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）的高速发展，人们对离合器的要求越来越高，离合器的使用条件也越来越苛刻。

从提高离合器性能的角度出发，传统推式膜片弹簧离合器的结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵形式发展。

因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器目前发展趋势。

在离合器的操纵机构中，由于重型和中型汽车的离合器压紧弹簧的压紧力很大，人们（ré

nmen）又采取各种助力装置来减轻驾驶员的劳动强度，如日本产TKL20型重型汽车采用弹簧助力；

红岩CQ261和北京BJ370等重型车采用气压（qì

yā）助力等。

本次设计的是CA1091型汽车离合器操纵机构，根据所给的离合器基本参数、发动机的扭矩负载等参照其他设计者的成功经验主要对离合器操纵机构进行设计，同时也对操纵机构的主要零部件的结构和性能进行了校核。

对当前主流的各种形式的离合器操纵机构的工作原理、发展趋势及优缺点进行了简单介绍。

在各种离合器操纵机构间进行了横向对比。

经过对比选择了结构简单、便于设计、维修方便的弹簧助力式离合器操纵机构。

对普通弹簧助力式离合器操纵机构进行了优化设计并确定了结构简图。

在对离合器操纵机构零部件分析中对离合器操纵机构工作原理进行了阐述，计算了离合器操纵机构性能参数，并对其性能参数进行分析校核。

对操纵机构的性能进行详细分析的过程中，在本课题所给的数据的基础上，查找了离合器操作机构的踏板行程、踏板力的约定范围，在踏板工作半径的确定等方面借鉴了已有的设计经验，本文重点研究了弹簧助力式离合器操纵机构设计过程的每个详细环节，对所涉及的每个零件进行了详细的筛选、计算、校核。

第一部分（bù

fen）离合器设计

1汽车（qì

chē）离合器分析（fēnxī）

1．1离合器的基本组成和分类

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。

在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构（离合器踏板）五大部分组成。

摩擦离合器按从动盘的数目分为：

单片离合器和双片离合器；

按压紧弹簧的结构形式分为：

螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。

1．2离合器的功用

离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。

其主要作用：

.汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；

.在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮（chǐlú

n）之间的冲击；

.限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件（lí

nɡjià

n）因过载而损坏；

.有效地降低传动（chuá

ndò

ng）系中的振动和噪声。

1．3汽车离合器设计的基本要求

在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化”（系列化，通用化，标准化）要求等，合理选择离合器的结构。

在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：

.在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。

.接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。

.分离时要迅速、彻底。

.从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。

.应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。

.避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。

.操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。

.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。

.具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。

.结构（jié

gò

u）应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。

2摩擦（mó

cā）离合器基本结构尺寸、参数的选择

2．1摩擦片外径（wà

ijì

nɡ）及其它尺寸的确定

2．1．1摩擦片外径

本次以CA1092型汽车为设计依据。

摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命。

它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。

显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。

发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩（N·

m）来选定时，可根据公式

（2-1）

式中——摩擦片外径，mm

——发动机最大转矩，N·

m

A——和车型及使用情况有关的系数，小轿车A＝47；

一般载货汽车A＝36（单片）或A＝50（双片），取A＝50.

所给题目中的最大转矩为150N·

m，则摩擦片外径为

mm

按照我国摩擦片尺寸标准，由表2－1最终（zuì

zhōnɡ）选定摩擦片的尺寸为＝180mm。

2．1．2摩擦片内径（nè

nɡ）

摩擦片的内径（nè

nɡ）不作为一个独立的参数，它和外径有一定的关系，用比值来反映，定义为

（2-2）

比值关系到从动片总成的结构设计和使用性能。

增加有利于离合器的散热和减少摩擦片内外缘滑磨速度差。

但是，过分增加会使得摩擦片面积减小，影响其传递转矩的能力。

按照目前的设计经验，

一般说来，发动机转速越高，取值越大。

由离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2－1取得，内径＝125mm。

表2－1离合器尺寸系列和参数

外径

内径

厚度

内外径之比C’

单位面积

160

110

3.2

0.687

10600

180

125

3.5

0.694

13200

200

140

0.700

16000

225

150

0.667

22100

250

155

0.620

30200

280

165

0.589

40200

300

175

0.583

46600

325

190

0.585

54600

350

195

4

0.557

67800

380

205

0.540

72900

2.1.3摩擦片厚度（hò

udù

）

对摩擦片的厚度（hò

），我国已规定（guīdì

ng）了3种规格：

3.2mm，3.5mm和4mm。

根据离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2－1，取厚度＝3.5mm。

综上所述，选取摩擦片外径＝180mm，内径＝125mm，厚度＝3.5mm，＝0.694.

2.1.4校核离合器所选尺寸

离合器尺寸的校核可用如下公式

（2－3）

式中——摩擦片外径，mm；

——摩擦片内径，mm；

——单位压力，MPa；

——摩擦片工作面数，单片为2，双片为3；

——发动机最大转矩，N·

m；

——离合器后备系数；

——离合器的转矩容量，N·

m。

后备（hò

ubè

i）系数是离合器一个重要的设计（shè

jì

）参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

在选择时，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（yīncǐ），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）为减少传动系过载，保证操纵轻便，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，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，应选取大些；

5）汽车总质量越大，也应选得越大；

6）发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；

7）螺旋弹簧离合器选取值可比膜片弹簧离合器大些；

8）双片离合器的应大于单片离合器；

9）不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.2～4.0.

综上所述，由于采用的是螺旋弹簧，基本上在公路上行使，取＝1.6，摩擦系数＝0.25，p＝0.41N/mm，内径＝125mm，代入（2－3）得：

可得D＝178.56mm

所求的D与按第一个求得D相近，因此所选择的离合器尺寸。

参数合理。

3离合器零件（lí

n）的结构选型及设计计算

3．1从动盘总成（zǒnɡché

从动盘有两种结构形式：

带扭转（niǔzhuǎn）减振器的和不带扭转减震器的，本次设计中选取的是不带扭转减振器的从动盘，其结构简单、重量较轻，从动盘中的从动片直接铆在从动盘毂上。

按从动盘数可分为单片离合器、双片离合器和多片离合器，单片离合器结构简单，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。

双片离合器传递转矩能力较大，径向尺寸较小，接合平顺。

但中间压盘通风散热不良，分离不够彻底。

多片离合器主要用于行星齿轮变速器换档机构中，它具有接合平顺柔和、摩擦表明温度较低、磨损较小，使用寿命长的优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。

根据课题及参照同类产品，本次设计选取双片离合器。

从动盘由从动片、摩擦片和从动盘毂等3个基本部分组成。

3．1．1从动片

设计从动片时应满足以下要求：

1、设计时要尽量减少其重量，并使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量；

2、为了使离合器接合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构。

采用具有轴向弹性的从动片结构比较复杂，此外由于轴向弹性需要增加分离行程才能保证离合器的彻底分离。

因此在一些情况下（如双片离合器），从动片采用刚性的更有利。

根据题目要求，本次设计选取的从动片不做成具有轴向弹性的。

这首先是因为双片离合器的接合过程本身就比较平顺；

其次，若双片离合器从动片做成弹性的，其结果是要大大增加踏板的工作行程（或是要缩小离合器传动装置的传动比而使踏板操纵力增大），才能保证离合器的分离彻底。

显然，这些都不利于离合器的操纵。

无论何种从动片都要保证其结构形状（xí

ngzhuà

n）的热稳定性，防止翘曲变形，以免摩擦面片压力不均。

根据经验（jīngyà

n），参照同类产品，选取从动片的材料为50热处理HRC40～50