离合器课程设计(加单片离合器和双片离合器图纸)

1、购买全套课设+图纸请加 QQ912159616另外定做各种机械类课设和机械类毕设， 出售各专业毕设购买全套课设+图纸请加 QQ912159616另外定做各种机械类课设和机械类毕设， 出售各专业毕设课程设计说明书题目: 载货半挂汽车列车双片膜片弹簧离合器设计学 生 姓 名：学号：专 业 年 级：指 导 教 师：所 属 学 院：2学号学号学生姓名学生姓名专业（班级）专业（班级）题目题目载货半挂汽车列车双片膜片弹簧离合器设计设计设计技术技术参数参数满载重量 m=17085kg额定转速下的功率 100 / 3000最大转矩 352.8/1200-1400主减速器比 6.33变速器速比档 7.31 档

2、4.31档 2.45档 1.54 档 1.0轮胎类型与规格 9.00-2010 层级设计设计要求要求1、通过离合器选择完成离合器结构选择。可供选择离合器有周置弹簧、中央弹簧、斜置弹簧及膜片弹簧离合器并阐明选择原因及优越性。2、进行离合器设计计算，如果选择膜片离合器，则应描出膜片弹簧工作点位置图。3、进行飞轮设计并且进行离合器轴强度校验。4、离合器操纵机构的选择及设计。5、绘制离合器装配图及零件图，要求 1 号 CAD 装配图 1 张、2 号 CAD 零件图 2 张。6、整理、编写课程设计说明书，并出 CAD 图。参考参考资料资料汽车构造吉林大学机械工业出版社； 汽车设计 、吉林大学机械出版社汽

3、车离合器 、 机械零件设计手册 、 机械制图等。指导教师签字指导教师签字教研室主任签字教研室主任签字3目录目录一一. .离合器概述离合器概述1.1 离合器设计的基本要求1.2 膜片弹簧离合器结构1.3 膜片弹簧离合器的优点二二. .离合器摩擦片参数的确定离合器摩擦片参数的确定2.1 摩擦片参数的选择2.2 摩擦片基本参数的约束条件三三. .膜片弹簧的设计膜片弹簧的设计3.1 膜片弹簧基本参数的选择3.2 膜片弹簧的弹性特性曲线3.3 膜片弹簧基本参数的约束条件3.4 膜片弹簧强度的计算与校核四四. .扭转减振器的设计扭转减振器的设计4.1 扭转减振器主要参数4.2 减振弹簧的计算五五. .离合

4、器其他主要部件的结构设计离合器其他主要部件的结构设计5.1 从动盘毂的设计5.2 从动盘的设计5.3 离合器盖结构的设计5.4 压盘的设计六六. .离合器的操纵机构离合器的操纵机构6.1 离合器操纵机构的要求6.2 操纵机构型式的选择七七. .设计小结设计小结4一一. .离合器的概述离合器的概述1.11.1 离合器设计的基本要求离合器设计的基本要求1 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 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 3）分离时要迅速、彻底。4 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，以便

5、于换挡和减小同步器的磨损。5 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于过高，延长寿命。6 6）操纵方便，准确，以减少驾驶员的疲劳。7 7）具有足够的强度和良好的动平衡，保证其工作可靠、使用寿命长。在本次离合器设计中，采用膜片弹簧离合器1.21.2 膜片弹簧离合器结构膜片弹簧离合器结构膜片弹簧离合总成有膜片弹簧、 离合器盖、 压盘、 传动片和分离轴承总成等部分组成。1)1) 离合器盖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 2）膜片弹簧）膜片弹簧

6、膜片弹簧式离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有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，可以穿过支承铆钉，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， 其截面为截圆锥形， 称之为碟簧部分。3 3）压盘）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 4）传动片）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5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

7、完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。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 5）分离轴承总成）分离轴承总成分离轴承总成由轴承、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。 目前国产汽车中多使用角接触球轴承， 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。1.31.3 膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器与其他形式

8、离合器相比，具有的优点：膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性；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；高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；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，摩擦均匀；易于实现良好的通风散热，使用寿命长；膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡好。二二. . 离合器摩擦片参数的确定离合器摩擦片参数的确定2.12.1 摩擦片参数的选择摩擦片参数的选择2.112.11 初选摩擦片外径初选摩擦片外径 D D、内径、内径 d d、厚度、厚度 b.b.1 1）在确定外径 D 时，有下列经验公式可供初选时使用D

9、=DKmaxeT(mm)=15*352.8=422.62mmDK为直径系数轿车DK=14.6轻、中型货车 a.单片离合器DK=16.0-18.5b.双片离合器DK=13.5-15.0重型车DK=22.5-24.062)内径d：d=（0.53-0.70）D符合汽车离合器面片规定3）厚度b:有 3.2mm3.5mm4.0mm 三种选择标准尺寸D/mmd/mmb/mmF/2mmc=d/D1-3c4302304221000.5350.8472.12 离合器的摩擦力矩离合器的摩擦力矩cT、压紧力、压紧力 F 以及单位压力以及单位压力0P.摩擦力矩：cT=maxeT=2352.8=705.6 N*m离合器

10、后备系数离合器后备系数的取值范围的取值范围车型车型后备系数后备系数乘用车及最大总质量小于 6t 的商用车1.20-1.75最大总质量为 6-14t 的商用车1.50-2.25挂车1.80-4.00压紧力 F：F=ccTfzR=maxecTfzR=705.6/ 0.3 4 165 （）=3.56Nf-摩擦因数 （0.25-0.3）z-摩擦面数（z=2i=4）cR-平均摩擦半径cR=14（D+d）单位压力0P:0P=FA=224()FDd=224 3.56=-230（430）=0.15Mpa摩擦片选择采用石棉基材料2.22.2 摩擦片的基本参数约束条件摩擦片的基本参数约束条件1 1）摩擦片的外径

11、D(mm)的选取应使最大圆周速度Dv不超过 65-70 m/s,即Dv=max60enD 310=67.51 m/s65-70 m/s2)2) 摩擦片的内外径之比 C 应在 0.53-0.70 的范围内，即0.53C=0.5350.703)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， 不同车型的7值应在一定范围内，最大范围为 1.80-4.00，即1.2=24.04)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 20R约为 50mm,即0R=（0.60-0.75）2d=0.65*115=74.75 mm20R+50 mm=2 *74.75+50

12、=165mmd=230 mm 20R+50 mm=165 mm5)5)单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即0cT=224()Tcz Dd=0.17210mm0cT=0.40210mm单位摩擦面积传递转矩的许用值单位摩擦面积传递转矩的许用值（N*m /2mm）离合器规格 D/mm210210-250250-3253253250CT/2100.280.300.350.400.406)6)单位压力0P根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，0P的最大范围为0.10-1.50 MPa,即0.10 MPa0P=0.11 MPa1.50 MPa7)7)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

13、总滑磨功（J J） ：W W = =222220()1800ea rgnm ri i= =68756.88式中am为汽车总质量（kg） ，rr为汽车滚动半径(m)，gi为汽车起步时所用变速器的档位传动比（此处用 2 档） ，0i为主减速器的传动比，en为发动机转速（r/min）,计算时乘用车取 2000r/min,商用车取 1500r/min.单位摩擦面积的滑磨功= =224(Dd )Wz=0.166 J/2mm=0.25 J/2mm轿车=0.40 J/mm2轻货=0.33 J/mm2重货=0.25 J/mm28三. 弹簧膜片的设计弹簧膜片的设计3.1 膜片弹簧基本参数的选择膜片弹簧基本参数的

14、选择蝶形弹簧结构尺寸如下:初选：1）板厚 h 为 2-4mm，取 h=4mm,Hh一般为 1.5-2.0H=2h=8mm2）选拉式膜片弹簧，r 值应大于或等于Rcr=166mm;Rr=1.2-1.35R =200mm3) 圆锥底角的选择。=arc tan H/(R-r)=13.244）分离指数目 n 的选取n=18 (24 大 12 小)5）小端内半径0r及轴承作用半径1r的确定。0r=42mmfr=45mmfr0r;r er花键轴 rd=k*3maxeT=4.2*3180=24mm6) 切槽宽度1，2及半径er的确定 ；1=3.2-3.5mm2=9-10mmer的取值应满足2errer 91

15、mm 。初选1=3.3mm2=9.5mmer=160mm7) 压盘加载点半径1R和支撑环加载点半径1r的确定，1R=194mm1r应略大于 r 且尽量接近 r,1R应略小于 R 且尽量接近 R.1r=170mm8) 材料选择 :硅锰钢60Si2MnA3.2 膜片弹簧的特性曲线膜片弹簧的特性曲线1）碟形弹簧的载荷 F 与变形量弹性公式F=)2/)()1 (4222hHHADEh9E钢片弹性模量，钢 E=206Gpa；泊松比,钢=0.3A碟形弹簧系数,根据 D/d 查表D/dAC1C21.30.3881.0441.0921.40.4641.0621.1351.50.5231.0981.1781.6

16、0.5711.1241.2191.70.6121.1491.2603）做 F-的特性曲线：公式公式：3222224 h3() 1-)22EHFHhMD A（工作点 B:HB)0 . 18 . 0(=5.4mm 该点弹簧压力HceFfZRTFmax=3.66*410更换点 A:A=*Bs z=1.4mmFAFB=0.76*410最高点 M :3/23/22hHHM=3.6mm)(MMfF=2.82*410翻转点 H :2NMHH=6mm)(HHfF=3.70*410最低点 N :3/23/22hHHn=8.5mm)(NNfF=3.82*410彻底分离点 C:SZbbc=9.4mm其中：其中：S一

17、个摩擦片允许磨损量,S摩擦片间分离间隙S-铆接摩擦片允许磨损量15 . 0Smm;胶粘摩擦片允许磨损量2Smm4）特性曲线：）特性曲线：103.3 膜片弹簧基本参数的约束条件膜片弹簧基本参数的约束条件为了满足离合器使用性能要求， 弹簧的H h与初始底锥角()HRr应在一定范围内，即1.6H h=22.29 ()HRr=13.515弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即1.201.21 1.35R r702100100R h03.54.765.0R r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1r应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即(D+d)/4=165r1=17

18、0mmD/2=215根据弹簧结构布置要求，1R与 R 、1r与 r、fr与0r之差应在一定范围内，即1167RRmm1046rrmm0043frrmm杠杆比应在一定范围内选取，即：拉式拉式 膜片弹簧：膜片弹簧：13.56.209.011RrfRr3.4 膜片弹簧的强度计算与校核膜片弹簧的强度计算与校核碟形弹簧应力变形公式其中12224(/ 2)1.07Gpa 1.5(1)EC HC hGpaD A11hCCH12=12.184mmSZBC=11.2mm两者比较取小值c=11.2m二、离合器设计计算二、离合器设计计算1.9 接合时每个弹簧压紧力 F0=F/m1.10 分离时每个弹簧压紧力 F0=

19、0FF(N)F弹簧压缩变形引起的附加载荷；MSZMF离合器分离时弹簧变形量；M弹簧的刚度；S分离时各片的间隙。单片S=0.851.3mm双片S=0.750.9mm多片S=0.20.4mmZ摩擦面数1.11 弹簧的刚度 M3248nDGdM （N/mm）1.12 离合器压缩弹簧的扭转应力n:MpadDFFknn900)(8320式中：K应力校正系数:k=ccc615. 04414c=D2/d=58(D2弹簧中径，d 弹簧钢丝直径)1.13 初选弹簧钢丝直径 dd=1.750/nF kc, d 要标准化当C时,用C代替式中;当.C时,用代替式中若 设计不合理，重新选择 D，H，h 并注意工作点 B

20、 是否选择合理。h=24mm1.26 碟形弹簧分离指数:12182412三三离合器轴的选取与校核离合器轴的选取与校核1.27 离合器轴的扭转强度MPadDDKTnen120)(2 . 044D离合器轴危险断面的外径,如是花键轴取其平均直径.d离合器轴危险断面的内径K应力集中系数:对花键横孔环槽 K=2，对平缓过渡 K=1.1128 离合器花键轴剪切强度；MPabLZdDTe30)(4Dd花键外内径，b花键的宽度L从动盘轮毂的长度Z花键的齿数129 离合器轴的花键挤压强度MPaLZdDTe20)(822式中等号意义同上。四、离合器操纵机构四、离合器操纵机构1、踏板力：轿车、轻型车 80150N货

21、车150200 N2、踏板行程：轿车 80150mm货车180 mm3、操纵机构的选择（1） 机械式操纵机构：杆系、绳索（2） 液压式操纵机构4、操纵机构的计算：分离轴承的轴承行程：SZabSabSSofof其中：ofS分离轴承自由行程。1.53.0 mmab杠杆比反应到踏板上行程：SKS其中：K操纵机构传动系数13踏板行程：S200 mm自由行程：S12030 mm。G材料的切变模量，钢 G=82Gpa，D2弹簧中径(mm)。d钢丝直径(mm);n弹簧的工作圈数(有效圈数)；四、扭转减震器的设计四、扭转减震器的设计4.1 扭转减震器主要参数扭转减震器主要参数4.14.11 1 极限扭矩极限扭

22、矩 TjTj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Tj=(1.52.0)maxeT对于商用车，系数取 1.5。maxeT=352.8则 Tj=1.5352.8=529.24.14.12 2 扭转角刚度扭转角刚度 k kK13Tj即 k13Tj13529.26979.6（Nm/rad）4.1.34.1.3 阻尼摩擦转矩阻尼摩擦转矩 T T可按公式初选 TT（0.060.17）maxeT取 T=0.1maxeT=0.1352.8=35.28(Nm)4.1.44.1.4 预紧转矩预紧转矩 TnTn减振弹簧在安装时都有一定的预紧。Tn 满足以下关系：Tn（0.050.15）ma

23、xeT且 TnT35.28 Nm而 Tn（0.050.15）maxeT17.6452.92 Nm则初选 Tn0.08352.8=28.224Nm4.1.54.1.5 减振弹簧的位置半径减振弹簧的位置半径R0的尺寸应尽可能大些.R0=（0.600.75）d/2=6986.254.1.64.1.6 减振弹簧个数减振弹簧个数 ZjZj14当摩擦片外径 D250mm 时，Zj=46故取 Zj=6当摩擦片外径 D350mm 时，Zj10故取 Zj=124.1.74.1.7 减振弹簧总压力减振弹簧总压力 F FF=Tj/R0=529.2/8210-5=6.941103N4.2 减震弹簧的计算减震弹簧的计算

24、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。4.2.14.2.1 减振弹簧的分布半径减振弹簧的分布半径 R1R1R1 的尺寸应尽可能大些，一般取 R1=(0.600.75)d/2得 R1=（0.60-0.75）230/2=69-86.25式中，d 为离合器摩擦片内径，取 R1=824.2.24.2.2 减振弹簧尺寸减振弹簧尺寸弹簧半径 Dc其一般由布置结构来决定，通常 Dc=1115mm故取 Dc=15mm弹簧钢丝直径 d3d= 8/pDc 9则求得 P=FZj=6.94110312=578N(P 是压紧力)取 d=3-4mm 取 d=4mm式中，扭转许

25、用应力可取 550600Mpa,故取为 580Mpa减振弹簧刚度 k应根据已选定的减振器扭转刚度值 k及其布置尺寸 R1确定，即15K= k1000 R12n=6879.6/10008226=170、5N/mm减振弹簧有效圈数ii=Gd4/(8Dc3K)=810444/(8153170.5)=4.45G 为剪切弹性模量，钢材：G=8104-8.3104MPa）减振弹簧总圈数 n其一般在 6 圈左右，与有效圈数i之间的关系为n=i+(1.52)=6最小高度 Lmin=n（d+）1.1dn=1.14.06=26.4变形量L=P/K=578/170.5=3.39总变形量 L0=Lmin+L =26.

26、4+3.39=29.79预变形量L1=Tn/KZR1=28.224103/(170.5682)=0.336工作高度 L= L0-L1=29.79-0.336=29.454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)( llll有关。 L11=L-L1=3.39-0.336=3.054)2/arcsin(21Rl=2.1340限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙1sin21R式中，2R为限位销的安装尺寸。1值一般为 2.54mm。所以可取1为 3mm,2R为 82mm.）限位销直径dd按结构布置选定，一般d9.512mm。16可取d为 10mm。五、五、离合器其他主要部件的结构设计离合

27、器其他主要部件的结构设计5.15.1 从动盘总成从动盘总成1）组成：主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减振器等组成。2）设计要求：1）转动惯量要尽可能小，减小变速器换挡时轮齿间的冲击。2）具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，使摩擦面均匀，减小磨损量。3）应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。3）为了使从动盘具有轴向弹性，常用的方法有：a.在从动片的边缘开612个“T”形槽，形成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。b.扇形波形片2mm，比较薄，转动惯量较小。c.左、右两摩擦片，成对波形片，弹性行程大。d.压盘一侧铆有波形片，强度高，传递扭矩的能力大。5.11

28、离合器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， 一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，其轴向尺寸一般取1.01.4倍的花键轴直径24dmm，材料一般采用锻钢，并经调质处理。从动盘毂花键的尺寸表 2-7摩 擦 片外径D/mm发动机最大转矩Tmaxe/(Nm)花键尺寸挤压应力cMpa齿数 n外径 D/mm内径 d/mm齿厚t/mm有 效 尺长 l/mm30030410403254010.55.12 离合器轴的设计与校核1.1.离合器轴的计算：离合器轴的计算：选材：40rC调质钢可用于载荷较大而无较大冲击的重要轴，初选 40Cr调质。17确定轴的直径：3PdAn式中 A 为材

29、料与受载情况决定的系数，见表A 取 103所以 d=33.15mm取标准值 d=38mm1）离合器轴的扭转强度MPadDDKTnen120)(2 . 044D离合器轴危险断面的外径,如是花键轴取其平均直径.d离合器轴危险断面的内径K应力集中系数:对花键横孔环槽 K=2，对平缓过渡 K=1.12 2）离合器花键轴剪切强度；MPabLZdDTe30)(4Dd花键外内径，b花键的宽度 6L从动盘轮毂的长度Z花键的齿数3）离合器轴的花键挤压强度MPaLZdDTe20)(82211.3Mpa满足。5.13 摩擦片摩擦片在性能上的要求应满足：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

30、响较小。2）具有足够的机械强度和耐磨性。3）密度要小，以减小从动盘的转动惯量。4）热稳定性好，在高温下分离出的粘合剂少，无味，不易烧焦。185）磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面。6）接合平顺而不产生咬合或抖动现象。7）长期停放后，摩擦表面间不发生粘着现象。在该设计中采用石棉基摩擦材料，摩擦因数较高（约为0.30.45） ，密度较小，制造容易，价格低等优点。但它性能不够太稳定，受温度，压力影响大。摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种，铆接方式连接可靠，更换方便，但利用率小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积，厚度利用率高，但更换困难，无轴向弹性，可靠性低。5.14 从动片从动片要求质量

31、低，具有轴向弹性，硬度和平面度要求高。材料常用碳钢板（如50 号） 或低碳钢板 （如 10 号） 。 一般厚度为1.32.5mm， 表面硬度为3540HRC.5.15 波形片和减振弹簧波形片一般采用65Mn,厚度小于1mm，硬度为4046HRC，并经过表面发蓝处理。减振弹簧常采用65Mn、602Si MnA、50CrVA等弹簧钢丝。5.25.2 离合器盖总成离合器盖总成离合器盖总成除了压紧弹簧外，还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支撑环等。5.21 离合器盖对离合器盖结构设计的要求：1）应具有足够的刚度， 可采取如下措施： 适当增大盖的板厚， 一般为2.54mm，在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边； 尺寸大的离合器盖可改用铸铁铸造。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。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。3）盖的膜片弹簧支撑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。5）乘用车及载质量较小的商用车的离合器盖一般采用 08、10 钢等低碳钢板。5.22 压盘19对压盘结构设计的要求：1）压盘应具