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1、燕山大学课程综合训练报告 燕山大学课程综合训练报告 课题： 经济型轿车离合器设计 目录前言21、国内外行业和应用现状31.1 国内外的行业现状32.2 国内外的应用现状52、膜片弹簧离合器的结构形式和特点 62.1膜片弹簧离合器的结构形式 62.2膜片弹簧离合器结构特点 83、膜片弹簧离合器设计注意的规范和原则94、离合器设计采用的三维软件和效果图104.1离合器设计采用的三维软件104.2离合器设计效果图 105、设计小结15 前言 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
2、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。离合器是机械传动中的常用部件，可将传动系统随时分离或接合。对其基本要求有:接合平稳，分离迅速而彻底;调节和修理方便;外廓尺寸小;质量小;耐磨性好和有足够的散热能力;操作方便省力，常用的分为牙嵌式与摩擦式两类。（1）起步平稳这是离合器的首要功能。在汽车起步前，自然要先起动发动机。而汽车起步时，汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系（它联系着整个汽车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，汽车将突然向前冲一下，但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时，具有很大的惯性，对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩的
3、作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速（一般300-500RPM）以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能起步。因此，我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器分离，使发动机和传动系脱开，再将变速器挂上档，然后逐渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合。在接合过程中，发动机所受阻力矩逐渐增大，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上，而不致熄火。同时，由于离合器的接合紧密程度逐渐增大，发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加，到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即从静止开始运动并逐步加速
4、。（2）换挡平顺在汽车行驶过程中，为适应不断变化的行驶条件，传动系经常要更换不同档位来进行工作。实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮或其他挂档机构，使原用档位的某一齿轮副推出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板，中断动力传动，便于使原档位的啮合副脱开，同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步，这样进入啮合时的冲击可以大大的减小，从而实现平顺的换档。（3）防止传动系统过载当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速，因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩（其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距矩），对传动系造成超过其
5、承载能力的载荷，而使机件损坏。有了离合器，便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动来消除这一危险。因此，我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭矩，从而保证安全。离合器可分为：摩擦离合器，或是利用液体作为传动的介质（即液力偶合器），或是利用磁力传动（即电磁离合器)。1、国内外应用现状1.1 国内外行业现状我国汽车离合器起源于上世纪30年代，当时在仅有的几家小作坊式汽车修配厂里制造离合器零件，上世纪50年代中期开始，一汽、南汽、上汽、二汽等相继成立，离合器在其内部的专业化生产工段，车间或工厂也开始批量生产。从此有了真正意义上的离合器制造.国内有自主研发能力的没几家，其中上海SAC
6、HS是最大的，中德合资；南京法雷奥，其它的就没了，其它的都不能研发，只能仿作。1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。离合器的出现是随着变速箱的出现而出现的，1889年戴姆勒在他的汽车上首次应用了四速变速箱和摩擦离合器. 但扭矩仍然由皮带传到后轮.1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展
7、的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。日韩汽车使用离合器时明显不如德国的。国内的技术那就差得远，只有目前吉利购买澳大利亚的技术后，技术大有提升，已是不输于日韩了。目前国内推式膜片弹簧离合器得到了普遍应用，只有部分企业能够自行设计制造拉式膜弹簧离合器，并在重型汽车领域大
8、量替代进口产品。优点，作为中重型商用车重点研发和推广使用的产品，在未来的中重型商用车领域将逐渐 成为主导产品。1.2 国内外的应用现状 传统离合器按照操作机构不同可分为：拉线式（赛欧车上有应用）和液压式（帕萨特领驭车上有应用）。自动离合器大致也分为两种：液压式自动离合器和电机式自动离合器。（1）AT自动变速器中的离合器其实也算是一种自动控制技术，它是靠ECU控制电磁阀促使液压机构使摩擦片压紧与松开的。（2）双离合变速器的离合器控制也采用了自动控制技术。比如，宝马M3上运用的双离合变速器与手动变速器结构较为相似，但变速器的换挡与离合器的结合与断开都是采用自动控制技术进行控制的。 大众汽车(Vol
9、kswagen AG)在好几款车型上采用了无离合手动变速技术，并将其取名为DSG。通用汽车(General Motors Co.)和意大利菲亚特汽车公司(Fiat SpA)旗下的克莱斯勒集团 （Chrysler Group)表示，它们正在考虑采用这项技术。同时，汽车生产商也在改进常规的自动变速器，以缩小其与手动变速器的差距。包括日产汽车(Nissan Motor Corp.)、本田汽车(Honda Motor Co.)和斯巴鲁(Subaru)在内的其他一些汽车生产商也在某些车型上推出了无级变速器（简称：CVT）。CVT抛弃了离合器和齿轮变速，利用皮带和锥形滑轮系统将动力从发动机传送到车轮上。丰
10、田汽车(Toyota Motor Corp.)售价达40万美元的雷克萨斯(Lexus) LFA超级跑车利用计算机操控的液压系统来控制变速和单离合器。针对低价车，公司管理人员表示，丰田可能扩大完全可由手动模式操作的自动变速器的使用。由于这些系统的机械原理不同，驾驶员可以自主选择是否通过换档来实现变速。2、膜片弹簧离合器的结构形式和特点2.1膜片弹簧离合器的结构形式 膜片弹簧离合器有推式和拉式两种结构形式。推式的特点：分离指在分离轴承向前推力的作用下离合器分离。拉式的特点：分离指在分离轴承向后拉力的作用下离合器分离。推式膜片弹簧离合器又可以按照支承环的数目分为双支承环式、单支承环式和无支承环式3种
11、。(1)双支承环式 特点是膜片弹簧的前后各有一个支承环。(2）单支承环式 特点是只有一个支承环位于膜片弹簧的前端或后端，另一个支承环用离合器盖的凸台或弹性挡环替代。(3)无支承环式 特点是膜片弹簧的前后都没有支承环拉式膜片弹簧离合器 拉式膜片弹簧离合器有无支承环式和单支承环式两种。1）无支承环 2）单支承环式离合器从动部分 从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。扭转减振器 离合器接合时，发动
12、机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。2.2膜片弹簧离合器的特点 膜片弹簧离合器的优点可以从螺旋弹簧和膜片弹簧的弹性特性进行分析。螺旋弹簧具有线性特征，膜片弹簧具有非线性特征。1膜片弹簧离合器的优点(1)传递的转矩大稳定； （2）分离指刚度低；（3）结构简单且紧凑；（4）高速时平衡性好；（5）散热通风性能好；（6）摩擦片的使用寿命长。2 膜片弹簧离合器的缺点（1）制造难度大；（2）分离指刚度低，分离效率低；（3）分离指根易出现应力集中；（4）分离指舌尖易磨损。3、膜片弹簧
13、离合器设计注意的规范和原则膜片弹簧离合器关键是从动盘总成，从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求：1、转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。2、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，减小磨损。3、应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。 确定的是离合器后备系数。在离合器后备系数的取值范围内有一个选择要求，乘用车以及最大总质量小于6吨的商用车的后备系数的取值应该是1.201.75之间。这个车的总质量是2205kg，既然是设计，那么就应该自己取值。自己在范围内取一个你觉得合适的即可。 将
14、已经设计好的离合器从动盘的各个零件按照设计要求进行装配。 将已经装配好的从动盘总成用装配分析功能看各个零件是否发生干涉现象，若发现干涉现象，则进入零件设计部分进行修改，直到合适为止。干涉检查完毕后，将从动盘总成装配图制成爆炸图，这样能更好的看清楚从动盘总成的结构。4、离合器设计采用的三维软件和效果图4.1离合器设计采用的三维 CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。4.2离合器设计效果图总成图爆炸图零件图1、摩擦片经过凸台拉伸完成
15、2、从动片 经过凸台拉伸、阵列完成3、 飞轮凸台拉伸，阵列，旋转槽而成。4、 离合器盖经过曲面，厚曲面等完成。5、膜片弹簧曲面，加厚，凹台，阵列。6、从动盘毂主要的几个零件介绍完毕。5、设计小结本设计以“机械设计、汽车设计、二维制图模型”为主线，主要采用catia设计一个捷达汽车膜片弹簧离合器总成，由于时间和能力的限制，本设计对分离机构和操纵机构只作了简单的设计。本次设计我利用catia软件绘制了离合器总成和部分零件的二维图形，由于能力有限，难免有些不合理的地方，此次设计充分利用了已学过的汽车设计和机械设计知识，使我对所学知识有了一个系统的认识、复习、巩固和深入。通过这次设计，我对机械设计和汽车设计有了更深刻的认识，也初步掌握了机械设计的方法和使用有关机械设计手册的方法；对机械零件、汽车部件、装配技术、计算机软件使用技术等作
