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1、湖北文理学院汽车设计课程设计 汽车设计课程设计题 目 推式膜片弹簧离合器设计 院 （系） 机械与汽车工程学院 专 业 车辆工程（新能源）年 级 2011级 学生姓名 学 号 指导教师 邓 利 军 二一四 年 六 月前言 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 摩擦离合器主要由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和
2、压盘等)、从动部分(从动盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。本课题来源于生产实际，为保证离合器具有良好的工作性能，依据经济、可靠、操作方便的原则，对汽车离合器设计提出如下基本要求：a.在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。b.接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。 c.分离时要迅速、彻底。d.从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。e.有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。f.操纵
3、轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。g.作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。h.应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。目录第1章概述5第2章 离合器的结构和基本参数的确定62.1离合器结构型式的确定62.2离合器基本参数的确定6第3章 离合器的设计93.1从动盘总成93.1.1 从动盘毂93.1.2 从动片设计103.1.3 从动盘摩擦片103.1.4 波形片和减振弹簧103.2膜片弹簧设计113.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式113.2.2膜片弹簧基本参数的确定113.2.3 强度校核153.3离合器盖及压盘总成的设计1
4、53.3.1离合器盖设计153.4压盘结构设计163.4.1压盘结构设计163.4.2压盘几何尺寸的确定163.4.3传力方式的选择173.5分离轴承总成173.6操纵机构设计17参考文献18推式膜片弹簧离合器设计任务书 推式膜片弹簧离合器设计一、任务：1、确定推式膜片弹簧离合器的总体方案。2、确定离合器的主要参数。3、设计膜片弹簧及压盘。4、编制设计说明书。二、原始条件：车型 微型轿车驱动形式 FF42发动机位置 前置、横置最高车速 Umax=120km/h最大爬坡度 imax30%汽车总质量 ma=1020kg满载时前轴负荷率 50%外形尺寸 总长La总宽Ba总高Ha=3500144514
5、70mm3迎风面积 A0.78 BaHa空气阻力系数 CD=0.35轴距 L=2300mm前轮距 B1=1440mm后轮距 B2=1420mm车轮半径 r=300mm离合器 单片干式摩擦离合器变速器 两轴式、四挡第1章 概述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，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与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。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和
6、操纵机构等四部分。离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，高速是平衡性好、结构简单且较紧凑、散热通风性能好、使用寿命长，也能大量生产。此设计说明书详细的说明了轿车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。第2章 离合器的结构和基本参
7、数的确定2.1离合器结构型式的确定本车设计采用单片推式膜片弹簧离合器。本车采用的摩擦式离合器是因为其结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。采用膜片弹簧离合器是因为膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此可设计成摩擦片磨损后，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，是操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对的，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，膜片弹簧本身兼其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，质量减小并显著的缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是
8、以整个圆周接触，是压力分布均匀，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。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断的提高，因而这种离合器在轿车及微型轻型客车上得到了广泛的应用，而且逐渐扩展到了载货汽车上。从动盘选择单片式从动盘是一个结构简单，调整方便。综上本次设计选择单片推式膜片弹簧离合器。2.2离合器基本参数的确定离合器传递的扭矩与摩擦系数、弹簧压紧力、摩擦片的摩擦面数、摩擦片的平均摩擦半径等因素有关。并且离合器所能传递的最大扭矩应适当的高于发动机的最大转矩Temax，其间的关系为： Te=fZD3(1c3)/12 (2-1)Te=Temax
9、(2-2)式中：f为摩擦因数；Z为摩擦面数；为单位压力；D为摩擦片外半径；c为摩擦片内、外径之比; 为后备系数。离合器的基本参数主要有性能参数有后备系数和单位压力参数P0，尺寸参数D和d及摩擦片厚度。1.后备系数各类汽车值的选取范围通常为：轿车和微型车、轻型货车 =1.201.75中型和重型货车 =1.502.25越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车 =1.804.00根据上述原因及所选车型，选取=1.25。2.单位压力p0和摩擦因数f当摩擦片采用不同材料时，和f的取值范围见下表：表2-1 和f的取值范围摩擦片材料单位压力p0/MPa摩擦因数f石棉基材料模压0.15-0.250.20-0.25编
10、织0.25-0.350.25-0.35粉末冶金材料铜基0.35-0.500.25-0.35铁基0.35-0.50金属陶瓷材料0.70-1.500.4选用粉末冶金材料铜基，单位压力0.35-0.50MPa、 p0取0.4， 摩擦因数0.25-0.35、 f取0.25.3.摩擦片外径D、内径d和厚度h的确定离合器应按转矩容量或热容量设计，摩擦片或从动片外径D是基本尺寸。它关系到结构尺寸及质量的大小和使用寿命的长短设计是通常首先确定D的值。由以下公式计算D的值：D=KDTemax式中，KD为直径系数，取值范围为乘用车的14.6，最大总质量为1.814t的商用车取值范围为16.018.5.故上式的KD
11、取14.6当摩擦片外径D确定后，摩擦片内径d可根据d/D在0.530.70之间来确定。在同样摩擦片外径D时，选用较小的摩擦片内径d虽可增大摩擦片面积，提高传递转矩的能力，但会使摩擦片上的压力分布不均匀，使摩擦片内、外缘圆周的相对滑磨速度差别太大而造成摩擦片磨损不均，且不利于散热和扭转减震器的安装。摩擦片尺寸应符合尺寸系列标准GB/T 57641998汽车用离合器面片，所选的D应使摩擦片最大圆周速度不超过6570m/s，以免摩擦片发生飞离。摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三种。Temax发动机的最大转矩；Temax=143 Nm对于轿车，KD=14.6，求得D=175 mm
12、表2-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径 D(mm）内径 d(mm)厚度 h(mm）内外径之比 d/D单位面积 F(mm2）1601802002252502803003253501101251401501551651751901953.23.53.53.53.53.53.53.540.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.557106001320016000221003020040200466005460067800根据表2-2摩擦片的尺寸见表2-3：表2-3选定的摩擦片的尺寸外径D（mm）内径d(mm)厚度h(mm)C=1-单位面积F（mm）1801
13、253.50.6940.66513200用公式（2-1）和（2-2）验算单位压力P0：P0=12Temax/fZD3（1-c3）得到 =0.35MPa，单位压力P0在容许范围内，认为所选离合器的尺寸、参数合适。第3章 离合器的设计3.1从动盘总成从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求：1.从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时齿轮间的冲击；2.从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减少磨损；3.应安装扭转减震器，以避免传动系共振，并缓和冲击。3.1.1 从动盘毂 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3-1）。表3-1 离合器从动盘毂花键尺寸系列摩擦片外径D/mm发动机的最大转矩Temax/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/mm16050102318320
