推式離合器設計

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學 汽車設計 課程設計（論文）題目： 飛度08款轎車離合器設計 院（系）： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 112 學 號： 學生姓名： 指導教師： 教師職稱： 副教授 起止時間：2014.12.152014.12.26課程設計（論文）題目飛度08款轎車離合器設計課程設計（論文）任務設計技術參數：發(fā)動機功率：Pemax=74KW/6000r/min發(fā)動機扭矩：Temax=127N.m/4800r/min傳動系傳動比：1擋：4.21 主傳動比：3.182車輪輪胎規(guī)格： 175/65R15總質量：1450KG其余系數查相應車型參數。設計要求：1要求用膜片彈簧壓緊型式，

2、拉式或推式。2畫出總裝配圖。前面相關件從飛輪開始，輸出端到輸出軸（變速器輸入軸）為止，操縱機構畫到分離軸承。3要進行方案、結構分析及相關計算。4進行典型零部件設計，包括從動盤總成、膜片彈簧、壓盤、離合器蓋等。工作量：1.部件裝配草圖1張；2.正式裝配圖1張；3.零件圖23張；4.設計說明書一份（約3000-5000字）。指導教師評語及成績綜合運用所學基礎知識和汽車設計等專業(yè)知識，較好地完成了離合器的設計。設計過程中，認真查閱相關設計資料，設計方案合理、結構分析及計算準確，裝配圖和零件圖表達清楚，尺寸標住基本正確，說明書完整，并按時完成了設計任務書所要求的工作量。成績： 指導教師簽字： 年 月

3、日第一章 離合器國內外發(fā)展概況對于以內燃機為動力的汽車，離合器在機械傳動系中作為一個獨立的總成而存在的，它是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連的總成。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦式離合器是一種依靠主、從動部分之間的摩擦來傳動力矩且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機構等四部分。隨著汽車發(fā)動機轉速、功率的不斷提高和汽車電子技術的發(fā)展，人們對離合器的使用要求越來越高。推式膜片彈簧離合器主要有以下優(yōu)點：推式膜片彈簧離合器是因為其結構簡單，可靠性強，維修方便，目前大多數汽車都采用這種形式的離合器。采用膜片彈簧離合器是因為膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因

4、此可設計成摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時的踏板力，是操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對的，因此其壓力實際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼其壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，零件數目減少，質量減小并顯著的縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，是壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現良好的散熱通風等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷的提高，因而這種離合器在轎車及微型輕型客車上得到了廣泛的應用。拉式膜片彈簧離合器有很多缺點，例

5、如：拉式膜片彈簧的分離指是與分離軸承套筒嵌裝在一起的，需要采用專門的分離軸承，結構復雜，安裝拆卸較困難，制造成本高。由于本車屬于小型車，轉矩小，綜合以上推式和拉式離合器的優(yōu)缺點，故本車采用單片推式膜片彈簧離合器。第二章 離合器的功用及工作原理離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成，其主要功用是：(1)汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；(2)在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；(3)限制傳動系所承受的最大轉矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；(4)有效地降低傳動系中的振動和噪聲。發(fā)動機發(fā)出的轉矩，通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，傳給從動

6、盤再通過從動盤轂花鍵齒傳遞給離合器輸入軸。當駕駛員踩下離合器踏板時，通過機件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動壓盤后移，此時從動部分與主動部分分離。摩擦片式離合器有推式和拉式兩種：推式膜片彈簧是一種傳統(tǒng)的膜片彈簧離合器，其結構簡單、緊湊，分離行程?。慌c推式相比，拉式離合器有很多優(yōu)點，取消了中間支撐各零件，使其結構更簡單、緊湊，零件數目更少，質量更??；以中部與壓盤相接觸，在同樣的尺寸下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉矩的能力，且不增加踏板力，在傳遞相同的轉矩時，可采用尺寸較小的結構；在分離或結合狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小、剛度大，分離效率高；拉式的杠桿比大于推式的，傳動效率高，操縱踏板更省

7、輕便；無論在分離或結合狀態(tài)下，拉式結構的膜片彈簧大端與離合器蓋支撐始終接觸，不會增大踏板自由行程，不會產生沖擊和噪音；使用壽命更長。飛度08款轎車離合器設計，選擇了單片膜片彈簧離合器，并采用推式離合器。在膜片彈簧上，靠中心部分開有18個徑向切口，形成18個分離指，起彈性杠桿作用。膜片彈簧兩側有鋼絲支承圈，安裝在離合器蓋上。在離合器蓋未固定到飛輪上時，膜片彈簧不受力，處于自由狀態(tài)。此時離合器蓋與飛輪安裝面有一距離。當見個離合器蓋用螺釘固定到飛輪上時，由于離合器蓋靠向飛輪，鋼絲支承圈壓膜片彈簧使之發(fā)生彈性變形（錐角變?。?。同時，在膜片彈簧被壓在鋼絲支承圈上，其徑向截面以支承圈為支點轉動（膜片彈簧呈

8、反錐形），于是膜片彈簧外端右移，并通過分離彈簧鉤拉動壓盤使離合器分離。第三章 設計方案的分析與確定離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成，其主要功用是切斷和實現對傳動系的動力傳遞，以保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；在工作中受到大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲。為了保證離合器具有良好的工作性能，對汽車離合器設計提出如下基本要求：1)在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，并有適當的轉矩儲備。2)接合時要平順柔和，以保證汽車

9、起步時沒有抖動和沖擊。3)分離時要迅速、徹底。4)離合器從動部分轉動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。5)應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)應使傳動系避免扭轉共振，并具有吸收振動、緩和沖擊和減小噪聲的能力。7)操縱輕便、準確，以減輕駕駛員的疲勞。8)作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。9)應有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、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。摩擦片離合器主要由主動部分(發(fā)動機飛輪、離

10、合器蓋和壓盤等)、從動部分(從動盤)、壓緊機構(壓緊彈簧)和操縱機構(分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件等)四部分組成。主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結構，操縱機構是使離合器主、從動部分分離的裝置。隨著汽車發(fā)動機轉速和功率的不斷提高、汽車電子技術的高速發(fā)展，人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作性能的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的圓柱彈簧離合器已經不太被人們所認可，因為人們對離合器的工作性能有著更高的要求，因此就產生了膜片彈簧離合器，它的性能更加的可靠，更能滿足人們的要求。選擇膜片彈簧壓緊,有以下一系列優(yōu)點:1、膜片彈簧具有較理想的非線性特性,彈簧壓力在磨擦片磨損

11、范圍內基本保持不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉矩大致不變。2、高速旋轉時,彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定。3、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結構簡單、緊湊，軸向尺寸小,零件數目少,質量小。4、易于實現良好的散熱通風，使用壽命長。5、膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻。6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。同時，當膜片彈簧磨損到一定程度的時候，膜片彈簧離合器的壓緊力下降很小，而圓柱彈簧離合器的壓緊力下降很大，嚴重影響了離合器的使用性能。離合器分離時，在同一工作點位置時，采用膜片彈簧離合器的踏板力要遠遠小于圓柱彈簧離合器的踏板

12、力，從而增加了駕駛員的操縱輕便性。推式膜片彈簧離合器是目前汽車離合器中比較流行的新結構，它克服了拉式膜片彈簧離合器分離軸承的結構復雜和拆裝較困難的缺點。推式膜片彈簧是一種傳統(tǒng)的膜片彈簧離合器，使其結構簡單、緊湊。零件數目更少，質量更小。它是以中部與壓盤相壓，在同樣壓盤尺寸下可采用直徑較小的膜片彈簧，從而可以減小離合器的總體尺寸。而并不增加踏板力，在接合和分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故分離效果更高，拉式杠桿比大于推式杠桿比，傳動效率更高，使用壽命長，它的分離與分離軸承套筒總成裝在一起，需專門分離軸承，結構復雜。推式摸片彈簧結構簡單，安裝拆卸較簡單，分離行程比拉式小。綜合以上原因，選擇

13、推式膜片彈簧離合器。第四章 離合器總布置設計4.1 從動盤數的選擇從動盤數由計算尺寸查汽車設計標準資料手冊取標準。磨擦片材料的選擇：選擇粉末冶金材料制成的。摩擦片在性能上應滿足如下要求:磨擦系數比較穩(wěn)定,工作溫度,磨損速度,單位壓力的變化對其影響要小,足夠的機械強度和耐磨性,熱穩(wěn)定性好,磨合性能好,密度要小,有利于結合平順,長期停放,離合器磨擦面間不發(fā)生“粘著現象”。摩擦片與從動盤片的連接用鉚釘聯(lián)接。從動盤具有軸向彈性,可改變離合器性能,使離合器接合柔和,減小沖擊，磨擦面接觸較為均勻,磨損較小，從動轂在變速器第一軸花鍵上易于滑動。單片離合器結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調整方便，在使用時能

14、保證分離徹底，接合平順。多片離合器分離不徹底，軸向尺寸大，質量大，易燒壞摩擦片。綜合以上原因，故選擇單片離合器。4.2 壓緊彈簧形式選擇周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使彈簧壓緊力下降，離合器傳遞扭矩的能力降低，另外，彈簧壓到它定位面上，造成接觸部位嚴重磨損，會出現彈簧斷裂現象。中央彈簧此結構軸向尺寸大。斜置彈簧在重型汽車上使用，突出優(yōu)點是工作性能十分穩(wěn)定，踏板力較小。膜片彈簧彈簧壓力在摩擦片允許范圍內基本不變，能保持傳遞的轉矩大致不變，另外它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，質量小。由于它大斷面環(huán)形與壓盤接觸，其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，提高使用壽命，平衡性好

15、。綜合以上原因，故選擇膜片彈簧。4.3 壓盤驅動形式選擇窗孔式、銷釘式、鍵塊式它們缺點是在聯(lián)接件間有間隙，在驅動中將產生沖擊噪聲，而且零件相對滑動中有摩擦和磨損，降低離合器傳動效率。傳動片式此結構中壓盤與飛輪對中性好，使用平衡性好，簡單可靠，壽命長。綜合以上原因，故選擇傳動片式。4.4 分離時離合器受力形式選擇推式膜片彈簧是一種傳統(tǒng)的膜片彈簧離合器，使其結構簡單、緊湊。零件數目更少，質量更小。它是以中部與壓盤相壓，在同樣壓盤尺寸下可采用直徑較小的膜片彈簧，從而可以減小離合器的總體尺寸。而并不增加踏板力，在接合和分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故分離效果更高，拉式杠桿比大于推式杠桿比，傳

16、動效率更高，使用壽命長，它的分離與分離軸承套筒總成裝在一起，需專門分離軸承，結構復雜。推式摸片彈簧結構簡單，安裝拆卸較簡單，分離行程比拉式小。綜合以上原因，故選擇推式膜片彈簧。4.5 扭轉減振器它能降低發(fā)動機曲軸與傳動系接合部分的扭轉剛度，調諧傳動系扭振固有頻率，增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉共振響應振幅，并衰減因沖擊而產生的瞬態(tài)扭振，控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。綜合以上原因，故要有扭轉減振器。4.6 分離軸承的選擇根據汽車實用技術手冊選單向拉力軸承，分離軸承與分離杠桿通過軸承外圈聯(lián)接，軸承內圈通過擋圈與膜片彈

17、簧鎖止在一起,分離軸承與分離杠桿間有軸向滑動,同時也有徑向滑動。4.7 離合器的散熱通風實驗表明,磨擦片的磨損是隨壓盤的溫度的升高而增大的,溫度超過180200時,磨擦片磨損急劇增加.正常條件下,壓盤表面工作溫度在180以下。改善離合器結構措施有:在壓盤上設散熱筋和轂風筋,在離合器蓋上開較大的通風口；在離合器外窗設有通風窗,在離合器外殼內裝一導流罩,加強通風，使工作溫度保持在180以下。第五章 主要零部件設計計算和驗算5.1 摩擦片的設計 一、參數選擇1.摩擦片數單片2.摩擦面數二、摩擦片設計計算摩擦片外徑D與內徑d A取47后備系數 取1.2摩擦因數 取0.25摩擦片單位壓力 取0.25摩擦

18、片內、外徑之比 取0.7 164mm根據國家標準取摩擦片外徑200mm, 摩擦片內徑140mm ，厚度b=3.5mm離合器間隙t=3mm摩擦片平均半徑mm三、離合器靜摩擦力矩:=1.2127=152.4 N.m四、后備系數： 34000.30.0852/127=1.36后備系數的取值范圍： 1.21.7 符合要求五、約束條件:1、摩擦片外徑D應使最大圓周速度不超過6570m/s 6570m/s 符合要求2、摩擦片內徑必須大于減速減振器彈簧位置直徑約50mm即 mm(0.600.75)mm所以 mm 符合要求3、單位摩擦面積傳遞的轉矩應小于其許用值 =0.28 符合要求5.2 膜片彈簧的彈性特性

19、及膜片彈簧基本參數的選擇一、膜片彈簧基本參數的選擇：1、比值和的選擇 一般為1.52.0,板厚為24mm。取mm, ,則mm2、比值和R、r的選擇 一般為1.201.35。取mm, , 則mm3、的選擇 9°15°滿足要求4、分離指數目n的選擇 取5、膜片彈簧小端內半徑及分離軸承作用半徑的確定由離合器的結構決定,其最小值應大于變速器第一軸花鍵的外徑。應大于。取mm, mm6、切槽寬度、及半徑的確定3.23.5mm,910mm, 的取值應滿足的要求。取mm, 9mm, 58mm 圖5.2-1膜片彈簧7、壓盤加載點半徑和支承環(huán)加載點半徑的確定應略大于且盡量接近，應略小于且盡量接

20、近取mm, mm二、約束條件1、彈簧各部分有關尺寸的比值應符合一定的范圍 符合要求2、為使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻,推式膜片彈簧的壓盤加載點半徑應位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間。即 符合要求3、根據彈簧結構布置要求, 與,與,與之差應在一定范圍內,即 符合要求4、膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用,因此其杠桿比應在一定范圍內先取,即拉式: 符合要求 52-2 膜片彈簧自由狀態(tài)三、膜片彈簧的彈性特性的計算 根據汽車設計的分析，膜片彈簧的特性與其碟形部分的彈性是相當的，在碟形彈簧的力學分析中有如下的關系式： 式中：膜片彈簧在離合器壓盤支承處的載荷（N） 膜片彈簧在壓盤支承處的變形量，也即壓盤的

21、行程（mm）彈性模量 對鋼取MPa材料的泊松比 對60si2MnA取把膜片彈簧的有關尺寸參數代入公式中經過計算以后，可得與之間的對應數量關系。也可以畫成彈性特性，曲線見下圖。52-3 子午斷面繞中性點的轉動 52-4 彈性特性曲線四、離合器的后備系數由膜片彈簧彈性特性曲線得出彈簧變形量與的值，mm, mm,由于，且一般（0.81.0）取,則3.18mm.則由膜片彈簧的特性可得離合器壓盤加于摩擦片的工作壓力N由汽車設計 式中 摩擦片的摩擦系數 取0.3摩擦面數目摩擦片 取2平均半徑 取85將各值代入，則可算出后備系數在取值范圍內5.3 膜片彈簧的強度驗算根據摩片彈簧的強度分析理論，其最大的應力值

22、可由下式計算其中 式中 分離指數目 一個分離指的根部寬度 mm 中性點的半徑 mm 彈簧部分子午斷面的轉角 彈簧部分自由狀態(tài)的圓錐底角 最大應力時的子午斷面轉角rad代入式中可求 N/m2根據膜片彈簧的計算公式可求N則 N/m2最大應力 Mpa<=15001700MPa 5.4 扭轉減振器的參數選擇與計算： 極限轉矩：Tj=(1.5-2.0)Temax=2.0×127=254 N.m 扭轉角剛度：KTj=13×254=3302 N扭轉彈簧中心半徑：Ro=（0.6-0.7）d/2=42mm取K=2200，則扭轉減振器線剛度K= K/(1000Ro2*Zj)=312 N/

23、mm取減振彈簧直徑Dc=14mm ， 鋼絲直徑d=（8pDc/3.14×）=4.4mm =550Mpa扭轉彈簧受到的力F=Tj/Ro =254/0.042=6 KN單個減振彈簧工作壓力p=F/Zj=6000/4=1500 pa有效圈i=Gd4/(8Dc3*k)=8.4×1010×(4.4×10-3)4/(8×0.0143×312)=5總圈數n=（1.52）+ i=7最小高度Lmin=1.1dn=1.1×4.4×7=33.88mm彈簧總變形量l=p/k=1500/312=4.8mm減振彈簧總變形量lo=Lmin +

24、l=38.68mm預變形量l =Tn/(kRoZj)=0.1Tn/(1500) ×4×0.042=0.05mm安裝高度L=lo - l =38.68-0.05=38.63mm從動片相對于從動盤轂最大轉角 = 2arcsin（l/(2Ro)）=6.6° 阻尼摩擦轉矩： T=（0.06-0.17）Temax=0.12Temax=15.24 N.m 預緊轉矩：Tn=（0.05-0.15）Temax 且 TnT 扭轉彈簧個數：D=200 Z=4-6 個 所以取 Z 為 6 限位銷直徑d = 10mm5.5離合器從動盤轂花鍵的強度驗算：查標準取: 外徑mm, 內徑mm, 齒

25、數 花鍵有效長度 mm 齒厚 4mm 花鍵齒工作高度 mm發(fā)動機最大扭矩 N·m花鍵的擠壓應力 NMPa<=20Mpa5.6其他關鍵部件的結構設計： 壓盤： 厚度 1520 mm 取 h=20 D=204 d=132 溫升 t= W/mc = 3 810 其中 m=V =1.87 kg W=5293 c=481.4J/kg. =0.5 傳動片： 3組 ，每組2片，每片厚度為 0.8 mm。 支撐環(huán)： 直徑 3 mm。 分離軸承： 按照標準取。 扭轉減震器彈簧： 按標準取大徑為 14mm ， 直徑為4.4mm。 扭轉減震器限位銷： 按標準取 d=10mm 從動片厚度 2mm 波形片厚度0.8mm 6個波形片總結本文針對汽車設計了一款推式膜片彈簧離合器，汽車發(fā)動機的最大輸出轉矩，是離合器設計的主要依據。設計膜片彈簧離合器，能夠滿足飛度08款轎車在正常行駛中，對離合器保證汽車平穩(wěn)起步、順利換擋、