离合器设计-离合器基本结构选择课件

第第2 2章章 离合器离合器设计2-12-1离合器的基本离合器的基本结构构选择 第2章 离合器设计1离合器设计-离合器基本结构选择课件2一、概述一、概述（一）功能（一）功能 切断和切断和实现对传动实现对传动系的系的动动力力传递传递一、概述（一）功能3离合器设计-离合器基本结构选择课件4（二）作用（二）作用1 1、车辆车辆起步起步时时将将发动发动机与机与传动传动系平系平顺顺地接合，确保地接合，确保车辆车辆平平稳稳起步；起步；2 2、在在换挡时换挡时将将发动发动机与机与传动传动系分离，减少系分离，减少变变速器中速器中换挡齿轮换挡齿轮之之间间的冲的冲击击；3 3、限制限制传动传动系所承受的最大系所承受的最大转转矩，防止矩，防止传动传动系各零件因系各零件因过载过载而而损损坏；坏；4 4、有效地降低有效地降低传动传动系中的振系中的振动动和噪声。和噪声。（二）作用5（三）（三）组成成主主动部分（部分（发动机机飞轮、离合器盖和、离合器盖和压盘）（三）组成主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）6从从动部分（从部分（从动盘）从动部分（从动盘）7压紧机构（机构（压紧弹簧）簧）压紧机构（压紧弹簧）8操操纵机构（分离叉、分离机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及承、离合器踏板及传动部件）部件）操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件）9 主、从主、从动动部分和部分和压紧压紧机构是保机构是保证证离合器离合器处处于接合状于接合状态态并能并能传递动传递动力的基本力的基本结结构。构。操操纵纵机构是使离合器主、从机构是使离合器主、从动动部分分离的装置。部分分离的装置。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10从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从从动部分是由部分是由单片、双片或多片从片、双片或多片从动盘所所组成，它将主成，它将主动部分通部分通过摩擦摩擦传来的来的动力力传给变速器的速器的输入入轴。从从动盘由从由从动盘本体，摩擦片和本体，摩擦片和从从动盘毂三个基本部分三个基本部分组成。成。为了避免了避免转动方向的共振，方向的共振，缓和和传动系受到的冲系受到的冲击载荷，大多数汽荷，大多数汽车都在离合器都在离合器的从的从动盘上附装有扭上附装有扭转减震器。减震器。从动盘本体从动盘毂减振器盘压盘飞轮摩擦片从动部分是由单片、双11离合器设计-离合器基本结构选择课件12（四）（四）离合器离合器设计设计的基本要求的基本要求v在任何行在任何行驶条件下，能可靠地条件下，能可靠地传递发动机的最大机的最大转矩，且具有一定的能力矩，且具有一定的能力储备 。v接合接合时平平顺柔和，保柔和，保证车辆起步起步时没有抖没有抖动和冲和冲击。v分离分离时要迅速、要迅速、彻底。底。v从从动部分部分转动惯量小，减量小，减轻换挡时变速器速器齿轮间的冲的冲击。v有良好的吸有良好的吸热能力和通能力和通风散散热效果，保效果，保证离合器的使用寿命离合器的使用寿命（四）离合器设计的基本要求在任何行驶条件下，能可靠地传递发动13v避免避免传动系系产生扭生扭转共振，具有吸收振共振，具有吸收振动、缓和冲和冲击的能力。的能力。v操操纵轻便、准确。便、准确。v作用在从作用在从动盘上的上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中程中变化要尽可能小，保化要尽可能小，保证有有稳定的定的工作性能。工作性能。v应有足有足够的的强度和良好的度和良好的动平衡。平衡。v结构构应简单、紧凑，制造工凑，制造工艺性好，性好，维修、修、调整方便等。整方便等。避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。14二、二、离合器的接合离合器的接合过过程程（一）（一）工作原理工作原理 摩擦式摩擦式 正正压压力力差速差速摩擦力摩擦力TcTc从从动动 主从件具有相主从件具有相对转对转速，速，压紧压紧力作用下，主从件之力作用下，主从件之间产间产生摩擦力，生摩擦力，对对回回转转中心中心产产生的力矩使主生的力矩使主从件从件转转速速发发生生变变化，化，转转速高的速高的转转速下降，速下降，转转速低的速低的转转速上升，当主从件速上升，当主从件转转速相同速相同时时，接合完，接合完毕毕。离合器摩擦力离合器摩擦力二、离合器的接合过程（一）工作原理离合器摩擦力15离合器设计-离合器基本结构选择课件16（二）（二）接合接合过过程程 当离合器安装在当离合器安装在发动发动机上，机上，压紧压紧弹弹簧簧进进一步受一步受压缩压缩，此，此时时踏板踏板处处于于最高位置，最高位置，飞轮飞轮、从、从动盘动盘、压盘压盘三三者之者之间处间处于于压紧压紧状状态态。此。此时时分离分离轴轴承与分离杠杆之承与分离杠杆之间应间应有个有个间间隙，保隙，保证证离合器离合器处处于接合状于接合状态态。（二）接合过程 当离合器安装在发动机上，压紧弹簧进一步受压17主离合器接合主离合器接合过程的力学模型程的力学模型 假假设设：在滑磨接合：在滑磨接合过过程中，离合器摩擦程中，离合器摩擦转转矩始矩始终终都等于最大都等于最大值值 ；发动机机发出的出的转矩矩和外界阻力矩和外界阻力矩均保持常数均保持常数为。主离合器接合过程的力学模型 假设：在滑磨接合过程中，离合器摩18 换算到离合器主算到离合器主动盘上的上的发动机机转动惯量量（）；）；换算到离合器从算到离合器从动盘上的机械上的机械转动惯量（量（）；）；主主动盘的角减速度（的角减速度（）；）；从从动盘的角加速度（的角加速度（）。）。换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量（）；19 计计算算J Je e时时可按下式可按下式计计算：算：J Je e=1.2J=1.2Jf f 式中式中：J Jf f 发动发动机机飞轮飞轮的的转动惯转动惯量（量（kgmkgm2 2）。）。计计算算J Jn n时时，仅仅把把J Jn n看成是机械平移看成是机械平移质质量量换换算到离合器从算到离合器从动轴动轴上的上的转动惯转动惯量。根据量。根据动动能相等的原理能相等的原理进进行行换换算，算，而而 可得：可得：式中式中 整机整机质质量（量（kgkg）；）；车轮动车轮动力半径或力半径或驱动链轮节圆驱动链轮节圆半径（半径（m m）；）；传动传动系系总传动总传动比。比。计算Je时可按下式计算：Je=1.2Jf 20离合器在机械起步离合器在机械起步时的接合的接合过程程M Mn n：由：由滚阻和上坡阻力引起阻和上坡阻力引起M M：可：可变变，随的增大而增大，随的增大而增大，：0 0 maxmax，则则M M：0 0 T Tcmaxcmax第一第一阶阶段：段：0 0t t1 1，M M：0 0T TM MM Mn n，车车不不动动，n n0 0相相对转对转速速 h h e e n n e e离合器在机械起步时的接合过程Mn：由滚阻和上坡阻力引起M：21第二第二阶段：段：t t1 1t t2 2，M MM Mn n，e e ，n n ，相相对转速：速：h h e e n n第三第三阶段：段：t t2 2：e e n n，相相对转速：速：h h0 0，接合后，接合后，变为静摩擦。静摩擦。第二阶段：t1t2，MMn，e ，n ，22（三）（三）分离分离过过程程踩踩下踏板下踏板 分离叉分离叉顶压顶压分离分离轴轴承前承前移移 压压向分离杠杆内端向分离杠杆内端 分离杠杆分离杠杆内端向前外端向后运内端向前外端向后运动动 拉拉动压盘动压盘克服克服压紧弹压紧弹簧簧弹弹力向后移力向后移动动 解除解除飞轮飞轮、从、从动盘动盘、压盘压盘三者之三者之间间的的压压紧紧状状态态 中断中断动动力力传递传递 。（三）分离过程踩下踏板 分离叉顶压分离轴承前移 压23三、三、离合器的离合器的结结构构选择选择 汽汽车车离合器多采用离合器多采用盘盘形摩擦离合器。形摩擦离合器。（一）分（一）分类1、按其从按其从动动 盘盘的数目的数目单片片双片双片多片多片三、离合器的结构选择 汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。1、按242、根据根据压紧弹压紧弹 簧布置形式簧布置形式周布周布弹簧离合器簧离合器中央中央弹簧离合器簧离合器斜向斜向弹簧离合器簧离合器2、根据压紧弹周布弹簧离合器253、根据使用的根据使用的压紧弹压紧弹簧形式簧形式圆柱螺旋柱螺旋弹簧簧圆锥螺旋螺旋弹簧簧蝶形蝶形弹簧离合器簧离合器3、根据使用的圆柱螺旋弹簧26（二）（二）从从动盘动盘数的数的选择选择单片离合器片离合器结构构简单，尺寸，尺寸紧凑，凑，散散热良好，良好，维修修调整方便，从整方便，从动部分部分转动惯量小，在使用量小，在使用时能保能保证分离分离彻底、接合平底、接合平顺。（二）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，27双片离合器双片离合器传递转矩的能力矩的能力较大，大，径向尺寸径向尺寸较小，踏板力小，踏板力较小，接合小，接合较为平平顺。但中。但中间压盘通通风散散热不良，不良，分离也不分离也不够彻底。底。多片离合器主要用于行星多片离合器主要用于行星齿轮变速器速器换挡机构中。它具有接合平机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度柔和、摩擦表面温度较低、磨低、磨损较小，使用寿命小，使用寿命长等等优点，主要点，主要应用于重型用于重型牵引引车和自卸和自卸车上。上。双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，28（三）（三）摩擦片工作条件的摩擦片工作条件的选择选择1 1、湿式离合器：离合器的工作可靠性和使用寿命高，使用寿命可达干式离合器的湿式离合器：离合器的工作可靠性和使用寿命高，使用寿命可达干式离合器的5 5 6 6倍。所以湿倍。所以湿式离合器适用于式离合器适用于恶恶劣的工况劣的工况(频频繁的繁的结结合，重合，重负负荷下的起步等荷下的起步等)下使用。湿式摩擦表面的摩擦系数下使用。湿式摩擦表面的摩擦系数较较小，但可大大提高小，但可大大提高许许用比用比压压，可通，可通过过增加增加压紧压紧力使摩擦片尺寸减小，故在力使摩擦片尺寸减小，故在铲铲土运土运输输机械上机械上应应用用较较多。多。结结构复构复杂杂。（三）摩擦片工作条件的选择1、湿式离合器：离合器的工作可靠性29离合器设计-离合器基本结构选择课件302 2、干式离合器：其干式离合器：其结结构构简单简单，摩擦表面的摩擦系数，摩擦表面的摩擦系数较较湿式高湿式高3434倍，倍，则传递则传递相同的相同的转转矩矩时时，干式，干式压紧压紧力小，操力小，操纵纵省力。故在工程机械上广泛被采用。散省力。故在工程机械上广泛被采用。散热热差，磨差，磨损损大。大。2、干式离合器：其结构简单，摩擦表面的摩擦系数较湿式高3431（四）（四）压紧压紧机构型式的机构型式的选择选择 杠杆杠杆压紧压紧机构机构常开式离合器，常用于履常开式离合器，常用于履带带式工程机械，特式工程机械，特别别是是对对于于经经常停常停车车，起步，倒，起步，倒车车的推土机尤的推土机尤为为适宜。适宜。弹弹簧簧压紧压紧机构机构常常闭闭式离合器。式离合器。（四）压紧机构型式的选择 32（五）（五）操操纵纵机构的机构的选择选择 机械式、液机械式、液压压式式（五）操纵机构的选择 33踏板踏板拉杆拉杆分离叉分离叉机械式机械式踏板拉杆分离叉机械式34离合器设计-离合器基本结构选择课件35液液压式操式操纵机构机构结构原理构原理图：踏板储液室主缸工作缸分离轴承分离杠杆分离叉推杆推杆液压式操纵机构结构原理图：踏板储液室主缸工作缸分离轴承分离杠36离合器设计-离合器基本结构选择课件37（六）（六）压紧弹压紧弹簧和布置形式的簧和布置形式的选择选择 1 1、周置周置弹弹簧离合器的簧离合器的压紧弹压紧弹簧采用簧采用圆圆柱柱螺旋螺旋弹弹簧，其特点是簧，其特点是结结构构简单简单、制造容、制造容易，因此易，因此应应用用较为较为广泛。当广泛。当发动发动机最大机最大转转速很高速很高时时，周置，周置弹弹簧由于受离心力作簧由于受离心力作用而向外弯曲，使离合器用而向外弯曲，使离合器传递转传递转矩能力矩能力随之降低。随之降低。（六）压紧弹簧和布置形式的选择 1、周置弹簧离合器的压紧弹簧382 2、中央中央弹弹簧离合器的簧离合器的压紧弹压紧弹簧，簧，布置在离合器的中心。可布置在离合器的中心。可选较选较大的杠杆比，有利于减小踏板大的杠杆比，有利于减小踏板力。通力。通过调过调整整垫垫片或螺片或螺纹纹容易容易实现对压紧实现对压紧力的力的调调整，多用于整，多用于重型汽重型汽车车上。上。2、中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。可选较大的393、斜置斜置弹弹簧离合器的簧离合器的显显著著优优点是摩点是摩擦片磨擦片磨损损或分离离合器或分离离合器时时，压盘压盘所所受的受的压紧压紧力几乎保持不力几乎保持不变变。具有工。具有工作性能作性能稳稳定、踏板力定、踏板力较较小的突出小的突出优优点。此点。此结结构在重型汽构在重型汽车车上已有采用。上已有采用。3、斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘404 4、碟、碟形形弹弹簧离合器簧离合器碟碟形形弹弹簧具有簧具有较较理想的非理想的非线线性特性；性特性；结结构构简单简单，轴轴向尺寸小，零件数目少，向尺寸小，零件数目少，质质量小；量小；高速旋高速旋转时转时，压紧压紧力降低很少，性能力降低很少，性能较稳较稳定；定；压压力分布均匀，摩擦片磨力分布均匀，摩擦片磨损损均匀；均匀；易于易于实现实现良好的通良好的通风风散散热热，使用寿命，使用寿命长长；平衡性好；平衡性好；有利于大批量生有利于大批量生产产，降低制造成本。，降低制造成本。4、碟形弹簧离合器碟形弹簧具有较理想的非线性特性；41碟碟形形弹弹簧的制造工簧的制造工艺较艺较复复杂杂，对对材材质质和尺寸精度要求高。近年来，和尺寸精度要求高。近年来，碟碟形形弹弹簧离合器不簧离合器不仅仅在在轿车轿车上被大量采用，上被大量采用，而且在而且在轻轻、中、重型、中、重型货车货车以及客以及客车车上上也被广泛采用。也被广泛采用。碟形弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。近年来，碟42Thank You!Thank You!43