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1、青岛理工大学青岛理工大学 离合器课程设计说明书离合器课程设计说明书 设计题目：设计题目： 宇通城市客车离合器设计宇通城市客车离合器设计 学院班级：学院班级： 汽车与交通学院车辆汽车与交通学院车辆 123123 班班 小组组长：小组组长： 岳川元岳川元(201224257)(201224257) 小组成员：小组成员：王小铭王小铭(201224233)(201224233)苏卫苏卫(201224204)(201224204) 张明杰张明杰(201224252)(201224252)李登民李登民(201224244)(201224244) 指导老师：指导老师： 林荣会林荣会 时时 间：间： 2014
2、2014 年年 1111 月月 1010 日日 目 录 一离合器设计方案选择2 （一）离合器设计基本要求.2 （二）离合器设计主要参数.2 （三）离合器结构方案选择.2 （四）离合器结构概述.3 （五）膜片弹簧离合器的工作原理.5 （六）膜片弹簧离合器的优点.5 二离合器摩擦片参数选择5 （一）后备系数 5 （二）初选摩擦片外径 D、内径 d、厚度 b.6 （三）离合器传递的最大静摩擦力矩 TC7 （四）离合器单位压力 P07 三离合器基本参数的校核9 （一）摩擦片外径 D.9 （二）摩擦片内外径比 c9 （三）后备系数值 9 （四）摩擦片内径 d9 （五）单位摩擦面积传递的转矩 Tco.10
3、 （六）单位压力 Po10 （七）单位摩擦面积滑磨功 W10 （八）摩擦片相关参数整理.11 四膜片弹簧的设计11 （一）内截锥高度 H 与板厚 h 比值和板厚 h 的选择12 （二）自由状态下碟簧部分大端 R、小端 r 的选择和 R/r 比值.12 （三）膜片弹簧起始圆锥底角的选择.12 （四）分离指数目 n 的选取.12 （五）切槽宽度 1、2 及半径.12 （六）压盘加载点半径 R1和支承环加载点半径 r1的确定.12 （七）膜片弹簧材料的选择.12 （八）膜片弹簧相关参数整理.13 五扭转减振器的设计13 （一）扭转减振器的作用.13 （二）扭转减振器的选择.14 （三）扭转减振器参数
4、的确定.15 （四）减振弹簧的计算.17 （五）扭转减振器参数整理.19 六离合器操纵机构设计20 （一）操纵机构设计要求.20 （二）操纵机构的选择.20 （三）液压式操纵机构的设计和计算.21 七从动盘总成设计22 （一）从动盘总成设计要求.22 （二）从动片的选择.22 （三）从动盘毂的设计.23 （四）波形片和减震弹簧的选择.24 八离合器盖总成设计24 （一）离合器盖设计要求.24 （二）压盘设计要求.25 （三）压盘结构示意图.25 （四）传动片设计.26 （五）分离杠杆装置.26 （六）支承环.27 九分离轴承总成设计及总装27 （一）分离轴承总成设计.27 （二）设计总装配.2
5、8 十设计心得31 十一参考文献32 附录32 绪 论 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 实现发动机与传动系的平顺接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传 动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；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，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效 地降低传动系中的振动和噪音。 离合器设计目的是通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点， 根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器，熟悉离合器设计的一般过程， 对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。在离合器设计过程中学会如何查 找文献资料、相关书籍，培养我们动
6、手设计项目、自学的能力，掌握单独设计 课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工 艺性且结构简单、便于维护的汽车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作 中设计其它项目奠定良好的基础；这也使我们充分地认识到设计一个工程项目 所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的 工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会。 一离合器设计一离合器设计方案选择方案选择 （一）离合器设计基本要求（一）离合器设计基本要求 为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应该满足如下基本要求： （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
7、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）有足够的吸热能力和通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命； （6）应具有避免和衰减传动系的扭转振动，缓和冲击和降低噪声的能力； （7）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳； （8）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长； （9）结构简单紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装维修、调整方便等； （10）作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中 变化要尽可
8、能小，以保证有稳定的工作性能。 （二）离合器设计主要参数（二）离合器设计主要参数 设计车型：宇通 ZK6126 型城市客车 整车质量：11700 kg 最大总质量：16500 kg 最大扭矩：890 Nm 最大扭矩转速：12001700 rpm 最大功率转速：2200 r/min （三）离合器结构方案选择（三）离合器结构方案选择 离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下： （1）从动盘数：单片 特点：结构简单，调整方便，分离彻底，散热性好，适合转矩小于 1000N.m 的场合。 （2）压紧弹簧形式：膜片弹簧 特点：轴向尺寸小而径向尺寸大；无需分离杠杆，结构简单、零件少、
9、质 量轻且操纵轻便；压力分布均匀，磨损与离心对压紧力影响小，性能稳定，易 于实现良好的通风散热。广泛应用于转矩为 80-2000N.m 的各种汽车上。 （3）分离时离合器受力形式：拉式 特点：拉式可产生更大的压紧力或减小压盘尺寸；拉式杠杆比大，操纵更 轻便；拉式结构更为简单、紧凑，质量更轻；支承环磨损后不会产生冲击和噪 音，使用寿命长；分离轴承结构复杂，安装拆卸不方便。 （4）压盘驱动形式：传力片式 特点：传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带 传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓形式联接，传动片的弹性允许 其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当反拖发动机时，钢带
10、受压。此 结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承 载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。 （5）扭转减振器：存在扭转减振器 作用：为了避免共振，缓和传动系所受到的冲击载荷。带扭转减振器的离 合器广泛用于各种轿车和轻、中、重型货车上。 （6）离合器操纵机构：液压式操纵机构 特点：主要由吊挂式离合器踏板、主缸、工作缸、管路系统和回位弹簧等 部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室 容易密封、发动机的振动和驾驶室或车架变形不会影响其正常工作、离合器接 合较柔和等优点，广泛应用于各种形式的汽车中。 （四）离合器结构
11、概述（四）离合器结构概述 离合器主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分。主动 部分包括飞轮、离合器盖、压盘；从动部分有从动盘；压紧机构是压紧弹簧； 操纵机构包括分离叉、分离轴承、离合器踏板和传动部件。主、从动部件和压 紧机构是保证离合器处于结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。 膜片弹簧离合总成由离合器盖、膜片弹簧、压盘、从动盘和分离轴承总成 等部分组成。 （1）离合器盖 离合器盖一般为 120或 90旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮联 结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件，压紧弹簧的压 紧力最终都要由它来承受。 （2
12、）膜片弹簧 膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均布 的长径向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支承铆钉， 这部分称之为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一个无底宽边碟 子，其截面为截圆锥形，称之为碟簧部分。 （3）压盘 压盘的结构一般是环形盘状铸件，离合器通过压盘与发动机紧密相连。压 盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台，最外缘均布有三个或四个传力凸耳。 （4）从动盘 离合器接合时，飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动，并通过压盘与从动 盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动；在离合器分离时，压盘相对于离合器盖 作自由轴向移动，使从动盘松开。这些动作均由传
13、动片完成。传动片的两端分 别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。在离合器接合时， 离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转；在离合器分离时，可利用它的弹性恢复 力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。 （5）分离轴承总成 分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要承受 轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽 车中多使用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温铿基润滑脂，其端面形 状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部为弧形 面时采用平端面或凹弧形端面。 （五）膜片弹簧离合器的工作原理（五）膜片弹簧离合器的工作原理 离合器
14、盖与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧被加预紧力压紧， 离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘的压紧力，使得压盘与从动 摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成随飞轮转动时（构成离合器主动部分） ， 就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动 力。 要分离离合器时，将离合器踏板踏下，通过操纵机构，使分离轴承总成前 移推动膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在 传动片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位置，切断了发动机 动力的传递。 （六）膜片弹簧离合器的优点（六）膜片弹簧离合器的优点 膜片弹簧离合器相比于其他形式的离合器，有一系
15、列的优点： （1）膜片弹簧离合器具有较理想的非线性弹性特性； （2）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，零件数目少，质量小； （3）高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定； （4）膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好， 磨损均匀且摩擦损失少，传递效率高，操纵轻便； （5）在接合或分离状态下，离合器盖变形量小，刚度大，分离效率更高； （6）易于实现良好的通风散热，使用寿命长； （7）膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 二离合器摩擦片参数选择二离合器摩擦片参数选择 （一）后备系数（一）后备系数 合适的后备系数 保证了离合器能可靠地
16、传递发动机扭矩，同时它有助于 减少汽车起步时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致 过大，减少传递系的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。当发动机后 备功率较大、使用条件较好时， 可选取小些；当使用条件恶劣，为提高起步 能力、减少离合器滑磨， 应选取大些；货车总质量越大， 也应选得越大， 双片离合器的 值应大于单片离合器。各类汽车离合器 的取值范围见表 2- 3。 表 1 离合器后备系数 的取值范围 车型后备系数 乘用车及最大总质量小于 6t 的商用车1.201.75 最大总质量为 614t 的商用车1.502.25 挂车1.804.00 考虑到城市公交客车起步换挡比较频繁，汽车总质量较大，又采用的是柴 油机，单片离合器，综合以上因素，选取 为 1.7。 （二）初选摩擦片外径（二）初选摩擦片外径 D、内径、内径 d、厚度、厚度 b 摩擦片外
