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1、沈阳工学院课程设计9离合器设计魏明厚 专 业 名 称： 车 辆 工 程 课 程 名 称： 汽 车 设 计 指 导 教 师 ：孙 飞 豹 完 成 日 期： 2016年6月15日2014年6月摘要 对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的大摩擦来传递动力且能分离的装置。离合器主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能
2、限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 本文通过对轿车整车参数的分析，并在拆装轿车膜片弹簧离合器及对其进行结构分析的基础上，对轿车离合器进行重新设计，使得轿车离合器设计更合理。首先对轿车离合器的结构型式进行合理选择，主要是对从动盘数及干湿式的选择、压紧弹簧的结构型式及布置和从动盘的结构型式选择，并利用CAXA电子图板软件绘制轿车膜片弹簧离合器装配图；再进行离合器的基本结构尺寸和参数的选择及计算；最后进行离合器零件的结构选型及设计计算，主要是对从动盘总成设计，压盘、传力片的设计校核，膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核，并绘制离合器零件图。
3、关键词：轿车 离合器 膜片弹簧 设计校核 目录第一章 离合器方案的确定41.1 车型分析41.2 方案选择4第二章 离合器基本参数的确定52.1 后备系数62.2 单位压力62.3 摩擦片外径、内径和厚度72.4 摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙8第三章 离合器零件的结构选型及设计计算93.1 从动盘总成设计93.1.1 从动盘总成的结构型式的选择93.1.2 从动片结构型式的选择103.2 离合器盖总成设计103.2.1 离合器盖设计103.2.2 压盘设计103.3膜片弹簧的设计113.3.1 膜片弹簧基本参数的选择113.3.2 膜片弹簧材料及制造工艺133.4 扭转减振器143.4.1
4、扭转减振器的功用143.4.2 扭转减振器组成143.4.3 减振器的结构设计153.4.4从动盘毂的设计校核17参考文献18致谢19第一章 离合器方案的确定1.1 车型分析发动机型号发动机最大转矩【Nm/(r/min)】 传动系传动比驱动轮类型与规格汽车总质量(kg)使用工况离合器形式1挡主减速比492QA2179.3/25003.8354.55P215/75R152500城乡单片具体参数见表格。1.2 方案选择本车选用干式摩擦式离合器,因为摩擦式离合器结构简单，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。而采用干式离合器是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，用于需要传递较大转矩
5、的离合器，而本车型不在此列。设计选择单片离合器，摩擦面数为2。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：1) 在任何行驶条件下，都能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2) 接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3) 分离要迅速、彻底。4) 从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5) 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。6) 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。7) 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。
6、8) 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要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。9) 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。10) 结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便。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：（1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；相对圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降，离合器分离时
7、，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力。（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，弹簧压紧力降低少，性能较稳定；而圆柱螺栓弹簧压紧力则明显下降。 （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。（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长。（6）平衡性好。（7）有利于大批量生产。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，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，本车选用膜片弹簧式
8、离合器。综上所述，本次课程设计采用单片推式膜片弹簧离合器。 第二章 离合器基本参数的确定摩擦离合器是靠主、从动部分摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩为：式中，为摩擦面间的静摩擦因数，计算式一般取； 为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；为摩擦面数，单片离合器的，双片离合器的。为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应大于发动机最大转矩，即：式中，为发动机最大转矩；为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。2.1 后备系数后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机
9、最大转矩的可靠程度。在选择时，应考虑到摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系统过载以及操纵轻便等因素。各类汽车离合器的取值范围见表2-1。表2-1 离合器后备系数的取值范围 车型后备系数乘用车及最大质量小于6t的商用车1.20-1.75最大总质量为6-14t的商用车1.50-2.25挂车1.80-4.00取=1.5。2.2 单位压力Po单位压力决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。当摩擦片采用不用的材料时，取值范围见表2-2。
10、表2-2 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力石棉基材料模压0.15-0.25编织0.25-0.35粉末冶金材料铜基0.35-0.50铁基金属陶瓷材料0.70-1.50选择：,选取。石棉基材料，模压。2.3 摩擦片外径D、内径d和厚度b摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压力，可估算出摩擦片的外径，即：摩擦片外径也可根据发动机最大转矩按如下经验公式 式中，为直径系数，取值范围见表2-3。表2-3 直径系数的取值范围车 型直径系数乘用车14.6最大总质量为1.8-14
11、.0t的商用车16.0-18.5（单片离合器）13.5-15.0（双片离合器）最大总质量大于14.0t的商用车22.5-24.0故，由车型分析可知该车型的发动机的最大扭矩：179.3Nm/2500rpm。故可算出摩擦片外径D=214.24。按初选以后，还需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化，应符合尺寸系列标准汽车用离合器面片表2-4为我国摩擦片尺寸的标准。表2-4 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径160180200225250280300325350380405430内径110125140150155165175190195205220230厚度3.23.53.53.53.53.53.53.5444
12、40.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单位面积1061321602213024024665466787299081037故，摩擦片的尺寸为D=225mm，d=150mm，b=3.5mm，c=0.667,单位面积A=22089.3mm2.4 摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙摩擦片的摩擦因数取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。各种摩擦材料的摩擦因数的取值范围见表2-5。表2
13、-5 摩擦材料的摩擦因数的取值范围摩擦材料摩擦因数石棉基材料模压0.20-0.25编织0.25-0.35粉末冶金材料铜基0.25-0.35铁基0.35-0.50金属陶瓷材料0.4取。摩擦面数为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。在前面的设计分析中已经陈述了本次设计选用的是单片拉式膜片弹簧离合器，因此。离合器间隙是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙一般为34mm。取。 第三章 离合器零件的结构选型及设计计算3.1 从动盘总成设计3.1.1 从动盘总
14、成的结构型式的选择从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和从动盘毂3个基本组成部分。它虽然对离合器工作性能影响很大的构件，但是其工作寿命薄弱，因此在结构和材料上的选择是设计的重点。从动盘总成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。4)要有足够的抗爆裂强度。1、摩擦片选择摩擦系数稳定、工作温度、单位压力的变化对其影响要小，有足够的机械强度和耐磨性；热稳定性好，磨合性好，密度小；有利于结合平顺，长期停放离合器摩擦片不会粘着现象的。综上所述，选择石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉织物、粘结剂（树脂或硅胶）和特种添加剂热压制成，其摩擦系数为0.250.3。 2、扭转减振器选用带扭转减振器的从动盘，从动片通常用1.32.0mm厚的钢板冲压而成。将其外缘的盘形部
