离合器设计-离合器基本结构选择课件

第2章离合器设计§2-1离合器的基本结构选择

第2章离合器设计1离合器设计-离合器基本结构选择课件2一、概述（一）功能

切断和实现对传动系的动力传递一、概述（一）功能3离合器设计-离合器基本结构选择课件4（二）作用1、车辆起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保车辆平稳起步；2、在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；3、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；4、有效地降低传动系中的振动和噪声。（二）作用5（三）组成主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）（三）组成主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）6从动部分（从动盘）从动部分（从动盘）7压紧机构（压紧弹簧）压紧机构（压紧弹簧）8操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件）操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件）9

主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构。

操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递10从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从动部分是由单片、双11离合器设计-离合器基本结构选择课件12（四）离合器设计的基本要求在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩，且具有一定的能力储备。接合时平顺柔和，保证车辆起步时没有抖动和冲击。分离时要迅速、彻底。从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命（四）离合器设计的基本要求在任何行驶条件下，能可靠地传递发动13避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。操纵轻便、准确。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。应有足够的强度和良好的动平衡。结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。14二、离合器的接合过程（一）工作原理

摩擦式

正压力――差速――摩擦力――Tc――从动

主从件具有相对转速，压紧力作用下，主从件之间产生摩擦力，对回转中心产生的力矩使主从件转速发生变化，转速高的转速下降，转速低的转速上升，当主从件转速相同时，接合完毕。离合器摩擦力二、离合器的接合过程（一）工作原理离合器摩擦力15离合器设计-离合器基本结构选择课件16（二）接合过程

当离合器安装在发动机上，压紧弹簧进一步受压缩，此时踏板处于最高位置，飞轮、从动盘、压盘三者之间处于压紧状态。此时分离轴承与分离杠杆之间应有个间隙，保证离合器处于接合状态。（二）接合过程当离合器安装在发动机上，压紧弹簧进一步受压17主离合器接合过程的力学模型假设：在滑磨接合过程中，离合器摩擦转矩始终都等于最大值

；发动机发出的转矩和外界阻力矩均保持常数为。主离合器接合过程的力学模型假设：在滑磨接合过程中，离合器摩18

—换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量（）；

—换算到离合器从动盘上的机械转动惯量（）；

—主动盘的角减速度（）；—从动盘的角加速度（）。—换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量（）；19计算Je时可按下式计算：Je=1.2Jf

式中：Jf——发动机飞轮的转动惯量（kgm2）。计算Jn时，仅把Jn看成是机械平移质量换算到离合器从动轴上的转动惯量。根据动能相等的原理进行换算，而可得：

式中——整机质量（kg）；——车轮动力半径或驱动链轮节圆半径（m）；——传动系总传动比。计算Je时可按下式计算：Je=1.2Jf20离合器在机械起步时的接合过程Mn：由滚阻和上坡阻力引起Mφ：可变，随Ｐ的增大而增大，Ｐ：0

Ｐmax，

则Mφ：0

Tcmax第一阶段：0～t1，Mφ：0～TφMφ＜Mn，车不动，n＝0相对转速h＝e－n＝e离合器在机械起步时的接合过程Mn：由滚阻和上坡阻力引起Mφ：21第二阶段：t1～t2，Mφ＞Mn，e

，n

，相对转速：h＝e－n第三阶段：t2：e＝n＝，相对转速：h＝0，接合后，变为静摩擦。第二阶段：t1～t2，Mφ＞Mn，e，n，22（三）分离过程踩下踏板分离叉顶压分离轴承前移

压向分离杠杆内端分离杠杆内端向前外端向后运动拉动压盘克服压紧弹簧弹力向后移动解除飞轮、从动盘、压盘三者之间的压紧状态中断动力传递。（三）分离过程踩下踏板分离叉顶压分离轴承前移压23三、离合器的结构选择

汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。（一）分类1、按其从动

盘的数目单片双片多片三、离合器的结构选择汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。1、按242、根据压紧弹

簧布置形式周布弹簧离合器中央弹簧离合器斜向弹簧离合器2、根据压紧弹周布弹簧离合器253、根据使用的压紧弹簧形式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧蝶形弹簧离合器3、根据使用的圆柱螺旋弹簧26（二）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。（二）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，27

双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，分离也不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小，使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，28（三）摩擦片工作条件的选择1、湿式离合器：离合器的工作可靠性和使用寿命高，使用寿命可达干式离合器的5~6倍。所以湿式离合器适用于恶劣的工况(频繁的结合，重负荷下的起步等)下使用。湿式摩擦表面的摩擦系数较小，但可大大提高许用比压，可通过增加压紧力使摩擦片尺寸减小，故在铲土运输机械上应用较多。结构复杂。（三）摩擦片工作条件的选择1、湿式离合器：离合器的工作可靠性29离合器设计-离合器基本结构选择课件302、干式离合器：其结构简单，摩擦表面的摩擦系数较湿式高3~4倍，则传递相同的转矩时，干式压紧力小，操纵省力。故在工程机械上广泛被采用。散热差，磨损大。2、干式离合器：其结构简单，摩擦表面的摩擦系数较湿式高3~431（四）压紧机构型式的选择杠杆压紧机构――常开式离合器，常用于履带式工程机械，特别是对于经常停车，起步，倒车的推土机尤为适宜。弹簧压紧机构――常闭式离合器。（四）压紧机构型式的选择32（五）操纵机构的选择机械式、液压式（五）操纵机构的选择33踏板拉杆分离叉机械式踏板拉杆分离叉机械式34离合器设计-离合器基本结构选择课件35液压式操纵机构结构原理图：踏板储液室主缸工作缸分离轴承分离杠杆分离叉推杆推杆液压式操纵机构结构原理图：踏板储液室主缸工作缸分离轴承分离杠36离合器设计-离合器基本结构选择课件37（六）压紧弹簧和布置形式的选择

1、周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使离合器传递转矩能力随之降低。（六）压紧弹簧和布置形式的选择1、周置弹簧离合器的压紧弹簧382、中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。可选较大的杠杆比，有利于减小踏板力。通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整，多用于重型汽车上。2、中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。可选较大的393、斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。3、斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘404、碟形弹簧离合器碟形弹簧具有较理想的非线性特性；结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；压力分布均匀，摩擦片磨损均匀；易于实现良好的通风散热，使用寿命长；平衡性好；有利于大批量生产，降低制造成本。4、碟形弹簧离合器碟形弹簧具有较理想的非线性特性；41碟形弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。近年来，碟形弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。碟形弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。近年来，碟42ThankYou!ThankYou!43第2章离合器设计§2-1离合器的基本结构选择

第2章离合器设计44离合器设计-离合器基本结构选择课件45一、概述（一）功能

切断和实现对传动系的动力传递一、概述（一）功能46离合器设计-离合器基本结构选择课件47（二）作用1、车辆起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保车辆平稳起步；2、在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；3、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；4、有效地降低传动系中的振动和噪声。（二）作用48（三）组成主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）（三）组成主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）49从动部分（从动盘）从动部分（从动盘）50压紧机构（压紧弹簧）压紧机构（压紧弹簧）51操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件）操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件）52

主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构。

操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递53从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从动部分是由单片、双54离合器设计-离合器基本结构选择课件55（四）离合器设计的基本要求在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩，且具有一定的能力储备。接合时平顺柔和，保证车辆起步时没有抖动和冲击。分离时要迅速、彻底。从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命（四）离合器设计的基本要求在任何行驶条件下，能可靠地传递发动56避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。操纵轻便、准确。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。应有足够的强度和良好的动平衡。结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。57二、离合器的接合过程（一）工作原理

摩擦式

正压力――差速――摩擦力――Tc――从动

主从件具有相对转速，压紧力作用下，主从件之间产生摩擦力，对回转中心产生的力矩使主从件转速发生变化，转速高的转速下降，转速低的转速上升，当主从件转速相同时，接合完毕。离合器摩擦力二、离合器的接合过程（一）工作原理离合器摩擦力58离合器设计-离合器基本结构选择课件59（二）接合过程

当离合器安装在发动机上，压紧弹簧进一步受压缩，此时踏板处于最高位置，飞轮、从动盘、压盘三者之间处于压紧状态。此时分离轴承与分离杠杆之间应有个间隙，保证离合器处于接合状态。（二）接合过程当离合器安装在发动机上，压紧弹簧进一步受压60主离合器接合过程的力学模型假设：在滑磨接合过程中，离合器摩擦转矩始终都等于最大值

；发动机发出的转矩和外界阻力矩均保持常数为。主离合器接合过程的力学模型假设：在滑磨接合过程中，离合器摩61

—换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量（）；

—换算到离合器从动盘上的机械转动惯量（）；

—主动盘的角减速度（）；—从动盘的角加速度（）。—换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量（）；62计算Je时可按下式计算：Je=1.2Jf

式中：Jf——发动机飞轮的转动惯量（kgm2）。计算Jn时，仅把Jn看成是机械平移质量换算到离合器从动轴上的转动惯量。根据动能相等的原理进行换算，而可得：

式中——整机质量（kg）；——车轮动力半径或驱动链轮节圆半径（m）；——传动系总传动比。计算Je时可按下式计算：Je=1.2Jf63离合器在机械起步时的接合过程Mn：由滚阻和上坡阻力引起Mφ：可变，随Ｐ的增大而增大，Ｐ：0

Ｐmax，

则Mφ：0

Tcmax第一阶段：0～t1，Mφ：0～TφMφ＜Mn，车不动，n＝0相对转速h＝e－n＝e离合器在机械起步时的接合过程Mn：由滚阻和上坡阻力引起Mφ：64第二阶段：t1～t2，Mφ＞Mn，e

，n

，相对转速：h＝e－n第三阶段：t2：e＝n＝，相对转速：h＝0，接合后，变为静摩擦。第二阶段：t1～t2，Mφ＞Mn，e，n，65（三）分离过程踩下踏板分离叉顶压分离轴承前移

压向分离杠杆内端分离杠杆内端向前外端向后运动拉动压盘克服压紧弹簧弹力向后移动解除飞轮、从动盘、压盘三者之间的压紧状态中断动力传递。（三）分离过程踩下踏板分离叉顶压分离轴承前移压66三、离合器的结构选择

汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。（一）分类1、按其从动

盘的数目单片双片多片三、离合器的结构选择汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。1、按672、根据压紧弹

簧布置形式周布弹簧离合器中央弹簧离合器斜向弹簧离合器2、根据压紧弹周布弹簧离合器683、根据使用的压紧弹簧形式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧蝶形弹簧离合器3、根据使用的圆柱螺旋弹簧69（二）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。（二）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，70

双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，分离也不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小，使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，71（三）摩擦片工作条件的选择1、湿式离合器：离合器的工作可靠性和使用寿命高，使用寿命可达干式离合器的5~6倍。所以湿式离合器适用于恶劣的工况(频繁的结合，重负荷下的起步等)下使用。湿式摩擦表面的摩擦系数较小，但可大大提高许用比压，可通过增加压紧力使摩擦片尺寸减小，故在铲土运输机械上应用较多。结构复杂。（三）摩擦片工作条件的选择1、湿式离合器：离合器的工作可靠性72离合器设计-离合器基本结构选择课件732、干式离合器：其结构简单，摩擦表面的摩擦系数较湿式高3~4倍，则传递相同的转矩时，干式压紧力小，操纵省力。故在工程机械上广泛被采用。散热差，磨损大。2、干式离合器：其结构简单，摩擦表面的摩擦系数较湿式高3~474（四）压紧机构型式的选择杠杆压紧机构――常开式离合器，常用于履带式工程机械，特别是对于经常停车，起步，倒车的推土机尤为适宜。弹簧压紧机构――常闭式离合器。（四）压紧机构型式的选择75（五）操纵机构的选择机械式