离合器设计说明书

1、沈阳理工大学应用技术学院课程设计目 录一 离合器主要参数的选择 21.1 计算汽车起步时离合器的滑磨功 21.2 计算离合器转矩容量 21.3 确定离合器摩擦片外径D、内径d及面积A 31.4 确定压盘质量 31.5确定压紧力（选用石棉基编制摩擦片，=0.3） 31.6摩擦片单位面积压力 31.7 单位面积滑磨转矩 3二 离合器基本参数的优化 42.1 设计变量 42.2 目标函数 42.3 约束条件 4三 从动盘总成的设计 53.1 从动盘总成 5四 压盘和离合器盖设计 64.1 离合器盖设计 64.2 压盘几何尺寸的确定 64.3 压盘传动方式的选择 64.4 传力片的强度校核 64.5

2、离合器的分离装置设计 7五 膜片弹簧的设计 95.1 膜片弹簧的基本参数的选择及校核 9小结 11参考文献 11一 离合器主要参数的选择表1-1 离合器设计参数发动机型号发动机最大转矩N·m/(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CS475Q108/32004.8964.8755.5-132000城乡拉式单片膜片弹簧离合器1.1 计算汽车起步时离合器的滑磨功为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值。汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功为：根据根据

3、参考文献1公式2-13W = () = () = 17136.8(J) 式中， 为汽车总质量(kg)；为轮胎滚动半径(m)；为汽车起步时所用变速器档位的传动比； 为主减速器传动比；为起步时所用变速器档位的传动比；n为发动机转速(r/min)。 1.2 计算离合器转矩容量离合器转矩容量T=其中，后备系数是离合器很重要的参数，它在保证离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。在开始设计离合器时，一般是参照已有的经验和统计资料，并根据汽车的使用条件、离合器结构形式的特点等，初步选定后备系数。汽车离合器的后备系数推荐如下。小轿车：=1.21.3；载货车：=1

4、.72.25；带拖挂的重型车或牵引车：=2.03.0。本次设计中取1.2。所以，T=1.2×108=129.6(N·m)1.3 确定离合器摩擦片外径D、内径d及面积A根据汽车设计课程设计指导书图2-4选取摩擦片外径D=225mm，内径d=150mm，由指导书表2-5知其厚度为3.5mm，其单面面积a=22089.3，则摩擦片总面积A=2a=44178.6根据指导书表2-6， 符合要求 最大功率则P/A=0.0008190.0024，符合要求。1.4 确定压盘质量由表2-6，W/m=95680,得m=0.179KgP/m=33,得m=1.097Kg计算温升t=，不符合要求，需

5、要重新确定压盘质量取压盘厚度为13mm，则m=计算温升t= t=，符合要求，则压盘质量为2.24Kg1.5确定压紧力（选用石棉基编制摩擦片，=0.3） F=1.6摩擦片单位面积压力确定单位压力的时候，应从两方面考虑。一是摩擦材料的耐压强度；二是摩擦材料的耐磨性。在确定摩擦片上的单位压力值时，在保证离合器的可靠性的前提下，应尽可能选择小的值，以利于提高离合器的寿命。由于离合器的形式为单摩擦片干式选用的是石棉基编织摩擦材料，单位压力p=0.250.35(MPa)。P=F/A=2273.7/22089.3=0.1029N/mm,符合要求1.7 单位面积滑磨转矩=式中： T=1.2×108=

6、129.6(N·m)故3.0，符合要求二 离合器基本参数的优化2.1 设计变量后备系数取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。单位压力P也取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为：2.2 目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为2.3 约束条件2.3.1 最大圆周速度根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版）式（210）知，式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s）; 为发动机最高转速（r/min）所以，故符合条件。2.3.2 摩擦片内、外径之比cC=，满足0

7、.53的条件范围。三 从动盘总成的设计3.1 从动盘总成3.1.1 从动盘的结构组成与选型从动盘有两种结构形式：不带扭转减振器的和带扭转减振器的。不带扭转减振器的从动盘结构简单，重量较轻，转动惯量小。此次设计任务选择较简单的不带扭转减振器的从动盘。3.1.2 从动盘钢片从动盘钢片要求质量轻，尽量小的转动惯量，具有轴向弹性结构，硬度和平面度要求高。材料选用中碳钢板（50号），厚度取为2mm,表面硬度为3540HRC3.1.3 从动盘毂根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版），从动盘毂轴向长度不宜过小，以免再花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.01.4倍的花键轴直径。从动盘毂的材

8、料选取45锻钢，并经调质处理，表面和心部硬度一般2632HRC。根据摩擦片的外径D的尺寸以及根据汽车设计（王望予编著，机械工业出版社出版）表27查出从动盘毂花键的尺寸。由于D=225mm,则查表可得，花键尺寸：齿数n=10， 外径=29mm, 内径23mm 齿厚t=4mm,有效齿长l=25mm, 挤压应力MPa3.1.4 从动盘摩擦片对于摩擦面片来说，有两个方面要选择确定，一是结构尺寸，内、外直径已在前面选定，厚度可根据使用寿命确定。二是材料，这里选取石棉基摩擦材料。四 压盘和离合器盖设计4.1 离合器盖设计离合器盖是离合器的主动件之一，它必须与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩给压

9、盘。此外它还是离合器压紧弹簧和分离杆的支承壳体。在设计时应注意三个问题。（1)刚度问题为了增加刚度，一般载货汽车的离合器盖常用厚度为4mm的低碳钢板（08号钢）冲压成比较复杂的形状。（2） 通风散热问题 为了加强离合器的冷却，离合器盖上必须开设多个通风窗口。（3）对中问题离合器盖内装有压盘、分离杆、压紧弹簧等零件，因此它相对发动机飞轮曲线中心线必须要有良好的定心对中，否则回破环系统整体的平衡，严重影响离合器的正常工作。4.2 压盘几何尺寸的确定压盘的尺寸在之前已经计算出，外径为225mm，内径为150mm，厚度为13mm4.3 压盘传动方式的选择由于传统的凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接

10、方式存在传力处之间有间隙的缺点，故选择已被广泛采用的传力片传动方式，简化了压盘的结构，有利于压盘的定中。为了改善传力片的受力状况，它们沿圆周切向布置，一般有34组，每组34个弹性薄片组成，片厚一般为11.2mm。但它们的正反向特性不相同。传力片在离合器的作用有两种情况，一是只传递动力到压盘，受力单一，结构简单；二是既传递动力由负责压盘的分离运动，受力和结构相对复杂。4.4传力片的强度校核 离合器在正常工作时，传力片既受弯又受拉见汽车设计课程设计指导书（图3-20）。为精确校核传力片强度计算。 传动片采用3组，每组3片的形式，具体尺寸为，宽b=20mm，厚b=1mm，两孔间距为l=75mm，孔直

11、径为d=8mm，传动片弹性模量E=2M Pa， 1）正向驱动力应力为 2）反向驱动力应力为 3）轴向弹性恢复力为 为传力片有效长度，（d为螺钉孔直径）；为传力片组数；为每组有传力片数；为每一传力片的截面惯性矩；E为材料弹性模量；为正常工作时传力片的轴向最大变形量；为传力片厚；R为传力片布置半径；为传力片宽度；为发动机最大转矩。计算传力片的有效长度 计算传力片的弯曲强度总刚度 1） 由公式计算正向驱动应力（发动机车轮） 2）计算反向驱动应力（车轮发动机鉴于上述传动片的应力状况，应选用80号钢。 3）传力片的最小分离力（弹性恢复力）发生在新装离合器的时候，从动盘尚未磨损，离合器的接合状态下的弹性弯

12、曲变形量此时最小，根据设计图纸确定 则最小弹性恢复力为 认为可以。4.5 离合器的分离装置设计4.5.1 分离杆结构形式的选择 在采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器中，分离杆的作用有膜片弹簧中的分离指来完成分离。对于推式膜片弹簧离合器，离合器盖边不折弯，改用梳状板来支撑支承环，提高了支承刚度，与汽车设计课程设计指导书图3-21d参考。4.5.2 分离轴承在工作中分离轴承主要承受轴向力，某些情况还要承受径向力，轴向推力类则适合低速、高轴向负荷的情况，见汽车设计课程设计指导书图3-22d采用的轴承属于角接触球轴承，详细内容见机械课程设计简明手册。五 膜片弹簧的设计5.1 膜片弹簧基本参数的选择及校核

13、5.1.1 膜片弹簧外径D 取D=0.92，为摩擦片外径,得D=207mm5.1.2 膜片弹簧内径d 取d=0.82D=169.4mm5.1.3 分离指数目n的选取 分离指数目n常取为18。5.1.4 膜片弹簧的当量内径d 选择窗口底边为圆弧，则d=d（0.9744+0.000483）=165.5mm5.1.5 计算支点转换系数、支点转换系数W=（D-d）/(D- d)根据指导书表2-12，用插值法求得D=203mm，d=173.7mm则得W=0.715.1.6 计算膜片弹簧厚度t=2.01mm，取t=2.18mm5.1.7 计算锥形高度CC=（1.8-2.3）t取C=2.1t=4.58mm5

14、.1.8 计算修正系数取A=1.2，B根据指导书图2-27选择中间变量=式中，k=1.45-1.75,取k=1.6得=1.574，选取B=2.55.1.9压平点变形压平点变形= C=4.585.1.10 峰值点变形峰值点变形= C-=3.11mm5.1.11 谷值点变形谷值点变形= C+=6.05mm5.1.12 压平点处负荷 F= =2821.87N 同理可求得峰值点处负荷F=3378.47N 谷值点处负荷F=2265.27N =1.49，在1.15-1.65 范围之内，符合要求5.1.13 切槽宽度1、2及半径切槽宽=3.2-3.5mm，取=3.3mm，窗孔槽宽=9-10mm，取=10mm

15、,窗孔内半径一般满足（r-r） 的要求。5.1.14 压盘加载点半径和支承环加载点半径的确定和得取值将影响膜片弹簧的刚度。应略大于且尽量接近，应略小于R且尽量接近R。R1和r1需满足下列条件：故取R=206mm，171mm第11页小 结这次课程设计，我们设计的题目是离合器。这个题目看起来很简单，以前学汽车构造时也见过许多离合器的实物，但现在动手设计起来才发现真的很困难。先从找资料计算这个环节说起。我们主要使用汽车设计，老师又像我们推荐了一本叫做汽车设计课程设计指导书，买来之后才发现真的很好用，一些内容和数据都师最新的，还有许多书上没有的内容。以前觉得学得还不错，但现在要做起来真是一点头绪都没有

16、，只好把书来回地翻阅，总算是把需要的尺寸和数据都选择好了，算完校核的时候又出现问题。只好重新选数据再计算一遍。就这样，计算过程就花了几天时间。再来说说制图环节。由于自己的AutoCAD学的不是很好，所以画起图来费了不少劲，有不懂的就问寝室的同学，发现不懂的真是太多了，也多亏了室友不厌其烦的赐教了。就这样，画了一周多的时间，终于把图弄好了。最后就是说明书的编写了，按照在草稿上算好的数据，把他们做成电子档，整理、重新排版。要把那些带有希腊字母的公式在电子稿上打出来真的很是麻烦，每一个都要在插入选项中去找。虽然很麻烦，但经过我的努力，还是弄好了一份自己比较满意的说明书。通过这次课程设计，我意识到我们学习的理论，必须结合着实际使用情况去思考。理论知识学得再好，如果没有实践，还是一样不知到怎么去运用。在以