离合器课程设计客车离合器设计

1、机械工程学院·车辆工程专业课程设计说明书题 目：金杯牌REH115L（S）豪华客车离合器设计姓 名：姜兴东班级学号：车辆工程1008074129指导教师：姚嘉目录第 1 章你的章标题11.1你的第一级节标题11.1.1你的第二级节标题11.2你的第一级节标题11.2.1你的第二级节标题1第 2 章你的章标题22.1你的第一级节标题22.1.1你的第二级节标题22.2你的第一级节标题22.2.1你的第二级节标题2第 3 章你的章标题33.1你的第一级节标题3参考文献4致谢5第 1 章 离合器概述1.1 设计要求及其技术参数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

2、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的四部分。 离合器的主要功用是实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮的冲击；在工作中受到较大的变载荷时，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；有效的降低传动系中的震动和噪声。1.1.1 基本要求（1）在任何形式条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过

3、载。（2）接合时要安全、平顺、柔和，保证汽车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，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 （3）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。（6）应能避免和衰减传动系的扭矩振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪音的能力。（7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。（8）作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作中变化要尽可能小，以保证稳定的工作性能。（9）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。 （10）结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺

4、性好，拆装、维修、调整方便等。1.1.2 技术参数发动机功率： 发动机转矩：1.2 结构方案分析1.2.1 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，在布置条件容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器的机构简单，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接合平顺。1.2.2 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。膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，具有如下优点：（1

5、） 具有比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。1.3 膜片弹簧的支撑形式拉式膜片弹簧的支撑形式单支撑形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖的支承环上。1.4 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： 1）凸台窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗孔

6、内，通过二者的配合，将扭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。

7、经比较，我选择径向传动驱动方式。第 2 章 离合器主要参数的选择及计算校核2.1 后备系数2.1.1 后备系数后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大的转矩的可靠程度。在选择时，应考虑摩擦片在使用中的磨损后离合器仍可能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传递系数过载以及操纵轻便等因数。 乘用车选择：1.201.75本次设计取。2.1.2 摩擦片外径D、内径d和厚度b摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。根据参考文献12.9公式：根据参考文献1表2-3取：，算知：由在0.530.70之间算知：由于摩擦片厚度主

8、要有3.2mm、3.5mm、4.0mm三种。离合器摩擦片尺寸系列和参数表1外径D/mm160180200225250280300325350380405430内径d/mm110125140150155165175190195205220230厚度b/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444c=d/D0.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351- c30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积10613216022

9、13024024665466787299081037取：、，取2.1.3 单位压力单位压力决定了摩擦面的耐磨性，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。选择：，根据参考文献1公式2-8：，可解得：符合取值范围（式中）。2.2 离合器的设计与计算2.2.1 离合器基本参数的校验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、后校验的方法。下面采用优化的方法来确定这些参数。（1） 摩擦片外经应使最大圆周速度不超过，根据参考文献1

10、2-10公式：，算得：符合设计要求。（2） 摩擦片的内外半径比应在范围之内。本次设计（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，不车型的车型的值应在一定范围内，最大范围为，本次设计（4） 为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力根据所用材料在一定范围内选取。本次设计（5） 为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，根据参考文献12-11公式：，可知： 根据参考文献1表2-5，可知（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，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功小于其许用值，根据参考

11、文献12-12公式：，可知：。根据参考文献1，可知2.3 摩擦片的相关参数表1摩擦片内径d后备系数厚度b单位压力Po200mm140mm1.240.28MPa第 3 章 膜片弹簧的设计3.1 膜片弹簧的基本参数的选择3.1.1 截锥高度与板厚比值和板厚的选择为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的一般为1.52.0，板厚h为24。故初选, 则。3.1.2 自由状态下碟簧部分大端、小端的选择和比值当时，摩擦片平均半径Rc=，对于拉式膜片弹簧的值，应满足关系，故取,再结合实际情况取,则。3.1.3 膜片弹簧起始圆锥底角的选择，满足的范围。3.1.4 分离指数目的选取分离指数目

12、常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12 。取分离之数目 。3.1.5 膜片弹簧最小端内半径及分离轴承作用半径由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。应该大于。3.1.6 切槽宽度、及半径取，,满足，则故取。3.1.7 压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定R1和r1需满足下列条件：， 故选择，.3.1.8 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或50CrVA。3.2 膜片弹簧的弹性特性曲线假设膜片弹簧在承载

13、过程中，其子午线刚性地绕上地某中性点转动。设通过支承环和压盘加载膜片弹簧上地载荷集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为,则膜片弹簧的弹性特性如下式表示：式中，弹性模量，钢材料取；泊松比，钢材料取；自由状态下碟簧部分大端半径，；自由状态下碟簧部分小端半径，；压盘加载点半径，；支承环加载点半径，；自由状态下碟簧部分内截锥高度，；膜片弹簧钢板厚度，。3.3 膜片弹簧的相关参表截锥高度H板厚h分离指数n圆底锥角5.1mm3mm1811.77°第 4 章 扭转减振器的设计扭转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扭转刚度，改变系

14、统的固有振型，尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振。阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。4.1 扭转减振器主要参数目前，在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器 。三级非线性减振器的扭转特性如下图所示。4.1.1 极限转矩极限转矩受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取对于商用车，系数取2.0，计算得4.1.2 扭转角刚度由经验公式初选 4.1.3 阻尼摩擦转矩可按公式初选 取4.1.4 预紧转矩减振弹簧在安装时都有一定的预紧。满足以下关系：且而则初选4.1.5 减振弹簧的位置半径的尺寸应尽可能大些，一般取则取，取。4.1.6 减振弹簧个数当

15、摩擦片外径时，故取4.1.7 减振弹簧总压力F当减振弹簧传递的转矩达到最大值时，减振弹簧受到的压力为4.2 减振弹簧的计算在初步选定减振器的主要参数以后，即可根据布置上的可能来确定和减振器设计相关的尺寸。4.2.1 减振弹簧的分布半径4.2.2 单个减振器的工作压力4.2.3 减振弹簧尺寸1）弹簧中径其一般由布置结构来决定，通常故取2）弹簧钢丝直径式中，扭转许用应力可取,故取为取3）减振弹簧刚度应根据已选定的减振器扭转刚度值及其布置尺寸确定，即4）减振弹簧有效圈数5）减振弹簧总圈数其一般在6圈左右，与有效圈数之间的关系为6）减振弹簧最小高度7）弹簧总变形量8）减振弹簧总变形量9）减振弹簧预变形

16、量10）减振弹簧安装工作高度11）从动片相对从动盘毂的最大转角最大转角和减振弹簧的工作变形量有关，其值为12）限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙，式中，为限位销的安装尺寸。值一般为。所以可取为3, 为41。13）限位销直径按结构布置选定，一般。可取为104.3 扭转减振器相关参数表极限转矩阻尼摩擦转矩预紧转矩减振弹簧的位置半径减振弹簧个数386 19.319 556第 5 章 离合器主要零部件的结构设计5.1 从动盘毂的设计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与发动机的最大转矩来选择

17、摩擦片外径发动机最大转矩花键尺寸挤压应力齿数外径内径齿厚有效尺长20051.510292342511.15.2 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：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。本次设计初选从动片厚度为2mm。5.3 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，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

18、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。本次设计初选08钢板厚度为。5.4 压板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。 3)与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度应不低于