表3-5选取。 表3-5 单位摩擦面积传递的转矩的允许值 （）离合器规格D/mm210210250250325325/0.280.300.350.40由式3-1和式3-5得 =0.29=0.30 合适3、为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片便面温度过高而发生烧坏，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即 （3-6）式中，为单位摩擦面积滑磨功()；为其许用值()，对于最大质量小于6.0t的商用车：=0.33，为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J），可根据下列公式计算 （3-7）式中，为汽车总质量（kg）；为轮胎滚动半径（m）；为汽车起步时所用变速器档位的传动比；为主减速器传动比；为发动机转速，计算时商用车取1500r/min。根据汽车总质量、各挡传动比、轮胎型号等，结合式3-6和式3-7，得 =0.0332在许用范围内，合适通过本节膜片弹簧的弹性特性设计，得出如下数据：摩擦片外径D=250；摩擦片内径d=155摩擦片厚度h=3.5；摩擦片内外径比c= 0.620单面面积F=302002第四章 离合器零件的结构选型及设计计算4.1 从动盘总成 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。从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下条件： 1）从动盘的转动惯量应尽可能的小，以减少变速器换挡时轮齿间的冲击。 2）从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损。 3）应安装扭转减震器，以避免传动系共振，并缓和冲击。4.1.1摩擦片设计离合器摩擦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，要求摩擦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，不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，接合应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象；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、考虑代替石棉。本设计离合器摩擦片选用有机摩擦材料代替石棉，美国杜邦公司曾开发出一种由芳香族聚酰胺纤维派生出来的摩擦材料，属于高分子尼龙家族，商业名称为芳纶它相对石棉基的面片有如下一些工作特性：1 在正常工作压力和温度范围内有较高的耐磨性能。2 重量比石棉材料轻，这样可减小从动盘的转动惯量。3 有良好的结合性能，特别是那种容易“咬住”的汽车。4 就芳纶的重量而言，其抗拉强度是钢的5倍。用有机材料代替石棉材料时，离合器的结构等完全相同。摩擦片的尺寸参数在第三章中已经查表得出，不再叙述。4.1.2从动盘毂设计从动盘毂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，以便从动盘毂能作轴向移动。花键的结构尺寸可根据从动盘外径和发动机转矩按GB1144-74选取(见表4-1)。从动盘毂花键孔键齿的有效长度约为花键外径尺寸的(1.01. 4)倍(上限用于工作条件恶劣的离合器)，以保证从动盘毂沿轴向移动时不产生偏斜。从动盘毂一般采用锻钢（如35,45,40Cr等），并经调质处理，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，可采用镀铬工艺；对减震弹簧窗口及与从动片配合处，应进行高频处理。表4-1 GB1144-74从动盘外径D/发动机转矩/Nm花键齿数n花键外径D/花键内径d/键齿宽b/有效齿长l/挤压应力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.6花键尺寸选定后应进行挤压应力 ( MPa)及剪切应力j ( MPa)的强度校核： （4-1） （4-2）式中： ，分别为花键外径及内径，；n花键齿数；， b分别为花键的有效齿长及键齿宽，；z从动盘毂的数目；发动机最大转矩，Nmm。由表4-1选取得：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=10.4MPa；校核=8.89MPa； =7.78MPa 符合强度得要求。4.1.3从动片设计从动片通常用1.32.0厚的钢板冲压而成。有时将其外缘的盘形部分磨薄至0.651.0，以减小其转动惯量。从动片的材料与其结构型式有关，整体式即不带波形弹簧片的从动片，一般用高碳钢(50或85号钢)或65Mn钢板，热处理硬度HRC3848；采用波形弹簧片的分开式(或组合式)从动片，从动片采用08钢板，氰化表面硬度HRC45，层深0.20.3；波形弹簧片采用65Mn钢板，热处理硬度 HRC4351。4.2 压盘和离合器盖4.2.1压盘设计 1.压盘参数的选择和校核压盘应具有较大的质量,以增大热容量,减少温升,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压盘。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少受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及离合器的彻底分离，厚度约为1525mm。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1520gcm。压盘的高度（从承压点到摩擦面的距离）公差要小。故通常由灰铸铁HT200（密度7.210kg/m）铸成，金相组织呈珠光体结构，硬度HB170227。另外可添加少量金属元素(如镍、铁、锰合金等)以增强其机械强度。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；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810温升的校核按式为： =W/mc （4-3）式中：传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器，=0.5；m压盘的质量，2.2kg；c压盘的比热容，铸铁的比热容为)；W滑磨功，J。若温升过高，可适当增加压盘的厚度。选择压盘厚度为12，外径250，内径155。结合公式（3-7）和（4-3）进行校核计算，=7.56符合标准。4.2.2离合器盖设计对离合器盖结构设计要求：1、应具有足够的刚度，否则将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：适当增大盖的厚度，一般为2.54.0mm；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。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窗孔或在盖上加设通风扇片等。乘用车的离合器盖一般用08、10钢等低碳钢板本设计离合器盖要求离合器盖内径大于离合器摩擦片外径，能将其他离合器上的部件包括其中即可。4.3 离合器的分离装置分离轴承在工作中主要承受轴向力。在分离离合器时，由于分离轴承的旋转，在离心力的作用下，它同时还承受径向力。所以在离合器中采用的分离轴承主要有两类：径向推力轴承和推力轴承。径向推力类适用于高速、低轴向负荷的情况；推力类则适用低速、高轴向负荷的情况。除此之外，在某些轻型汽车上还采用由浸油的碳和石墨混合压制而成的滑动止推轴承（图4-2（c）。 图4-2 几种分离轴承及分离套筒4.4 膜片弹簧设计4.4.1膜片弹簧的概念膜片弹簧的大端处为一完整的截锥，类似无底的碟子，和一般机械上用的碟形弹簧一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。与碟形弹簧不同的是在膜片弹簧上还有径向开槽部分，形成许多称为分离指、起分离杠杆作用的弹性杠杆。分离指与碟簧部分小端交接处的径向槽较宽且呈长方孔，分离指根部的过渡圆角半径应大于4.5mm，以减少分离指根部的应力集中，长方孔又可用来安置销钉固定膜片弹簧。4.4.2膜片弹簧的弹性特性膜片弹簧的弹性特性是由其碟簧部分所决定，是非线性的，与自由状态下碟簧部分的内锥高H及弹簧的钢板厚h有关。不同的H/h值有不同的弹性特性(见图4-3)。当(H/h)时，P为增函数，这种弹簧的刚度大适于承受大载荷并用作缓冲装置中的行程限制。当(H/h)=，特性曲线上有一拐点，若(H/h)=1.5，则特性曲线中段平直，即变形增加但载荷P几乎不变，故这种弹簧称零刚度弹簧。当H/h)2，则特性曲线中有一段负刚度区域，即变形增加而载荷反而减小。这种特性很适于作为离合器的压紧弹簧。因为可利用其负刚度区使分离离合器时载荷下降，达到操纵省力的目的。当然，负刚度也不宜过大，以免弹簧工作位置略微变动就引起弹簧压紧力过大的变化。为兼顾操纵轻便及压紧力变化不大，汽车离合器膜片弹簧通常取1.5(H/h)2，则特性曲线具有更大的负刚度区且具有载荷为负值的区域。这种弹簧适于汽车液力传动中的锁止机构。图4-3 不同时的无弹性特性曲线为保证离合器压紧力变化不大和操纵方便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h通常在范围内选取。常用的膜片弹簧板厚为，本设计取H/h=1.5 ，则。4.4.3 选择研究表明，越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差影响越大，且应力越高。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，常在的范围内取值。本设计中取，摩擦片的平均半径： （4-4）因拉式膜片弹簧，取，则 则 4.4.4圆锥底角汽车膜片弹簧在自由状态时，圆锥底角与内截锥高度H关系密切，一般在 范围内 =arctanH/(R-r)=arctan4.5/(130-104) （4-5）得=9.82在 之间，合格。4.4.5分离指数目的选取本设计中取分离指数为18。4.4.6切槽宽度切槽宽约为3.2mm，窗孔槽宽，即，应满足的要求，r= 10410 = 94。4.4.7膜片弹簧小端内半径确定查表4-2知，C取107,表4-2 轴常用几种材料的C值轴的材料Q235-A，20Q275，354540Cr,35SiMnC16013513511811810710798将代入5-12得 I轴外径： （4-6）由表4-6可得知花键尺寸。取轴花键外径，则。4.4.8压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定应略大于且尽量接近，应略小于且尽量接近。膜片弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为，当量应力可取为。根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版）知，和需满足下列条件： 且 （4-7）由前面选择可知， 代入式（4-7）中，得 ， （4-8）故选择，。碟形弹簧当其大、小端部承受压力时，载荷P与变形久之间有如下关系： （4-9）式中：E材料的弹性模量(MPa)，对于钢：E=2.1 X 105MPa波桑比，钢材料取=0. 3；h弹簧钢板厚度，；H碟簧的内截锥高，；R自由状态下碟簧大端半径，；A系数，m自由状态下碟簧大、小端半径之比，m=R/r。汽车离合器膜片弹簧在实际安装中的支承点如图4-4所示。（a）自由状态；（b）结合状态；（c）分离状态图4-4 膜片弹簧在离合器接合和分离状态时的受力以及变形 （4-10）经过整理式（4-10）可得如下关系式： （4-11） （4-12）利用式（4-11）可绘制出膜片弹簧的特性曲线，如图4-5所示。图4-5 膜片弹簧特性曲线 （4-13）式（4-13）即为分离轴承推力与膜片弹簧变形的关系式。将（4-14）与（4-15）代入（4-13）中， （4-14） （4-15）可得到与的关系式（4-16），式中为分离轴承作用半径 =50 （4-16）4.4.9公差与精度离合器盖的膜片弹簧支承处，要具有大的刚度和高的尺寸精度，压力盘高度（从承压点到摩擦面的距离）公差要小，支承环和支承铆钉安装尺寸精度要高，耐磨性要好。a拉式 b俯视图图4-6 膜片弹簧的尺寸简图4.4.10膜片弹簧的强度计算前述膜片弹簧的载荷与变形之间的关系式，是在假定膜片弹簧在承载过程中，其子午截面无变形而只是刚性地绕该截面上的某一中性点O转动的条件下推导出的。根据这一假定可知，截面在O点处沿圆周方向的切向应变为零，因而该点处的切向应力亦为零。O点以外的截面上的点，一般均产生切向应变，故亦有切向应力。若如图4-7所示以中性点O为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系，则截面上任意点的切向应力为： （4-17）式中：为从自由状态起,碟簧部分子午截面的转角，rad；膜片弹簧自由状态时的圆锥底角，rad；图4-7 中性点O为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系中性点O的半径，mm； 。由式4-13可知,当一定时,一定的切应力在坐标系中呈线性分布,当=0时有 （4-18）分析表面, 点的应力值最高,通常只计算点的应力来校核碟簧的强度。将点坐标和代入式4-17，可得点的应力为 （4-19） 令，可求出达到极大值时的转角 （4-20） 在分离轴承推力的作用下，点还受弯曲应力，其值为 （4-21）式中，为分离指数目；为一个分离指根部的宽度（）。 考虑到弯曲应力是与切应力相互垂直的拉应力，根据最大切应力强度理论，点的当量应力为 （4-22）实验表明，裂纹首先在碟簧压应力最大的点产生,但此裂纹并不发展到损坏,且不明显影响碟簧的承载能力。继后，在点由于拉应力产生裂纹，这种裂纹是发展性的，一直发展到使碟簧破坏。在实际设计中，当膜片弹簧材料采用60Si2MnA时，通常应使不大于15001700Mpa，本设计中=845.4MPa,符合适用强度。通过本节膜片弹簧的弹性特性设计，得出如下数据：，R=130，r=104，圆锥底角=9.82，分离指数，切槽宽，窗孔槽宽，=94, ,=50，4.5 扭转减震器设计4.5.1扭转减振器的功能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，从而降低传动系扭转系统的某阶（通常为三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。因此，扭转减振器具有如下功能：1、 降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭转固有频率；2、 增加传动系扭转阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭转；3、 控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的