车辆单片离合器设计

1、工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ）题 目： 车辆单片离合器设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 06 级 3 班 姓 名： 张 磊 学 号： 2006664329 指导教师： 陈 杰 平 日 期： 2010年 5月 目 录1、绪论32、离合器简介及其作用53、离合器设计的设计要求74、某轿车离合器的设计74.1.离合器参数的确定8摩擦片外径的确定8单位压力的确定8滑磨工L的计算84.2离合器的磨损寿命计算94.3离合器从动盘总成设计要求94.4从动片的设计要求94.5从动盘毂的设计11花键的设计11对从动盘毂花键进行强度校核114.6从动盘摩擦材料124.7压盘和离合器盖的设

2、计12对压盘结构设计的要求:12压盘的几何尺寸以及材料的确定13压盘的校核134.8膜片弹簧的设计14膜片弹簧的参数要求14膜片弹簧的支撑形式14膜片弹簧基本参数的选择14膜片弹簧的校核164.9扭转减振器的设计16扭转减振器的概述16扭转减振器的设计17扭转弹簧的设计184.10分离装置的选择205、总结20致 谢21附录22参 考 文 献26车辆单片离合器设计摘要 离合器是实现了汽车主从动件的分离，保证汽车起步平稳，实现换挡平顺和过载保护的重要部件。本文在对离合器的产生、分类、发展以及今后的发展方向进行了简要介绍基础上，主要针对某型号轿车的离合器及其结构、压盘与摩擦片结合方式、分离方式进行

3、了设计，完成了膜片弹簧等零部件的尺寸进行设计和校核，绘制了总体装配图和部分零件图，运用了CAD进行图形绘制。 关键字：车辆、离合器、设计1、绪论本文主要对某型号汽车离合器进行设计，搜集该汽车发动机的各个数据，查阅了大量关于离合器的文献、期刊、著作等资料。并对离合器的主要部件进行了计算、设计、选择和校核。熟悉掌握了离合器的组成、原理以及工作特性。并运用了MATLAB进行计算和分析校核。熟练应用CAD进行了主要零部件和总装图的绘制。在对离合器的设计中，我还查阅了关于离合器计算的相关书籍，并对计算数据结构进行优化。汽车的发展已有一百多年的历史了，在汽车的发展史中，离合器占据着举足轻重的作用。我国汽车

4、离合器的研究制造起源于上个世纪30年代，当时制造设备极其简陋，而且生产手段也极其有限。直到上世纪50年代中期开始，一汽、南汽、上汽、“二汽”等才相继成立。离合器在车间或工厂才开始批量化生产，此时才有了真正意义上的离合器制造。上世纪70年代，我国的离合器探索研究才初具雏形。此后由于汽车产量的逐年增加，各地又建立了一批离合器专业制造厂，逐渐形成了行业的雏形并初具规模。改革开放以后，国家重点支持一汽东光离合器、上海离合器厂、南汽离合器厂、黄石离合器厂等。各企业通过研究发展，均取得较大进步。其中黄石离合器厂分别从英国AP公司、德国F·S公司、美国BW公司、法国VALEO公司引进具有当代水平的

5、膜片弹簧离合器产品及制造技术，带动了离合器行业的快速发展 严正峰.汽车离合器行业发展战略探讨J.汽车与配件,2007,(5):22-24。通过产、学、研相结合，消化和吸收，实现-旋弹簧离合器向膜片弹簧离合器的换代，行业的规模和，水平都获得了提高。国内离合器行业虽然已经有了进步，但与国际同行相比较，差距仍然很大。企业经营规模小，抗风险能力低，缺乏高技术含量的、前瞻性、可持续发展的产品，都是我国面临的主要问题。除此之外，品牌意识淡薄，标准化程度低。国内企业缺乏高水平的研究开发性人才，企业自主开发能力还比较低；企业内部平均管理水平不高，没有一个系统的人才培训机制，人才流失等现象较为严重。国内原材料供

6、应商的质量、技术水平停留在一个较低的标准，一些关键部件只能依赖进口，增加了一些零部件企业的生产成本。技术方面：缺乏创新能力，缺少自主的专项、专利技术；新产品、新技术、新工艺落后，将受制于跨国公司；生产工艺先进程度、可靠性较差，自动化程度和生产率相差甚远；研发的人力、物力、财力严重不足，研发手段落后；实车试验及主观评价极少实行。管理及质量方面：虽然业内90%左右的企业通过ISO9000、QS9000、ISO/TS 16949等各类质量体系认证，也有开始运用工业工程、ERP、一体化管理等现代管理技术。然而，因企业变数较多，造成了管理体系动荡，多数认证流于形式；管理滞后，使产品质量难以保证，对于全球

7、采购5070ppm要求，却只能望而却步。 装备及工艺方面：主要离合器企业的装备及工艺基本与国际同行相近，然而行业的装备水平却低了一档次；成套碳氮共渗设备应用不广，机加工CNC设备采用不普遍，工艺装备对产品的保证能力不强；试验、检测设备的精度不够，可靠性和再生性差。 材料及成本方面：一些主要零部件(膜片弹簧、减振弹赞、库擦片)的国产材料性能依然达不到国外水平，目前为国内轿车配套的离合器膜片弹簧材料仍从德、韩等国家进口，成本优势下降，生产率下降。 企业规模方面：中国汽车离合器行业的规模都还较小。集中国内产销量前五家企业的总量也仅为德国SACHS产销量的一半、法国Valeo或德国Luk产销量的1/3

8、左右。 此外，国内汽车离合器市场严重不规范、无序竞争现象尤为突出、主机厂恶性降价、假冒和伪劣产品的猖撅都制约着整个行业的发展。从20世纪60年代开始，磁粉离合器作为电磁离合器的一个分支在工业控制领域得到了飞速的发展。近年来汽车在性能上向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，特别是载货汽车趋于大型化，离合器的使用条件日酷一日 侯树展,曲金玉,魏晓燕,等.我国汽车磁粉离合器的发展J.磁性材料从器件,2008,2:7-9(13)。对于汽车驾驶者来说，手动变速器带来的驾驶乐趣和自动变速器带来的便利性是一对突出的矛盾，而双离合器自动变速器(DCT)能够解决这个矛盾2。近年来汽车在性能上向高速发展，发动机

9、的功率和转速不断提高，特别是载货汽车趋于大型化，离合器的使用条件日酷一日。磁粉离合器以其长寿命、高可靠性、运转平稳、结构简单等优点成为汽车传统离合器的理想替代品 孙琦,过学迅.双离合器自动变速的发展趋势J.天津汽车,2008,(8):18-20.。望眼全球汽车市场，中国的轿车工业一支独秀。全球知名厂商纷纷到中国合资建厂，导致国内市场竞争激烈，新车型如雨后春笋般的让人日不暇接，车型的更新换代也更加频繁。离合器是决定整车性能的主要部件之一 张文.华膜片弹簧式离合器的分析及优化设计J.应用能源技术.2009,(12):6-9.。翁晓明 翁晓明.湿式双离合器变速器换挡品质的研究J.汽车工程.2009,

10、31(10):927-931,956.在湿式双离合器变速器换挡品质的研究一文中提出结合江淮汽车公司(JAC) 6速湿式双离合器变速器(6DCT)项日的要求，开展了双离合器变速器换挡品质的研究，分析了影响换挡品质的因素，并结合对JAC、AMT、AT及大众汽车公司的Golf GTI(DSG)的试验，提出了改善换挡品质的对策。薛矫智 薛矫智.单项离合器对自动变速器性能的影响J.汽车工程师.2009,(10):45-48.在单项离合器对自动变速器性能的影响一文中也描述道：单向离合器可以单向接合2个部件，单向离合器在分离时能产生超越作用。单向离合器在自动变速器中的作用和用于自动变速器的限制条件。指出具有

11、超越作用的单向离合器，在齿抡变速机构中能够消除降档冲击，因而在自动变速器中得到应用。使用单向离合器会使汽车失去发动机制动的作用，必一要时要取消单向离合器的作用。汽车离合器行业并行工程的产品开发流程是：当初步的需求规划确定后，以产品设计人员为主，其它专业领域的人员为辅，共同进行产品的概念设计 顾晓阳.现代设计技术在汽车离合器行业研发中的应用J.汽车与配件,2007(5):25-27.。车辆起步时对离合器控制提出了很高的要求。传统的机械式换挡机构中，离合器的操纵十分复杂，例如，起步时要求驾驶员根据不同道路环境条件，负载等各种因素，准确判断离合器半接合点的位置，以保证车辆的平稳起步；同时，还要求离合

12、器踏板、油门踏板的操纵动作的配合准确、协调 邓人锋,侯俊.模糊控制在汽车离合器中的应用J.北京汽车. 2007.(1):13-17.。昌世威 昌世威.模糊理论在离合器上的应用J.科技情报开发和经济.2006,16(15):152-153.在模糊理论在离合器上的应用一文中介绍了模糊理论在离合器中的一些应用，其中包括依靠传统控制方法或基于现代控制理论的自动控制方法很难很好地解决离合器的起步控制问题。采用建立在驾驶员经验基础之上的模糊逻辑控制方法可望获得较理想的控制效果。将驾驶员的经验形成控制语言规则，在实时工况下选择合适的语言变量和控制参数，可以实现对离合器的合理控制。离合器分离、接合过程的质量对

13、车辆换挡品质尤其是换挡冲击度有较大影响。离合器的性能对机车起步的平稳性、机车换挡的便捷性以及短时间克服系统超负荷的灵敏性极为重要 罗明军,徐高新,程思远. 离合器的动态过程仿真J.农业机械.2009,(2):87-90.。在动力装置自动同步离合器阻尼腔中保持一定的油压，阻尼孔维持不变的情况下，通过改变主机的调节特性达到改变离合器动作时间的日的，简化了传动系统设置。通过对原动机及控制器工作原理的深入研究，建立了相应的数学模型，利川动力学仿真软件ADMAS的平台对离合器特性时间参数进行了深入的分析，得出其时间参数的控制方法，为传动系统的设计运行提供参考 林洪贵.蒋德松.自动同步离合器阻尼一时间特性

14、研究J.中国航海.2009,32(4):36-38,57.。2、离合器简介及其作用在以内燃机作为动力的机械传动汽车中，无论是AMT还是MT，离合器都是作为一个独立的结构存在的。从目前来看离合器这一部件将会伴随着内燃机的存在而存在，不可能在汽车上消失。尤其是以内燃机做动力的汽车，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。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摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分。通常车辆上的离合器由用螺栓安装在发动机飞轮上的膜片弹簧压盘、可沿变速器输入轴方向轴向移动离

15、合器从动盘、装配在从动盘上的两摩擦片、离合器盘式扭转减振器和离合器分离机构等组成，该分离机构通过滚珠轴承将分离行程从不旋转的执行元件传递给压盘。离合器术语常常隐藏了这样一个事实，即把两个功能完全不相关的元件-摩擦离合器和扭转减振器-合并为一部分 Dip L.Ing.(FH) Matthias Fischer,ZF Sachs AG.Potential and limits of the passenger car dry clutchJ .DRIVE SYSTEM TECHNIQUE.2003,(3):1-13.。扭转减振器的重要性逐步凸显，它是一个用来优化整个传动系统扭转振动的可调节元件。离

16、合器具有保证汽车起步平稳、换挡平顺和过载保护的作用。其工作的可靠性直接关系到汽车的正常行驶。离合器的接合和分离是通过驾驶者对离合器踏板的操作来实现的 刘战芳.自动离合器的发展现状与前景J.城市车辆.2007,(3):54-56.。在汽车起步前，自然要先起动发动机。而汽车起步时，汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系（它联系着整个汽车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，汽车将突然向前冲一下，但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时，具有很大的惯性，对发动机造成很大地阻力矩。在这惯性阻力矩作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能起步。

17、因此，我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器分离，使发动机和传动系脱开，再将变速器挂上档，然后逐渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合。在接合过程中，发动机所受阻力矩逐渐增大，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上，而不致熄火。同时，由于离合器的接合紧密程度逐渐增大，发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加，到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即从静止开始运动并逐步加速。 除此以外，在汽车行驶过程中，为适应不断变化的行驶条件，传动系经常要更换不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮

18、或其他挂档机构，使原用档位的某一齿轮副推出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板，中断动力传动，便于使原档位的啮合副脱开，同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步，这样进入啮合时的冲击可以大大的减小，实现平顺的换档。 当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速，因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩（其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距），对传动系造成超过其承载能力的载荷，而使机件损坏。有了离合器，便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。因此我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭距

19、，保证安全。目前离合器分有电磁离合器和磁粉离合器，摩擦式离合器、液力偶合器。其中电磁离合器和磁粉离合器是新型的离合器类型。电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。电磁离合器可分为：干式单片电磁离合器，干式多片电磁离合器，湿式多片电磁离合器，磁粉离合器，转差式电磁离合器等。电磁离合器工作方式又可分为：通电结合和断电结合。干式单片电磁离合器：线圈通电时产生磁力吸合“衔铁”片，离合器处于接合状态；线圈断电时“衔铁”弹回，离合器处于分离状态。干式多片湿式多片电磁离合器：原理同上，另外增加几个摩擦付，同等体积转矩比干式单片电磁离合器大，湿式多片电磁离合器工作时必须有油液或其它冷却液冷却。磁粉离

20、合器：在主动与从动件之间放置磁粉，不通电时磁粉处于松散状态，通电时磁粉结合，主动件与从动件同时转动。优点：可通过调节电流来调节转矩，允许较大滑差。缺点：较大滑差时温升较大，相对价格高转差式电磁离合器；离合器工作时，主、从部分必须存在某一转速差才有转矩传递。转矩大小取决于磁场强度和转速差。励磁电流保持不变，转速随转矩增加而剧烈下降；转矩保持不变，励磁电流减少，转速减少得更加严重。磁粉离合器以其长寿命、高可靠性、运转平稳、结构简单等优点成为汽车传统离合器的理想替代品2。 转差式电磁离合器由于主、从动部件间无任何机械连接，无磨损消耗，无磁粉泄漏，无冲击，调整励磁电流可以改变转速，作无级变速器使用，这

21、是它的优点。该离合器的主要缺点是转子中的涡流会产生热量，该热量与转速差成正比。低速运转时的效率很低，效率值为主、从动轴的转速比，即n2/n1适用于高频动作的机械传动系统，可在主动部分运转的情况下，使从动部分与主动部分结合或分离。主动件与从动件之间处于分离状态时，主动件转动，从动件静止；主动件与从动件之间处于接合状态，主动间带去从动件转动。离合器的发展是各个领域的，从以前单纯的机械传动，到现在和液压、电磁领域的结合。离合器的另一个发展方向是微型离合器。黄丰，莫易敏，吕俊成 黄丰,莫易敏,吕俊成.微型汽车离合器摩擦材料磨损机制的研究J.润滑与密封.2010,3(35):69-72.在微型汽车离合器

22、摩擦材料磨损机制的研究一文中介绍了一些微型离合器的摩擦材料和摩擦材料的在普通路况的磨损状况。3、离合器设计的设计要求为了保证汽车具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求：1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备；2）接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击；3）分离时要迅速、彻底；4）离合器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）应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）应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力；7）操纵轻便、准确，以

23、减轻驾驶员的疲劳；8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能；9)应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长；10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。根据离合器的设计要求，进行离合器的总体方案的设计和选择，由于膜片式离合器有自动调节压紧力、操作轻便、结构简单紧凑、高速时平衡性好和寿命长等优点，所以选择膜片拉式离合器。4、某轿车离合器的设计某轿车的发动机及其车身基本参数发动机直系4缸轮胎规格205/65 R15最大功率（kw/rpm）102/5500发动机压缩比10:1扭矩（Nm/rmp）182/430

24、0-4500缸径×行程83.5×90气门总数16制动器类型盘式整备质量（kg）1470满载质量（kg）18354.1.离合器参数的确定4.1.1摩擦片外径的确定离合器外径式离合器的基本尺寸之一，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，它和离合器多需传递的转矩大小有一定联系。根据条件发动机传递的最大转矩为Temax=182（N·m）离合器的外径（D）D=100 （4-1-1）系数A反映了不同结构和使用条件对D的影响 因为是轿车 所以A= 47根据计算D=196.78mm由文献 徐石安,江发潮.汽车离合器M(第1版).清华大学出版社.2005.表 摩擦片尺寸系列和参数选取

25、离合器外径D=250mm离合器内径d=155mm离合器厚度为3.5mmC=0.620 （4-1-2）=0.762 （4-1-3）单位面积为320cm24.1.2单位压力的确定根据离合器单位压力、后备系数和摩擦片直径三者之间的关系式确定离合器的单位压力 （4-1-4）摩擦系数一般取0.3Z离合器摩擦工作面数单片离合器为2离合器后备系数，轿车取=1.3根据计算得单位压力p约取0.13Mpa4.1.3滑磨工L的计算L= (4-1-5)0离合器开始滑磨时的发动机角速度，单位：rad/sJa汽车整车质量转化为相当的转动惯量，单位：·n0发动机转矩，单位：r/min 一般取 2000 r/min

26、 0= 2n0 /60=209rad/sJa汽车整车质量转化为相当的转动惯量，由 Ja= (4-1-6)ma为汽车的整车质量 r k为汽车车轮的半径（英寸）i0为汽车的主传动比 ik为汽车减速器的传动比ma= 1470 kg r k=15×2.61= 39.2 cm i0 =75/20= 3.75 ik = 3Ja= 1.8L=39312.9J 如图4-1所示为完成的离合器装配图4.2离合器的磨损寿命计算按照汽车类型、用途、使用情况适当分类，确定摩擦材料的磨损率IW（mm3/J），磨损率的概念就是每消耗1J的功所磨耗掉的体积（mm3）。参考文献 林世裕.膜片弹簧与蝶形弹簧离合器的设计

27、与制造M.东南大学出版社.1995. 中给出了汽车磨损率IW=1.3×10-6mm3/JV= IW×L= 0.0511mm3/次 (4-2-1)根据文献 徐石安,肖德炳,刘维信.离合器(设计丛书)M.北京人民交通出版社,1981.中汽车离合器的起步频率 na = 2V=V· na=0.102 mm3/m (4-2-2)摩擦片允许磨损的总量VV=A (4-2-3)A为摩擦片的面积320 cm2 为摩擦片允许磨损的最大厚度取2mmV=320002=64000mm3磨损使用寿命里程SS=V/V= 5.3 ×105km (4-2-4)4.3离合器从动盘总成设计要

28、求设计从动盘总成是应注意满足一下条件：（1）为了减少变速器换挡时轮齿间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小；（2）为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布更均匀，从动盘应具有轴向弹性；（3）为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减振器；（4）要有足够的抗爆裂强度。4.4从动片的设计要求 从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求：1)从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击；2) 从动盘应具有轴向弹性，使离合器结合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损； 4-1 膜片拉式离合器装配图3)应安装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。

29、因为此设计为轿车系列所以选择：整体式弹性从动片。厚度1.5mm为钢板直接冲压成型。4.5从动盘毂的设计发动机转矩是经从动盘毂的花键孔输出，变速器第一轴花键轴就插在该花键孔内。从动盘毂和变速器第一轴的花键结合方式一般都采用齿侧定心的矩形花键，机构形状如图所示。花键之间一般为动配合，这样在离合器分离和结合过程中，从动盘毂就能在花键轴上自由滑动。从动盘毂分的结构有两部分组成：盘毂和法兰。如图4-2所示图 4-2 从动盘4.5.1花键的设计根据从动盘外径D=250mm和发动机的扭矩T= 182 N·m 由文献 巩云鹏,田万禄,张祖立.机械设计课程设计M(第1版). 东北大学出版社,2000表

30、从动盘榖花键尺寸系列选取从动盘毂花键尺寸为：花键齿数：n=6花键外径：D=40 mm花键内径：d=36 mm齿厚： b=7 mm有效齿长：l=35 mm挤压应力： =10.4 Mpa4.5.2对从动盘毂花键进行强度校核花键的侧压力P = =11555 (4-5-1)挤压=9.4310.4 Mpa (4-5-2)经校核此花键合格。4.6从动盘摩擦材料离合器摩擦片在离合器结合过程中将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此，要求摩擦片应有下列一些综合性能：（1）在工作是有相对较高的摩擦系数；（2）在整个工作寿命期内应维持其摩擦特性，不希望出现摩擦系数衰退的现象；（3）在短时间内能吸收相

31、对较高的热量，且有好的耐磨性能；（4）能承受较高的压盘作用载荷，在离合器结合过程中表现出良好的性能（不易出现颤抖）；（5）能抵抗高转速下大的离心力载荷而不破坏；（6）在传递发动机转矩时，有足够的剪切强度；（7）具有小的转动惯量，材料加工性能良好；（8）在整个正常工作温度范围内，和对偶材料压盘、飞轮等有良好的兼容摩擦性能；（9）摩擦副对偶面有高度的容污性能，不易影响它们的摩擦作用；（10）具有优良的性价比，不会污染环境。基本原则是：满足较高性能的标准、成本最小、考虑代替石棉。目前市场上常用的摩擦材料有石棉基摩擦材料、有机摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉具有良好的耐热性能，因为参杂了铜丝和锌丝其性

32、能有得到了加强，可以说是性价比良好的材料。但是它的粉尘对环境有污染。有机摩擦材料在正常工作压力和温度范围内有较高的耐磨性能。重量上比石棉材料轻，可以减小转动惯量，使变速换挡更容易。有良好的接合性能。具有较高的抗拉强度，是钢的5倍。有较强的抗离心强度，可以有效的抵抗摩擦面片的飞裂。在高的工作温度下有稳定的摩擦性能。金属陶瓷摩擦材料作为汽车离合器金属陶瓷材料，除了应有对一般有机摩擦材料的综合性能外，鉴于此材料的特殊性，还应着重考虑对偶件的耐磨性，以及离合器接合时工作的粗暴性。采用金属陶瓷材料作为摩擦面片的离合器，它的从动盘总成不能和有机材料面的从动盘总成互换，以免影响使用性能。综上所述：石棉摩擦材

33、料对环境有污染，而金属陶瓷摩擦材料对离合器的要求较高，而且价格叫昂贵，所以选用有机摩擦材料作为从动片的摩擦材料。选择材料为铜基的有机摩擦材料，摩擦系数为0.25。4.7压盘和离合器盖的设计4.7.1对压盘结构设计的要求:1)压盘应具有较大的质量，来增大热容量，减小温度变化，防止其产生裂纹和破碎，可设置各种形状的散热筋或鼓风筋，以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽，也可以采用传热系数较大的铝合金压盘；2)压盘应具有较大刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后产生的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离，厚度约为1525 mm；3)与飞轮应保持良好的对中性，并要进行静平衡

34、，压盘单件的平衡精度应不低于1520 g·cm；4)压盘高度公差要小。压盘形状较复杂，要求传热性好，具有较高的摩擦因数，通常采用灰铸铁，采用HT200，硬度为170227HBS。4.7.2压盘的几何尺寸以及材料的确定压盘的外径尺寸参考摩擦片的外径。除此之外，压盘应具有足够的质量和较大的刚度。选取压盘的厚度为15mm。并且在内缘做成一定锥度用以弥补压盘因受热后内缘的凸起。如图4-3所示图 4-3 压盘4.7.3压盘的校核 （4-7-1）为离合器接合一次是的升温，一般不超过810。L为滑磨工J为分配到压盘上的滑磨工所占的百分比，单片离合器取0.5C为压盘的比热容为544.28J/(kg&

35、#183;)m压为压盘的质量，kg=9.7<10经过校核此压盘合格。4.8膜片弹簧的设计4.8.1膜片弹簧的参数要求膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点：1) 具有较理想的非线性弹性特性；2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用；3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；4) 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) 通风散热良好，使用寿命长；6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支

36、承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。4.8.2膜片弹簧的支撑形式图4-4为拉式膜片弹簧的支承形式-单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。图4-4 拉式膜片弹簧的支撑形式 4.8.3膜片弹簧基本参数的选择1）比值H/h和h的选择 为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.52.0，板厚h为24mm。为使操作轻便，取h = 2 mm ，H/h =1.7 ，即H = 1.7h =3.4 mm 。2）R/r比值和R、r的选择研究表明。R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲受直径误差的影响越大，且应力越

37、高。根据结构布置和压紧力的要求。R/r一般为1.201.35 。为使摩擦片上的压力分布较均匀，拉式膜片弹簧的R值宜为大于或略小于Rc。即 R膜片弹簧外径，取120取R/r = 1.3 r =R/1.3 = 92.3 mm3）的选择膜片弹簧自由状态下圆锥角与内截锥高度H关系密切，一般在9°15°范围内。 = arctan H/(R-r) = 10°，符合要求。4）分离指数目n的选取 分离指数目n常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12 。取分离之数目n =18。5）膜片弹簧小段内半径及分离轴承作用半径的确定由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一

38、轴花键的外径。分离轴承作用半径应大于。考虑发动机功率P=T*n/9550=182×4000/9550= 76.23kw/h （4-8-1）所以，I轴外径=34.73mm （4-8-2）因为要大于I轴花键外径，考虑弹簧轻便所以可取：=50根据某轿车查的飞轮花键尺寸花键外径：D=40mm花键内径：d =36mm齿厚： b=7mm 6）切槽宽度、及半径r 的确定=3.23.5mm，=910mm，的取值应满足r -。本次设计取=3.5 mm，=10mm，r-= 82.3mm。7）压盘加载点半径R和支承环加载点半径r的确定R=120mm r=92.3mm下图4-5为膜片弹簧的零件图图 4-5

39、膜片弹簧4.8.4膜片弹簧的校核1）为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的H/h与初始底锥角H/(R-r)应在一定范围内，即 1.5 H/h = 1.7 2.09° H/(R-r)=10°15°2）弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即1.20 R/r=1.20 1.301.50 R / r0=2.4 5.03）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，拉式膜片弹簧的压盘加载点半径r1应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即(D+d)/4 r1 = 92.3 D/24）根据弹簧结构布置要求，R1与R，rf与r0之差应在一定范围内，即1 R-R1 = 2 70 rf-r

40、0 = 2 45）膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，因此其杠杆比应在一定范围内选取，即3.5 = 4.2 9.04.9扭转减振器的设计4.9.1扭转减振器的概述扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首段扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。因此，扭转减振器具有如下功能：1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率；2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生

41、的瞬态扭振；3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声；4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。减振器的扭转刚度 和阻尼摩擦元件间的阻尼摩擦转矩 是两个主要参数，决定了减振器的减震效果。其设计参数还包括极限转矩 预紧转矩和极限转角等。4.9.2扭转减振器的设计1）极限转矩极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。它受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取 = (1.52.0) (4-9-1)一般乘用车：系数取2.0 即=2=36

42、4 N·m 2）扭转角刚度13=13364= 47323）阻尼摩擦转矩由于减振器扭转刚度受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩。一般可按下式初选：=(0.060.17) (4-9-2)取= 0.1=18.2 N·m4）预紧转矩减振弹簧在安装时都有一定的预紧。研究表明，增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但是不应大于 ，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取 = (0.050.15) (4-9-3)取T = 0.1T =18.2 N·m5）减振弹簧的位置半径

43、R R0 的尺寸应尽可能大些，一般取 R =(0.600.75)d/2 (4-9-4)R0 = 0.70d/2 = 54.25 mm 6）减振弹簧个数Z Z参照表4-1选取。表4-1 减振弹簧个数的选取摩擦片外径D/mm225250250325325350>350Z4668810>10摩擦片外径D = 250 mm ，可选择Z为68，选取Z=67）减振弹簧总压力当限位销与从动盘毂之间的间隙或被消除，减震弹簧传递的转矩达到最大值时，减震弹簧受到的压力为=/= 364000/54.25 =6709.677 N (4-9-5)8）极限转角轿车的极限转角一般取10°，本设计 取1

44、0°。4.9.3扭转弹簧的设计 根据文献 刘惟信.汽车设计M(第1版) .清华大学出版社.2001129页表5-4查得1）取弹簧钢丝直径d=3mm2）弹簧指数比c=63）曲度系数K=1.254）弹簧中径Dm=18mm5）外径D=Dm+d=21mm6）工作负荷下变形f =P/K=307）弹簧总圈数n=i+1.5=4.78）弹簧的附加变形量f=1.59）H0=(n-0.5)d+f+f+0.2=6010) H=304-6 扭转减震器 表4-2压簧的计算公式表序号项目计算公式附录1弹簧钢丝直径/mm；P工作负荷；压盘总压紧力；n弹簧数2弹簧中径/mmD弹簧外径3弹簧指数(旋绕比)离合器弹簧的C值约68之间4曲度指数考虑弹簧曲率对强度影响的系数5弹簧工作应力/Mpa6弹簧刚度/ N/mm对离合器压簧，希望K尽量小，一般K=2045N/mm7弹簧工作圈数G剪贴弹性模量钢材：Mpa8弹簧总圈数汽车离合器压簧一般取n=i+1.5，即每端有3/4圈拼紧，并将端部钢丝直径磨薄至直径的1/49工作负荷下的变形/mm10弹簧的附加变形量/m