汽車離合器EQ153的設(shè)計(jì)

1、第一章 汽車離合器1 1 概述以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的機(jī)械傳動(dòng)汽車中 ,無(wú)論是 AMT 或 MT ，離合器都作為一個(gè)獨(dú)立的 部件而存在。雖然發(fā)展自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車傳動(dòng)系的發(fā)展趨勢(shì)，但是有人指出：根據(jù)德國(guó) 出版的 2003年世界汽車年鑒，2002年世界各國(guó) 114 家汽車公司所生產(chǎn)的 1864款乘用車中， 手動(dòng)機(jī)械變速器車款數(shù)為 1337 款；在我國(guó) , 乘用車中自動(dòng)擋車款式只占全國(guó)平均數(shù)的 26.53%；若考慮到商用車中更是多數(shù)采用手動(dòng)變速器，手動(dòng)擋汽車目前仍然是世界車款的 主流（當(dāng)然并不排除一些國(guó)家或地區(qū)自動(dòng)擋式車款是其主流產(chǎn)品 ） 。談到未來(lái)，考慮到傳動(dòng) 系由 MT 向自動(dòng)傳動(dòng)系過(guò)渡， 采用 A

2、MT 技術(shù)其產(chǎn)品改造較為容易， 因此 AMT 技術(shù)是自動(dòng) 傳動(dòng)系統(tǒng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。可以說(shuō)，從目前到將來(lái)離合器這一部分將會(huì)伴隨著內(nèi)燃機(jī)一起存 在，不可能在汽車上消失。1 2 汽車離合器的基本作用離合器是汽車傳動(dòng)系的組成部件之一， 在以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車機(jī)械傳動(dòng)中， 它通常 裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的后端， 傳動(dòng)系通過(guò)它與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系， 即其主動(dòng)部分與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接， 從動(dòng)部分與變速器相連接。在汽車行駛中，駕駛員為了適應(yīng)同使用情況（如起步、換擋、 制動(dòng)、停車）的需要，常常要頻繁地踩下、松開(kāi)離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系暫時(shí)分離， 以中斷動(dòng)力傳遞，隨后又使之逐漸接合，以便傳遞動(dòng)力。由此可見(jiàn)，汽車有起步、進(jìn)入正常行

3、駛、變速、制動(dòng)直至最后停車的整個(gè)行駛過(guò)程中， 離合器都在起作用。使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，以保證汽車起步平穩(wěn) 汽車起步前，駕駛員首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常的怠速 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（約 300500r/min ），踏下離合器踏板，切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的動(dòng)力傳遞，然后將 變速器掛入一擋，然后使離合器逐漸接合，與此同時(shí)，逐漸加大油門，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由 小到大地通過(guò)離合器傳遞給傳動(dòng)系其他裝置，最終傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，直至達(dá)到能完全克服 行駛阻力，使汽車由靜止緩慢地加速前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起步。在換擋時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中齒輪之間的沖擊，便于換擋 換擋前，通過(guò)離合器切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器間的動(dòng)力傳遞， 便

4、于使原用擋位的嚙合副脫 開(kāi)；掛擋時(shí)，通過(guò)離合器，可較容易地使得嚙合的齒輪副圓周速度趨向相等（同步） ， 從而實(shí)現(xiàn)順利換擋并減小其沖擊。限制傳動(dòng)系所承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過(guò)載 在緊急制動(dòng)時(shí)，可以同時(shí)使離合器處于分離狀態(tài)免除發(fā)動(dòng)機(jī)反作用于傳動(dòng)系的慣性力 矩；即使在不分離的情況下，也可依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái) 限制所傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而防止傳動(dòng)系過(guò)載。1 3 離合器的分類與基本要求全套離合器應(yīng)由兩部分組成 : 離合器和離合器操縱。就摩擦式離合器本身而言 , 按其功能要求，結(jié)構(gòu)上應(yīng)由下列幾部分組成 : 主動(dòng)件、從 動(dòng)件、壓緊彈簧和分離杠桿。蓋總成通過(guò)螺栓安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，飛

5、輪和壓盤為主動(dòng)件，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò) 這兩個(gè)主動(dòng)件輸入。飛輪和壓盤之間為從動(dòng)盤總成，它作為從動(dòng)件通過(guò)摩擦接受由主動(dòng)件 傳來(lái)的輸入扭矩，并通過(guò)其中間的從動(dòng)盤花鍵輸出轉(zhuǎn)矩。壓緊彈簧通過(guò)壓盤把從動(dòng)盤總成 緊緊壓在飛輪上，形成工作壓力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪和壓盤一道旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)壓盤上壓緊 彈簧產(chǎn)生的工作壓力所形成的摩擦力，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出。摩擦式離合器結(jié)構(gòu)類型較多，且可有許多組合。離合器的結(jié)構(gòu)型式可以不相同，但在使用上它的基本要求是一致的，它們應(yīng)該是：能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩；接合過(guò)程要平順、柔和，使汽車起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊；分離時(shí)要迅速、徹底；離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋

6、時(shí)變速器齒輪輪齒的沖擊并方 便換擋；高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有可靠的強(qiáng)度，應(yīng)注意平衡并免受離心力的影響；應(yīng)使汽車傳動(dòng)系避免共振，具有吸收振動(dòng)、沖擊和減少噪聲的能力；操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。以上這些要求中最為重要的是使用可靠、壽命長(zhǎng)以及生產(chǎn)和使用中的良好技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo) 。所謂使用可靠，指的是離合器機(jī)構(gòu)或零部件在預(yù)定期內(nèi)一直能正常工作。這意味著 在使用中要注意保養(yǎng)，其耗費(fèi)的勞動(dòng)量也要盡量小。這就取決與制造和裝配質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和使用狀況。很多情況下，離合器不能可靠工作就是和不完善的技術(shù)保養(yǎng)，零部件缺少 必要的潤(rùn)滑和調(diào)整有關(guān)。高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)指的是具有高性能質(zhì)量的離合器且有相對(duì)便宜的價(jià)格。

7、這主要由結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝和生產(chǎn)組織管理等方面予以保證；減少零件數(shù)目 , 采用通用化、系統(tǒng)化 設(shè)計(jì)和大批量生產(chǎn)，都有利于提高離合器的技術(shù)指標(biāo)。所謂環(huán)保，就是希望離合器工作時(shí)不產(chǎn)生有害的粉塵和不良的氣味。因?yàn)橐筌嚿砘?飛輪外殼全封閉是不可能的，也是不恰當(dāng)?shù)?，因此只能從離合器上著手解決。離合器粉塵 來(lái)源于從動(dòng)盤總成摩擦片的磨損。 以石棉基為原料的摩擦材料， 其粉塵特別有害人體健康， 應(yīng)盡量避免使用。第二章 離合器零件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算2 1 從動(dòng)盤總成211 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 選擇從動(dòng)盤總成時(shí)應(yīng)注意滿足以下幾個(gè)方面的要求：為了減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小。為了保證汽

8、車平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤應(yīng)具有軸 向彈性。為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器。要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度。212 從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)與組成 從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減振器的和不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量 較輕。但現(xiàn)今汽車上幾乎無(wú)一例外都采用帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤，用以避免汽車傳動(dòng)系統(tǒng) 的共振，緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動(dòng)系零件的壽命，改善汽車行駛的舒適性，并使汽 車起步平穩(wěn)。過(guò)去國(guó)產(chǎn)載貨汽車的離合器中，相當(dāng)普遍地采用不帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。 不論從動(dòng)盤是否帶有減振器，它們都有從動(dòng)片、摩擦片和從動(dòng)盤轂等 3 個(gè)基本組成部分 1從動(dòng)片設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)

9、，應(yīng)盡量減輕其重量，并應(yīng)使其質(zhì)量的分布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心，以 獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)樵谄囆旭傊羞M(jìn)行換擋時(shí)，首先要切斷動(dòng)力分離離合器， 而在變速器掛擋的過(guò)程中，與變速器第一軸相連的離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速一定要發(fā)生變化， 或是增速，或是減速。為了使離合器接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般要做成具有軸 向彈性的結(jié)構(gòu)。 這樣，在離合器的接合過(guò)程中， 主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的。2 從動(dòng)盤轂 從動(dòng)盤轂的結(jié)構(gòu)有兩部分組成：盤轂和法蘭，過(guò)去兩者直接做成一體，現(xiàn)今國(guó)外都做 成裝配式，以節(jié)約材料。為了保證從動(dòng)盤轂在變速器第一軸上滑動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生歪斜，影響離合器的徹底分離，從 動(dòng)盤轂的

10、軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，一般取其尺寸與花鍵外徑大小相同，對(duì)在艱難情況下工作的 離合器，其盤轂的長(zhǎng)度更大，可達(dá)花鍵外徑的 1.4 倍。花鍵尺寸選定后進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵損失的主要形式是由于表面受擠壓過(guò)大而破 壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓力計(jì)算，當(dāng)應(yīng)力偏大時(shí)可適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式如下：P擠壓 （MPa）nhl式中，P花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定：P=4TemaX（D d） Zd, D 分別為花鍵的內(nèi)外徑，mZ 從動(dòng)盤轂的數(shù)目；Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N? mn花鍵齒數(shù)；h花鍵齒工作高度，m; h=（D- d）/2花鍵有效長(zhǎng)度，m。從動(dòng)盤轂一般都由中碳鋼鍛造而成，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，

11、其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)20MPa2. 1. 3從動(dòng)盤摩擦材料離合器摩擦面片在離合器接合過(guò)程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大 量的熱，因此，要求摩擦面片應(yīng)有下列一些綜合性能：1在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)；2在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，不希望出現(xiàn)摩擦系數(shù)衰退現(xiàn)象；3在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，且有好的耐磨性能；4能承受較高的壓盤作用載荷，在離合器接合過(guò)程中表現(xiàn)出良好的性能；5能抵抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞；6在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度；7具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好；8在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)材料壓盤、飛輪等有良好的兼容摩擦能力；9摩擦副對(duì)偶面有高度

12、的容污性能，不易影響它們的摩擦作用；10具有優(yōu)良的性能/價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。挑選摩擦材料的基本原則是：1滿足較高性能的標(biāo)準(zhǔn)；2成本最?。?考慮替代石棉。2. 2壓盤與離合器蓋221 壓盤設(shè)計(jì)壓盤厚度的確定主要依據(jù)以下兩點(diǎn)：1 壓盤應(yīng)具有足夠的質(zhì)量壓盤應(yīng)具有較大的剛度222 離合器蓋設(shè)計(jì)離合器蓋的設(shè)計(jì)應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題：1 剛度問(wèn)題 離合器分離桿支承在離合器蓋上，如果蓋的剛度不夠，則當(dāng)離合器分離時(shí)，可能會(huì) 使蓋產(chǎn)生較大的變形，這樣就會(huì)降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致分離不 徹底，引起摩擦片的早期磨損，還會(huì)造成變速器換擋困難。為了減輕重量和增加剛度，小轎車和一般載貨汽車的離合器常用厚度約為3-5m m的低碳鋼板沖壓成比較復(fù)雜的形狀。重型汽車由于批量少，為了降低成本，增加剛度則長(zhǎng)常采 用鑄鐵的離合器蓋。2通風(fēng)散熱問(wèn)題為了加強(qiáng)離合器的冷卻，離合器蓋上必須開(kāi)許多通風(fēng)窗口。對(duì)中問(wèn)題離合器內(nèi)裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件，因此它相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪曲軸中心線必 須要有良好的定心對(duì)中，否則會(huì)破壞系統(tǒng)整體的平衡，嚴(yán)重影響離合器的正常工作。 對(duì)中方式常用的有以下兩種：一是用止口對(duì)中，鑄造的離合器蓋以外圓與飛輪上的內(nèi)緣圓 止口對(duì)中。二是用定位銷或定位螺栓對(duì)