第二章离合器设计.ppt

汽车设计教案 马天飞第二章第二章     离合器设计离合器设计•第一节  概述•第二节  离合器的结构方案分析•第三节  离合器主要参数的选择•第四节  离合器的设计与计算•第五节  扭转减振器的设计•第六节  离合器的操纵机构•第七节  离合器主要零部件的结构设计1汽车设计教案 马天飞 第一节第一节 概概 述述  一、功用1、保证汽车平稳起步；2、换挡时可减少齿轮轮齿间的冲击；3、防止传动系零部件过载损坏；4、降低传动系的振动和噪声 2汽车设计教案 马天飞二、组成离 合 器主动部分从动部分压紧机构操纵机构飞    轮离合器盖压    盘从动盘压紧弹簧分  离  叉分离轴承离合器踏板传动部件3汽车设计教案 马天飞 二、组成4汽车设计教案 马天飞三、设计要求1、可靠的传递Temax ，又能防止传动系过载；2、接合平顺柔和，起步时无抖动、冲击；      措施：使从动盘有轴向弹性 3、分离迅速，彻底；            措施：提高分离杠杆刚度；                       衬片表面开槽，防止吸附      4、从动部分转动惯量小； 5汽车设计教案 马天飞5、防止传动系产生扭转共振；6、操纵轻便； 7、吸热、散热能力强；       过热的危害：压盘烧裂，摩擦因数下降。

       措施：壳上开通风口；增大压盘质量8、压紧力和摩擦因数在使用中的变化要小9、动平衡良好，强度大，工作可靠，寿命长；10、结构简单，质量小，工艺性好，拆装、维修、调整方便6汽车设计教案 马天飞                  第二节第二节     离合器的结构方案分析一、分类7汽车设计教案 马天飞二、从动盘数的选择 ①外径尺寸相同，Temax一样，操纵机构传动比一样8汽车设计教案 马天飞三、膜片弹簧离合器 ——优、缺点9汽车设计教案 马天飞三、膜片弹簧离合器 ——拉式与推式10汽车设计教案 马天飞   主要区别——膜片弹簧安装方向相反，支承方式不同三、膜片弹簧离合器 ——拉式与推式11汽车设计教案 马天飞①当离合器尺寸、Temax相同时 三、膜片弹簧离合器 ——拉式与推式12汽车设计教案 马天飞①当离合器尺寸相同（D）；Temax 一样；则F2=F2’13汽车设计教案 马天飞 第三节第三节 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择 一、离合器传递转矩的能力1、取决于摩擦面间的静摩擦力矩：Tc=f·F·Z·Rc式中：F——工作压力；f——摩擦因数 （0.25~0.30）；            Z——摩擦面数；Rc ——平均摩擦半径2、平均摩擦半径    假设压力分布均匀，将分布力等效为集中力，得：         当d/D0.6时，有：14汽车设计教案 马天飞 3、摩擦面的单位压力p0：      得到静摩擦力矩4、离合器的后备系数 βØ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， β =Tc/Temax。

Ø为了保证可靠地传递发动机的最大转矩，要求： β >115汽车设计教案 马天飞 二、离合器主要参数的选择1、后备系数βØ 考虑以下因素，β不宜选取过大Ø防止传动系过载；     紧急接合离合器，T传≥（2~3）Temax          不松开离合器、紧急制动，T传=（15~20）TemaxØ保证离合器尺寸小，结构简单Ø减少踏板力，操纵轻便单位压力小）Ø发动机缸数多，转矩平稳， β可取小些Ø膜片弹簧离合器可以取小压紧力稳定）16汽车设计教案 马天飞Ø下列因素要求β不宜选取过小Ø衬片磨损后，仍能可靠传递Temax，β宜取大些Ø防止离合器接合时滑磨过大，导致寿命下降；Ø使用条件恶劣，有拖挂，为提高起步能力；Ø柴油机因工作粗暴，转矩不平稳，β宜取大些 17汽车设计教案 马天飞2、单位压力p0 材料                                     [p0]  MPa石棉基材料                       0.10~0.35粉末冶金材料                   0.35~0.50金属陶瓷                           0.70~1.5018汽车设计教案 马天飞3、摩擦片尺寸——外径 DTc=πf Z p0 D3 (1- c3 ) /12        Ø原则上只要结构上有可能，尽可能将D取大些。

Ø经验公式：                               (mm) 19汽车设计教案 马天飞3、摩擦片尺寸——内径d nD不变，若d取小时Ø摩擦面积增加，Tc增加；Ø但压力分布不均匀；内外圆圆周速度差别大；减振器安装困难ØD、d、b应符合国标GB/T5764-1998《汽车用离合器面片》20汽车设计教案 马天飞                第四第四节节     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     1. 设计变量Øβ=Tc/Temax=fFZRc/ Temax    β取决于F、D、dØ p0=4F/π(D2-d2)     p0取决于 F、D、dØ离合器基本参数的优化设计变量为： 21汽车设计教案 马天飞 2. 目标函数         参数优化设计的目标是，在保证性能的条件下结构尺寸（D、d）尽可能小即目标函数：    3.  约束条件      1)   D应保证 Vd ≤ 65~70m/s      2)   c                         0.53≤c≤0.70       3)  β22汽车设计教案 马天飞         4)   d                   d>2R0+50               R0——减振弹簧位置半径               保证扭转减振器的安装         5)   单位面积传递的转矩                                                                            6)                        23汽车设计教案 马天飞7)   单位摩擦面积的滑磨功w       W——起步时，接合离合器产生的滑磨功24汽车设计教案 马天飞二.   膜片弹簧的弹性特性1.  碟簧子午断面坐标系Ø 膜片弹簧受载后，碟簧子午断面绕O点转动，该点切向应变与应力均为零，称之为中性点。

Ø将坐标原点取在中性点处 25汽车设计教案 马天飞2. 膜片弹簧的变形26汽车设计教案 马天飞3. 碟簧变形与载荷的关系 式中：H——内截锥高；h——板厚；            R、r——自由状态时大、小端半径；            R1 、 r1——压盘、支撑环加载点半径；27汽车设计教案 马天飞4.  分离指变形与载荷的关系        28汽车设计教案 马天飞三.  膜片弹簧的强度计算1.  切向应力在碟簧子午断面中的分布    Ø=0的等应力线：y=(-/2)xØK点为所有等应力线交点：（-e,- (-/2)e ）29汽车设计教案 马天飞2.  碟簧最大切向应力点    Ø最大压应力在B点（-(e-r), h/2） ：Ø变形过程中，压应力最大值对应的夹角：Ø最大拉应力出现在A点30汽车设计教案 马天飞 3. B点的当量应力Ø在分离轴承推力作用下，B点还受弯曲作用    弯曲应力：Ø根据最大切应力理论，B点的当量应力为：Ø 60Si2MnA材料的许用应力为1500~1700MPa31汽车设计教案 马天飞四.  主要参数的选择1.   H/h 和 hØH/h决定了膜片弹簧弹性特性曲线的形状。

Ø推荐 H/h =1.5~2.0， h =2~4mm32汽车设计教案 马天飞2.    R/r和R、r的选择Ø比值R/r大，则弹簧材料利用率低；弹簧刚度大；弹性特性曲线受直径误差影响大；应力越高Ø推荐R/r =1.20~1.35Ø推式：R≥  Rc（摩擦片平均半径）    拉式： r≥ Rc3.α= 9º~15º33汽车设计教案 马天飞4. 膜片弹簧工作点位置的选择Ø拐点H对应着膜片弹簧压平的位置；Ø工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，靠近H点处1B =(0.8~1.0)1H5. 分离指数目n    12≤n≤24     一般取1834汽车设计教案 马天飞五.  膜片弹簧材料及制造工艺1. 材料：60Si2MnA 或 50CrVA2. 工艺：Ø 强压处理在分离方向上，使之过位移3~8次；塑性变形产生反向残余应力，使疲劳寿命提高5%~30% Ø凹面或双面喷丸处理表层产生塑性变形，形成强化层，提高疲劳寿命Ø分离指端部高频淬火与镀铬可提高耐磨能力Ø膜片弹簧与压盘接触圆处挤压处理防止产生裂纹35汽车设计教案 马天飞             第五节第五节       扭转减振器的设计扭转减振器的设计 一.  组成与功用   1.  组成弹性元件和阻尼元件（阻尼片）   2.  功用Ø降低传动系扭转刚度；Ø增加传动系扭转阻尼，抑制扭转共振振幅；Ø控制怠速时的扭振和噪声；Ø缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷。

3.  弹性特性：线性和非线性36汽车设计教案 马天飞二. 参数选择1. 极限转矩Tj：Ø是指减振器消除限位销与从动盘毂缺口之间间隙Δ1时所能传递的最大转矩     Tj =（1.5~2.0）Temax2. 扭转角刚度kφ式中：K——弹簧线刚度 Z j——弹簧数R0 ——弹簧分布半径Ø合理的扭转角刚度可以使系统的共振现象不发生在发动机常用工作转速范围内Ø初选时，取 kφ ≤13Tj 37汽车设计教案 马天飞3.  阻尼摩擦转矩TμØ合理选择Tμ，可以有效消除扭转振动Ø初选  Tμ =(0.06~0.17)Temax4. 预紧转矩TnØTn增大，共振频率将减小，但不应大于Tμ Ø初选 Tn = (0.05~0.15)Temax 5. 减振弹簧位置半径R0ØR0尽可能大一些，一般R0=（0.60~0.75）d/26. 减振弹簧个数ZjØ根据摩擦片外径选取7. 减振弹簧总压力FØ限位销与从动盘毂之间的间隙被消除时的弹簧受到的压力 F =Tj / R08.  极限转角jØ                                （L为弹簧工作变形量），通常取3°~12°。

38汽车设计教案 马天飞三. 双质量飞轮1.结构2. 优点：ØR0提高，弹簧刚度下降，允许转角变大Ø降低发动机变速器振动系统固有频率，避免怠速时共振Ø 减振效果提高Ø从动盘上没有减振器，从动部分转动惯量下降，对换档有利3. 缺点Ø弹簧安装半径大，离心力大，弹簧中段易鼓出，磨损严重39汽车设计教案 马天飞 第六节第六节     离合器的操纵机构离合器的操纵机构 一.   对操纵机构的设计要求1.操纵轻便 踏板力要小，踏板行程要合理 2. 有踏板自由行程调整机构3. 有踏板行程限位装置，防止操纵机构过载4. 有足够的刚度5. 传动效率要高6. 发动机振动，车架、驾驶室变形不会影响正常工作7.工作可靠、寿命长，维修保养方便40汽车设计教案 马天飞二. 结构形式选择41汽车设计教案 马天飞三. 操纵机构的设计计算1. 踏板行程S式中：Z——面数 △S——分离间隙2. 踏板力Ff42汽车设计教案 马天飞            第七节第七节      离合器结构元件离合器结构元件一.     从动盘总成1.  组成Ø从动盘毂Ø摩擦片Ø从动片Ø扭转减振器2. 应满足如下要求Ø转动惯量小；Ø具有轴向弹性；Ø应装扭转减振器。

43汽车设计教案 马天飞二. 离合器盖总成1.组成：离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆、支撑环等2.  离合器盖的设计要求：Ø应具有足够的刚度；Ø应与飞轮保持良好的对中；Ø膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度；Ø开较大的通风口  3. 压盘的设计要求：Ø较大的质量；Ø较大的刚度，保证压紧力分布均匀；Ø与飞轮应保持良好的对中（进行静平衡）；Ø高度尺寸（从支撑压点到摩擦面的距离）公差小               44汽车设计教案 马天飞 4. 分离杠杆的设计要求：Ø分离杠杆应具有较大的弯曲刚度；Ø分离杠杆与压盘无运动干涉；Ø分离杠杆内端高度应能调整；Ø分离杠杆支撑处的摩擦损失要小；Ø应避免在高速旋转时因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力；Ø能鼓风，提高散热能力                 45。