汽车离合器设计.docx

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汽车离合器设计

汽车离合器设计

摘要

汽车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，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴．在汽车行驶过程中．驾驶员飞可以根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时的分离和断开，使发动机向变速器输入动力：

（1）是汽车平稳起步。

（2）中断给传动系的动力，配合档位。

（3）防止传动系过载。

本设计主要针对某轿车设计的离合器。

根据车辆使用条件和车辆参数，按着离合器系统的设计步骤和要求，主要进行以下工作；摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力的确定。

并进行总成设计主要为；分离装置的设计，及从动盘的设计（从动盘毂的设计），及圆柱螺旋弹簧的设计等。

Abstract

Theclutchislocatedinbetweentheengineandtransmissionoftheflywheelcrust,screwedtheclutchassemblyfixedaftertheflywheelplane,clutchoutputshaftisgearboxinputshaft.Inautomobiledrivingprocess.Thedriversteppedontheflycanaccordingtoneedorloosentheclutch,maketheengineandtransmissiontemporarilyseparationanddisconnected,maketheenginetothetransmissioninputpower:

（1）iscarsmoothstart.

（2）theinterrupttotransmissionpower,cooperateagear.（3）preventtransmissionoverload.Thisdesignismainlyaimedatacardesignedclutch.Accordingtothevehicleuseconditionandvehicleparameters,accordingtotheclutchsystemdesignstepsandrequirement,mainlyforthefollowingwork;Frictionslicesdiameterdetermination,andclutchdeterminationofunitislengthened,pressuredetermination.Andassemblydesignmainlyfor,Separationdevicedesign,anddrivenplatedesign（platenhubdesign）,andthedesignofcylindricalhelicalspringetc.

引言

离合器是汽车传动系的重要部件。

汽车从启动到行驶的整个过程中，离合器它的作用是使发动机与变速器之问能逐渐接合．从而保证汽车平稳起步；替时切断发动机与变速器之间的联系．以便于换档和减少换档时的冲击：

当汽车紧急制动时能起分离作川，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用：

离合器类似开关．接合或断离动力传递作用，因此．任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。

随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化。

作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。

伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的完善，离合器产品不论是性能结构方面还是生产制造方面都发生了很大变化。

1981年，法国人制成了摩擦片式离合器，此后浸在油中工作的湿式多片离合器逐渐取代了锥形离合器，但多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住，致使离合器分离不彻底，造成换档困难，所以它又逐渐被干式多片离合器取代。

多片干式离合器的住要优点是由于接触面多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步；但因片数多，从动部分的转动惯量大，还是感到换档不够容易。

另外，中间压盘的通风散热不良，容易引起过热，加快了离合器的磨损，甚至烧伤和碎裂，如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。

随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断提高改进，一适应新的使用条件。

从国外的发展动向来看，近年来车辆在性能上向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。

此外，随着汽车发动机转速功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，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等重型车采用气压助力等。

1汽车离合器分析

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。

其构造如图1－1所示，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。

图1－1离合器结构示意图

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，防止传动系各零件因过载而损坏；

.有效地降低传动系中的振动和噪声。

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。

.结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。

2摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择

2．1摩擦片外径及其它尺寸的确定

2．1．1摩擦片外径

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最终选定摩擦片的尺寸为＝180mm。

2．1．2摩擦片内径

摩擦片的内径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

3.5

0.700

16000

225

150

3.5

0.667

22100

250

155

3.5

0.620

30200

280

165

3.5

0.589

40200

300

175

3.5

0.583

46600

325

190

3.5

0.585

54600

350

195

4

0.557

67800

380

205

4

0.540

72900

2.1.3摩擦片厚度

对摩擦片的厚度，我国已规定了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。

后备系数是离合器一个重要的设计参数，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，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离合器零件的结构选型及设计计算

3．1从动盘总成

从动盘有两种结构形式：

带扭转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