汽车离合器设计毕业论文-后宗雷1)解读

1、目录第一章 离合器的发展现状 11.1 离合器的发展概况 11.2 离合器的功用 41.3 现代汽车离合器应满足的要求 5第二章离合器的结构及原理62.1 离合器的结构 62.2 离合器的工作原理 72.3 膜片弹簧离合器的优点 7第三章离合器的结构设计过程 93.1 方案的选择93.2 离合器基本尺寸参数选择 103.2.1 离合器基本性能关系式 103.2.2 后备系数的选择 103.2.3 摩擦片外径的确定 103.3 摩擦片的选择123.4 压紧弹簧布置形式的选择 123.5 压盘的驱动方式133.6 分离杠杆、 分离轴承 133.7 离合器的散热通风 143.8 从动盘总成153.8

2、.1 从动盘结构 153.8.2 离合器结构设计的要点 18I3.9 离合器主要零件的设计 183.9.1 从动盘183.9.2 摩擦片193.9.3 膜片弹簧 20第四章 离合器的未来发展趋势 21总结 24谢辞错误！未定义书签。参考文献 26ii摘要本设计主要分析了膜片弹簧离合器，对膜片弹簧离合器进行了分类， 阐述了膜片弹簧离合器的原理和组成，及其特性。叙述了离合器的发展现 状，和它的工作原理，和未来的发展趋势，通过对离合器的发展现状，经 过对比结合，初步确定了合适的离合器结构形式，选取了拉式膜片弹簧离 合器，并且带有扭转减振器，简要的各部件进行了简要的介绍。随着汽车运输的发展，离合器还要

3、在原有的基础上不断改进和提高， 以适应新的使用条件。增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操 作，已经成为目前离合器的发展趋势。通过对该离合器的分析，优化改进 原有离合器，提高该型汽车使用性，舒适性，并提高了汽车的工作效率的 目的。关键词：离合器、从动盘、膜片弹簧、发展趋势4引言以内燃机作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成 而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞 轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器, 实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。 离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，

4、确保汽车平 稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲 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 防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。第一章离合器的发展现状1.1 离合器的发展概况在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾 装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。 它是将发动机飞 轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续 到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦 面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器，具

5、结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄 -鼓式离合器用 的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无 论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动 件根本无法分离的自锁现象。现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较 平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一 青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为 满意的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油 甩掉。止匕外，油也容易把金属盘片粘住，不易分

6、离。但毕竟还是优点大于 缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转 矩，能耐受更高的温度。止匕外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩 擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的 关键。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大 功率的轿车上才使用多片离合器。早期的单片干式离合器由与锥形离合器相似的问题，即离合器接合时 不够平顺。但是，由于单片干式离合器结构紧凑，散热良好，转动惯量小， 所以以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功地开发了价格便宜的 冲压件离合器盖以后更是如

7、此。实际上早在1920年就出现了单片干式离合器，这和前面提到的发明了 石棉基的摩擦面片有关。但在那时相当一段时间内，由于技术设计上的缺 陷，造成了单片离合器在接合时不够平顺的问题。第一次世界大战后初期， 单片离合器的从动盘金属片上是没有摩擦面片的，摩擦面片是贴附在主动 件飞轮和压盘上的，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。后 来改用多个直径较小的弹簧，沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最 为通用的螺旋弹簧布置方法。这种布置在设计上带来了实实在在的好处， 使压盘上的弹簧的工作压力分布更均匀，并减小了轴向尺寸。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦 离合器，因为它具

8、有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方 便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能 做到接合盘式平顺，因此现在广泛采用于大、中、小各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的 从动盘，提高了离合器的接合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振 器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和载荷。随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断 改进，乘用车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更好地 降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但 离合器允许加大尺寸的空间有限，离合

9、器的使用条件日酷一日，增加离合 器传扭能力，提高使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋 势。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。 从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的传扭能力和使用寿命是 单片的2倍。但受到其他客观因素的影响，实际的效果要比理论值低一些。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93C）,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

10、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。采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合 器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换 挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿 式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容 易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片 干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证

11、了 汽车的平稳起步。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换 挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦 片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动 部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底 等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它 得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相 当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合 器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了 摩擦

12、较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起 到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴 向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜 片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减 轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽 车上多采用多片干式离合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上 的不段改善，在国外的某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式 离合器，并有不断增加的倾向器的安装比例虽会因自动档汽车产量的增加 而略有下降，但整体需求量将继续保持稳定与干式离合器相比，由于用油 泵进行强制

13、制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过93C）。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步 能力。据说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。为了实现 离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相 比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排 量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合 器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽 车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提前换如低档以防 止摩擦片的早期磨损

14、以至烧坏。这些都需要进一步改善。随着汽车运输的 发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。 从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率 和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。止匕外，对 离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使 用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。1.2 离合器的功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。如前所述， 现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后 再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300500r/min , 而汽车

15、则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传 动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连接，就必然造成 不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系逐 渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克 服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速 器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动 机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度 较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如没有离合 器来分离发动机和传动系，发动机起动

16、是很困难的。所以离合器的第二个 功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开 啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使 脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时， 依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待 啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要 离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样 即可以减少挂挡冲击以便利换档。离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传 动系受到很大的惯性负荷，

17、此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件 超载损坏，起保护作用。1.3 现代汽车离合器应满足的要求根据离合器的功用，它应满足下列主要要求：1、能在任何行驶情况下，可靠地传递发动机的最大扭矩。为此，离合 器的摩擦力矩（入）应大于发动机最大扭矩（Temax）;2、接合平顺、柔和。即要求离合器所传递的扭矩能缓和地增加，以免 汽车起步冲撞或抖动；3、分离迅速、彻底。换档时若离合器分离不彻底，则飞轮上的力矩继 续有一部份传入变速器，会使换档困难，引起齿轮的冲击响声；4、从动盘的转动惯量小。离合器分离时，和变速器主动齿轮相连接的 质量就只有离合器的从动盘。减小从动盘的转动惯量，换档时的冲击即降 低；5、具

18、有吸收振动、噪声和冲击的能力；6、散热良好，以免摩擦零件因温度过高而烧裂或因摩擦系数下降而打 滑；7、操纵轻便，以减少驾驶员的疲劳。8、摩擦式离合器，摩擦衬面要耐高温、耐磨损，衬面磨损在一定范围 内，要能通过调整，使离合器正常工作。第二章离合器的结构及原理2.1 离合器的结构膜片弹簧离合总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承 总成等部分组成。1、离合器盖离合器盖一般为120。或90。旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与 飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件，压 紧弹簧的压紧力最终都要由它来承受。2、膜片弹簧膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有

19、许多 均布的长径向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支 承怫钉，这部分称之为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一 个无底宽边碟子，具截面为截圆锥形，称之为碟簧部分。3、压盘压盘的结构一般是环形盘状铸件， 离合器通过压盘与发动机紧密相连。 压盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台，最外缘均布有三个或四个传力 凸耳。4、传动片离合器接合时，飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动，并通过压盘与 从动盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动；在离合器分离时，压盘相对于 离合器盖作自由轴向移动，使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传 动片的两端分别与离合器盖和压盘以怫钉或螺栓联接，一般采用周向布

20、置在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转；在离合器分离时， 可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。5、分离轴承总成分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要 承受轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前 国产的汽车中多使用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温铿基润滑脂，其端面形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端 面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。2.2 离合器的工作原理由图2.1可知，离合器盖1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片 弹簧3被预加压紧，离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘5的压紧

21、力，使得压盘与从动盘6摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成 随飞轮转动时（构成离合器主动部分），就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从 动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动力。（1）接合位置（2）分离位置1-离合器盖2-挪钉3-膜片弹簧4-支撑环5-压盘6-摩擦片7-分离轴承总成8-离合器踏板9-输出轴 图2-1膜片弹簧离合器的工作原理图要分离离合器时，将离合器踏板 8踏下，通过操纵机构，使分离轴承 总成7前移推动膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈反锥形变形，具大端离开 压盘，压盘在传动片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位 置，切断了发动机动力的传递。2.3 膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器

22、与其他形式离合器相比，具有一系列优点: 1、膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性；2、膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向 尺寸小，零件数目少，质量小；3、高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；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，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。24第三章离合器的结构设计过程为了达到计划书所给的数据要求，设计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”的要求等，合理选择离 合器结构。3.1 方案的选择本车设计采用单片膜片弹簧

23、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， 因此可设计成当摩擦片磨损后，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

24、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一位其结构简单，调 整方便。压盘驱动方式采用传动片式是因为其没有太明显的缺点且简化了 结构，降低了装配要求又有利于压盘定中。选择拉式离合器是因为其较拉 式离合器零件数目更少，结构更简化，轴向尺寸更小，质量更小；并且分 离杠杆较大，使其踏板操纵力较轻。综上本

25、次设计选择单片拉式膜片弹簧离合器。3.2 离合器基本尺寸参数选择3.2.1 离合器基本性能关系式摩擦片或从动盘的外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸 有决定性的影响，并根据离合器能全部传递发动机的最大转矩来选择。为 了能可靠地传递发动机最大转矩Tcmax,离合器的静摩擦力矩Tc应大于发动 机最大转矩Tcmax,而离合器传递的摩擦力矩Tc又决定于其摩擦面数Z、摩 擦系数f、作用在摩擦面上的总压紧力 P2与摩擦片平均摩擦半径Rm即X =PTcmax =ZfP.ReN 5（表 3.1 ）式中：一：一离合器的后备系数，见下表。f 摩擦系数，计算时一般取 0.250.30。该车型发动机最大转矩T

26、cmax为190N-m,取摩+«系数f为3.0可得离 合器的静摩擦力矩 工为190M3.0 =570 n-m。3.2.2 后备系数的选择离合器的后备系数，选择时应考虑摩擦片磨损后仍能传递Tcmax及避免起步时滑磨时间过长；同时应考虑防止传动系过载及操纵轻便等。表3-1后备系数表车型轿车轻型货 车中、重型货车越野车牵引 车后备系数1.30 1.751.60 2.252.0 3.5本设计是基于长城赛弗F1汽车的离合器设计，该车型属于越野车类型， 故选择本次设计的后背系数B在2.03.5之间选择。因为该车型为城市越 野车，不需要太大的后备系数，取 P=2.0。3.2.3 摩擦片外径的确定摩

27、擦片外径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，它和离合器所需传递的转矩大小有一定关系。显然，传递大的转矩,就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩来确定 D 时，可以查表3.2来确定摩擦片外径D的尺。表3-2离合器尺寸选择参数表摩擦片外径D/mm发动机最大转矩Te max/N m单片离合器双片离合器重负荷中等负荷极限值225一130150170250一170200230280一240280320300一260310360325一320380450350一410480550380一510600700410一62072083043035068080093045

28、03808209501100所选的尺寸D应符合有关标准(JB1457-74)的规定。表3.2给出了离合 器摩擦片的尺寸系列和参数。另外，所选的D应符合其最大圆周速度不超过6570m/s的要求，且重型汽车不应超过 50m/s。表3-3离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D / mm内径d /mm厚度h/mm内外径之比d/D单位回积F/mrn1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.58346600

29、3251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900根据发动机参数该车型发动机最大转矩 Te max为190N m及表3.1可查出本车将使用单片式离合器，且离合器摩擦片外径为250mm再查表3.3即可得到摩擦片的具体参数，如下：摩擦片外径D=250mm摩擦片内径d=155mm摩擦片厚度h=3.5mm摩擦片内外径比d/D=0.620单面面积F=30200mm3.3 摩擦片的选择单片离合器因为结构简单，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接合平顺，所以被广泛使用 于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片

30、离合器。摩擦片数为 2<3.4 压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片 弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分 离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点5 :1、由于膜片弹簧有理想的非线性特征，弹簧压力在摩擦片磨损范围内 能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。 当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低 踏板力；2、膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向 尺寸小，零件数目少，质量小；3、高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明

31、显下降；4、由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片 磨损均匀，可提高使用寿命；5、易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6、平衡性好；7、有利于大批量生产，降低制造成本。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非 线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年 来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的 制造已日趋成熟。因此，我选用膜片弹簧式离合器。3.5压盘的驱动方式在膜片弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传递到压盘的方法有三种3 :1、凸台一窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗 孔内，通过二者的配合，将扭

32、矩从离合器盖传到压盘上，此方式结构简单， 应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，因而接触部分 容易产生分离不彻底。2、径向传动驱动式：这种方式使用弹簧刚制的径向片将离合器盖和压 盘连接在一起，此传动的方式较上一种在结构上稍显复杂一些，但它没有 相对滑动部分，因而不存在磨损，同时踏板力也需要的小一些，操纵方便； 另外，工作时压盘和离合器盖径向相对位置不发生变化，因此离合器盖等 旋转物件不会失去平衡而产生异常振动和噪声。3、径向传动片驱动方式：它用弹簧钢制的传动片将压盘与离合器盖连 接在一起，除传动片的布置方向是沿压盘的弦向布置外，其他的结构特征 都与径向传动驱动方式相同。经比较，我

33、选择径向传动驱动方式。3.6分离杠杆、分离轴承分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器 弹簧的推力并推动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分 离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作 用在其上面的弯曲应力，分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承 沿变速器前端盖导向套作轴向移动， 推动旋转中的膜片弹簧中部分离前端, 使离合器起到分离作用。分离本次设计选用的是油封轴承，它可以将润滑 脂密封在轴承壳内，使用中不需要增加润滑，相比供油式轴承则需增加。3.7离合器的散热通风试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作 表面超过1

34、80 200 0 C时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘, 工作表面的瞬时温度一般在180° C以下。在特别频繁的使用下，压盘表面 的瞬时温度有可能达到1000 Co过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和 碎裂。为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足 够的热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有： 在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器 盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜 片弹簧式离合器本身构造能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。3.8从动盘总成3.8.1从动盘结构从动盘总成由摩

35、擦片，从动片，减震器和从动盘毅等组成。它虽然对 离合器工作性能影响很大的构件，但是其工作寿命薄弱，因此在结构和材 料上的选择是设计的重点。从动盘总成应满足如下设计要求：1、转动惯量要小，以减小变速器换档时轮齿简单冲击；2、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，减小磨损。3、应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。(1)摩擦片要求摩擦系数稳定、工作温度、单位压力的变化对其影响要小，有足够的 机械强度和耐磨性；热稳定性好，磨合性好，密度小；有利于结合平顺， 长期停放离合器摩擦片不会粘着现象的。综上所述，选择石棉基材料。石 棉基摩擦材料是由石棉或石棉织物、粘结剂(

36、树脂或硅胶)和特种添加剂 热压制成，其摩擦系数为0.250.3,密度小，价格便宜，多年来在汽车离 合器上使用效果良好。同时，摩擦片从动钢片用怫钉连接，连接可靠，更 换摩擦片方便，而且适宜在从动钢片上装波形弹簧片以获得轴向弹性。(2)从动盘的轴向弹性从动盘的轴向弹性可改善离合器性能，使离合器接合柔和，摩擦面接 触均匀，磨损较小。为使从动盘有轴向弹性，单独制造扇形波状弹簧与从 动钢片怫接。波状弹簧可用比钢片轻薄的材料制造，轴向弹性较好，转动 惯量小，适宜高速旋转，且弹簧对置分布，弹性好。因此设计中选用此类 弹簧。(3)扭转减震器扭转减震器几乎是现代汽车离合器从动盘上必备的部件，主要由弹性 元件和阻

37、尼元件组成。弹性元件可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固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避免 由发动机转矩主谐量激励引起的共振。但是，这种共振往往难以避免。汽车 行驶在不平的道路上行驶阻力也会时刻变化。当由于路面不平引起的激力频率与传动系的某阶自振频率重合时，也会发生共振现象。阻尼元件则可 有效的耗散此时的振动能量，因而扭转减震器可有效地降低传动系共振载 荷与噪声。扭转减震器的弹性特性，又线性和非线性两种。弹性元件采用圆柱螺 旋弹簧的减震器，其弹性特点为线性。阻尼元件采用摩擦片通过碟形弹簧 建立阻尼默片的正应力，其阻尼力矩比较稳定。因此发动机的扭矩实际上 是通过一

38、些弹性元件传递到传动系的。给出了几种扭转减振器的结构图， 它们之间的差异在于采用了不同的弹性元件和阻尼装置。采用圆柱螺旋弹 簧和摩擦元件的扭转减振器，得到了最广泛的应用。在这种结构中，从动 片和从动盘毅上都开有6个窗口，在每个窗口中装有一个减振弹簧，因而 发动机转矩由从动片传给从动盘毅时必须通过沿从动片圆周切向布置的弹 簧，这样即将从动片和从动盘毅弹性地连接在一起，从而改变了传动系统 的刚度。当6个弹簧属同一规格并同时起作用时，扭转减振器的弹性特性 为线性的。这种具有线性特性的扭转减振器，结构较简单，广泛用于汽油 机汽车中。当6个弹簧属于两种或三种规格且刚度由小变大并按先后次序 进人工作时，则

39、称为两级或三级非线性扭转减振器。这种非线性扭转减振 器，广泛为现代汽车尤其是柴油发动机汽车所采用。柴油机的怠速旋转不 均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮轮齿问的敲击。为此，可使扭转减 振器具有两级或三级非线性弹性特性。第一级刚度很小，称怠速级，对降 低变速器怠速噪声效果显著。线性扭转减振器只能在一种载荷工况（通常为 发动机最大转矩）下有效地工作，而三级非线性扭转减振器的弹性特性则扩 大了适于其有效工作的载荷工况范围，这有利于避免传动系共振，降低汽 车在行驶和怠速时传动系的扭振和噪声。采用空心圆柱形见（图3-1）或星形等其他形状的橡胶弹性元件的扭转 减振器，也具有非线性的弹性特性。虽然其结构简单

40、、橡胶变形时具有较 大的内摩擦，因而不需另加阻尼装置，但由于它会使从动盘的转动惯量显 著增大，且在离合器热状态下工作需用专门的橡胶制造，因此尚未得到广 泛采用。减振器的阻尼元件多采用摩擦片， 在结构中阻尼摩擦片的正压力靠从 动片与减振盘问的连接怫钉建立。具结构虽简单，但当摩擦片磨损后，阻尼力矩便减小甚至消失。为了保证正压力从而阻尼力矩的稳定，可加进碟 形弹簧同时采用不同刚度的碟形弹簧和圆柱螺旋压簧分别对两组摩擦片建 立不同的正压力（图3-2）,就可实现阻尼力矩的非线性变化。 摩擦式扭转减 震器工作原理：离合器工作时，扭矩从摩擦片传给从动钢片再传给从动盘 毂，此时弹簧被压缩，从动钢片相对从动盘毂

41、前移（从动毂边缘上的缺口 控制着钢片与毂的最大位移）。1-从动片；2-从动盘毂；3-摩擦片；4-减振弹簧；5-碟形弹簧垫片;6-压紧弹簧；7-减振盘；8-橡胶弹性元件图3-1减振器结构图图3-2为膜片弹簧离合器结构图3.8.2离合器结构设计的要点在进行离合器的具体设计时，首先应保证传递发动机最大扭矩为前提， 然后满足下列条件：1、如前所述，扇形波状弹簧对置分布怫接在从动钢片上，并在从动盘 上设置扭转减震器保证离合器接合柔和，摩擦片制成一定锥度（从动盘锥 形量约为0.5mn）使其大端面向飞轮，这样从动盘毂在从动轴（即变速器第 一轴）花键上易于滑动，有利于离合器彻底分离。2、离合器主动部分与从动部

42、分的连接和支撑形式，离合器的主动部分 包括飞轮，离合器盖与他们一起转动并能轴向移动的压盘，压盘通过钢片 与离合器盖相连，离合器从动部分有从动盘，从动轴，从动轴装在飞轮与 压盘之间，可在从动轴花键上滑动，设计时把离合器从动轴的前轴承安装 在发动机曲轴的中心孔内。3、离合器从动轴的轴向定位及轴承润滑，离合器从动轴在安装后应保 持轴向定位，在拆卸时便于离合器中抽出来。因此，设计时使从动轴前轴 承外圆与飞轮为过渡配合，而前轴承内圈与从动轴为间隙配合，离合器的 从动轴轴向定位是靠从动轴后轴承来保证的。离合器分离轴承靠注入黄油 润滑的，而从动轴前轴承靠油杯定期注入润滑。为防止润滑油流到摩擦衬面，造成离合器

43、打滑，除在轴承处安有自紧油封外，还在飞轮上开泄油孔。4、离合器运动零件的限位，离合器处于接合时为使压盘与摩擦片很好 接合，应使分离弹簧与分离轴承之间保持一定间隙，这是分离轴承回位弹 簧加以保证。分离时，应对踏板的最大行程加以限制。3.9 离合器主要零件的设计3.9.1 从动盘扇形波状弹簧两两对置怫接与从动钢片上，两侧在怫接摩擦片，怫钉 都采用铝制埋头怫钉，摩擦衬面在怫接后腰磨削加工，使其工作表面的不 平度误差小于0.2mm从动盘本体采用45号钢冲压加工得到，为防止其弯 曲变形而引起分离不彻底，一般在从动盘本体上设径向切口。3.9.2 摩擦片离合器表面片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨，在相对

44、很短的 时间内产生大量的热，因此，要求面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，步希望出现，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；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

45、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金属陶瓷材料。它是由金属机体、陶瓷成分 和润滑剂组成的一种多元复合材料。金属基体的主要作用是以机体接合方 式将陶瓷成分和润滑剂保持其中，形成具有一定机械强度的整体；陶瓷组 分主要起摩擦剂作用；而润滑剂组分则主要起提高材料抗咬合性和抗战粘 性的润滑作用，并使摩擦副工作平稳。润滑剂组分和陶瓷组分一起共同形 成金属陶瓷摩擦磨损性能调节剂。这种材料能和好的的完成上边提到的各种要求，所以选择这种材料。3.9.3膜片弹簧膜片弹簧使用优质高精质钢。其碟簧部分的尺

46、寸精度要求高，碟簧材 料为60SiMnA为了提高膜片弹簧的承载能力，要对膜片弹簧进行调质处理， 得具有高抗疲劳能力的回火索氏体。要防止膜片内缘离开，同时对膜片弹 簧进行强压处理（将弹簧压平并保持12 14小时），使其高压力区产生塑性 变形以产生残余反向应力，对膜片弹簧的凹表面进行喷丸处理，喷丸是 小0.8的白口铁小丸， 可提高弹簧的疲劳寿命。同时，为提高分离指的耐 磨性，对其进行局部高频淬火式镀铭。采用乳白镀铭，若膜片弹簧许用应 力可取为15001700N/m吊 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

47、。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。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。第四章 离合器的未来发展趋势汽车是作为一种交通工具而产生的，但是汽车发展到今天已经不能把 它理解为单纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌， 它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。人类社会 及人民生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常生活的活动范围，扩大 并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极

48、 大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步， 开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。随着社会节奏的加速以及人们生活水平的提高，对汽车来说，人们要 求它有自重轻、行使速度高、加速性能好、使用于各种路面上甚至无路地 区行驶及机动灵活等特点。为了满足汽车各种行使的需求，在汽车上要需 要有一套复杂的传动系统。现代汽车上最常用的是机械式传动系统，它是 由发动机以及离合器、变速器、万向节传动轴、主减速器、差速器和驱动 车轮的传动装置（如半轴）等部件组成。其中离合器是作为一个独立的部 件而存在的。它在传动系统中起着传扭、分离传动、减振和过载保护多重 功用，其品质攸关汽车的性能，对

49、于使用工况复杂、超载严重的中国汽车 更是如此。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速 发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发， 传统的推式膜片弹簧离合器结果正逐步地向拉式结果发展，传统的操作形 式正向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应 高转速，增加传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器的发展趋势。现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。我国自1953年创建第一汽车制造厂至今，已有 130多家汽车制造厂，700 多家汽车改装厂。随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提 高，对汽车的使用功能不断提出新的

50、要求。目前大部分汽车采用离合器作 为汽车的动力传递机构。在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合 器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦 离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。此后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合 器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天 油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干 式所取代。多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平 顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因

51、片数较多，从动部分的转动惯量较 大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过 热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合 器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动 部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底 等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它 得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴 向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器， 防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构 等。另

52、外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使 离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压 盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当 摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要 的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离 合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的 某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加 的倾向。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面 的温度较低（不超过93 C）。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起 步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。据说这种离合器的使用寿命 可达干式离合器的五、六倍。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。 采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽