膜片式離合器的設計

1、膜片式離合器的設計摘要：離合器裝在發(fā)動機與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時切斷發(fā)動機與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護作用。離合器類似開關，接合或斷離動力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術也進入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應用在多款的轎跑車上。關鍵詞：從動盤總成 傳動系 膜片彈簧非線性彈性特性 Diaphragm type coupling

2、9;s designAbstract: The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that

3、 the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearbox's relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission

4、 gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any form's automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different.Now, the electronic technology also entered the coup

5、ling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car.Key words:Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property目 錄一、離合器簡介31.1離合器的功用31.2離合器設計要求 41.3離合器的分類4二、離合器的工作原理及過程 52.1離合器的工作原理52.2 離合器的工作過

6、程 6三、離合器的結構形式123.1摩擦離合器的類型分類123.2膜片彈簧離合器的構造和工作理133.3周布彈簧離合器 133.4中央彈簧離合器18四、離合器結構的選擇204.1從動盤盤的選擇 204.2壓緊彈簧和布置形式的選擇214.3從動盤總成234.4離合器蓋總成24五、膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要尺寸的選擇255.1摩擦尺寸的選擇255.3碟形彈簧的計算315.4膜片彈簧的具體計算 325.5花鍵的強度校核345.6鉚釘?shù)膹姸刃：?5六、結論37七、致謝38八、參考文獻39一 離合器簡介1.1離合器的功用汽車傳動系的基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅動輪。離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動

7、機相聯(lián)系的部件。在汽車起步前，先要起動發(fā)動機，這時應使變速器處于空擋位置，將發(fā)動機與驅動輪之間聯(lián)系斷開，以卸除發(fā)動機負荷。待發(fā)動機已起動并開始正常的轉速運轉后，方可將變速器掛上一定檔位，使汽車起步。汽車起步時，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動系（它聯(lián)系著整個汽車）與發(fā)動機剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖動一下，但并未能起步。這是因為汽車從靜止到前沖時，產(chǎn)生很大慣性力。對發(fā)動機造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動機在瞬時間轉速急劇下降到最低轉速（一般為300-500r/min）以下，發(fā)動機即熄火而不能工作，當然汽車也不能起步。   &

8、#160;離合器的首要功用是保證汽車平穩(wěn)起步。在傳動系中裝設了離合器后，在發(fā)動機起動后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器逐漸接合，在離合器逐漸接合過程中，發(fā)動機所受阻力矩也逐漸增加，故應同時逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對發(fā)動機的燃料供給量，使發(fā)動機的轉速始終保持在最低穩(wěn)定轉速以上，不致熄火。由于離合器的接合緊密程度增大，發(fā)動機經(jīng)傳動系傳給驅動車輪的轉矩便逐漸增加。到牽引力足以克服起步阻力時，汽車即從靜止開始運動并逐步加速。  離合器的另一項功用是保證傳動系換檔時工作平穩(wěn)。在汽車行使過程中，為了適應不斷變化的行使條件，傳動系經(jīng)常要換用不同檔位工作。實現(xiàn)齒輪式變速

9、器的換檔，一般是撥動齒輪或其它掛檔機構，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動，再使另一檔位的齒輪副進入工作。在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動力傳遞，便于使原用檔位的齒輪副脫開，同時有可能使新檔位齒輪副的嚙合部位的速度逐漸相等（同步），這樣，進入嚙合時的沖擊可以大為減輕。    離合器的第三功用是防止傳動系過載。當汽車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發(fā)動機將因和傳動系剛性相連而急劇降低轉速，因此其中傳動件會產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動機正常工作時所發(fā)出大最大轉矩），對傳動系造成超過其承載能力的載荷,而是其機件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部

10、分之間可能產(chǎn)生的相對運動以消除這一危險。    欲使離合器起到以上幾個作用，離合器應該是這樣一個傳動機構，其主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉動。所以，離合器的主動件與從動件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動的介質（液力耦合器），或是利用磁力傳動（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產(chǎn)生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用或電磁吸力。1.2離合器設計要求 離合器的具體結構，首先，應在保證發(fā)動機最大轉矩的前提下，滿足兩個基本性能要求：1.分離徹底；

11、2.接合柔和。1）離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠。 2）結構簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。 3）接合元件耐磨性高，使用壽命長，散熱條件好。 4）操縱方便省力，制造容易，調整維修方便其次，離合器從動部分的轉動慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當變速器換檔時，中斷動力傳遞，以減輕齒輪沖擊。如果與變速器主動軸相連的離合器從動部分的轉動慣量大，當換檔時，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動機與變速器之間聯(lián)系脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當于分離不徹底，就不能很好的起到減輕齒輪間沖擊的作用。 此外，還要求離合器散熱良好。因為在汽車行

12、駛過程中，駕駛員操縱離合器的次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相對滑磨而產(chǎn)生大量的熱。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生熱量愈大。這些熱量如不及時地散發(fā)，對離合器的工作將產(chǎn)生嚴重影響。 摩擦離合器所能傳遞的最大轉矩的數(shù)值取決于摩擦面間的壓緊力和摩擦系數(shù)，以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉矩，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦材料，或適當加強壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。1.3離合器的分類 摩擦離合器根據(jù)從動盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧，并

13、安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。二 離合器的工作原理及過程2.1 離合器的工作原理離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質(液力偶合器)，或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。 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，傳給從動盤。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。圖2-1所示為摩擦

14、離合器中的兩種壓緊彈簧（膜片彈簧和螺旋彈簧）的彈性特性，在離合器蓋總成中的螺旋彈簧處于壓緊狀態(tài)，其彈性特性的曲線如圖中曲線1所示。膜片彈簧彈性特性曲線如圖中曲線2所示。假如所設計的兩種離合器的壓緊力均相同，即壓緊力均為,軸向壓緊變形量為。當摩擦片磨損量達到容許的極限值時，彈簧壓縮變形量減小到。此時螺旋彈簧壓緊力便降低到，兩值相差較大，將使離合器中的壓緊力不足而產(chǎn)生滑磨，而膜片彈簧壓緊力則只降低到與相差無幾的，使離合器仍能可靠得工作。當離合器分離時，如兩種彈簧的進一步壓縮均為，由圖可知，膜片彈簧所需的作用力為不螺旋彈簧所需的作用力減小約20%。可見，膜片彈簧離合器操縱輕便。圖2-1離合器兩種壓緊

15、彈簧的彈性曲線顯然在離合器中采用膜片彈簧作壓緊彈簧有很多優(yōu)點。首先，膜片彈簧具有壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器的結構大為簡化，質量減小，并顯著得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，摩擦片的接觸良好，磨損均勻。另外，由于膜片彈簧具有上述的非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，仍能可靠得傳遞發(fā)動機的轉矩，而不產(chǎn)生滑磨。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。此外，因膜片彈簧是一種旋轉對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少。而螺旋彈簧在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向饒曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力。2.2離

16、合器的工作過程離合器的接合過程離合器接合時，發(fā)動機發(fā)出的轉矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動盤兩側的摩擦片，帶動從動盤本體和與從動盤本體鉚接在一起的減振器盤轉動。動盤本體和減振器盤又通過六個減振器彈簧把轉矩傳給了從動盤轂。因為有彈性環(huán)節(jié)的作用，所以傳動系受的轉動沖擊可以在此得到緩和。傳動系中的扭轉振動會使從動盤轂相對于動盤本體和減振器盤來回轉動，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉振動的能量，將扭轉振動衰減下來。當離合器接合時，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉速不等到轉速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時嚴重得多，而離合器滑磨的嚴重程度常用滑磨功來衡量，以下討論起步時離合器的接合過程和滑磨功。圖2-2離合器的接合過程的力學模型圖2-2為討論汽車起步時離合器接合過程的力學模型為發(fā)動機旋轉部分和離合器主動部分的總轉動慣量為簡化到離合器從動軸上的當量轉動慣量在