《离合器设计》word版

目录1.设计方案概述 31.1 离合器设计的任务 31.2 设计原则、目标 32 离合器结构方案选择 42.1离合器种类选择 42.2从动盘数选择 42.3压紧弹簧和布置形式选择 42.4压盘驱动形式选择 52.5扭转减振器 52.6离合器的操纵机构选择 53离合器主要参数的选择 63.1摩擦片 63.1.1 后备系数 63.1.2 单位压力 63.1.3摩擦片外径D,内径d和厚度h3.1.4摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙At的确定73.1.5摩擦片参数约束条件的检验73.2从动盘 73.2.1从动片的结构形式、材料及基本尺寸83.2.2 从动盘毂83.2.3 从动盘摩擦材料 83.3压盘和离合器盖 93.3.1 压盘传力方式的选择 93.3.2 压盘几何尺寸的确定 93.3. 3 压盘及传动片的材料 103.3.4 传动片的设计及强度校核 103.3.5 离合器盖设计 113.4 膜片弹簧设计 123.4.1 H/h比值选择123 . 4 . 2膜片弹簧工作点位置的选择 123.4.3比值R/r和R、r的确定133.4.4膜片弹簧起始圆锥底角a的选择133.4.5膜片弹簧小端半径r及分离轴承作用半径r13f p 3.4.6爪数目n和切槽宽度61、窗孔槽宽度62及半径rc133.4.7支承环平均半径L和膜片弹簧与压盘的接触半径1133.4.8 膜片弹簧及工艺 133.5扭转减振器主要参数的选择 143.5.1极限转矩Tj143.5.2扭转角刚度k 153.5.3 阻尼摩擦转矩 T 153.5.4预紧转矩 T 15n3.5.5减振弹簧的位置半径Ro153.5.6减振弹簧个数Z 163.5.7减振弹簧总压力F 16工3.5.8极限转角针申 163.5.9减振弹簧计算 163.6分离轴承总成设计 18结论及参考文献 19附录201.设计方案概述本设计进行的是客车离合器总成的设计，通过对对给定汽车参数的分析，确定离合器结构方案，并计算离合器主要参数，最后绘制离合器总成图。设计已知参数如下：根据以上参数查相关车型标准得：车型最大车速(Km .比功率(Kw . t i)比转矩(N . m .h i)11)客车1001235根据以上参数查相关车型标准得：额定装载 质量(kg)最大总质量(kg)最大车速(Km-h i)比功率(Kw .广i)比转矩(N . m.广i)变速器 一档传 动比ig主减速 比i。轮胎型号60001072010012357.645.8978.25R20摩擦离合器主要由主动部分(发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分(从动 盘)、压紧机构(压紧弹簧)和操纵机构(分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件 等)四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构。操 纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。汽车离合器设计的基本要求:(1) 在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。(2) 接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。(3) 分离时要迅速、彻底。(4) 从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。(5) 有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。(6) 避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。(7) 操纵轻便、准确。(8) 作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小， 保证有稳定的工作性能。(9) 应有足够的强度和良好的动平衡。(10) 结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。1.1 离合器设计的任务(1) 从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要 尺寸参数，提出总成设计方案，为各零件设计提供整体参数和设计要求；(2) 对各零件进行合理布置和运动校核；(3) 对整体性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；(4) 协调好整体总成与零件之间的匹配关系，配合零件完成布置设计，使整体的性能、可靠性 达到设计要求。1.2 设计原则、目标(1) 离合器的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产 品发展规划进行。(2) 选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样 车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行(3) 应从已有的基础出发，对原有离合器和引进的样本进行分析比较，继承优点 消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新型离合器。(4) 涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。(5) 力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。2 离合器结构方案选择根据设计原则，目标和用户的需求特点，设计人员要提出被开发离合器的整体结构方案，主要包括以下几部分：（1）离合器种类选择（2）从动盘数选择（3）压紧弹簧和布置形式选择（4）压盘驱动形式选择（5）扭转减振器（6）离合器的操纵机构选择2.1 离合器种类选择离合器有摩擦式，电磁式，液力式三种类型。离合器大都根据摩擦原理设计的。摩 擦式应用广泛。摩擦式工作表面形状包括锥形、鼓形和盘形，锥形和鼓形其从动部分转 动惯量太大，引起变速器换档困难，且结合不够柔和，易卡住。故选择盘形摩擦式离合器。2.2 从动盘数选择单片离合器（图2-1）结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分 转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。双片离合器（图 2-2）传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，接合较 为平顺。但中间压盘通风散热不良，分离也不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小，使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。对于 10吨的客车，选择单片离合器。图2-2双片离合器图2 -1单片离合器23压紧弹簧和布置形式选择周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递扭矩的能 力降低，另外，弹簧到它定位面上，造成接触部位严重磨损，会出现弹簧断裂现象。中 央弹簧此结构轴向尺寸大。斜置弹簧在重型汽车上使用，突出优点是工作性能十分稳定， 踏板力较小。膜片弹簧弹簧压力在摩擦片允许范围内基本不变，能保持传递的转矩大致 不变，另外它兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，质量小。 由于它大断面环形与压盘接触，其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，提高使用寿命，平 衡性好。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。故选择推式膜片斜置弹簧。（图2-3）图2-3推式膜片弹簧离合器2.4压盘驱动形式选择窗孔式、销钉式、键块式它们缺点是在联接件间有间隙，在驱动中将产生冲击噪声， 而且零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低离合器传动效率。传动片式此结构中压盘与飞 轮对中性好，使用平衡性好，简单可，寿命长。故选择传动片式。2.5扭转减振器它能降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，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，控制动 力传动系总成怠速时离合器与变速器的扭振与噪声，缓和非稳定工况下传动系的扭转冲 击载荷和改善离合器的接合平顺性。故要有扭转减振器。2.6离合器的操纵机构选择离合器操纵机构按分离时所需的能源不同可分为机械式、液压式、弹簧助力式、气 压助力机械式、气压助力液压式等等。机械式操纵机构有杠系和绳索两种传动形式，杠系传动结构简单，工作可靠，但是 传动效率低，质量大，车架和驾驶室的形变可影响其正常工作，远距离操纵杆系，布置 困难，而绳索传动可消除上述缺点，但寿命短，机构效率不高。机械式操纵机构一般用于排量 1.6L 以下的汽车离合器。对于大排量的客车，应采 用液压式操纵机构。液压操纵机构有如下优点：（1）液压式操纵，机构传动效率高，质量小，布置方便；便于采用吊挂踏板，从 而容易密封，不会因驾驶室和车架的变形及发动机的振动而产生运动干涉；（2）可使离合器接合柔和，可以降低因猛踩踏板而在传动系产生的动载荷。 故选择液压式操纵机构。3离合器主要参数的选择设计内容计算及说明结果3.1摩擦片后备系数B是离合器一个重要设计参数，它反映了离3.1.1后备系数合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择B时，应保 证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器 滑磨过大、要能防止传动系过载。因此，在选择B时应考 虑以下几点：1）为可靠传递发动机最大转矩，B不宜选取太小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，B又不宜选取 太大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，B可选 取小些；4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器 滑磨，B应选取大些；5）汽车总质量越大，B也应选得越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的B值 应比汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，B可选取小些；8）膜片弹簧离合器选取的B值可比螺旋弹簧离合器小 些；9）双片离合器的B值应大于单片离合器。初取P=1.63=1.63.1.2单位压力3.1.3摩擦片外径D,内径d和厚度h单位压力P0对离合器工作性能和使用寿命有很大影 响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大 小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，P0应取 小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热 负荷，po应取小些；后备系数较大时，可适当增大po。本次设计中摩擦片用石棉基材料P =0.100.35MPa0取 P=0.15MPaP=0.15MPa3.1.4摩擦因数f、摩 擦面数Z和离合器 间隙At的确定3.1.5摩擦片参数约 束条件的检验D 二 kD *厂对于客车单片离合器，取k =16.0。D=35x1052 = 3752得 D=309.9mm根据离合器摩擦片尺寸和系列参数表（附表1），外 径D取325mm摩擦片尺寸应符合尺寸系列标准GB5764-86汽车 用离合器面盖片，所选的D应使摩擦片最大圆周速度不 超过6570m/s,以免摩擦片发生飞离。和9550x12八INe max 一 3/41/11111135=0-3 6570m/suirC 11oil计算得V =55.765m/s满足条件D根据离合器摩擦片尺寸和系列参数表，且D=350mm 得 d=175mmD +J?&75七4A （面积）=nR 2=0.052mc根据附表1,且D=325mm，得摩擦片厚度:h=3.5mm 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机 的最大转矩，设计时T应大于发动机最大转矩，摩擦因素p 取0.3，校核p即T 邙T =pxAXRcXZcXpcmaxemax1.6x350=pXO.O52XO.129X2XO.3 P=0.15MPa故合格，即用石棉基材料合理。摩擦系数f=0.30,摩擦面数Z=2,在操纵机构中采用 间隙自动调整装置，离合器间隙可以取t-0。1）v =n/60Xnx10-3=55.7m/s2R +50,且 R = ( 0.5 0.75 ) d/2,取0 0R =65mm。05) T为单位摩擦面积所传递的转矩(N m/mm2),C0T 为其许用值(Nm/mm2),根据附表2选取：C0T =0.0035MPaC0r,., -、-0.0034A/F 12, 般为18左右， 采用偶数，便于制造时模具分度；切槽宽度6约为4mm;1窗孔槽宽度6 2(2.5 4.5)6 ;半径r 一般说，(r-r )21cc2(0.81.4)62拉式膜片弹簧的支承作用半径靠外，接近R而略小于 R；与压盘的接触半径1在里，尽量接近r而略大于r。n=186 =3.5mm16 =10mm2r =122mmcL=158mm l=136mm3.4.8膜片弹簧及 工艺35扭转减振器主要 参数的选择3.5.1极限转矩Tj膜片弹簧材料多为60Si2MnA硅锰钢，许用应力 1500-1700Mpa。汽车离合器膜片弹簧尺寸要求严格， 弹簧自由高度、原始锥角、内径、外径、板厚及表面状态 等均要严格控制，载荷公差控制在8%以内；热处理：淬 火、回火，回火后硬度为HRC44-50。扭转减振器主要由弹性元件（减振弹簧或橡胶）和阻尼 元件（阻尼片）等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系 的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶（通常为 三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由 发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用 是有效地耗散振动能量。所以，扭转减振器具有如下功能：1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调 谐传动系扭振固有频率。2）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。3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系 的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振 与噪声。4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离 合器的接合平顺性。减振器的主要参数是减振器的角刚度K 和减振器的 摩擦力矩T摩，它们决定减振器的衰减传动系扭转振动的 能力。减振器的扭转刚度k和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩 T是两个主要参数。其设计参数还包括极限转矩T、预紧 卩j转矩Tn和极限转角申等。j极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺 口之间的间隙 1（图3.51）时所能传递的最大转矩， 即限位销起作用时的转矩。它与发动机最大转矩有 关，般可取T =562.8N. Jmk =619.1N m/ radT 二（1.5 2.0）TJe maxT =45.02N.m式中，客车：系数取1.57/ = 1.5x375.2 = 56W-m3.5.2扭转角刚度k图第i减振器尺寸简圈T =30.02nN.m3.5.3阻尼摩擦转矩T为了避免引起系统的共振，要合理选择减振器的 扭转刚度k，使共振现象不发生在发动机常用工作转 速范围内。k决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸(图 3.51)。设减振弹簧分布在半径为 R的圆周上，当从动 0片相对从动盘毂转过9弧度时，弹簧相应变形量为R。9。此时所需加在从动片上的转矩为T = 1000KZ R 29j o式中，T为使从动片相对从动盘毂转过 9弧度所需加的转矩(N m); K为每个减振弹簧的线刚度(N/mm); Z为减振弹簧个数；Ro为减振弹簧位置半j径(m)。根据扭转刚度的定义，k二T/9则9k = 100KZ R 29j o式中，k为减振器扭转刚度(Nm/rad)。9设计时可按经验来初选是k9k ,这样可以缓和更大的冲击。2 1从动盘毂缺口 B = d，+ A + A1 2取厶 =0.2mm，A =0.3mm1 2B=10+0.2+0.3=10.5mm分离轴承的形式采用接触推力球轴承，分离轴承装置 采用推式自动调心式。总体布置见下图3.6.1。3. 6. 1推式自动调心式分离宇酥装置1-内圈旋转式分离轴承A波影弹簧 冷由耀5离套筒设计总结本设计根据给出的设计要求和原始设计参数，以及拉式膜片弹簧离合器及其操纵机 构的工作原理和使用要求，通过对其工作原理的阐述、结构方案的比较和选择、相关零 件参数的计算，大致确定了离合器及其操纵机构的基本结构和主要尺寸以及制造相关零 部件所用的材料。结构方面：根据设计要求，考虑到使用条件和其显著的优点，选用带扭转减振器的 单片推式膜片弹簧离合器，压盘驱动方式采用传动片传动，分离轴承采用自动调心式分 离轴承，操纵机构采用液压式。计算方面：确定了离合器的主要参数B, P0,D,d，结果按照基本公式运算得出并通 过约束条件，检验合格。根据膜片弹簧基本参数之间的约束关系，初步确定了膜片弹簧 的尺寸参数，并通过优化程序得出了膜片弹簧尺寸的优化值，并进一步确定了膜片弹簧 的工作点，同时进行了强度校核。确定了扭转减振器和变速器的主要尺寸。选材方面：摩擦片选用编织石棉基材料，保证其有足够的强度和耐磨性、热稳定性、 磨合性，不会发生粘着现象。膜片弹簧采用65Si2MnA，其中所含硅成分提高了机件 的弹性，所含錳，加强了耐高温性；传动片采用 80 刚，满足其强度需要；压盘采用 HT200,提高了耐磨性；离合器盖从用铸铁，提高了散热能力。综上所述，本次设计遵从了：（1）分离彻底；（2）接合柔和；（3）操纵轻便，工 作特征稳定；（4）从动部分转动惯量小的设计要点，数据全部通过约束条件检验，原件 所使用的材料基本上符合耐磨，耐压和耐高温的要求，而且离合器尺寸合适，适宜安装， 能最高效率传递发动机扭矩，符合计划书及国家标准。由于水平有限，我在设计中不免出现偏颇和错误，希望老师批评指正。参考文献：1、汽车设计，日，小田柿浩三，机械工业出版社；2、汽车设计，吉林工大汽车教研室，机械工业出版社3、汽车设计，王望予，吉林工大，机械工业出版社；4、汽车工程手册第二分册，机械工业出版社；5、离合器，徐石安等编，人民交通出版社；6、汽车设计手册，林秉华附录附表1 离合器设计参数表夕卜径D/mm160180200225250280300325350380405430内径110125140150155165175190195205220230d/mm厚度3.23.53.53.53.53.53.53.54444/mmC =d0.680.640.700.660.620.580.580.580.550.540.540.53/D7407093570350.670.660.650.700.760.790.800.800.820.840.840.841-C13677326207307单面面106132160221302402466546678729908103积7附表2单位摩擦面积传递转矩的许用值（Nm/mm2）离合器规格D/mm210 250250325325TC0x10-20.280.300.350.40附表 3 从动盘毂花键尺寸系列从动盘外D/mm发动机转矩T/Nm花键齿数n花键外径D /mm花键内径d /mm齿厚b/mm有效齿长l/mm挤压应力o/Mpa160501026318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.732538010403254511.635048010403255013.238060010403255515.241072010453656013.143080010453656513.545095010524166512.5附表 4 减振弹簧个数的选取摩擦片外径D/mm225-250250-325325-350350车4-66-881010文本仅供参考，感谢下载！