离合器设计指导书

作者: 日期：离合器设计指导书一、设计的目的、任务及要求1. 目的1） 通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点；2）根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器；3）熟悉离合器设计的一般过程；4）对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。2. 任务和要求任务:设计给定车型离合器总成（不包括操纵机构）。要求:在组长的领导下，各小组成员分工开展设计工作。设计完成后，每组要提交离合器设 计说明书一份，从动盘总成装配图一张 （1号）和零件图X张（3号）（每位成员需绘制一张图） 以组长为主进行设计工作，每位小组成员都要参方案论证，承担部分设计计算工作。3. 基本参数：按总体设计时给出的，缺少的参数上网查找（类似车型的即可）。4. 参考资料1）汽车工程手册第二分册，机械工业出版社；2）离合器，徐石安等编，人民交通出版社。3）汽车设计课程设计指导书，王丰元等编，二、离合器结构方案选择离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下：1. 从动盘数：单片；2. 压紧弹簧形式：膜片弹簧；3. 分离时离合器受力形式：拉式 ；4. 压盘驱动形式：传力片式；1）扭转减振器：有；2）离合器操纵机构：机械式。三、摩擦式离合器基本参数选择1. 离合器传扭能力计算离合器传扭能力取决于摩擦力矩的大小，即摩擦面的压紧力、摩擦力的作用半径、摩擦副材料以及摩擦片工作面数决定，理论公式为：Tc maxf Rc Zc（1）式中:Tcmax为离合器最大摩擦力矩;P为作用离合器面上的总压紧力；f为摩擦因数；Rc为平均摩擦半径，它由摩擦片外径D和33内径d决定，即 & 3D_d_或Rc 1 D d （d/DA 0.6时）；Zc为摩擦工作面数。为保证可靠传递发动机扭矩，离合器传递发动机最大扭矩Temax与所需最大摩擦力矩的关系如下:Tc maxTemax（2）式中：为离合器后备系数，一般 1。为了保证离合器有足够的使用寿命，式（1）中P应有足够大的摩擦面积来承受，即单位面积上的压力P0不能太大。PPo ATc maxTemax存 Po D3 1式中：A为摩擦片单面摩擦面积。综上，得离合器基本公式在设计时，式（4）作为校核用。2. 摩擦片外径D和其它尺寸确定1）摩擦片外径D摩擦片外径D是离合器的基本尺寸，可以按以下经验公式初选:式中：kD为直径系数,般，轿车:kD=14 .5 ;轻、中型货车：单片kD = 1618.5,双片kD=13. 515;重型汽车：kD = 22.524。离合器尺寸应符合尺寸系列标准GE5764-2 0 1 1汽车用离合器面片（教材中表4 1）;另外，所选外径D应使摩擦片最大圆周速度不超过65m/S,以免摩擦片飞离。2）摩擦片内径d内径d C D，式中：C为内外径比值。按设计经验，推荐C=0. 5 30.7;一般，发动机转速越高，取值越大。具体值查离合器摩擦片尺寸系列。3）摩擦片厚度中国规定了三种：3 .2、3.5和4mm。3.离合器后备系数确定初选外径同时，还应初选离合器后备系数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。值选取要合适，不能太大或太小。通常，各类汽车的取值范围如下：轿车、微型和轻型汽=1.8 4 . 0。车： =1. 21. 75;中、重型货车：=1 .52.25;越野车和牵引车: 离合器后备系数精确值要待离合器设计完毕后才能确定。4. 单位压力P0确定摩擦面上的单位压力 Po值和离合器本身的工作条件、摩擦片直径大小、后备系数以及摩擦片材质及其质量等因素有关。单位压力Po选取有一具体建议：对于小轿车：当摩擦片外径 D=23 0 mm, F0=0. 2 5 MP a当摩擦片外径D大于23 0 mm , F0MPa对于载重汽车：当摩擦片外径 D=23 0 mm, =0. 2MPa当摩擦片外径 D=38 0 408m m, P0=0 . 14 MP a对于市内公交车：一般单片离合器：P)=0 . 13 MP a大的多片离合器：P)=0. 10M P a当摩擦片选用不同材料时，可按指导书中表3-3选取。根据发动机的最大转矩 Temax，用式(4)校核摩擦片单位压力是否在允许范围内。四、离合器主要零部件结构选型和设计计算1、从动盘设计从动盘时应注意满足以下三个方面的要求：(1) 为较少换挡齿轮间冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小；(2) 为保证汽车起步平稳，从动盘在轴向应有弹性；(3) 为避免扭转共振和缓和冲击载荷，从动盘上应装有扭转减振器。1) 从动片(1) 结构形式：常有三种典型形式：a)整体式弹性从动片；b )分开式弹性从动片；c)组合式弹性从动片。(2) 材料选择从动片材料与所用的结构型式有关，不带波形弹簧片的从动片(即整体式)一般用高碳钢或弹簧片冲压而成，经热处理后达到硬度要求。采用波形片(即分开式或组合式 )时，从动片用低碳钢，波形片用弹簧钢。(3) 从动片基本尺寸从动片直径对照摩擦片尺寸确定，为了减少从动盘转动惯量，从动片一般较薄，通常为1 .32mm厚钢板冲压而成，从动片的外沿部分(即波形弹簧片)厚度在0. 65-1 . 0之间。2) 从动毂花键毂装在变速器第一轴前端，是离合器承受载荷最大的零件。目前，常采用齿侧定心的矩形花键，花键之间是动配合。花键毂一般采用锻钢（45、4 0 Cr等），表面和心部硬度为26 32HRC。花键毂轴向长度不宜过小 ，一般取1.0 1 .4倍花键轴直径。（1） 从动盘毂设计参照教材表4-2从动盘毂花键尺寸系列。（2）花键设计参照相应的机械设计手册。（3）花键强度校核花键破坏的主要形式是表面受力过大而破坏，因此应进行花键的挤压应力校核，应力过大可增加花键毂的轴向长度。挤压应力： 压 nPl MPa式中：P为花键侧面压力（N ）;P罕/，其中d、D分别为花键的内外径（m） ,Z为从动盘毂数;n为花键的齿数;l为花键有效长度（m）; h为花键的工作高度（m ）, h直尹。应力校核： 压 压许=20 M Pa。3）摩擦片石棉摩擦片的摩擦系数大约为0.3左右（即在0.250.50之间）;粉末冶金摩擦片和金属陶瓷摩擦片的摩擦系数在 0.5左右。摩擦片和从动盘之间有两种连接方法:（1）铆接法；（2）粘结法。2. 压盘设计压盘设计包括传力方式选择及其几何尺寸的确定两个方面。1）压盘传力方式选择压盘常有以下几种传力方式 ：（a）凸台式连接方式；（b）键式连接方式；（c ）销式连接方式；（d）传动片式传动方式。压盘的结构除与传力方式有关外，还与压紧方式和分离方式有关。2）压盘几何尺寸确定前面已经分析了确定摩擦片内外径方法，与摩擦片相结合的压盘的内外径也就基本确定了下来。因此，压盘的几何尺寸归结为确定它的厚度。压盘厚度确定主要依据以下两点：（1）压盘应具有足够的质量，以吸收结合时摩擦产生的热量；（2）压盘应具有足够大的强度，以保证受热时不变形。压盘厚度一般不小于15mm。设计压盘时，在初步确定压盘厚度后，应校核离合器结合一次时的温升（每次结合大约3秒 左右），它不应超过81 0度，若温升过高，可适当增加压盘厚度。校核公式为:L0427 c G压式中：0为升温（CJb为整个L为滑磨功（Kg .m）, L 益 程：丄其中,Jm为离合器主动部分的转动惯量;1布1 _;n0为发动机最大转矩时的转速;汽车的惯性质量转化到离合器从动部分上的当量转动惯量G r 2 而Jb 亍县其中，Ga为汽车总重（kg）； rR为驱动轮的滚动半径（m） ;io为主传lo Ig动比；Ig为变速器传动比；为分配压盘上的滑磨功所占的百分比；单片离合器压盘：=0.5双片离合器压盘：=0. 2 5,双片离合器中间压盘：=0.5; c为压盘的比热,c=0 . 1 15千卡/kg.C（铸铁压盘）；G压为压盘重量（kg）3）压盘及传动片的材料压盘通常采用铸铁，即 HT200、HT250、HT30 0,也有少量合金铸铁。硬度HB1702 2 7。传力片常采用中碳钢（35）,硬度H RC556 2,渗碳处理。4）传力片要进行拉应力校核。3. 膜片弹簧的设计膜片弹簧是由弹簧钢板冲压而成。其设计思想时先初选一组基本几何参数，然后进行结构设计，最后做应力校核。1）膜片弹簧设计计算基本公式参见教材P 63-652）膜片弹簧基本参数选择参见教材P 656 6