汽车离合器设计说明书

1、1、离合器概述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的总成。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。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机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；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以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。2、设计要求及其

2、技术参数基本要求：1) 在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。2) 接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。3) 分离时要迅速、彻底。4) 从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档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效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。6) 操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。精选文档7) 具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。技术参 数:车型 ： 华丽特锐 2wd整车质量 (kg) ： 1050最大扭矩/转速(n - m/rpm ): 120/32

3、00主减速比 ： 5.285一档速比：滚动半径 ： 350mm3、结构方案分析3.1 从动盘数的选择：单片离合器单片离合器：对乘用车和最大质量小于 6t 的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。3.2 压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器膜片弹簧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。1. 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点：1) 具有较理想的非线

4、性弹性特性。2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。4) 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) 通风散热良好，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。2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。3. 3膜片弹簧的支撑形式图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式一单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离 合器盖杀中的支承环上。图3-14、离合器主要参数的选择4.1 后备系数b后备系数b是离合器设计中的一个重

5、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b时，应考虑摩擦片在使用中的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、防止传动系过载以及操纵轻便 等因素。乘用车b选择：1.21.75 ,本次设计取b = 1.2。4.2 摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙 t摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨 速度等因素。摩擦因数f的取值范围见下表。表4-1摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩擦材料摩擦因数f石棉基材料模压0.20 0.25编织0.25 0.35粉末冶金材料铜基0.25 0.35铁基0.35 0.50金属陶瓷材料0.70 1.5

6、0本次设计取f = 0.30 。摩擦面数z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及 其结构尺寸。本次设计取单片离合器 z = 2。离合器间隙 t是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极 限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分 离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙 t 一般为34mm。本次设计取 t =3 mm4.3 单位压力p o单位压力po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 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、 材料及其质量和后备系数等因素。po取值范围见表4-2。表4-2摩擦片

7、单位压力p 0的取值范围摩擦片材料单位压力p0/mpa石棉基材料模压0.15 0.25编织0.25 0.35粉末冶金材料铜基0.35 0.50铁基金属陶瓷材料0.70 1.50po选择：0.10 mpa po 4.0 mm三种。取b = 3.5 mm 。tc = t emax = 1.2 120 = 143 n.m5、离合器的设计与计算5.1离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化直接影响 离合器的工作性能和结构尺寸。这些参数的确定在前面是采用先初选、后校核的 方法。下面采用优化的方法来确定这些参数。1）摩擦片外径d （mm）的选取应使最大圆周速度vd不超

8、过6570m/s ,即vd = n pmfly d 10 3 = 3200 200 10 3 =38.28m/s 065 q0m/s（2-2）6060符合要求。式中，vd为摩擦片最大圆周速度（m/s）;nemax为发动机最高转速（r/min）。2）摩擦片的内、外径比c应在0.5”0.70范围内，本次设计取c = 0.7 。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，不同的车 型的b值应在一定范围内，最大范围为1.24.0 ,本次设计取b= 1.20。4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2r0约 50mm,即 d 2r0 + 50 mm5）为降低离

9、合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力po 根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，po的最大范围为0.101.50 mpa本次设计取p0 = 0.3 mpa。6）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值w0汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功（j）为：222w = / （萼）=6994.4（j）（2-4）1800 i0i2g式中，m a为汽车总质量（kg）； rr为轮胎滚动半径（m）； ig为汽车起步时所用变速器档位的传动比；io为主减速器传动比；ne为发动机转速（r/min）;乘用车ne取

10、2000 r/min 。4w2冗 z(d2=0.22 = a2 3p =34.73p=t*n/9550=400x4000/9550=209.42取rmin i轴花键外径=40由文献4得知花键尺寸d=36d=40b=76）切槽宽度61、诙及半径re的确定芹3.23.5 mm,诙=910 mm, re 的取值应满足r - re 2。本次设计取 6 1 = 3.2 mm, 62 = 9 mm , r e v r - 2 = 52.5 mm 。7）压盘加载点半径r1和支承环加载点半径r1的确定r1=74r1=635.4膜片弹簧的优化设计膜片弹簧的优化设计就是要确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离

11、合器的使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求，以达到最佳的综合效果。1）为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的 h/h与初始底锥角a = h/（r-r） 应在一定范围内，即1.6 h/h = 1.7 2.29 a hh/（r-r）=10 0 1502）弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即1.20 r/r=1.30 1.353.5 r / r0= 80 / 32.6 =2.45 5.0=2.43）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，拉式膜片弹簧的压盘加载点半径门应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即（d+d）/4 r1=63 d/24）根据弹簧结构布置要求，ri与r,与r。之差应在一定范

12、围内，即1 r-ri = 6 70 rr产 1.4 45）膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，因此其杠杆比应在一定范围内选取, 即ri rf3.5 = 3.65 350zj466881010摩擦片外径 d = 198mm ,选取z j=47)减振弹簧总压力 f当限位销与从动盘毂之间的间隙1 或 2 被消除， 减震弹簧传递的转矩达到最大值 t j 时，减震弹簧受到的压力 f 为f = t j/r 0 = 240000nmm/37.5 = 6400 n(2-11)8)极限转角j本次设计j 取 10。6.1.3 扭转弹簧的设计1）取弹簧钢丝直径d=3mm2）弹簧指数比c=63）曲度系数k =1.254

13、）弹簧中径dm=18mm5）外径d=dm+d=21mm6）弹簧总圈数n=i+1.57）工作负荷下变形f=p/k=308） n=i+1.5=4.79）af=1.510） h0=（n-0.5）d+f+ f+0.2=99.211.h= h0-f=30表6-2压簧的计算公式表序号项目计其公式附 注1密黄倒丝直径/mm“1.产=产方叫，产一工作负荷：看一 国战总压率力5. 一弹簧数2弹辕中隹/mmdn-d-d口-糠黄外径3弹黄指数（旋绕比c吟离合器氐型的c值约在b8之间4曲度系教卡 _4c-1 , 0.515考虑赞圈曲率对姿度膨响的森喀k 4c-4 1 c5弹簧工作应力/mpa8pc*丁 nd36弹皱刚

14、度/nmm*一两=-v对离合卷压赞,希望k尽反小，一 般低= 20w5n/mm7洋簧工作图数_网g一曲切强性城盘钢材：g = ax it = 8 r xmpa8弹簧忠矗效n-r + ( j. 5-240)汽车禹台器压黄一般取可=十 1.匚，即麴端有3/4圈拼黑并将踹 部胡冬直径磨蹲至直岫的1/49工作负荷下的变形/mm/=f/k10岸餐的附加变形公/mm电片离合器5双牌离合器qf-l. 5-3.0即为压盘的分寓行程11弹镀自由四度乩=(时一0.51d +j+df + i312弹费最大负荷叶的间隙1mmj-l. 0 - l5用为相邻国之间的画隙13弹簧工作高度；mmh-h,-f】4强簧最大负荷7

15、 n* * *+ f离合器彻底分离时的弹簧破大负 荷一舱规定 piu. 151，2p6.2 从动盘总成的设计6.2.1 从动盘毂从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部 转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的迟钝可 根据摩擦片的外径d与发动机的最大转矩temax由表3-1选取。表6-2从动盘毂花键的尺寸摩擦片夕卜 径d/mm发动机最大转矩temax/（n m）花键尺寸挤压应力c/mpa c齿数n夕卜径d /mm内径d /mm齿 厚t/mm有效齿长 l/mm160491023183209.81806910262132011.6200108102

16、92342511.122514710322643011.325019610352843510.228027510353244012.530030410403254010.532537310403254511.435047110403255013.0本次设计d = 198mm , temax= 120 n - m故选择花键类型为:摩擦片夕卜 径d/mm发动机最大转矩temax/（n5）花键尺寸挤压应力c/mpa齿数n夕卜 径d /mm内 径d /mm齿 厚t/mm有效齿长 l/mm20012010322643011.36.2.2 从动片的设计从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求：

17、1）从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。2）从动盘应具有轴向弹性，使离合器结合平顺，便于起步，而且使摩擦面压 力均匀，以减小磨损。3）应安装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。6.2.3 摩擦片的设计摩擦片应满足以下要求：1）摩擦因数较高且稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小精选文档2）具有足够的机械强度与耐磨性3）密度要小，以减少从动盘的转动惯量。4）热稳定性要好5）磨合性要好，不至刮伤飞轮和压盘表面6.3 离合器盖总成的设计6.3.1 离合器盖结构设计的要求：1）应具有足够的刚度，否则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，

18、严重时使摩擦面不能彻底分离。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。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。乘用车离合器盖一般用08、10钢等低碳钢板。6.3.2 压盘的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，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，也可以采用传热系数较大的铝合金压盘。2）压盘应具有较大刚度，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1525mm o3）与飞轮应保持良好的对中，并要进