汽车设计 第二章课件

1、第二章第二章 离合器设计离合器设计 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 结构方案分析结构方案分析 第三节第三节 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择 第四节第四节 离合器的设计与计算离合器的设计与计算 第五节第五节 扭转减振器的设计扭转减振器的设计 第六节第六节 操纵机构操纵机构 第七节第七节 离合器结构元件离合器结构元件回主目录回主目录 第一节第一节 概述概述 一、功用一、功用离：切断和分离发动机传来的动力，便于换档，减少换档时离：切断和分离发动机传来的动力，便于换档，减少换档时变速器齿轮间的冲击。变速器齿轮间的冲击。合：平顺地接合和传递发动机的动力，使汽车平稳起步。合：平顺地接合和传

2、递发动机的动力，使汽车平稳起步。防止传动系过载。防止传动系过载。二二 、 基本要求基本要求 1、可靠地传递、可靠地传递Temax 、并有储备，不滑磨；、并有储备，不滑磨； 2 2、接合平顺柔和，保证起步时无抖动，无冲击；、接合平顺柔和，保证起步时无抖动，无冲击；措施：措施： 1) 1) 从动盘做成有轴向弹性的盘。从动盘做成有轴向弹性的盘。 将盘分割为若干扇形，相邻扇形向反向分开。将盘分割为若干扇形，相邻扇形向反向分开。 缺点：每块扇形的刚度难保证相同。缺点：每块扇形的刚度难保证相同。 2) 2)从动盘上装波形钢片。从动盘上装波形钢片。 优点：每块钢片经挑选使用，可保证刚度相同。优点：每块钢片经

3、挑选使用，可保证刚度相同。 3 3、分离迅速、彻底；、分离迅速、彻底； 分离迅速可保证换档时间短分离迅速可保证换档时间短 ，动力间断时间短；，动力间断时间短；制动滞后时间少，制动距离缩短，安全性提高。制动滞后时间少，制动距离缩短，安全性提高。 分离彻底性能不好，则飞轮惯性作用到中间轴时，分离彻底性能不好，则飞轮惯性作用到中间轴时，换档困难、有冲击、有噪声。换档困难、有冲击、有噪声。 措施：措施： 1) 分离杠杆刚度足够，工作时不变形；分离杠杆刚度足够，工作时不变形； 2) 分离时压盘与衬片之间间隙应保证足够大；分离时压盘与衬片之间间隙应保证足够大； 单片：单片： 0.851.3mm 3) 双片

4、离合器，有足够的间隙不能保证分离彻底；双片离合器，有足够的间隙不能保证分离彻底； 4 4）衬片表面开槽，防止吸附作用，有助于分离工作。）衬片表面开槽，防止吸附作用，有助于分离工作。 4、从动部分转动惯量小，减轻换档齿轮间的冲击；、从动部分转动惯量小，减轻换档齿轮间的冲击；5、防止传动系产生扭转共振，有吸振、缓冲和减小噪声防止传动系产生扭转共振，有吸振、缓冲和减小噪声 的能力；的能力；6、吸热能力高，散热效果好；、吸热能力高，散热效果好； 温度高，压盘易烧裂，温度高，压盘易烧裂，f下降。措施：下降。措施： 1) 壳上开通风口；壳上开通风口； 2) 压盘、飞轮的质量足够大；压盘、飞轮的质量足够大；

5、 3) 中间压盘上开径向通风孔；中间压盘上开径向通风孔； 4) 分离杠杆上做成凸起分离杠杆上做成凸起鼓风；鼓风； 5) 衬片上开槽，促进通风散热。衬片上开槽，促进通风散热。 槽的第槽的第3 3个作用是排屑，保证接合面积足够大、磨损下个作用是排屑，保证接合面积足够大、磨损下降。降。7、操纵轻便、操纵轻便8、作用在从动盘上的压力和衬片上的摩擦因数使用中变、作用在从动盘上的压力和衬片上的摩擦因数使用中变化小。化小。9、强度足够，动平衡良好；、强度足够，动平衡良好；1010 、结构简单，质量小，工艺性能好，拆装、维修、调、结构简单，质量小，工艺性能好，拆装、维修、调整工作方便。整工作方便。二、组成二、

6、组成 主要构件 功能 主动部分 飞轮、离合器盖、压盘 从动部分 从动盘 压紧机构 压紧弹簧 保证处于接合状态传递动力 操纵机构 分离叉、分离轴承、踏板、传动部件 使主、从动部分分离 三、发展趋势三、发展趋势 1、推式应用减少，拉式应用渐多；、推式应用减少，拉式应用渐多； 2、自动操纵。、自动操纵。回目录回目录 第二节第二节 结构方案分析结构方案分析 一、一、 分类分类分类依据 分类 注 单片 轿、轻型车 双片 重、轻型车 从动盘数目 多片 圆周布置 轻、中型车 中央布置 重型车 压紧弹簧布置形式 斜向布置 圆柱弹簧 园锥弹簧 重型车 压紧弹簧种类 膜片弹簧 各式汽车 拉式 作用力方向 推式 二

7、、从动盘数的选择二、从动盘数的选择 对外径尺寸相同对外径尺寸相同,Temax一样一样,操纵机构传动比一样。操纵机构传动比一样。 特点 片数 传递转矩能力 结合平顺 从动部分转动惯量 分离彻底 散热能力 轴向尺寸 结构 踏板力 应用 单片 小 较差 小 好 好 小 简单 大 轿车、微、轻型货车（客） 双片 大 较好 大 较差 较差 大 复杂 小 中、重型货车 三三 压紧弹簧与布置形式的选择压紧弹簧与布置形式的选择 特点 形式 弹簧的位置 弹簧 数目 影响弹簧数目的因素 压紧力 轴向 尺寸 可靠性 单圆周 圆周布置 双圆周 多多 分离杠杆数 径向尺寸 压紧力 直接压压盘使用中变化 弹簧磨坏折断 中

8、央布置 中心处 12 压紧力 经杠杆放大后压到压盘上 圆柱簧时长 锥簧时短 无上述问题 斜向布置 圆周 多多 分离杠杆数 径向尺寸 压紧力 直接压压盘使用中变化不大 弹簧磨损折断 经杠杆放大后压在压盘上，当杠杆比经杠杆放大后压在压盘上，当杠杆比大时，踏板力下降。大时，踏板力下降。 四四 膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器形式 特点 膜片弹簧 圆柱弹簧 弹簧特性 非线性 线性 结构 简单 复杂 轴向尺寸 短 长 零件数 少 多 质量 小 大 工作可靠性 ne提高，压力不变 ne提高，压力降低 压力分布 均匀 不均匀 衬片磨损 均匀、寿命长 不均匀 平衡 良好、容易 较差 工艺 复杂 简单 材质与尺寸精

9、度 要求高 要求低 弹簧特性生产控制 难 容易 应用 各式汽车广泛应用 逐渐降低 1 优缺点优缺点2 2 拉式与推式膜片弹簧离合器拉式与推式膜片弹簧离合器 1) 主要区别主要区别 区别：区别： （1）膜片弹簧安装方向两者相反）膜片弹簧安装方向两者相反 （2 2）接合时）接合时 形式 特点 拉式 推式 膜片弹簧大端 支承在离合器盖上 压在压盘上 膜片弹簧中部 压到压盘上 支撑在支点上 分离轴承移动方向 向左 向右 2 2）拉式与推式比较：）拉式与推式比较： 形式 特点 拉式 推式 备注 结构 简单 复杂 拉式无中间支撑件及支撑环数少 质量 小 大 零件 少 多 压紧力 大 小 传递转矩 大 小

10、离合器盖变形 小 大 分离效率高 杠杆比 大 小 操纵 轻便 略沉重 回目录回目录工作噪声 没有 支撑环磨损后有 工作冲击 没有 支撑环磨损后有 寿命 长 短 分离轴承 复杂、拆装困难 结构简单 12211221llFFllFF2211llll且：11FF 当离合器尺寸相同（当离合器尺寸相同（D）；）；Temax 一样；则一样；则F2=F2四、膜片弹簧的支承形式四、膜片弹簧的支承形式 1、推式膜片弹簧支承结构。、推式膜片弹簧支承结构。 1）分类：按支承环的数目不同分为三种：双支承环、单支承环、）分类：按支承环的数目不同分为三种：双支承环、单支承环、无支承环无支承环 2）不同类型的特点）不同类型

11、的特点双支承环形式：双支承环形式：Fig.2-5a、b、c 用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统支承形式一起，结构简单，是早已采用的传统支承形式Fig.2-5a。 铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但结构较复杂。结构较复杂。Fig.2-5b。 无铆钉，在离合器盖边缘伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支无铆钉，在离合器盖边缘伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化，耐久性好，承环与离合器盖弯合

12、在一起，使结构紧凑、简化，耐久性好，应用广泛。应用广泛。Fig.2-5c。 单支承环形式：单支承环形式：Fig.2-6 在离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环，简化在离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环，简化了结构，了结构，Fig.2-6a。 在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，以消除膜片弹簧与在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙，支承环之间的轴向间隙，Fig.2-6b。无支承环形式。无支承环形式。Fig.2-7 利用斜头铆钉的头部与冲压利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的环形凸台离合器盖上冲出的环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取将膜片弹簧铆合在一起而

13、取消前、后支承环，消前、后支承环，Fig.2-7a。 在铆钉前侧以弹性挡环代替前在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，离合器盖上的环形支承环，离合器盖上的环形凸台代替后支承环，使结构凸台代替后支承环，使结构简化，简化，Fig.2-7b。 取消铆钉，离合器盖内边缘处取消铆钉，离合器盖内边缘处伸出许多舌片，将膜片弹簧伸出许多舌片，将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上的与弹性挡环和离合器盖上的环形凸台弯合在一起，结构环形凸台弯合在一起，结构最为简单，最为简单，Fig.2-7c。2、拉式膜片弹簧支承结构。、拉式膜片弹簧支承结构。1）分类：分类： 按支承环的数目分为：无支承环式、按支承环的数目分为：无支承环式、

14、单支承环式，单支承环式，Fig.2-82）不同类型的特点）不同类型的特点无支承环式无支承环式 将膜片弹簧的大端支承在离合器盖冲将膜片弹簧的大端支承在离合器盖冲出的环形凸台上，出的环形凸台上，Fig.2-8a。单支承环形式单支承环形式 将膜片弹簧的大端支承在离合器盖中将膜片弹簧的大端支承在离合器盖中的支承环上，的支承环上，Fig.2-8b。 这两种支承形式常用于轿车和货车。这两种支承形式常用于轿车和货车。五、压盘驱动方式五、压盘驱动方式1、分类、分类 主要有：凸块窗孔式、销钉式、主要有：凸块窗孔式、销钉式、键块式、传动片式等。键块式、传动片式等。2、不同形式的特点：、不同形式的特点： 1）凸块）

15、凸块窗孔式，销钉式，键块窗孔式，销钉式，键块式。式。缺点：缺点： 连接件间有间隙，驱动时产生连接件间有间隙，驱动时产生冲击和噪声，在零件相对滑动冲击和噪声，在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。器的传动效率。 2）传动片式）传动片式 沿圆周布置的三组或四组钢带传动片，两端分别与离合器盖和沿圆周布置的三组或四组钢带传动片，两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接。压盘以铆钉或螺栓联接。Fig.2-2传动片的弹性允许其做轴向移传动片的弹性允许其做轴向移动，驱动时钢带受拉，当拖动发动机时，钢带受压。动，驱动时钢带受拉，当拖动发动机时，钢带受压。 该方式压盘与

16、飞轮的对中性好，平衡性好，使用可靠，寿命长，该方式压盘与飞轮的对中性好，平衡性好，使用可靠，寿命长，但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，对材料要求高，但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，对材料要求高，故采用高碳钢。故采用高碳钢。 第三节第三节 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择 要求：要求： 离合器能传递的力矩离合器能传递的力矩 后备系数后备系数实际上实际上 . (1)F工作压力工作压力 f摩擦因数摩擦因数 （0.250.30）Z摩擦面数摩擦面数Rc 平均摩擦半径平均摩擦半径 .(2) maxeCTT 1/maxeCTT令：ccfFZRT )dD(3dDR2233c 因为因为

17、 . (3) 所以将（所以将（2）、（）、（3）代入（）代入（1）得）得 . (4) 0.530.70 所以离合器的设计参数有所以离合器的设计参数有、p0、D、d、Z及片厚及片厚b。 6 . 0Dd4dDRc4/2200dDpApF)c1 (DfZp12T330cDdc 一、一、 离合器后备系数离合器后备系数 影响选取影响选取的因素：的因素： 1 下列因素要求下列因素要求不宜选取过大不宜选取过大 1) 防止传动系过载；防止传动系过载； 紧急接合离合器时紧急接合离合器时T传传（23）Temax 不松开离合器、紧急制动不松开离合器、紧急制动T传传=（1520）Temax 2) 保证离合器结构简单或

18、者尺寸小；保证离合器结构简单或者尺寸小； 3) 保证离合器有足够的使用寿命；保证离合器有足够的使用寿命； 因为因为取大，在尺寸、片数不变时，取大，在尺寸、片数不变时，F增加使增加使p0增增加，寿命下降。加，寿命下降。 4) 减少踏板力；减少踏板力； 5) 膜片弹簧离合器可以取小。膜片弹簧离合器可以取小。 2 下列因素要求下列因素要求不宜选取过小不宜选取过小 1) 衬片磨损后，仍能可靠传递衬片磨损后，仍能可靠传递Temax； 2) 防止离合器接合时滑磨过大防止离合器接合时滑磨过大寿命下降；寿命下降； 3) 使用条件恶劣，又拖挂；使用条件恶劣，又拖挂； 4) 4) 柴油机因工作粗暴，柴油机因工作粗

19、暴，Te不平稳，不平稳，宜取大些。宜取大些。 车型 轿、微、轻型货车 1.201.75 中、重货车 1.502.25 越、牵引车 1.804.00 二、单位压力二、单位压力p0 p0 MPa石棉基材料石棉基材料 0.100.35粉末冶金材料粉末冶金材料 0.350.60金属陶瓷金属陶瓷 0.701.50 三三 、 D、d、b 1、 D Tc=fZp0D3(1-c3)/12 且且Tc正比于正比于D3 原则上只要结构上有可能，尽可能将原则上只要结构上有可能，尽可能将D取大些。取大些。 经验公式：经验公式： (cm) DKD maxeT 2 、 d D不变，若不变，若d取小时；取小时； 摩擦面积增加

20、，摩擦面积增加，Tc增加；增加； 压力分布不均匀；压力分布不均匀； 内外园圆周速度差别大；内外园圆周速度差别大； 减振器安装困难。减振器安装困难。 参数 车型 直径系数KD 轿车 14.5 单片 16.018.5 货车 双片 13.515.0 重型货车 22.524.0 D、d、b应符合国标应符合国标GB5764-86汽车用离合器面片。汽车用离合器面片。回目录回目录四、离合器设计时应验算的参数：四、离合器设计时应验算的参数：1、离合器的单位滑磨功：对于石棉材料，、离合器的单位滑磨功：对于石棉材料，W0.4J/mm2；2、离合器接合一次的温升，、离合器接合一次的温升，t5。3、摩擦面的单位压力，

21、、摩擦面的单位压力，p0 p。3、b主要有主要有3种厚度规格：种厚度规格：3.2、3.5、4.0mm。 第四节第四节 离合器的设计与计算离合器的设计与计算一一 离合器基本参数的优化离合器基本参数的优化 1 设计变量设计变量因为因为 =Tc/Temax=fFZRc/ Temax所以所以 取决于取决于F、D、d。又因为又因为 p0=4F/(D2-d2)所以所以 p0取决于取决于 F、D、d。离合器基本参数的优化设计变量为：离合器基本参数的优化设计变量为： TT321dDFxxxX 2 目标函数目标函数 参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求的前提下，

22、结构尺寸（求的前提下，结构尺寸（D、d）尽可能小。即目标）尽可能小。即目标函数：函数： 3 约束条件约束条件 1) D的选取应保证的选取应保证 Vd 6570m/s 2) 摩擦片内外径之比，摩擦片内外径之比，cd/D 0.53c0.70 3) 4min22dDxf0 . 42 . 1 4) d R0减振减振器器弹簧弹簧位置位置半径半径 上述条件是为了保证扭转减振器的安装所需要的。上述条件是为了保证扭转减振器的安装所需要的。 5) 单位面积传递的转矩单位面积传递的转矩 6) 7) 单位摩擦面积的滑磨功单位摩擦面积的滑磨功w 5020 Rd0cTccTdDZT2240pMPapMPa50. 110

23、. 00 )(422dDZW2m/mmN12,40.028.00见表cT离合器接合离合器接合滑磨滑磨温度上升温度上升磨损变大（或磨损变大（或f降低）降低）控制控制 WW,W, 即控制温升，避免烧伤。即控制温升，避免烧伤。2g202ra2e2iirm1800nW。，货车取轿车取1500r/min2000r/minen磨功起步时一次接合的总滑W 参数 车型 W （J/mm2） 轿车 0.40 轻货 0.33 重货 0.25 二二. 膜片弹簧的载荷变形特性膜片弹簧的载荷变形特性1. 接合时作用在支撑点上的力接合时作用在支撑点上的力 膜片弹簧受载后，绕图中膜片弹簧受载后，绕图中O点转动，该点切向点转动

24、，该点切向应变与应力均为零，称之为中性点。并将座标原点应变与应力均为零，称之为中性点。并将座标原点O点取在该处。点取在该处。 经支撑环、压盘作用在膜片弹簧上的载荷经支撑环、压盘作用在膜片弹簧上的载荷 F1如下图如下图b)所示：所示： 两加载点（支撑环、压盘）相对轴向变形为两加载点（支撑环、压盘）相对轴向变形为1 1，则有：，则有： 2111111211211216/hrRrRHrRrRHrRrRlEhfFn （5）式中：式中：E弹性膜量弹性膜量 2.1105 MPaH内截锥高；内截锥高；泊松比；泊松比； 0.3 0.3 h厚；厚；R、r自由状态时碟簧部分大、小端半径；自由状态时碟簧部分大、小端

25、半径；R1 r1压盘、支撑环加载点半径；压盘、支撑环加载点半径；利用式（利用式（5）给出一系列）给出一系列1 1，得到相应的一系列，得到相应的一系列F F1 1值。值。 2. 分离时作用在支撑点上的力分离时作用在支撑点上的力 分离轴承作用在分离指端的载荷为分离轴承作用在分离指端的载荷为F2，见图，见图（C），该点变形为），该点变形为2 ： （6） （7） 11112rRrrf11112FrrrRFfrf分离轴承与分离指的接触半径分离轴承与分离指的接触半径 认为认为 R1、r1 、rf 等结构尺寸在使用中不变，等结构尺寸在使用中不变，由式（由式（7）可知）可知 。 即将（即将（6）、（）、（7）

26、式代入（）式代入（5）即可求得）即可求得F2 2 的的关系关系 。 三三. 强度校核强度校核 1. 最大应力点及其应力的计算最大应力点及其应力的计算 膜片弹簧受载以后，除膜片弹簧受载以后，除O点以外的各点均有切向应变点以外的各点均有切向应变和应力，并随位置不同而改变。因为最大变形为和应力，并随位置不同而改变。因为最大变形为B点，点，所以最大应力也在所以最大应力也在B点点 。 B点坐标：点坐标：112fFfF2hyrexB点的切向压应力点的切向压应力 为：为： （8） 可求出可求出 达到最大值时的转角达到最大值时的转角 。 （9）结论：结论： 式（式（9）表明）表明 的最大值，发生在碟簧转过的最

27、大值，发生在碟簧转过 角（压角（压平）后再转动一个平）后再转动一个 角度的位置处。角度的位置处。 22122hrererEtB 0ddftBtBreh2tBtBtBreh2设计时可能出现两种情况：设计时可能出现两种情况： 1)彻底分离时，膜片弹簧实际转角彻底分离时，膜片弹簧实际转角 ，计算，计算 则则 用用 代入（代入（8）式。）式。 2) 如果如果 ，则，则 用用 代入（代入（8）式。）式。 2. B点的弯曲应力点的弯曲应力 在分离轴承推力在分离轴承推力 作用下，作用下，B点还受弯曲作用，点还受弯曲作用，其应力其应力 用下式计算用下式计算 ：rehreh22arctanftBffrB2F22

28、6hnbFrrrfrB式中式中: n分离指数目；分离指数目； 分离指根部宽度；分离指根部宽度； 弯曲应力弯曲应力 是与切向压应力垂直的拉应力，所以由是与切向压应力垂直的拉应力，所以由最大切应力理论，最大切应力理论，B点的当量应力点的当量应力 为：为： 材料：材料：60Si2MnA 15001700MPa rbrBjBtBrBjBjB 四四. 主要参数的选择主要参数的选择 1. 比值比值H/h、h的选择的选择 H/h对膜片弹簧弹性特性曲线的影响：对膜片弹簧弹性特性曲线的影响：对弹性特性曲线的要求：对弹性特性曲线的要求： 1) 使用中压紧力变化不大；使用中压紧力变化不大； 2) 保证操纵轻便。保证

29、操纵轻便。 推荐：推荐： H/h 1.62.2 h 24mm2. R/r和和R、r的选择的选择 比值比值R/r影响影响： 参数 特性 R/r 大 材料利用率 低 弹簧刚度 大 弹性特性曲线 受直径误差影响 大 应力 高 所以比值所以比值R/r不宜大不宜大推荐：推荐：R/r 1.201.35 R推式推式 Rc r拉式拉式 Rc Rc摩擦力平均作用半径摩擦力平均作用半径 3. 膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角 范围为范围为9-159-15。 4. 膜片弹簧工作点位置的选择膜片弹簧工作点位置的选择 由图可知膜片弹簧的由图可知膜片弹簧的 a) 弹性特性是非线性的弹性特性是非

30、线性的 弹性特性曲线上的四个特征点：弹性特性曲线上的四个特征点： 凸点凸点M 凹点凹点N 拐点拐点H NMH11121B工作点点的横向坐标：HB点在点在M点和点和H点之间，推荐：点之间，推荐： 选在上述范围，可保证在选在上述范围，可保证在范围内范围内 、 变化变化不大。不大。 5. 分离指数目分离指数目n 12n24 一般取一般取18三三. 材料及工艺材料及工艺 60Si2MnA和和 50CrVA 优质高精度钢板弹簧材料。优质高精度钢板弹簧材料。 工艺：工艺： 1. 热处理：提高表面质量等；热处理：提高表面质量等； 2. 强压处理：强压处理： 在分离方向上，使之过量位移在分离方向上，使之过量位

31、移38次次塑性塑性变形变形残余反向应力残余反向应力疲劳寿命提高疲劳寿命提高5%30%。HB110 .18 .0B1AF1BF13. 喷丸处理喷丸处理 凹面或双面凹面或双面 喷丸处理喷丸处理表层产生塑性变形表层产生塑性变形表面强化层表面强化层 疲劳寿命提高。疲劳寿命提高。4. 分离指端部分离指端部 高频淬火与镀铬可提高耐磨能力高频淬火与镀铬可提高耐磨能力5. 膜片弹簧与压盘接触圆处膜片弹簧与压盘接触圆处 挤压处理挤压处理防止产生裂纹防止产生裂纹回目录回目录 第五节第五节 扭转减振器的设计扭转减振器的设计 一一. 组成与功用组成与功用 1. 组成组成弹性元件包括减振弹簧和橡胶，均可降低扭转刚度。弹

32、性元件包括减振弹簧和橡胶，均可降低扭转刚度。阻尼元件（阻尼片）能够耗散振动能量。阻尼元件（阻尼片）能够耗散振动能量。 2. 功用功用 1) 降低传动系扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率降低传动系扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率（通常为第三阶），改变系统的固有振型，避开由（通常为第三阶），改变系统的固有振型，避开由发动机转矩主谐量激起的共振。发动机转矩主谐量激起的共振。 2) 增加传动系扭转阻尼，抑制扭转共振响应振幅，增加传动系扭转阻尼，抑制扭转共振响应振幅，衰减因冲击而产生的瞬态扭振。衰减因冲击而产生的瞬态扭振。 3) 控制怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变控制怠速时离合器与变速器轴系的扭振

33、，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。 4) 缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器接合平顺性。离合器接合平顺性。二、种类二、种类 T减振器所受转矩减振器所受转矩 减振器相对转角减振器相对转角 种类 特性 线性 非线性 特性 图图 图图 三三 应用应用 减振器弹性元件用螺簧制作，其刚度大小影响减振器弹性元件用螺簧制作，其刚度大小影响特性曲线。特性曲线。 当采用一组相同刚度的螺簧时，获得单级线性当采用一组相同刚度的螺簧时，获得单级线性减振器，多用于汽油机汽车上。减振器，多用于汽油机汽车上

34、。 因为柴油机怠速时旋转不均匀度较大，引起常因为柴油机怠速时旋转不均匀度较大，引起常啮合齿轮齿间敲击，使变速器怠速时产生噪声。为啮合齿轮齿间敲击，使变速器怠速时产生噪声。为此在扭转减振器中另设一组刚度较小的弹簧，使之此在扭转减振器中另设一组刚度较小的弹簧，使之在发动机怠速工况下起作用，可消除怠速噪声。因在发动机怠速工况下起作用，可消除怠速噪声。因为是由两组不同刚度弹簧组成的扭转减振器，所以为是由两组不同刚度弹簧组成的扭转减振器，所以获得非线性两级减振器。多用于柴油机汽车上。获得非线性两级减振器。多用于柴油机汽车上。 如果是由三组不同刚度组成的扭转减振器，获得的如果是由三组不同刚度组成的扭转减振

35、器，获得的是三级非线性减振器，也用于柴油车上。是三级非线性减振器，也用于柴油车上。 四、参数选择四、参数选择极限转矩极限转矩Tj: 当减振器消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙当减振器消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙1 1时，所能传递的最大转矩。时，所能传递的最大转矩。 Tj =（1.52.0）Temax 货车货车 1.5 轿车轿车 2.0 扭转刚度扭转刚度k 要求：要求： 减振器的扭转刚度，要选择在系统的共振现减振器的扭转刚度，要选择在系统的共振现象不发生在发动机常用工作转速范围内。象不发生在发动机常用工作转速范围内。 影响影响 的因素有两点：的因素有两点： 1) 减振弹簧的线刚度减振弹簧的

36、线刚度K 2) 减振弹簧的布置尺寸，即分布半径减振弹簧的布置尺寸，即分布半径R0 当减振弹簧变形量为当减振弹簧变形量为 时，加在从动片上的转矩为：时，加在从动片上的转矩为： （从动片相对毂转动的弧度）从动片相对毂转动的弧度） Nm K每个弹簧的线刚度，每个弹簧的线刚度，N/mm; Z j弹簧数弹簧数 扭转刚度定义，扭转刚度定义， Nm/rad0R201000RKZTjTk 201000RKZkjk结论：影响结论：影响k的因素，根据上式有的因素，根据上式有K、Zj和和R0，因为，因为正比于正比于R 0 2 ，所以，所以R0对对 k的影响更大些。的影响更大些。 初选时取初选时取 k 13T13Tj

37、 j 阻尼摩擦转矩阻尼摩擦转矩T 因为因为k大消振效果降低。前述大消振效果降低。前述R0不能小，不能小， Tj=（1.52.0）Temax 也不能小，则也不能小，则k一定很大。一定很大。为有效消振，一定注意选好为有效消振，一定注意选好T 。 初选初选 T =(0.060.17)Temax 预紧转矩预紧转矩 Tn提高，则共振频率向频率减小方向移动，提高，则共振频率向频率减小方向移动，有利！有利！ 初选初选 Tn = (0.050.15)Temax R0 受结构布置限制，一般受结构布置限制，一般 R0=（0.600.75）d/2 d见下图见下图Zj Zj与摩擦片外径与摩擦片外径D有关，有关，D提高

38、，则提高，则 Zj 增加增加。减振弹簧总压力减振弹簧总压力 与与 、 有关有关 根据根据 可计算弹簧强度等。可计算弹簧强度等。 FjTF0R0RTFjF 8） 极限转角极限转角j 减振器从减振器从Tn增加到增加到Tj时，从动片相对从动盘时，从动片相对从动盘毂的极限转角毂的极限转角j。 L 减振弹簧的工作变形量减振弹簧的工作变形量 初选时初选时j j为为3 12 五、双质量飞轮五、双质量飞轮 1 1）结构特点）结构特点 02arcsin2RLj2） 优点优点降低发动机变速器振动系统固有频率，避免怠速时降低发动机变速器振动系统固有频率，避免怠速时共振。共振。 R0提高，弹簧刚度下降，所以允许转角变

39、大。提高，弹簧刚度下降，所以允许转角变大。 减振效果提高。减振效果提高。从动盘上没有减振器，所以从动盘质量降低，转动从动盘上没有减振器，所以从动盘质量降低，转动惯量下降，对换档有利。惯量下降，对换档有利。3） 缺点缺点 在离心力作用下，弹簧变形，磨损严重，会发生早在离心力作用下，弹簧变形，磨损严重，会发生早期破坏。期破坏。 回目录回目录 第六节第六节 操纵机构操纵机构 一一. 对操纵机构的要求对操纵机构的要求1.1. 操纵轻便操纵轻便 2. 有踏板自由行程调整机构，以便摩擦片磨损有踏板自由行程调整机构，以便摩擦片磨损后用来恢复分离轴承的自由行程。后用来恢复分离轴承的自由行程。 3. 有踏板行程

40、限位装置，防止操纵机构过载。有踏板行程限位装置，防止操纵机构过载。 4. 有足够的刚度，防止杆件变形影响分离。有足够的刚度，防止杆件变形影响分离。 5. 高。高。 6. 发动机振动、车架、驾驶室变形等不会影响发动机振动、车架、驾驶室变形等不会影响其正常其正常 工作。工作。 二二、结构形式选择结构形式选择机械式 形式 特点 杆系 绳系 液压式 结构 简单 简单 复杂 工作可靠性 可靠 较差 可靠 质量 大 小 小 低 低 高 车架、驾驶室变形 影响工作 不影响 不影响 远距离布置 困难 容易 容易 采用吊挂式踏板 不可以 可以 可以 寿命 长 短 长 离合器接合 不柔和 不柔和 柔和 三、三、

41、计算计算 1. 踏板行程踏板行程S Sof分离轴承自由行程，一般为分离轴承自由行程，一般为1.53.0mm S1自由行程，一般为自由行程，一般为2030mm Z面数，单盘面数，单盘Z=2，双盘，双盘Z=4； S离合器分离时，对偶摩擦面间的间隙，双离合器分离时，对偶摩擦面间的间隙，双盘：盘： ，单盘：，单盘： 。211122221221dbadbaccSZSSSSof211122221dbadbaSSofmmS9 . 075. 0mmS3 . 185. 0 2. 踏板力踏板力Ff F分离时，压紧弹簧对压盘的压力分离时，压紧弹簧对压盘的压力 Fs克服回位弹簧克服回位弹簧1和和2的拉力所需要的踏板力

42、的拉力所需要的踏板力 fFSFiF2111122222dcbadcbai 系统内油压压力取系统内油压压力取 58 Mpa. 参数 形式 液压式 80%90% 机械式 70%80% 回目录回目录 第七节第七节 离合器结构元件离合器结构元件 一一. 从动盘总成从动盘总成 1. 应满足的要求应满足的要求 1) 转动惯量小；转动惯量小； 2) 具有轴向弹性；具有轴向弹性； 3) 3)能装扭转减振器。能装扭转减振器。 2. 摩擦片摩擦片 1) 摩擦片应满足的要求摩擦片应满足的要求 i. f高，稳定高，稳定 ii. 强度足够，耐磨损；强度足够，耐磨损； iii. 密度小，减少从动盘惯量；密度小，减少从动盘

43、惯量； iv. 热稳定性好，即在高温下分离出的粘合热稳定性好，即在高温下分离出的粘合剂少，无味，不易烧焦。剂少，无味，不易烧焦。 v. 磨合性能良好，不会刮伤飞轮和压盘表面；磨合性能良好，不会刮伤飞轮和压盘表面； vi. 接合时应平顺，无接合时应平顺，无“咬合咬合”，“抖动抖动”现象；现象； vii. 长期停放无粘着现象。长期停放无粘着现象。 2） 材料材料 用玻璃纤维、金属纤维替代石棉纤维，可以解决用玻璃纤维、金属纤维替代石棉纤维，可以解决污染问题。污染问题。 材料 特性 石棉基 粉末冶金 金属陶瓷 f 0.30.45 较高 较高 密度 小 大 大 成本 低 高 高 稳定性 低 好 好 污染

44、 有 无 无 耐磨性 低 高 高 承受压力的能力 低 高 高 3) 摩擦片与从动片的摩擦片与从动片的连接方式连接方式 方式 特点 铆接 粘接 连接可靠性 可靠 可靠 更换 容易 困难 面积利用率 小 大 体积利用率 小 大 寿命 短 长 装波形片 可以 不可以 1. 花键毂花键毂 花键毂长度花键毂长度L=(1.01.4)d d花键直径花键直径 花键形式花键形式矩形花键，动配合矩形花键，动配合 材料：材料：45钢、钢、40Cr 2. 从动片从动片 中碳钢板（中碳钢板（50钢）或低碳钢板（钢）或低碳钢板（10钢）钢） 板厚：板厚：1.32.5mm 表面硬度表面硬度3540HRC 3. 波形片波形片

45、 65 Mn h 1mm 4046HRC 二二、离合器盖总成离合器盖总成 离合器盖总成包括：压紧弹簧、离合器盖、压盘、离合器盖总成包括：压紧弹簧、离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆、支撑环等件。传动片、分离杠杆、支撑环等件。 1. 离合器盖应满足下述要求：离合器盖应满足下述要求： 1) 应具有足够的刚度；应具有足够的刚度； 2) 应与飞轮保持良好的对中；应与飞轮保持良好的对中； 3) 盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度；盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度； 4) 开较大的通风口；开较大的通风口； 2. 压盘应满足下述要求：压盘应满足下述要求： 1) 较大的质量，以增大热容量，减少温升；较大的质量，以增大热容量，减少温升； 2) 与飞轮应保持良好的对中（进行静平衡）；与飞轮应保持良好的对中（进行静平衡）； 3) 散热良好，特别是中间压盘；散热良好，特别是中间压盘； 4) 较大的刚度，保证压紧力分布均匀；较大的刚度，保证压紧力分布均匀； 5) 高度尺寸公差小（从支撑压点到摩擦面的距高度尺寸公差小（从支撑压点到摩擦面的距离）。离）。 3. 分离杠杆应满足下述要求分离杠杆应满足下述要求 1) 分离杠杆应具有较大的弯曲刚度；分离杠杆应具有