汽车周布弹簧式离合器总成设计

毕业设计（论文）题 目 汽车周布弹簧式离合器总成设计 院 （系） 机械与动力工程学院 2013 年 5 月 29 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院本科生毕业设计 目录目 录摘 要 IABSTRACT.II1 绪 论 .11.1 离合器的国内外现状.11.1.1 国内离合器发展11.1.2 国外离合器发展11.2 离合器的结构原理.22 总体设计任务 42.1 设计要求给出的参数.42.2 课题设计主要内容.42.3 设计原则.43 离合器容量设计 53.1 滑磨功 DW53.2 温升速率 )/(21smNHR63.3 离合器的转矩容量 Tc.63.4 离合器后备系数的确定 .73.5 离合器摩擦片外径 D、内径 d及面积 A.83.6 摩擦片的摩擦系数 和单位压力 )/2mNP（ 93.7 校核离合器所选尺寸104 从动盘总成 .114.1 摩擦片的材料选择 124.2 从动片 124.3 从动盘毂 134.4 扭转减振器的设计计算 144.4.1 性能参数计算 164.4.2 减震弹簧的尺寸.185 压盘与离合器盖205.1 压盘 205.1.1 压盘传力方式.205.1.2 压盘的几何尺寸的确定.215.1.3 压盘的材料选择 215.1.4 压盘的温升性能校核.225.2 离合器盖的设计 226 离合器的分离装置 .236.1 分离杆设计 23重庆科技学院本科生毕业设计 目录6.1.1 分离杆设计.236.2 分离轴承和分离套筒 247 圆柱螺旋弹簧设计 .257.1 结构设计 257.2 弹簧的材料及许用应力257.3 弹簧的参数计算25总结 .28参考文献 .29致谢 .30重庆科技学院本科生毕业设计 摘要I摘 要离合器是汽车传动系中重要组成部件之一，位于发动机和变速器之间。通常直接安装在发动机曲轴飞轮组的飞轮上，切断和传递发动机与传动系之间的动力。在汽车的使用过程中，从开始的启动到行驶，时常需要使用离合器。离合器能使发动机与变速器缓慢结合，所传递的转矩就会逐渐增大，汽车缓慢地加速从而平稳起步；换挡时将离合器与发动机暂时分离，可减少汽车换挡冲击；在汽车紧急制动，传动系承受载荷过大时，离合器会产生打滑现象，可实现过载保护的作用。离合器就像一个开关控制着发动机的动力输出。因此，任何款式的汽车都有离合器或具有离合器功能的总成，只是结构不同而已。每款汽车都陪着与之性能相匹配的离合器或具有离合器功能的总成，来满足汽车的操纵性和经济性。本设计主要是对轿车的周布弹簧式离合器进行设计，根据国家相关离合器设计的标准和离合器的设计步骤和要求，本设计做了如下的工作：通过对汽车结构和给定的参数分析，选择离合器的结构形式；选择离合器的基本参数并对相关尺寸计算；设计离合器的零部件，如：从动盘毂、从动盘的减振装置、分离装置和圆柱螺旋弹簧。对选用的零部件进行校核计算等。关键词：离合器 从动盘总成 扭转减振器 圆柱螺旋弹簧重庆科技学院本科生毕业设计 ABSTRACT IIABSTRACTThe clutch is one of important components in the automobile drive train, between the engine and transmission. Usually installed directly on the engine crankshaft flywheel fly wheel, cut off and the transmission of power the engine and drive train. In the process of car use, from the start of the start to travel, often need to use the clutch. Clutch can make the engine and transmission is slow, the transmission of torque will gradually increase, car slowly started to smooth acceleration; In the coupling between the engine and transmission power cut off temporarily, reduces the impact when auto shift; When vehicle emergency braking, transmission when the load is too large, the clutch will produce skid phenomenon, to achieve overload protection function. Clutch is like a switch controls the engines power output. Therefore, any style of car has a clutch, just different structures. With every car match the performance of the clutch, to meet the maneuverability and economy.In this design is mainly for cars weeks cloth spring clutch design, according to the national related design standards and clutch design steps and requirements, this design to do the following work: through analyzing the parameters of the motor structure and a given, choose the structure of clutch; Select the basic parameters of the clutch and the related size calculation; Select the design of clutch components, such as: platen hub, driven plate vibration damping device, separation device and cylindrical helical spring. To choose the spare parts for checking computation and so on. Keywords: clutch Driven disc assembly Torsional vibration damper Cylindrical helical spring重庆科技学院本科毕业设计 1 绪论11 绪 论1.1 离合器的国内外现状1.1.1 国内离合器发展我国汽车离合器技术从 20 世纪 50 年代的简单仿制到 20 世纪 80 年代引进汽车传动系统新技术的消化吸收，再到现在的自我研发设计，发生了很大的变化。随着多种变速箱技术的发展，我国离合器技术也逐渐由单一的、传统的摩擦式离合器向多种传动技术并存的方向发展 14。2000 年以前，我国基本上还是摩擦式离合器一枝独秀，2000 年以后，随着汽车逐渐向舒适性和环保节能的要求转变，加上国外先进传动技术的相继研发和引进，我国摩擦式离合器作为传动部件的垄断地位逐渐被打破。最近几年，我国自动挡车型产量上升很快，2007 年，我国乘用自动挡的比重已经突破 30%。自动变速器目前已经在用的技术有 AT、AMT、CVT 和 DCT 等，它们对应的传动部件都不完全相同。AT、CVT 主要对应液力变矩器（TC） ，同时也附带有一个锁止离合器。AMT 主要还是传统的摩擦式离合器，但需要该改进成自适应（自动补偿）离合器。DCT 主要对应是干式或者湿式双离合器、双质量飞轮，目前国内主要的离合器技术还是适应手动变速器（MT） ，也就是传统的摩擦弹簧离合器。摩擦弹簧离合器主要有螺旋弹簧离合器、膜片弹簧离合器、单片离合器、多片离合器、拉式离合器、湿式离合器和干式离合器等不同种类 14。目前，我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式发展。螺旋弹簧离合器基本上即将推出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。一些特殊需求如要求传递扭矩大的多片干式离合器、拉式离合器等，在我国也实现了量产。双质量飞轮、自适应离合器由于市场原因，国内企业还没有批量生产，但双质量飞轮也有望在湖北三环、吉林大华等企业实现量产。目前，国内技术开发最困难的是双离合器。国内的依维柯、上汽变速器等已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要还是来自国外 14。1.1.2 国外离合器发展国外离合器的发展趋势主要集中在寿命长、传递扭矩高、整车舒适可靠等方面。1长寿命离合器的使用寿命主要取决于离合器面片的耐磨性和耐热许可极限。目前日本、美国、英国、德国都规定离合器的使用寿命不低于 15km。日野公司通过对离合器衬片重庆科技学院本科毕业设计 1 绪论2材料的研究，使离合器的使用寿命从 5 万公里提高到 20 万公里。日本大金制作所认为离合器的寿命应向发动机寿命（70 万公里）靠齐。摘掉离合器“易损件”帽子，将成为今后的发展方向。为了降低储备系数，改善散热性能也提高了离合器的结构和性能水平 13。2. 传递扭矩高为了适应重型汽车队摩擦离合器的需要，要求离合器具有传递大扭矩的能力。可采用双片及斜置弹簧结构、多片湿式离合器及金属陶瓷粉末冶金摩擦材料等 13。3保证整车的可靠性和舒适性广泛采用膜片弹簧式离合器；从动盘具有轴向弹性机构；从动盘具有减震和阻尼摩擦功能；采用 S 型离合器。4实现无调整、无保养、一次润滑要求采用带有分离筒的分离机构；采用自动调整式分离轴承；采用分离助力器；采用各种结构的磨损自动调整装置。国内的汽车离合器在研发和制造方面相对于国外比较落后，为了能够加大国内汽车在国际上的影响力，国内在汽车离合器的研发和制造上面必须加大投入。因此对汽车离合器的设计研究是十分有必要的。1.2 离合器的结构原理摩擦式离合器的结构主要分为这五个部分：主动部分、从动部分、压紧结构、分离结构和操纵结构 8。结构相对比较简洁（如图 1.1） 。离合器处于结合状态时如图 1.1（a）所示，此时离合器的压紧结构中的压紧弹簧将飞轮、从动盘和压盘压在一起。此时从动盘与飞轮间的压紧力产生的摩擦力矩将发图 1.1 离合器结构简图（a）结合；（b） 分离1-飞轮；2- 从动盘总成；3- 压盘；4- 分离杆；5-分离套筒；6-离合器制动；7-离合器踏板；8-压紧弹簧；9-离合器盖；10-变速器第一轴；11-分离叉及操纵连接杆重庆科技学院本科毕业设计 1 绪论3动机的转矩传递给冲动盘。而在汽车换挡或启动前需要离合器分离，如图 1.1（b）所示，此时是有驾驶员踩下离合器踏板，通过杠杆将力传递给离合器中的分离轴承，使其推动分离杠杆内端，而分离杠杆外端则拉动离合器压盘向后移动，使压紧弹簧进一步压紧，解除了从动盘的压力，于是离合器的飞轮、从动盘和压盘就处于分离状态。重庆科技学院本科毕业设计 2 总体设计任务42 总体设计任务2.1 设计要求给出的参数1整车参数：整备质量 G0=1085kg。2发动机参数：最大功率 Nemax63/6000（kw/rpm ） ，最大扭矩 Memax123/3500 （Nm/rpm） 。3车轮型号：185/55 R15。2.2 课题设计主要内容1查阅并总结资料内容，明确原始参数的意义，明了汽车离合器总成结构的类型及各自特点。2确定所设计车型离合器总成的结构方案。3计算并确定离合器总成及主要零件的相关尺寸，着手绘图工作。4离合器总成性能的验算。2.3 设计原则1根据离合器的功能，应满足下面几点要求：2要有合适的转矩容量，即能满足传递发动机的最大转矩还能防止传动系统过载。3在结合过程中应保持平顺柔和来保证汽车平稳起步 8。4分离时应保证彻底迅速，以便于变速器的换挡。5应具有较好的散热能力。6操作简便，减轻驾驶疲劳。7从动部分的转动惯量应较小，以便减少换挡时的冲击。重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计53 离合器容量设计3.1 滑磨功 WD在离合器结合刚开始的时候，由于飞轮和从动盘的转速不等。在它们的转速达到同一转速的这个过程中会出现滑磨现象。滑磨会产生热量，热量会使离合器压盘、摩擦片及飞轮的温度升高。如若温度升得过高，则会导致：1接触面间的摩擦系数不定值；2压盘挠曲，有可能导致其龟裂；3从动盘挠曲，导致接触面积减小；4摩擦片磨损加剧。以上这些，都将会大大降低离合器的使用寿命。而离合器的工作过程大致可以分成两个阶段：第一个阶段为压紧力 P 迅速增长，但是摩擦片的摩擦力矩最初还不能够克服外界的阻力使得汽车迅速起步。因此，发动机的转速比从动盘的转速上升的更快。第二个阶段为压紧力 P 几乎保持不变，而从动盘的转速增长得很快，虽然驾驶员不断的加大供油量，但是发动机的转速还是很迅速的下降，直到它和离合器从动盘的转速相同，停止打滑为止。一般离合器的负荷状况是根据离合器在结合过程中的滑磨严重程度来判定的，其用“滑磨功”这一指标来评价，通常对车型进行有目的性的假设和简单化，其离合器结合时的滑磨功 为)(JWD（3.1）)10sin8.9/(90n01maxax21 aeefmriTi k式中， 为发动机最大转矩时的转速 ； 为汽车总质量 ； 为驱动轮的n）（ a(kgr滚动半径 ； 为驱动桥主减速比； 为变速器起步档传动比； 为发动机最大)m（ 0i 1i axeT转矩(N.m)； 为总动效率（见表 3.1） ； 为坡度（见表 3.2） ，此处道路坡度用坡sn度的正弦函数表示； 为滚动阻力系数（见表 3.3） ； 是系数（对比计算时， ） 。f k1k表 3.1 总传动效率 轿车 货车 农用车膜片弹簧 0.90 0.85 0.83螺旋弹簧 0.88 0.83 0.80重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计6表 3.2 坡度 sin轿车 货车 农用车 牵引车越野 1/6 1/8 - 1/6公路 1/8 1/8 1/6 1/8表 3.3 滚动阻力系数 f一般沥青和混凝土道路 0.015卵石路 0.021砂石路 0.0423.2 温升速率 HR(Nm/s1/2) 离合器在工作是，摩擦片和飞轮在结合的时候，由于滑磨现象，它们之间会产生大量的热量，这些热量就会使得摩擦片的问题有所升高，而温度升高的值我们用温升速率来表示。在离合器的飞轮与摩擦片刚接触的时候，离合器的工作正处于大负荷的状态 8。这时它们之间产生的滑磨现象会产生大量的热量。产生的热量会使摩擦副的机械物理性能发生改变，这与摩擦片的磨损就有很大的关系。因为产生的大量的热量会使接触面的温度升高，接触面就可能会出现变形、开裂的现象。更会使摩擦片的磨损加重。所以设计阶段需要计算离合器中摩擦副的温升，来预测摩擦热在使用条件下的状况，明白了影响热过程各因素间的关系，就能高效率的针对某些因素进行改变，匹配好摩擦副的材料，降低其热应力，降低压盘裂纹的生成，减少它的变形，从而较大的提高离合器的可靠性。所以引入了温升速率 )/(21smNHR（3.2）)10sin8.9/30147.0)/( 10ax1max2 aaeeR fmriTinsmNH 3.3 离合器的转矩容量 Tc(Nm) 摩擦力所能传递发动机的转矩的极限能力，我们用转矩容量 来表示。但)(NTc是转矩容量表示的不一定是实际传递的转矩。计算公式如下：（3.3）NZRTec)(式中， 是摩擦因数，通常汽车起步时靠离合器的摩擦打滑来实现，这是充分的利用摩擦传动，因此在计算离合器的转矩容量的时候一般取 ； 为对压盘的压紧力，他动随着使用温度会产生变动，摩擦片的厚度随着使用会磨损减小，频繁结合导致的高温重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计7使弹簧变形使得 有所变化； 为离合器摩擦接触的面数，单片为 2，双片为 4；NZ是摩擦片的有效作用半径，它随着摩擦片磨损及高温后的变形，会导致摩擦副不均eR匀接触 8。是通过以下两种数学模型（如图）确定计算的；e图 3.1 摩擦转动示意图一种是假设正压力均匀分布于摩擦面上，则：（3.4）2103Re式中： 、 是摩擦片内外半径；1R0另一种根据实际的情况，正压力分布是不均匀的，而摩擦系数在各处是不想同的，认为正压力从 到 是递减的，则：10（3.5） )(210Re传递发动机的转矩是离合器最主要的作用之一。根据转矩容量 的得来就可以看cT出来，在设计完离合器它的转矩容量 基本上就可以确定了，此时我们认为离合器的cT转矩容量 就是离合器的一个本质参数。cT但是通常情况它只能用来初步选取离合器的原始参数，尺寸。选取的参数是否合适还得取决于最后的试验验证。由于 、 等的选取和发动机最大扭矩的变动有联系，NeR为保了证能可靠的传递发动机的转矩，确定离合器转矩容量时应该进行设计，应使离合器的转矩容量 大于发动机的最大转矩 ，写成如下关系式cTmaxeT（3.6）c式中， 是离合器的后备系数 。3.4 离合器后备系数的确定后备系数 这一参数对于离合器是否能传递发动机的最大转矩有着重要的影响 8。重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计8它可以让发动机的转矩传递的更加稳定可靠，还可以让离合器的滑磨现象减弱，大大的提高的汽车离合器的使用时间。但是后备系数不是越大越好，因为大的后备系数不但使离合器尺寸加大，而且增加了分离离合器时操纵力，对防止传动系过载也是很不利的，所以鉴于此离合器的后备系数 不宜过大。因此，在选择时 应考虑以下几点：1为可靠传递发动机最大转矩， 不宜选取太小；2为防止传动系负荷的过载，操做更加方便简单，不宜选取太大；3发动机功的后备率较大而却工作环境较好的时候， 可选取小些；4汽车在恶劣的环境使用时为了减少离合器磨损加大它的寿命， 应选取大些；由于轿车的后备功率较大，使用条件较好。表 3.4 后备系数 推荐值膜片弹簧 螺旋弹簧汽油发动机 柴油发动机 汽油发动机 柴油发动机普通轿车1.101.25 1.201.40 1.251.40 1.301.50高级轿车1.201.40 - - -轻型货车1.151.30 1.201.40 1.301.50 1.401.60中型货车1.251.60 1.301.70 1.501.80 1.601.90大型货车1.301.70 1.401.80 1.602.00 1.802.25农用车1.802.10 1.902.20 2.002.50 2.203.003.5 离合器摩擦片外径 D、内径 d 及面积 A离合器摩擦片的内外径及其面积都是十分重要的设计基础尺寸，它们与离合器莫聪的结构、重量、性能和使用寿命有着很大的联系，而却摩擦片的最大圆周速度和离合器所需要传递的转矩有关。传递的转矩越大，当然就需要摩擦片有更大的基础尺寸。一般初选根据发动机的最大转矩 通过经验公式：maxeT（3.7）ADeax10但是实际中受温度的影响造成接触式中 A 反映不同结构和使用条件对 D 的影响。重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计9一般小轿车取 A=47。所以在本设计中取 A=47： mATDe162473010max根据表 3.5，选取 D=180mm，d=125mm,厚度 h=3.5mm。 表 3.5 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径 mD/160 180 200 225 280 300 325 350 380内径 d110 125 140 150 155 165 175 190 195厚度 /3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4C0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557310.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827单面面积 2/cm106 132 160 221 302 402 466 546 6783.6 摩擦片的摩擦系数 和单位压力 p(N/mm2) 摩擦片的摩擦因素是一个很重要的基本参数，它与摩擦片的材料、工作状态下的温度有关。还与摩擦片的单位压力和打滑时的速度等因素有联系。在本设计中用的是最常见的摩擦材料-石棉基摩擦材料。通过大量的实验的知，仅仅考虑 P 的值对摩擦片的是否耐磨是没有结果的，那是因为造成摩擦片磨损的最主要条件是 PV 参数。单独对于离合器而言，如果只减少 P 值参数。那么摩擦片的面积就要加大，面积的加大了摩擦片的质量就会增加，从而可以磨损的量就增加了。这样就会大大的提高摩擦片的使用时间。从这个我们可以看出。从某个程度上讲，P 的大小反应了离合器的使用寿命，P 值越小，寿命越长；反之寿命则越短。因此在我们在设计的时候确定 P 这一参数时，应该结合着摩擦片的大小。还有就是摩擦片的工作环境和它的材料。根据前面所探讨的内容，假设离合器在比较恶劣的环境下工作量比较打的时候，我们就可以把 P 参数的值取的较小些，因为只有降低单位压力 p，增加摩擦面积。加大容许的磨耗的体积，增加使用磨耗量，才可以使的使用时间变长。但是当摩擦片的外径较大时，要适当的降低摩擦面上的单位压力 P。因为在其他条件不变时，单独的增加摩擦片的外径，外径增大了根据公式就会导致外缘的线速度增加，速度增加了摩擦就会更加严重。从而会产生更多的热量，再因为它本身零件过大，各个地方的受热不同，外缘的温度高于内圆的温度就形成了梯度。为了消除这种现象，我们在设计计算时就要平衡 P 值和摩擦片的外径。具体见表 3.6：重庆科技学院本科毕业设计 3 离合器容量设计10表 3.6 摩擦因素 与许用单位压力p摩擦材料 )/(2mN模压 0.2 0.100.25石棉基 编织 0.3 0.250.35铜基 0.3 0.30 左右粉末冶金 铁基 0.4 0.30 左右金属陶瓷 0.4 0.350.65无石棉有机摩擦材料 0.2-0.4 0.200.403.7 校核离合器所选尺寸离合器尺寸的校核可以用公式：（3.8）)/1(233maxDdZpTec 式中： 摩擦片外径 ； 是摩擦片内径 ； 单位压力 ； 摩擦片D)（ dpMpaZ工作面数，单片为 2，双片为 3； 发动机最大转矩 ； 离合器后备系数；axe )(mN离合器的转矩容量 。cT(N综上所述根据本次设计要求，取后备系数 ；摩擦因素 ；摩擦片工作3.13.0面数 ；在由已知条件： ；则：ZTe12maxMPappDdZce265.0 )18025(.03.14.3)/(333a 根据表 3.6 单位压力 在允许的范围 0.250.35 内，在根据前面的摩擦片圆周速Ma度的限制计算，所选离合器尺寸、参数合理。重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成114 从动盘总成从动盘可以分为两种结构类型：一是带扭转减振器，二是不带减振器的。相对于带扭转减振器的从动盘而言，不带减振器的从动盘结构就显得没有那么的复杂，而却更加的轻简。但是，在现在的汽车上几乎都是带扭转减振器的从动盘。系零件的寿命，改善汽车在启动和行驶过程中的舒适度，并让汽车平稳起步。这时因为带扭转减振器的从动盘它可以让离合器在结合时产生的共振现象消除。还可以减少结合时的噪声和加大传动效率。本设计中选用的是带扭转减振器的从动盘。其结构简图如图 4.18从图中我们可以看出，从动盘的结构是比较简单的。它主要是又两片摩擦片和夹在中间的从动盘、还有就是从动盘毂。它们结构连接也是比较简单的，总体都是通过轴向连接的。两片摩擦片 1.13 是通过 2,14,15 的铆钉连接在从动盘上的，从动盘上的转矩就是通过摩擦片上的摩擦力矩传来的；而从动片 5，从动盘毂 8 和减振盘 12 则是通过限位销 7 轴向连接的；而它们三者中间都有着减振摩擦片 6,9。它们取到的作用是减少轴向上的振动；在从动片，从动盘毂，减振盘上都有沿着圆周上开的用于装减振弹簧的长方形的孔，它们是位置和数量都是相同的，而却它们还有着定位减振弹簧的作用；这样从动片上的转矩就可以通过减振弹簧传递给从动盘毂了；所以从动盘毂是可以相对于从动片和减振盘做转动的，而却只能在一定范围内的转动，所以这就需要图 4.1 带扭转减振器的从动盘1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成12限位销，它的作用就是限制从动盘毂的转动极限；在从动片和减振盘上的长方形孔上有着翻边，这样就能防止减振弹簧跑出来，造成危险。而在设计从动盘的时候应该注意让从动盘的转动惯量越小越好，通常在从动盘上打些孔，这样在传递转矩时就可以减轻齿轮间的冲击；还有就是让摩擦片上受到均匀的压力；还要有轴向的弹性使得离合器结合时比较平稳；最重要的是从动盘总成要有扭转减振器，消除从动盘中的共振现象；从动盘还需要较好的强度。4.1 摩擦片的材料选择由于离合器摩擦面片在离合器结合过程中将与飞轮和压盘产生严重的滑磨，在相对很短的时间内就会产生大量的热，所以摩擦面片应具有下列一些综合性能才能保证摩擦片不会失效：1在工作时有相对较高的摩擦系数；2能在允许的寿命时间内保持它的摩擦特性，不会出现摩擦系数变化的情况；3有良好的吸热和散热功效，并有好的耐磨性；4有较好的承受载荷的能力，不会出现变形，裂纹的状况；5能抵抗高转速下大的离心力荷载而不被破坏；6在传递发动机转矩时，有足够的剪切强度；7具有小的转动惯量，却材料加工性能良好；8在正常的工作环境中与压盘和飞轮间有着较好的摩擦性能；9不受其它摩擦的影响，有独立的摩擦特性；10.不会污染环境。4.2 从动片离合器的从动片是摩擦片的载体，并传递扭矩给减振弹簧到从动盘毂。因为汽车在行驶的过程中要不断的换挡，离合器要不断的分离结合，这时离合器的从动盘的转速就会发生变化，或是増速，或是降速。这种转速不停的变化会导致从动盘的转动惯量不停的变化，加速了变速器中的同步装置的磨损。惯性力越大从动盘的转动惯量就越大。所以从动盘的转动惯量需要很小，在设计从动片的时候就应该让从动片的质量尽可能的小。并却让质量分布在从动盘的中心。制作从动片的时候通常是用1.32.0厚的薄钢板冲压而成。有时为了进一步减小从动片的转动惯量。将从动片外缘的盘形部分磨至 0.651.0，这样质量更加靠近旋转中心。通常从动片在与摩擦片接触的地方都有波形片。波形片是有轴向的弹性力的，所以在离合器接触的过程中，两块摩擦片不是直接刚性的压在飞轮和压盘之间的，而是有一定的时间间隔的。它们之间的压紧力是逐渐增加的，这样从动盘所传递的转矩是重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成13慢慢的增加的，减少了振动。波形片还有一个优点就是使摩擦片受到的压紧力更加的均匀。这样不会产生点接触的现象，减少了磨损增加了摩擦片的使用时间。还很好的稳定了摩擦力矩。具有这种优点的从动片有三种结构形式：整体式的弹性从动片 分开式的弹性从动片 组合式弹性从动片。4.3 从动盘毂从动盘毂主要有两个部分而成：法兰和盘毂。它们可以是装配式还可以直接铸造在一起。在本设计中用铸造在一起的结构。离合器从动盘毂的作用就是传递发动机的转矩，而却它是离合器的最终输出转矩的零件 8。从动盘毂通过花键直接与变速器的第一轴连接，所以从动盘毂中的花键需要传递着发动机几乎全的转矩给变速器的第一轴上 8。因此花键需要很高的强度才能保证它不失效。花键与变速器的第一轴是动配合的，因为在离合器结合、分离的时候从动盘需要在变速器的第一轴上轴向移动的 8。而花键一般选用的是矩形花键并却齿侧对中的与变速器第一轴安装。花键的尺寸可根据摩擦片的外径 D 与发动机的最大转矩 选取：（见表 4.1）maxeT表 4.1 从动盘毂花键尺寸系列表花健尺寸摩擦片的外径/mmD/N.mmaxeT齿数n外径/mmD内径/mmd齿厚/mmt有效齿长/mml挤压应力/MPac160 49 10 23 18 3 20 98180 69 10 26 21 3 20 116200 108 10 29 23 4 25 111225 147 10 32 26 4 30 113250 196 10 35 28 4 35 102280 275 10 35 32 4 40 125300 304 10 40 32 5 40 105325 373 10 40 32 5 45 114350 471 10 40 32 5 50 130根据本设计中摩擦片外径 ，则可取花键中： ， ，mD18010nmD26， ， ， 。 md21b3l2MPa6.由于花键在工作过程中主要是因表面挤压力过大而损坏，所以在选定花键尺寸后要进行花键的挤压应力的强度校核计算，当应力偏大时可以适当的增加花键毂的轴向重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成14长度来降低花键单位面积的挤压应力。挤压应力校核公式：（4.1）)(MPanhl挤 压式中： 为花键齿的侧面压力 ，而 ; 分别为花键的内外径P)(NZdDTe)(max,； 为发动机的最大转矩 ； 为花键齿数； 为从动盘毂的数目，取）（ maxeT）n； 花键齿的工作高度 ，而 ； 花键有效长度 。1Zh)(m2/)(hl)(m带入数据得： NdDTPe 33-max 1062.1026)( ）（ mh5.2 ， 合格MPaMPanl 6.123.5102.106)(3 挤 压因为从动盘毂需要在变速器的第一轴上轴向的滑动，所以从动盘毂的轴向长度需要一定的距离。如果这个距离取的过小，由于他们之间是动配合，之间有间隙就会导致从动盘毂在自由移动的时候产生倾斜，就会阻碍离合器结合和分离。因此我们一般取从动盘毂的轴向长度与花键的外径相同。但是汽车常在恶劣环境中工作，从动盘毂的轴向长度可以适当的增加，可以为花键外径的 1.41.5 倍。在本设计中为一般小汽车，故取从动盘毂长为 。m264.4 扭转减振器的设计计算在汽车的行驶过程中，由于汽车站的发动机工作部均衡，转矩会产生周期性变化，所以传动系传递转矩时会引起传动系扭转振动。传动系发生扭转振动会使传动系零件的应力成倍的增加，而这种应力具有交变性，这样传动系中的零件的寿命就会大幅度的减少。这种原因还是引起齿轮噪声的重要因素。因此，常在离合器的从动盘中装几个扭转减振器，来消除从动盘的共振状况。扭转减振器不但能消除共振现象，它还可以让曲轴和变速器的第一轴的轴度更高，减少了离合器摩擦副中摩擦磨损；还能缓和从动盘毂与从动片在离合器结合时的动载荷。这样汽车才能平稳的起步。重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成15本设计采用弹簧摩擦式扭转减振器。其结构如图 4.212：在这种结构中，从动盘 1 和从动盘毂 5 沿圆周方向弹性的连接在一起，而其上沿圆周切向都开有 6 个长方形的长方形孔，每个孔中装有一个减振弹簧 2。发动机的转矩则从摩擦片中摩擦力矩传递给从动片，从动片再传递给与从动盘毂中的减振弹簧，减振弹簧再传递给从动盘毂。缓和了它们之间的扭转刚度。而从动片 1、减振盘 7、从动盘毂 5 之间的装有的减振摩擦片 6 可以有效的抑制传动系统可能出现的共振。限位销8 出去将从动片 1 和减振盘 7 铆在一起外，还用来限制从动盘毂相对从动片转动的角度，是为了限制减振弹簧 2 的变形，防止它过早的失效。而在设计扭转减振器的时候，大多数是参照以前的经验在加以创新。减振器结构尺寸简图如图 4.312：图 4.3 减振器尺寸简图图 4.2 带扭转减振器的从动盘总成结构示意图1从动盘；2减振弹簧；3碟形弹簧垫圈；4紧固螺钉；5从动盘毂；6减振摩擦片 7减振盘；8限位销重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成164.4.1 性能参数计算根据减振器尺寸简图，计算其在驱动工况中的相关数据：1极限转矩 jT极限转矩 通常不会超过发动机转矩的 2 倍，一般可取j（4.2）max)0.51(ejT对于本设计取 1.5 倍，则 NTej .8412351max2摩擦转矩 减震器扭转刚度 与离合器的结构和发动机最大转矩有关。在设计时必须合理的dK选择摩擦转矩 。一般可按下式初选T（4.3）mNTe 45.18235.017.06.max）（初选 。N193预紧转矩 nT减震弹簧在安装时都有一定的预紧。研究表明，当 增加时，共振频率将向减小nT频率的方向移动，这是有利的。但 不应大于 ；这时因为在反向工作时，扭转减震nT器会提前停止运动，可按下式选取（4.4）mNTen 76.1423.015.0.max）（初选 。mNn154减震弹簧在从动盘毂上的分布半径 ：1R（4.5）2/)75.06(1d式中， 为离合器摩擦片的内径。d由于摩擦片的内径要满足 ，结合两个条件，取mRd21重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成17mdR5.372/16.02/.1 5减震弹簧的数量 ：可参照下表 4.2 选取。Z表 4.2 减震弹簧数量选取表离合器摩擦片外径 mD/ 减震弹簧数量 Z350 10 以上在本设计中， ，选取： 。mD1804Z6极限转角 j在离合器结合时减震器的转矩预紧转矩增加到极限转矩，这时它们之间就会相对的转动，这个相对转动的角为极限转角 为j（4.6）02arcsinRlj式中， 为减震弹簧的工作变形量。l全部减震弹簧总的工作压力 ：指限位销在从动盘毂法兰上缺口中的间隙 消除zP 时，减震弹簧压缩到极限时的工作压力，此时扭转减振器所能传递的转矩为极限转矩，所以可得 为jTzP（4.7）NRTjz 492015.378/31则减震弹簧单个的工作压力 ：（4.8）ZPz123049/7扭转角刚度 扭转角刚度可根据经验选取 ，故可取dKjdTK（4.9）mNTj 185.01重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成184.4.2 减震弹簧的尺寸图 4.4 减振弹簧计算简图见图 4.4，弹簧中径 ：一般由结构布置来确定，一般取 左右。cDmDc15则取 。mDc12弹簧钢丝直径 ：d（4.10）mPDc 97.36014.3283 式中， 为减震弹簧单个工作压力；扭转许用应力 可取 。通常左右PMPa605。故取：md43md4减振弹簧刚度 ：k（4.11）mNZRKd /3284)105.37(8102 减振弹簧有效圈数 ：i（4.12）kDGic 8.1032)1(8)(. 46434式中， 为材料的剪切弹簧模量，对碳钢可取 。MPaG4.减振弹簧总圈数 ：一般在 6 圈左右，总圈数 和有效圈数 间的关系为nni（4.13）)25.1(i故取 。6n减震弹簧最小高度 ；指减振弹簧在最大工作负荷下的工作长（高）度，考虑到minl此时弹簧的压缩各圈之间仍需留一定的间隙，所以（4.14）4.261)(in dnl重庆科技学院本科毕业设计 4 从动盘总成19减振弹簧总变形量 ：指减振弹簧在最大工作负荷下的最大压缩变形，为l（4.15）mkP75.32810/减振弹簧的自由高度 ：指减振弹簧无负荷时的高度，为0l（4.16）15.307.46min减振弹簧预变形量 ：指减振弹簧安装时的预压缩变形，它和选取的预紧力矩l有关，为nT（4.17）mkZRTln 305.15.37428 -1 减振弹簧安装工作高度 ：它关系到从动盘毂零件窗口尺寸的设计，为l（4.18）l 84.290.0从动片相对从动盘毂的最大转角 ， 最大转角 和减振弹簧的工作变形量有关，其值为)( ll（4.19）)5.3720.arcsin()2/arcsin(1 Rl限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙 1（4.20）sin21式中， 为限位销的安装尺寸。值一般为 。2Rm45.限位销直径 d按结构布置选定，一般 ， 可取 。d12.9d9重庆科技学院本科毕业设计 5 压盘与离合器盖205 压盘与离合器盖5.1 压盘压盘的设计在汽车周布弹簧式离合器中占有很重要的部分，它的总体设计主要包括压盘本身的尺寸设计、结构设计以及它与离合器盖板之间力与力相互传动方案的设计以及确定。5.1.1 压盘传力方式离合器中缺少压盘这个零件是不能正常运行工作的，电动机通过高速轴递交转矩时，由于传递力的作用，飞轮高速的旋转带动压盘，使从动盘转动，由此可以看出压盘、飞轮和从动盘之间的关系是非同一般的，这种联系不是固定不变的，离合器分离的时候，压盘与从动盘分开，压盘的这种在轴上的向上、向下的运动就是压盘的传力方式的具体体现。所以在离合器盖和压盘之间的传力需要特殊的结构 ，常用的连接方式有凸块-窗孔式、传力销式、键槽-指销式、键齿式、弹性传力片（结构如图 5.1） 。但前三种连接方式有一个共同的缺点，即传力处之间有间隙。这样，在传力开始的一瞬间，将产生冲击和噪声。飞轮、压盘与从动盘相互之间并不是直接接触，而是有一定的间隔，这样运动起来就会产生很大的撞击并产生较强烈的噪音，严重的时候更会出现裂纹甚至断裂等情况。为了减少或者避免此类情况发生，本人在此次设计中压盘的传动方式采用的是弹性传动片方式。5.1 压盘与飞轮的连接方式 12（a）凸块-窗孔式；（b）传力销式；（c）键槽-指销式；（d）键齿式；（e）弹性传力片重庆科技学院本科毕业设计 5 压盘与离合器盖21弹性传动片式的传力方式如图 5.1 中的（e） ，弹性传力片在压盘传动中的作用中观重要，她是有相对较薄的弹簧钢冲压制成，它的连接方式有很多种，本次设计采用的是两端分别连接，也就是说一端固定在离火器的端盖上，另外一段固定在压盘上，传力片的布置方式根据其受力情况可以分为很多种，根据受力分析，传力片均布分布在压盘四周，并与压盘外圆相切，传动片的数量一般取三到四组，每组分别有两到三片。这时当发动机驱动时受力片受拉，当离合器结合、分离时受压。这种驱动压盘的方式与其他方式相比优点非常突出， 结构上也相对简单，容易制作，生产效率也较高，采取这种驱动压盘方式最为重要的作用是解决了压盘的定位问题。压盘与从动盘的压紧方式、与离合器的分离方式都是设计压盘结构的重要因素，经过对比和筛选，最用采用圆柱式弹簧作为压紧装置。5.1.2 压盘的几何尺寸的确定压盘的内劲与外径的大小取决于摩擦片的相应尺寸，根据本次设计的摩擦片的大小，将压盘的外径取 ；内径取 。mD185md120压盘的厚度确定主要依据以下两点：1压盘的质量 正常工作中，离火器每次的分离与结合，都会产生相对摩擦，摩擦会产生的大量热，每次产生的热量相对较少，但是离合器的每次分离与结合时间很短很短，所以即使很少量的热也无法散掉，这样随着离合器的多次运动，积少成多，热量也随之加剧，太多的热量无法散去会出现很严重的后果，其中包括摩擦系数下降，从而导致摩擦片的严重磨损，如果工作时间较长，且不间断的时候，更会出现摩擦片断裂现象。这样产生的热量无法散出成为了设计中的难点，所以设计压盘的时候必须要有足以使产生大量热均匀分布的体积与重量。2压盘的刚度 大量的热集聚无法散去会使零件发生形变，从而影响离合器的正常运行，所以要求压盘必须具有较高的刚度和强度，这样发生形变的概率会相对减小很多。 离合器工作产生的大量热影响很多因素，为设计的重中之重，所以必须对其进行校核，热量是累计的，所以只需计算离合器一次工作产生的热量进行校核就可以，校核产生的结果显示，温度应该在 810 度以下，可以适当增加压盘的厚度。综上所述，所设计压盘的厚度必须超过 15mm，但一般不小于 。而却压盘的结m10构设计还要加强通风、冷却。在本设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为 。155.1.3 压盘的材料选择压盘材时必须要具有较好的导热能力与较高的抗摩擦能力，所以选取金相组织为珠光体结构的灰铸铁是最为合适的。另外添加少量金属元素(如镍、铁、锰合金等)来重庆科技学院本科毕业设计 5 压盘与离合器盖22增强其机械强度。5.1.4 压盘的温升性能校核校核公式如下：（5.1） 压cmL式中： 为传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器， ； 为压盘的质量 5.0压m； 为压盘的比热容，铸铁的比热容为 ； 为滑磨功 。）（ kgc )/(28.54KkgJcL)(N5.2 离合器盖的设计离合器盖一般都与飞轮用螺栓连接在一起，通过它传递发动机的一部分转矩给压盘。离合器盖还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。所以在设计中应注意：1离合器盖的刚度：离合器的每次分离是靠分离支杆的支撑来完成的，而分离支杆的支撑面试离合器盖，所以必需要求离合器盖具有较高的刚度要求。如果刚度不够，离合器长期的分离产生的力会通过分离支杆传递到离合器盖上，会使其发生缓慢形变，使离合器不能正常运行。 2离合器的散热性能：离合器分离和结合产生的大量热，这就要把离合器盖上多设计几个通风口，这样可以尽快的散掉因离合器工作速度较快而不发散掉的热量。重庆科技学院本科毕业设计 6 离合器的分离装置236 离合器的分离装置6.1 分离杆设计分离杆主要是控制压盘在轴向上移动，来实现与从动盘的结合和分离的结构。分离杆一般都是使用在周布弹簧式离合器上，而分离杆的数目一般选用 3 到 6 个 8。根据本设计中压盘的结构尺寸取分离杆的数目为 3 个。而分离杆的结构也多种多样。在本设计中分离杆应具有结构简单，分离杆在轴向上可以有一定调节能力和安装方便的特性外。所以选用的是摆动式的分离杆结构。6.1.1 分离杆设计1分离杆应有足够的刚度在需要离合器分离时，分离杆会带动压盘让其与从动盘分离，此时的分离杆需要承受所有压紧弹簧的压紧力，比从动盘承受的压紧力还大，因此分离杆的刚度必须要足够，不能产生分离杆变形、失效等现象来影响从动盘与分离之间的结合与分离。所以在设计分离杆时应对分离杆采用加强筋。2分离杆铰接处应尽量避免运动上的干涉在要使压盘与从动盘分离时，分离杆需要绕着分离杆上的交接点旋转。这就会出现运动干涉的现象，不能使得离合器顺利的分离。因此为了防止这种现象的产生，需要在分离杆采用特殊的结构。为了再结构上满足要求，设计中采用的摆块式分离杆。3分离杆内端高度应可以自由调整分离杆在安装的时候很难保证各个分离杆在同一平面上。如果不在同一平面上，在离合器分离的时候压盘就不会同时的分离开，会造成压盘与从动盘之间存在局部压力过大，这样的就会加剧摩擦片的磨损。为了防止这种情况，在设计分离杆的时候，在上面加入了可以通过分离杆在离合器外端的部分来自由调节分离杆的位子。4分离杆铰接处应该用滚针轴承在分离杆的铰接处采用滚针轴承。可以减少磨损、提高效率。6.1.2 分离杆的材料选择在本设计中采用的是摆动式分离杆，所以用厚为 2.5的中碳钢板冲压而成。而却分离杆的表面需要进行氰化处理。