第2章离合器设计

1、 目目 录录第二章第二章离合器设计离合器设计 目目 录录3离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择4离合器的设计与计算离合器的设计与计算5扭转减振器的设计扭转减振器的设计6离合器的操纵机构离合器的操纵机构2离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析1概述概述7离合器主要零部件的设计离合器主要零部件的设计河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述现代汽车一般都以内燃机为动力，其传动系统中现代汽车一般都以内燃机为动力，其传动系统中的离合器处于首端，它具有如下基本功用：的离合器处于首端，它具有如下基本功用：(1)(1)在汽车起步时，通过离合器主动部分在汽车起步时，通过离合

2、器主动部分( (与发动机与发动机曲轴相连曲轴相连) )和从动部分和从动部分( (与变速器第一轴相接与变速器第一轴相接) )之间之间的滑磨，转速逐渐接近，使旋转着的发动机和原的滑磨，转速逐渐接近，使旋转着的发动机和原为静止的传动系平稳地接合为静止的传动系平稳地接合; ;(2)(2)当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力传递，以减轻换挡时轮齿间的速分离来切断动力传递，以减轻换挡时轮齿间的冲击，便于换挡冲击，便于换挡; ;河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述(3)(3)当传给离合器的转矩超过其所能传递的

3、最大转矩当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩( (即离合器的最大摩擦力矩即离合器的最大摩擦力矩) )时，其主、从动部分时，其主、从动部分将产生滑磨。这样，离合器就起着防止传动系过将产生滑磨。这样，离合器就起着防止传动系过载的作用；载的作用；(4)(4)具有足够的强度和良好的平衡性；具有足够的强度和良好的平衡性；(5)(5)在使用过程中要保证具有稳定的工作性能，因此在使用过程中要保证具有稳定的工作性能，因此要求从动盘总压力及摩擦因数变化不明显；要求从动盘总压力及摩擦因数变化不明显；(6)(6)有效地降低传动动力过程中的振动和噪声。有效地降低传动动力过程中的振动和噪声。河河北北农农业业大大学

4、学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述离合器主要由四大部分组成：主动部分、从动部离合器主要由四大部分组成：主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构。分、压紧机构和操纵机构。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述离合器结构离合器结构河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述离合器结构离合器结构河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.1 2.1 概述概述离合器的工作原理离合器的工作原理河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析现代汽车上应用的离合器主要

5、是干式盘形摩擦离现代汽车上应用的离合器主要是干式盘形摩擦离合器。合器。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析现代汽车上应用的离合器主要是干式盘形摩擦离现代汽车上应用的离合器主要是干式盘形摩擦离合器：合器：一、从动盘数的选择一、从动盘数的选择1.1.单片离合器单片离合器 结构简单，散热良好，轴向尺寸结构简单，散热良好，轴向尺寸 紧凑，维修调整方便，从动部分紧凑，维修调整方便，从动部分 转动惯量小，在使用时能够保证转动惯量小，在使用时能够保证 分离彻底。分离彻底。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器

6、的结构方案分析离合器的结构方案分析2.2.双双片片离合器离合器由于摩擦面数增多，由于摩擦面数增多，因而传递转矩的能力因而传递转矩的能力较大，且接合更加平较大，且接合更加平顺、柔和，在传递相顺、柔和，在传递相同转矩的情况下，径同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力向尺寸较小，踏板力也较小。也较小。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析3.3.多片离合器多片离合器多片离合器有两个以上从动盘，多为湿式，接合多片离合器有两个以上从动盘，多为湿式，接合平顺柔和，由于在油中工作，摩擦表面温度低、平顺柔和，由于在油中工作，摩擦表面温度低、磨损小

7、，使用寿命长。但是分离行程大，分离不磨损小，使用寿命长。但是分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和质量较大，从动部分转动惯量彻底，轴向尺寸和质量较大，从动部分转动惯量也很大。也很大。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析二、压紧弹簧和布置形式的选择二、压紧弹簧和布置形式的选择1.1.周置弹簧离合器周置弹簧离合器河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析周置弹簧离合器结构周置弹簧离合器结构河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离

8、合器的结构方案分析2.2.中央弹簧离合器中央弹簧离合器采用采用1 12 2个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥螺旋弹簧个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥螺旋弹簧作为压紧弹簧，布置在离合器的中心。作为压紧弹簧，布置在离合器的中心。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析3.3.斜置弹簧离合器斜置弹簧离合器斜置弹簧离合器是用斜置弹簧离合器是用 在重型汽车上的一种在重型汽车上的一种 新结构形式，弹簧的新结构形式，弹簧的 轴线与离合器的轴线轴线与离合器的轴线 成一个夹角。成一个夹角。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结

9、构方案分析离合器的结构方案分析4.4.膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的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。碟形弹簧。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器的优点(1)(1)膜片弹簧具有较理想的非线性特性；膜片弹簧具有较理想的非线性特性；(2)(2)膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆

10、的作用, ,结构结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析(3)(3)高速旋转时，弹簧压紧力降低的程度较周置圆柱高速旋转时，弹簧压紧力降低的程度较周置圆柱弹簧离合器明显减小，所以摩擦力矩降低很少，弹簧离合器明显减小，所以摩擦力矩降低很少，性能稳定；性能稳定；(4)(4)膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均膜片弹簧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；匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；(5)(5)易于实现良好的通风散

11、热，使用寿命长；易于实现良好的通风散热，使用寿命长；(6)(6)膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析拉式膜片弹簧离合器拉式膜片弹簧离合器拉式膜片弹簧离合器的膜片弹簧安装方向，与传拉式膜片弹簧离合器的膜片弹簧安装方向，与传统的推式结构相反，并将支承点移到了统的推式结构相反，并将支承点移到了 膜片弹簧的大端附近。接合时，膜片弹膜片弹簧的大端附近。接合时，膜片弹 簧的大端支承在离合器盖上，以中部压簧的大端支承在离合器盖上，以中部压 紧在压盘上，将

12、分紧在压盘上，将分 离轴承向外拉离飞离轴承向外拉离飞 轮实现离合器的分轮实现离合器的分 离。离。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析拉式膜片弹簧离合器的特点拉式膜片弹簧离合器的特点 取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小；少，质量更小；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析 拉式膜片弹簧以中部与压盘向压，在同样尺寸的拉式膜

13、片弹簧以中部与压盘向压，在同样尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构；递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构； 在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；度大，分离效率更高； 拉式膜片弹簧的杠杆比较大，且中间支承少，减拉式膜片弹簧的杠杆比较大，且中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式的

14、可减少拉式的踏板力比推式的可减少25%25%30%30%；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析 无论在接合状态或分离状态，拉式结构的膜片弹无论在接合状态或分离状态，拉式结构的膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大自由行程，不会产生磨损后不会形成间隙而增大自由行程，不会产生冲击和噪声；冲击和噪声； 使用寿命更长；使用寿命更长； 拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的，需采用专门的分离轴承，结构较复装

15、在一起的，需采用专门的分离轴承，结构较复杂，安装拆卸困难。杂，安装拆卸困难。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析三、膜片弹簧的支承形式三、膜片弹簧的支承形式推式膜片弹簧支承结构按支承环数目分为三种推式膜片弹簧支承结构按支承环数目分为三种河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析单支承环膜片弹簧离合器单支承环膜片弹簧离合器河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析推式膜片弹簧的无支承环结构形式推式膜片弹簧的

16、无支承环结构形式河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析拉式膜片弹簧的支承结构形式拉式膜片弹簧的支承结构形式拉式膜片弹簧支承环形式拉式膜片弹簧支承环形式 河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析四、压盘的驱动形式四、压盘的驱动形式压盘的驱动形式主要有凸块压盘的驱动形式主要有凸块-窗孔式、传力销式、窗孔式、传力销式、键齿键齿( (块块) )式、弹性传力片式等；式、弹性传力片式等；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的

17、结构方案分析弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动方式，弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动方式，沿沿圆周切向布置圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢带传动片两的三组或四组薄弹簧钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓连接，传端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓连接，传动片的弹性允许压盘作轴向移动。动片的弹性允许压盘作轴向移动。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析当发动机驱动时，传动片受拉，当拖动发动机时，当发动机驱动时，传动片受拉，当拖动发动机时，传动片受压。弹性传动片驱动方式结构简单，压传动片受压。弹性传动片驱动方式结构简单，压

18、盘与飞轮对中性能好，平衡性好，工作可靠，寿盘与飞轮对中性能好，平衡性好，工作可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢（弹动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢（弹簧钢带簧钢带65Mn65Mn）。）。布置：常用布置：常用3 34 4组，每组组，每组2 24 4片，每片厚度为片，每片厚度为0.50.51.0mm1.0mm；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析五、离合器的散热通风五、离合器的散热通风在正常使用条件下，离合器在正常使用条件下，离合

19、器 压盘工作表面的温度一般在压盘工作表面的温度一般在 200200以下，随着温度升高，以下，随着温度升高， 摩擦片的磨损将加快，当温摩擦片的磨损将加快，当温 度超过度超过200200时，摩擦片的时，摩擦片的 磨损速度将急剧升高；在特磨损速度将急剧升高；在特 别严酷的条件下，温度可达别严酷的条件下，温度可达 到到10001000。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.2 2.2 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析改善离合器散热通风的结构措施改善离合器散热通风的结构措施(1)(1)在压盘上设散热筋或鼓风筋；在压盘上设散热筋或鼓风筋；(2)(2)在离合器盖上开较大的通风孔；在离合

20、器盖上开较大的通风孔；(3)(3)在离合器外壳上设通风窗；在离合器外壳上设通风窗；(4)(4)在双片离合器的中间压盘内铸出通风槽；在双片离合器的中间压盘内铸出通风槽；(5)(5)在离合器外壳内装一导流罩，加强通风，导流罩在离合器外壳内装一导流罩，加强通风，导流罩使从外壳的通风窗进来的气流进入离合器的中央，使从外壳的通风窗进来的气流进入离合器的中央，并沿径向甩出，从外壳上的风窗流出。并沿径向甩出，从外壳上的风窗流出。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择一、摩擦离合器的转矩容量一、摩擦离合器的转矩容量离合器的静摩擦力矩为：离合器的

21、静摩擦力矩为：式中，式中，f-f-摩擦面间的静摩擦因数；摩擦面间的静摩擦因数； F-F-压盘施加在摩擦面上的压力；压盘施加在摩擦面上的压力； Z-Z-摩擦面数；摩擦面数； R Rc c-摩擦片的平均摩擦半径。摩擦片的平均摩擦半径。cc TfFZR河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择设设P P0 0为摩擦面承受的单位压力，且压力分布均匀，为摩擦面承受的单位压力，且压力分布均匀，则单元摩擦面积上产生的单元摩擦力矩为则单元摩擦面积上产生的单元摩擦力矩为整个摩擦面上产生的摩擦力矩为整个摩擦面上产生的摩擦力矩为200ddd dTfpsf

22、p 3322000d d23RrRrTfpfp 河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择对于具有对于具有Z Z个摩擦面的离合器，其摩擦力矩为个摩擦面的离合器，其摩擦力矩为摩擦面承受的单位压力为摩擦面承受的单位压力为代入代入P P0 0得得 摩擦片平均摩擦半径为摩擦片平均摩擦半径为022224FFpDdRr33c023RrTZTfp Z33c2223RrTfZFRr33c2223RrRRr河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择当当 时，可由下式相当准确地计算时，可由下

23、式相当准确地计算所以，整理可得：所以，整理可得：为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计转矩应大于发动机最大转动机的最大转矩，设计转矩应大于发动机最大转矩，即矩，即/0.6d Dc42DdRrR33c0112TfZp Dcce maxTT河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择二、后备系数二、后备系数离合器后备系数离合器后备系数: :离合器所能传递的最大静摩擦力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。矩与发动机最大转矩之比。河河北北农农业业大大学学机机电电

24、工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择后备系数后备系数的选择原则的选择原则为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长，间过长，不宜选得太小；不宜选得太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，证操纵轻便，不宜选得太大；不宜选得太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可可选得小些；选得小些；当使用条件恶劣、需要拖带挂车时，为提高起步当使用条件恶劣、需要拖带挂车时，为提高起步能力，减少离合器滑磨，能力，减少离合器滑磨，

25、应选得大些应选得大些; ;河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择汽车总质量越大，汽车总质量越大，也应选得越大；也应选得越大；采用柴油机时，由于工作粗暴，转矩不稳定采用柴油机时，由于工作粗暴，转矩不稳定, , 选得应比汽油机大些；选得应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，发动机缸数越多，转矩波动越小，可选得越小；可选得越小；膜片弹簧离合器压力保持较稳定，膜片弹簧离合器压力保持较稳定，可选得小些；可选得小些；双片离合器的双片离合器的值应大于单片离合器。值应大于单片离合器。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3

26、 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择三、单位压力三、单位压力单位压力决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工单位压力决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择四、摩擦片的外径四、摩擦片的外径D D、内径、内径d d和厚度和厚度b b当离合器结构形式及摩

27、擦片材料已选定，发动机当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，可估算出摩擦片外径最大转矩已知，可估算出摩擦片外径摩擦片外径也可根据发动机最大转矩按如下经验摩擦片外径也可根据发动机最大转矩按如下经验公式选取公式选取e max330121TDfZpcDemaxDKT河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择摩擦片直径系数摩擦片直径系数K KD D的取值范围：的取值范围：摩擦片的内径摩擦片的内径摩擦片的厚度摩擦片的厚度b b主要有主要有3.2mmmm、3.5mmmm和和4.0mmmm三种。三种。70. 053. 0Ddc河

28、河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择离合器摩擦片的尺寸标准系列离合器摩擦片的尺寸标准系列河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.3 2.3 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择五、摩擦因数五、摩擦因数f f、摩擦面数、摩擦面数Z Z和离合器间隙和离合器间隙离合器间隙是指离合器处于正常接合状态，分离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接合，在分离片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离

29、杠杆内端之间留有的间隙，该间隙一轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙，该间隙一般为般为3 34mm4mm。 河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化一、离合器基本参数的优化1.1.设计变量设计变量2.2.目标函数目标函数3.3.约束条件约束条件TTdDFxxxX321 224mindDxfsmDnveD706510603max河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算摩擦片外径摩擦片外径D D的最大圆周速度的最大圆周速度摩擦片的内外径比摩擦片的内外径比后备系

30、数后备系数70. 053. 0 c0 . 42 . 1smDnveD706510603max河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算为保证扭转减振器的安装，摩擦片内径为保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d d必须大于必须大于减振器弹簧位置直径减振器弹簧位置直径2R2R0 0约约50mm50mm为防止出现传动系过载为防止出现传动系过载常见的许用值常见的许用值02204cccTdDZTT离合器规格离合器规格 D/mmD/mm210210250250325325T Tc010-20.280.300.350.40mmRd502002204ccc

31、TdDZTTmmRd5020河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算P P0 0根据摩擦材料的不同进行选取根据摩擦材料的不同进行选取离合器每一次接合过程中出现的滑磨功离合器每一次接合过程中出现的滑磨功MPapMPa50. 110. 00 wdDZWw224 TmmmJTmmmJmmJ0 . 625. 00 . 633. 040. 0222乘用车乘用车 wdDZWw224 TmmmJTmmmJmmJ0 . 625. 00 . 633. 040. 0222乘用车乘用车河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的

32、设计与计算离合器的设计与计算二、膜片弹簧的弹性特性二、膜片弹簧的弹性特性河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算变形量与压力的关系变形量与压力的关系自自由由状状态态分分离离状状态态压压紧紧状状态态河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算1.1.膜片弹簧载荷与变形的关系膜片弹簧载荷与变形的关系通过支撑环和压盘加在膜片弹通过支撑环和压盘加在膜片弹 簧上的载荷簧上的载荷F F1 1集中在支承点处，集中在支承点处， 加载点的轴向变形为加载点的轴向变形为 ，则，则1112112111l

33、n16rRrRHrRrREhfF21112hrRrRH1河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算在分离与压紧两种状态下，只在分离与压紧两种状态下，只 要膜片弹簧变形到相同的位置，要膜片弹簧变形到相同的位置， 其子午断面从自由状态也转过其子午断面从自由状态也转过 相同的转角相同的转角 ，便有如下的对，便有如下的对 应关系应关系1f211111121frrRrRrrr1f211111121frrRrRrrrfrrrR12111tan河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算膜片弹簧

34、的变形可以是由膜片弹簧的变形可以是由F F1 1引引 起，也可以是由起，也可以是由F F2 2引起。当满引起。当满 足如下关系时，由两者引起的足如下关系时，由两者引起的 膜片弹簧变形是相同的。膜片弹簧变形是相同的。11121fFRrFrr11211f11211fRrFFrrrrFFRr11211f11211fRrFFrrrrFFRr河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算所以，分离状态的载荷与变形所以，分离状态的载荷与变形设设 是从离合器接合状态算起是从离合器接合状态算起 的膜片弹簧与压盘接触点的变的膜片弹簧与压盘接触点的变 形量，则

35、根据杠杆关系有形量，则根据杠杆关系有2111122111111ln261REhRrRrrFHHhRrRrRr 211212111f1111ln261REhRrRrrFHHhRrrrRrRr 1f1f2f1f11rrRr河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算四、膜片弹簧基本参数的选择四、膜片弹簧基本参数的选择1.1.比值比值H/hH/h和和h h的选择的选择河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算2.R/r2.R/r和和R R、r r的选择：的选择：研究表明，研究表明，R/r

36、R/r越大，弹簧材越大，弹簧材料利用率越低，弹簧硬度越大，弹性特性曲线受料利用率越低，弹簧硬度越大，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。直径误差的影响越大，且应力越高。3.3.膜片弹簧自由状态下的圆锥底角一般在膜片弹簧自由状态下的圆锥底角一般在9 91515之间选择。之间选择。4.4.膜片弹簧工作点的选择膜片弹簧工作点的选择河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算5.5.分离指数目分离指数目n n的选择的选择6.6.膜片弹簧小端内半径膜片弹簧小端内半径r r0 0及及 分离轴承的作用半径分离轴承的作用半径r rf f7.7.

37、切槽半径及半径切槽半径及半径r re e的确定的确定8.8.压盘加载点半径压盘加载点半径R R1 19.9.支承环加载点半径支承环加载点半径r r1 1221100 . 95 . 32 . 3errmmmm河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算六、膜片弹簧的优化设计六、膜片弹簧的优化设计关于膜片弹簧优化设计的目标函数主要有以下几关于膜片弹簧优化设计的目标函数主要有以下几种种 弹簧工作时的最大应力最小；弹簧工作时的最大应力最小； 在从动盘摩擦片磨损前后，弹簧压紧力之差的绝在从动盘摩擦片磨损前后，弹簧压紧力之差的绝对值为最小；对值为最小

38、； 在分离行程中，分离操纵力平均值为最小；在分离行程中，分离操纵力平均值为最小； 在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小；对值的平均值为最小； 选选(2)(2)和和(3)(3)两个目标函数作为双目标。两个目标函数作为双目标。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算1.1.设计变量设计变量2.2.目标函数目标函数3.3.约束条件约束条件弹簧的设计工作压紧力与要求的压紧力相等弹簧的设计工作压紧力与要求的压紧力相等TBrRrRhHX111XfXfXf2211minYBFF1河河

39、北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算轴向变形量轴向变形量弹簧压紧力不小于设计压紧力弹簧压紧力不小于设计压紧力弹簧的弹性特性弹簧的弹性特性碟簧的初始圆锥底角碟簧的初始圆锥底角0 . 18 . 011HBBAFF110 . 25 . 1hH159rRH河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算弹簧各部分的尺寸要求弹簧各部分的尺寸要求膜片弹簧压盘加载点半径的要求膜片弹簧压盘加载点半径的要求推式推式拉式拉式35. 120. 1rR100270hR0 . 55 . 30rR241DRdD

40、241DrdD河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算根据弹簧结构布置的要求根据弹簧结构布置的要求分离指尺寸的要求分离指尺寸的要求推式推式拉式拉式711RR601rr400rrf5 . 43 . 2111rRrrf0 . 95 . 3111rRrRf河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.4 2.4 离合器的设计与计算离合器的设计与计算弹簧在工作过程中，弹簧在工作过程中，B B点的最大压应力不大于其许点的最大压应力不大于其许用值：用值：最大拉应力不大于其许用值：最大拉应力不大于其许用值：制造以及装配误差引起的弹簧压紧力的偏

41、差制造以及装配误差引起的弹簧压紧力的偏差tAtAmaxtBtBmax05. 01BrRhHFFFFF05. 011BBFF河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计扭转减振器主要由弹性元件和阻尼元件等组成；扭转减振器主要由弹性元件和阻尼元件等组成；弹性元件主要用来降低传动系扭转刚度，从而降弹性元件主要用来降低传动系扭转刚度，从而降低扭转振动的自然频率，以避开发动机转矩波动低扭转振动的自然频率，以避开发动机转矩波动的主谐波频率；阻尼元件的作用是有效地耗散振的主谐波频率；阻尼元件的作用是有效地耗散振动能量，减小振幅。动能量，减小振幅。 从动片从

42、动片摩擦片摩擦片从动盘毂从动盘毂减振阻尼片减振阻尼片减振弹簧减振弹簧减振器盘减振器盘河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计扭转减振器的工作状态扭转减振器的工作状态河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计一、扭转减振器的功用一、扭转减振器的功用1.1.降低曲轴与传动系结合部分的扭转刚度，调谐传降低曲轴与传动系结合部分的扭转刚度，调谐传动系扭转固有频率；动系扭转固有频率；2.2.抑制扭转共振的响应振幅，衰减瞬态扭振；抑制扭转共振的响应振幅，衰减瞬态扭振；3.3.控制动力传动系总成怠速时

43、离合器与变速器轴系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；器的扭振及噪声；4.4.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，改善离合器的接合平顺性。离合器的接合平顺性。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计扭转减振器的扭转特性扭转减振器的扭转特性河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计二、扭转减振器主要参数的选择二、扭转减振器主要参数的选择1.

44、1.极限转矩极限转矩T Tj jmax0 . 25 . 1ejTT）（102maxgrjiirGTT河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计2.2.扭转减振器的扭转刚度扭转减振器的扭转刚度3.3.阻尼摩擦转矩阻尼摩擦转矩4.4.预紧转矩预紧转矩5.5.减振弹簧的位置半径减振弹簧的位置半径201000RKZTkjmax17. 006. 0eTT）（275. 06 . 00dR）（max15. 005. 0enTT）（河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计6.6.减振弹簧的个数减振弹簧

45、的个数7.7.减振弹簧总压力减振弹簧总压力8.8.极限转角极限转角1232arcsin20Rlj0RTFj河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计三、目前通用的从动盘减振器的局限性三、目前通用的从动盘减振器的局限性1.1.不能将发动机、变速器振动系统的固有频率减低不能将发动机、变速器振动系统的固有频率减低到怠速转速以下，因此不能避免怠速时的共振；到怠速转速以下，因此不能避免怠速时的共振；2.2.因为在从动盘结构中，减振弹簧位置半径较小，因为在从动盘结构中，减振弹簧位置半径较小，其转角又受到限制，如降低减振弹簧刚度，就会其转角又受到限制，如

46、降低减振弹簧刚度，就会增大转角并难于确保允许传递转矩的能力；所以增大转角并难于确保允许传递转矩的能力；所以在发动机的实用转速范围在发动机的实用转速范围100010002000r/min2000r/min内，难内，难以通过降低减振弹簧刚度来得到更大的减振效果以通过降低减振弹簧刚度来得到更大的减振效果; ;河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计四、双质量飞轮减振器四、双质量飞轮减振器河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计双质量飞轮减振原理双质量飞轮减振原理河河北北农农业业大大学学机机

47、电电工工程程学学院院2.5 2.5 扭转减振器的设计扭转减振器的设计双质量飞轮减振器的特点双质量飞轮减振器的特点1.1.可以降低发动机、变速器振动系统的固有频率，可以降低发动机、变速器振动系统的固有频率，避免在怠速时发生共振；避免在怠速时发生共振；2.2.可以加大减振弹簧的位置半径，降低减振弹簧刚可以加大减振弹簧的位置半径，降低减振弹簧刚度，并容许增大转角；度，并容许增大转角；3.3.工作环境适应能力较好；工作环境适应能力较好；4.4.高速时易使弹簧中段横向翘曲，与弹簧座产生摩高速时易使弹簧中段横向翘曲，与弹簧座产生摩擦，导致弹簧磨损严重。擦，导致弹簧磨损严重。双质量飞轮减振器主要适应于发动机

48、前置后轮驱双质量飞轮减振器主要适应于发动机前置后轮驱动的转矩变化大的柴油汽车中。动的转矩变化大的柴油汽车中。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构一、对离合器操纵机构的要求一、对离合器操纵机构的要求1.1.踏板力尽可能小，乘用车一般在踏板力尽可能小，乘用车一般在8080150N150N范围内，范围内，商用车不大于商用车不大于150150200N200N；2.2.踏板行程一般在踏板行程一般在8080150mm150mm范围内，最大不超过范围内，最大不超过180mm180mm；3.3.踏板行程可以调整；踏板行程可以调整；4.4.应有踏板行程

49、限位装置，以防止操纵机构的零件应有踏板行程限位装置，以防止操纵机构的零件因受力过大而损坏；因受力过大而损坏；5.5.传动效率要高；传动效率要高；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构6.6.应具有足够的刚度；应具有足够的刚度；7.7.发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作；常工作；8.8.工作可靠、寿命长、维修保养方便。工作可靠、寿命长、维修保养方便。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构二、操纵机构结构形式的选择二、操纵机构结

50、构形式的选择1.1.机械式：绳索式、杆系式机械式：绳索式、杆系式河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构2.2.液压式：吊挂式离合器踏板、主缸、工作缸、管液压式：吊挂式离合器踏板、主缸、工作缸、管路系统、回位弹簧；路系统、回位弹簧；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构2.2.液压式操纵机构液压式操纵机构河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构3.3.机械式和液压式操纵机构的助力器机械式和液压式操纵机构的助力器河河北北农农业业

51、大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构4.4.气压式操纵机构气压式操纵机构气压助力式离合器操纵机构利用发动机带动空气气压助力式离合器操纵机构利用发动机带动空气压缩机作为主要的操纵能源，驾驶员的肌体作为压缩机作为主要的操纵能源，驾驶员的肌体作为辅助的或后备的操纵能源，多与汽车的气压制动辅助的或后备的操纵能源，多与汽车的气压制动系统或其他气动设备共用一套压缩空气源。系统或其他气动设备共用一套压缩空气源。 河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构3.3.自动操纵机构：由附在变速手柄上的触动开关控自动操纵

52、机构：由附在变速手柄上的触动开关控制离合器的自动分离，并能在换挡后根据车速、制离合器的自动分离，并能在换挡后根据车速、油门开度等信号，通过随动机构离合器平稳接合，油门开度等信号，通过随动机构离合器平稳接合，实现对汽车的双踏板控制。实现对汽车的双踏板控制。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构4.4.踏板行程踏板行程2111222212021dbadbaccSZSSSSf河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.6 2.6 离合器的操纵机构离合器的操纵机构5.5.踏板力踏板力F Ff f6.6.分离离合器所做的功分离离合器所做的

53、功7.7.工作缸油压工作缸油压JSFFZWL30211sfFiFFMPapd852河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计一、从动盘总成一、从动盘总成河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减振器等组成；扭转减振器等组成；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计从动盘总成的设计要求从

54、动盘总成的设计要求(1)(1)从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换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；挡时轮齿间的冲击；(2)(2)从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损；于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损；(3)(3)应安装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和应安装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。冲击。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计2.2.从动盘毂从动盘毂从动盘毂是离合器重承受

55、载荷最大的零件。从动盘毂是离合器重承受载荷最大的零件。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计3.3.摩擦片的设计摩擦片的设计摩擦因数较高且稳定，工作温度、单位压力、滑摩擦因数较高且稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小；磨速度的变化对其影响要小；具有足够的机械强度与耐磨性；具有足够的机械强度与耐磨性；密度小，以减小从动盘的转动惯量；密度小，以减小从动盘的转动惯量；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计热稳定性好，在高温下分离出

56、的粘合剂少、无味、热稳定性好，在高温下分离出的粘合剂少、无味、不易烧焦；不易烧焦；磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面；磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面；结合时应平顺不产生结合时应平顺不产生“咬合咬合”或或“抖动抖动”现象；现象；长期停放后，摩擦面间不发生长期停放后，摩擦面间不发生“粘着粘着”现象。现象。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计4.4.从动片的设计从动片的设计从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从动片和组合式弹性从动片三类；动片和组合式弹性从动片三类；河河北

57、北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从动片和组合式弹性从动片三类；动片和组合式弹性从动片三类；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计分开式弹性从动片分开式弹性从动片河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从从动片主要有整体式弹性从动片、分开式弹性从动

58、片和组合式弹性从动片三类；动片和组合式弹性从动片三类；河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计从动片要求质量小，硬度和平面度要求高，具有从动片要求质量小，硬度和平面度要求高，具有轴向弹性；材料常用中碳钢和低碳钢板，一般厚轴向弹性；材料常用中碳钢和低碳钢板，一般厚度为度为1.31.32.5mm2.5mm，表面硬度为，表面硬度为353540HRC40HRC；从动片直径依据摩擦片尺寸选取，厚度一般较薄，从动片直径依据摩擦片尺寸选取，厚度一般较薄，通常为通常为1.31.32.5mm2.5mm钢板冲压而成。钢板冲压而成。5.5.

59、波形片和减振弹簧波形片和减振弹簧河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计二、离合器盖总成二、离合器盖总成1.1.离合器盖离合器盖对离合器盖结构设计的要求：对离合器盖结构设计的要求：(1)(1)应具有足够的刚度；应具有足够的刚度；(2)(2)应与飞轮保持良好的对中；应与飞轮保持良好的对中；(3)(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)(4)应在离合器盖上开出较大的通风窗孔，或在离合应在离合器盖上开出较大的通风窗孔，或在离合器盖上加设通风扇片，以保持良好的通风散热效器盖上加设通风扇片，以保持良好的通风散热效果。果。河河北北农农业业大大学学机机电电工工程程学学院院2.7 2.7 离合器主要零部件的结构离合器主要零部件的结构设计设计2.2.压盘设计压盘设计压盘常见的传力方式有凸台式、键式、销式、传压盘常见的传力方式有凸台式、键式、销式、传动片连接方式等。动片连接方式等。河河北北农农业业大大学学机机电电工