膜片彈簧離合器的設計(機械CAD圖紙)

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1、畢業(yè)設計說明書中文摘要 膜片彈簧離合器的設計 摘要 汽車離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力。 膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型汽車上廣泛采用的一種離合器，它的轉矩容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，平衡性好，也能大量生產，對于它的研究已經變得越來越重要。此設計說明書詳細的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結構形式，參數選擇以及計算過程。 本文主要是對輕型汽車的膜片式彈簧離合器進行設計。

2、根據車輛使用條件和車輛參數，按照離合器系統的設計步驟和要求，主要進行了以下工作：選擇相關設計參數主要為：摩擦片外徑的確定，離合器后備系數的確定，單位壓力的確定。并進行了各主從部分的設計主要為：摩擦片的設計，膜片彈簧的設計，操縱機構的設計，扭轉減震器的設計，以及從動盤設計（從動盤轂的設計）設計等。 關鍵詞: 離合器 膜片彈簧 從動盤 壓盤 摩擦片 畢業(yè)設計說明書外文摘要 The design of diaphragm spring clutch Abstract Automobile Clutch is in the flywh

3、eel shell between the engine and gearbox, using screw to fix the clutch assembly in the back of the flywheel, clutch output shaft is the input shaft of the gearbox. When the auto is running, the driver may need to tread the pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporarily

4、 separate and progressively joint together, to cut off the engine or transmit the power input from transmission to the engine. In recent years theca spring clutch is a kind of clutch that is widely adopted in vehicle and light vehicle. It has great capacity of torque and is more stable, easy to ma

5、nipulate with well equilibrium. And it also can be produced in batch. So the research of the clutch is becoming more and more important. This design manual of the light vehicle theca spring clutch elaborates on the construction, choosing parameters and process of calculate. This paper is to design

6、the single-car theca spring clutch. According to vehicle conditions and parameters, and in accordance with steps and requirements of the clutch system, mainly focusing on following work：to select the main parameters, such as, the determination of friction-diameter D, the determination of clutch res

7、erve factor, the pressure on the units identified P. And the thesis is to design the main and subtract parts, such as, the design of friction plate, the design of diaphragm spring, and the design of manipulating construction, the design of the reversible shock absorber, and the follower plate design

8、 (the hub-driven design),and so on. Keywords clutch diaphragm spring follower plate friction disc 目錄 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 設計任務書 1 1.3功用 2 1.4 離合器的工作原理 3 1.5膜片彈簧離合器的結構及其優(yōu)點 4 膜片彈簧離合器的結構 4 膜片彈簧離合器的優(yōu)點 5 1.6方案選擇 6 2 主要零部件的結構設計要求 6 2.1摩擦片的設計要求 6 2.2膜片彈簧的設計 7 2.3壓盤的設計 7 2.4從動盤的

9、設計 7 2.5離合器蓋的設計 7 3 設計計算說明書 8 3.1離合器設計技術參數 8 3.2離合器基本性能關系式 8 3.3后備系數的選擇 9 3.4摩擦片外徑D、內徑d和厚度b 9 3.5小結 11 4主動部分設計 11 4.1壓盤設計 11 4.1.1 壓盤傳力方式的選擇 11 壓盤的幾何尺寸的確定 11 4.2離合器蓋的設計 12 4.3傳動片設計 13 4.4小結 14 5從動部分設計 14 5.1摩擦片設計 14 5.2從動盤轂的設計 15 5.3從動片設計 17 5.4操縱機構 17 離合器踏板行程計算 18 踏板力的計算 19 從動

10、軸的計算 20 分離軸承的壽命計算 20 5.5小結 21 6 扭轉減振器設計 21 6.1.扭轉減振器的功能 21 6.2 扭轉減振器的結構類型的選擇 21 6.3扭轉減振器參數的確定 22 6.4減振彈簧的尺寸確定 25 7膜片彈簧設計 26 7.1膜片彈簧的概念 26 7.2膜片彈簧基本參數的選擇 27 7.3膜片彈簧的彈性特性 28 7.4膜片彈簧的強度計算 31 7.5小結 33 8標準化審核報告 33 8．1產品圖樣的審核 33 8．2產品技術文件的審查 33 8.3標準間的使用情況 34 8.4審查結論 34 9 使用說明書 34 10謝辭

11、 35 11參考文獻 36 膜片彈簧離合器的設計 緒論 1.1 概述 對于內燃機汽車來說，離合器在機械傳動系中作為一個獨立的總成而存在，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接所總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦式離合器主要依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分（發(fā)動機飛輪、離合器蓋和壓盤）、從動部分（從動盤）、壓緊機構（壓緊彈簧）和操縱機構（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件等）等四部分組成。主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結構，操縱機構是使離合器主、從動部分分離的裝置。 在早期研發(fā)的離合器中，錐形

12、離合器最為成功。近來，人們對離合器的要求越來越高，傳統的推式膜片彈簧離合器結構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發(fā)展，傳統的操縱形式的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展。因此，提高離合器的可靠性和延長其使用壽命，適應發(fā)動機的高轉速，增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱，已成為離合器的發(fā)展趨勢。隨著汽車發(fā)動機轉速、功率不斷提高和汽車電子技術的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統的推式膜片彈簧離合器結構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發(fā)展，傳統的操縱形式正向自動操縱的形式發(fā)展。 1.2 設計任務書 離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內，用螺釘將離合器總成固定在飛

13、輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力。　能按工作需要隨時將主動軸與從動軸接合或分離的機械零件?？捎脕聿倏v機器傳動系統的起動、停止、變速及換向等。在設計過程中應滿足以下要求： （1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動機的最大扭矩。為此，離合器的摩擦力矩（）應大于發(fā)動機最大扭矩（）； （2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加，以免汽車起步沖撞或抖動； （3）分離迅速、徹底。換檔時若離合器分離不徹底，則飛輪上的力矩繼續(xù)有一部份傳入變速器，

14、會使換檔困難，引起齒輪的沖擊響聲； （4）從動盤的轉動慣量小。離合器分離時，和變速器主動齒輪相連接的質量就只有離合器的從動盤。減小從動盤的轉動慣量，換檔時的沖擊即降低； （5）具有吸收振動、噪聲和沖擊的能力； （6）散熱良好，以免摩擦零件因溫度過高而燒裂或因摩擦系數下降而打滑； （7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞。 （8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內，要能通過調整，使離合器正常工作。 1.3功用 （1）保證汽車平穩(wěn)起步 起步前汽車處于靜止狀態(tài)，如果發(fā)動機與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動力突然前沖，不但會造成機件的損傷，而且驅

15、動力也不足以克服汽車前沖產生的巨大慣性力，使發(fā)動機轉速急劇下降而熄火。如果在起步時利用離合器暫時將發(fā)動機和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動部分與從動部分之間存在著滑磨的現象，可以使離合器傳出的扭矩由零逐漸增大，而汽車的驅動力也逐漸增大，從而讓汽車平穩(wěn)地起步。 （2）便于換檔 汽車行駛過程中，經常換用不同的變速箱檔位，以適應不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發(fā)動機與變速箱暫時分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會因載荷沒有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對待嚙合齒輪會因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強行進入嚙合也會產生很大的齒端沖擊，容易損壞機件。利用離合器使發(fā)動

16、機和變速箱暫時分離后進行換檔，則原來嚙合的一對齒輪因載荷卸除，嚙合面間的壓力大大減小，就容易分開。而待嚙合的另一對齒輪，由于主動齒輪與發(fā)動機分開后轉動慣量很小，采用合適的換檔動作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或接近相等，從而避免或減輕齒輪間的沖擊。 （3）防止傳動系過載 汽車緊急制動時，車輪突然急劇降速，而與發(fā)動機相連的傳動系由于旋轉的慣性，仍保持原有轉速，這往往會在傳動系統中產生遠大于發(fā)動機轉矩的慣性矩，使傳動系的零件容易損壞。由于離合器是靠摩擦力來傳遞轉矩的，所以當傳動系內載荷超過摩擦力所能傳遞的轉矩時，離合器的主、從動部分就會自動打滑，因而起到了防止傳動系過載的作用。 1.4

17、 離合器的工作原理 （1） 壓盤和蓋總成未與飛輪緊固狀態(tài)（見圖4-1） 當離合器蓋未固定到飛輪上時，此時離合器蓋與飛輪的安裝面有一個距離L，膜片彈簧不受力，處于自由狀態(tài)，因此，壓盤和從動片沒有受到軸向壓力，故發(fā)動機的扭矩無法傳遞到變速器輸入軸。 （2） 離合器接合狀態(tài)（見圖4-2） 當離合器蓋緊壓在飛輪的端面上，鋼絲支承圈壓膜片彈簧使之彈性變形，膜片彈簧對壓盤產生壓緊力，從動盤被夾緊在壓盤與飛輪之間，發(fā)動機的扭矩可以傳遞到變速器輸入軸。 （3） 離合器分離狀態(tài)（見圖4-3） 踩下踏板，通過操縱機構使分離軸承左移，則膜片彈簧以鋼絲支承圈為支點轉動（即膜片彈簧外翻），壓盤的壓緊力被解除

18、。同時，壓盤在已處于彈性變形的三組傳動片和分離鉤的向后拉力共同作用下被拉離從動盤，從動盤被松開，離合器處于分離狀態(tài)。此時，僅離合器主動部分隨發(fā)動機旋轉，而離合器從動盤不旋轉，發(fā)動機的扭矩不能傳遞到變速器輸入軸。 4—1 4-2 4-3 1.5膜片彈簧離合器的結構及其優(yōu)點 膜片彈簧離合器的結構 膜片彈簧離合總成由膜片彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動片和分離軸承總成等部分組成。 1、離合器蓋 離合器蓋一般為120°或90°旋轉對稱的板殼沖壓結構，通過螺栓與飛輪聯結在一起。離合器蓋是離合器中結構形狀比較復雜的承載構件，壓緊彈簧的壓緊力

19、最終都要由它來承受。 2、膜片彈簧 膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內孔圓周表面上開有許多均布的長徑向槽，在槽的根部制成較大的長圓形或矩形窗孔，可以穿過支承鉚釘，這部分稱之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個無底寬邊碟子，其截面為截圓錐形，稱之為碟簧部分。 3、壓盤 壓盤的結構一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過壓盤與發(fā)動機緊密相連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺，最外緣均布有三個或四個傳力凸耳。 4、傳動片 離合器接合時，飛輪驅動離合器蓋帶動壓盤一起轉動，并通過壓盤與從動盤摩擦片之間的摩擦力使從動盤轉動；在離合器分離時，壓盤相對于離合器蓋作自由軸向移動，使從動盤

20、松開。這些動作均由傳動片完成。傳動片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯接，一般采用周向布置。在離合器接合時，離合器蓋通過它來驅動壓盤共同旋轉；在離合器分離時，可利用它的彈性恢復力來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。 5、分離軸承總成 分離軸承總成由分離軸承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時主要承受軸向分離力，同時還承受在高速旋轉時離心力作用下的徑向力。目前國產的汽車中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結構和高溫鏗基潤滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時采用球形端面，舌尖部為弧形面時采用平端面或凹弧形端面。 膜片彈簧離合器的優(yōu)點 膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比

21、，具有一系列優(yōu)點： 1、膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性； 2、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結構簡單、緊湊，軸向尺寸小，零件數目少，質量小； 3、高速旋轉時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定； 4、膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻； 5、易于實現良好的通風散熱，使用壽命長； 6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。 1.6方案選擇 本車設計采用單片膜片彈簧離合器。本車采用的摩擦式離合器是因為其結構簡單，可靠性強，維修方便，目前大多數汽車都采用這種形式的離合器。而采用干式離合器是因為濕式離合器大多是多盤式離合器，用于需要

22、傳遞較大轉矩的離合器，而該車型不在此列。采用膜片彈簧離合器是因為膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設計成當摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對的，因此其壓力實際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，零件數目減少，質量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現良好的散熱通風等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點

23、，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴展到載貨汽車上。從動盤選擇單片式從動盤是一位其結構簡單，調整方便。壓盤驅動方式采用傳動片式是因為其沒有太明顯的缺點且簡化了結構，降低了裝配要求又有利于壓盤定中。選擇拉式離合器是因為其較拉式離合器零件數目更少，結構更簡化，軸向尺寸更小，質量更?。徊⑶曳蛛x杠桿較大，使其踏板操縱力較輕。 綜上本次設計選擇單片拉式膜片彈簧離合器。 2 主要零部件的結構設計要求 2.1摩擦片的設計要求 摩擦系數穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對其影響要小，有足夠的機械強度和耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密

24、度??；有利于結合平順，長期停放離合器摩擦片不會粘著現象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結劑（樹脂或硅膠）和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數為0.25～0.3，密度小，價格便宜，多年來在汽車離合器上使用效果良好。同時，摩擦片從動鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，而且適宜在從動鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。 2.2膜片彈簧的設計 膜片彈簧使用優(yōu)質高精質鋼，用優(yōu)質彈簧鋼板制成，形狀為蝶形，開有徑向切槽，切槽內端連通，外端為圓孔，兩個切槽之間鋼板形成一個彈性杠桿，既是壓緊彈簧，又是分離杠桿。 其碟簧部分的尺寸精度要求高，碟簧材料為60SiMnA。為了提

25、高膜片彈簧的承載能力，要對膜片彈簧進行調質處理，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止膜片內緣離開，同時對膜片彈簧進行強壓處理（將彈簧壓平并保持小時），使其高壓力區(qū)產生塑性變形以產生殘余反向應力，對膜片彈簧的凹表面進行噴丸處理，可提高彈簧的疲勞壽命。同時，為提高分離指的耐磨性，對其進行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，如膜片彈簧許用應力可取為1500～1700N/mm2。 2.3壓盤的設計 壓盤的材料選用HT20-40鑄造制成。它要有一定的質量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產生的彎曲變形。壓盤應與飛輪保持良好的對中，并進行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于0.

26、8。壓盤殼用M8×12mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。 2.4從動盤的設計 扇形波狀彈簧兩兩對置鉚接于從動鋼片上，兩側在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于0.2mm，從動盤本體采用45號鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動盤本體上設徑向切口。 2.5離合器蓋的設計 離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘的安裝尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可

27、引起鉚釘的過度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘的過度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結構措施，采用10鋼材材料、HRc40-50。 3 設計計算說明書 3.1離合器設計技術參數 表3-1　離合器原始數據 車型 夏利 汽車的質量 1300kg 汽車最大加載質量 600 kg 發(fā)動機最大轉速 3600r/min 發(fā)動機最大扭矩 180N.m 發(fā)動機最大功率 68KW 主減速比 3．38 汽車最大時速 180 km/h 3.2離合器基本性能關系式 摩擦片或從動盤的外徑是離合器的重要參數，它對離合器的輪廓尺寸有決定性的影

28、響，并根據離合器能全部傳遞發(fā)動機的最大轉矩來選擇。為了能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩，離合器的靜摩擦力矩應大于發(fā)動機最大轉矩，而離合器傳遞的摩擦力矩又決定于其摩擦面數Z、摩擦系數f、作用在摩擦面上的總壓緊力PΣ與摩擦片平均摩擦半徑Rm，即 （3.1） 式中：—離合器的后備系數，見下表3—2。 —摩擦系數，計算時一般取0.25～0.30。 該車型發(fā)動機最大轉矩為180N·m，取后備系數β為1.5可得離合器的靜摩擦力矩＝180×1.5＝270N·m 3.3后備系數的選擇 后備系數β是離合器設計中的一個重要參數，它反映了離合器傳

29、遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。在選擇β時，應考慮摩擦片在使用中的磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩、防止離合器滑磨時間過長、防止傳動系過載以及操縱輕便等因素。乘用車β選擇：1.20～1.75 ，本次設計取β = 1.5。 表3-2　離合器后備系數的取值范圍 車型 后備系數 乘用車及最大總質量小于6t的商用車 1.20～1.75 最大總質量為6～14t的商用車 1.50～2.25 掛車 1.80～4.00 3.4摩擦片外徑D、內徑d和厚度b 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸，它關系到離合器的結構重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定關系。顯然，傳遞大的轉矩，就

30、需要大的尺寸。發(fā)動機轉矩是重要的參數，當按發(fā)動機最大轉矩來確定D時，可以查表3-3來確定摩擦片外徑D的尺。 表3-3離合器尺寸選擇參數表 摩擦片外徑D/mm 發(fā)動機最大轉矩Te max/N·m 單片離合器 雙片離合器 重負荷 中等負荷 極限值 225 — 130 150 170 250 — 170 200 230 280 — 240 280 320 300 260 310 360 325 — 320 380 450 350 — 410 480 550 380 — 510 600 700 410 — 6

31、20 720 830 430 350 680 800 930 所選的尺寸D應符合有關標準(JB1457-74)的規(guī)定。表3-2給出了離合器摩擦片的尺寸系列和參數。 摩擦片的外徑可由式: （3.2） 求得 為直徑系數，取值見表3-4 ?。?4.6 得D=240mm。 表3-4　直徑系數的取值范圍 車型 直徑系數 乘用車 14.6 最大總質量為1.8～14.0t的商用車 16.0～18.5(單片離合器) 13.5～15.0(雙片離合器) 最大總質量大于14.0t的商用車 22.5～24.0 根據離合器摩擦片的標準化、系列化原則，根據下表3-5

32、“離合器摩擦片尺寸系列和參數”（即GB1457—74） 表3-5離合器摩擦片尺寸系列和參數 外徑 內徑 厚度 內外徑之比 單位面積 160 110 3.2 0.687 10600 180 125 3.5 0.694 13200 200 140 3.5 0.700 16000 225 150 3.5 0.667 22100 250 155 3.5 0.620 30200 300 175 3.5 0.583 46600 325 190 3.5 0.585 54600 可?。耗Σ疗嘘P標準尺寸： 外徑D=250㎜

33、 內徑d=155㎜ 厚度h=3.5㎜ 內徑與外徑比值C′=0.62 單面面積F=30200mm2 3.5小結 本部分對離合器的摩擦片進行了設計選擇，確定了離合器摩擦片的外徑尺寸，對以后其他多個部件總成的外形尺寸選擇起了決定作用。通過對摩擦片這個零件的設計選擇，還可以間接確定離合器的外形尺寸等。 4主動部分設計 4.1壓盤設計 壓盤傳力方式的選擇 壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發(fā)動機轉矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉動，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應允許壓盤在離合器的分離過程中能自由的沿軸向移動。如前面所述采用傳動片式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成

34、的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。 壓盤的幾何尺寸的確定 由于摩擦片的尺寸在前面已經確定，故壓盤的內外徑也可因此而確定。 壓盤外徑D=230㎜ 壓盤內徑d=145㎜ 那么壓盤的的尺寸歸結為確定其厚度。壓盤的厚度確定主要依據以下兩點： （1） 壓盤應有足夠的質量 在離合器的結合過程中，由于滑磨功的存在，每結合一次都要產生大量的熱，而每次結合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必然導致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴重。它不僅會引起摩擦片摩擦系

35、數的下降，磨損加劇，嚴重時甚至會引起摩擦片和壓盤的損壞。 由于用石棉材料制成的摩擦片導熱性很差，在滑磨過程中產生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收，為了使每次接合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質量以吸收熱量。 （2） 壓盤應具有較大的剛度 壓盤應具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產生翹曲變形，而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊。 鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚，但一般不小于10㎜ 在該設計中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為20㎜。 在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應校核離合器接合一次時的溫升，其接合一次的溫升不得超過8°—10°。若溫升過高可以適當增加壓盤

36、的厚度。 壓盤的厚度初步確定后，應校核離合器一次接合的溫升不應超過8℃～10℃溫升τ的校核按式為： τ=γL/mc （4.1） 式中：γ—傳到壓盤的熱量所占的比率。對單片離合器，γ=0.5； m—壓盤的質量，kg； c—壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為℃)； L—滑磨功，J。 若溫升過高，可適當增加壓盤的厚度。壓盤單件的平衡精度應不低于15～20g·cm。 選擇壓盤厚度為20mm，外徑230mm，內徑145mm。 代入公式（4.1）進行校核計算，τ=6.732℃符合標準[2，3]。 4.2離合器蓋

37、的設計 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機的一部分轉矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體。因此，在設計中應注意以下幾個問題： （1）離合器的剛度 離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當離合器分離時，可能會使蓋產生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機構的傳動效率，嚴重時還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會造成變速器的換檔）（如08鋼板）沖壓成帶加強筋和卷邊的復雜形狀。 （2）離合器的通風散熱 為了加強離合器的冷卻，離合器蓋必須開有許多通風窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風窗口。 （3）離合器的對中問題 離合器蓋內裝有

38、分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對于飛輪必須有良好的對中，否則會破壞離合器的平衡，嚴重影響離合器的工作。 離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另有種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內圓止口對中。 4.3傳動片設計 壓盤與飛輪通過彈性傳動片連接時，則傳動片應進行拉伸應力的強度校核；若通過凸塊一窗孔、傳力銷或鍵連接時，則應進行擠壓應力的強度校核： （4.2） 式中：—考慮發(fā)動機轉矩分配到壓盤上的比例系數，單片離合器取； —力的作用半徑(見圖4.1

39、)，m； —工作元件(例凸塊一窗孔、傳動銷、鍵)的數目，這里取3組每組4片； —接觸面積，mm2，這里取長為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。 計算得=15.22符合標準[5]。 1-傳力裝置；2-分離杠桿中間支承；3-支承叉；4-調整螺母 圖4.1壓盤及分離杠桿計算用圖 4.4小結 本部分對離合器主動件進行了設計、計算、選擇及校核。主動件包括離合器蓋、壓盤等。這些部件都是給離合器傳遞扭矩的部件，他們共同的特點是都要有良好的散熱能力，有能有效把在主動部分的熱傳遞出去的能力。這些部件總成都是符合標準的部件，經過嚴格的校核計算，可以符合使用的標準，滿足使用的需要

40、。 5從動部分設計 5.1摩擦片設計 離合器摩擦片在離合器接合過程中將遭到嚴重的滑磨，在相對很短的時間內產生大量的熱，因此，要求面片應有下列一些綜合性能： 1、在工作時有相對較高的摩擦系數； 2、在整個工作壽命期內應維持其摩擦特性，步希望出現，摩擦系數衰退現象； 3、在短時間內能吸收相對高的能量，且有好的耐磨性能； 4、能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過程中表現出良好的性能； 5、能抵抗高轉速下大的離心力載荷而不破壞； 6、在傳遞發(fā)動機轉矩時，有足夠的剪切強度； 7、具有小的轉動慣量，材料加工性能良好； 8、在整個正常工作溫度范圍內，和對偶材料壓盤、飛輪等有良好的兼

41、容摩擦性能； 9、摩擦副對偶面有高度的溶污性能，不易影響它們的摩擦作用； 10、具有良好的性能/價格比，不會污染環(huán)境。 鑒于以上各點，近年來，摩擦材料的種類增長極快。挑選摩擦材料的基本原則是： 1、滿足較高性能標準； 2、成本最??； 3、考慮代替石棉。 本設計離合器摩擦片選用金屬陶瓷材料。它是由金屬機體、陶瓷成分和潤滑劑組成的一種多元復合材料。金屬基體的主要作用是以機體接合方式將陶瓷成分和潤滑劑保持其中，形成具有一定機械強度的整體；陶瓷組分主要起摩擦劑作用；而潤滑劑組分則主要起提高材料抗咬合性和抗粘性的潤滑作用，并使摩擦副工作平穩(wěn)。潤滑劑組分和陶瓷組分一起共同形成金屬陶瓷摩擦磨損

42、性能調節(jié)劑。 這種材料能很好的的完成上邊提到的各種要求，所以選擇這種材料。 摩擦片的尺寸參數在3.4中已經查表得出，不再敘述[6]。 5.2從動盤轂的設計 從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎受承由發(fā)動機傳來的全部轉矩。它一般采用齒側對中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據摩擦片的外徑D與發(fā)動機的最大轉矩由表5.1選?。? 一般取1.0～1.4倍的花鍵軸直徑。從動盤轂一般采用碳鋼，并經調質處理，表面和心部硬度一般26～32HRC。為提高花鍵內孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝；對減振彈簧窗口及與從動片配合處，應進行高頻處理。 表5.1　花健的的選取

43、 摩擦片的外徑 /mm /N.m 花健尺寸 擠壓應力 /MPa 齒數 n 外徑 /mm 內徑 /mm 齒厚 /mm 有效齒長 /mm 160 49 10 23 18 3 20 9．8 180 69 10 26 21 3 20 11．6 200 108 10 29 23 4 25 11．1 225 150 10 32 26 4 30 11．3 250 196 10 35 28 4 35 10．2 280 275 10 35 32 4 40 12．5 300 3

44、04 10 40 32 5 40 10．5 325 373 10 40 32 5 45 11．4 350 471 10 40 32 5 50 13．0 花鍵尺寸選定后應進行擠壓應力 ( MPa)及剪切應力τj ( MPa)的強度校核： （5.1） （5.2） 式中： ，—分別為花鍵外徑及內徑，mm； n—花鍵齒數； ，b—分別為花鍵的有效齒長及鍵齒寬，mm； z—從動盤毅的數目；取Z=1 —發(fā)動機最大轉矩，Nmm。 從動盤毅通常由40Cr ， 45號

45、鋼、35號鋼鍛造，并經調質處理，HRC28～32。由表5.1選取得： 花鍵齒數n=10； 花鍵外徑D=32mm； 花鍵內徑D=26mm； 鍵齒寬b=4mm； 有效齒長l=30mm； 擠壓應力=11.3MPa； 校核=19.342MPa； =8.324MPa符合強度得要求。 5.3從動片設計 從動片通常用1.3～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。有時將其外緣的盤形部分磨薄至0.65～1.0mm，以減小其轉動慣量。從動片的材料與其結構型式有關，整體式即不帶波形彈簧片的從動片，一般用高碳鋼(50或85號鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度HRC38～48；采用波形彈簧片的分開式(或組

46、合式)從動片，從動片采用08鋼板，氰化表面硬度HRC45，層深0.2～0.3mm；波形彈簧片采用65Mn鋼板，熱處理硬度 HRC43～51。 5.4操縱機構 汽車離合器操縱機構是駕駛員用來控制離合器分離又使之柔和接合的一套機構。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機構首先要求操作輕便。輕便性包括兩個方面，一是加在離合器踏板上的力不應過大，另一方面是應有踏板形成的校正機構。離合器操縱機構按分離時所需的能源不同可分為機械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機械式、氣壓助力液壓式等等。 離合器操縱機構應滿足的要求是[3]： （1）踏板力要小，轎車一般在

47、80～150N范圍內，貨車不大于150～200N； （2）踏板行程對轎車一般在mm范圍內，對貨車最大不超過180mm； （3）踏板行程應能調整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復原； （4）應有對踏板行程進行限位的裝置，以防止操縱機構因受力過大而損壞； （5）應具有足夠的剛度； （6）傳動效率要高； （7）發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。 機械式操縱機構有杠系傳動和繩索系兩種傳動形式，杠傳動結構簡單，工作可靠，但是機械效率低，質量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動可消除上述缺點，但壽命短，機構效率不高。 本次設計

48、的普通輪型離合器操縱機構，采用液壓式操縱機構。液壓操縱機構有如下優(yōu)點： （1）液壓式操縱機構傳動效率高，質量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而容易密封，不會因駕駛室和車架的變形及發(fā)動機的振動而產生運動干涉； （2）可使離合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在傳動系產生的動載荷，正由于液壓式操縱有以上的優(yōu)點，故應用日益廣泛，離合器液壓操縱機構由主缸、工作缸、管路系統等部分組成。 mm，mm，mm，mm mm，mm，mm，mm 離合器踏板行程計算 踏板行程由自由行程和工作行程組成： （5.3） 式中，為分離軸承的自由行程，一般為mm，取

49、mm；反映到踏板上的自由行程一般為mm；、分別為主缸和工作缸的直徑；Z為摩擦片面數；為離合器分離時對偶摩擦面間的間隙，單片：mm，取mm；、、、、、為杠桿尺寸。 得：mm，mm，合格。 圖5.1液壓操縱機構示意圖 踏板力的計算 踏板力為 　　　　　　　　　　　　　（5.4） 式中，為離合器分離時，壓緊彈簧對壓盤的總壓力；為操縱機構總傳動比，；為機械效率，液壓式：%，機械式：%；為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設計時，可忽略之。N，，%；則 N 合格。 分離離合器所作的功為 式中，為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力，N，則 J 合格。 從動

50、軸的計算 1．選材 40Cr調質鋼可用于載荷較大而無很大沖擊的重要軸，初選40Cr調質 。 2．確定軸的直徑 式中，A為由材料與受載情況決定的系數，見表5.2: 取，n 為軸的轉速，年n=3600r/min，則 d=26.63mm，取mm。 表5.2　軸常用幾種材料的及A值 軸的材料 Q235-A，20 Q275，35 （1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr,35SiMn 38SiMnMo,3Cr13 15～25 20～35 25～45 35～56 A 149～126 135～112 126～103 112～97 取，n 為軸的轉速，

51、年n=3600r/min，則 d=26.63mm，取mm。 分離軸承的壽命計算 分離軸承的參數 表3-14　分離軸承參數表 型號 Cr ε n 7014C 48.2KN 1.2 3 3600r/min 則由下式： 得： h 5.5小結 本部分對離合器從動盤各部件總成進行了設計計算及校核。從動盤包括摩擦片、扭轉減振器、波形彈簧、從動盤轂及其他一些起緊固、傳遞力作用的零件?？紤]了其各方面的要求及特征，改進了原零件的一些設計方案和材料，使整體效果更好一些。并能提高離合器本身的使用壽命及汽車的舒適性等。 6 扭轉減振器設計 6.1.扭轉減振器的功能

52、 為了降低汽車傳動系的振動，通常在傳動系中串聯一個彈性一阻尼裝置，它就是裝在離合器從動盤上的扭轉減振器。其彈性元件用來降低傳動系前端的扭轉剛度，降低傳動系扭振系統三節(jié)點振型的固有頻率，以便將較為嚴重的扭振車速移出常用車速范圍(當然，在實際中要做到這一點是非常困難的)；其阻尼元件用來消耗扭振能量，從而可有效地降低傳動系的共振載荷、非共振載荷及噪聲[7]。 6.2 扭轉減振器的結構類型的選擇 圖6.1給出了幾種扭轉減振器的結構圖，它們之間的差異在于采用了不同的彈性元件和阻尼裝置。采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉減振器(見圖4.1a-d)得到了最廣泛的應用。在這種結構中，從動片和從動盤毅上都開

53、有6個窗口，在每個窗口中裝有一個減振彈簧，因而發(fā)動機轉矩由從動片傳給從動盤毅時必須通過沿從動片圓周切向布置的彈簧，這樣即將從動片和從動盤毅彈性地連接在一起，從而改變了傳動系統的剛度。當6個彈簧屬同一規(guī)格并同時起作用時，扭轉減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特性的扭轉減振器，結構較簡單，廣泛用于汽油機汽車中。當6個彈簧屬于兩種或三種規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進人工作時，則稱為兩級或三級非線性扭轉減振器(圖4.1e為三級的)。這種非線性扭轉減振器，廣泛為現代汽車尤其是柴油發(fā)動機汽車所采用。柴油機的怠速旋轉不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪輪齒問的敲擊。為此，可使扭轉減振器具有兩級或三級非

54、線性彈性特性。第一級剛度很小，稱怠速級，對降低變速器怠速噪聲效果顯著。線性扭轉減振器只能在一種載荷工況(通常為發(fā)動機最大轉矩)下有效地工作，而三級非線性扭轉減振器的彈性特性則擴大了適于其有效工作的載荷工況范圍，這有利于避免傳動系共振，降低汽車在行駛和怠速時傳動系的扭振和噪聲。 采用空心圓柱形見(圖4.1f)或星形等其他形狀的橡膠彈性元件的扭轉減振器，也具有非線性的彈性特性。雖然其結構簡單、橡膠變形時具有較大的內摩擦，因而不需另加阻尼裝置，但由于它會使從動盤的轉動慣量顯著增大，且在離合器熱狀態(tài)下工作需用專門的橡膠制造，因此尚未得到廣泛采用。 減振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(圖4.1

55、a)的結構中阻尼摩擦片的正壓力靠從 1-從動片；2-從動盤轂；3-摩擦片；4-減振彈簧；5-碟形彈簧墊片； 6-壓緊彈簧；7-減振盤；8-橡膠彈性元件 圖6.1減振器結構圖 動片與減振盤間的連接鉚釘建立。其結構雖簡單，但當摩擦片磨損后，阻尼力矩便減小甚至消失。為了保證正壓力從而阻尼力矩的穩(wěn)定，可加進碟形彈簧(圖4.1c，d)，同時采用不同剛度的碟形彈簧和圓柱螺旋壓簧分別對兩組摩擦片建立不同的正壓力(圖4.1d)，就可實現阻尼力矩的非線性變化。 6.3扭轉減振器參數的確定 1、扭轉減振器的角剛度 減振器扭轉角剛度Ca決定于減振彈簧的線剛度及結構布置尺寸，按下列公式初選角剛度

56、 Ca≤13 （6.1） 式中：為極限轉矩，按下式計算 =（1.5～2.0） （6.2） 式中：2.0適用乘用車，1.5適用商用車，本設計為商用車，選取1.5，為發(fā)動機最大扭矩，代入數值得=380，Ca ≤ 7273.5本設計初選Ca=7000N·m/raD。 2、扭轉減振器最大摩擦力矩 由于減振器扭轉剛度Ca受結構及發(fā)動機最大轉矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機工作轉速范圍內最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉矩。一般可

57、按下式初選為 =（0.06～0.17） （6.3） 取=0.15，本設計按其選取=28.5N·m。 3、扭轉減振器的預緊力矩 減振彈簧安裝時應有一定的預緊。這樣，在傳遞同樣大小的極限轉矩它將降低減振器的剛度，這是有利的，但預緊力值一般不應該大于摩擦力矩否則在反向工作時，扭轉減振器將停止工作。 一般選取=（0.05～0.15）=19 N·m。 （6.4） 4、扭轉減振器的彈簧分布半徑 減振彈簧的分布尺寸R1的尺寸應盡可能大一些，一般取 R1 =（0.60～0.75）d/2

58、 （6.5） 結合mm，得R1取50mm，則R1 /d/2=0.65。 其中d為摩擦片內徑，代入數值，得R1 =50mm。 5、扭轉減振器彈簧數目 可參考表6.1選取，本設計D=250mm，故選取Z=6。 表6.1減振彈簧的選取 離合器摩擦片外徑 減振彈簧數目Z 225～250 4～6 250～325 6～8 325～355 8～10 >350

59、 10以上 6、扭轉減振器減振彈簧的總壓力 當限位彈簧與從動盤轂之間的間隙被消除時，彈簧傳遞扭矩達到最大Tj = （6.6） 式中：的計算應按Tj的大者來進行=678.57N。 每個彈簧工作壓力 （6.7） =169.64N。 7、從動片相對從動盤轂的最大轉角 （6.8） =4.52 8、限位銷與從動盤缺口側邊的間隙

60、 （6.9） 式中：R2為限位銷的安裝半徑，λ一般為2.5～4mm。本設計取λ=3。 9、限位銷直徑 限位銷直徑按結構布置選定，一般=9.5～12mm，本設計取=11。 10、從動盤轂缺口寬度及安裝窗口尺寸 為充分利用減振器的緩沖作用，將從動片上的部分窗口尺寸做的比從動盤轂上的窗口尺寸稍大一些，如圖6.2所示。 圖6.2從動盤窗口尺寸簡圖 一般推薦A1-A=a=1.4～16mm。這樣，當地面?zhèn)鱽頉_擊時，開始只有部分彈簧參加工作，剛度較小，有利于緩和沖擊。本設計取a=1.5mm，A=25mm，A1=26.5 6.4減振彈簧的尺寸確定 在初步選

61、定減振器的主要尺寸后，即可根據布置上的可能來確定減振彈簧設計的相關尺寸。 彈簧的平均直徑：一般由結構布置決定，通常選取=11～15左右。本設計選取=12。 彈簧鋼絲直徑： （6.10） 式中：扭轉許用應力=550～600MPa，算出后應該圓整為標準值，一般為 3～4mm左右。代入數值，得=3.398，符合上述要求。[8] 減振彈簧剛度： （6.11） =200.9N/mm 減振彈簧的有效圈數： =

62、 （6.12） 式中：G為材料的扭轉彈性模數，對鋼=83000N/mm2，代入數值，得=3.984。 減振彈簧的總圈數=5.98。 減振彈簧在最大工作壓力P時最小長度： （6.13） =22.37 式中：=0.337為彈簧圈之間的間隙。 減振彈簧的總變形量： （6.14） =3.51 減振彈簧的自由高度： （6.15） =25.88 減振

63、彈簧的預變形量： （6.16） =0.21 減振彈簧安裝后的工作高度： （6.17） =24.13 7膜片彈簧設計 7.1膜片彈簧的概念 膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長

64、方孔，分離指根部的過渡圓角半徑應大于4.5mm，以減少分離指根部的應力集中，長方孔又可用來安置銷釘固定膜片彈簧。 7.2膜片彈簧基本參數的選擇 1、膜片彈簧原始內截錐高與彈簧片厚度比的選擇 此比值對膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/ h對彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車的膜片彈簧離合器多?。? 1.6

65、。選擇好曲線上的幾個特 圖7.1膜片彈簧工作位置圖 定工作點的位置很重要。拐點T對應著膜片彈簧的壓平位置，而τ為曲線凸點M和凹點N的橫坐標平均值。B點為新離合器(摩擦片無磨損)在接合狀態(tài)時的工作點，通常取在使其橫坐標為=(0.8～1.0)τ的位置，以保證摩擦片在最大磨損后的工作點處壓緊力變化不大。摩擦片總的最大允許磨損量可按式 （5.9） 式中：—離合器的摩擦片工作表面數目，單片=2； —每個摩擦工作表面的最大允許磨損量，一般為=0.5～lmm。

66、C點為離合器徹底分離時的工作點。它以靠近N點為好，以減小分離軸承的推力使操縱輕便。 這里本離合器為單片式離合器，所以=2，該車型以城市公路為主，再考慮經濟性，故取=lmm。由上可知=2mm。 3、膜片彈簧大端半徑R及大端半徑與分離指半徑比的選擇 膜片彈簧的大端半徑應根據結構要求和摩擦片的尺寸來確定。比值R/r的選定影響到材料的利用效率。R/r愈小，則彈簧材料的利用效率愈好，彈簧越硬，彈性特性曲受直徑誤差的影響越大，且應力越高。碟形彈簧儲存彈性性能的能力在R/r=1.8～2.0為最大，用于緩和沖擊、吸收振動等需要儲存大量彈性能的碟簧最佳。但對汽車離合器膜片彈簧來說，并不要求儲存大量的彈性能，而應根據結構布置及壓緊力的需要，通常取R/r=1.2～1.3(即1.25左右) [17，18]。 膜片彈簧大端半徑即為摩擦片外徑取R＝D/2=125mm。而R/r=1.25，所以r=100mm。 4、膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角 膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α在10°～12°范圍內選擇。 取α=10°。 5、膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑 膜片彈簧小端半徑由離合器的結構決定，