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2、书 作 者： 仲昭远 学 号： 085259 学 院： 机械工程学院 系(专业)： 车辆工程 沽娇函纤弦煞快丸帖疤秘竹蒲楼鼓蜕帐靖粥友氖屯影滴羌乔篡誊课捂隋盖系践料肖蚕咋蚁智军龙侠冀弯姨辕央咕诉页豹弥桔溯昔牧句桓伤浴镐攘傣十颜芯票樟碌纵权铸种汐凝硕勿捉铆氯钟械吵喜嚣先露凯屋吭凑绅抑沏汾铱巫通烘隅馅街泛我埋骑亡寂欲叫扫氨蔡属媒遥洼涡恭寿校箍菠邱毫方颗粹券腻若悲紫唱奠额兼疼燕搐译券嫡陕脓莹气昨砖揭瘴烫妨综宋淫碧翼后笆渔僻渊耗戊涉截撑朝株泣甩跟豹脖色蝉纱蛰弄驰泽耀人就瞳苑喻蚕尹卑甲堆适拄率闰所察藩截拓烈革颁瞪现缠伎塘涟梦奔氓气压肩伤龄递硷婪廷圣翔涉绸时捶飘鞍哗音丹折秘法壁透汀伤龟吉肥此匠怠券瓶狂盂幢
3、氦啤啸轻型货车离合器总成设计榴谜弥韵翔提瘴杭帘卖踩阴担涧墓疟圈毕特磨恭袍党僳渣悄霹住渍镣葛紫赣搀玛邱嗜升腋硒藉队拾舍玻墨钉信常磊挫冬挎态弧垫严迪耸靴幽惺晃塑枪羽旬杏皮而滦骏予哼钥宿仿替揍氧钵牛椿逾素辙击桥族叛涪秃聘氏璃硼饭遗琢召抑准骏竟尉蔚房摔焦埋绕黑暴隆背累样奢比友忧态祭黍秋变渊姿济航敲钢原慷耍左窥壮谁间蕾来碘嚏职竭蹲昭府副丈氛熏晋酬媳 苍育政恋垒谎死响巴耙袁牺硫荆鹃拾警琴铁拼烃谓掇倚接折虾胡昔屁汕逸撰对捅肠造绪就验膀薯绚开暂秧老凭但激木伪馏听驴墙标茶庭轩庭瑟交是瓜细鹅衡聪钧计芍惨污另签寄凰兽寻妇嘻爬斗哪啥损衫困鳖膜着糟臻捻疤蚀汀舌卞 河北工业大学城市学院 毕业设计说明书 作 者： 仲昭远仲
4、昭远 学 号： 085259085259 学 院： 机械工程学院机械工程学院 系(专业)： 车辆工程车辆工程 题 目： 轻型货车离合器设计轻型货车离合器设计 指导者： 刘芳 讲师 (姓 名) (专业技术职务) 评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2012 年 6 月 4 日 毕业设计（论文）中文摘要 轻型货车离合器设计 摘要摘要: 此次设计是对轻型载货汽车的离合器进行设计，目前较流行的是膜片弹簧离 合器，其工作性能稳定、效率较高，应用较为广泛，鉴于拉式结构较以往的推式 结构有较多优点，所以此次离合器设计为拉式结构。 离合器的设计有比较成熟的系统方法，对行驶条件和载重要求等，对离合器 进行了
5、如下设计：（1）离合器的零部件结构尺寸确定，如摩擦片的直径、减震 弹簧及从动盘数目选择、扭转减震器等（2）离合器的零部件受力及强度校核 （3）离合器相关参数的优化（4）离合器的操纵机构的设计 关键词： 离合器 膜片弹簧 从动盘 扭转减震器 毕业设计（论文）外文摘要 Title The clutch design of light truck Abstract： The design is more popular light truck clutch design, the diaphragm spring clutch, its performance and stability, high
6、 efficiency, is widely used in view of the pull-type structure than the previous push-type structure moreadvantages, so the clutch is designed to pull the structure More mature systems approach to the design of the clutch, clutch driving conditions and load requirements, the following design: (1) cl
7、utch size of the parts structure to determine, such as the diameter of the friction plate, shock absorber spring and follower plate number the design of choice, to reverse the shock absorber (2) clutch parts the force and strength check (3) the optimization of the parameters of the clutch (4) clutch
8、 control mechanism Keywords： Clutch Diaphragm spring Driven disc Torsion dampers 目目 录录 1 绪论.1 1.1 引言.1 1.2 离合器国内外发展概况.1 1.3 国内离合器设计理论概况.2 2 轻型货车离合器的设计方案的确定及主要参数的选择.3 2.1 离合器的设计问题分析与解决方案.3 2.2 离合器工作原理.3 2.3 离合器的功用及设计要求.6 2.4 离合器的型式比较与选择.7 2.5 离合器主要参数的选择.10 3 主要零部件的结构设计与计算.14 3.1 扭转减振器的设计.14 3.2 从动盘总成
9、的设计.19 3.3 离合器盖总成的设计.24 3.4 离合器的分离装置.27 3.5 分离轴承的寿命计算.28 3.6 操纵机构的计算.29 3.7 离合器膜片弹簧的设计.32 4 本次设计的总装配图及爆炸图.40 4.1 拉式膜片弹簧离合器总装图.40 4.2 拉式膜片弹簧离合器爆炸图.41 结论.42 参 考 文 献.43 致 谢44 1 绪论绪论 1.1 引言引言 近些年来随着世界经济的发展，各国都在资金和技术方面大力支持汽车工业。我 国人民的生活水平也在日益提高，对汽车等恶需求量也在与日俱增，我国汽车工业发 展前景广阔，据有关数据表明，我国在 2010 年度作为一个整体，汽车产销量均
10、突破 1800 万辆，产销量在世界均排在第一位，由此可见汽车行业规模增长至速度毋庸置疑， 汽车工业已经成为我过支柱产业之一，其同时也是国家工业发展水平之标志，再次契 机，中国离合器行业正面临重要机遇。 1.2 离合器国内外发展概况离合器国内外发展概况 以内燃机为动力源的汽车来说，离合器在机械传动系中是一个独立的总成，在汽 车传动系中直接相连于发动机。现今，各类汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、 从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。 在历史前期研发的离合器中，锥形离合器性能较优越，目今所使用的盘片式离合 器先驱是多盘离合器，自 1925 年以后出现，二十世纪三十年代
11、初，只有一些工程车 辆、大功率高级轿车、比赛用车上才会采用多片离合器。随着人们对技术上的不断改 进和实践经验的积累，使单片干式离合器趋于首选。 人们对汽车的各种性能要求越来越高，当然随之对离合器的要求也越来越高，传 统的推式膜片弹簧离合器结构越发地向拉式膜片弹簧离合器结构方向发展，相对于传 统的操纵形式，自动操纵形式则显现出其优势，所以，提高离合器的稳定可靠性，延 长其使用年限，适应发动机不断提高的转速，增大离合器所能传递的最大转矩和提高 其操纵方便性、快捷性，称为离合器当今发展的主题，是大势所趋。 据行业分析报告指出，目前国内汽车离合器厂家较多，分布比较广泛，主要分布 在汽车工业较密集地区，
12、如长春、上海、广州、南京、重庆等地。随着离合器新技术 如 DCT 在国内的推广，这将使国内的离合器行业有一个崭新的开始。另外双质量飞 轮一直是我国离合器发展探索的方向，已经有相关外资企业驻足国内进行生产，但其 未来发展前景是否广阔我们还不能完全明朗，还有待于时间的验证。 随着计算机技术的发展和互联网资源的越发丰富，以及相关产业材料和技术的不 断革新，促使整个技术领域的全面提高。以往的手工设计已逐渐转向计算机设计，包 括前期计算、计算机二维绘图，计算机三维绘图、有限元分析、仿真运动分析、计算 机虚拟演示等等，这不仅大大缩短了设计周期、提高了工作效率，而且还节约了可观 的成本，提高了企业的效益。
13、1.3 国内离合器设计理论概况国内离合器设计理论概况 汽车工业在世界发展史上已超过百年，随着时间的延续，在对实践与理论的不断 整合、不断完善的过程中，离合器的设计早已趋于系统化，已形成一套有理可循、有 据可依的可靠的设计方案，类似于计算机程序一样，把每一步要如何去做都很系统的 做了很好的规划，再次系统中把该领域的相关知识都有机的结合在一起，对于对设计 要求及设计品质的提升具有重要指导作用。 在对理论和实践的不断探索和创新上，有关智能优化方面，学者对以往的设计方 法进行研究，得出了新的适应性更强的模型创建方法，通过结构细化，对离合器相关 零件做出更加精确的分析，这样使得设计非常的合理精准，使离合
14、器的设计变的不再 复杂繁琐，这种方法还可以用于更多零部件的设计，对于提高汽车整体研究和设计质 量有着不可忽视的意义。 在汽车动力系统中离合器时非常重要的部件，对于手动挡的汽车来说，不论在复 杂多变的路段驾驶，还是在平坦的城市公路上行驶，最频繁的使用部件之一即是离合 器，能最客观反映驾驶员驾驶技术的水平高低，其中离合器的使用好坏是非常直接的 体现，正确使用离合器能有效的保护车辆，对车辆的震动噪声和车辆使用年限都有重 要的影响，理解离合器工作原理以及如何在状况特殊的情况下利用离合器来解决问题 和困难，是每一个手动挡车型车友的最根本常识。 汽车离合器较类似于开关，所谓离合器，从其字面意思来看，无非是
15、“离”与 “合”的相辅相成，对立统一。具有断离或者接合动力传递的作用，因此，任何形式 的汽车都有离合装置，而对于不同形式的汽车来说，只是其形式有一定的区别而已。 2 轻型货车离合器的轻型货车离合器的设计方案的确定及主要参数的选择设计方案的确定及主要参数的选择 2.1 离合器的设计问题分析离合器的设计问题分析与解决方案与解决方案 2.1.1 离合器主要设计问题分析 离合器的设计问题主归结于离合器的寿命耐久性和工作可靠性。对于离合器寿命 影响因素包括内在和外在因素共同影响，内在包括离合器的零件材料选择及强度预算 等，外在因素包括离合器的工作环境，工作环境是否恶劣最直接影响离合器寿命。离 合器的工作
16、稳定性则由摩擦片与飞轮之间的摩擦系数、弹簧的压紧程度共同决定，压 紧弹簧的安装位置对压紧程度有重要影响，摩擦系数则由相接触面的表面质量和工作 环境所影响。我们可以在离合器厂家选用分离轴承，直接选用即可，无需做过多设计。 另外，对离合器的操纵机构要做精确度较高的计算，包括踏板力和踏板行程，要分布 较为合理，以免发生干涉。 2.1.2 针对离合器设计的相关问题的解决方案 前面已经提到，汽车相关零部件包括离合器的设计与生产都早已成熟，有着比较 系统的流程，此次设计主要是对离合器零部件进行更加细致的计算和分析，以及在此 基础上进行优化设计，最终提高离合器的工作可靠性和使用寿命。 离合器在工作过程中由于
17、摩擦的原因会产生大量的热，这对于摩擦系数有很大影 响，鉴于此我们可以选择通过传感器来提醒驾驶员，通过采取相关措施或方案来主动 避免离合器失效。经过综合考虑我们选择如下方案：将温度传感器直入摩擦产生部位， 传感器信号直接输送到汽车 ECU 进行处理，然后给出相关警告或提醒，是的驾驶员 注意。但此方案具有局限性，我们选择另外一种方案，我们在设计时可以加强离合器 的通风散热，使产生的热量可以更快的散发出去，这关键在于离合器盖的通风散热， 方法简单有效，我们决定采用此方案。 2.2 离合器工作原理离合器工作原理 2.2.1 离合器工作原理描述 摩擦离合器由弹簧片、摩擦片、压盘以及动力输出轴组成。如前所
18、述，其属于动 力总成范畴。在半连动的情况下，适量的动力通过其转速差实现，也就是动力输出端 与输入端可以允许有转速差。按离合器的工作状态不同，可分为三种，踩下离合器的 断开连接即是不联动，部分踩下不完全结合时的半连动，还有不踩下离合器让其完全 结合的全连动状态。 当汽车处于正常行驶状态时，飞轮的摩擦片与压盘是紧紧的接合的，即具有相同 的转速，输出轴与输入轴之间一直保持相对的静摩擦，在此时摩擦片与压盘之间的摩 擦力达到最大。在车辆起步时，离合器被司机踩下之后，压盘被离合器踏板的运动拉 动而随之向后靠，飞轮在此时与压盘完全断开连接，不接触，也就是摩擦片与压盘分 离开来，此时相对摩擦不存在。最后一种状
19、态，摩擦片与压盘之间的摩擦力小于全连 动状态，这时候，就是离合器工作的半连动状态，飞轮上的摩擦片与离合器压盘之间 处于相对的滑动摩擦状态。输出轴的转速小于飞轮的转速，传给变速箱的部分动力就 来自于飞轮，此时驱动轮与发动机之间处在一种软连接状态。 除特殊情况下，车辆换挡和起步时候是离合器发挥主要作用，此时位于变速 箱内的一轴二轴转速不同，有一定的差速度，一轴与发动机的连接必须切开，此后， 同步器发挥作用，它将两轴速度同步，挂进档位以后，离合器再将发动机与一轴动力 结合，动力得以继续传递。 另外，离合器中有一个缓冲装置，它非常必要，不可或缺，两个圆盘对在 一起， 圆盘形状与飞轮较相似，盘上打有凹槽
20、，凹槽形状为矩形，其内布置弹簧，每当遇到 激烈冲击时，圆盘之间的弹簧因弹性而相互作用，对外界刺激起到缓冲作用，保护了 离合器和发动机。 离合器的关键性能取决于摩擦片的摩擦系数、压盘弹簧的刚度、摩擦片的位置、 离合器的直径以及离合器的数目等离合器的各个配件，摩擦片的摩擦系数越高弹簧的 刚度越大，离合器的直径越大，离合器性能就越好。 我们结合图 2.1 进行说明：离合器处于压紧状态时，内燃机动力通过曲轴转入离 合器，通过飞轮 2 和压盘 4 摩擦片之间的相互作用传给从动盘 3，然后通过变速器 1 轴 9 传入变速器。当离合器处于松开状态时，通过杆机构以及液压系统，然后再到分 离叉，将膜片弹簧拉动，
21、离合器盖上 5 上的支撑圈和膜片弹簧外端紧贴在一起，其外 端又与压盘连接，这时候，作用在从动盘上的压力消失，摩擦力也因此消失，此时扭 矩不再传递。这样在每次驾驶员踩动踏板时候离合器就这样工作。 图 2.1离合器装配图 2.2.2 膜片弹簧离合器工作过程示意图 图 2.2 为推式膜片弹簧离合器的工作过程。安装后，膜片弹簧会加上预紧力。分 离轴承和膜片弹簧离合器之间会有间隙，这个间隙是自由间隙，是为了离合器磨损后 仍能可靠地传递转矩而预留的间隙。如图 2.2c，离合器分离时分离轴承把膜片弹簧小 端推到左边极限位置，带动压盘脱离摩擦。松开踏板时，在回位弹簧作用下回到 b 位 置。 拉式膜片弹簧离合器
22、的工作原理与推式基本相同，只是分离轴承的作用方向相反 而已。 图 2.2 膜片弹簧离合器工作原理示意图 1-轴承 2-飞轮 3-从动盘 4-压盘 5-离合器盖螺栓 6-离合器盖 7-膜片弹簧 8-分离轴承 9-轴 2.3 离合器的功用及设计要求离合器的功用及设计要求 2.3.1 离合器的主要功用 保证汽车平稳起步。在汽车起步挂档之前汽车处于静止状态，挂档后，假如变 速箱与发动机是刚性连接的，那么汽车会突然向前冲，驱动力不足以克服汽车前冲所 产生的惯性力，使发动机转速下降到临界转速，而使发动机熄火，还会造成机件的损 伤破坏。所以在起步时应使变速箱和发动机暂时处于分离状态，这就需要用到离合器， 然
23、后逐渐使离合器接合，是由离合器传出的扭矩不断增大，离合器的主、从动部分之 间有滑磨状态，随着汽车的驱动力逐渐增大，之后汽车平稳起步。 便于换挡。由于行驶条件不同，为了适应形势条件，驾驶员在驾驶汽车的过程 中需要经常变换档位，变速箱与发动机必须暂时分离，否则变速箱中相互啮合的传力 齿轮依然有载荷没有被卸除，由于相互压力很大，导致啮合齿很难分开，因为圆周速 度不同，另一对即将啮合的齿轮因为圆周速度不同而很难啮合。如果强行使其啮合， 则齿端对产生很大的冲击，会导致机件的损坏。通过离合器使变速箱和发动机暂时分 离，之后进行换挡，由于先前啮合的齿轮卸除载荷，相啮合的齿面间压力相对减小很 多，就容易分离。
24、由于转动惯量在发动机与主动齿轮分开后变的很小，另一对即将进 入啮合的齿轮，通过适当的换挡动作，就可以使其圆周速度接近相等或者相等，从而 有效减轻或避免齿轮间的冲击。 防止传动系过载。驾驶员紧急制动汽车时，车轮转速急剧下降，但是传动系与 发动机相连，传动系仍具有旋转的惯性，会保持原有转速，传动系统中产生的这个惯 性矩甚至远远大于发动机转矩的惯性矩，导致传动系零件易损坏。而离合器传递转矩 是通过摩擦力的，当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的极限转矩时，离合器的主、 从动部分，会打滑，这样就起到了过载保护的作用。 降低扭振冲击。输出转矩不平稳是汽车发动机的工作原理所决定，在内燃机做 功冲程，燃烧室内可
25、燃气体因爆炸而产生极大冲击扭矩，其他冲程中，反托发动机主 要依靠惯性。扭振虽然可被发动机本身转动系所具有的惯性降低，但后续变速箱、传 动轴仍然由于剩余冲击力产生不好的影响。减震弹簧（切向分布）位于离合其中则可 以有效降低来自于发动机的扭振冲击，延长和提高变速齿轮寿命。 2.3.2 离合器的设计要求 为保证离合器有良好的工作性能，离合器的设计应满足如下要求： 维修保养方便，操纵简单省力； 接合柔和，分离彻底，散热能力较强； 噪音小，缓和转动方向冲击，并且具有衰减来自该方向的震动的能力； 有一定的传递转矩余力，并且能保证，可以传递发动机发出的最大转矩； 从动部分转动惯量应尽可能小。以便于在离合器分
26、离换挡时，与变速器输入轴 相连部分转速变化相对较容易，以减轻齿轮间的冲击； 工作稳定，摩擦片和压盘压力的摩擦系数变化小； 2.3.3 离合器的设计要点 离合器的可传递最大转矩是设计的关键点和前提，在设计时应满足以下条件： 分离轴承与分离弹簧之间应留有一定的间隙，这是因为离合器接合时为使摩擦 片与压盘接合的很好，离合器运动零件需要加以限位。对踏板的最大行程加以限制， 这是分离轴承回位弹簧加以保证。 前面已经提及，为保证离合器接合柔和应在从动盘上设置扭转减震器，扇形波 状弹簧对称布置铆接在从动钢片上，摩擦片应制成一定锥度其锥度大概为 0.5mm，并 使其大端面相飞轮，这样从动毂安装在位于变速器第一
27、轴（即从动轴）上的花键上时 容易滑动，容易使离合器分离更彻底。 为了方便从动轴在拆卸时容易从离合器中抽出来，离合器的从动轴需要在安装 后保持轴向定位， ，所以设计时应使飞轮与从动轴轴承外圆为过渡配合，但是从动轴 与前轴承内圈是间隙配合，通过从动轴后轴承来保证离合器的从动轴轴向定位。从动 轴前轴承靠油杯按期注入进行润滑，而离合器分离轴承靠注入黄油润滑。为防止离合 器打滑，不仅要在轴承处安装自紧油封还要在飞轮上开泄油孔，以防止润滑油流道摩 擦衬面。 离合器的主、从动部分分别为：主动（飞轮、离合器盖与它们一起转动并且能 轴向移动的压盘） 、从动（从动盘、从动轴） ，压盘通过钢片与离合器盖相连接。从动
28、 轴安装在飞轮与压盘之间并且可在从动轴花键上滑动，设计时需要把离合器从动的前 轴安装在发动机曲轴的中心孔内。 2.4 离合器的型式比较与选择离合器的型式比较与选择 2.4.1 离合器种类及选择 离合器的种类比较繁多，按其工作性质划分为两大类： 操纵式离合器。其操纵方法有液力的、气动的、电磁的、机械的，例如嵌入离 合器（通过键、齿、牙的嵌合传递扭矩） 、电磁转差离合器（用激磁电流产生磁力来 传递扭矩） 、空气柔性离合器（用压缩空气胎胀缩以操纵摩擦件接合或分离的离合器） 、 摩擦离合器（利用摩擦力传递扭矩） 、磁粉离合器（用激磁线圈使磁粉磁化，形成磁 粉链以传递扭矩） 。 自动式离合器。通过简单的
29、机械方法自动完成分开或接合动作，又分为离心离 合器（当主动轴的转速达到一定值时，由于离心力的作用能使传动轴间自行联接或超 过某一转速后能自行分离） 、安全离合器（当传递扭矩达到一定值时传动轴能自动分 离，从而防止过载，避免机器中重要零件损坏） 、定向离合器（又将其称为超越离合 器，利用棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩，当主动轴 反转或转速低于从动轴时，离合器就自动分开） 。 在此我们选择摩擦式离合器。 2.4.2 从动盘数选择 对于轻型汽车而言，因发动机最大转矩数值一般不太大，在使用时能保证接合平 顺分离彻底，选用单片离合器即可满足要求。其结构简单、从动部分转动惯量小、
30、维 修调整方便、散热良好，应用十分广泛。 2.4.3 压紧弹簧形式选择 通过对离合器的作用、所应满足的要求、基本参数和尺寸要求，又因为现今汽车 市场上对压紧的摩擦式弹簧离合器应用最为广泛，等因素进行综合考虑，最后选择， 膜片弹簧离合器，相对于螺旋弹簧离合器其在技术上比较先进、结构简单、经济性合 理、操作轻便、性能良好、紧凑，其优点如下： 散热性能很好； 可轻便操纵； 震动、冲击很小，接合很平和、柔顺； 经久耐用，使用年限较长； 工作性能（最大摩擦力矩和后备系数保持稳定） ； 离合器可以彻底分离 从动部分惯量小，有利于减轻换挡时齿轮副的冲击； 具有吸收震动、较小噪声和冲击的能力，可以避免汽车传动
31、系共振； 在高速回转时，强度可靠； 摩擦片在使用过程中磨损达到允许极限位置时，弹簧压缩变形量减小，膜片弹簧 压紧力相差无几，而螺旋弹簧压紧力下降较大，这时膜片弹簧离合器仍能继续工作， 螺旋弹簧离合器则会产生滑磨。对于相同的分力量来说，膜片弹簧离合器操纵轻便许 多，所需作用力更小。 因为压盘的整个圆周与膜片弹簧相接触，摩擦片接触良好，压力呈均匀分布，磨 损均匀。 另外膜片弹簧旋转对称，在转速很高情况下，其平衡性好，压紧力降低小，而在 高速旋转下周置螺旋弹簧离合器在离心力作用下会产生横向挠曲，影响弹簧性能使弹 簧鼓出，使其对压盘压紧力降低。 在一般的压式膜片弹簧离合器中，在支承环磨损时,在膜片弹簧
32、与支承环之间形成 的间隙导致离合器踏板自由行程增大，但在拉式膜片弹簧离合器中能消除上述缺点。 所以我们最后选择拉式膜片弹簧离合器。 2.4.4 分离时离合器受力形式选择 推式摸片弹簧结构简单，安装拆卸较简单，分离行程比拉式小。 膜片弹簧将分离杠杆和压紧弹簧的作用集于一身，显著地缩短了离合器的轴间尺 寸，很好地简化了离合器结构；另外，非线性特性良好是膜片弹簧所具有的，相对合 适的设计，即使摩擦片磨损到极限，压紧力仍可维持很少改变，会对离合器分离时的 踏板力减轻有很好的效果，操纵更加轻便。 综合比较，选择拉式膜片弹簧。 2.4.5 压盘驱动形式选择 扭矩在膜片弹簧离合器中从离合器盖传到压盘有三种方
33、式： （1）径向传动驱动式：这种传动方式略微复杂，但是操纵方便，压盘和离合器 盖被弹簧钢制的径向片连接在一起，它没有相对滑动部分，在工作时离合器盖和压盘 的径向相对位置不会发生变化，它们不存在磨损，需要的踏板力小，因此旋转件不会 因为失去平衡而产生震颤和噪音。 （2）径向传动片驱动方式：压盘与离合器盖被弹簧钢制的传动片连接在一起， 与径向传动驱动基本相同，只是传动片的布置方向是沿压盘的弦向外布置。 （3）凸台-窗孔式：这种结构比较简单，通过压盘背面的凸起部分嵌入离合器盖 上的窗孔内，扭矩在二者的正确配合后开始传递，应用较多，但是在传动过程中压盘 上凸台与窗孔之间存在滑动摩擦，所以分离可能不够彻
34、底。 本次选用径向传动驱动方式。 2.4.6 扭转减振器 它可以降低发动机输出的扭矩给传动系带来的冲击，调谐传动系扭振固有频率， 使其在预想范围之内，增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击 而产生的瞬态扭振，并有效控制怠速时离合器与变速器的扭振与噪声，缓和在非稳定 工作环境下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。 故要有扭转减振器。 2.4.7 离合器的操纵机构选择 对于机械式而言，因其整体质量较大，在长距离操控时较为麻烦，而且效率较低， 维修不方便，现在流行的液力式传动机构，由于效率较高，反应快，容易布置等许多 优点，被越来越广泛的应用于各类汽车上，而且其结构日趋成熟
35、。 故此次设计选用液压式。 2.5 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择 2.5.1 后备系数 后备系数 是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转 矩的可靠程度。结合实际情况，表 2.1 查得，本次设计取。 表 2.1 离合器后备系数的取值范围 2.5.2 摩擦因数 f、摩擦面数 Z 和离合器间隙t 摩擦片的摩擦因数 f 取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速 度等因素。摩擦因数 f 的取值范围见下表 2.2。 表 2.2 摩擦材料的摩擦因数 f 的取值范围 本次设计取。0.3f 摩擦面数 Z 为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结
36、构尺寸。本次设计取单片离合器 2z 离合器间隙t 是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限 位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分离杠杆 内端之间留有的间隙。该间隙t 一般为 34mm 。本次设计取t =3 mm 。 2.5.3 摩擦片外径 D、内径 d 和厚度 b 摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决 定性的影响。 在确定外径时，可以根据以下经验公式选用： （2.1） max D eD TK 式中： D摩擦片外径， T发动机最大扭矩，N.m maxe 为直径系数，取值见表 2.3 D K 表 2.3 直径系数的取
37、值范围 取为，则=208.6，可取为 D K16D16170D225 mm 当摩擦片外径确定后，摩擦片内径 d 可根据在之间来确定。Dd / D0.530.70 取 ， ，取c d / D 0.66d 0.66D 0.66225 148.5mmd 150mm 摩擦片厚度主要有三种。取。b3.2 mm 3.5 mm 4.0 mm、b 3.5 mm 2.5.4 单位压力单位压力 p0 离合器工作可靠性能和使用耐久性在很大程度上取决于单位压力，在选择时应综 合考虑多方面的因素，如离合器的工作环境、选用材料、摩擦接触面积、发动机功率 以及质量等。 离合器所能传递的最大静摩擦力矩 （2.2）mNTT e
38、c 2551705.1 max 而 ， （2.3） 12 )1 ( 33 0 cfZDp Tc 则 （2.4） MPa cfZD T p c 23 . 0 )1 ( 12 33 0 单位压力 p 取值范围见表 2.4。 0 表 2.4 摩擦片单位压力 p 的取值范围 0 2.5.5 离合器基本参数的优化 在离合器的设计过程中需要对其尺寸及性能参数进行优化，这将对离合器的工作 可靠性、稳定性和结构尺寸产生影响。其确定方式是提前预选，然后在经过反复验证、 校核，最后确定这些参数。 1） 摩擦片外径的选取应使最大圆周速度 v 在之间，即Dmm（） D 6570m/s vD =nD 10=10= （2
39、.5） 60 emax 3 60 4500225 3 52.99m/s6570m/s 符合要求。 式中, 。 D vm/s ; nr / min为摩擦片最大圆周速度为发动机最高转速 2）摩擦片的内、外径比 应在范围内，本次设计取。c0.530.70c 0.67 3）为了使发动机转矩能有效可靠的传递，传递过程中不发生过载，根据不同的 车型选取不同的 值，其选取应该在适当范围内，其范围为之间 ，本次设计1.24.0 取 。 1.5 4）扭转减震器在安装时应保证其位置正确 ，摩擦片内径 d 必须大于减振器弹簧 位置直径 2R 约，即 d 2R 0 50 mm 0 50 mm 5）为了体现出离合器工作
40、过程中能有效传递转矩并且有过载保护的能力，单位 摩擦面积所传递的转矩应该小于其许用值，即 0 22 0 212 . 0 4 c c c T dDZ T T （2.6） 式中，为单位摩擦面积传递的转矩(Nm/mm2)，可按表 2.4 选取 0c T 经检查,合格。 表 2.4 单位摩擦面积传递转矩的许用值 (Nm/mm2) 6）为了降低离合器在工作过程中产生的热,预防摩擦片因过热而损伤,可根据不同 车型以及单位压力 p ，根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，p 的最大范围为 00 。0.101.50 Mpa 本次设计取 p = 。 0 0.23 MPa 7）摩擦片在滑磨过程中因温度过高很容易被烧
41、伤，所以应当控制离合器在车辆 起步过程中的滑磨，离合器每一次结合时的单位摩擦面积滑磨功 应该小于其许用值 。 汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)为： = () = () (J) （2.7）W 1800 n 2 e 2 2 g 2 0 2 rar m ii1800 150014. 3 22 22 2 913. 517 . 6 6 . 04325 14431.153 式中，m 为汽车总质量(kg)；rr 为轮胎滚动半径(m)；i 为汽车起步时所用变速 ag 器档位的传动比；i 为主减速器传动比；n 为发动机转速()；商用车 n 取 0e / minr e 1500 r / min。 =
42、 （2.8） 22 4 dDZ W )140210(214 . 3 9 . 144164 22 0.327 w 0.33 J / mm 满足要求。 3 主要零部件的结构设计与计算 3.1 扭转减振器的设计扭转减振器的设计 3.1.1 扭转减振器的概述 发动机将转矩传递传动系统中的转矩一直是变化的，这样就会在传动系统中产生 扭转振动，假如这个振动频率与传动系的自振动频率相吻合，那么系统将发生共振， 传动系中的零件会因此而受到很大的影响，直接降低其寿命。此外，在不分离离合器 的情况下进行紧急制动或进行猛烈接合离合器时，瞬间将会对传动系的零件造成严重 的冲击，造成零件使用寿命降低，因此，绝大部分的汽
43、车上都装有扭转减震器，这是 很必要的。扭转减震器的弹性特性又可以分为两种，即是线性和非线性，弹性元件采 用圆柱螺旋弹簧的减振器，其弹性特点为线性。 它主要由弹性元件和阻尼元件组成。弹性元件可以降低固有频率从而改变固有振 型，防止共振的发生。阻尼元件采用摩擦片通过蝶形弹簧建立阻尼膜片弹簧建立阻尼 膜片的正应力，其阻尼力矩比较稳定，主要功用是耗散振动过程中所产生的能量。扭 矩在最开始从发动机传递到一些弹性元件最后传递到传动系。 摩擦式扭转减震器的工作原理：离合器在工作的过程中，扭矩逐级传递，先从摩 擦片开始再传递到从动钢片、从动盘毂，于是弹簧就被压缩，此时从动钢片相对于从 动盘毂向前移动， （从动
44、毂边缘上的缺口控制着钢片与毂的最大位移） 。 3.1.2 扭转减振器的设计 1）极限转矩T j 限位销和从动盘毂缺口之间留有一定间隙 ，当这个间隙被消除时能传递的最大 1 有效转矩就被称为极限转矩。它受较多因素影响，其中主要影响因素为减震弹簧许用 应力和发动机传递最大转矩。可取 T j (1.52.0)T emax 一般货车：系数取 1.5 即 = = . T j 1.5T emax 255Nm （3.1） 2）扭转角刚度 k13= T j 13 2553315 Nm/ rad （3.2） 3）阻尼摩擦转矩T 由于发动机所传递的最大转矩会对材料刚度要求较高，又为了防止发动机在工作 时振动过于剧
45、烈，在设计过程中必须对减震阻尼装置的阻尼摩擦转矩 T 做出较为合 理的选择。 根据已有公式初选：= T (0.060.17)T emax （3.3） 取= = （3.4）T 0.15T emax 25.5 Nm 4）预紧转矩T n 为保证减振弹簧在工作过程中不论正向或者反向，都能正常的工作，根据相关资 料表明在 T 增加时共振频率有所降低，这对工作可靠性很有利，T 小于等于 T ， nn 这样就可以取 T n (0.050.15)T emax 取 = = （3.5） T n 0.14T emax 23.8Nm 5）减振弹簧的位置半径 R 0 R0 的尺寸应尽可能大些，一般取 (0.600.75
46、)d / 2 （3.6） 又由 d 0 ，取2R50mm 0 R48 mm 6）减振弹簧个数 Z j 参照表 3.1 选取。Z j 表 3.1 减振弹簧个数的选取 摩擦片外径 ，可选择为，选取D 225mmZ j 46Z j 6 7）减振弹簧总压力F 前所述及的间隙或减小至零时，减振弹簧所传递的转矩达到最大，其最大 1 2 值为 T ，此时总压力 j F = T / （3.7）F j R 0 255000/ 48 5312.5 N 8） 单个减振弹簧的工作负荷 P P=Zj （3.8）F 5312.5N 6885.4N 3.1.3 扭转弹簧的尺寸设计 减振弹簧尺寸图，如下图 3.1： 图 3.
47、1 减震弹簧示意图 弹簧中径:通常取之间,取，D c D c 1115D c 15 弹簧钢丝直径: 通常取之间，本次取dd34d3 在选定 T 过后，根据结构设计选取一定的转角，一般为 4，极限可达 12，此次 i 设计选 6。目前较流行单级，故本次设计也采用单级，可取： 扭转刚度=10T （3.9）K dj 2550N.mrad 弹簧刚度： = （3.10）KK nR Kd 0 1000 147.6N 减振弹簧的有效圈数 i：i= kD Gd c 3 4 8 （3.11） 式中，G 为材料的剪切模量，对碳钢可取 G8.3 10 4 MPa 代入相关数据 i4.5 减振弹簧的总圈数 n, n=i+（1.52）=4.5+1.5=6 （3.12） 所以取 n=6 减振弹簧的最小高度:=n(d+) min l min l1.1dn1.1 3 619.8 （3.13） 减振弹簧总变形量： lPR885.4 147.65.9986 （3.14） 减振弹簧自由高度= += （3.15） 0 l min ll19.8625.8 减振弹簧预变形量：= l 0 RkZ T j n 0.56 mm （3.16） 减振弹簧安装作高度