膜片弹簧离合器课程设计

1、学号10110207302忒厘理N大穿孝负孝虎课程设计题目长丰猎豹飞腾6400A离合器设计部系 汽车工程系专业车辆工程班组1 0 7 3班姓名成绩指导教师2010年11月25日课程设计任务书学生姓名：专业班级：车辆工程指导教师：甘 泉工作单位： 汽车工程系车辆教研室题目：汽车设计课程设计一、设计车型本设计针对的车型是长丰猎豹飞腾6400A ,其基本参数为：最大扭矩： 168 (N - m)最高转速：4500 (r/min)二、主要任务：1设计说明书要求：完成5千字设计说明书。2图纸要求完成1号手绘装配图纸一张，零件图纸三张(可用 CAD绘制)。3图纸比例需选取合理，序号为单号的同学画主动件，双

2、号的同学画从动件。三、时间安排：设计时间共2周，具体时间安排如下：课程内容学时查阅资料2天绘制图纸及编写设计说明书7天答辩1天合计10天指导教师签名:教研室主任签名: TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 摘要 1 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 1绪论 2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 离合器概论 2 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 离合器的功用 2 HYPERL

3、INK l bookmark32 o Current Document 离合器的工作原理 3 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 膜片弹簧离合器的概论 4 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 拉式膜片弹簧离合器的优点 5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2离合器结构方案选取 6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 离合器车型的选定 6 HYPERLINK l bookmark42 o Current

4、Document 离合器设计的基本要求 6 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 离合器结构设计 7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 摩擦片的选择 7 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 压紧弹簧布置形式的选择 7 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 压盘的驱动方式 7 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 分离杠杆、分离轴承 8 HYPERLINK l b

5、ookmark54 o Current Document 离合器的散热通风 8 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3离合器基本结构参数的确定 9 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 摩擦片主要参数的选择 9 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 离合器后备系数B的确定10 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 单位压力P的确定 10 HYPERLINK l bookmark70 o Current Docu

6、ment 4离合器从动盘设计 11 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 从动盘结构介绍 11 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 从动盘设计 12 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 从动片的选择和设计 12 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 从动盘毂的设计 13 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式 14 HYPERL

7、INK l bookmark82 o Current Document 5离合器压盘设计 15 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 压盘的传力方式选择 15 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 压盘的几何尺寸的确定 15 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 压盘传动片的材料选择 15 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 离合器盖的设计 16 HYPERLINK l bookmark92 o Current

8、 Document 6离合器分离装置设计 17 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 分离杆的设计 17 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 离合器分离套筒和分离轴承的设计 17 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 7离合器膜片弹簧设计 19 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 膜片弹簧的结构特点 19膜片弹簧的变形特性和加载方式19 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1

9、04 o Current Document 膜片弹簧的弹性变形特性 20 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 膜片弹簧的参数尺寸确定 21 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document H/h比值的选取 22 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document R及 R/r 确定 22 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 膜片弹簧起始圆锥底角 22 HYPERLINK l bookmark114 o Current Doc

10、ument 膜片弹簧小端半径rf及分离轴承的作用半径rp 22 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 分离指数目n、切槽宽1、窗孔槽宽2、及半径re 22 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 8扭转减震器设计 23 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 9离合器壳设计 23结论 24参考文献 25 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 致谢 26摘要离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现

11、发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。此设计说明书详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。本文基于比亚迪9500 的设计要求和设计参数， 确定了以拉式膜片弹簧离合器作为设计目标。根据拉式膜片弹簧离合器工作原理和使用要求，采用系统化设计方法，把离合器分为主动部分、 从动部分、 操纵机构。 通过对各个部分设计方案的原理阐释和优缺点的比较

12、，确定了相关部分的基本结构及其零部件的制造材料。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：摩擦片外径D的确定，离合器后备系数B的确定，单位压力P的确定。并进行了总成设计主要为:分离装置的设计，以及从动盘设计（从动盘毂的设计）和膜片弹簧设计等。关键字 ：离合器膜片弹簧从动盘 压盘 摩擦片绪论离合器概述按动力传递顺序来说， 离合器应是传动系中的第一个总成。 顾名思义， 离合器是 “离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够

13、在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等。即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下 优点 2 ：1）结合时平顺、柔和，使汽车起步时不震动、冲击； 2）离合器分离彻底； 3）从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副的冲击；

14、4）散热性能好；5）高速回转时只有可靠强度；6）避免汽车传动系共振，具有吸收震动、冲击和减小噪声能力；7）操纵轻便；8）工作性能（最大摩擦力矩Temax 和后备系数保持稳定）9）使用寿命长。离合器的功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300500r/min,而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机， 要带一个静止的传动系， 是不能突然刚性接合的。 因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系

15、逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档， 也可以实现发动机与传动系的分离。 但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压

16、力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档。离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。离合器的工作原理如图 1.1 所示，摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，

17、通过飞轮2 和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖5 上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘3 两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘3 压紧在飞轮上2，这样发动机的扭矩又传入变速图1.1离合器总成1-轴承2-飞轮3-从动盘4-压盘5-离合器盖螺栓6-离合器盖7-膜片弹簧

18、8-分离轴承9-轴膜片弹簧离合器概述膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩 短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。 另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传 递发动机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员 的劳动强度。止匕外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少， 而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低 了对压盘

19、的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降。那么可以看出，对于轻型车膜片 弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎变平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态

20、。当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离。膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于

21、实现良好的通风散热等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力扩展到载货汽车和重型汽车上， 国外已经设计出了传递转矩为 802000N.m、 最大摩擦片外径达420的膜片弹簧离合器系列， 广泛用于轿车、 客车、 轻型和中型货车上。 甚至某些总质量达2832t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵曾经都采用压式机构，即离合器分离时膜片弹簧弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。当前膜片弹簧离合器的操纵机构已经为拉式操纵机构所取代。后者的膜片

22、弹簧为反装，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，使结构简化，零件减少、装拆方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。拉式膜片弹簧离合器的优点与推式相比，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，质量更少；拉式膜片弹簧是中部与压盘相压在同样压盘尺寸的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

23、盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，且中间支承减少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式的一般可减少约 25% 30% ；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，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和哭声；使用寿命更长。2 离合器结构方案选取离合器车型的选定本设计针对的车型是：长丰猎豹飞腾6400A其基本参数为：最大扭矩：168 N - m最高转速：4500 r/min整车质量：1410kg离合器设计的基本要求为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求：在任何行驶条件下

24、，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。分离要迅速、彻底。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。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。应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。结构应简单、紧凑，质

25、量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便。离合器结构设计摩擦片的选择单片离合器因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片离合器。压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周置弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点：1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样

26、升高，而是降低，从而降低踏板力；2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小， 零件数目少，质量小；3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀， 可提高使用寿命；5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6）平衡性好；7）有利于大批量生产，降低制造成本。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，我选用膜片弹簧式

27、离合器。压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等多种。前三种的共同缺点是在连接件之间都有间隙，在传动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。弹性传动片式是近年来广泛采用的驱动方式， 沿圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢片带传动片两端分别与离合器盖和压盘以镏钉或螺栓联结，传动片的弹性允许其作轴向移动。分离杠杆、分离轴承分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器弹簧的拉力并拉动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作用在其上面的弯曲应力

28、，分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，拉动旋转中的膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离本次设计选用的是油封轴承，它可以将润滑脂密封在轴承壳内，使用中不需要增加润滑，相比供油式轴承则需增加。离合器的散热通风试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过180 200C时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘，工作表面的瞬时温度一般在 180C 以下。在特别频繁的使用下，压盘表面的瞬时温度有可能达到 1000 C 。过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂。为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容

29、量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜片弹簧式离合器本身构造能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。3离合器基本结构参数的确定摩擦片主要参数的选择摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩Temax已知，适当选取后备系数B和单位压力P0,可估算出摩擦片外径。摩擦片外径D (mm)也可以根据发动机最大转矩 Temax (N.m)按如下经验公式选用D 心/(3.1

30、)式中，Kd为直径系数，取值范围见表3-1。由选车型得 Temax = 168N m, KD =14.6,则将各参数值代入式后计算得 D=189mm表3-1直径系数Kd的取值范围车 型直径系数Kd乘用车14.6最大总质量为1.814.0t的商用车16.018.5件片离合器)13.515.0双片离合器)最大总质量大于14.0t的商用车22.A 24.0根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表3-2表3-2离合器摩擦片尺寸系列和参数(即 GB1457 74)外径D/mm160180200225250280300325350内径d/mm110125140150155165175190195厚度

31、h/3.23.53.53.53.53.53.53.54C =d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5401-C30.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827单位回积F/ cm106132160221302402466546678可取：摩擦片相关标准尺寸:外径 D=225mm 内径 d=150mm 厚度 h=3.5mm内径与外径比值 C =0.6671- C3=0.703约束条件摩擦片外径D (mm)的选取应使最大圆周速度 VD不超过6570m Is,即Vd = nemaxD6010-3 6070m

32、/s将数据代入公式得:VD = - nemaxD60q 3.14c103 = 4500 225 103=53.0m/s 6570m/s60满足要求，所以确定摩擦片相关标准尺寸:外径 D=225mm 内径 d=150mm 厚度 h=3.5mm内径与外径比值 C =0.6671 C3=0.703可编辑范本离合器后备系数B的确定后备系数B是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择B时，应从以下几个方面考虑：a.摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发 动机最大扭矩；b.防止离合器本身滑磨程度过大；c.要求能够防止传动系过载。通常轿车 和轻型货车B=1.2h75o本设计的

33、是1.41吨微型轿车离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取值范围” （见下表3-3）,并根据最大总质量不超过 6吨的载货汽车=1.201.75,结合设计实际情况，故选择B =1.5 。表3-3离合器后备系数的取值范围车 型后备系数B乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.20- 1.75最大总质量为614t的商用车1.50- 2.25挂车1.80- 4.00单位压力P。的确定摩擦面上的单位压力P0的值和离合器本身的工作条件，摩擦片的直径大小，后备系数，摩 擦片材料及质量等有关.离合器使用频繁，工作条件比较恶劣（如城市用的公共汽车和矿用载重车），单位压力P0 较小为好。当摩擦片的外径较大时也

34、要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害， 再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素， 单位压力P0应随摩擦片外径的增加而降低。前面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸;外径 D=225 mm 内径 d=150 mm 厚度 h=3.5 mm内径与外径比值C =0.667 1 C3 =0.703由公式 D 3 fZP （0 1-C 3） =12C 3 Tmax 得P0=0.23MPa满足约束条件： 0.010MP aP01.50P a4 离合器从动盘设计从动盘结构介绍在现代汽车上一

35、般都采用带有扭转减振的从动盘,用以避免汽车传动系统的共振,缓和冲击 ,减少噪声 ,提高传动系统零件的寿命,改善汽车行使的舒适性,并使汽车平稳起步。从动盘主要由从动片、从动盘毂、摩擦片等组成。由下图 4.1 可以看出，摩擦片 1、 13分别用可编辑范本怫钉14、15怫在波形弹簧片上，而后者又和从动片怫在一起。从动片 5用限位销7和减振12怫在一起。这样，摩擦片、从动片和减振盘三者就被连在一起了。在从动片5和减振盘12上圆周切线方向开有6个均布的长方形窗孔，在从动片和减振盘之间的从动盘毂 8法兰 上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔中装有减振弹簧11,以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的

36、窗孔上都制有翻边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从 动盘毂之间还装有减振摩擦片 6、9。当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对从动盘 毂发生来回转动，系统的扭转能量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。图4.1带扭转减振器的从动盘1、13摩擦片；2, 14、15一怫钉；3一波形弹簧片；4平衡块；5从动片;6、9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；100调整垫片；11减振弹簧；12一减振盘从动盘设计从动盘总成由摩擦片、从动片、减振器和从动盘毂等组成。它对离合器工作性能影响可编辑范本很大，但是其工作寿命薄弱，因此在结构和材料上的选择是设计的重点。从动盘总成应满 足如下设计要求：（ 1）为了减少变速器

37、换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小。为了保证汽车平稳起步、 摩擦面片上的压力分布均匀等， 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。从动片的选择和设计设计从动片时要尽量减轻质量，并使质量的分布尽可能靠近旋转中心，以获得小的转动惯量。这是因为汽车在行驶中进行换档时，首先要分离离合器，从动盘的转速必然要在离合器换档的过程中发生变化， 或是增速 （由高档换为低档） 或是降速 （由低档换为高档）离合器的从动盘转速的变化将引起惯性力，而使变速器换档齿轮之间产生冲击或使变速器中的同步装置加速磨损。惯性力的大小

38、与冲动盘的转动惯量成正比，因此为了见效转动惯量，从动片都做的比较薄，通常是用1.32.0mm厚的薄钢板冲压而成，为了进一步减小从动片的转动惯量，有时将从动片外缘的盘形部分磨至0.651.0加m,使其质量更加靠近旋转中心。为了使离合器结合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都作成具有轴向弹性的结构， 这样， 在离合器的结合过程中， 主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的，从而保证离合器所传递的力矩是缓和增长的。 此外， 弹性从动片还使压力的分布比较均匀，改善表面的接触，有利于摩擦片的磨损。具有轴向弹性的的传动片有以下三种形式：整体式的弹性从动片、分开式的弹性从动片及组合式弹性从动片。在本

39、设计中，因为设计的是长丰猎豹飞腾6400A微型轿车的离合器，故可以采用整体式弹性从动片，离合器从动片采用2mm厚的的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取225mm,内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的设计中取得。为了防止由于 工作温度升高后使从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻底的缺陷，还在从动刚片上沿径向开有几。从动盘毂的设计从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受发动机传来的全部转矩。它一 般采用齿侧对的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径 D与 发动机的最大转矩Temax按国标GB1144 74选取。从动盘的轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动

40、时产生偏斜而使分离不彻底，一股取1.0-1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（如 35、45、40Cr等），并经调质处 理。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性， 可采用镀铭工艺：对减振弹簧窗口及从动片配合， 应进行高频处理。花键选取后应进行挤压应力6j （MPa）及剪切应力句（MPa）的强度校核:8Te max(D2 d2)znlj(4.1)4Temax(D d)znlbj 15式中，z为从动盘毂的数目；其余参数见表（4-1）表4-1离合器从动盘毂花键尺寸系列发动机的花键尺寸摩擦片最大转矩外径Temax/N齿数 外径内径齿厚有效齿长挤压应力D/mmmND /mm d /mm b/mm l/m

41、mj/Mpa16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.2根据摩擦片的外径D=225mm与发动机的最大转矩Temax=168 N m,由表4-1查得n=10 , D =32mm, d =26mm, b=4mm, l=30mm, j=11.5Mpa,则由公式校核得：j=8.0MPa j=11.3 MPa。j=7.

42、5 MPa 4.5。膜片弹簧的变形特性和加载方式由于膜片弹簧采用拉式结构，故其正装。离合器在分离和接合时，膜片弹簧的加载情况不一样，相应的有两种加载方式和变形情况：（ 1）接合时：离合器接合时， 膜片弹簧起压紧弹簧之用， 在压盘离合器盖总成未与飞轮装合以前，膜片弹簧近似处于自由状态，膜片弹簧对压盘无压紧作用。当压盘离合器盖总成与飞轮装合时，离合器盖前端面向飞轮前端面靠拢。因此，离合器盖通过支承环 4 对膜片弹簧施加载荷P1 ，膜片弹簧几乎变平。同时在压盘处也作用有载荷P1 。我们把Pi称作压紧力。支承环4和膜片弹簧压盘接触处之间的高度变化称作大端变形 i，膜片弹簧分离轴承相对于压盘高度的变化称

43、之为小端变形(2)分离时：当分离轴承以P2力作用在膜片弹簧的小端时，支承环4逐渐不起作用，而支承环5开始起作用。当P2力达到一定值时，膜片弹簧被压翻。分离时在膜片弹簧的大 端处及小端处将进一步产生附加变形if和2f。此时膜片弹簧大端处的变形1= 1f+ 1b。膜片弹簧的弹性变形特性前面说过膜片弹簧起弹性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的弹性变形特性和螺旋弹簧是不一样的，它是一种非线性的弹簧，其特性和碟簧部分的原始内截锥高H及弹簧片厚h的比值H/h有关。不同的H/h值可以得到不同的特性变形特性。一般可以分成下列 四中情况：H 2 h如下图7.1中H/h=0.5的曲线，其曲线形状表现为：载荷P的增

44、加，变形 总是不断增加.这种弹簧的刚度很大，可以承受很大的载荷，适合与作为缓冲装置中的行程限制器。H= 2 h如图7.1中H/h=1.5 -及的曲线，弹性特性曲线在中间有一段很平直，变形的增加，载荷P几乎不变.这种弹簧叫做零刚度弹簧.(3) 22. 22h如下图7.2这种弹簧的的特性曲线中具有更大的负刚度不稳定工作区，而且有载荷为负值的区域.这种弹簧适合于汽车液力传动中的锁止机构。图7.1三种不同H/h值时的无因次特曲线图7.2各种不同H/h值时的无因次弹性变形特性7.4膜片弹簧的参数尺寸确定在设计膜片弹簧时，一般初步选定其全部尺寸然后进行一系列的验算，最后优选最合适的尺寸。具结构示意图见图7

45、.3图7.3膜片弹簧示意简图H/h比值的选取设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其特性曲线的形状，以获得最佳性能。一般汽车汽车膜片弹簧的H/h值的范围在1.62.2之间。我设计的膜片弹簧取：H = 50 =2 h 2.5所以，H=5.0mm； h=2.5mmR及R/r确定比值R/r对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.82.0时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和 冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，

46、一般 R/r取值为1.21.3.对于R,膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求和摩擦片的外径相适应，大于摩擦片 内径，近于摩擦片外径。此外，当 H, h及R/r等不变时，增加R有利于膜片弹簧应力的 下降。可参考下表7-1表7-1 一些车型膜片弹簧的R和R/r的值车型外径(mm)内径(mm)半径2R (mm)R/r丰田225160206103/81=1.27北京BJ751228150210105/8.5=1.25上海SH771280165252126/103.5=1.21初步确定 R=105mm； r=84mm所以，R/r= 105=1.25 84膜片弹簧起始圆锥底角汽车膜片弹簧一般起始圆锥底角在

47、915之间， =H/(R r) (7-1)代入数值计算可得：=13.5膜片弹簧小端半径rf及分离轴承的作用半径rp1的值主要由结构决定，最小值应大于变速器第一轴花键外径，分离轴承作用半径rp大于rf o因为花键外径 D=32 mm,要使2 r f D,所以取r f =25 mm, r p =27 mm分离指数目n、切梢宽-窗孔梢宽2、及半径r汽车离合器膜片弹簧的分离指数目n12, 一月在18左右，采用偶数，便于制造时模具分度切槽宽i=3.23.5mm, 2=910n1明窗孔半径屋一般情况下由(r%) =(0.81.4) 2(7-2)所以取 r re=1 2 =10 mm参考下表7-2表7-2

48、一些车型膜片弹簧的分离爪数n、切槽宽1、2及半径re车型n1 (mm)2 (mm)r re (mm)丰田183.2911北京BJ751183.21113上海SH771183.21112.5雪怫兰183.21010可取得 n=18、1 =3.2 mm、 2=10 nlm,、re=84-10=74mm膜片弹簧与压盘接触半径l和支承环作用半径L的确定L和l的取值将影响膜片弹簧的刚度。一般，L应接近R而略小于R, l应尽量接近r 而略大于r。取 L=100mm , l=90mm。膜片弹簧工作点位置的选择假设膜片弹簧在承载过程中，其子午截面刚性地绕该截面上的某中性点O转动。工作压力P与轴向变形1的关系式

49、:h2(7-3)Eh 1 ln R/ r61 L l 2-， 一 5式中：E弹性模量，对于钢：E=2.1 10 MPa；以一泊松比，对于钢：=0.3 ;代入数据，得:P 352 13 3099.1 2 7934.9 1(7-4)由式（7-4）可绘制出月M片弹簧的P 1特性曲线，如图7-4所示:图7-4膜片弹簧的R1特性曲线(7-5)由图可得：1M 1.8mm, 1N 4.0mm,1H ( 1M1N” 2得：1H 2.9mm弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般(7-6)1B (0.81.0) 1H取1B 0.96 1H 2.8mm,同时：膜片弹簧小端分离轴承处作用有分离

50、力B ：P2Lp l rp(7-7)得：P2 77.65 13 683.62 ； 1750.35 17.4.8膜片弹簧强度计算由前述假设可知，子午截面在中性点 o点处沿圆周方向的切向应变为零，故该点的切向应力也为零，o点以外的点均存在切向应变和切向应力。建立如图7-5所示的坐标系xoy, 则截面上任意点(x,y)的切向应力t (MPa)为:(7-8)式中： 一从自由状态起，碟簧部分子午截面的转角，rad;一碟簧自由状态时的圆锥底角，rad;e一中性点o的半径 mm e _R_L。ln(R/ r)图7-5中性点o为坐标原点在子午截面处建立x-y坐标系分析表明，B点的应力值最高，通常只计算B点的应

51、力来校核碟簧的强度。即当x=-(e-r),y=h/2 ,h 0.31时，t取得最大值,2 e rtB(7-9)tB1363MPa在分离轴承推力 月作用下，B点还受弯曲应力,rB式中：，为分离指根部的宽度,6 r Bnbrh2,2 r mm, br n(7-10)当彻底分离时，if 2.4mm, 1 化if 5.2mm ,止匕时R 1525N，代入数据得:br 32.1mm, 旧 166MPa考虑到弯曲应力 旧是与切向应力 旧相互垂直的拉应力，根据最大切应力强度理论,B点的当量应力为jB rB tB(7-10)代入数据得：jB 1529MPa jB =15001700MPa,满足强度要求。膜片弹

52、簧所有的尺寸：H=5mm, h=2.5mm, R=105mm, r=84mm, L=100mm, l=90mm,=13.5rf=25mm, p=27mm, n=18,1 =3.2mm,2=10mm, re =74mm。膜片弹簧零件图如下:7-6 膜片弹簧零件图8 扭转减震器设计.1 扭转减振器的设计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的瞬态扭振。） 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