乘用车车用离合器设计【日本CAMRY V6 200E系列】【说明书+CAD】
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日本CAMRY V6 200E系列
说明书+CAD
乘用车车用离合器设计【日本CAMRY
V6
200E系列】【说明书+CAD】
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说明书
CAD
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附 录How Clutches WorkIf you drive a manual transmission car, you may be surprised to find out that it has more than one clutch. And it turns out that folks with automatic transmission cars have clutches, too. In fact, there are clutches in many things you probably see or use every day: Many cordless drills have a clutch, chain saws have a centrifugal clutch and even some yo-yos have a clutch.Clutch Image GalleryDiagram of car showing clutch location. See more clutch imagesIn this article, youll learn why you need a clutch, how the clutch in your car works and find out some interesting, and perhaps surprising, places where clutches can be found. Clutches are useful in devices that have two rotating shafts. In these devices, one of the shafts is typically driven by a motor or pulley, and the other shaft drives another device. In a drill, for instance, one shaft is driven by a motor and the other drives a drill chuck. The clutch connects the two shafts so that they can either be locked together and spin at the same speed, or be decoupled and spin at different speeds. In a car, you need a clutch because the engine spins all the time, but the cars wheels do not. In order for a car to stop without killing the engine, the wheels need to be disconnected from the engine somehow. The clutch allows us to smoothly engage a spinning engine to a non-spinning transmission by controlling the slippage between them. To understand how a clutch works, it helps to know a little bit about friction, which is a measure of how hard it is to slide one object over another. Friction is caused by the peaks and valleys that are part of every surface - even very smooth surfaces still have microscopic peaks and valleys. The larger these peaks and valleys are, the harder it is to slide the object. You can learn more about friction in How Brakes Work. A clutch works because of friction between a clutch plate and a flywheel. Well look at how these parts work together in the next section. Fly Wheels, Clutch Plates and FrictionIn a cars clutch, a flywheel connects to the engine, and a clutch plate connects to the transmission. You can see what this looks like in the figure below.When your foot is off the pedal, the springs push the pressure plate against the clutch disc, which in turn presses against the flywheel. This locks the engine to the transmission input shaft, causing them to spin at the same speed. Pressure plateThe amount of force the clutch can hold depends on the friction between the clutch plate and the flywheel, and how much force the spring puts on the pressure plate. The friction force in the clutch works just like the blocks described in the friction section of How Brakes Work, except that the spring presses on the clutch plate instead of weight pressing the block into the ground. When the clutch pedal is pressed, a cable or hydraulic piston pushes on the release fork, which presses the throw-out bearing against the middle of the diaphragm spring. As the middle of the diaphragm spring is pushed in, a series of pins near the outside of the spring causes the spring to pull the pressure plate away from the clutch disc (see below). This releases the clutch from the spinning engine. Common ProblemsFrom the 1950s to the 1970s, you could count on getting between 50,000 and 70,000 miles from your cars clutch. Clutches can now last for more than 80,000 miles if you use them gently and maintain them well. If not cared for, clutches can start to break down at 35,000 miles. Trucks that are consistently overloaded or that frequently tow heavy loads can also have problems with relatively new clutches.Photo courtesy Carolina MustangClutch plateThe clutch only wears while the clutch disc and the flywheel are spinning at different speeds. When they are locked together, the friction material is held tightly against the flywheel, and they spin in sync. Its only when the clutch disc is slipping against the flywheel that wearing occurs. So, if you are the type of driver who slips the clutch a lot, youll wear out your clutch a lot faster.Sometimes the problem is not with slipping, but with sticking. If your clutch wont release properly, it will continue to turn the input shaft. This can cause grinding, or completely prevent your car from going into gear. Some common reasons a clutch may stick are:Broken or stretched clutch cable - The cable needs the right amount of tension to push and pull effectively. Leaky or defective slave and/or master clutch cylinders - Leaks keep the cylinders from building the necessary amount of pressure. Air in the hydraulic line - Air affects the hydraulics by taking up space the fluid needs to build pressure. Misadjusted linkage - When your foot hits the pedal, the linkage transmits the wrong amount of force. Mismatched clutch components - Not all aftermarket parts work with your clutch. A hard clutch is also a common problem. All clutches require some amount of force to depress fully. If you have to press hard on the pedal, there may be something wrong. Sticking or binding in the pedal linkage, cable, cross shaft, or pivot ball are common causes. Sometimes a blockage or worn seals in the hydraulic system can also cause a hard clutch.Another problem associated with clutches is a worn throw-out bearing, sometimes called a clutch release bearing. This bearing applies force to the fingers of the spinning pressure plate to release the clutch. If you hear a rumbling sound when the clutch engages, you might have a problem with the throw-out.Types of ClutchesThere are many other types of clutches in your car and in your garage.An automatic transmission contains several clutches. These clutches engage and disengage various sets of planetary gears. Each clutch is put into motion using pressurized hydraulic fluid. When the pressure drops, springs cause the clutch to release. Evenly spaced ridges, called splines, line the inside and outside of the clutch to lock into the gears and the clutch housing. You can read more about these clutches in How Automatic Transmissions Work.An air conditioning, compressor in a car has an electromagnetic clutch. This allows the compressor to shut off even while the engine is running. When current flows through a magnetic coil in the clutch, the clutch engages. As soon as the current stops, such as when you turn off your air conditioning, the clutch disengages.Most cars that have an engine-driven cooling fan have a thermostatically controlled viscous clutch - the temperature of the fluid actually drives the clutch. This clutch is positioned at the hub of the fan, in the airflow coming through the radiator. This type of clutch is a lot like the viscous coupling sometimes found in all-wheel drive cars. The fluid in the clutch gets thicker as it heats up, causing the fan to spin faster to catch up with the engine rotation. When the car is cold, the fluid in the clutch remains cold and the fan spins slowly, allowing the engine to quickly warm up to its proper operating temperature.Many cars have limited slip differentials or viscous couplings, both of which use clutches to help increase traction. When your car turns, one wheel spins faster than the other, which makes the car hard to handle. The slip differential makes up for that with the help of its clutch. When one wheel spins faster than the others, the clutch engages to slow it down and match the other three. Driving over puddles of water or patches of ice can also spin your wheels. You can learn more about differentials and viscous couplings in How Differentials Work.Gas-powered chain saws and weed eaters have centrifugal clutches, so that the chains or strings can stop spinning without you having to turn off the engine. These clutches work automatically through the use of centrifugal force. The input is connected to the engine crankshaft. The output can drive a chain, belt or shaft. As the rotations per minute increase, weighted arms swing out and force the clutch to engage. Centrifugal clutches are also often found in lawn mowers, go-karts, mopeds and mini-bikes. Even some yo-yos are manufactured with centrifugal clutches.Clutches are valuable and necessary to a number of applications. For more information on clutches and related topics, check out the links on the following page. 离合器工作原理如果您驾驶手动变速箱的汽车，您可能会惊讶地发现，它有一个以上的离合器。事实证明，与自动变速器汽车离合器相比，有许多种类离合器在你可能看到或每天使用：许多无绳演习有离合器，链锯有离心离合器，甚至一些部件也有一个离合器。Diagram of car showing clutch location. See more clutch images.在本文中，您会了解为什么你需要一个离合器，在您的汽车离合器工程和一些有趣的发现，也许不足为奇。 离合器是有用的设备，有两个旋转轴。在这些设备中，其中一个轴通常是驱动马达或滑轮，其他轴驱动其他设备。例如，一轴驱动电机和其他驱动钻夹头。离合器连接从动盘和压盘，以便它们可以被贴在一起，旋转同样的速度，或脱钩，并以不同的速度旋转。在汽车中，您需要一个离合器，因为发动机的转速所有的时间中，但并不是所有的时间都传递动力。为了让汽车停止传递动力不造成发动机过载，车轮需要断开发动机传递动力。离合器使我们能够顺利地进行旋转发动机的非线性传递，通过控制离合器压盘与摩擦片之间的滑动。了解离合器的特点，它有助于了解一点摩擦片，这是衡量离合器的标准。摩擦所造成的传力高峰和低谷的每一部分，每一个平面-甚至是非常平滑的表面仍然有微小的高峰和低谷。这些较大的高峰和低谷，就是摩擦片研究的对象。您可以了解更多关于离合器如何摩擦工作。 离合器的工作，产生于摩擦离合器压盘和飞轮。我们将探讨如何共同工作，这些零件将在下面介绍。飞轮，离合器片和摩擦在汽车的离合器，一个飞轮连接到发动机，离合器踏板连接传输。当你的脚离开踏板，弹簧推动压力板对离合器盘，而这反过来压力又回位。这种转速控制包括发动机，变速器输入轴，使他们自旋同样的速度。压盘离合器传递的动力取决于摩擦离合器盘和飞轮，有多少转矩通过飞轮压盘传递给膜片弹簧。摩擦离合器作用就像描述的摩擦制动器的工作一样，但弹簧压力离合器压盘不是像制动器那样依靠抱紧制动盘。当离合器踏板被踏下时，机械或液压活塞推动拨叉，这些压力通过分离轴承对中间的膜片弹簧起作用。把膜片弹簧是推离了压盘的附近达到让离合器分离的效果。请注意弹簧离合器从动盘。这些弹簧有助于缓解传输的过大动力冲击离合器盘毂。这种设计通常非常有效，但它确实有一些缺点。让我们分别看看离合器问题和其他用途的离合器在以下的内容中讲解。从动盘常见问题：从20世纪50年代到20世纪70年代，你可以指望得到5万至七万里程汽车的离合器。离合器现在可以超过去年八点零零零万英里如果您使用它们轻轻地和维持好。如果不是照顾，离合器就可以开始打破在35000英里。卡车一贯超载或经常拖重物，也可以有问题相对较新的离合器。 最常见的问题是，离合器摩擦材料的磨损。摩擦材料在离合器盘非常相似的摩擦材料的垫片的盘式制动器的鼓式制动器-过了一段时间，它磨穿了。当大部分或全部的摩擦材料已经一去磨损了了，离合器效率将开始下滑，并最终将不会传送任何转矩从发动机到车轮。离合器只能传送离合器盘和飞轮的旋转速度不同。当他们被锁在一起，摩擦材料是紧密举行接合与飞轮，他们自旋同步。只有当离合器盘下滑对飞轮的穿着发生。因此，如果您是一个司机，踩离合器的次数多，您的离合器磨损快得多。有时，问题不在于传递的摩擦力下滑，但问题是。如果您的离合器装配不正确，它将继续联入输入轴。这可能会导致磨，或完全防止您的车进入齿轮。一些常见的原因可能导致离合器出问题： 损坏或拉伸离合器拉线-拉线需要适量的张紧力。 液压泵有缺陷/或主离合器液压瓶-泄漏保持液压瓶必须建立必要的压力。 空气中的气压线-空气影响液压，空气流体需要建立适当压力。 不匹配的离合器组件-并非所有的售后配件与您的离合器能匹配。 “硬”离合器也是一种常见的问题。所有离合器需要一些相应的转矩范围。如果您必须紧逼踏板上，可能会有一些错误的。坚持或有约束力的踏板联系，电缆，交叉轴或旋转球的常见原因。有时堵塞或磨损在液压系统也可能导致硬离合器。 另一个问题与离合器是一个破旧投掷出轴承，有时称为离合器释放轴承。以手指旋转压力板松开离合器。如果你听到隆隆声时，离合器继续接合，您可能有一个问题，间隙没有调整好。离合器诊断试验如果您发现您的离合器已经失效，这是一个在家的诊断测试，任何人都可以执行： 启动你的车，设置停车休息，并把汽车停在原位。 让您的汽车空转，听取了咆哮的噪音的前提下，如果你听到离合器有这种声音，这是最有可能传输装置有问题。如果您没有听到噪音，请继续执行步骤 。 让汽车仍处于原地，开始推动离合器和聆听噪音。如果你能听到一些唧唧噪音，这是最有可能的离合器分离轴承的故障。如果您没有听到噪音，请继续执行步骤 用尽全力推动离合器。如果你听到尖叫声的噪音，可能故障出自轴承或套管。如果你听不到任何噪音在这四个步骤，那么你的问题可能不是出自离合器。如果你能听到的噪音，并在停止时消失时，离合器可能的一个问题是离合器的操纵机构出了问题。 在以下的内容中，我们会研究一些不同类型的离合器以及他们如何使用。各类离合器： 还有许多其他类型的离合器在并不在您的知识库。自动变速器包含几个离合器。这些离合器接触和脱离接触的各种成套行星齿轮。每个离合器付诸实施使用加液压油。当压力下降，弹簧导致离合器分离。间隔均匀的离合器锁环，称为样条线的内部和外部的离合器锁定齿轮和离合器。你可以看到更多关于这些离合器在自动变速器如何工作。 空调压缩机的汽车有一个电磁离合器。这使得压缩机即使在引擎关闭也能正常运行。当电流流经磁场线圈的离合器，如当您关闭您的空调，离合器分离。 大多数汽车的发动机驱动的冷却风扇的温控粘性离合器-温度流体实际驱动离合器。这离合器是处于枢纽的地位，气流通过散热器。这种类型的离合器是一种很像粘性联轴器，在全轮驱动汽车经常出现。液体离合器较多，因为它热量大，导致风扇旋转的速度要快赶上发动机旋转。当汽车是冷车时，流体在离合器仍然寒冷，风扇转速慢，使发动机迅速升温，以适当的操作温度。 许多汽车有限滑差或粘性联轴器，两者都使用离合器，以提高牵引力。当您的汽车变成一个车轮转动速度超过了其它车轮时，这使汽车难以应付。在防滑差速器以及离合器的帮助下，当一个车轮转动速度超过了其它车轮，这样会使离合器缓慢下来，并符合其它三个车轮的转速。车下有水坑的水或浮动的冰块也可以让车轮空转。您可以了解更多关于差速粘性联轴器在如何工作。 天然气动力链锯离心式离合器，从而使链反转可以停止旋转，而您不需要关掉引擎。这些工作自动离合器通过利用离心力。输入连接到发动机曲轴。输出可以驱动链条，皮带或骨干。由于轮调，每分钟增加，逼迫滚珠移出，并迫使离合器进行。离心离合器也常常发现于割草机，卡丁车，轻便摩托车和小型摩托车。甚至一些缆车离心离合器。一、设计题目（学生空出，由指导教师填写）乘用车摩擦离合器二、设计参数选择 日本CAMRY V6 200E系列发动机最大功率及转速： 108Kw/6000rpm发动机最大转矩及转速： 190N.m/4000rpm整车总质量： 2490Kg装载质量： 1000Kg主减速比： 5.83变速器低档传动比： 5.56轮胎型号： 215/60R16三、设计要求（1）总装图 1张（2）零件图 2张（3）课程设计说明书（50008000字） 1份四、进度安排（参考）（1）熟悉相关资料和参考图 2天（2）确定基本参数和主要结构尺寸 2天（3）设计计算 3天（4）绘制总装配草图 4天（5）绘制总装配图 2天（6）绘制零件图 2天（7）编写说明书 3天（8）准备及答辩 3天五、指导教师评语、成 绩： 指导教师日期摘 要对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，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。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分。其功用为：使汽车平稳起步，中断给传动系的动力，配合换档，防止传动系过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿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乘用车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。本文主要是对乘用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，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：离合器后备系数的确定，摩擦片外径的确定，单位压力的确定。膜片弹簧设计并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计（从动盘毂的设计）和圆柱螺旋弹簧设计等。关键词: 乘用车；离合器；膜片弹簧；摩擦片ABSTRACTIn view of the combustion engine-powered cars，clutch is an independent assembly exists in the mechanical transmission system. It is also an assembly which is used for automotive transmission lines connected directly to the engine. Now many kinds of the automotive adopt thefriction clutch which is a device separation relies on the primary, and driven to deliver the friction between the parts and can power It mainly includes four parts: driving part, driven part, hold-down mechanism and control mechanism. Its function as: the car a smooth start, to interrupt the transmission of power to meet the shift, to prevent transmission of the overload.In recent years theca spring clutch is a kind of clutch that widely adopted in vehicle. It has great capacity of torque And more stable, manipulate easy and convenient, well equilibrium, And also can produce batch .so the research of the clutch is more and more important . This design manual elaborated on the construction form, parametre choose and process of calculate of the passenger car.This article is passenger cars diaphragm spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system of steps and requirements, mainly for the following work：Select the design for the main parameters: the determination of friction-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified . And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower (the hub-driven design) and cylindrical coil spring design, and so on.Key words: passenger cars; clutch; diaphragm spring; friction disc目录1概述-12 离合总体方案的初定-12.1确定所选发动机的基本参数-12.2结构设计-23 离合器基本结构参数的确定-53.1离合器后备系数的确定-53.2单位压力P的确定-53.3 摩擦片外径及其它尺寸的确定-64 离合器膜片弹簧的设计-74.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程-74.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作-74.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定-74.4 膜片弹簧的计算-95 扭转减振器简单设计-105.1 扭转减振器的结构和工作原理-105.2 减振弹簧的参数设计- -116 离合器从动盘总成设计-136.1从动盘结构及工作原理-136.2 从动盘设计要求-146.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择-146.4从动盘毂的设计-146.5摩擦片的选取-167 离合器盖总成设计-177.1离合器盖设计- 177.2压盘及传动片设计-177.3分离杠杆装置设计-197.4支撑环设计-198 分离轴承总成及离合器壳体的设计-198.1分离轴承总成设计-198.2离合器壳的设计-209 结论-XX大学1概述膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧以及分离杆机构而做成的离合器，因为它布置在中央，所以也可算中央弹簧离合器。其优点为：首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使得零件数目减少，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。膜片弹簧离合器是近年来在乘用车上广泛采用的一种离合器。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。那么可以看出，对于乘用车膜片弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。本设计就是设计传动装置中的离合器在设计中对各种离合器类型进行分析，探讨，最后设计出使用于乘用车车用离合器。2 离合总体方案的初定2.1确定所选发动机的基本参数选择 日本CAMRY V6 200E系列发动机最大功率及转速： 108Kw/6000rpm发动机最大转矩及转速： 190N.m/4000rpm整车总质量： 2490Kg装载质量： 1000Kg主减速比： 5.83变速器低档传动比： 5.56轮胎型号： 215/60R16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5：离合器的调整。2.2结构设计2.2.1 从动盘数及干湿式选取根据已知条件知道乘用车可选取单片干式膜片弹簧摩擦离合器，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顺，广泛用于轿车及微、中型客车和货车上。因此该离合器选取单片干式膜片弹簧离合器。2.2.2 压紧弹簧的结构形式及布置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（参看2.1图）。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。当前膜片弹簧离合器的操纵机构已经为拉式操纵机构分为压式和拉式（见图2.2）。图2.1膜片弹簧离合器的工作原理图 （a）自由状态； （b）压紧状态； （c）分离状态 图2.2(a) 一般压式操纵 (b)拉式操纵2.2.3 压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，但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。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0.2mm）。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。弹性传动片是由薄弹簧钢冲压而成，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。2.2.4 分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。前者适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂的密封止推球轴承;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。它有内圈旋转轴承，轴承罩，波形片簧中，它由厚约为0.7的65Mn钢带制成，油淬、模内回火度HRC4351）及分离套筒组成。由于轴承与套筒间都留有足够径向间隙以保证分离轴承相对于分离套筒可以径向移动1mm左右，所以当膜片相对分离套筒有偏斜时，由于波形片簧能够产生变形，允许分离轴承产生相对的偏斜，以保证膜片弹簧仍能被均匀的压紧，也防止了膜片弹簧分离指处的异常磨损并减少了噪音。另外由于分离指与直径较小的轴承内圈接触，则增大了膜片弹簧的杠杆比。分离套筒支撑着分离轴承并位于变速器第一轴轴承盖的轴颈上，可以轴向移动。分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有34mm间隙，取4mm，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。2.2.5 离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180200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，本设计取15。3 离合器基本结构参数的确定3.1离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 。乘用车及总质量小于6t的商用车： =1.201.75。本设计的是乘用车车用离合器，选定其后备系数=1.503.2单位压力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,单位压力P较小为好。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=225 内径d=150 厚度h=3.5 内径与外径比值=0.667，且 =0.67在0.530.70之间，符合要求。又初选=1.50运用公式（3.1）可以校核单位压力PT= T=PD(1) 式 (3.1)上式中：因为采用单片离合器，Z取2对用有机材料摩擦片，在设计时，其摩擦系数可取=0.3。根据式（3.1）代入相关数据则得：P=2.27Kg/又可查得：由摩擦片外径D=225，该离合器摩擦片的单位容许单位压力P为：P=2.5 Kg/。也即是摩擦面上的单位压力PP,没有超出允许范围.因此上述各基本结构参数合适。3.3 摩擦片外径及其它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（3.1）计算出： D=100 式(3.1)式中： D摩擦片外径，T发动机最大扭矩，N.m A和车型及使用条件有关的常数设计原始数据：最大转矩 T=190N.m轿车，采用单片摩擦离合器 A=47由公式（3.1）代入相关数据，则得： D=201根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表3.1“离合器摩擦片尺寸系列和参数”（即GB145774）表3.1离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D/160180200225250280300325350380405430内径d/110125140150155165175190195205220230厚度/3.23.53.53.53.53.53.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.53210.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积/1061321602213024024665466787299081037可取：摩擦片有关标准尺寸： 外径D=225，内径d=150，厚度h=3.5， 内径与外径比值C=0.67 4 离合器膜片弹簧的设计4.1 膜片弹簧的作用方式选择及工作过程由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用推式结构。膜片弹簧的结构形状如下图，它是由弹簧钢板冲压而成的。其机构如下图：图 4.14.2膜片弹簧的弹性变形特性及其工作膜片弹簧根据不同的H/h值可以得到不同的特性变形特性。一般可以分成下列四中情况：，=，2，其中第三种当变形增加时,载荷反而减少具有这种特性的膜片弹簧很适合用于作为离合器的压紧弹簧,因为可利用其负刚度区,达到分离离合器时载荷下降,操纵省力的目的,当然负刚度过大也不适宜,以免弹簧工作位置略微变动造成弹簧压紧力过大.所以选用第三种。膜片弹簧的工作过程如下图：(a)自由状态； （b）压紧状态； (c)分离状态图4.24.3 膜片弹簧的参数尺寸及材料的确定在设计膜片弹簧时，一般初步选定其全部尺寸然后进行一系列的验算，最后优选最合适的尺寸。其结构示意图见图4.3图4.3膜片弹簧示意简图4.3.1 H/h比值的选取 设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其特性曲线的形状，以获得最佳性能。一般汽车汽车膜片弹簧的H/h值的范围在1.52.5之间。取=1.684.3.2 R及R/r确定比值R/r对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.82.0时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，一般R/r取值为1.21.35。对于R,膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求和摩擦片的外径相适应，大于摩擦片内径，近于摩擦片外径。此外，当H，h及R/r等不变时，增加R有利于膜片弹簧应力的下降。初步确定R/r=1.314.3.3 膜片弹簧起始圆锥底角汽车膜片弹簧一般起始圆锥底角在1014之间，代入数值计算可得：=11154.3.4 膜片弹簧小端半径r及分离轴承的作用半径rr的值主要由结构决定，最小值应大于变速器第一轴花键外径，分离轴承作用半径r大于 r因为花键外径D=32要使2 rD，所以取r=25，r=284.3.5分离指数目n、切槽宽、窗孔槽宽、及半径r汽车离合器膜片弹簧的分离指数目n12，一般在18左右，采用偶数，便于制造时模具分度切槽宽4，12，窗孔半径r一般情况下由（rr）(0.81.4) ,所以取rr=1=12取n=18, 4，12, r=70.54.3.6 承环的作用半径l和膜片与压盘接触半径L由于采用推式膜片弹簧，l，L的大小将影响膜片弹簧的刚度，一般来说，l值应尽量靠近r而略大与r。L应接近R略小于R。选择：l=80，L=1024.3.7膜片弹簧材料制造膜片弹簧用的材料，应具有高的弹性极限和屈服极限，高的静力强度及疲劳强度，高的冲击强度，同时应具有足够大的塑性变形性能。按上述要求，国内常用的膜片弹簧材料为硅锰钢60Si2MnA。4.4 膜片弹簧的计算由前面已知数据：T=190N.m ,D=225,d=150=1.5,=1.68,=1.31,=1115,R=108,r=82.5,H=4.2,h=2.5,l=80,L=102,r=25,r=28,n=18, =4，=12r=72.5根据：=HH()+ 式（4.1） 式中，E弹性模数，钢材料取E=2.010Mp； 泊松比，钢材料取0.3 h弹簧片厚， H碟簧部分内截锥高， 大端变形， R碟簧部分外半径（大端半径）， r碟簧部分内半径， L膜片弹簧与压盘接触半径， l支承环平均半径，进行强度校核=H+（L-l） 式 （4.2） 代入相关数据可得:=5.64而膜片弹簧的大端的最大变形(离合器彻底分离时)=5.13, 所以可以由下面公式=+1 + 式（4.3）把有关数值代入计算得:=1435.6MPa因为膜片弹簧的材料为60Si2MnA,该材料许用应力为1700-1900MPa，而=1435.6Mpa1700，所以该膜片弹簧满足要求，比较5 扭转减振器简单设计5.1 扭转减振器的结构和工作原理带扭转减振器的的从动盘结构简图如下图5.1所示弹簧摩擦式:图5.1带扭转减振器的从动盘总成结构示意图1从动盘；2减振弹簧；3碟形弹簧垫圈；4紧固螺钉；5从动盘毂；6减振摩擦片7减振盘；8限位销由于现今离合器的扭转减振器的设计大多采用以往经验和实验方法通过不断筛选获得,且越来越趋向采用单级的减振器。减振器结构尺寸简图如图图5.2 减振器尺寸简图5.2 减振弹簧的参数设计在初步选定减振器的主要参数过后，即根据布置上的可能性来确定减振器弹簧设计相关尺寸。减振弹簧的分布半径R：R的尺寸应尽可能取大些，一般取 R=（0.650.75）d2(式中d为离合器摩擦片内径)所以R=0.71502=52.5减振弹簧数量Z：参看下表8.1 表8.1减振弹簧数量选取表离合器摩擦片外径/ 减振弹簧数量Z 225250 46 250325 68 325350 810 350 10以上查上表8.1可得：Z=6全部减振弹簧总的工作负荷P：P=TR （式中T为极限转矩，其一般不会超过发动机转矩的2倍，一般可取T=1.5 T）所以P= TR =1.5 TR=5114N单个减振弹簧的工作负荷PP= PZ=5114N6=681.8N减振弹簧尺寸弹簧中径D:一般由结构布置来决定,通常D=1115左右,取D=11,弹簧钢丝直径d: 通常d取34，所以取d=3,在选定T过后，在结构设计范围内选定转角，一般在4左右，极限可达12在此选定6。现在大多数厂家倾向于采用单级，本设计也采用单级，根据经验可取：扭转刚度K=10T=2148N.mrad。弹簧刚度K：K=136.3N减振弹簧的有效圈数i：i=式中，G为材料的剪切模量，对碳钢可取G=8.310Mpa代入相关数据i=4.6减振弹簧的总圈数n,一般在6圈左右n=i+（1.52）=4.6+1.5=6所以取n=6减振弹簧的最小高度l: l=n(d+)1.1dn=1.1 36=19.8减振弹簧总变形量： =PR=681.8136.3=5.01减振弹簧自由高度l= l+=19.8+5.01=24.8减振弹簧预变形量：=T=0.12T=21.48N.m所以=0.5减振弹簧安装工作高度l= l=24.3从动片相对从动盘毂的最大转角:=2arcsin(2R)因为=-=4.5,所以=4.92=5限位销与从动盘毂缺口间隙=Rsin式中R为限位销的安装尺寸，取R=53 所以=4.5,限位销直径dd按结构布置选定，一般d=9.512,所以取d=10 6 离合器从动盘总成设计6.1从动盘结构及工作原理在现代汽车上一般都采用带有扭转减振的从动盘，其总成为从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。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,并使汽车平稳起步。从动盘主要由从动片，从动盘毂，摩擦片等组成，由下图4.1可以看出，摩擦片1，13分别用铆钉14，15铆在波形弹簧片上，而后者又和从动片铆在一起。从动片5用限位销7和减振12铆在一起。这样，摩擦片，从动片和减振盘三者就被连在一起了。在从动片5和减振盘12上圆周切线方向开有6个均布的长方形窗孔，在在从动片 和减振盘之间的从动盘毂8法兰上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔中装有减振弹簧11，以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的窗孔上都制有翻边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从动盘毂之间还装有减振摩擦片6，9。当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对从动盘毂发生来回转动，系统的扭转能量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。图4.1 带扭转减振器的从动盘 1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘6.2 从动盘设计要求(1) 从动盘的转动惯量应尽可能小，以减少变速器换档时齿轮间的冲击。(2) 从动盘应具有轴向弹性，是离合器接合平顺，保证平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等。(3) 从动盘中应装有扭转减振器，避免传动系的扭转共振以及缓和冲击荷。 6.3 轴向弹性从动盘的结构形式选择由于本设计是针对乘用车CAMRY V6 200E，利用阶梯形细杆的细端将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上，并交替的把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构的弹性形成大，弹性特性较理想，可使汽车起步极为平稳。6.4从动盘毂的设计从动盘毂在变速器第一轴前端的花键上，目前一般都采用齿侧定心的矩形花键，花键之间为动配合，以便在离合器分离和结合时从动盘毂能够在轴上自由移动。在设计从动盘毂花键时，可以根据摩擦片外径D和发动机的最大转矩T来选取。根据汽车设计P74表2-7表2-7 从动盘毂花键的尺寸从动盘外径D/发动机转矩/N.m花键齿数n花键外径/花键内径/齿厚/有效齿长l/挤压应力/M160180200225250280300325350 49 69 108 147196275304373471 10 10 10 10 1010101010 23 26 29 32 35 35 40 40 40 18 21 23 26 28 32 32 32 32 3 3 4 4 4 4 5 5 5 20 20 25 30 35 40 40 45 50 9.8 11.6 11.1 11.3 10.2 12.5 10.5 11.4 13.0可得： 花键齿数 n=10 花键外径 D=32 花键内径 d=26 齿厚 b=4 有效齿长 L=30本从动盘毂材料选用40Cr，并经调质处理，要求满足挤压应力不应超过=20MP。 花键的尺寸选定后应进行强度校核，由于花键的损坏形式主要是表面受力过大而破坏，所以花键要进行挤压应力校核，如果应力偏大可以适当增加花键毂的轴向长度。花键挤压应力校核公式如下式（4.1）： =（MP） 式(4.1)式中：P花键的齿侧面压力，N。它有下式确定： P= 式（4.2）将式（4.2）代入式(4.1)得： 式（4.3）D,d分别为花键的外径，内径，mZ从动盘毂的数目T发动机最大转矩，N.mn花键齿数h花键齿工作高度，m；h=()/2 l花键有效长度，m代入相关数据可得：=7.53MP，该花键毂花键的=7.53MP=20MP，所以该花键毂花键的尺寸合适。6.5摩擦片的选取摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求：应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面油水对摩擦性能的影响应最小结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象8长期停放后，摩擦面间不发生粘着现象。目前正在研制具有传热性好、强度高、耐高温、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。但考虑到经济性因素，车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺点是材料的性能不稳定，温度，滑磨速度及单位压力的增加都将摩擦系数的下降和磨损的加剧。固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄铜铆钉不致像铝铆钉那样会加剧主动盘工作表面的局部磨损，磨损后的生成物附在工作表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便等优点。7 离合器盖总成设计离合器盖总成除了压紧弹簧外，还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支撑环等7.1离合器盖设计离合器盖一般都与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的转矩。此外，它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此，在设计中应注意以下几个问题：离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度，该离合器盖采用厚度约为4的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。离合器的通风散热为了加强离合器的冷却离合器盖必须开有许多通风窗口，通常在离合器压紧弹簧座处开有通风窗口。离合器的对中问题离合器盖内装有分离杠杆、压盘、压紧弹簧等重要零件，因此它相对与飞轮必须有良好的对中，否则会破坏离合器的平衡，严重影响离合器的工作。离合器盖的对中方式有两种，一种是用止口对中，另有种是用定位销或定位螺栓对中，由于本设计选用的是传动片传动方式，因而离合器盖通过一外圆与飞轮上的内圆止口对中。7.2压盘及传动片设计7.2.1 压盘传力方式的选择压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，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的分离过程中能自由的沿轴向移动。如前面所述采用传动片式的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，
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