1、摘 要 離合器是汽車傳動系中的重要部件，主要功用是切斷和實現發動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車平穩起步，保證傳動系統換擋時工作平順以及限制傳動系統所承受的最大轉矩，防止傳動系統過載，有效的降低傳動系統中的振動和噪聲。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型車上廣泛采用的一種離合器，它的轉矩容量大而且較穩定，操作輕便，平衡性好，也能大量生產，對于它的研究已經變得越來越重要。 離合器在機械傳動系統中是作為一個獨立的總成而存在的，它是汽車傳動系統中直接與發動機相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置，它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機

2、構等四部分。 此設計說明書詳細的說明了帶摩擦片厚度報警器的輕型汽車拉式膜片彈簧離合器的結構形式，參數選擇以及計算過程。根據拉式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求，采用傳統化設計方法，把離合器分為主動部分、從動部分、操縱機構，通過對各個部分設計方案的原理闡釋和優缺點的比較，確定了相關部分的基本結構及其零部件的制造材料。根據車輛使用條件和車輛參數，按照離合器系統的設計步驟和要求，主要進行了以下工作：選擇相關設計參數主要為摩擦片外徑的確定，離合器后備系數的確定，單位壓力的確定，并進行了總成設計主要為：壓盤的設計，以及從動盤設計（從動盤轂的設計）和膜片彈簧的設計等。關鍵字：離合器；膜片彈簧；從動盤；壓盤

3、；摩擦片Abstract The clutch is an important component of the car transmission and main function is to cut and realize engine power transmission system,ensure the smooth start,car transmission system shift work smoothly and limit when the maximum transmission system to prevent transmission torque,overloa

4、d,Reducing effectively the transmission of the vibration and noise.Diaphragm spring clutch is in recent years in cars and light bus widely adopted a clutch,its large capacity of torque and stability,convenient operation,symmetrical,also can produce,for it has become more and more important. The clut

5、ch in mechanical transmission is as an independent assembly and exist,it is the car transmission directly connected with the engine of the assembly.At present,all kinds of automotive friction clutch is widely used on a moving part of the friction between the subordinate to transfer power and can sep

6、arate devices.It mainly includes active part,a follower,compaction institutions,and manipulate agencies four parts. This design specification detailed descriptions of the diaphragm spring clutch light auto structure form,and calculate the parameter selection process with the annunciator of the frict

7、ion disk thickness.According to pull the diaphragm spring clutch working principle and use by systematic design method,the clutch is divided into active part,and control mechanisms,driven part.Based on the principle of each part design scheme and the advantages and disadvantages of comparison,the re

8、levant parts of the basic structure and its parts manufacturing materials.According to the using conditions and parameters of vehicles,vehicle in accordance with the clutch system design steps and requirement,the following main design parameters related work:choice for friction slices of diameter D

9、,clutch backup coefficient of beta ,unit of pressure .And the assembly design mainly for:the pressure plate design,and driven plate design(platen hub design)and the diaphragm spring design etc.Key words:clutch;Diaphragm spring;Platen;The pressure plate;Friction slices目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第1章 緒論11.

10、1 離合器概述11.2 離合器的功用11.3 離合器的工作原理21.4 膜片彈簧離合器概述31.5 拉式膜片彈簧離合器的優點4第2章 離合器結構方案選取12.1 離合器車型的選定12.2 離合器設計的基本要求12.3 離合器結構設計12.3.1 摩擦片的選擇12.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇22.3.3 壓盤的驅動方式22.3.4 離合器的散熱通風32.4 摩擦片厚度報警器3第3章 離合器基本結構參數的確定43.1 摩擦片主要參數的選擇43.2 離合器后備系數的確定53.3 單位壓力的確定53.4 摩擦片基本參數的優化6第4章 離合器從動盤設計94.1 從動盤結構介紹94.2 從動盤設計10

11、4.2.1 從動片的選擇和設計104.2.2 從動盤轂的設計114.2.3 摩擦片的材料選取及與從動片的緊固方式12第5章 離合器壓盤設計135.1 壓盤的傳力方式的選擇135.2 壓盤的幾何尺寸的確定135.3 壓盤傳動片的材料選擇135.4 離合器蓋的設計145.5 傳力片的設計及強度校核14第6章 離合器分離裝置設計166.1 分離桿的設計166.2 離合器分離套筒和分離軸承的設計16第7章 離合器膜片彈簧設計187.1 膜片彈簧的結構特點187.2 膜片彈簧的變形特性和加載方式187.3 膜片彈簧的參數尺寸確定197.3.1 比值的選取197.3.2 及確定197.3.3 膜片彈簧起始

12、圓錐底角207.3.4 膜片彈簧小端半徑及分離軸承的作用半徑207.3.5 分離指數目、切槽寬、窗孔槽寬及半徑207.3.6 壓盤加載點半徑和支承環加載點半徑的確定217.3.7 公差與精度217.4 膜片彈簧的優化設計21第8章 扭轉減震器設計258.1 扭轉減震器概述258.2 扭轉減震器參數25結 論29致 謝30參考文獻31第1章 緒論1.1 離合器概述 離合器是汽車傳動系統中直接與發動機相連接的部件。按動力傳遞順序來說，離合器應是傳動系中的第一總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務。離合器是設置在發動

13、機與變速器之間的動力傳遞機構，其功用是能夠在必要時中斷動力的傳遞，保證汽車平穩地起步；保證傳動系換檔時工作平穩；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為使離合器起到以上幾個作用，目前汽車上廣泛采用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等，即主要取決于離合器基本參數和主要尺寸1。膜片彈簧離合器在技術上比較先進，經濟性合理，同時其性能良好，使用可靠性高壽命長，結構簡單、緊湊，操作輕便。 1.2 離合器的功用離合器可使發動機與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩起步。現代車用活塞式發動機不能帶負荷啟動，它必須先在空負荷下啟動，

14、然后再逐漸加載。發動機啟動后，得以穩定運轉的最低轉速約為,而汽車則只能由靜止開始起步，一個運轉著的發動機要帶一個靜止的傳動系，是不能突然剛性接合的。因為如果是突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發動機熄火。所以離合器可使發動機與傳動系逐漸地柔和地接合在一起，使發動機加給傳動系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時，汽車便由靜止開始緩慢地平穩起步了2。雖然利用變速器的空檔，也可以實現發動機與傳動系的分離。但變速器在空檔位置時，變速器內的主動齒輪和發動機還是連接的，要轉動發動機，就必須和變速器內的主動齒輪一起拖轉，而變速器內的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉它的阻力是很大的。尤其在寒冷季

15、節，如果沒有離合器來分離發動機和傳動系，發動機起動是很困難的。所以離合器的第二個功能就是暫時分開發動機和傳動系的聯系，以便于發動機起動。汽車行駛中變速器要經常變換檔位，即變速器內的齒輪副要經常脫開嚙合和進入嚙合。如在脫檔時，由于原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如果用離合器暫時分離傳動系，即能便利脫檔。同時在掛檔時，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時又需要離合器暫時分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯結的質量減小，這樣即可以減小掛檔沖擊以便于換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急

16、制動時，傳動系受到很大的慣性負荷，此時由于離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護作用。1.3 離合器的工作原理如圖1.1所示，摩擦離合器一般是有主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機構四部分組成。圖1.1 離合器總成離合器在接合狀態時，發動機扭矩自曲軸傳出，通過飛輪3和壓盤14借摩擦作用傳給從動盤，在通過從動軸傳給變速器。當駕駛員踩下踏板時，通過拉桿，分離叉、分離套筒17和分離軸承16，將分離杠桿的內端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋20上的支柱為支點，而外端與壓盤14連接，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動壓盤向左，這樣，從動盤兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發動機的扭矩就不再傳入

17、變速器，離合器處于分離狀態。當放開踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此時壓緊彈簧就推動壓盤向右，仍將從動盤壓緊在飛輪上，這樣發動機的扭矩又傳入變速器。1.4 膜片彈簧離合器概述膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，質量減小，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發動機的轉矩，而不致產生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強度

18、。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈簧離合器在高速時，因受離心力作用會產生橫向撓曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉矩能力下降，那么可以看出，對于輕型車膜片彈簧離合器的設計研究對于改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義3。作為壓緊彈簧的所有膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而且其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側有支承圈，而后者借助于固定在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數目的一半）鉚釘來安裝定位。當離合器蓋用螺栓固定到飛

19、輪上時，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產生彈性變形，錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎扁平。同時在膜片彈簧的大端對壓盤產生壓緊力使離合器處于結合狀態。當離合器分離時，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點發生反錐形的轉變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動壓盤后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此設計摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的，因此其壓緊力實際上不受離心力的影響，性能穩定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，

20、使離合器結構大為簡化，零件數目減小，質量減小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實現良好的通風散熱等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優點，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運用，而且正大力擴展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經設計出了傳遞轉矩為802000、最大摩擦片外徑達420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質量達2832t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱內端

21、的分離指處是承受壓力。當前膜片彈簧離合器的操縱機構已經為拉式操縱機構所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結構簡化、零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應力分布也得到改善，最大應力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結構中支承圈的磨損會形成間隙而增大踏板的自由行程。1.5 拉式膜片彈簧離合器的優點與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優點：取消了中間支承各零件，并不用支承環或只用一個支承環，使其結構更簡單、緊湊，零件數目更少，質量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉矩

22、的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉矩時，可采用尺寸較小的結構；在接合或分離狀態下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減小了摩擦損失，傳動效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約25%30%；無論在接合狀態或分離狀態，拉式結構的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環磨損后不會形成間隙而增大踏板自由行程，不會產生沖擊和哭聲；使用壽命更長4。第2章 離合器結構方案選取2.1 離合器車型的選定基本參數如下： 整車質量（）： 最大轉矩（）： 最高轉速（）： 一檔傳動比（）： 主減速比（）： 輪胎規格：2.2 離合器設計的基

23、本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，設計離合器應滿足以下要求5：1) 在任何行駛條件下，都能可靠地傳遞發動機的最大轉矩，并有適當的轉矩儲備，又能防止傳動系過載。2) 接合時要完全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。3) 分離要迅速、徹底。4) 從動部分轉動慣量要小，以減輕換檔時變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。5) 具有足夠的吸熱能力和良好的通風散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。6) 應能避免和衰減傳動系的扭轉振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。7) 操縱輕便、準確，以減輕駕駛員的疲勞。8) 作用在從動盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩

24、擦因數在離合器工作過程中變化盡可能小，以保證有穩定的工作性能。9) 具有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長。10) 結構應簡單、緊湊，質量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調整方便等。2.3 離合器結構設計2.3.1 摩擦片的選擇單片離合器因為結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調整方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用與轎車和中、小型貨車。因此本設計選擇單片離合器。2.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的主要特點是用一個膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾

25、類相比又有以下幾個優點：1) 由于膜片彈簧有理想的非線性特征，彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內能保證大致不變。當離合器分離時，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；2) 膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結構簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數目少，質量小；3) 高速旋轉時，壓緊力降低很少，性能較穩定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；4) 由于膜片彈簧大端面環形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；5) 易于實現良好的通風散熱，使用壽命長；6) 平衡性好；7) 有利于大批量生產，降低制造成本。但膜片彈簧的制造工藝較復雜，對材料質量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產

26、中不易控制，開口處容易產生裂紋，端部容易磨損。近年來，由于材料性能的提高，制造工藝和設計方法的逐步完善，膜片彈簧的執照已日趨成熟6。因此，我選用膜片彈簧式離合器，材料選取為。2.3.3 壓盤的驅動方式壓盤的驅動形式主要有凸塊窗孔式、傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動片式等多種。前三種的共同缺點是在連接件之間都有間隙，在傳動中將產生沖擊和噪聲，而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器的傳動效率。彈性傳動片式是近年來廣泛采用的驅動形式，沿圓周切向布置得三組或四組薄彈簧傳動片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺釘聯結，傳動片的彈性允許其軸向移動。當發動機驅動時，傳動片受拉，當拖動發動機時，傳動片受壓。彈

27、性傳動片驅動方式的結構簡單，壓盤與飛輪對中性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長。壓盤形狀較復雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170227HBS。也有少數采用合金壓鑄件。故而，壓盤的驅動方式選擇彈性傳動片式，材料選用HT200。2.3.4 離合器的散熱通風試驗表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當壓盤工作表面超過180200時摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器壓盤工作表面的瞬時溫度一般在180以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時溫度有可能達到1000。過高的溫度能使壓盤受壓變形產生裂紋和碎裂。為使摩擦表

28、面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質量以保證足夠的熱容量外，還要散熱通風好。改善離合器散熱通風結構的措施有：在壓盤上設置散熱筋，或鼓風筋；在離合器中間壓盤內鑄通風槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風；在離合器外殼內裝導流罩。膜片彈簧式離合器本身構造能良好實現通風散熱效果，故不需作另外設置7。2.4 摩擦片厚度報警器離合器是靠摩擦力來傳遞動力的。離合器的摩擦片也由于摩擦而不斷磨損，當摩擦片磨損到一定程度后，就需要對其進行處理或更換摩擦片。但是摩擦片是安裝在離合器內的，很難及時處理或更換已磨損了的摩擦片。所以需要一個報警器來及時提醒駕駛員更換已磨損到了一定程度的摩擦片。鑒于以上情況，

29、應該在離合器內安裝摩擦片厚度報警器。摩擦片厚度報警器的工作原理很簡單，當摩擦片被磨薄到一定程度的時候，壓盤會向飛輪方向移動，在壓盤上安裝的傳動片會隨著壓盤向飛輪方向移動，進而與報警器上的鉤子擠壓，鉤子與感應觸手23接合在一起，當鉤子被擠壓時，感應觸手會因拉緊彈簧25的原因被拉起，與傳感器24接觸，進而實施報警，使駕駛員及時更換摩擦片。第3章 離合器基本結構參數的確定3.1 摩擦片主要參數的選擇摩擦片外徑是離合器的主要參數，它對離合器的輪廓尺寸、質量和使用壽命有決定性的影響。當離合器結構形式及摩擦片材料已選定，發動機最大轉矩已知，適當選取后備系數和單位壓力，可估算出摩擦片外徑。摩擦片外徑也可以根

30、據發動機最大轉矩（）按如下經驗公式選用 （31）式中： - 直徑系數取值范圍見表3.1表3.1 直徑系數的取值范圍車 型直徑系數乘用車14.6最大總質量為1.814.0t的商用車16.018.5（單片離合器）13.515.0（雙片離合器）最大總質量大于14.0t的商用車22.524.0由選車型，則將各參數值代入式后計算得根據離合器摩擦片的標準化8，系列化原則，根據下表3.2表3.2 離合器摩擦片尺寸系列和參數（即GB1457-74）外徑D/mm160180200225250280300325350內徑d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm3.23.53.53

31、.53.53.53.53.54=d/D0.687O.6940.700.6670.5890.5830.5850.5570.5401-0.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827單位面積a/cm106132160221302402466546678可取：摩擦片相關標準尺寸： 外徑 內徑 厚度 內徑與外徑比 單位面積3.2 離合器后備系數的確定后備系數是離合器的重要參數，反映離合器傳遞發動機最大扭矩的可靠程度，選擇時，應從以下幾個方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能確保傳遞發動機最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過大；c. 要求能夠

32、防止傳動系過載。通常轎車和輕型貨車。本設計要設計的是1.245噸微型轎車離合器，參看有關統計資料“離合器后備系數的取值范圍”（見下表3.3）9，并根據最大質量不超過6噸的載貨汽車，結合設計實際情況，故選擇。表3.3 離合器后備系數的取值范圍車 型后備系數乘用車及最大總質量小于6t的商用車1.201.75最大總質量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.003.3 單位壓力的確定摩擦面上的單位壓力的值和離合器本身的工作條件，摩擦片的直徑大小，后備系數，摩擦片材料及質量等有關。離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣（如城市用的公共汽車和礦用載重車），單位壓力較小為好。當摩擦片的外徑較大時也要適

33、當降低摩擦片摩擦面上的單位壓力。因為在其它條件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣線速度大，滑磨時發熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力應隨摩擦片外徑的增加而降低。前面已經初步確定了摩擦片的基本尺寸：外徑 內徑 厚度 內徑與外徑比值 由公式 （32）和 （33）式中： - 壓緊力； - 摩擦片的摩擦因數； - 摩擦面數量（單片，雙片）； - 摩擦片的單位壓力, 。得 符合下表10：表3.4 摩擦因數與許用單位壓力摩 擦 材 料石棉基材料模壓0.20.100.25編織0.30.250.35粉末冶金材料銅基0.30.30左右鐵基

34、0.40.30左右金屬陶瓷0.40.350.65無石棉有機摩擦材料0.20.40.200.403.4 摩擦片基本參數的優化1 摩擦片外徑D（mm）的選取應使最大圓周速度不超過6570，即（34）式中： - 摩擦片最大圓周速度，； - 發動機最高轉速，。由此式得，符合條件。2 摩擦片的內、外徑比應在0.530.70范圍內，即3 為了保證離合器可靠地傳遞發動機的轉矩，并防止傳動系過載，不同車型的值應在一定范圍內，最大范圍為1.24.0.這里取1.2。4 為了保證扭轉減振器的安裝，摩擦片內徑d必須大于減振器彈簧位置直徑約50mm，即5 為反映離合器傳遞的轉矩并保護過載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉矩應

35、小于其許用值，即（35）式中： - 單位摩擦面積傳遞轉矩，； - 單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值，。許用值可按表3.5選取。表3.5 單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值 （ ）離合器規格D/mm210210250250325325/0.280.300.350.40單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值可選0.30（），經計算可得出6 為降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力的最大范圍為,即7 為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發生燒傷，離合器每一次接合的單位摩擦面積滑磨功應小于其許用值，即（36）式中： - 單位摩擦面積滑磨功，； - 單位摩擦面積滑磨功許用值

36、，。 - 汽車起步時離合器接合一次所產生的總滑磨功，。對于乘用車：，對于最大總質量小于6.0t的商用車：，對于最大總質量大于6.0t的商用車：；可根據下式計算（37）式中： - 汽車總質量，kg； - 輪胎滾動半徑，m； - 汽車起步時所用變速器檔位的傳動比； - 主減速器傳動比； - 發動機轉速，。計算時乘用車取，商用車取。其中： ，代入式（37）得 ，將代入式（36）得，合格。8 離合器接合的溫升（38）式中：t - 壓盤溫升，； C - 壓盤的比熱容，； - 傳到壓盤的熱量所占的比例，單片離合器壓盤；代入，計算得，合格。第4章 離合器從動盤設計4.1 從動盤結構介紹在現代汽車上，一般都采

37、用帶有扭轉減振的從動盤，用以避免汽車傳動系統的共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動系統零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性，并使汽車平穩起步。從動盤主要由從動片，從動盤轂，摩擦片等組成，由下圖4.1可以看出，摩擦片1，13分別用鉚釘14，15鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動片鉚在一起。從動片5用限位銷7和減振12鉚在一起。這樣，摩擦片，從動片和減振盤三者就被連在一起了。在從動片5和減振盤12上圓周切線方向開有6個均布的長方形窗孔，在從動片和減振盤之間的從動盤轂8法蘭上也開有同樣數目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧11，以便三者彈性的連接起來。在從動片和減振盤的窗孔上都制有翻邊，這樣可以防止彈簧

38、滑脫出來。在從動片及減振盤相對從動盤轂發生來回轉動，系統的扭轉能量會很快被減振摩擦片的摩擦所吸收11。圖4.1 帶扭轉減振器的從動盤1，13摩擦片 2，14，15鉚釘 3波形彈簧片 4平衡塊 5從動片 6，9減振摩擦片 7限位銷 8從動盤轂 10調整墊片 11減震彈簧 12減振盤4.2 從動盤設計從動盤總成由摩擦片、從動片、扭轉減振器和從動盤轂等組成。它雖然對離合器工作性能影響很大的構件，但是其工作壽命薄弱，因此在結構和材料上的選擇是設計的重點。從動盤總成應滿足如下設計要求：1) 為了減少變速器換擋時齒輪間沖擊，從動盤的轉動慣量應盡可能小。2) 為了保證汽車平穩起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等

39、從動盤應具有軸向彈性。3) 為了避免傳動系的扭轉共振以及緩和沖擊載荷，從動盤中應裝有扭轉減振器。4) 要有足夠的抗爆裂強度。4.2.1 從動片的選擇和設計設計從動片時要盡量減輕質量，并使質量的分布盡可能靠近旋轉中心，以獲得小的轉動慣量。這是因為汽車在行駛中進行換檔時，首先要分離離合器，從動盤的轉速必然要在離合器換檔的過程中發生變化，或是增速（由高檔換為低檔）或降速（由低檔換為高檔）。離合器的從動盤轉速的變化將引起慣性力，而使變速器換檔齒輪之間產生沖擊或者變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與從動盤的轉動慣量成正比，因此為了減小轉動慣量，從動片都做的比較薄，通常是用厚的薄鋼板沖壓而成，為了進

40、一步減小從動片的轉動慣量，有時將從動片外緣的盤形部分磨至，使其質量更加靠近旋轉中心。為了使離合器結合平順，保證汽車平穩起步，單片離合器的從動片一般都做成具有軸向彈性的結構，這樣，在離合器的結合過程中，主動盤和從動盤之間的壓力是逐漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長的。此外，彈性從動片還使壓力的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。具有軸向彈性的傳動片有以下三種形式：整體式的彈性從動片，分開式的彈性從動片及組合式的彈性從動片12。在本設計中，因為設計的是微型轎車的離合器，故可以采用分開式彈性從動片，離合器從動片采用厚的薄鋼板沖壓而成，其外徑由摩擦面外徑決定，在這里取，內徑由

41、從動盤轂的尺寸決定，這將在以后的設計中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動盤產生翹曲而引起離合器分離不徹底的缺陷，還在從動剛片上沿徑向開有幾條切口。4.2.2 從動盤轂的設計從動盤轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受發動機傳來的全部轉矩。它一般采用齒側對的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據摩擦片的外徑D與發動機的最大轉矩按國標GB1144-74選取。從動盤的軸向長度不易過小，以免在花鍵軸上滑動產生偏斜而使分離不徹底，一般取1.01.4倍的花鍵軸直徑。從動盤轂一般采用鍛鋼（如35、45、40Cr等），并經調質處理。為提高花鍵內孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝：對減振彈簧窗

42、口及從動片配合，應進行高頻處理。花鍵選取后應進行擠壓應力及剪切應力的強度校核：（41）（42）式中：z - 從動盤轂的數目其余參數見表4.1。表4.1 離合器從動盤轂花鍵尺寸系列摩擦片外徑發動機轉矩花 鍵 尺 寸齒數外徑內徑齒厚有效齒長擠壓應力16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403

43、255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5根據摩擦片的外徑與發動機的最大轉矩， 由表4.1查得，則由公式校核得： 。所以，所選花鍵尺寸能滿足使用要求。4.2.3 摩擦片的材料選取及與從動片的緊固方式摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長期穩定的工作，根據汽車的使用條件，摩擦片的性能應滿足以下幾個方面的要求：1) 應具有較穩定的摩擦系數、溫度、單位壓力和滑磨速度的變化對摩擦系數的影響小。2) 要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時應耐磨。3) 要有足夠的機械強度，尤其在高溫時的機械強度應較好。4) 熱穩定性要好，要

44、求在高溫時分離出的粘合劑較少、無味、不易燒焦。5) 磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤等零件的表面。6) 油水對摩擦性能的影響應最小。7) 結合時應平順而無“咬住”和“抖動”現象。由以上的要求，目前車用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學穩定性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數大約在0.3左右。這種摩擦片的缺點是材料的性能不穩定，溫度、滑磨速度及單位壓力的增加都將摩擦系數的下降和磨損的加劇。所以目前正在研制具有傳熱性好、強度高、耐高熱、耐磨和較高摩擦系數（可達0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等13。在該設計中選取的是編織石棉基的摩擦材料。緊固摩擦片的

45、方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當在高溫條件下工作時，黃銅鉚釘有較高的強度，同時，當釘頭直接與主動盤表面接觸時，黃銅鉚釘不致像鋁鉚釘那樣會加劇主動盤工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面上對摩擦系數的影響也較小。這種鉚接法還有緊固可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優點。第5章 離合器壓盤設計5.1 壓盤的傳力方式的選擇壓盤是離合器的主動部分，在傳遞發動機轉矩時，它和飛輪一起帶動從動盤轉動，所以它必須和飛輪連接在一起，但這種連接應允許壓盤在離合器的分離過程中能自由的沿軸向移動。如前面所述采用傳動式的傳力方式。由彈簧鋼帶制成的傳動片一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓盤上，為

46、了改善傳動片的受力情況，它一般都是沿圓周布置。5.2 壓盤的幾何尺寸的確定由于摩擦片的尺寸在前面已經確定，故壓盤的內徑也可因此而確定。壓盤外徑 壓盤內徑壓盤的厚度確定主要依據以下兩點：1) 壓盤應有足夠的質量。在離合器的結合過程中，由于滑磨功的存在，每結合一次都要產生大量的熱，而每次結合的時間又短（大約在3秒鐘左右），因此熱量根本來不及全部傳到空氣中去，這樣必須導致摩擦副的溫升。在頻繁使用和困難條件下工作的離合器，這種溫升更為嚴重。它不僅會引起摩擦片摩擦系數的下降，磨損加劇，嚴重時甚至會引起摩擦片和壓盤的損壞。由于用石棉材料制成的摩擦片導熱性很差，在滑磨過程中產生的熱主要由飛輪和壓盤等零件吸收

47、，為了使每次結合時的溫升不致過高，故要求壓盤有足夠大的質量以吸收熱量。2) 壓盤應有較大的剛度。壓盤應具有足夠大的剛度，以保證在受熱的情況下不致產生翹曲變形，而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊14。鑒于以上兩個原因壓盤一般都做得比較厚（載重汽車上一般不小于），但一般不小于。在該設計中，初步確定該離合器的壓盤的厚度為。5.3 壓盤傳動片的材料選擇壓盤形狀一般比較復雜，而且還需要耐磨，傳熱性好和具有較高的摩擦系數，故通常用灰鑄鐵而造成，其金相組合呈珠光體結構，硬度為HB17022，其摩擦表面的光潔度不低于1.6。為了增加機械強度，還可以另外添加少量合金元素。在本設計中材料為HT200，工作表

48、面光潔度取為1.6。5.4 離合器蓋的設計 離合器蓋一般都與飛輪固定在一起，通過它傳遞發動機的一部分轉矩。此外，它還是離合器壓緊彈簧和分離杠桿的支承殼體15。因此，在設計中應注意以下幾個問題：1） 離合器的剛度離合器分離杠桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，即當離合器分離時，可能會使蓋產生較大的變形，這樣就會降低離合器操縱機構的傳動效率，嚴重時還可能造成離合器分離不徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會造成變速器的換檔困難。因此為了減輕重量和增加剛度，該離合器蓋采用厚度約為4mm的低碳鋼板（如08鋼板）沖壓成帶加強筋和卷邊的復雜形狀。2） 離合器的通風散熱為了加強離合器的冷卻離合器蓋必須開有許多通

49、風窗口，通常在離合器壓緊彈簧座處開有通風窗口。3） 離合器的對中問題離合器蓋內裝有分離杠桿、壓盤、壓緊彈簧等重要零件，因此它相對于飛輪必須有良好的對中，否則會破壞離合器的平衡，嚴重影響離合器的工作。離合器蓋的對中方式有兩種，一種是用止口對中，另一種是用定位銷或定位螺栓對中，由于本設計選用的是傳動片傳動方式，因而離合器蓋通過一外圓與飛輪上的內圓止口對中。5.5 傳力片的設計及強度校核初定離合器壓盤傳力片的設計參數：設3組傳力片（），每組3片（），傳力片的幾何尺寸為：寬度；厚度；傳力片上兩孔之間距離；孔的直徑；傳力片切向布置，圓周半徑；傳力片材料的彈性模量。1) 計算傳力片的有效長度： 2) 計算

50、傳力片的彎曲總剛度： 3) 根據上述分析，計算以下3種工況的最大驅動應力及傳力片的最小分離力：1 徹底分離時，按照設計要求，由上述公式可知。2 壓盤和離合器蓋組裝成總成時，通過分析計算可知，計算最大應力。3 傳力片的最小分離力（彈性恢復力）發生在新裝離合器的時候，從動盤尚未磨損，離合器在結合狀態下的彈性彎曲變形量此時最小，根據設計圖紙確定0.87。傳力片的彎曲總剛度，當時，其彈性恢復力為，認為合理。4 離合器傳扭時，分正向驅動（發動機向車輪）和反向驅動（車輪向發動機），出現在離合器摩擦片磨損到極限狀況時，通過尺寸鏈計算可知。a. 正向驅動： b. 反向驅動： 可見反向驅動最危險，由于在取計算載

51、荷時比較保守，明顯偏大，因此傳力片的許用應力可取屈服極限。故傳力片選擇65Mn。第6章 離合器分離裝置設計6.1 分離桿的設計本設計采用的是膜片彈簧的壓緊機構，分離桿的作用由膜片彈簧中的分離指來完成。在設計分離桿時應注意以下幾個問題：1) 分離桿要有足夠的剛度2) 分離桿的鉸接處應避免運動上的干涉3) 分離桿內端的高度可以調整6.2 離合器分離套筒和分離軸承的設計分離軸承在工作中主要承受軸向力，在離合器分離時，由于分離軸承的旋轉，在受離心力的作用下，還承受徑向力。在傳統離合器中采用的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承。而在現代汽車離合器中主要采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并由軸承內圈轉動。

52、圖6.1 拉式自動調心式分離軸承裝置1軸承內圈 2軸承外圈 3外罩殼 4波形彈簧5分離套筒 6碟形彈簧 7檔環 8彈性鎖環本人設計的是帶摩擦片厚度報警器的離合器，采用如圖6.1的自動調心式分離軸承裝置，圖中在軸承外圈2和分離套筒5外凸緣和外罩殼3之間以及內圈1與分離套筒內凸緣之間都留用徑向間隙，這些間隙保證了分離軸承相對于分離套筒可徑向移動1mm左右。在外圈2與分離套筒5的端面之間裝有以波形彈簧片4，用以將外圈緊緊頂在分離套筒凸緣的端面上，使軸承在不工作時不會發生晃動。當膜片彈簧旋轉軸線與軸承不同心時，分離軸承便會自動徑向浮動到與其同心的位置，以保證分離軸承能均勻壓緊各分離指舌尖部。這樣可減小振動和噪聲，減小分離軸承端面的磨損，使軸承不會出現過熱而造成潤滑脂的流失分解，延長軸承壽命。另外，分離軸承由傳動的外圈轉動改為內圈轉動、外圈固定不轉，由內圈來推動分離指結構，適當地增大了膜片彈簧的杠桿比，且由于內圈轉動，在離心力作用下，潤滑脂在內、外圈間的循環得到改善，提高了軸承使用壽命。這種拉式分離軸承是將膜片彈簧分離指舌尖直接壓緊在碟形彈簧6和檔環7之間，再用彈性鎖環8卡緊，結構較簡單。第7章 離合器膜片彈簧設計7.1 膜片