离合器的设计课件

第二章离合器设计第一节概述第二节离合器的结构方案分析第三节离合器主要参数的选择第四节离合器的设计与计算第五节扭转减振器的设计第六节离合器操纵机构第七节离合器结构元件1§2-1概述一、离合器的功用

切断和实现动力的传递二、分类

单盘、双盘、多盘（湿式）2§2-1概述三、对离合器的要求1.可靠地传递发动机最大转矩2.分离要彻底3.接合平顺，确保起步平稳4.从动部分转动惯量小5.避免传动系发生扭转共振，吸振、缓冲、减少噪声的能力3§2-1概述三、对离合器的要求6.吸热能力强，散热性能好7.操纵轻便8.摩擦衬片上的正压力和摩擦系数变化小9.足够强度和良好动平衡，工作可靠，寿命长10.结构简单、紧凑、质量低，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便，润滑结构简单4四组成主动部分从动部分----从动盘压紧机构----压紧弹簧操纵机构飞轮离合器盖压盘分离叉分离轴承传动部件离合器踏板基本结构----分离装置5§2-2离合器的结构方案分析一、从动盘数的选择6§2-2离合器的结构方案分析一、从动盘数的选择

从动部分转动惯量散热性分离性结合平顺性轴向尺寸传递转矩结构踏板力应用单盘小好彻底不够平顺小小简单大轿车、微轻货双盘中较差不够彻底平顺较长较大较复杂较小中重货多盘大好不彻底平顺长大复杂小牵引、自卸7

二、压紧弹簧和布置型式的选择

弹簧数目与分离杠杆、外径尺寸、压紧方式有关优点：结构简单、制造方便缺点：小车、轻型车，发动机转速高，周置弹簧受离心力向外突出，压紧力降低1、周置弹簧离合器8二、压紧弹簧和布置型式的选择（1）结构:圆柱弹簧或圆锥弹簧，离合器中心（2）特点：较大杠杆比，踏板力减小，操纵轻便；弹簧不直接接触压盘，不会受热退火；调整压紧力容易。轴向尺寸大，结构复杂，重型车。2、中央弹簧离合器9

（1）结构：弹簧压力斜向，压杆压盘（2）特点：磨损、分离时，压盘压紧力不变；工作性能稳定，踏板力减少35％。14t以上商用车。3、斜置弹簧离合器10

3、斜置弹簧离合器衬片磨损后αFFα弹簧伸长F↓α↓，cosα↑Fα基本不变11

离合器分离弹簧压缩,F↑，α↑，cosα↓，Fα基本不变αFFα3、斜置弹簧离合器124、膜片弹簧离合器1314ABCC’

F1λ1A’优点：

（1）理想的非线性特性，弹簧压力在衬片磨损范围内基本不变，传递扭矩不变B—安装时工作点，A---磨损后工作点A’---圆柱弹簧磨损后工作点4、膜片弹簧离合器15（2）兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单紧凑，零件数目少，质量小（3）高速，压紧力下降极小，性能稳定（4）压力分布均匀，摩擦片磨损均匀（5）通风散热好，寿命长（6）大批生产，降低成本缺点：材质要求高（60Si2MnA），制造工艺复杂4、膜片弹簧离合器16推式、拉式膜片弹簧离合器17推式、拉式膜片弹簧离合器18拉式膜片弹簧离合器支承点在大端。大端支承在离合器盖，中部压紧压盘，分离轴承外拉，分离19拉式膜片弹簧离合器取消中间支承零件；中部压压盘，大直径弹簧，提高压紧力。离合器盖变形小，分离效率高。杠杆比大，中间支承少，效率高。大端始终与支承接触，无间隙，无冲击、噪声。20

三、膜片弹簧的支承形式推式膜片弹簧双支承环a.台肩式铆钉----膜片簧+盖+支承环b.铆钉+硬化衬套+刚性挡环c.无铆钉，盖内缘舌片21

三、膜片弹簧的支承形式推式膜片弹簧单支承环a.环形凸台取代后环b.铆钉前，弹性挡环代替支承环22

三、膜片弹簧的支承形式推式膜片弹簧无支承环a.铆钉头部+环形凸台b.铆钉前侧，弹性挡环+环形凸台c.盖内缘舌片+弹性挡环+环形凸台23

三、膜片弹簧的支承形式拉式膜片弹簧支承24

四、压盘的驱动方式凸块—窗口式：销钉式键块式钢带传动片式25

§2-3离合器主要参数的选择要求：Tc=β•Temax

Tc—离合器静摩擦力偶矩β—离合器后备系数F—压盘加于摩擦片的工作压力Rc—摩擦片平均摩擦半径Z—摩擦面数目26

摩擦片正面 摩擦片背面27p0—摩擦面单位压力A—一个摩擦面的面积28D不变，C取大，d↑，Tc↓;p0↑，磨损↑，寿命↓；D不变，C取小，d与D差值大，圆周速度相差大，磨损不均匀，平整性破坏，接触不良，Tc↓。虽A↑，但Rc↓。29§2-3离合器主要参数的选择摩擦片使用磨损后，能传递Temax。防止离合器滑磨时间过长。防止传动系过载。后备系数β----离合器传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比一、后备系数β----选择考虑30可靠传递动力、防止滑磨过大，不能过小。不致尺寸过大，减少传动系过载，不能过大。发动机后备功率大，使用条件好，小。使用条件恶劣，拖挂车，为提高起步能力，减少滑磨，大。一、后备系数β----选择31一、后备系数β----常用值车型β轻货车、轿车1.20~1.75中、重、载货车1.5~2.25越野车、牵引车1.8~4.032影响：决定耐磨性影响工作性能、使用寿命二、单位压力p0选取：离合器使用频繁、后备功率小，p0↓。摩擦片外径大，为降低外缘热负荷，p0↓。33二、单位压力p0Dp0轿车货车0.150.30石棉基材料P0(N/mm2)石棉基0.18~0.35轿车0.10~0.24烧结金属0.35~0.60金属陶瓷0.70~1.5034三、摩擦片外径D、内径d、厚度b增加D受限因素：1.v>65~70m/s时，衬片飞离2.国标GB5764-86DdbTemax

下限上限1601103.24060……………4302304.0200100035经验公式：C取值0.53~0.7轿车47货车30~40（单）45~55（双）使用条件恶劣的货车、自卸车19三、摩擦片外径D、内径d、厚度b36或KD为直径系数，取值范围轿车14.5轻、中型货车单片16.0～18.5双片13.5～15.0重型货车22.5～24.037§2-4离合器的设计与计算一、圆柱弹簧1.弹簧数目iD—摩擦片外径382.工作应力τ F=F∑／i(N)经验值：F≤1000N，一般600～700N以下C′＝Dp/d

旋绕比，取6～8K′=(4c′+2)/(4c′－3)考虑剪力与弹簧曲率影响的校正系数二、圆柱弹簧39F′≤(1.15~1.20)F，[τ]=900N/mm2二、圆柱弹簧2.工作应力τ离合器分离时40切变模量G=83~103N/mm2二、圆柱弹簧3.弹簧工作圈数ns，总圈数ns'弹簧刚度K=20~45N/mm或Δf—分离过程弹簧的变形量Δf(mm)单盘 1.1～2.6双盘 3.0～3.6ns'=ns+(1.5~2.0)41H=ns'd+(ns+1)δ+Δf+fδ=0.5~1.5 mmf=F/K分离状态下的最小长度Hmin=(ns+1)δ+ns'd4.计算弹簧自由状态的高度H42§2-4离合器的设计与计算1.膜片弹簧载荷变形特性压紧弹簧和分离杠杆作用，结构简化，质量减小，缩短轴向尺寸；与压盘整个圆周接触，压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；非线性特性胜过螺旋弹簧三、膜片弹簧43H—内截锥高度E—弹性模量E=21×104N/mm2泊松比μ=0.3三、膜片弹簧2.弹簧特性计算公式44碟簧部分的内截锥高度H；膜片弹簧钢板厚度h；碟簧部分大端半径R；碟簧部分小端半径r；碟簧部分的圆锥底角α；分离指数目n四、膜片弹簧主要参数的选择45

1.H/h比值影响弹性特性曲线H/h=1.6~2.2；h=2~4mmH/h四、膜片弹簧主要参数的选择462.比值R／r和R、r的选择R／r

越小，应力越高，弹簧越硬1.20～1.35推式----R值≥摩擦片的平均半径Rc拉式----r值≥Rc。四、膜片弹簧主要参数的选择473.圆锥底角αα=arctanH／(R-r)≈H／(R-r)9°～15°四、膜片弹簧主要参数的选择484.工作点位置B的确定拐点H----压平位置，λ1H=(λ1M+λ1N)／2

A点----接合时磨损量最大点C点----分离时工作点凸点M、凹点N、工作点B△λ----膜片最大磨损限度△λ1f----分离时最大限度四、膜片弹簧主要参数的选择494.工作点位置B的确定----新离合器接合B----M和H之间，靠近Hλ1B＝（0.8～1.0）λ1H△λ内，压紧力从F1B到F1A变化不大。四、膜片弹簧主要参数的选择504.工作点位置B的确定----离合器分离B----变到CC点靠近N点好减小分离轴承的推力，减小踏板力

5.分离指数目n12～24，一般18。四、膜片弹簧主要参数的选择51§2-4离合器的设计与计算五、膜片弹簧材料及制造工艺60Si2MnA或50CrVA钢板材料强压、喷丸、局部高频淬火或镀铬处理52§2-5扭转减振器设计降低曲轴与传动系结合部分的扭转刚度，调谐传动系扭转振动固有频率增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应幅度，衰减因冲击而产生的瞬态扭振控制怠速时的扭振，消减变速器怠速噪声，消减主减速器与变速器之间的扭振与噪声缓和扭转冲击载荷，改善结合的平顺性一、组成及作用组成：弹性元件、阻尼元件作用：53二、主要设计参数1.极限转矩Tj限位销起作用时2.扭转刚度k取决于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸543.阻尼摩擦转矩4.预紧转矩5.减振弹簧的位置半径6.减振弹簧个数7.减振弹簧总压力8.极限转角二、主要设计参数55§2-6离合器的操纵机构一、要求1.操纵轻便2.踏板行程调节装置3.应具有踏板行程限位器（限位螺钉）4.操纵机构与车架、发动机无运动干涉5.具有足够刚度，效率高561.机械式：普通杆系：简单可靠、质量大，布置困难绳索式：轻便，寿命短，效率低2.液压式高效、轻便、易布置、便于吊挂踏板、接合柔和二、结构形式的选择57三、计算踏板行程踏板力58§2-7离合器的结构元件一、从动盘总成1、摩擦片(1)要求：摩擦系数稳定，工作温度、滑磨速度、单位压力的变化对其影响较小；有足够的机械强度和耐磨性；热稳定性好磨合性能好材料密度小有利于接合平顺长期停放，离合器摩擦面之间不发生“粘着”现象59石棉基摩擦材料：f=0.3~0.45缺点：受温度影响大，T↑，f↓↓ 优点：价格低，密度小烧结金属、金属陶瓷：优点：高温耐磨，传热好，摩擦系数大，允许大单位压力缺点：价格高，密度大，接合不柔和(2)材料：60铆接法：铆钉头应沉于衬片内，连接可靠，更换方便，但铆钉孔占据工作面积，有效利用厚度小粘结法：增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，有较高的