毕业设计--离合器设计说明书

1、目录引言11汽车离合器21.1离合器的根本组成和分类21.2 离合器的功用31.3设计要求32摩擦离合器根本结构尺寸、参数的选择42.1 摩擦片外径及其它尺寸确实定4摩擦片外径D4摩擦片内径d4摩擦片厚度h5校核离合器所选尺寸53离合器零件的结构选型及设计计算73.1从动盘总成7从动片7从动盘毂73. 2 压盖和离合器盖93. 2. 1 压盘设计93. 2. 2 离合器盖的设计123. 3 离合器别离装置的设计133. 3. 1 别离杆133.4 圆柱螺旋弹簧设计15341 结构设计要点15342 弹簧的材料及许用应力16343 弹簧的计算16344 离合器的平衡194 参考文献20引言随着科

2、技的飞速开展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化。作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的完善，离合器产品不管是性能结构方面还是生产制造方面都发生了很大变化。1981年，法国人制成了摩擦片式离合器，此后浸在油中工作的湿式多片离合器逐渐取代了锥形离合器，但多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住，致使离合器别离不彻底，造成换档困难，所以它又逐渐被干式多片离合器取代。多片干式离合器的住要优点是由于接触面多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步；但因片数多，从动局部的转动惯

3、量大，还是感到换档不够容易 。另外，中间压盘的通风散热不良，容易引起过热，加快了离合器的磨损，甚至烧伤和碎裂，如果调整不当还可能引起离合器别离不彻底。随着汽车运输业的开展，离合器还要在原有的根底上不断提高改良，一适应新的使用条件。从国外的开展动向来看，近年来车辆在性能上向高速开展，发动机的功率和转速不断提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。此外，随着汽车发动机转速功率的不断提高和汽车电子技术的高速开展，人们对离合器的要求越来越高，离合器的使用条件也越来越苛刻。从提高离合器性能的角度出发，传统推式膜片弹簧离合器的结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构开展，传统的操纵形式正向自动操纵形式开展。

4、因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器目前开展趋势。在离合器的操纵机构中，由于重型和中型汽车的离合器压紧弹簧的压紧力很大，人们又采取各种助力装置来减轻驾驶员的劳动强度，如日本产TKL20型重型汽车采用弹簧助力；红岩CQ261和北京BJ370等重型车采用气压助力等。1汽车离合器分析11 离合器的根本组成和分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时别离或逐渐接合，以切断或传递

5、发动机向变速器输入的动力。其构造如图11所示，一般由主动局部飞轮、离合器盖、压盘、从动局部从动盘、压紧机构压紧弹簧、别离机构别离拉杆、别离叉、别离套筒、别离轴承、别离杠杆等和操纵机构离合器踏板五大局部组成。摩擦离合器按从动盘的数目分为：单片离合器和双片离合器；按压紧弹簧的结构形式分为：螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。图11 离合器结构示意图12 离合器的功用离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。其主要作用：.汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；.在换挡时将发动机与传动系别离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；.限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏

6、；.有效地降低传动系中的振动和噪声。13 汽车离合器设计的根本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化系列化，通用化，标准化要求等，合理选择离合器的结构。在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：.在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储藏，又能防止过载。.接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。.别离时要迅速、彻底。.从动局部转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。.应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。.防止传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。.

7、操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。.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，保证有稳定的工作性能。.具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。.结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。 2 摩擦离合器根本结构尺寸、参数的选择21 摩擦片外径及其它尺寸确实定211 摩擦片外径摩擦片外径是离合器的根本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命。它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩N m来选定时，可根据公式 (2-1) 式中摩擦片外径，mm发动机最大转矩，N m

8、 A和车型及使用情况有关的系数，小轿车A47；一般载货汽车A36单片或A50双片，取A50.所给题目中的最大转矩为303.8 N m，那么摩擦片外径为按照我国摩擦片尺寸标准，由表21最终选定摩擦片的尺寸为280 mm。212 摩擦片内径摩擦片的内径不作为一个独立的参数，它和外径有一定的关系，用比值来反映，定义为 (2-2)比值关系到从动片总成的结构设计和使用性能。增加有利于离合器的散热和减少摩擦片内外缘滑磨速度差。但是，过分增加会使得摩擦片面积减小，影响其传递转矩的能力。按照目前的设计经验，一般说来，发动机转速越高，取值越大。由离合器摩擦片的尺寸系列和参数表21取得，内径165 mm。表21离

9、合器尺寸系列和参数外径内径厚度内外径之比C单位面积1601103.20.687106001801253.50.694132002001403.50.700160002251503.50.667221002501553.50.620302002801653.50.589402003001753.50.583466003251903.50.5855460035019540.5576780038020540.54072900 摩擦片厚度对摩擦片的厚度，我国已规定了3种规格：3.2 mm，3.5 mm和4 mm。根据离合器摩擦片的尺寸系列和参数表21，取厚度3.5 mm。综上所述，选取摩擦片外径280

10、 mm，内径165 mm，厚度3.5 mm，0.589. 校核离合器所选尺寸离合器尺寸的校核可用如下公式 23式中 摩擦片外径，mm； 摩擦片内径，mm； 单位压力，MPa； 摩擦片工作面数，单片为2，双片为3； 发动机最大转矩，N m； 离合器后备系数； 离合器的转矩容量，N m。后备系数是离合器一个重要的设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。因此，在选择时应考虑以下几点：1) 为可靠传递发动机最大转矩，不宜选取太小；2) 为减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；3) 当发动

11、机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；4) 当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；5) 汽车总质量越大，也应选得越大；6) 发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；7) 螺旋弹簧离合器选取值可比膜片弹簧离合器大些；8) 双片离合器的应大于单片离合器；9) 不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0.综上所述，由于采用的是螺旋弹簧，根本上在公路上行使，取2.4，摩擦系数0.3，729.12N.m，外径280mm，内径165mm，代入23得：可得0.249MPa单位压力在容许的范围内，因此所选择的离合器尺寸。参数合理。3 离合器零件的结构选型及设计计算31 从

12、动盘总成从动盘有两种结构形式：带扭转减振器的和不带扭转减震器的，本次设计中选取的是不带扭转减振器的从动盘，其结构简单、重量较轻，从动盘中的从动片直接铆在从动盘毂上。按从动盘数可分为单片离合器、双片离合器和多片离合器，单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动局部转动惯量小，在使用时能保证别离彻底、接合平顺。双片离合器传递转矩能力较大，径向尺寸较小，接合平顺。但中间压盘通风散热不良，别离不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换档机构中，它具有接合平顺柔和、摩擦说明温度较低、磨损较小，使用寿命长的优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。根据课题及参照同类产品，本次设计选取双片离合

13、器。从动盘由从动片、摩擦片和从动盘毂等3个根本局部组成。311从动片设计从动片时应满足以下要求：1、设计时要尽量减少其重量，并使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量；2、为了使离合器接合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构。采用具有轴向弹性的从动片结构比拟复杂，此外由于轴向弹性需要增加别离行程才能保证离合器的彻底别离。因此在一些情况下如双片离合器，从动片采用刚性的更有利。根据题目要求，本次设计选取的从动片不做成具有轴向弹性的。这首先是因为双片离合器的接合过程本身就比拟平顺；其次，假设双片离合器从动片做成弹性的，其结果是要大大增加踏板的工作行程

14、或是要缩小离合器传动装置的传动比而使踏板操纵力增大，才能保证离合器的别离彻底。显然，这些都不利于离合器的操纵。无论何种从动片都要保证其结构形状的热稳定性，防止翘曲变形，以免摩擦面片压力不均。根据经验，参照同类产品，选取从动片的材料为50热处理HRC4050，外径为280mm。312从动盘毂发动机转矩是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，目前都采用齿侧定心的矩形花键。花键之间为动配合，这样，在离合器别离和结合过程中，从动盘毂能在花键轴上自由滑动。为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动不产生歪斜，影响离合器的彻底别离，从动盘毂的轴向长度不宜

15、过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在艰难情况下工作的离合器，其盘毂的长度更大，可达花键外径的1.4倍。1 从动盘毂花键尺寸选择根据GB11441974选定从动盘毂花键尺寸系列表31选取其尺寸入下：从动盘外径280mm，发动机转矩303.8 N m，花键齿数10，花键外径35mm，花键内径32mm，齿厚4mm，有效长度40mm，挤压应12.7MPa。表31 从动盘毂花键尺寸系列从动盘外径D/mm发动机转矩/ N m花键齿数n花键外径D/mm花键内径d/mm键齿宽b/mm有效齿长l/mm挤压应力/MPa16050102318320101807010262132011.820011010292

16、342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5摩擦片与从动片之间有两种紧固方法：铆接法和粘接法，本次设计中选取铆接法，其优点是可靠及磨损后换装摩擦片方便。2 从动盘毂花键的强度校核花键齿的侧面压力 3-1式中从动盘毂的数目。因此挤压应力 3-2式中h

17、花键齿的工作高度，m，。因此 MPa所以符合要求。根据经验、参照同类产品，选取从动盘摩擦材料为石棉基摩擦材料。采用它的原因是，一方面石棉有良好的耐热性能，而另一方面它又得到铜丝或锌丝的加强，可以说是一种性能比拟良好的摩擦材料.32 压盖和离合器盖321 压盘设计压盘的设计包括传力方式的选择及其几何尺寸确实定两个方面。1压盘传力方式的选择压盘是离合器的主动局部，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮有一定的联系，但这种联系又应允许压盘在离合器别离过程中能自由地做轴向移动，使压盘和从动盘脱离接触。压盘和飞轮间常用的连接方式有：凸台式、键式、销式。在双片离合器中一般都采用综

18、合式的连接方法，即中间压盘通过键，压盘那么通过凸台。还可以用销子传力。根据经验、参照磁品，采用6个传力销将飞轮与中间压盘、压盘连接在一起。传力销的尺寸为，压盘上的传力销尺寸为。传力销的材料为中碳钢35号钢，压盘材料为灰铸铁。2传力销的强度校核图3-1 传力销的受力图由图3-1可知，传力销同时承受由力、所引起的弯曲应力和接合时的弹簧压紧力引起的拉伸应力。此外，传力销外表在宽度与的范围内还受其和的挤压作用。其强度校核如下。1 拉弯复合应力作用力 3-3 3-4式中发动机最大转矩，N m； 传力销数目；力和的作用半径，m。因此 NN 传力销的弯曲应力 3-5式中弯矩，N m，； 传力销根部直径，cm

19、； 传力销抗弯截面模量，；力和的作用力臂，cm。因此，MpaMPa传力销的拉伸应力 3-6因此 MPa传力销的复合应力 3-7因此 =7.49+5.84=13.33 MPa2) 传力销的挤压应力 MPa 3-8 MPa3-9式中，传力销的直径，cm；作用宽度，cm。因此MPaMPa经校核，传力销的强度符合要求。3压盘几何尺寸确实定在摩擦片的尺寸确定后与它摩擦相接触的压盘内、外径尺寸也就根本确定下来了。这样，压盘几何尺寸归结为如何去确定它的厚度。压盘厚度确实定主要依据以下两点：压盘应具有足够的质量；压盘应具有较大的刚度。因此，压盘一般都做得比拟厚一般不小于10mm，而且在内缘做成一定锥度以弥补压

20、盘因受热变形后内缘的凸起。此外，压盘的结构设计还应注意加强通风冷却，如双片离合器的中间压盘体内开有许多径向通风孔。根据经验、参照同类产品，本次设计选取的压盘外径为330mm，内径为163mm，厚度为15mm，材料为3号灰铸铁。4滑磨功的计算离合器滑磨的严重程度常用滑磨功的大小来衡量。它指的是离合器在接合过程中有多少机械能变成热能。离合器的滑磨功越大，意味着变成热能的数量越多，那么零件的发热和磨损也就越严重。计算公式如下： (3-10) (3-11)式中汽车整车质量转化相当的转动惯量，2 离合器开始滑磨时的发动机角速度，； 汽车总质量，Kg； 车轮滚动半径； 主传动比； 变速器传动比。根据经验、

21、参照同类产品，选取轮胎规格为9.0020，那么=7.63，=6.24，=475mm，=8025kg。因此 322 离合器盖设计离合器盖与飞轮用螺栓固定在一起，通过它传递发动机的一局部转矩给压盘。此外它还是离合器压紧弹簧和别离杆的支承壳体。在设计时应特别注意以下几个问题： 刚度问题离合器别离杆支承在离合器盖上，如果盖的风度不够，那么当离合器分享时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵局部的传动效率，严重时可能导致分享不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器换档困难。 通风散热为了加强离合器的冷却，离合器盖上必须开许多通风窗口。 对中问题离合器盖内装有压盘、别离杆、压紧弹簧等零件，

22、因此它相对发动机飞轮曲轴中心线必须要有良好的定心对中，否那么会破坏系统整体的平衡，严重影响离合器的正常工作。对中方式常用的有以下两种：一是用止口对中，铸造的离合器盖以外圆与飞轮上的内圆止口对中。二是用定位销或定位螺栓对中。33 离合器别离装置的设计331 别离杆1别离杆结构型式的选择在离合器别离和接合的过程中，踏板与压盘之间的运动联系最后的环节为别离杆。周布螺旋弹簧离合器的别离杆数目一般采用36个。别离杆的结构型式与压紧弹簧的类型有着密切的关系。本次设计选用的是周布弹簧离合器，采用6个别离杆。在沿圆周分布的圆柱螺旋弹簧离合器中常见的别离杆结构有以下几种类型，如图3-2所示。图32 别离杆结构图

23、3-2a是锻造后经加工制成的。与图中其他三种结构相比，它的加工量最大，结构也比拟复杂。图3-2b所示是一些重型汽车上采用的结构。别离杆也是锻制的。由于铰链处全部采用了滚针轴承，因此具有摩擦损失小、传动效率高的优点。另外它的调整螺母在离合器上，所以调整也比拟方便。图3-2c中，别离杆由钢板冲压而成，加工比拟简单，而且调整螺钉在别离杆外端，调整也比拟方便。图3-2d所示的是中小型汽车上采用的结构。这种被称为摆动块式的别离杆也是由钢板冲压而成的，结构简单。别离杆在压盘上的支承方式也很简单。此外它还具有磨损小、调整方便等优点，所以目前在中小型汽车上采用很多。综上所述，根据经验、参照同类产品，选择图3-

24、2c所示的别离杆结构，由低碳钢板08钢板冲压而成。2别离杆设计别离杆设计时应注意如下几个问题：别离杆要有足够的刚度在别离离合器时，别离杆要承受很大的力，如果刚度不够，会引起较大的变形，这不仅要降低离合器操纵机构的传动效率，甚至还可能出现离合器别离不彻底。因此在结构设计时，一定要设法增加别离杆的刚度，提高其抗弯曲的能力，以减少在受力时的变形。从图2-2所列举的结构中可以看到，别离杆都有加强筋。别离杆的铰接处应防止运动上的干预别离离合器时，压盘沿其轴线做平行移动，别离杆与压盘的铰接点也跟着压盘一起平移。与此同时，这个铰接点还必须绕别离杆的中间支点作圆弧运动。显然，同一个点同时做两种运动是不可能的，

25、这就是所说的运动干预现象。为了防止这种运动干预，保证离合器能顺利别离，在别离杆铰接处的结构上必须采取相应的措施。在图2-2c结构中，别离杆的支撑叉与离合器的连接处采用了带球面的调整螺母，而且支撑叉与离合器盖的孔之间还留有间隙。与图2-2b相比，其活动支点不在中间而是在别离杆外端与压盘的铰接处。这样，在离合器别离时，支撑叉可在离合器盖的孔中摆动，以防止别离杆的运动干预。别离杆内端的高度可以调整为了保证在离合器别离时别离轴承能同时压紧所有的别离杆，使每个别离杆的受力均衡，并使压盘不致产生歪斜，造成离合器别离不彻底和结合过程中离合器的抖动现象，要求各别离杆的内端必须在平行于压盘的同一平面上其高度差一

26、般不超过0.2mm。为了到达这个要求，别离杆在结构上都有相应的调整环节，我们是通过调整别离杆外端的高度来实现的。别离杆的铰接处应采用滚针轴承或刀口支撑为了减少磨损和提高效率，别离杆的铰接处应采用滚针轴承或刀口支撑。332 别离轴承及别离套筒别离轴承在工作中主要承受轴向力。在别离离合器时，犹豫别离轴承的旋转，在离心力的作用下，它同时还承受径向力。所以在离合器中采用的别离轴承主要有径向推力轴承和推力轴承两种。径向推力类适用于高速、第轴向负荷的情况，而推力类那么适用低速、高轴向负荷的情况。除此之外，在某些轻型汽车上还采用由浸油的碳和石墨混合压制而成的滑动止推轴承。在以往的设计中，别离轴承在内圈通常压

27、配在铸造的别离套筒上，而别离套筒那么装在变速器第一轴轴承盖套管外轴颈上，可以自由移动，别离离合器时轴承内座圈不动，外座圈旋转。在离合器处于结合状态时，别离轴承的端面与别离杆的内端之间应留有间隙34mm ，以备在摩擦片磨损的情况下，别离杆内端后退而不致阻碍压盘继续压紧摩擦片，以保证可靠地传递发动机转矩。这个间隙反映在踏板上为一段自由行程。现在离合器操纵中常装有间隙自动调整装置，那么0，踏板自由行程可减小。 因此，根据经验、参照同类产品，选取角接触球轴承，它能同时承受径向、轴向联合载荷，公称接触角越大，轴向载荷能力也越大。离合器别离轴承型号为：7011AC，外形尺寸为：内径=55mm，外径=90m

28、m，宽度=18mm。轴承套筒座是用尼龙和玻璃纤维材料模压成形，为例减轻摩擦磨损，制作时在套筒座中加有1%的二硫化钼，起着自润滑作用。套筒座的内孔开有矩形键槽，目的是减少滑动阻力，减缓来自变速器轴承盖套筒的振动，同时也起到通风散热和导屑的作用。别离套筒上开有用来注润滑油的缺口，而在离合器壳上装有注油杯，并用软管或硬管通到别离套筒的缺口处，在别离套筒内还有一定的空间供储存润滑油。为例保存润滑油并防止它飞溅到离合器摩擦片上，别离轴承外圈包有薄钢板冲压成的防护罩。34 圆柱螺旋弹簧设计341 结构设计要点压紧弹簧沿着离合器压盘圆周布置时，通常都用圆柱螺旋弹簧。螺旋弹簧的两端拼紧并磨平，这样就可使弹簧的

29、两端支撑面较大，各圈受力均匀，且弹簧的垂直度偏差较小。为了保证离合器摩擦片上有均匀的压紧力，螺旋弹簧的数目一般不得少于6个，而且应该随摩擦片外径的增大而增加弹簧的数目。此外，在布置圆柱弹簧时，要注意别离杆的数目，使弹簧均匀布于别离杆之间。因此，弹簧的数目应该是别离杆的倍数，即 式中m为任意正整数。在设计圆柱螺旋弹簧时，应根据摩擦片，选定弹簧的数目，并根据离合器工作总压力，确定每个弹簧的工作压力：式中工作总压力，N；离合器压簧的数目。摩擦片外径为200280mm时，周布圆柱螺旋弹簧的数目一般为912个，故取=12.设计上，每一个周布圆柱螺旋弹簧的工作压力P应不超过1000N 。周布压紧弹簧的外径

30、通常限制在2730mm之间。这样，便于把同样的压簧装在不同尺寸的离合器上。有的离合器厂，有时还把用得较多的一些弹簧的工作高度做成相同的尺寸，而用改变钢丝直径和工作圈数的方法，以获得弹簧不同压紧力，有利于压簧在不同的离合器上通用。342 弹簧的材料及许用应力离合器周布螺旋弹簧的钢丝直径一般在4mm左右，由于其直径不大，周围环境的工作温度特也在正常范围之内，所以弹簧的材料大都选用65Mn钢或碳素弹簧钢。碳素弹簧钢的特点是：价格低廉，原材料来源方便，钢中杂质较少，在相同外表状态及热处理条件下，它的疲劳性能他也不低于合金钢弹簧。锰弹簧钢与碳素弹簧钢比拟，优点是：淬性好和强度高，脱碳倾向小，虽然它有过热敏感性和回火脆性的缺点，但锰弹簧钢价格廉价，原材料易得，故很适合于做离合器弹簧。弹簧材料的许用应力t必须按照弹簧的工作特点来确定。一般弹簧按工作特点及所受负荷的类型可分为3类 :1类：受动载荷的弹簧；2类：受静负荷或负荷均匀增加的弹簧；3类：不重要的弹簧。由于弹簧的许用应力受材料、负荷特点、制造工艺等因素的影响，因此要根据具体情况规定许用应力值。对于汽车离合器的压簧来说其符合状况介于