摘 要
离合器是汽车传动系中的重要部分，对汽车的性能起着重要的作用。这次设计离合器是主要目的是利用传统的设计方法，学习传统方法中的基本步骤，了解设计过程，把学过的知识综合的运用到设计过程中，从而更坚实的掌握学过的知识。
所设计的离合器是膜片弹簧离合器，此设计说明书详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。
本文主要是对轿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：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。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计（包括分离轴承、分离套筒等），以及从动盘设计包括从动片设计和从动盘毂设计，主动部分的设计，包括压盘、离合器盖设计、弹性传动片设计，其中离合器盖的设计只是简单的设计，操纵机构的设计是大体上计算出踏板的行程、踏板力，是否符合人体工程学要求。扭转减震器中的螺旋弹簧的设计。
关键词：离合器；膜片弹簧；从动盘；压盘；摩擦片
ABSTRACT
Automobile clutch is an important part of the power train of the car ,it plays an important role. The main purpose of this design is using traditional methods to learn the basic steps, comprehending the design process, using the learned knowledge to the design process, thus a more solid grasp of the knowledge learned.
The clutch designed is diaphragm spring clutch, the design manual detailed the process of the diaphragm spring clutch designing of light vehicle structure, including parameter selection and calculation process.
This paper is a car diaphragm spring clutch design. In accordance with the conditions of vehicles and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements for the following main tasks: choosing the main design parameters are: the determination of friction plate diameter, back-up clutch coefficient determination unit to determine the pressure. And designed primarily for the assembly: the design of separation devices (including the separation of bearings, sleeve separation, etc.), as well as the follower plate follower piece design includes the design and the design of the driven wheel disc, part of the design of the initiative, including the pressure plate, Clutch cover design, flexible drive chip design, which covered the design of the clutch is a simple design, is designed to manipulate the whole body out of the trip pedal, pedal power, with the ergonomic requirements. To reverse the shock absorber of the coil spring design.
Key words：Clutch; Diaphragm Spring; Driven Plate; Pressure Plate; Friction Disc.
目 录
摘要……………………………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论 ……………………………………………………………………………1
1.1 研究背景…………………………………………………………………………1
1.2 研究现状…………………………………………………………………………2
1.3 研究内容…………………………………………………………………………3
第2章 离合器结构方案选取…………………………………………………………4
2.1 设计参数和结构要求……………………………………………………………4
2.2 结构设计………………………………………………………………………4
2.2.1 从动盘数及干湿式选择………………………………………………4
2.2.2 压紧弹簧结构形式及布置………………………………………………4
2.2.3 压盘驱动方式…………………………………………………………6
2.2.4 分离轴承类型…………………………………………………………7
2.2.5 离合器通风散热措施………………………………………………8
2.3 本章小结…………………………………………………………………………8
第3章 离合器基本参数确定…………………………………………………………9
3.1 摩擦片内外径及其他尺寸计…………………………………………………9
3.2离合器后备系数的确定……………………………………………………9
3.3单位压力P的确定……………………………………………………………10
3.4 本章小结…………………………………………………………………………11
第4章 离合器从动盘设计 …………………………………………………………12
4.1从动盘结构简要介绍…………………………………………………………12
4.2 从动盘设计 …………………………………………………………………13
4.2.1从动片的选择和设计………………………………………………13
4.2.2从动盘毂的设计……………………………………………………14
4.2.3 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式………………………16
4.3 扭转减震器简单介绍……………………………………………………………17
4.4 减震弹簧设计……………………………………………………………………18
4.5 本章小结…………………………………………………………………………20
第5章 压盘与离合器盖的设计……………………………………………………21
5.1 压盘传力方式的选择…………………………………………………………21
5.2 压盘的几何尺寸的确定……………………………………………………21
5.3压盘和传动片的材料选择 …………………………………………………22
5.4离合器盖的设计 ……………………………………………………………24
5.5 本章小结…………………………………………………………………………24
第6章 分离装置和操纵机构的设计………………………………………………25
6.1分离杆的设计………………………………………………………………25
6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计………………………………………25
6.3操纵机构踏板力和行程…………………………………………………………26
6.4 操纵机构的结构形式……………………………………………………………27
6.5 操纵机构的设计计算……………………………………………………………28
6.6 本章小结…………………………………………………………………………29
第7章 离合器膜片弹簧的设计……………………………………………………30
7.1 膜片弹簧的结构特点………………………………………………………30
7.2膜片弹簧的变形特性和加载方式…………………………………………31
7.3 膜片弹簧的弹性变形特性…………………………………………………31
7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定…………………………………………………32
7.4.1 H/h比值的选取……………………………………………………33
7.4.2 R及R/r确定………………………………………………………33
7.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角…………………………………………34
7.4.4 膜片弹簧小端半径r及分离轴承的作用半径r………………34
7.4.5 分离指数目n、切槽宽、窗孔槽宽、及半径r……………34
7.4.6 承环的作用半径l和膜片与压盘接触半径L……………………34
7.4.7 膜片弹簧材料………………………………………………………35
7.5 膜片弹簧的计算……………………………………………………………35
7.6 本章小结…………………………………………………………………………40
结论………………………………………………………………………………………41
参考文献…………………………………………………………………………………42
致谢………………………………………………………………………………………43
附录………………………………………………………………………………………44
第1章 绪 论
1.1 研究背景
汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志，随着现代生活的节奏越来越快，人们对交通工具的要求也越来越高。汽车作为最普通的交通工具，在日常的生活和工作中起了重要的作用。因此，汽车工业的规模及产品的质量就成为衡量一个国家技术的重要标志之一。
图1.1 离合器工作原理图
1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第一轴；6—从动盘毂
在机械式传动系统中，离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，图1.1[1]简单阐述了离合器的工作原理。
离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的部件，用来分离或给发动机与变速器之间的动力传递[2]。
其基本功用有三[1]：
第一：在汽车起步时，通过离合器主动部分（和发动机曲轴相连）和从动部分（与变速器第一轴相接）之间的滑磨、转速的逐渐接近，使旋转着的发动机和原来静止的传动系平稳地联接起来，以保证汽车平稳起步。
第二：当变速器换档时，通过离合器主从动部分的迅速分离来切断动力传递，以减轻换档时齿轮间的冲击，便于换档。
第三：当传给离合器的扭矩超过其所能传递的最大力矩（即离合器的最大摩擦力矩）时，其主从动部分将产生相对滑磨。这样离合器就起着保护传动系防止其过载的作。
由于离合器上述三方面的功用，使离合器在汽车结构上有着举足轻重的地位。
1.2 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80~2000N.m、最大摩擦片外径达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28~32t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5-6倍，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。
1.3 研究内容
早期的离合器结构尺寸大，从动部分转动惯量大，引起变速器换档困难，而且这种离合器在结合时也不够柔和，容易卡住，散热性差，操纵也不方便，平衡性能也欠佳。本次设计的目的是克服上述困难，使离合器的尺寸减小，便于安装盒布置；减小从动部分的转动惯量，保证换挡容易，使用起来效果更好，而且具有稳定性好、操纵方便等优点。膜片弹簧离合器，它的转矩容量大且较稳定，操纵轻便，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。
本设计就是设计膜片弹簧离合器，在设计中对各种离合器类型进行分析，确定出结构方案，再对离合器的各基本参数进行选择计算，设计出个零件，最终设计出使用于普通轿车的车用离合器。
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。
2.1设计参数和结构要求
选定车型的参数在表2.1中有详细描述。
表2.1 选定车型的参数
名称 参数
发动机最大功率及转速 90Kw/6000rpm
发动机最大转矩及转速 160 N.m/4200rpm
整备质量 1240kg
主减速比 5.104
变速器低档传动比 3.83
轮胎型号 195/60 R15
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“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。
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