汽车设计 第二章 离合器设计ppt课件

1、汽车设计电子教案第第2 2章章 离合器设计离合器设计汽车设计电子教案2.1 2.1 概述概述 现代汽车普通都以内燃机为动力，其传动系中离合器处于首端，它具有如下根本功用： (1) 在汽车起步时，经过离合器自动部分(与发动机曲轴相连)和从动部分(与变速器第一轴相接)之间的滑磨，转速逐渐接近，使旋转着的发动机和原为静止的传动系平稳地接合。 (2) 当变速器换挡时，经过离合器主、从动部分的迅速分别来切断动力传送，以减轻换挡时轮齿间的冲击，便于换挡。 (3) 当传给离合器的转矩超越其所能传送的最大转矩(即离合器的最大摩擦力矩)时，其主、从动部分将产生滑磨。这样，离合器就起着防止传动系过载的作用。汽车设

2、计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 离合器按转递转矩的方式不同，可分为摩擦式、液力式、电磁式和综合式四种，其中摩擦式离合器运用最为广泛。2.2.1 从动盘数的选择1. 单片离合器 单片离合器只需一个从动盘 ，单片离合器的特点是：构造简单，散热良好，轴向尺寸紧凑，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在运用时可以保证分别彻底 汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.1 从动盘数的选择 2. 双片离合器 双片离合器有两个从动 盘，与单片离合器相比，由 于摩擦面数增多，因此传送 转矩的才干较大，且接合更 加平顺、柔和，在传送一样 转矩的情况下，径

3、向尺寸较 小，踏板力也较小。汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.1 从动盘数的选择 3. 多片离合器 多片离合器有两个以上从动盘，多为湿式，接合平顺柔和，由于在油中任务，摩擦外表温度低、磨损小，运用寿命长。但是分别行程大，分别不彻底 ，轴向尺寸和质量较大，从动部分转动惯量也很大 。 2.2.2 压紧弹簧的方式及布置 1. 周置弹簧离合器 周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上 汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.2 压紧弹簧的方式及布置 2. 中央弹簧离合器 中央弹簧离合器采用1-2个圆柱螺旋弹

4、簧或用一个圆锥螺旋弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，压紧弹簧与从动盘的轴线一样。 3. 斜置弹簧离合器 斜置弹簧离合器是用在重型汽车上的一种新构造方式，弹簧的轴线与离合器的轴线成一个夹角 。 4. 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构造的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分别指部分组成。 汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.2 压紧弹簧的方式及布置 膜片弹簧离合器与其他方式的离合器相比具有如下一系列优点： (1) 膜片弹簧具有较理想的非线性特性汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.2 压紧弹簧的方式及布

5、置 (2) 膜片弹簧兼起压紧弹簧和分别杠杆的作用，构造简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。 (3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低的程度较周置圆柱弹簧离合器明显减小，所以摩擦力矩降低很少，性能稳定。 (4) 膜片弹簧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) 易于实现良好的通风散热，运用寿命长。 (6) 膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.3 膜片弹簧的支承方式 推式膜片弹簧支承构造按支承环数目不同分为三种。 推式膜片弹簧双支承环方式 推式膜片弹簧单支承环方式 汽车设计电子教案2

6、.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.3 膜片弹簧的支承方式 推式膜片弹簧无支承环方式 拉式膜片弹簧支承环方式 汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.4 压盘的驱动方式 压盘是离合器的自动部分，在传送发动机转矩时它和飞轮一同带动从动盘转动，所以它应与飞轮衔接在一同，但这种衔接应允许压盘在离合器分别过程中能自在地作轴向挪动。 压盘的驱动方式主要有凸块 窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。 2.2.5 分别杠杆和分别轴承 在周置弹簧离合器中普通采用36个分别杠杆(简称分别杆)；在膜片弹簧离合器中，分别杠杆的作用由膜片弹簧本身构成的弹性

7、杠杆来完成；在中央弹簧离合器中那么只需弹性压杆而没有分别杠杆；在斜置弹簧离合器中也只需压杆。汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造方式离合器的构造方式 2.2.6 离合器的散热通风 在离合器分别和接合过程中，由于摩擦会产生大量的热。假设不处理好通风散热问题，会使压盘温度过高，导致摩擦片过度磨损。 改善离合器散热通风的构造措施有：在压盘上设散热筋或鼓风筋；在离合器盖上开较大的通风孔；在离合器外壳上设通风窗；在双盘离合器的中间压盘内铸出通风槽；在离合器外壳内装一导流罩，加强通风。 2.2.7 从动盘 从动盘由摩擦片、从动钢片、减振器和花键等组成。 汽车设计电子教案2.2 2.2 离合器的构造

8、方式离合器的构造方式 2.2.7 从动盘 摩擦片在性能上应满足如 下要求：摩擦系数较稳定；足够 的机械强度和耐磨性；磨合性好； 密度小；有利于接合平顺；长期 停放，摩擦外表不发生“粘合。 摩擦片与从动片的衔接方 式有铆接和粘结两种。汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.1 摩擦离合器转矩 摩擦离合器是靠存在于主、从动部分摩擦外表间的摩擦力矩来传送发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩为 设为摩擦面接受的单位压力，且压力分布均匀，那么单元摩擦面积上产生的单元摩擦力矩为 整个摩擦面上产生的摩擦力矩为cc TfFZR200ddd dTfpsfp 3322000d

9、 d23RrRrTfpfp 汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.1 摩擦离合器转矩 摩擦面接受的单位压力为 对于具有个摩擦面的离合器，其摩擦力矩为 带入 得 可以得到摩擦片平均摩擦半径为 当时 ，可由下式相当准确地计算022224FFpDdRr33c023RrTZTfp Z0p33c2223RrTfZFRr33c2223RrRRr/0.6d Dc42DdRrR汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.1 摩擦离合器转矩 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传送发动机的最大转矩，设计时应大于发动机最大转矩，即

10、2.3.2 后备系数 后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传送发动机最大转矩的可靠程度。 33c0112TfZp DccemaxTT汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.3 单位压力 单位压力决议了摩擦外表的耐磨性，对离合器任务性能和运用寿命有很大影响，选取时应思索离合器的任务条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、资料及其质量和后备系数等要素。 摩擦片单位压力的取值范围 汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.4 摩擦片外径、内径和厚度 当离合器构造方式及摩擦片资料已选定，发动机最大转矩知，

11、可估算出摩擦片外径： 摩擦片外径也可根据发动机最大转矩按如下阅历公式选取：emax330121TDfZpcDemaxDKT 直径系数的取值范围 汽车设计电子教案2.3 2.3 离合器根本参数的选择离合器根本参数的选择 2.3.5 摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙 摩擦片的摩擦因数取决于摩擦片所用的资料及其任务温度、单位压力和滑磨速度等要素。 离合器间隙是指离合器处于正常接合形状，分别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接合，在分别轴承和分别杠杆内端之间留有的间隙，该间隙普通为3-4mm。 汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2

12、.4.1 圆柱螺旋弹簧 在周置弹簧离合器中，设弹簧数为 ，每个弹簧的任务压力为 弹簧的任务应力为 选好旋绕比 ，计算出 ，再选好任务压力，那么有 弹簧任务圈数可根据刚度条件和 、 确定iFFip3288FD KFC Kdd CK 8FC Kd dC4s3p8GdnD K汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.2 圆锥螺旋弹簧 1. 圆锥螺旋弹簧的特性计算 (1) 第一圈触合前( )弹簧的变形 (mm)为 (2) 第一圈触合时作用在弹簧上的力为 (3) 第一圈触合时( )弹簧的变形为 (4) 各圈完全触合时的极限力为c0PP221212P2P irrrrGJ

13、P0c322GJHhPir211c0220.2511rrHhrrcPPcmax312/PPr r汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.2 圆锥螺旋弹簧 (5) 作用力为 时弹簧的变形为 2. 圆锥螺旋弹簧的强度计算 矩形断面的圆锥螺旋弹簧受力变形时，其断面将发生翘曲，截面长边中点的剪应力为最大剪应力 (MPa) 矩形截面圆锥螺旋弹簧的应 力 、变形 及刚度 的算法如下cmaxPPP40c1312c20.25431/HhPrPr rPPrmaxmaxmaxhMW23max2maxcMrPP222212124422121222PrvthPirrrrGhPGh

14、cirrrrc汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 1. 膜片弹簧的载荷与变形之间的关系 经过支撑环和压盘施加在膜片弹簧上的沿圆周分布的载荷，假想集中在加载点上，用 表示，加载点之间的相对轴向变形为 。压紧力与变形之间的关系式为1F12111122111111ln261REhRrRrrFHHhRrRrRr 汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 在分别与压紧两种形状下，只需膜片弹簧变形到一样的位置，其子午断面从自在形状也转过一样的转角 ，便有如下的对应关系12111fRrrr(a) 自在形

15、状 (b) 压紧形状 (c) 分别形状 膜片弹簧在不同任务形状时的变形 汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 在此假定是 一个小角度，上式实践上是一个杠杆关系。 所以 膜片弹簧的变形可以是由 引起，也可以是由 引起。当满足如下关系时，由两者引起的膜片弹簧变形是一样的。1f211111121frrRrRrrr1F2F11121fFRrFrr11211f11211fRrFFrrrrFFRr汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 设 是从离合器接合形状算起的膜片弹簧与压盘接触点的变形量，那么根据

16、杠杆关系有2111122111111ln261REhRrRrrFHHhRrRrRr 211212111f1111ln261REhRrRrrFHHhRrrrRrRr 1f1f2f1f11rrRr汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 应该指出， 不包括分别指在载荷作用下所产生的弹性体变形 。假设思索这种弹性体变形，分别轴承的总挪动行程 为2f2f2F2F2f2f汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 2. 膜片弹簧的强度计算 断面上恣意点(x，y)的切向应力为t2/21xyEex汽车设计电子教

17、案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 分析阐明，膜片弹簧的碟簧部分B点处的切向压应力最大。把B点的坐标 和 代入前式，那么得到B点的切向压应力 令 ，可以求出切向压应力 到达极大值时的转角xer /2yhtB222/221221herEeerEerherr tBd/d0tBp2her汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 B点作为分别指根部的一点，在分别轴承推力作用下还受有弯曲应力 ，其表达式 根据最大剪应力实际，B点的当量应力 3. 膜片弹簧主要参数的选择 (1) 比值 和板厚 的选择。rBf2rB2

18、r6rrFpnb hBjrBtB/H hh汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 (2) 比值 和 、 的选择。研讨阐明， 越大，弹簧资料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。 (3) 的选择。膜片弹簧自在形状下圆锥底角 与内截锥高度关系亲密 /R rRr/R rarctan/HRr/HRr汽车设计电子教案2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 2.4.3 膜片弹簧 (4) 膜片弹簧任务点位置的选择。膜片弹簧的任务点为B，普通取在凸点M和拐点H之间，普通 (5) 分别指数的选取。分别指数常取为18，

19、大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸弹簧可取12。 (6) 膜片弹簧小端半径 ，及分别轴承作用半径 确实定。 由离合器的构造决议，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。 应大于 。 (7) 切槽宽度 、 及半径。 mm， mm，的取值应满足 的要求。 (8) 压盘加载半径 和支撑环加载点半径 确实定。1B1H(0.81.0)0r1r0r0r1r1213.23.52910 e2rr1R1r汽车设计电子教案2.5 2.5 改动减震器设计改动减震器设计 改动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改动刚度，从而降低传动系改动系统的某阶(通常为三

20、阶)固有频率，改动系统的固有振型，使之尽能够避开由发动机转矩主谐量鼓励引起的共振。1. 改动减振器极限转矩 减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙 时所能传送的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。普通可取1jemax1.5 2.0TT汽车设计电子教案2.5 2.5 改动减震器设计改动减震器设计 2. 改动减振器角刚度 为了防止引起传动系统的共振，要合理选择减振器的改动角刚度 ，使共振景象不发生在发动机常用的任务转速范围内。 设减振弹簧分布在半径为 的圆周上，当从动片相对从动盘毂转过 (rad)时，弹簧相应变形量为 。此时所需加在从动片上的转矩为 根据改动刚度的定义， ，那么 设计时，可按阅

21、历初选为k0R0R2j01000TKZ R/kT2j01000KKZ Rj13KT汽车设计电子教案2.5 2.5 改动减震器设计改动减震器设计 3. 改动减振器阻尼摩擦转矩 由于减振器改动刚度受构造及发动机最大转矩的限制，不能够很低，故为了在发动机转速范围内最有效的消振，必需合理选择减振器阻尼安装的阻尼摩擦转矩。普通可按下式初选为 4. 预紧转矩 减振弹簧在安装时都有一定的预紧。 5. 减振弹簧的位置半径emax0.06 0.17TTnemax0.05 0.15TT00.6 0.752dR 汽车设计电子教案2.5 2.5 改动减震器设计改动减震器设计 6. 减振弹簧个数 7. 减振弹簧总压力

22、当限位销与从动盘毂之间的间隙 或 被消除，减振弹簧传送的转矩到达最大值 时，减振弹簧遭到的压力为： 8. 极限转角 减振器从预紧转矩 增大到极限转矩 时，从动片相对从动盘毂的极限转角为12jTj0TFRnTjTj02arcsin2lR汽车设计电子教案2.6 2.6 双质量飞轮双质量飞轮 汽车传动系通常会有一两个固有频率(普通为2-3阶)落在发动机常用转速范围之内，这是引起变速器噪声和车内噪声的主要缘由。研讨阐明，要降低这两阶容易呵斥传动系共振的固有频率，只需在变速器和离合器之间添加转动惯量。要做到在变速器和离合器之间添加转动惯量，最好的也是独一的方法，是在构造设计上把原先装在离合器从动盘上的改动减振器移至飞轮处，把飞轮分成两部分，这就是双质量飞轮我实际根据。 第1质量飞轮和第2质量飞轮。第1质量飞轮直接装在曲轴上，起原来飞轮的作用；第2质量飞轮独立于第1质量飞轮，这两者之间装有大容量扭矩的改动减振器，经过该改动减振器将第l质量飞轮和第2质量飞轮相联络，第2质量飞轮起附加质量的作用。 汽车