商用车离合器设计说明书

1、某商用车离合器设计及建模系别机械工程系机械设计制造及其自动化专业（汽车方向）班级B242141学号B24214116姓名刘玉禄指导教师程勉宏负责教师沈阳航空航天大学北方科技学院2016年6月沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摘要汽车离合器在机械传动系统中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系统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。此设计说明书详细的说明了商用车车膜片弹簧离合器的结构形式、基本参数的选择以及计算过程。根据膜片弹簧离合器工作原理和使

2、用要求，确定了相关部分的基本结构及其零部件的制造材料。再按照离合器系统的设计步骤和要求，对离合器的从动盘总成、压盘、膜片弹簧和扭转减振器等部件进行设计，并运用CATIA软件绘制离合器的零件图和装配图。关键字：离合器；膜片弹簧；设计沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）AbstractAutomobileclutchinthemechanicaltransmissionsystemexistsasaseparateassembly,whichisdirectlyconnectedtotheengineoftheautomotivedrivelineassembly.Atpresent,av

3、arietyofautomotivefrictionclutchwidelyusedrelyonfrictionbetweenthedrivinganddrivenpartsofpassingpowerandcanseparatedevice,whichincludestheactivepartofthedrivenpartofthecompressionbodiesandmanipulatetheinstitutionsoffourparts.ThisdesignspecificationisadetaileddescriptionofthechoiceofLightTruchpushthe

4、structureofthediaphragmspringclutch,basicparametersandthecalculationprocess.Push-typediaphragmspringclutchworksanduserequirements,todeterminetherelevantpartofthebasicstructureandpartsofthemanufacturingmaterials.Stepsandrequirementsinaccordancewiththedesignoftheclutchsystem,clutchdrivendiscassembly,p

5、ressureplate,diaphragmspringandthetorsionaldamperandotherpartsofthedesignanduseofCATIAsoftwaretodrawtheclutchpartsandassemblydrawings.Keywords:Clutch;Diaphragmspring；DesignII沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）目录1绪论1.1.1 离合器的发展1.1.2 离合器的功用2.1.3 离合器的结构和工作原理31.4 膜片弹簧离合器概述.31.5 本文主要工作4.2离合器结构方案选择5.2.1 离合器车型的选定5.2.2

6、离合器设计的基本要求错误！未定义书签。2.3 离合器结构型式选择.5.2.3.1 从动盘数的选择.5.2.3.2 压紧弹簧和布置形式的选择62.3.3 压盘的驱动方式7.2.3.4 膜片弹簧的支承形式7.2.3.5 所选离合器的结构型式83离合器基本参数的确定103.1 离合器后备系数B的确定1.03.2 摩擦片外径、内径和厚度的确定103.3 单位压力Po的确定103.4 摩擦片基本参数的确定1.34离合器从动盘总成的选择164.1 从动盘结构介绍164.2 从动盘的确定164.2.1 从动片的选择164.2.2 从动盘毂的确定174.2.3 从动盘摩擦片的选取1.95离合器压盘的选择215

7、.1 压盘的传力方式的选择215.2 压盘的几何尺寸的确定21III沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）5.3 压盘传力片的材料选择225.4 离合器盖的选择235.5 支承环的设计236离合器膜片弹簧的选择246.1 膜片弹簧的结构特点246.2 膜片弹簧的加载方式246.3 膜片弹簧的基本参数的选择256.3.1 H/h比值的选取266.3.2 R及R/r确定276.3.3 膜片弹簧起始圆锥底角a276.3.4 膜片弹簧小端半径rf及分离轴承的作用半径rp276.3.5 分离指数目n、切槽宽冰窗孔槽宽圆及半径re286.3.6 压盘加载点半径Ri和支承环加载点半径ri的确定286.

8、3.7 公差与精度287扭转减震器的选择297.1 扭转减震器概述297.2 扭转减震器参数的选择298CATIA实体建模348.1 CATIA软件简介348.2 从动片的CATIA绘图设计358.3 从动盘毂的CATIA绘图过程378.4 从动盘摩擦片的CATIA绘图过程398.5 压盘的CATIA绘图过程418.6 离合器盖的CATIA绘图过程438.7 离合器膜片弹簧的CATIA绘图过程448.8 扭转减振器弹簧的CATIA绘图过程468.9 总装配图及其爆炸图.479离合器的故障.459.1 离合器不能分离或分离不良45IV沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）9.2 离合器打滑

9、469.3 离合器起步发抖469.4 离合器异响469.5 摩擦片烧片46结束语47致谈日48参考文献49沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）1绪论1.1 离合器的发展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

10、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。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。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

11、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

12、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，弹沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）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

13、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

14、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。1.2 离合器的功用在汽车起步时，通过离合器主

15、、从动部分之间的滑磨而使它们的转速逐渐接近，以确保汽车起步平稳。当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）以减轻齿轮轮齿间的冲击，保证换挡时工作平顺。当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，以防止传动系过载。1.3 离合器的结构和工作原理摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器处于接合状态时，踏板处于最高位置，分离杠杆与分离轴承之间存在间隔，压盘在压紧弹簧的作用下压紧从动盘，发动机的转矩经过飞轮及压盘传给从动盘，再由从动盘传给变速器第一轴。离合器所传递的最大

16、转矩取决于从动盘摩擦表面的最大静摩擦力。它与摩擦表面间的压紧力大小、摩擦面积的大小以及摩擦材料的性质有关。对一定结构的离合器而言，其最大静摩擦力是一个定值，若传动系传递的转矩超过这一定值，离合器就会打滑，从而起到了过载保护的作用。离合器分离时，需踩下离合器踏板，通过拉杆、分离拨叉、分离套筒消除间隙面后，使分离杠杆外端拉动压盘克服压紧弹簧的压力向后移动，压盘与从动盘之间产生间隙，摩擦力矩消失，离合器主、从动部分分离，中断动力传递。当需要动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧的作用下，压盘向前移动并逐渐压紧从动盘，摩擦力矩也渐渐增大。1.4 膜片弹簧离合器概述膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替一般

17、螺旋弹簧及分离杆机构而做成的离合器，近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用。在离合器中采用膜片弹簧做压簧有很多优点。首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使零件数目减少，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计适合，可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且可减轻分离离合器的踏板力，使操纵轻便。止匕外，膜片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此，它的压紧力不会受离心力的影响，很适于高速旋转。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

18、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802000Nm、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、客沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）车、轻型和中型货车上。甚至某些总质量达2832t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。1.5 本文主要工作通过对离合器的认识和学习，在设计离合器时对离合器进行选择，随后进行基本参数确定、离合器的膜片弹簧、扭转减振器等主要部件的设计。离合器是汽车传动系中与发动机直接联系的重要部件，对汽车离合器的设计的基本要求是：1 .在任何行驶条件下都可靠地传递发动机的最大

19、扭矩，并有适当的能力储备。2 .接合时要平顺，以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲击。3 .分离时要彻底、迅速。4 .离合器从动部分转动惯量要尽可能小，以便换档和减少换档时齿轮的冲击。5 .应设有扭转减振阻尼装置，使汽车传动系在工作转速范围内避免扭转共振，且具备吸收振动能量、缓和冲击、降低噪声的能力，对于怠速时的振动和噪声亦要引起足够的重视。6 .应具有良好的通风散热条件和必要的热容量，以保证离合器工作温度不致过高。7 .操纵轻便、准确。8 .使用寿命要长，力求与汽车传动系其他总成等寿命。9 .离合器使用过程中，摩擦扭矩变化要小，以保证离合器工作性能稳定。10 .结构简单、紧凑、质量小、工艺性好、

20、维修方便及适合大批量生产。沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）2离合器结构方案选择2.1 离合器车型的选定基本参数如下：整车质量（ma）:4100（kg）最大转矩（max）：0（Nm）最高转速（n）:3400r/m轮胎规格：7.00-1510PR为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求：1）在任何行驶条件下，都能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3）分离要迅速、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）具有足够的吸热能力和

21、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转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。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离合器和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化尽可能小，以保证有稳定的工作性能。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、制造工艺性好、拆装、维修、调整方便等。2.2 离合器结构型式选择2.3.1从动盘数的选择沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)(1)单片干式摩擦离合器其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动

22、惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可采用双片离合器。1.1.1 干式摩擦离合器与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。1.1.2 湿式离合器摩擦面更多，接合更加平顺柔和

23、；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，故过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出56倍。对乘用车和最大总质量小于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片。单片离合器结构简单，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接合平顺

24、。因此本设计选择单片离合器。1.1.3 压紧弹簧和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：1)膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特征，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变。因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；相对圆柱螺旋弹簧，其压力大大降低，离合器分离时，弹簧压力有所降低，从而降低了踏板力。对于圆柱螺旋弹簧，其压力则大大增加。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，沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）零件

25、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显下降。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。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高，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，膜片弹簧的执照已日趋成熟。膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。当前，膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈移到膜

26、片弹簧的大端附近，使结构简化、零件减少、拆装方便；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。因此，选用膜片弹簧式离合器。1.1.4 压盘的驱动方式压盘的驱动形式主要有凸块-窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动形式，沿圆周切向布置得三组或四组薄弹簧传动片两端分别与离合器盖和压盘以怫钉或螺钉联结，传动片的弹性允许

27、其轴向移动。当发动机驱动时，传动片受拉，当拖动发动机时，传动片受压。弹性传动片驱动方式的结构简单，压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。因此，压盘的驱动方式选择弹性传动片式。1.1.5 膜片弹簧的支承形式推式膜片弹簧支承结构按支承数目不同分为三种。沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）1）用台肩式怫钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位怫合在一起，结构简单。2）在怫钉上装硬化衬套和刚性挡环，提高了耐磨性，延长了使用寿命，但是结构复杂。3）取消了怫钉，在离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个

28、支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐磨性良好、应用日益广泛。因此，膜片弹簧的支承形式选择第一种，膜片弹簧、两个支承环和离合器盖定位怫合在一起。2.4所选离合器的结构型式（1）周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高（最高转速高达50007000r/min或更高），在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，

29、现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。（2）中央弹簧离合器采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用12个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸，但其制造却比较困难，故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料：当载货汽车的发动机转矩大于400450N-m时，常常采用中央弹

30、簧离合器。（3）斜置弹簧离合器是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧，分别以倾角（弹簧中心线与离合器中心线间的夹角）斜向作用于传力套上，后者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。这时，作用在压杆内端的轴向推力等于弹簧压力的轴向分力。当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移，使弹簧伸长，压力减小，倾角亦减小，而cos值则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变，从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)样，当离合器分离时后移传力套，压盘的压紧力也大致不变。因此，斜置弹簧离合器与前两种离合器相比，其突出优点是工

31、作性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低35%。(4)膜片弹簧离合器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称的，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。膜片弹簧离合器在轿

32、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。国外已设计生产了传递转矩为802000N-m最大摩擦片外径达420mm勺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。甚至某些总质量达2832t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是采用压式结构。当前，膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。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、拆装方便；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

33、支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。本次毕业设计所选离合器的结构形式是单片摩擦离合器，采用膜片弹簧作为压紧弹簧，采用带有扭转减振器的从动盘。沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）3离合器基本参数的确定3.1 离合器后备系数B的确定在确定摩擦片外径的同时，初选离合器的后备系数B。后备系数B保证了离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。选择B时，应从以下几个方面考虑：1）摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；2）防止离合器本身滑磨程度过大；3）要求能够防止传动系过载。本设计要设计的是质量为4100kg的商用车离合器

34、，参看有关统计资料“离合器后备系数的取值范围”（见下表3.1）,并根据最大质量不超过6吨的载货汽车0=1.21.75,结合设计实际情况，故选择0=1.2。表3.1离合器后备系数P的取值范围车型后备系数P乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.003.2 摩擦片外径、内径和厚度的确定摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。摩擦片外径D（mm也可以根据发动机最大转矩Temax（NJ-m按如下经验公式选用DmKd'?T（3.1）式中：Kd一直径系数B=Nma，AZ3（kw/mm2）

35、式中：A离合器摩擦片总面积，加；B离合器单位面积所传递的功率，根据汽车类型和离合器种类选用B值;Nemax发动机额定功率，kW。10沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摩榛片的厚度b主要有3.2mm3.5mm4.0mmE种。取值范围见表3.2表3.2直径系数Kd的取值范围直径系数Kd商用车14.616.018.5（单片离合器）最大总质量为1.814.0t的商用车13.515.0（双片离合器）最大总质量大于18.0t的商用车22.524.0由选车型Temax=220（Nm）,Kd=16.5则将各参数值代入式后计算得D=16.5X220=244.7（mm）根据离合器摩擦片的标准化，系列化原

36、则，根据下表3.3表3.3离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D/mm160180200225内径d/mm110125140150厚度h/mm3.23.53.53.50.68C=d/D7O.6940.7000.667,30.671-C60.6670.6570.703单位面积,2a/cm1061321602212502803003253501551651751901953.53.53.53.540.6200.5890.5830.5850.5570.7620.7960.8020.8000.827302402466546678可取：摩擦片相关标准尺寸：外径D=250mm内径d=155mm厚度h=3.5mm

37、内径与外径比C=0.6201-C'3=0.762单位面积a=302cm211沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)3.3单位压力R的确定当发动机的最大转矩已知，离合器的结构型式和摩擦片材料已定，z和f便已定。选好p0及B,则摩擦片尺寸即可确定。对于石棉基摩擦材料，通常取p0=0.150.25MPa,且较小值用于发动机后备功率较小、离合器使用频繁的汽车，装载质量大或在坏路面上行驶的汽车。当摩擦片外径较大时，为降低其外缘处的热负荷，也应降低p0值。轿车可取0.180.28MPa；货车为0.140.23MPa；城市公共汽车：一般单片取0.13MPq大的双片取0.1MP3粉末冶金摩擦片的

38、p0可取0.350.50MPa；金属陶瓷材料允许超过0.70MPa,甚至可达1.52.0MPa。选择B时应考虑到：为了能可靠地传递发动机最大转矩及防止过长时间的滑磨，B应取较大值；为了防止传动系过载、保证操纵轻便以及使离合器尺寸不致过大，卢应取较小值。当发动机后备功率大，使用条件好，离合器压盘的压力在使用中可调整或变化不大时，B可选小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车以及为了提高起步能力、减少滑磨时，B可取大些。对于离合器使用频繁、发动机后备系数较小、载质量大或者经常在坏路面上行驶的汽车，B应该取小一些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘前面已经初步确定了摩处的热负荷，B应取小些；后备系数较

39、大时，可适当增大P°o外径D=250mm内径d=155mm厚度h=3.5mm内径与外径比值C*=0.620,1-C'3=0.762。由公式D3nfZp°(1c'3)=12PTemax(3.2)式中：？一摩擦片的摩擦因数(?=0.25);Z一摩擦面数量(单片Z=2,双片Z=4);P0-摩擦片的单位压力,MPa。得RW.17MPa符合下表：表3.4许用单位压力p0摩擦材料石棉基材料模压0.150.2512金属陶瓷材料沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)编织铁基0.250.350.350.500.701.503.4摩擦片基本参数的确定摩擦片外径D(mr)i

40、的选取应使最大圆周速度Vd不超过6570m/s,即VD=HemaxDX10M6570m/s(3.3)60式中：Vd-摩擦片最大圆周速度，m/S；nemax发动机最高转速，r/min。由公式(3.3)得1=x4100x250x10当53.7m/sW6570m/s,符合条60件。摩擦片的内、外径比C'应在0.530.70范围内，即0.53EC=0.620E0.70(3.4)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，不同车型的B值应在一定范围内，最大范围为1.2&B04.0.这里取P=1.20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2R约50mm

41、,即d2R050(3.5)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，即0二4-01-c0二，D2-d2-c0(3.6)式中：10单位摩擦面积传递转矩，Nm/mm2；匣co1一单位摩擦面积传递转矩的许用值，Nm/mm2许用值可按表3.5选取。13沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)表3.5单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格D/mm<210>210250>250325>3251-c0单位摩擦面积传递转矩的许用值可选匕】=0.35父102*(Nm/mm2),经计算可得出Tc0=4Jc2产2。210.36X10nZ(D-d)nm2

42、M(250-155)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P0的最大范围为0.100.150MPa,即0.10MPa_?0=0.17MPa<1.50MPa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应小于其许用值，即/0.280.300.350.40(3.7)(3.8)1410沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）式中：ma一汽车总质量，kg；rr一轮胎滚动半径，m；ig一汽车起步时所用变速器档位的传动比；gi0一主减速器传动比；ne发动机转速，r/min。计算时乘用车取2000r/min，商

43、用车取1500r/min。其中：i0=6.142、iq=5.015grr=0.340m、ma=4100kg，代入式（3.10）得W6163J,将W（弋入，得0.100.40,合格。15沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）4离合器从动盘总成的选择4.1 从动盘结构介绍从动盘有两种结构型式：带扭转减振器的和不带扭转减振器的。一般都采用带有扭转减振的从动盘，用以避免汽车传动系统的共振，缓和冲击，减少噪声，提高传动系统零件的寿命，改善汽车行驶的舒适性，并使汽车平稳起步。从动盘主要由从动片，从动盘毂，摩擦片等组成。4.2 从动盘的确定从动盘总成由摩擦片、从动片、扭转减振器和从动盘毂等组成。它虽然

44、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）为了减少变速器换挡时齿轮间冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小。2）为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等从动盘应具有轴向弹性。3）为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减振器。4）要有足够的抗爆裂强度。4.2.1从动片的选择设计从动片时，要尽量减轻其质量，并使质量的分布尽可能靠近旋转中心，以获得小的转动惯量。这是因为汽车在行驶中进行换档时，首先要分离离合器，从动盘的转速必然要在离合器换档的过程中发生变化，或是增速（由高档换为低档）或降速（由低

45、档换为高档）。离合器的从动盘转速的变化将引起惯性力，而使变速器换档齿轮之间产生冲击或者变速器中的同步装置加速磨损。惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比，因此为了减小转动惯量，从动片都做的比较薄，通常是用1.32.0mm厚的薄钢板冲压而成，为了进一步减小从动片的转动惯量，有时将从动片外缘的盘形部分磨至0.651.0mm使其质量更加靠近旋转中心。为了使离合器结合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构，这样，在离合器的结合过程中，主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的。弹性从动片还能使压力的分布更均匀，改善了摩擦副表面的16沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）接

46、触，减少摩擦表面热点的形成，有利于摩擦片磨损均匀并减小。尤其是压盘内缘发生翘曲凸起的情况。从动片的轴向弹性能较好地阻止摩擦力矩的下降，减小离合器打滑的倾向。具有轴向弹性的传动片有以下三种形式：整体式的弹性从动片、分开式的弹性从动片及组合式的弹性从动片。在本设计中，因为设计的是轻型卡车的离合器，故采用整体式弹性从动片，离合器从动片采用1.5mm厚的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取250mm内彳35m35mm从动片一般采用65Mn钢板，硬度3848HRC为了减小从动片的刚度，增加其弹性，在扇形部分与中央部分的连接处切出T行槽，一共8个。4.2.2从动盘毂的确定发动机转矩是经从动盘毂

47、的花键孔输出，它是离合器中承受载荷最大的零件，几乎承受发动机传来的全部转矩。变速器第1轴花键轴就插在该花键孔内。从动盘毂和变速器第1轴的花键接合方式，眼下都采用齿侧定心的矩形花键。花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩Temax按国标GB1144-1974选取。从动盘毂装在变速箱一轴前端花键上，一般都采用齿侧对中的矩形花键，花键轴与孔之间采用动配合，以便在离合器离合过程中组成滑动摩擦副。花键尺寸可根据摩擦片外径Do与发动机最大转矩MemaXA专业手册上选取。从动盘毂轴向长度不宜过小，以免它在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底。一般取其轴向长度尺寸与花键外径D相同，在严重工况下甚至可

48、达（1.21.4）D。花键部分的强度验算主要是进行花键侧表面的挤压应力计算，一般可取许用挤压应力（rc=20Mpa。从动盘毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.01.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用（如45,40Cr等），表面和心部硬度一般在2632HRC为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铭工艺，对减振弹簧窗口及与从动片配合处应进行高频处理。从动盘毂花键尺寸参数见表4.1。17沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）1表4.1七花键尺寸系冽内摩擦片发动机转矩外径径后效齿长挤压应力外径一e/(Nm)齿数齿厚D/mmn'D/mm,'，

49、d/mmb/mml/mm-j/MPa16050io23183201018070io262132011.8200110io292342511.3225150io322643011.5250200io352843510.4280280io353244012.7300310io403254010.7325380io403254511.6350480io403255013.2380600io403255515.2410720io453656013.1430800io453656513.5450950io524166512.5根据摩擦片的外径D=250m也发动机的最大转矩Temax=760Nm,由表4.

50、1查得n=10,D=35mmd=28mmb=4mml=35mm:=10.4MPa花键尺寸选定后应进行强度校核，由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。挤压应力的计算公司如下：_P,。挤压-（MPa）（4.1）nhl式中，P-花键的齿侧面压力，它由下式确定：18沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）(4.2)4Temax(Dd)Zd,D分别为化键的内外经，m；Z一从动盘毂的数目；Temax发动机最大转矩，Nm;emaxn-花键齿数；h-花键齿工作长度，m；42200003528：13968Nl一花键有效长度，m。

51、p4TemaxP二:(Dd)Z花键齿工作高度h=1（D-d'）=17=3.5mm（4.3）22挤压应力仃挤压=上=13968了=11.4<。挤压=20MPa（4.4）nhl103.53510所以，所选花键尺寸能满足使用要求。4.2.3从动盘摩擦片的选取离合器摩擦片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此，要求摩擦片应有下列一些综合性能：应具有较稳定的摩擦系数、温度、单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。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，不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

52、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（不易出现颤抖）；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容污性能，不易影响它们的磨擦作用；10）具有优良的性能，不会污染环境。19沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）由以上的要求，目前车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺

53、点是材料的性能不稳定，温度、滑磨速度及单位压力的增加都将摩擦系数的下降和磨损的加剧。所以目前正在研制具有传热性好、强度高、耐高热、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。性能要求摩擦系数较高而且较稳定，工作温度，单位压力，滑磨速度的变化对其影响要小；具有足够的机械强度与耐磨性；热稳定性好，在高温下分离出粘合剂少，无味，不易烧焦；磨合性能好，不得刮伤飞轮与压盘表面；接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象，而长期停放后，摩擦面问不发生“粘着”现象。静摩擦系数与滑动摩擦系数之比应在1.051.10之间，以便在离合器接合过程中避免产生自激振即“振颤”现象。材料粉末冶金

54、摩擦材料（烧结金属）；金属陶瓷摩擦材料。在该设计中选取的是模压石棉基的摩擦材料。根据离合器摩擦片的标准化,得出摩擦片外径D=250mm内径d=155mm厚度h=3.5mmo20沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）5离合器压盘的选择5.1 压盘的传力方式的选择压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮有一定的联系，但是这种联系又应允许压盘在离合器分离过程中能自由地做轴向移动，使压盘和从动盘脱离接触。如前面所述采用传动式的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端怫在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周切向

55、布置。这种传力片的连接方式还简化了压盘的结构，降低了对装配精度的要求，并且还有利于压盘的定中。5.2 压盘的几何尺寸的确定由于摩擦片的尺寸在前面已经确定，故压盘的内径也可因此而确定：压盘外径D=250mm压盘内径d=150mm压盘的厚度确定主要依据以下两点：1、压盘应有足够的质量在离合器的结合过程中，由于滑磨功的存在，每结合一次都要产生大量的热，而每次结合的时间又短（大约在3秒钟左右），因此热量根本来不及全部传到空气中去，这样必须导致摩擦副的温开。在频繁使用和困难条件下工作的离合器，这种温升更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起摩擦片和压盘的损坏。由于用石棉材料制成的摩擦片导热性很差，在滑磨过程中产生的热主要由飞