推式膜片弹簧离合器设计说明书

1、广西科技大学2014届毕业设计说明书第1章 绪论以内燃机为动力的汽车机械传动系中，离合器是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。为各类汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力切能分离的机构。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构等四部分。1.1 离合器的发展概况 在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住1。此后，在油中

2、工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。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。而且只要在结构上

3、采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧做为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。此外，近年来由于多片湿

4、式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过93C）。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。据说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍1。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的

5、力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善。随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。1.2 离合器的功用及分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输

6、出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可以根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机和变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力1。1.2.1 离合器的基本功用 1）保证汽车平稳起步起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速器是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力而突然前冲。不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火1。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速器分离，然后离合器逐渐接合。由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着打滑现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而使汽车

7、平稳地起步。2）便于换挡汽车行驶过程中，经常要换用不同的档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速器暂时分离。那么，变速箱中啮合的传动齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难以分开。另一对待啮合的齿轮会因二者圆周速度不等而难以啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，很容易损坏机件2。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后再进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用适合的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。3）防止传动系过载

8、汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍然保持原有的转速，这往往会在传动系中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递扭矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。由上述可知，欲使离合器起到以上几个作用，它就应该是这样的一个传动机构：其主动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有相对运动。所以离合器的主动部分和从动部分之间不可采用刚性连接。应借用两者接触面之间的摩擦作用来传递扭矩（摩擦离合器），或者利用液体作为传动介质（液力偶合器），

9、或是利用磁力传动（电磁离合器）。在离合器中，为产生摩擦所需要的压紧力，可以是弹簧力、液压作用力或电磁力。但是目前汽车上采用比较广泛的是用弹簧压紧的摩擦离合器（通常称为摩擦离合器）。1.2.2 离合器的分类在机械传动系中，离合器按其传递转矩的方式分类，除了摩擦式外还有电磁（磁粉）式，后者是靠本身的电磁力来传递转矩的；按操纵方式分类，又可以分为强制式和自动式两种。摩擦式又有单、双、多片式及干湿式之分2。1.3 离合器的基本要求既能可靠地传递发动机最大转矩有能防止传动系过载；接合完全且平顺、柔和，使汽车起步时无抖动、无冲击，分离彻底、迅速；工作性能（最大摩擦力矩或后备系数）稳定，即作用在摩擦片上的总

10、压力不应因摩擦表面的磨损而有明显的变化，摩擦系数在离合器工作过程中应力求稳定；从动部分的转动惯量要小，以减小挂档时的齿轮冲击并方便挂档；能避免或衰减传动系的扭振，具有吸收振动、冲击和降低噪音的功能；通风散热性良好；操纵轻便；具有足够的强度，工作可靠、使用寿命长；力求结构简单、紧凑，制造工艺性好，维修方便；设计时要注意对旋转件的动平衡要求和离心力的影响1。1.4 离合器的工作原理如图1-1所示，摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮2和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉

11、杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖5上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘3两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘3压紧在飞轮上2，这样发动机的扭矩又传入变速器。图1-1 离合器总成1-轴承 2-飞轮 3-从动盘 4-压盘 5-离合器盖螺栓 6-离合器盖 7-膜片弹簧 8-分离轴承 9-轴第2章 方案论证2.1 离合器车型的选定表2-1 长城酷熊

12、 09款1.5豪华型的主要参数汽车型号长城酷熊 09款1.5豪华型发动机最大功率整备质量发动机最大扭矩轮胎规格 最高车速车轮半径最高转速后桥主减速器比载重量变速器挡的传动比2.2 确定离合器的结构形式2.2.1 离合器结构形式的选择离合器有摩擦式、电磁式和液力式三种类型。其中，在汽车离合器应用中，摩擦式最为广泛12。现代汽车摩擦离合器的典型结构型式是单片或双片干式，它由从动盘、压盘、压盘驱动装置、压紧弹簧（有沿圆周均布的圆柱螺旋弹簧、中央布置的锥形或圆柱螺旋弹簧和膜片弹簧等）、离合器盖、分离杠杆、分离轴承等构成。本次设计选定的结构形式为单片摩擦式。2.2.2 从动盘数及干、湿式的选择 1）单片

13、干式摩擦离合器如图2-1，2-2，2-3所示，起结果简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合柔顺。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。当转矩更大时可以采用双片离合器1。2）双片干式摩擦离合器 如图2-4所示。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；

14、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。3）多片湿式离合器摩擦面更多，接合更加平顺柔和；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3。通过各结构优缺点的比较，本次设计选用的是单片干式摩擦离合器。 图 2-1拉式膜片弹簧离合器 图 2-2 膜片弹簧离合器 图 2-3单片

15、离合器 图 2-4双片离合器2.2.3 压紧弹簧的结构形式及布置离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为1：1）周置弹簧离合器如图2-1，2-4所示，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50007000rmin或更高) 4，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

16、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，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1。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

17、计资料：当载货汽车的发动机转矩大于400450Nm时，常常采用中央弹簧离合器2。3）斜置弹簧离合器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，而余弦值则增大。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

18、相比，其突出优点是工作性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低351。4）膜片弹簧离合器 作为压紧弹簧的膜片弹簧，是由弹簧钢制成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片。且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切的槽大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧则有支撑圈。它借助固定在离合器盖上的一些铆钉来安装定位6。当离合器盖未固定到飞轮上时，膜片弹簧不受力而处于自由状态。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支撑圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角度变大，甚至膜片弹簧几乎变平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态。当离合器分

19、离时，分离轴承前移使膜片弹簧压前支撑圈并以此为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘使离合器分离。图 2-5 推式膜片弹簧双支撑环形式 图 2-6 推式膜片弹簧单支撑环形式膜片弹簧离合器根据分离杠杆内端受推力还是受拉力，可分为拉式膜片弹簧离合器和推式膜片弹簧离合器。推式膜片弹簧离合器根据支撑环数目的不同，可分为双支撑环（图2-5）、单支持环（图2-6）和无支撑环（图2-7）三种形式。其中双支撑环形式是目前广泛采用的一种结构形式，它又可分为三种，此次设计采用MF型。该结构的离合器是一种比较成熟的膜片弹簧离合器。膜片弹簧、两个支撑环与离合器盖之间用一个抬肩式铆钉定位并铆合在

20、一起，结构较简单。拉式膜片弹簧又可分为无支撑环式和单支撑环式两种形式（图2-8）。与推式膜片弹簧相比，拉式膜片弹簧在结构上更简化，提高转矩容量与分离效率以及减轻操作强度、冲击和噪音，提高寿命等方面，都比推式结构的要好，所以拉式膜片弹簧的应用也很广泛。它的不足是：膜片弹簧的分离指与分离轴承总成嵌装在一起，安装与拆卸较困难，分离形成也比推式要大些7。图 2-7 推式膜片弹簧无支撑环形式 图 2-8 拉式膜片弹簧支撑形式 膜片弹簧离合器具有很多优点1：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性（图2-9，图2-10），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

21、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。膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构1。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

22、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。由于膜片弹簧具有上述优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平不断提高。因此膜片弹簧离合器在轿车微型、轻型客车上都得到了广泛的采用。本次设计做的是推式双支撑膜片弹簧离合器。图 2-9 膜片弹簧非线性特性S为曲线凸点（峰点）；p为曲线拐点（压平点）；t为曲线凹点（谷点）图2-10 膜片弹簧与圆柱螺旋弹簧的特性比较1-膜片弹簧特性；2-螺旋弹簧特性；L1-分离弹簧变形量；L2-磨损后弹簧伸长量2.2.4 压盘的驱动方式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传动盘转动，所以它与飞轮连接在一起。但

23、是这种连接应该允许压盘在离合器分离过程中能自由地作轴向移动。压盘与飞轮的连接方式或其他的驱动方式有：凸块窗口式、传力销式、键式（键槽指销式，键齿式）以及弹性传动片式等。凸块窗口式是在单片离合器中长期采用的传统结构。该结构是在压盘外缘铸出3-4个凸片1，装配时伸入离合器盖对应的长方形窗口中，而离合器盖则与飞轮相连。考虑到摩擦片磨损后压盘向前移。因此凸块应凸出窗口以外。其结构简单，但是凸块与窗口的配合处磨损后易使定心精度降低而失去平衡，且会产生冲击和噪音。所以在现在的离合器中已经很少使用。传力销式是双片离合器采用的传统结构，它是用沿圆周均匀分布的几个传力销将飞轮与中间的压盘连接在一起。键式也是一种

24、压盘的驱动方式，包括键槽指销式和键齿式两种。它是用键槽指销或键齿将压盘与飞轮相连接而又不影响分离时压盘的轴向移动。在双片离合器的结构中也有采用综合式的压盘驱动方式的，即中间压盘通过键连接，压盘则通过凸块窗孔驱动。上述几种压盘的驱动方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约是0.2mm左右）8。这样，在传动时将产生冲击和噪音。且随着接触部分磨损的增加，间隙将加大，引起更大的冲击和噪音，甚至可能导致凸块根部出现裂纹而造成零件的早期损坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。11近年来，广泛采用了弹性传动片的传力方式。弹性传动片（钢带传动片）是由

25、薄弹簧钢带冲压制成一端铆在离合器盖上，另一断用铆钉固定在压盘上，并且多用3-4组（每组2-3片）1沿圆周作切向布置以改善传动片的受力状况。这时，当发动机驱动时传动片受拉；当拖动发动机时传动片受压。这种用传动片驱动压盘的方式不仅消除了上述几种离合器的缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的稳定。通过比较以上各种方案的优缺点，本次设计选取压盘的驱动方式并用钢带传动图2-11 单片膜片弹簧离合器广西科技大学2014届毕业设计说明书2.2.5 从动盘数的选择对轿车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只有一片从动盘。单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热性好，

26、维修调整方便，从动部分转动惯量下，在使用时能保证分离切底、接合柔顺。综上所述，本次设计是采用单片膜片弹簧离合器。如图2-11所示。第3章 离合器基本结构参数的确定3.1 摩擦片主要参数的选择 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。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压力P0，可估算出摩擦片外径。摩擦片外径D（mm）也可以根据发动机最大转矩（N.m）按如下经验公式1选用 （3-1）式中，为直径系数，取值范围见表3-1。由选车型得= 138 Nm，=14.6，则将各参数值代入式后计算得 D=171.511 mm表

27、3-1 直径系数的取值范围车 型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.814.0t的商用车16.018.5(单片离合器)13.515.0(双片离合器)最大总质量大于14.0t的商用车22.524.0根据离合器摩擦片的标准化、系列化、规范化原则，根据下表3-2表3-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数（即GB145774）外径D/ mm160180200225250280300325350内径d/ mm110125140150155165175190195厚度h/ mm3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5

28、570.54010.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827单位面积F/106132160221302402466546678可取：摩擦片相关标准尺寸： 外径D=225 mm 内径d=150 mm 厚度h=3.5 mm 内径与外径比值=d/D=0.667 1=0.703 单面面积为221 。3.2离合器后备系数的确定后备系数是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择时，应从以下几个方面考虑：a. 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；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通常轿

29、车和轻型货车=1.21.751。显然，为了可靠地传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为了使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不能选取太大；当发动机后备功率较大，使用条件较好时，可选择小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力，减少离合器磨损，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可以比螺旋弹簧的小些；双片离合器的值应大于单片离合器12。本设计所选车型的质量为1185kg微型轿车离合

30、器，参看有关统计资料“离合器后备系数的取值范围”（见下表3-3），并根据最大总质量不超过6吨的载货汽车=1.201.75，结合设计实际情况，故选择=1.3。则有可有表3.1查得 1.3。表3-3离合器后备系数的取值范围车 型后备系数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1.804.003.3单位压力的确定摩擦面上的单位压力P0的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关.离合器使用频繁,工作条件比较恶劣(如城市用的公共汽车和矿用载重车),单位压力P0较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦

31、面上的单位压力P0因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力P0应随摩擦片外径的增加而降低。当摩擦片采用不同材料时，P0按下列范围选取2： 石棉基材料：（模压）P0=0.150.25 （编织）P0=0.250.35粉末冶金材料：（铜基/铁基）P0=0.350.50金属陶瓷材料：P0=0.701.50根据所选车型选取摩擦片材料为石棉基材料（编织），故取摩擦片单位压力P0=0.35 Mpa。3.4、摩擦片外径D的校核所选的D应使摩擦片最大圆周速度不超过6570m/s

32、，以免摩擦片发生飞离。根据公式2： （3-2）式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s），为发动机最高转速（r/min），=6500r/min 。将各参数值代入上式后计算得：= m/s3.5、校核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应小于其许用值，即1 （33）式中，为单位摩擦面积传递的转矩（）；为其允许值（），按表3-3选取。表3-3 单位摩擦面积传递的转矩2（）离合器规格D/mm210210250250325325/0.280.300.350.40由D=225mm,选取=0.30.根据式(3-3)得:由于参考文献较为陈旧，本设计的、不符合本参考文献所给定的许用值，经过毕业实

33、习在工厂与相关工程师交流得知：按照现在的发展速度，科学技术水平已经有了很大的提高，材料的性能也大大的提高了，因此，上面所计算出的、值可以认为满足使用要求。第4章 离合器从动盘设计4.1从动盘结构介绍在现代汽车上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,改善汽车行使的舒适性,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，由下图4.1可以看出，摩擦片1，13分别用铆钉14，15铆在波形弹簧片上，而后者又和从动片铆在一起。从动片5用限位销7和减振12铆在一起。这样，摩擦片，从动片和减振盘三者就被连在一起了。在从动片5和减振

34、盘12上圆周切线方向开有6个均布的长方形窗孔，在在从动片 和减振盘之间的从动盘毂8法兰上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔中装有减振弹簧11，以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的窗孔上都制有翻边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从动盘毂之间还装有减振摩擦片6，9。当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对从动盘毂发生来回转动，系统的扭转能量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。图4.1 带扭转减振器的从动盘 1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘4.2 从动盘设计从动盘总成由摩擦片

35、，从动片，扭转减震器和从动盘穀等组成。它虽然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2：（1）为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，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 从动片的选择和设计 设计从动片时要尽量减轻质量，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

36、合器换档的过程中发生变化，或是增速（由高档换为低档）或是降速（由低档换为高档）。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使变速器中的同步装置加速磨损。惯性力的大小与冲动盘的转动惯量成正比，因此为了见效转动惯量，从动片都做的比较薄，通常是用1.32.5 2mm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0.651.0 mm,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作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，从而保证离合器所传递的力矩是

37、缓和增长的。此外，弹性从动片还使压力的分布比较均匀，改善表面的接触，有利于摩擦片的磨损。 具有轴向弹性的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、及组合式弹性从动片。，在本设计中，因为设计的是长城酷熊09款1.5豪华型微型轿车的离合器，故采可以用整体式弹性从动片，离合器从动片采用2.5 mm厚的的薄钢板冲压而成，表面硬度为3848HRC2。其外径由摩擦面内径决定，在这里取145 mm，内径由花键毂的尺寸决定，这将在以后的设计中取得。4.2.2 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，它几乎承受发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对的矩形花键安装在变速器的第一轴

38、上，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GB114474选取（见表4-1）。从动盘毂的轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0-1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（如35、45、40Cr等），并经调质处理2。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺：对减振弹簧窗口及从动片配合，应进行高频处理9。花键选取后应进行挤压应力j（MPa）及剪切应力j（MPa）的强度校核： （4-1） （4-2）式中，z为从动盘毂的数目；其余参数见表（4-1）。表4-1 离合器从动盘毂花键尺寸系列13摩擦片外径D/ mm发动机的最大转矩Tema

39、x/Nm花键尺寸挤压应力j/Mpa齿数n外径D/ mm内径d/ mm齿厚b/ mm有效齿长l/ mm16049102318320101806910262132011.820010810292342511.322514710322643011.525019610352843510.428027510353244012.730030410403254010.732537310403254511.635047110403255013.2根据摩擦片的外径D=225 mm与发动机的最大转矩Temax=138 Nm，由表4-1查得n=10，D=32 mm，d=26 mm，b=4 mm，l=30 mm，j=

40、11.5 Mpa，则由公式校核得：j=10.6 MPaj=11.8 MPa。j=7.9 MPa j=15 MPa。所以，所选花键尺寸能满足使用要求。4.2.3 摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求：（1）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。（2）要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。（3）要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好。（4）热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦。（5）磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等

41、零件的表面。（7）结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象。（8）长期停用后，摩擦面不产生“粘着”现象，油水对摩擦性能的影响应最小。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。 所以目前已经研制出具有传热性好、强度高、耐高温、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）2的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。在该设计中选取的是石棉基材料（编织）。选取24颗铆钉铆接。其铆接位置为摩擦片的平均半径，即Ra=9

42、4mm。铆钉型号为GB875-86 3105，材料为15号钢。固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄铜铆钉不致像铝铆钉那样会加剧主动盘工作表面的局部磨损，磨损后的生成物附在工作表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便等优点。根据上述分析，铆钉的强度校核如下8：平均每颗铆钉所受的最大剪切力: （4-3）其中:为2颗铆钉铆接的平均半径=94 mm 。根据铆钉所受的，分别校核铆钉的抗剪强度和从动片的抗压强度4： （4-4） （4-5）式中，为铆钉孔直径，mm；m为

43、每个铆钉的抗剪面数量；为被铆件中较薄板的厚度，对于双盖板，两盖板厚度之和为一个被铆件，mm。根据相关已知参数，可得：=1 mm，m=2；并由参考文献5，可得=1.6 mm，=115 Mpa，=430 Mpa。将各项数值代入上述公式得：=15.23 Mpa=115 Mpa； 38.25 Mpa=430 Mpa。所以，所选铆钉能满足要求。第5章 离合器压盘设计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，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器的分离过程中能自由的沿轴向移动。如前面所述采用采用传动片式的传力方式。本设计采用弹簧钢带

44、制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。5.2 对压盘结构设计的要求 （1）压盘应具有较大的质量以增加热容量、减少温升，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热肋或鼓风肋，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）压盘应具有较大的刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减少受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及于离合器的彻底分离，厚度约为1525 mm2。 （3）与飞轮应保持良好的对中，并进行静平衡。 （4）压盘高度尺寸（从承压点到摩擦面的距离）公差要小9。5.3压盘的几何尺寸

45、的确定1、由于摩擦片的的尺寸在前面已经确定，为了使摩擦片上压力分布均匀，一般压盘外径比摩擦片外径稍大，压盘内径比摩擦片内径稍小。所以压盘外径，内径。2、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，这样必然导致摩擦副的温升10。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轮和压盘等零件

46、吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘有足够大的质量以吸收热量。（2）压盘应具有较大的刚度压盘应具有足够大的刚度，以保证在受热的情况下不致产生翘曲变形，而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧11。 鉴于以上两个原因压盘一般都做得比较厚（载重汽车上一般不小于15 mm），但一般不小于10 mm在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为20 mm，材料为HT200 。3、校核离合器结合一次时的温升离合器接合一次温升校核，校核计算公式如下： (5-1)式中 温升， W滑磨功，J 分配到压盘上的滑磨功所占的百分比:单片离合器压盘：=0.50双片离合器压盘：=0.25双片离合器中间压盘：=0

47、.50该车采用单片离合器压盘，故=0.50c压盘的比热容，对铸铁压盘，c=481.4J/() 压盘质量kg ，压盘形状较复杂，要求传热性好，通常采用灰铸铁， 知道外形尺寸，通过CATIA建模， 在校核离合器一次接合的温升之前，先计算一次接合过程的总滑磨功W可根据下式计算： (5-2) 式中，汽车总质量，该车的总质量为1185 kg为轮胎滚动半径。该车轮胎型号为185/65 R15，（由轮胎规格185/65 R15，可知轮胎断面宽度B为185mm；轮辋直径d为1（1in=25.4mm），即为1525.4=381mm；其车轮胎的高度比H/B=65%，即H=18565%=120.25mm。由rrr=

48、H+d/2 得=120.25+381/2=310.75mm）8为主减速器传动比及汽车起步时所用变速器挡位传动比，其值分别为、； 发动机转速(r/min),计算时，乘用车取2000 r/min；由公式(6.2)，总滑磨功： 单位摩擦面积的滑磨功: 对于乘用车。 所以滑磨功符合设计要求。现在进行接合一次温升校核。由公式(6.1) 不超过允许的范围，所以厚度设计符合要求。5.4 传动片设计压盘通过传动片和离合器盖相连而被驱动。根据对传动片的功能要求，决定了它一端用铆钉固定在压盘上，另一端用螺钉与离合器盖相连，它们沿圆周切向布置，一般布置组，而每组由3个弹性薄片组成，片厚一般为，这样保证其既有足够的轴

49、向弹性使压盘容易分离，又有足够的强度不至于因弯曲拉压而断裂12。选取传动片安装铆钉型号为GB/T109-1986 8232，材料为80号钢2，由参考文献5查得铆钉孔直径为3.0 mm。根据相关条件综合考虑后，该车选用3组传动片，每组含有3个传动片，传动片几何尺寸如下：传动片上两孔长度l =62 mm传动片孔的直径 d=8 mm传动片宽度b=12 mm传动片厚度h=1 mm传动片圆周布置半径Ra =128 mm传动片材料弹性模量a、传动片校核如下：传动片的受力分析如图所示。则平均每颗铆钉切向力为： （5-3）代入数据计算得： lRaFxFyFmax旋转方向图51 传动片受力分析简图图中： （5-

50、4） 则 （5-5） b、根据铆钉所受的，分别校核铆钉的抗剪强度和传动片的抗压强度11： 根据相关的已知参数可得：=3 mm，m=2；并由参考文献5，可得=3.0 mm，=115 Mpa，=430 Mpa。将各项数值代入上述公式得：=24.68 Mpa=115 Mpa； （5-6）38.74Mpa=430 Mpa。 （5-7）所以，所选铆钉及传动片能满足使用要求。 5.5离合器盖的设计离合器盖一般都与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩。此外，它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此，在设计中应注意以下几个问题：（1）离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，

51、即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度，本设计中该离合器盖采用厚度约为3 mm的低碳钢板（如08钢板）14冲压成带加强筋和卷边的复杂形状。（2）离合器的通风散热为了加强离合器的冷却离合器盖必须开有许多通风窗口，通常在离合器压紧弹簧座处开有通风窗口。（3）离合器的对中问题离合器盖内装有分离杠杆、压盘、压紧弹簧等重要零件，因此它相对与飞轮必须有良好的对中，否则会破坏离合器的平衡，严重影响离合器的工作。离合器盖的对中方式有两种，一种是用止口对中，另有

52、种是用定位销或定位螺栓对中，由于本设计选用的是传动片传动方式，因而离合器盖通过一外圆与飞轮上的内圆止口对中。 （4）盖的膜片弹簧支撑处应具有高的尺寸精度9。第6章 离合器膜片弹簧设计6.1 膜片弹簧离合器的结构特点及优缺点由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用推式结构。 膜片弹簧在结构形状上分为两部分（如图6-1所示）。在膜片弹簧的大端处为一完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子和一般机械上用的碟形弹簧完全一样，故称作碟簧部分（如6-2所示）。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。碟形弹簧的弹性作用是这样：沿其轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形。可以说膜片弹簧是碟形弹簧的一种特