离合器及其操纵机构设计手册

离合器及其操纵机构设计手册1范围本手册提出了离合器选型及离合器操纵机构的设计技术要求。本标准仅适用于公司自制系列底盘干摩擦离合器及气助力式液压操纵机构的选型和设计，不适用于其他类型的离合器如湿式离合器、液力耦合器和电磁离合器；2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/TQC/T5728-1985汽车离合器术语及其定义25-1992汽车干摩擦式离合器总成技术条件QC/T27-1992汽车干摩擦式离合器台架试验方法GB/T5764-1998汽车离合器面片QC/T29052-1992汽车离合器总成质量分等，GB7258-1997机动车运行安全技术条件GB/T13053-1991客车驾驶区尺寸GB/T13054-1991客车驾驶区尺寸术语GB10830-1998机动车制动液使用技术条件GB16897-1997制动软管符号、代号、术语及其定义手册中术语、代号、符号采用GB/T13054-1991（客车驾驶区尺寸术语）和GB/T5728-1985（汽车离合器术语及其定义）中的相关规定。4设计准则4.1应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例离合器总成的技术条件应满足《QC/T25-1992汽车干摩擦式离合器总成技术条件》；其操纵机构应满足《GB7258-1997机动车运行安全技术条件》和《GB/T13053-1991客车驾驶区尺寸》4.2应满足的功能要求及应达到的性能要求离合器应接合平稳，分离彻底，工作时不得有异响、抖动和不正常的打滑现象；离合器踏板力尽可能小，不大于300N，建议不超过150N；离合器踏板总行程应在80〜150mm范围内，最大不超过200mm；操纵机构应具有踏板自由行程调整机构，以便在摩擦片磨损后复原分离轴承的自由行程；踏板自由行程一般为20〜50mm，最大不超过60mm；操纵机构应具有踏板行程限位机构，以防止操纵机构的零件受过大的载荷而变形；操纵机构应不致因发动机的振动引起操纵机构的运动干涉；踏板位置应易于驾驶员操纵，符合人体工程学原理；机构工作可靠；4.3设计输入、输出要求输入：根据设计任务书和总布置的要求，依据发动机的特性（主要考虑扭矩）选择离合器，再依据离合器的参数、总布置要求的操作力选择合适的操纵机构（结合我厂产品的实际情况，一般选择气助力式液压操纵机构）、离合器总泵和离合器分泵型号；最后设计离合器操纵油路和助力分泵的气路；输出：离合器型号、总泵、分泵的规格和型号、操纵踏板、制动液型号；以及相应的图纸、技术协议、物料BOM；4.4设计过程的节点控制要求离合器选择；操纵机构（包括总泵、分泵、踏板机构）；制动液、离合器管路；5布置要求主要是操纵机构的布置和管路的布置5.1操纵机构的主要布置尺寸：项目代码尺寸说明G点至离合器踏板中心的距离A11800〜900从G点起沿座垫上表面向踏板中心方向延伸500mm为折点，A11等于500mm加折点至离合器踏板中心的距离转向盘下缘最低点至离合器踏板中心的距离A14N600离合器踏板的最大行程A——15 <200离合器踏板中心至两侧障碍物距离A16N80在踏板的行程范围内离合器踏板中心至前面障碍物距离A17N120在踏板的行程范围内离合器踏板中心至近侧围护板距离W14N80离合器踏板中心至转向盘中心距离W1580〜120指通过中心的两个丫平面之间的距离5.2管路的布置管路的布置应平顺，与震动部件连接时应有适当的余量，管子不得相互间摩擦，过渡圆角半径大于管子的最小弯曲半径。6结构设计要求6.1模块化设计要求为了实现零部件的通用化，同时也为了输出的物料BOM可以通用，建议对离合器和离合器操纵机构进行如下划分：总成编号总成名称包含的零部件1601离合器总成包括离合器总成及一轴轴承等（离合器壳一般由变速箱提供）1602离合器操纵机构离合器踏板、总泵、分泵、安装支架1607离合器操纵管路离合器管路、油罐、管路固定支架等注：现有的车型如8米系列底盘、10米系列底盘均采用的是组合踏板总成，因此不再重新设计离合器踏板机构，只需选择适合的型号6.2标准化结构、零部件离合器、离合器分泵、离合器总泵选型:建议选用专业生产厂家已批量生产的部件，如无特殊要求，避免新设计以上部件，以利于减少新产品的投产时间，降低生产成本和维修成本；7材料选用要求7.1.离合器：选用专业生产厂家的批量产品，按从动盘的外径划分，我厂一般常用的有50、380、390、420、430等规格；从从动盘数来说，尽量选用单片离合器和双片离合器；7.2离合器总泵：从缸径来看，我厂现在已选型的有19.8、22.2、24、25.4等型号的，为实现通用化，建议从以上型号中选择；7.3离合器分泵：从助力缸缸径划分，规格主要有70、90、105等7.4制动液：主要有JG3、JG4、JG5三种规格，建议选用JG4；注：JG3相当于DOT3、JG4相当于DOT「JG5相当于DOT5；DOT是美国运输安全部的缩写，3、4和5分别是该部门的机动车制动液标准中使用的制动液牌号；58设计计算8.1离合器选型随着汽车工业的发展，分工越来越细化，离合器已有专业生产厂家设计制造，做为整车生产厂商，我们最主要的工作是选择合适的离合器。在选择离合器时，应从两方面来考虑，一方面要考虑离合器结构型式，另一方面要考虑离合器的参数。对于干摩擦离合器，根据从动盘的数目可以分为以下两种:分类优点缺点单片干式摩擦离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动盘转动惯量小，散热性好结构限制，转矩较小双片干式摩擦离合器与单片相比，因摩擦面增多使传递转矩的能力增加，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩情况下，径向尺寸较小，踏板力较小轴向尺寸大，结构复杂；散热性能差，分离行程大，调整不当易使分离不彻底，从动件转动惯量大易使换档困难根据压紧弹簧的型式分为:分类优点缺点周布弹簧离合器结构简单，制造方便，工艺成熟高转速时，弹簧易歪斜甚至弯曲而使压紧力降低零件数量多，对可靠性有一定影响；膜片弹簧离合器转矩容量大且较稳定；操纵轻便；结构简单且较紧凑；高速时平衡性好；散热通风性能好；摩擦片的使用寿命长；膜片弹簧在制造上有一定的难度，对弹簧钢片的尺寸精度、加工和热处理条件比较严格另外还有斜置弹簧离合器和中央弹簧离合器，因我厂基本不使用，暂不讨论；结合我厂产品的种类和车辆的使用情况，一般来说，选择单片周布弹簧离合器和单片膜片弹簧离合器。从离合器参数方面看，在选择离合器时主要考虑离合器最大摩擦力矩、离合器最大允许转速和后备系数等参数，其中最重要的时后备系数8的选择；离合器的滑磨是引起摩擦片磨损和烧蚀、压盘热变形及龟裂的基本原因。在车辆总重、发动机转速、传动系速比及轮胎的滚动半径对汽车起步时离合器的滑磨功均有较大的影响。在以上参数已经确定的情况下，选择合适的后备系数有利于离合器滑磨功的下降，从而保证离合器的使用寿命。为保证离合器工作的平稳性和旋转强度，发动机的最高转速不能超过离合器的最大允许转速。根据经验，离合器的后备系数8=1.7〜2.5,使用条件好时选小一些，使用条件差时选大一些。8.2离合器操纵机构的设计计算对于后置客车，由于结构原因，普遍选择气助力式液压操纵机构，此结构较为简单，摩擦阻力小，传动效率高，离合器结合平顺，对于整车易于布置。气助力式液压操纵机构的简图如下：1.主缸（总泵）2.离合器操纵踏板3.换向活塞4.随动活塞5.气缸活塞6.助力器（助力分泵）7.液缸活塞8.分离摇臂9.分离拨叉10.分离指11.压盘12.从动盘图中：D1：主缸活塞直径，F1：主缸活塞面积D；:液缸活塞直径，F、液缸活塞面积D3：助力器活塞直径，F3:助力器活塞面积D；:换向活塞直径，"：换向活塞面积D；:随动活塞直径，F；：随动活塞面积踏板自由行程计算5踏板自由行程So=(V/Fi+AS2Xi3Xi2+ASi)Xi]式中：七：踏板传动比i]=a/bi2：液压系统传动比i2=F2/F]i：踏板传动比i=c/d31Si:主缸活塞与推杆的间隙，一般设定△Si=0.5mmS2：分离轴承自由行程，一般设定△S2=5mmV：换向活塞打开气阀走过的体积，V=F4Xh换，H换：换向活塞打开气阀的行程踏板总行程计算 4踏板总行程：S=So+△SXi3Xi2Xii式中：△:离合器分离最大行程踏板力计算由于主缸、助力器本身带的回位簧对整个系统影响不大，在计算中忽略不计。离合器分离时，最大的分离力是由气助力的力与液压操纵的油压力克服的，因此Pi=(P气XF3+P液XF2-P2)Xi3式中：Pmax:离合器最大分离力2 2 3广：当离合器彻底分离时，助力器气缸压力；气P液：当离合器彻底分离时，液压操纵压力；P2;活塞推杆回位簧拉力；离合器彻底分离时，由于助力器的随动作用，助力器的气缸气压对随动活塞产生的力应与液压操纵油压对换向活塞产生的力平衡，可得P气XF=P液XF由上述两式可得5液4P气=(Pmax/i3+P2)/(F3+F2XF5/F4)计算出P气后，可以校核系统的压力是否可以满足离合器操纵的需要。离合器踏板力P踏=(P液XFi+Pi)/(iiXn)式中：Pi:踏板回位弹簧力1 1n：传动效率；离合器操纵机构主缸、液缸的校核当离合器彻底分离时，主缸和液缸的行程应小于主缸、液缸的最大行程；当气助力失效时踏板力的计算P踏'={(Pmax/i3+P2)/i2+Pi}/(iIXn)9设计评审要求评审的时机方法项目依据离合器选型完成后组内评审离合器计算说明

离合器操纵机构设计完成后组内评审踏板力踏板自由行程踏板总行程计算说明设计图纸完成后组内评审图纸图纸10装车质量特性验收的质量特性项目、试验规范以及接收和拒收准则验收的质量特性项目试验规范接收准则离合器应接合平稳，分离彻底，工作时不得有