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1、某某大学汽车设计课程设计题目 :汽车膜片弹簧离合器设计学院 机电工程学院班级：12 级车辆工程班学号：姓名：所属组别：第某组目录1.离合器主要参数的确定21.1 离合器的功用21.2本次 离合器设计所选车型基本技术参数21.3 离合器形式的确定21.4 离合器主 要参数的选择31.4.1离合器基本性能关系式31.4.2后备系数B41.4.3 单位压力P041.4.4摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙At51.4.5摩擦 片外径D、内径d和厚度b51.5摩擦片材料选择和尺寸校核61.5.1摩擦 片材料选择61.5.2摩擦片尺寸校核72扭转减振器设计82.1扭转减振器 选型82.2扭转减振器主要参
2、数选择与设计计算93.膜片弹簧的设计103.1 膜片弹簧基本参数的选择113.1.1比值H/h和h的选择113.1.2R和R/r 值的选择113.1.3 a的选择123.1.4分离指数目n和切槽宽1、2、 及半径re的选取123.1.5膜片弹簧小端内半径及分离轴承作用半径的确 定123.1.6压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1的确定123.1.7膜 片弹簧工作点位置的选择123.2膜片弹簧强度计算133.2.1P-入图 133.2.2强度校核14参考文献161.离合器主要参数的确定1.1离合器的 功用离合器是汽车传动系中直接与发动机相关联的部件，其主动部分和从 动部分可以暂时分离，又可以
3、逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相 对转动，通过主动、从动两部分的相互作用把发动机的动力扭距传递给驱 动系统，来实现汽车的起步、换挡等功能。离合器的作用有三：一是保证汽车平稳起步，二是保证传动系换挡时工作平顺，三是防止汽车传动系过 载。1.2 本次离合器设计所选车型基本技术参数表1-1捷达整车参数汽车 型号捷达GTI16V发动机最大功率（kw） /（r/min） 102/6100总质量ma （Kg） 1470发动机最大扭矩（N.m） 167轮胎规格185/60VR14最高车速（km/h） 205车轮半径r （mm） 233.3最高转速（r/min）6650主减速比3.67载重 量（kg）
4、460变速器一档传动比3.451.3离合器形式的确定目前在汽车离 合器中，摩擦式离合器用得最为广泛。摩擦式离合器按结构分可分主动部 分（包括飞轮、离合器盖和压盘）、从动部分（从动盘总成）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（包括分离叉、分离轴承、分离踏板和传动部 件）。在膜片弹簧离合器中膜片弹簧有压紧弹簧和分离杠杆的双重作用， 所以膜片弹簧离合器的结构设计主要是包括从动盘总成、膜片弹簧和压盘 总成三个部分。根据车型技术参数，此次设计所选捷达离合器为推式操纵的拉式膜片 弹簧离合器。它是目前汽车离合器中比较流行的第三代产品。拉式膜片弹 簧的安装方向与推式相反，在接合位置时，膜片弹簧的大端支承离合器盖
5、上，而以中部压紧在压盘上。它与推式相比具有许多优点：（1）结构简化，捷达离合器盖总成中取消了膜片弹簧中间的支承各 零件；（2）扭矩容量更大；（3）分离得更彻底；（4）操纵踏板更为简单；5）使用寿命更长。(a) (b)(c)安装前位置安装后分离位置图1-1膜片弹簧离合器工作原理示意图 1飞轮；2 摩擦片；3 离合器盖；4 分离轴承；5 压盘；6 膜片弹簧；7 支撑环1.4 离合器主要参数的选择1.4.1 离合器基本性能关系式 离合器的基本功能之一是传递力矩，因此离合器转矩容量是离合器最为基 本的性能之一。通常它只能用来初步定出离合器的原始参数、尺寸，它们 是否合适最终取决于试验验证。根据摩擦力矩
6、公式(1-1)式中Tc离合器静摩擦力矩；& 后备系数；f摩擦因数；Z：摩擦面数；po单位压力；D摩擦片外径；c内外径之比。为保证离合器在任何情况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计 时Tc应大于发动机最大转矩，即Tc二BTema某(1-2)有了上面的关系式， 对于一定的离合器结构而言，只要合理选择其中的参数，并能满足上面的 关系式，就可估算出所设计的离合器是否合适。1.4.2后备系数B后备系数B是离合器设计时用到的一个重要参数, 它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应该要注意 到下面 3点：1）离合器在摩擦片磨损后还应能正常地传递发动机的最大转矩。2）要防止离合器滑磨过大。
7、3）要能防止传动系过载。显然，如果选择的B过小，发动机的最大转矩不能正常传递；如果选择的B过大，那么离合器尺寸过大，会导致传动系超负荷， 难以操作。我们可以根据使用条件的好坏来适当地选取B的大小。在摩 擦片磨损之后，离合器的压力依然能够可靠平稳，所以选取的B值可以 较小；双片离合器的B值应大于单片离合器。表1-2离合器后备系数B的取值范围车型后备系数B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6141的商用车 1.502.25挂车1.804.00本设计是捷达小轿车离合器的设计，故宜取小 值，本次设计取0=1.451.4.3单位压力P0单位压力决定了摩擦表面的耐 摩性，对离
8、合器工作性能和使用寿命有很大影响，选择单位压力必须考虑 离合器的工作条件、发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和 后备系数等因素。当摩擦片采用不同材料时，按下表范围选取：表 1-3 摩擦片单位压力的取值范围摩擦片材料单位压力 P0/MPa 石棉 基材料模压0.150.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.350.50 铁基金属陶瓷材料0.701.50根据车型的具体参数此次设计选用石棉基 编织材料，取=0.30MPa。1.4.4摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙At摩擦片的摩擦因数f 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f的取值范围
9、见下表。表1-4摩擦材料的摩擦因数f的取值范围3摩擦材料摩擦因数石棉 基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35 铁基0.350.50金属陶瓷材料0.4本次设计采用石棉基编织材料，所以 取 f=0.30摩擦面数Z为离合器从动盘数是的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大 小及其结构尺寸。本次设计为单片离合器，故 Z=2离合器间隙At是指离合器处于正常结合状态、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结合， 在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙At般为34mm 本次设计取At=3mm1.4.5摩擦片外径D、内径d和厚
10、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、后备系数B和单位压力已选定情 况下，可根据公式D=312BTema某nfZP0(1-c3)(1-3)摩擦片外径D (mm) 也可根据发动机最大转矩按如下经验公式选用：表 1-6 离合器尺寸选择参数表外径 D/mm 内径 d/mm 厚度h/mml601103.21801253.52001403.52251503.5 最后确定：外径 D=200mm, 内径d=140mm,内外径之比c=0.7而摩擦片的厚度b主要有3.2mm,3.5mm 和 4mm 三种。此处取 b=3.5mm1.5
11、 摩擦片材料选择和尺寸校核离合器摩擦 片在性能上应满足如下要求：（1）摩擦因数较高且稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度变化对 其影响要小；（2）具有足够的机械强度和耐磨性；（3）材料密度要小，以减小从动盘转动惯量；（4）热稳定性好，高温下比较稳定；（5）磨合性好，不致刮伤飞轮和压盘表面；（6）接合平顺，无“咬合”或“抖动”现象；（7）长期停放后，摩擦面间不发生“粘着”现象；（8）油、水对其摩擦性能的影响要达到最小。1.5.1摩擦片材料选择离合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材 料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉基材料具有摩擦因数较 高（大约0.30.45）、密度较小、制造容易、价格
12、低廉等优点。目前主 要应用于中、轻载荷下工作。所以本次设计选取石棉合成物制成的摩擦材料.1.5.2摩擦片尺寸校核1）最大圆周速度摩擦片外径D （mm）的选取应使最大圆周速度不超过 6570m/，即m/m/式中，为摩擦片最大圆周速度（m/）；为发动机最高转速取 6650；为摩擦片外径径取 200mm；故符合条件。2）摩擦片的内外径比c应在0.530.70范围内：c=0.70w0.530.703 ）保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并 防止传动系过载，B应在1.21.75之间，而由（1-1）计算的 Tc=247.6Nm，将其代入（1-2）式得：B二Tc/Tema某=1.48三1.201.75（2）
13、单位面积滑磨转矩单位 面积滑磨转矩应小于其许用值，即二（1-5）所以=（N/）式中，为单位面 积滑磨转矩（Nm/mm2），可按表1-7选择表1-7许用单位面积滑磨转矩 T的要求外径 D/mmW210210250250 325320Tg/（N/mm） 2.833.54当摩擦片外径DV210时，=1.30N/V故符合要求。4）为了减少汽车起步过程中的离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过 高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位面积滑磨功应小于其许用值，即（1-6 ）式中，3单位摩擦面积滑磨功（J/mm2）；3其许用值 0.4J/mm2；是汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J），可根据下式 计算（
14、1-7）式中：ne一发动机转速，乘用车取2000r/min；ma汽车总质量（kg），为1470kg；rr汽车轮胎滚动半径，为233.3mm；ig汽车起步时所用变速器档位的传动比，数值取3.45；i0主减速器传动比，取3.67。各个数值代入(7)式：得到W=10920.9J，再把W和摩擦片的各个数值 代入式(6)，得：w=0.34J/mm2Ww=0.4J/mm2。经过校核可知，摩擦片的设计符合相应的设计要求2 扭转减振器设计 2.1 扭转减振器选型由于发动机传到汽车传动系中的转矩是周期地不断变 化的，从而使传动系统产生扭转振动。若振动频率与传动系的自振频率相 重合会发生共振，影响传动系中零件的寿
15、命。为避免共振，缓和传动系所 受的冲击载荷，在许多汽车的传动系统中装设了扭转减振器，且大多数将 扭转减振器附装在离合器的从动盘中。图 2-1 扭转减振器工作示意图 1、2减振弹簧；3 从动盘本体；4 阻尼片；离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了从动盘两侧的 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。因为有 弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中 的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们 之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。2.2 扭转减振器主要参数选择与设计计算扭转减振器的设计计算着重 于减振弹簧。1)减振弹簧的材料：采用60Si2MnA弹簧钢丝。2)减振弹簧个数 Zj 的选取：当摩擦片外径D250mm时，由于D=180mm，所以Zj取4。3) 减振弹簧的位置半径R0减振弹簧的位置半径R0 一般取(0.60 0.75)d/2,即37.543.75mm,同时为了保证离合器可靠的传动发动机的转 矩，减振弹簧位置直径2R0约小于摩擦片内径约50mm，所以取R0=40mm。4) 极限转矩Tj极限转矩是指减振器在消除了
