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1、沈阳理工大学课程设计论文1引言现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。我国自1953 年创建第一汽车制造厂至今，已有 130 多家汽车制造厂，700 多家汽车改装厂。随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提出新的要求。目前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。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。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。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
2、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，采用了膜片弹簧作为压簧，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，
3、摩擦表面的温度较低（不超过 93） 。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。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
4、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沈阳理工大学课程设计论文21 汽车离合器简介1.1 离合器的工作原理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 1 和压盘借摩擦作用传给从动盘 2，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通
5、过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承，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 2 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 2 压紧在飞轮上 1，这样发动机的扭矩又传入变速器.图 1.1 离合器工作原理图1飞轮；2从动盘；3离合器踏板；4压紧弹簧；5变速器第一轴；6从动盘毂1.2 离合器的功用沈阳理工大学课程设计论文3离合器的主要功能是切断和实现对传
6、动系的动力传递。其主要作用：1）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；2）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；3）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；4）有效地降低传动系中的振动和噪声。1.3 汽车离合器设计的基本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化” （系列化，通用化，标准化）要求等，合理选择离合器的结构。在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。3）分
7、离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。5）应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。7）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。8）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，保证有稳定的工作性能。9）具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。沈阳理工大学课程设计论文42 离合器主要参数的选择2.1 初选摩擦片外径 D、内径 d、厚度 b摩擦片外径是离
8、合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命。它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩 （N m）来选定 时，根据汽D车设计 （王望予编著，机械工业出版社出版）式 2-9，有公式式中 摩擦片外径，mmD发动机最大转矩，N m为直径系数，乘用车取 14.6则 =208.5，根据汽车离合器 （徐石安，江发潮编著，清华大axKdTe学出版社出版）表 3.2.1 可知，取 D=300mm,d=175mm, b=3.5mm2.2 后备系数 由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变
9、小（开始时还有些增加） ，再加上车用车的后备功率比较大，使用条件较好，故取 1.5。2.3 摩擦因数 f、离合器间隙 t摩擦因数 f=0.25离合器间隙 t=3mm摩擦面数 Z=22.4 单位压力 0P根据汽车离合器 （徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）表 3.2.1 可知，对于小轿车当 时 ,则 1.18/ Mpa （2-4）0D所以由于 D300mm,取 0.265Mpa.故根据根据汽车设计 （王望予编著，机械工业出版社出版）表 22 可知当 0.25Mpa50mm故符合 d2R0+50mm 的优化条件沈阳理工大学课程设计论文73.3.5 单位压力 0P为降低离合器滑磨时的热负荷，防
10、止摩擦片损伤，选取单位压力 的最大范围为0P0.1Mpa1.5Mpa由公式 Tc= )c-(1DP230fZTc= maxe得 =0.15 Mpa 在规定范围内，故满足要求0P3.3.6 总摩擦功 w根据汽车设计 （王望予编著，机械工业出版社出版）式（213）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即：，其中 W=wdW)Z(D42 )(18022graeimn为整车质量 1458kg， 为轮胎轨动半径 300mm， 为一档传动比 3.62, 为主减速0mr 0i比 3.863,汽车总质量 = +65n+ nam0W
11、= =23878.35J/mm)(18202grein符合要求。wdWw9.)Z(D423.3.7 单位摩擦面积传递的转矩 0cT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转矩应小于其许用值，即式中， 为单位摩擦面积传递的转矩 ； 为其允许值 ，按0cT 0cT表 3-1 选取。表 3-1 单位摩擦面积传递转矩的允许值离合器规 D/mm沈阳理工大学课程设计论文80.28 0.30 0.35 0.40其中 Tc= =1.5x204=306maxe代入数据 =0.320.35 符合要求0c4 膜片弹簧的设计4.1 膜片弹簧的基本参数的选择4.1.1 比值 和 h 的选择H为了保证离
12、合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的 一般hH为 1.52.0，板厚 h 为 24mm故初选 h=3mm, =1.6 则 H=4.8mm.图 4.14.1.2 比值和 R、r 的选择r比值 R/r 对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.82.0 时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，一般 R/r 取值为 1.21.3.对于 R,膜片弹簧大端外径 R 应满足结构上的要求和摩擦
13、片的外径相适应，大于摩擦片内径，近于摩擦片外径。此外，当 H，h 及 R/r 等不变时，增加 R 有利于膜片弹簧应力的下降。由于摩擦片平均半径 Rc=(D+d)/4=(300+175)/4=118.75mm，对于拉式膜片弹簧的 R 值，应满足关系 r Rc故取 r=120mm,再结合实际情况取 R/r=1.2,则 R=144mm。4.1.3 的选择沈阳理工大学课程设计论文9arctanH/(R-r)=arctan4.8(144-120)11 ，满足 915的范围。4.1.4 分离指数目 n 的选取根据实际情况通常为 18。4.1.5 膜片弹簧小端内半径 0r根据汽车设计 （王望予编著，机械工业
14、出版社出版）式（228）拉式： （D+d）/4 r1 D/21 R- 71R0 6r5.43.21Rf由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。根据汽车离0r合器 （徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）表 4.2.1 初选 =42mm0r4.1.6 膜片弹簧工作点位置的选择图 4.2膜片弹簧工作点如图所示，该曲线的拐点 H 对应着膜片弹簧的压平位置，而且 1H=（ 1M+ 1N）2新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点 B 一般取在凸点和拐点之间，且靠近或在点处，一般 1B=（0.81.0） 1H,以保证摩擦片在最大磨损限度 范围内的压紧力从 1B 到 F1A 变化不大。当分
15、离时，膜片弹簧工作点从 B 变到 C。为最大限度的减少踏板力，C 点应尽量靠近 N 点4.1.7 切槽宽度 1、2 及半径 er取 13.2mm, 2=10mm, 满足 r- 2,则 r-2=120-10=110mmer沈阳理工大学课程设计论文10故取 110mm.er4.2 强度校核膜片弹簧大端的最大变形量 ，14.6Nm取 =140， =1201R1r则由下列公式，代入数据，有 =6.121代入数据，有 =0.752代入数据，有 =7382.6432P根据汽车离合器 （徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）公式 4 .6.13 可知: 11122 221ln13 rRhrRrHrREhr NNfB B=1528Mpa.许用值 1500-1700MPa,故符合要求。沈阳理工大学课程设计论文115 扭转减振器的设计5.1 扭转减振器主要参数带扭转减振器的的从动盘结构简图如下图 5.1 所示弹簧摩擦式:图 5.1 带扭转减振器的从动盘总成结构示意图1从动盘；2减振弹簧；3碟形弹簧垫圈；4紧固螺钉；5从动盘毂；6减振摩擦片 7减振盘；8限位销由于现今离合器的扭转减振器的设计大多采用以往经验和实验方法通过不断筛选获得,且越来越趋向采用单级的减振器。5.1.1
