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1、武汉纺织大学2013届毕业设计（论文）1 绪论1.1 离合器的概述离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的部件。按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及
2、摩擦面的表面状况等，即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理,同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便。 1.2 离合器的功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加
3、给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的,要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如果没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的第二个功能就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如果用离合
4、器暂时分离传动系，即能便利脱档.同时在挂档时依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减小挂档冲击,以便于换档。离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。 1.3 摩擦式离合器的基本机构原理全套离合器应有两部分组成：离合器和离合器操纵。就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结构上应由下列几部分组成；主动件、从动件、压紧弹簧和分离杆。其机构
5、原理如图1-3-1所示。 (A)接合 （B）分离 图 1-3-1 膜片弹簧离合器分离接合示意图 1-飞轮 2-从动盘总成 3-压盘 4-分离杆 5-分离套筒 6-离合器制动 7-离合器踏板 8-压紧弹簧 9-离合器盖 10-变速器第一轴 11-分离拔叉及操纵连接杆从图1-3-1中可以看到，压盘3、分离杆4和压紧弹簧8一起组装在离合器盖9内，俗称为离合器盖总成。盖总成通过螺栓安装到发动机的飞轮上。飞轮1和压盖3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。飞轮1和压盘3之间为从动盘总成2，它作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入转矩，并通过其中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴10接受）。
6、压紧弹簧8（它可以是螺旋弹簧或者膜片弹簧）通过压盘3把从动盘总成紧紧压在飞轮上，形成工作压力。当发动机带动飞轮1和压盘3一道旋转时，通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。如图1-3-1（A）所示，离合器通常总是处于接合状态。当需要切断动力时，驾驶员通过离合器操纵系统中的踏板7，并经过操纵传动杆系及分离拔叉11推动分离套筒5向前，消除间隙Y，使分离杆4绕其在离合器盖9上的支点转动，克服压紧弹簧8的工作压力之后，压盘3向后移动，从动盘总成2和压盘3脱离接触。离合器分离时的状况如图1-3-1（B）所示，此时，从动盘总成2不再输出转矩。分离套筒向左移动时，
7、在消除间隙r后，输出轴10受到了制动，转速很快下降。此种状况称为离合器的制动，其目的是为了容易换挡。但这种离合器制动主要用的重型离合器上，一般离合器不一定采用。分离杆和分离轴承之间的间隙Y通常是需要的，因为从动盘总成因摩擦面磨损后会使压盘3向左移动，如果这一移动受到分离轴承的限制，就会导致压盘3不能很好地压紧摩擦面，从而造成从动盘在传扭时发生打滑现象。离合器使用一段时间后由于间隙Y消失需要重新调整。现今许多离合器都设计有自动调整间隙的结构，此时间隙Y就可以为零，并能在任何时候都保持零间隙而不影响离合器正常工作。这样就省却使用中需经常调整的麻烦。1.4摩擦式离合器的分类和基本要求摩擦式离合器结构
8、类型较多，且可有多种组合。为了清除起见，用下列图表显示其相互关系。图1-4-1 汽车机械式离合器的结构分类图离合器的结构形式可以不相同，但在使用上对它的基本要求是一致的，他们应该是：（1） 能可靠地传递发动机的最大转矩；（2） 接合过程要平顺、柔和，使汽车起步时没有抖动的冲击；（3） 分离时要迅速、彻底；（4） 离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击并方便换挡；（5） 高速旋转时具有可靠地强度，应注意平衡避免受离心力的影响；（6） 操纵轻便，工作性能稳定，使用寿命长。 以上这些要求中最为重要的是使用可靠、寿命长以及和使用中的良好技术经济和环保指标。1.5 膜片弹簧离合器概
9、述 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。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，质量减小，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，而周布置弹簧离合器在高速时，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。作为
10、压紧弹簧的所有膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而且其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎扁平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态。当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘后移，使离合器分离。膜片
11、弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减小，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。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
12、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、最大摩擦片外径达420mm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。甚至某些总质量达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
13、自由行程2 离合器结构方案选取2.1 由前面所提，本次所设计的离合器是针对东风标致307，所以通过网上数据的整理，我们可以知道东风标致307的基本数据(机型TU5JP4)发动机最大功率及转速 78kw/5750发动机最大转矩及转速：142/4000汽车装备质量：1293kg主减速传动比：=4.923变速器1档传动比：=3.417轮胎型号:195/65 R15 91V汽车的驱动形式:42最高车速:179km/h滚动半径:0.28m整车质量:1293Kg2.2 离合器设计的基本要求 为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求：）在任何行驶条件下，都能可靠地传递发动机的最大转矩，并有
14、适当的转矩储备，又能防止传动系过载。）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 ）分离要迅速、彻底。）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。）具有足够的吸热能力和良好的通风散热效果 ，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。）作用在从动盘上的总压力和摩擦离合器和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化尽可能小，以保证有稳定的工作性能。）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。）结构应简单、紧凑，质量小
15、，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等2.3 离合器结构设计 2.3.1 摩擦片的选择单片因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底接合平顺，所以被广泛使用与轿车和中、小型货车.因此本设计选择单片离合器。2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点：）由于膜片弹簧有理想的非线性特征，弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；）膜片弹簧兼 起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小 ；）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降； ）由于膜片弹簧大端面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；）平衡性好；）有利于大批量生产，降低制造成本。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损 。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方
