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1、 1第 1 章 绪论1.1 引言近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接听总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到 1925 年以后才出现的。20 世纪 20 年代末，直到进入 30 年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才采用多片离合器。多年的实
2、践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式离合器。全套图纸，加近来，人们对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式的操纵形式正向自动 2操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。随着汽车发动机转速、功率不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用
3、寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。随着计算机的发展，设计工作已从手工转向电脑，包括计算、性能演示、计算机绘图、制成后的故障统计等等。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器 2。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片弹
4、簧是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降 5。那么可以看出，对于轻型车膜片弹簧离合器的设计研究在改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力扩展到载货汽车和重型汽车上，国外已经设计出了传递转矩为802000N.m、最大摩擦片外径达 420 的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质
5、量达 2832t 的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵曾经都采用压式机构，即离合器分离时膜片弹簧弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。当前膜片弹簧离合器的操纵机构已经为拉式操纵机构所取代。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、装拆方便；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。 12 3离合器的结构由：从动盘、压盘、膜片弹簧、扭转减震器、离合器盖分离轴承等组成。图 1.1 离合
6、器结构示意图1-齿圈 2-从动盘 3-压盘 4-膜片弹簧5-离合器盖 6-分离轴承 7-飞轮离合器的功用：1）离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力专递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地结合，确保汽车平稳起步；2）在换挡时发动机与传动系分离，减少变速器中换挡此轮之间的冲击；3）在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所传动的最大转矩，以防止传东西各零部件因超载而损坏；4）有效的降低传动系中的震动与噪声。1.2 离合器研究现状1.2.1 国外研究现状国外研究状况：1891 年, 法国人制成了摩擦片式离合器,但多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住, 致使离合器分离不彻底, 造成
7、换档困难, 所以它又逐渐被干式多片离合器取代。多片干式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; 但因片数多, 从动部分的转动惯量较大, 还是感到换档不够容易; 另外, 中间压盘的通风散热不良, 容易引起过热,加快了离合器的磨损, 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采用单片干式离合器, 它具有从动部分转动惯 4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; 但在使用初期接合不够平顺。随着科学的进步, 通用公司于 1938 年推出的液力自动变速器(Hydra2M at ic) , 用液力偶合器代替了普通的离合器装
8、置, 它的特点是自适应性强, 使得车辆起步平稳、迅速, 加速均匀, 乘坐舒适, 但其缺点是效率低。1948 年别克汽车成功地使用了液力变矩器, 变矩器与液力偶合器相比不仅可以传递发动机的扭矩, 还可以将其提高 1 倍。自 1978 年以来, 克莱斯勒公司的托克弗莱特型自动变速器又有新的改动, 它采用了一个“锁止式变矩器”, 这种设计消除了车辆在高速挡运转时常见的动力传递损耗, 从而提高了单位燃油的里程数。80 年代以来除了传统的装用液力变矩器的自动变速器外, 又出现了新的、纯机械式自动变速器, 它由干式离合器和传统的手动机械式变速器加上微机控制实现自动操纵。通常比同条件下的液力自动变速器节油1
9、0% 30%。在离合器的操纵机构中, 由于重型和中型汽车的离合器压紧弹簧的压紧力很大, 人们又采用各种助力装置来减轻驾驶员的劳动强度, 如日本日产TKL 20 型重型汽车采用弹簧助力 1。 近年来为了实现离合器的自动操作，有自动离合器。与其他自动传动系统相比它具有结构简单成本低，传动效率高的优点。在欧洲小排量汽车上得到广泛的应用。次外由于多片湿式离合器在技术上的不断改善，在国外的某些重型牵引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。随着汽车行业的不断发展，业内的国际合作越来越多。从国内外发展的动向看，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，所以离
10、合器还要在现有的基础上不断改进和提高以适应性的使用条件。1.2.2 国内研究状况20 世纪 80 年代中期，汽车离合器在国内外迅速发展，普及率越来越高，不少车型把他作为标准配置推出。汽车离合器在我国一直处于落后状态除了 70年代长春第一汽车制造厂曾为红旗牌轿车配置了汽车离合器之后将近二十几年来国产轿车从未出现过离合器总成。自从 20 世纪 80 年代以来，国外大量的现代化轿车进入我国市场，随着我国改革开放的进一步深入，国家对汽车工业的投资规模日益扩大国内外汽车生产企业对高质量、高水平、高效率的汽车离合器的需求越开越迫切。随着国内汽车市场的发育成长，汽车离合器产品逐步细化，产品的针对性越来越强，
11、因此在保证现有汽车离合器生产和改进的同时，从分认识到国际合作开发机遇，取长补短，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的汽车离合器。目前，全国有汽车离合器生产企业约 200 多家，其 5中又有一定产能和规模的企业有 30 多家。2005 年我国 14 离合器生产企业生产离合器总成为 516.49 万套。2006 年受国内汽车市场迅猛增长，12 家企业离合器总成产量突破 862 万套。但由于乘用车中自动挡比例的上升，传统汽车离合器所占的份额有下降的趋势。目前国内主要汽车离合器生产企业按目标市场的不同，可分为 OEM 市场、售后市场和出口市场三类。由于各目标市场对企业规模、供货能力的要求不同，因
12、而进入各市场的难易程度也不同。目前，售后市场中企业间的差别最大，从小作坊到大型国企，从民营私企到外方独资、国有控股等呈多样化，产品质量也参差不齐。据环咨人员统计：2006 年我国汽车零部件市场中，正规企业产品约占市场份额的 30%，仿制产品约占 40%，翻新产品约占 30%。从各类企业性质来看，国企约占 26.2%，外企占 34.8%，民企占 39%。在产品配套方面，乘用车领域体系内配套的情况较为明显，而商用车的采购范围则较广。我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组， 在激烈的市场竞争中，汽车离合器市场在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。目前，国内汽车离合器企
13、业约 100 余家(不含家庭作坊)。2005 年汽车离合器市场总销售额约 35 亿元；从业人员 12880 人，其中工程技术人员1075 人；固定资产总额 151 亿元；利税总额 279 亿元；全年共产销汽车离合器盖总成 1 000 万件，汽车离合器从动盘总成 2000 万件，液力变矩器 10 万套。到 2010 年,我国离合器总销售额将达 84 亿元。国内汽车工业的快速发展吸引了零部件巨头的加入， 国际著名汽车离合器企业zl：lValeo、Luk、Sachs、Exedy、Eaton 等都在中国设立了合资或独资企业，完成了在华的战略布局，使得该行业竞争加剧。他们不仅向原来并无份额的配套市场和售
14、后市场渗透，还不断扩大其投资规模，改变股比，提高控制力。加大了专利在中国申报及保护力度，使得国内传统汽车零部件企业面临巨大的技术挑战和壁垒。供应商的资金实力、技术质量水平和管理水平影响着企业生产规模的维持及扩大。1.3 本设计的目的和意义目的：通过在大学里所学的汽车专业知识，利用各种资源，对长城汽车旗下的品牌进一步有所学了解，对哈弗 H3 的各种技术参数有所了解。并对离合器的现状、发展、以及功用、结构、原理进行全面的理解和掌握，完成对长城哈弗 H3 膜片弹簧离合器的设计，使其满足在各种工况下的使用要求的。同时更好的学习和掌握汽车构造、机械设计、和汽车设计等专业知识和技能。对设计离 6合器的步骤
15、，方法，注意事项，有所全面的了解，为以后走向工作岗位奠定基础。意义：离合器作为底盘传动系中的重要部件，它起着从发动机到传动系中齿轮之间桥梁的作用它的重要性不可忽视。汽车离合器的机构形式和设计参数不仅对离合器的耐久性、可靠性、质量、效率、寿命和噪声等方面有重要影响，也对汽车的平稳起步、换挡平顺、防止传动系过载有直接影响。此外，离合器不仅仅在汽车行业有所应用，在其他机械传动中也有应用。因此，设计出机构简单，工作可靠，造价低廉的离合器能降低整车生产成本，推动汽车经济的更好发展。1.4 本设计的主要内容：1.摩擦式离合器的基本结构尺寸和参数的选择(摩擦片外径 D、离合器后备系数 和单位压力 p)及计算
16、。2.离合器零件的结构选型及设计计算1) 从动盘总成设计；2) 压盘设计离合器盖总成设计；3) 膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核；4) 扭转减震器及操纵机构各设计5) 绘制离合器装配图及各零件的零件图；第 2 章 膜片弹簧离合器基本参数的选择汽车上所用的摩擦离合器，既有传递发动机的转矩，又要靠它的滑磨来使汽车平稳起步。因此，在设计离合器时，不仅在任何情况下都能可靠地传递转矩，而且还应有足够的使用寿命，这就要合理地选择其基本结构及设计参数2.1 离合器的原理及满足的要求工作原理：发动机是离合器的主动部件，带有摩擦片的从动盘和从动盘毂由花键与变速器第一轴相连。压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮断面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过变速器的第一轴和传动系统一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。 7离合器应满足的要求：1) 在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的转矩并有适当的转矩储备又能防止传动系超载。2） 结合时要
