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1、第一节概述(ish)二、组成包括(boku)主动部分、从动部分、压紧机构和操纵结构四部分（P52图）第1页/共58页第一页，共59页。第一节概述(ish)三、设计要求1.能可靠地传递发动机最大转矩2.主、从动部分分离要彻底3.接合平顺，确保起步平稳4.从动部分转动惯量小5.吸热能力强，散热性能好6.避免扭振，并具有吸振、缓冲、减少噪声的能力7.操纵轻便、准确，以减轻驾驶员疲劳(plo)8.作用到摩擦衬片上的正压力和摩擦系数变化要小9.应有足够强度和良好的动平衡,保证工作可靠,寿命长10.结构简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便第2页/共58页第二页，共59页。第二节离合器的结
2、构方案(fngn)分析一、分类(fnli)第3页/共58页第三页，共59页。第二节离合器的结构方案(fngn)分析二、从动(cngdng)盘数的选择第4页/共58页第四页，共59页。第二节离合器的结构(jigu)方案分析三、膜片弹簧离合器特点优点（1）有较理想的非线性特性，弹簧压力在衬片磨损范围内基本不变，因而传递转矩大致不变；（2）兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单紧凑，零件数目少，质量小；（3）高速旋转时压紧力下降极小，性能稳定（4）压力分布均匀，摩擦片磨损均匀（5）通风散热好，使用寿命长（6）膜片弹簧中心与离合器中心重合(chngh)，平衡性好缺点制造工艺复杂，成本高，对材质和精度要
3、求高第5页/共58页第五页，共59页。第二节离合器的结构方案(fngn)分析三、膜片弹簧(tnhung)离合器特点第6页/共58页第六页，共59页。第二节离合器的结构(jigu)方案分析三、膜片弹簧(tnhung)离合器拉式和推式第7页/共58页第七页，共59页。第二节离合器的结构(jigu)方案分析三、膜片弹簧(tnhung)离合器拉式和推式主要区别膜片弹簧(tnhung)安装方向相反，支承方式不同第8页/共58页第八页，共59页。第二节离合器的结构方案(fngn)分析三、膜片弹簧(tnhung)离合器拉式和推式当离合器尺寸(ch cun)、Temax相同时 。第9页/共58页第九页，共59
4、页。第二节离合器的结构(jigu)方案分析三、膜片弹簧(tnhung)离合器支承形式推式膜片弹簧(tnhung)的支承形式双支承环单支承环无支承环拉式膜片弹簧(tnhung)的支承形式无支承环单支承环第10页/共58页第十页，共59页。第二节离合器的结构(jigu)方案分析四、压盘的驱动方式凸块窗口式传力销式键块式弹性(tnxng)传动片式第11页/共58页第十一页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)一、离合器传递转矩的能力(nngl)1、取决于摩擦面间的静摩擦力矩：Tc=fFZRc式中：F为工作压力；f为摩擦因数，0.250.30；Z为摩擦面数；Rc为平均摩擦半径。2、平均摩擦
5、半径假设压力分布均匀，将分布力等效为集中力，得：当d/D0.6时，有：第12页/共58页第十二页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)一、离合器传递转矩的能力(nngl)3、摩擦面的单位压力p0：得到静摩擦力矩4、离合器的后备系数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，=Tc/Temax 。为了保证可靠地传递发动机的最大转矩，要求必须大于1。第13页/共58页第十三页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)二、后备系数的选择考虑以下因素，不宜选取过大。防止传动系过载紧急接合离合器，T传（23）Temax不松开离合器、紧急制动，T传=（1520）Temax保证离
6、合器尺寸小，结构简单。减少踏板力，操纵轻便。（单位压力(yl)小）发动机缸数多，转矩平稳，可取小些。膜片弹簧离合器可以取小。（压紧力稳定）第14页/共58页第十四页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)二、后备系数的选择下列因素要求不宜(by)选取过小。衬片磨损后，仍能可靠传递Temax，宜取大些。防止离合器接合时滑磨过大，导致寿命下降；使用条件恶劣，有拖挂，为提高起步能力；柴油机因工作粗暴，转矩不平稳，宜取大些。第15页/共58页第十五页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)三、单位(dnwi)压力p0材料(cilio) p0 MPa石棉基材料(cilio) 0.10
7、0.35粉末冶金材料(cilio) 0.350.50金属陶瓷 0.701.50第16页/共58页第十六页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)四、摩擦片外径D、内径(nijn)d和厚度b当离合器结构形式及摩擦材料选定，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：摩擦片外径也可根据发动机最大转矩按经验公式选用式中KD为直径系数，取值见表2-3。第17页/共58页第十七页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)四、摩擦片外径D、内径d和厚度b当D确定后，d可按d/D在0.530.70来确定；D不变时，若d取小时：摩擦面积增加，Tc增加；但压力分布不均匀；内外圆圆周
8、速度(sd)差别大；减振器安装困难。D、d、b应符合国标GB/T5764-1998汽车用离合器面片。所选D应使摩擦片最大圆周速度(sd)不超过65-70m/s，以免摩擦片发生飞离。第18页/共58页第十八页，共59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)五、摩擦因数f、摩擦面数Z和间隙t摩擦因数取决于摩擦片所用材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素摩擦片材料主要有石棉基材料、粉末冶金和金属陶瓷( jnshtoc)等。石棉基材料摩擦因数受工作温度、单位压力和滑磨速度影响较大，而粉末冶金和金属陶瓷( jnshtoc)的摩擦因数较大且稳定。各种材料的f见表2-3。第19页/共58页第十九页，共
9、59页。第三节离合器主要参数的选择(xunz)五、摩擦因数f、摩擦面数Z和间隙t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结构尺寸。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(guchng)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，一般为3-4mm。第20页/共58页第二十页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算一、离合器基本参数的优化1.设计(shj)变量=Tc/Temax=fFZRc/Temax ；取决于F、D、d。p0=4F/(D2-d2)，p0取决于F、D、d。离合器基本参数的优化
10、设计(shj)变量为：第21页/共58页第二十一页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算一、离合器基本参数的优化2.目标函数参数优化设计的目标是，在保证性能(xngnng)的条件下结构尺寸（D、d）尽可能小。即目标函数：第22页/共58页第二十二页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算一、离合器基本参数的优化3.约束条件1)D应保证Vd6570m/s2)0.53c0.703)1.24.04)d2R0+50，R0为减振弹簧位置半径(bnjng)5)单位面积传递的转矩6)7)单位摩擦面积的滑磨功w第23页/共58页第二十三页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算二、膜片弹簧
11、的弹性特性1.碟簧子午断面坐标系膜片弹簧受载后，碟簧子午断面绕O点转动，该点切向应变(yngbin)与应力均为零，称之为中性点。将坐标原点取在中性点处。第24页/共58页第二十四页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算二、膜片弹簧的弹性特性(txng)2.膜片弹簧的变形第25页/共58页第二十五页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算二、膜片弹簧的弹性特性3.碟簧变形(binxng)与载荷的关系式中：H内截锥高；h板厚； R、r自由状态时大、小端半径(bnjng)； R1 、 r1压盘、支撑环加载点半径(bnjng)；第26页/共58页第二十六页，共59页。第四节离合器的设计(
12、shj)与计算二、膜片弹簧的弹性特性(txng)4.分离指变形与载荷的关系第27页/共58页第二十七页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算三、膜片弹簧的强度计算( jsun)1.切向应力在碟簧子午断面中的分布=0的等应力线：y=(-/2)xK点为所有(suyu)等应力线交点：（-e,- (-/2)e ）第28页/共58页第二十八页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算三、膜片弹簧(tnhung)的强度计算2.碟簧最大切向应力点最大压应力在B点（-(e-r),h/2）变形过程中，压应力最大值对应的夹角：最大拉应力出现在A点第29页/共58页第二十九页，共59页。第四节离合器的设
13、计(shj)与计算三、膜片弹簧的强度计算3.B点的当量应力在分离轴承推力作用下，B点还受弯曲(wnq)作用。弯曲(wnq)应力：根据最大切应力理论，B点的当量应力为：60Si2MnA材料的许用应力为15001700MPa。第30页/共58页第三十页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算四、膜片弹簧基本参数的选择1.H/h和hH/h决定了膜片弹簧弹性特性曲线的形状(xngzhun)。推荐H/h=1.52.0，h=24mm第31页/共58页第三十一页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算四、膜片弹簧基本参数的选择2.R/r和R、r的选择比值R/r大，则材料(cilio)利用率低；弹
14、簧刚度大；弹性特性曲线受直径误差影响大；应力越高。推荐R/r=1.201.35推式：RRc（摩擦片平均半径）；拉式：rRc3.=915第32页/共58页第三十二页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算四、膜片弹簧基本参数的选择4.膜片弹簧工作点位置的选择拐点H对应着膜片弹簧压平的位置；工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，靠近H点处。1B=(0.81.0)1H5.分离(fnl)指数目n12n24，一般取18第33页/共58页第三十三页，共59页。第四节离合器的设计(shj)与计算五、膜片弹簧材料及制造工艺1.材料：60Si2MnA或50CrVA2.工艺：强压处理：在分离(fnl)方向上，
15、使之过位移38次；塑性变形产生反向残余应力，使疲劳寿命提高5%30%。凹面或双面喷丸处理：表层产生塑性变形，形成强化层，提高疲劳寿命。分离(fnl)指端部高频淬火与镀铬：可提高耐磨能力膜片弹簧与压盘接触圆处挤压处理：防止产生裂纹第34页/共58页第三十四页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设计一、组成与功用1.组成弹性元件和阻尼元件（阻尼片）2.功用降低传动系扭转刚度；增加传动系扭转阻尼，抑制扭转共振振幅；控制怠速时的扭振和噪声；缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击(chngj)载荷。3.弹性特性：线性和非线性第35页/共58页第三十五页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设
16、计二、参数选择1.极限转矩Tj：是指减振器消除限位销与从动盘毂缺口(quku)之间间隙1时所能传递的最大转矩。Tj=（1.52.0）Temax2.扭转角刚度k式中：K弹簧线刚度Zj弹簧数R0弹簧分布半径合理的扭转角刚度可以使系统的共振现象不发生在发动机常用工作转速范围内。初选时，取k13Tj。第36页/共58页第三十六页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设计二、参数选择3.阻尼(zn)摩擦转矩T合理选择T，可以有效消除扭转振动。初选T=(0.060.17)Temax4.预紧转矩TnTn增大，共振频率将减小，但不应大于T。初选Tn=(0.050.15)Temax5.减振弹簧位置半径R
17、0R0尽可能大一些，一般R0=（0.600.75）d/2。第37页/共58页第三十七页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设计二、参数选择6.减振弹簧个数Zj根据摩擦片外径选取(xunq)。7.减振弹簧总压力F限位销与从动盘毂之间的间隙被消除时的弹簧受到的压力。F=Tj/R08.极限转角jL为弹簧工作变形量），通常取312。第38页/共58页第三十八页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设计三、双质量飞轮(filn)1.结构第39页/共58页第三十九页，共59页。第五节扭转(nizhun)减振器的设计三、双质量飞轮2.特点优点：R0提高，弹簧刚度下降，允许转角变大。降低发动
18、机变速器振动系统固有频率，避免怠速时共振。减振效果提高。从动盘上没有减振器，从动部分转动惯量下降，对换档有利。3.缺点弹簧安装半径大，离心力大，弹簧中段易鼓出，磨损(msn)严重。第40页/共58页第四十页，共59页。第六节离合器的操纵(cozng)机构一、对操纵机构的设计要求1.操纵轻便。踏板力要小，踏板行程(xngchng)要合理。2.有踏板自由行程(xngchng)调整机构。3.有踏板行程(xngchng)限位装置，防止操纵机构过载。4.有足够的刚度。5.传动效率要高。6.发动机振动，车架、驾驶室变形不会影响正常工作。7.工作可靠、寿命长，维修保养方便。第41页/共58页第四十一页，共5
19、9页。第六节离合器的操纵(cozng)机构二、结构形式(xngsh)选择第42页/共58页第四十二页，共59页。第六节离合器的操纵(cozng)机构三、操纵机构的设计计算1.踏板行程(xngchng)S式中：Z面数；S分离间隙2.踏板力Ff第43页/共58页第四十三页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成1.组成从动盘毂摩擦片从动片扭转减振器2.应满足如下要求转动惯量小；具有( jyu)轴向弹性；应装扭转减振器。第44页/共58页第四十四页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成3.实现轴向弹性的方法1）在从动片外缘开6-12个T型
20、槽，形成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两侧的摩擦篇则分别铆在每相隔一个的扇形上。T型槽还可以减少( jinsho)由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形。主要用于商用车中。2）将扇形波形片的左右凸起段分别与左右侧摩擦片铆接，由于波形片比从动片薄，这种结构的轴向弹性较好，转动惯量较小，适宜于高速旋转，主要应用于乘用车和总质量小于6t的商用车上。第45页/共58页第四十五页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成3.实现轴向弹性的方法3）利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆接在左侧摩擦片上，并交替把右片铆接在右侧摩擦片上。这种结构( jig
21、u)的弹性行程大，弹性特性比较理想，可使汽车起步极为平顺。主要应用于排量大于2.5L的乘用车上。4）将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上，只在靠近压盘侧的从动片铆接有波形片，右侧摩擦片用铆钉与波形片铆合。这种结构( jigu)的转动惯量大，但强度较高，传递转矩的能力较大，适用于商用车。第46页/共58页第四十六页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成4.从动盘毂承受载荷大，几乎承受由发动机传来的全部转矩。一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片外径和发动机最大转矩选取。从动盘毂轴向长度不宜太小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离
22、不彻底，一般选1.0-1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（35/45/45Cr），并经调质处理，表面和心部硬度26-32HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺，对减振弹簧(tnhung)窗口及与从动片配合处应进行高频处理。第47页/共58页第四十七页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成5.摩擦片性能要求摩擦因数高且稳定，工作温度、单位压力及滑磨速度变化对其影响小足够的强度和耐磨性密度(md)小，以减小从动盘转动惯量热稳定性好磨合性能好接合平顺，不产生咬合或抖动现象长期停放不发生粘着第48页/共58页第四十八页，共59页。第七节离合器主要
23、(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成(znchn)5.摩擦片材料石棉基材料粉末冶金金属陶瓷第49页/共58页第四十九页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成5.摩擦片与从动片连接方式铆接连接可靠，更换摩擦片方便，适宜在从动片上安装波形(bxn)片，但其摩擦面积利用率小，使用寿命短粘接可增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高的抗离心力和切向力的能力；但更换摩擦片困难，且使从动盘难以安装波形(bxn)片，无轴向弹性，可靠性低。第50页/共58页第五十页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计一、从动盘总成6.从动片要求质量轻，具有轴向弹
24、性，硬度和平面(pngmin)度高。材料常用中碳钢板或低碳钢板。一般厚度1.3-2.5，表面硬度35-40HRC。7.波形片和减振弹簧波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度40-46HRC，并经过表面发蓝处理。减振弹簧常采用60SI2MnA、50CrVA、65Mn等。第51页/共58页第五十一页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计二、离合器盖总成1.组成：离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆、支撑环等2.离合器盖的设计要求：应具有足够的刚度；应与飞轮保持良好的对中；膜片弹簧(tnhung)支承处应具有高的尺寸精度；开较大的通风口。乘用车和载质量较小的商用车离合器盖一般用低
25、碳钢板，载质量较大的商用车用铸铁件或铝合金压铸件。第52页/共58页第五十二页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计二、离合器盖总成3.压盘的设计要求较大的质量；较大的刚度，保证压紧力分布均匀；与飞轮应保持良好的对中（进行静平衡）；高度尺寸（从支撑压点到摩擦(mc)面的距离）公差小。压盘形状复杂，要求传热好，具有较高的摩擦(mc)因数，通常用灰铸铁，硬度170-227HBS。也有少数用铝合金压铸件。第53页/共58页第五十三页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计二、离合器盖总成4.传动片其作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转(xunzhu
26、n)；分离时又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各传动片沿圆周均匀分布，它的变形不会影响到压盘的对中性和离合器的平衡。常用3-4组，每组2-3片，每片厚度0.5-1.0mm，一般由弹簧钢带65Mn制成。第54页/共58页第五十四页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计二、离合器盖总成(znchn)5.分离杠杆装置分离杠杆应具有较大的弯曲刚度；分离杠杆与压盘无运动干涉；分离杠杆内端高度应能调整；分离杠杆支撑处的摩擦损失要小；应避免在高速旋转时因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力；能鼓风，提高散热能力。用低碳钢板冲压或中碳钢锻造成形。第55页/共58页第五十五页，
27、共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计三、分离轴承总成1.组成由分离轴承、分离套筒等组成。2.特点在工作主要承受轴承轴向分离力，同时(tngsh)还承受高速旋转时离心力作用下的径向力。第56页/共58页第五十六页，共59页。第七节离合器主要(zhyo)零部件的结构设计三、分离轴承总成3.典型结构推力球轴承或向心球轴承润滑条件差，磨损严重，噪声大，可靠性差，使用寿命低角接触推力球轴承全密封结构和高温锂基润滑脂，其端部形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用(ciyng)球形端面，舌尖部为弧形时采用(ciyng)平端面或凹弧端面。自动调心式分离轴承第57页/共58页第五十七页，共59页。感谢您的观赏(gunshng)！第58页/共58页第五十八页，共59页。内容(nirng)总结第一节概述。9.应有足够强度和良好的动平衡,保证工作可靠,寿命长。2)0.53c0.70。=0的等应力线：y=(-/2)x。工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，靠近H点处。12n24，一般取18。弹性元件和阻尼元件（阻尼片）。R0尽可能大一些，一般R0=（0.600.75）d/2。踏板力要小，踏板行程(xngchng)要合理。承受载荷大，几乎承受由发动机传来的全部转矩。推力球轴承或向心球轴承。感谢您的观赏第五十九页，共59页。
