离合器课程设计终.doc

12.离合器设计要求及其技术参数： 2.1 汽车离合器设计的基本要求： 2.1.1 在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩 2.1.2 接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击 2.1.3 分离时要迅速、彻底 2.1.4 从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击 2.1.5 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 2.1.6 避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力 2.1.7 操纵轻便、准确 2.1.8 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 2.1.9 应有足够的强度和良好的动平衡 2.1.10 结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等 2.2 设计参数： 汽车型号整备质量最大功率扭矩 沃尔沃 s80 4.4L v8 AWD（315 马 力）行政版 2006 款1909kg232Kw/5950rpm440N.m/3950rpm3.离合器结构方案分析 3.1 离合器种类选择: 离合器有摩擦式，电磁式，液力式三种类型离合器大都根据摩擦原理设 计的摩擦式应用广泛摩擦式工作表面形状包括锥形、鼓形和盘形，锥形和 鼓形其从动部分转动惯量太大，引起变速器换档困难，且结合不够柔和，易卡 住。

故采用摩擦式离合器 3.2 从动盘数的选择： 3.2.1 单片离合器：单片离合器（图 3-1）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 3.2.2 双片离合器：双片离合器（图 3-2）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 3.2.3 多片离合器：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2图 3-1 单片离合器 图 3-2 双片离合器 对于乘用车和最大总质量小于 6t 的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大， 在布置尺寸容许的情况下，离合器通常只设计有一片的从动盘我们选择双片 离合器 3.3 压紧弹簧和布置形式的选择： 3.3.1 膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧及分离杆机构而做成 的离合器，因为它布置在中央，所以也可以算做中央弹簧离合器在离 合器中采用膜片弹簧做压簧有很多优点：首先，膜片弹簧本身兼起分离 杠杆和压紧弹簧的作用，是离合器零件数目少，重量减轻；其次，离合 器结构大大简化并显著缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧有良 好的非线性特性，设计合适，可以使摩擦片磨损到极限，压紧力任能维 持很少改变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。

此外，膜 片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此，它的压紧 力不受离心力的影响，很适合高速旋转由于膜片弹簧离合器有以上一 系列特点，并且在制造膜片弹簧的工艺水平在不断提高，因而这种离合 器在汽车上用得越来越广泛，因此我们采用膜片弹簧离合器 3.3.2 膜片弹簧离合器，按其分离轴承运动的方向可分为推式和拉式两种推 式和拉式膜片弹簧优缺点比较如表 3.3 分离轴承离合器 盖变形设计负荷安装膜片弹 簧外径弹簧 应力夹紧 载荷支撑 环数推式大简单大容易相对小相对大相对小2拉式小复杂小较难相对大相对小相对大1表 3.3 拉式膜片弹簧离合器较推式在性能上有更多的优点，但是由于受到分离轴机构 设计、拆装复杂等因素的困扰，因此在许多场合还是宁愿选用推式的结构形式， 或者设法把拉式结构的分离动作改变，使其分离的运动方向由“拉”改成“推” 综合以上所说我，我们选择推式膜片弹簧离合器如图 3.4项 目类 型3图 3.4 3.4 膜片弹簧的支撑形式： 推式膜片弹簧支撑结构按支撑环数目不同分为三种：双支撑环、单支撑环、 无支撑环双支撑环式单支撑环式4无支撑环式 我们采用无支撑环式 3.5 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， 其中凸块-窗孔式、传力销式、键块式，它们缺点是在连接件间有间隙，在传动 中将产生冲击噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低离合器传动效 率。

传动片式此结构中压盘与飞轮对中性好，使用平衡性好，简单可，寿命长 故选择传动片式 3.6 扭转减振器 扭转减振器主要有弹性元件（减振弹簧及橡胶）和阻尼元件（阻尼片）等 组成弹性元件的作用主要是降低传动系的首端扭转刚度，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，使之可能避开 有发动机转矩主协量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效的耗散振动 能量 它能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，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的扭振与噪声，缓和非 稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性因此离合器上 应该有扭转减振器 3.7 离合器的操纵机构： 离合器操纵机构按分离时所需的能源不同可分为机械式、液压式、弹簧助 力式、气压助力机械式、气压助力液压式等等 机械式操纵机构有杠系和绳索两种传动形式，杠系传动结构简单，工作可 靠，但是传动效率低，质量大，车架和驾驶室的形变可影响其正常工作，远距 离操纵杆系，布置困难，而绳索传动可消除上述缺点，但寿命短，机构效率不 高。

机械式操纵机构一般用于排量 1.6L 以下的汽车离合器对于大排量的客车， 应采用液压式操纵机构液压操纵机构有如下优点： (1)液压式操纵，机构传动效率高，质量小，布置方便；便于采用吊挂踏板，从 而容易密封，不会因驾驶室和车架的变形及发动机的振动而产生运动干涉； (2)可使离合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在传动系产生的动载荷 故选择液压式操纵机构4 离合器主要参数选择54.1 摩擦片主要参数的选择1.后备系数 β 后备系数 β 是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大 转矩的可靠程度在选择 β 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 β 时应考虑以下 几点： 1）为可靠传递发动机最大转矩，β 不宜选取太小； 2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，β 又不宜选取太大； 3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β 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，β 应选取大些；5）汽车总质量越大，β 也应选得越大； 6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的 β 值应比汽油机大些； 7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β 可选取小些； 8）膜片弹簧离合器选取的 β 值可比螺旋弹簧离合器小些； 9）双片离合器的 β 值应大于单片离合器。

由表 4-1 得，β=1.2β=1.2表 4-1 离合器后备系数 β 的取值范围车型 后备系数 β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 6~14t 的商用车1.50~2.25挂车1.80~4.003.单位压力 ρ0 单位压力 ρ0 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 合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系 数等因素 离合器使用频繁，发动机后备系数较小时， ρ0 应取小些；当摩擦片外径 较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷， ρ0 应取小些；后备系数较大时， 可适当增大 ρ0 本次设计中摩擦片用粉末本次设计中摩擦片用粉末冶金材料材料由表 4-2 得 p p0 0=0.25=0.25表 4-2 单位压力 p0取值范围6摩擦片材料单位压力/MPa模压0.2~0.25石棉基材料编织0.25~0.35铜基粉末冶金材料铁基0.35~0.50金属陶瓷材料0.70~1.504．摩擦因素 f，摩擦面数 z 以及离合器间隙△t摩擦片因素取决于摩擦片所用的材料及工作温度，单位压力和滑磨速度等因素查表 4-3 得：初步定初步定 f=0.3f=0.3表 4-3 摩擦材料的摩擦因数的取值范围摩擦片材料摩擦因数 f模压0.2~0.25石棉基材料编织0.25~0.35铜基0.25~0.35粉末冶金材料铁基0.30~0.50金属陶瓷材料0.4因我们采用的是单片离合器，故摩擦面数 Z=4离合器间隙是指离合器处于正常结合状态。

分离套筒被回位弹簧拉到极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙该间隙一般为 3 到 4mm，此处取△t=3mm△t=3mm因为 c=0.53~0.7 故选取 c=0.7c=0.7因为βTemax=πfZp0D3(1-c3)/12=440N.m求得求得 D=207mmD=207mm故查表故查表 4-44-4 得：得：D=200㎜,d=140㎜D=200㎜,d=140㎜，厚度，厚度=3.5㎜=3.5㎜，，c=0.657c=0.657，，7表 4-4 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径D/mm160180200225250280300325350380405430内径d/mm110125140150155165175190195205220230厚度/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54444C’=d/D0.6870.6440.7000.6670.6200.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5351-C130.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单面面积10613216022130240246654667872990810374.1.2 摩擦片基本参数的优化（1）摩擦片外径 D（mm）的选取应使最大圆周速度 vD不超过 65～70m/s，即VD=π*nemax*D*10-3/60=46.5m/s≤65~70m/s式中，VD为摩擦片最大圆周速度（m/s）；nemax为发动机最高转速（r/min）。

2）摩擦片的内，外径之比 c 应在 0.53~0.70 范围内，即0.53≤c=0.667≤0.70（3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的 β 值应在一定范围内，最大范围为 1.2～4.01.2 ≤β=1.2≤ 4.08（5）为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即TC0=4TC/πZ（D2-d2）=0.29≤[TC0]式中，TC0为单位摩擦面积传递的转矩（N·m/㎜2）；[TC0]为其允许值（N·m/㎜2），按表 4-5 选取表 4-5 单位摩擦面积传递转矩的许用值离合器规格≤210＞210~250＞250~325＞325[TC0]/X10-20.280.300.350.4 综上所述：摩擦片的选择合理4.2 从动盘总成设计 4.2.1 从动盘设计要求： 4.2.1.1 为减少变速器换挡时轮齿间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小 4.2.1.2 为保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布更均匀等，从动盘具有 轴弹性 4.2.1.3 为了避免传动系的扭转共振以及冲击载荷，从动盘上应有扭转减振器。

4.2.1.4 要有足够的抗爆裂强度 4.2.2 从动片： 设计从动片时，要尽量减轻其质量，并应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为了使得离合器结合平顺，保证汽车平稳起 步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构具有轴向弹性的从 动片有以下 3 种结构型式：整体式弹性从动片、分开式弹性从动片以及组合式 弹性从动片前面两种结构在小轿车上采用较多，在载货汽车上则常用第三种 即组合式从动片双片式离合器的从动片一般都不做成具有轴向弹性这首先 是因。