皮卡车离合器毕业设计

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1、 机电工程学院机电工程学院毕毕业业设设计计方方案案 论论证证报报告告设计题目设计题目: : GD1020GD1020 型皮卡车设计型皮卡车设计离合器设计离合器设计学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 2012 年年 03 月月 20 日日1目 次1 离合器现状及发展趋势.22 离合器功用组成.33 离合器结构方案分析与选择.43.1 离合器设计要求.43.2 皮卡车离合器设计参数.43.3 从动盘数的选择.43.4 压紧弹簧的结构型式及布置形式的选择.53.4.1 螺旋弹簧离合器.53.4.2 膜片弹簧离合器.53.5 从动盘的结构型式的选择.63.

2、6 压盘驱动方式的选择.7 3.7 操纵机构的选择.7 论证结果.7参考资料.721 离合器现状及发展趋势离合器现状及发展趋势现代汽车上最常用的是机械传动系统，其中离合器作为一个独立的部件而存在。 它在传动系统中起着传扭、分离传动、减震和过载保护等多重作用，其品质攸关汽 车的性能，对于使用工况复杂、超载严重的中国汽车更是如此。随着汽车发动机转 速和功率的不断提高、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果正逐步地向拉 式结果发展，传统的操作形式正向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性 和使用寿命，适应高转速，增加传递

3、转矩的能力和简化操作，已成为离合器的发展 趋势。 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。此后，在油中工 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

4、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，采用了膜片弹簧作 为压簧，可同时兼起到分离杠

5、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。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

6、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3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。2 离合器功用组成离合器功用组成汽车离合器安装在发动机与变速器之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系 的总成件。通常离合器与发动机曲轴

7、的飞轮组安装在一起，是发动机与汽车传动系 之间切断和传递动力的部件。汽车从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据 需要操纵离合器，使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向 传动系输出的动力。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车 平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击； 当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保 护作用。离合器作为一个整体主要包括主动部分（飞轮、离合器盖和压盘） 、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 踏板和传动部件）等四部分，如图 1

8、 所示。图 1 离合器的基本构造43 离合器结构方案分析与选择离合器结构方案分析与选择3.1 离合器设计要求离合器设计要求摩擦离合器应满足以下要求： （1）保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。 （2）能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。（3）从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。（4）具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。 （5）压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 （6）操纵省力，维修保养方便。3.2 皮卡车离合器设计参数皮卡车离合器设计参数

9、皮卡车离合器设计基本参数如表 1 所示。表 1 皮卡车离合器设计参数整备质量最大总质量最高车速比功率比转矩1500Kg2500Kg150 km/h70kW/t100 N.m/t 3.3 从动盘数的选择从动盘数的选择摩擦离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和摩擦因数， 以及摩擦面的数目和尺寸。按从动盘的数目分为单盘离合器（如图 2） 、双盘离合 器（如图 3）和多盘离合器。单盘离合器具有一个从动盘，其前后两面都装有摩擦 衬片，因而它有两个摩擦面。对于轿车和轻型货车而言，因发动机转矩一般不太大，可足以满足最大转矩的要求。而且单盘离合器结构简单，从动部分转动惯量小，一 般适用于乘用车

10、和最大总质量小于 6 吨的商用车，因为这类车发动机的最大转矩一 般不大。双片离合器与单片相比，由于摩擦面增加一倍，因而传递转矩的能力较大， 且接合更为平顺柔和。但中间压盘通风散热差，容易引起摩擦片过热，加快磨损甚 至烧坏，分离行程较大，不易分离彻底。而多片离合器主要应用于最大总质量大于 14 吨的商用车，故根据所设计皮卡车参数，选用单片离合器。5图 2 单盘离合器 图 3 双盘离合器3.4 压紧弹簧的结构型式及布置形式的选择压紧弹簧的结构型式及布置形式的选择摩擦离合器按压紧弹簧的结构形式分为螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。3.4.1 螺旋弹簧离合器螺旋弹簧离合器按弹簧在压盘上的布置分为周布弹簧

11、离合器和中央弹簧离合器。 采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并沿压盘（或从动盘）圆周分布的离合器称为 周布弹簧离合器。仅具有一个或两个较强力的螺旋弹簧（圆柱形弹簧或矩形断面的 锥形螺旋弹簧） ，并与压盘（或从动盘）同心安置在离合器中央的，称为中央弹簧 离合器。周布弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，并均匀布置一个或同心 的两个圆周上。其结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。中央弹簧离合器采用 一至两个圆柱螺旋或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心。压 簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，且选用了较大的杠杆比，因此可得到足够的 压盘压紧力，使操纵轻便。但这种结构复杂，轴向尺寸大，多

12、用于最大转矩大于400Nm 的商用车上。 3.4.2 膜片弹簧离合器 膜片弹簧离合器所用的压紧弹簧是一个带有一定锥度，中心部分开有许多均布 径向槽的圆锥形弹簧片。这种离合器最大的优点在于膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离 杠杆的作用，结构简单紧凑，轴向尺寸小，质量小，高速旋转平衡性好，且由于膜 片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，接触良好，磨损均匀，如图 4 所 示。6图 4 膜片弹簧离合器虽然膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，但膜片弹簧的制造工艺较复杂， 制造成本较高，对材质和尺寸精度要求较高。而且，螺旋弹簧离合器结构已成熟完 善，所以当前国内仍有很多载货汽车正在使用。由于所设计车型最大转

13、矩不超过 400N m，故选用周布弹簧离合器。3.5 从动盘的结构型式的选择从动盘的结构型式的选择简单的从动盘由从动片、摩擦片及从动盘毂铆接，其结构简单、质量小。从动片都做得比较薄，并使其质量分布尽可能的靠近旋转中心，以减少其转动 惯量，为了使离合器接合平顺，一般都使从动片具有轴向弹性。最简单的方法是在 从动片上开型槽，外缘形成许多扇形，并将它们冲压成依次向不同方向弯曲的波 浪形。 为使离合器接合柔和，起步平稳，从动盘一般应具有轴向弹性。具有轴向弹性 的从动盘结构形式大致有整体式、分开式和组合式三种，设计选用整体式的。为有效衰减振动，设计采用了带扭转减振器的从动盘。这时，从动片与花键毂 间通过减振弹簧相联，它能降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传 动系扭振固有频率，增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击 而产生的瞬态扭振，控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器的扭振与噪声，缓 和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。 73.6 压盘驱动方式的选择压盘驱动方式的选择压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多 种，如图 5。前三种的共同缺点在于连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和 噪声，