夏利离合器设计.docx

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夏利离合器设计

夏利2000离合器设计说明书

摘要

汽车离合器位于发动机与变速器之间的飞轮壳内，由螺栓固定于飞轮的后平面，其输出轴就是变速器的输入轴。

汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。

它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；或暂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用，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，只是形式不同而己。

膜片弹簧离合器技术成熟，又具有经济性好、可靠性高、结构紧凑等优点，应用广泛。

本设计说明书以国产轿车夏利2000为设计对象，针对性地说明其离合器的结构设计，参数选择以及计算过程。

关键词：

汽车离合器膜片弹簧从动盘设计夏利2000

目录

摘要··············································2

目录··············································3

1前言············································4

2离合器结构方案选取······························5

2.1车型参数以及结构设计要求·····················5

2.2从动盘数的确定·······························5

2.3压紧弹簧的结构形式及布置·····················5

3离合器的容量参数及计算··························7

3.1离合器转矩容量·······························7

3.1.1后备系数β·································7

3.1.2转矩容量································7

3.2摩擦片外径D、内径d和厚度t的确定··············7

3.3压紧力及摩擦片单位压力·······················8

4离合器结构零件的设计····························9

4.1从动盘零件的结构选型和设计···················9

4.1.1从动片·····································9

4.1.2从动盘毂及花键·····························9

4.2压盘设计·····································10

4.2.1压盘传力方式的选择·························10

4.2.2压盘几何尺寸的确定·························10

4.3膜片弹簧的设计与计算·························10

4.3.1负荷与变···································10

4.3.2膜片弹簧工作点位置的选择···················11

4.3.3结构参数设计·······························12

4.3.4膜片弹簧的强度校核·························12

总结··············································13

参考文献··········································14

1前言

汽车离合器位于发动机与变速器之间的飞轮壳内，由螺栓固定于飞轮的后平面，其输出轴就是变速器的输入轴。

汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。

它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；或暂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用，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，只是形式不同而己。

膜片弹簧离合器技术成熟，又具有经济性好、可靠性高、结构紧凑等优点，应用广泛。

轿车就是采用膜片离合器，它由主动部分（由壳体、膜片弹簧、压盘等组成的整体并用螺钉固定在发动机飞轮上），被动部分（由摩擦片与从动盘组成）和操纵部分组成。

被动部分装在飞轮与压盘之间，通过滑动花键套在变速器的输入轴上。

在膜片弹簧的弹力作用下，从动盘、压盘与飞轮夹紧，发动机工作时，飞轮和压盘通过它们与摩擦片之间的摩擦带动从动盘一起旋转，将扭矩传递给变速器主动轴。

当驾车者踩下离合器踏板，操纵部分的分离叉将分离轴承推向前，推动膜片弹簧下端，使膜片弹簧上端绕支点转动并拉动压盘向后移动，解除了压盘与摩擦片之间的压紧力，发动机只能带动主动部分旋转，无法将扭矩传递给变速器。

当驾车者松开离合器踏板，操纵部分将分离轴承拉回来，膜片弹簧下端压力解除，恢复原位，压盘在膜片弹簧压力下又向前移动并将摩擦片压紧，发动机又可将扭矩传递至变速器。

摩擦片上还均匀分布了若干只横置的螺旋小弹簧，用于减少离合时的冲击和振动。

汽车工业被称为“改变世界的机器”，也我国的支柱产业之一，近10年来发展快速而稳步，产量年均增长15%。

而我国生产汽车的重要部件离合器的历史要上溯到上世纪30年代，当时在仅有的几家小作坊式汽车修配厂里制造离合器零件。

上世纪50年代中期开始。

一汽、南汽、上汽、“二汽”等相继成立，离合器在其内部的专业化生产工段、车间或工厂也开始批量生产，从此有了真正意义上的离合器制造。

上世纪70年代，我国离合器研究、教育、设计、制造的专业队伍也初步形成。

此后由于汽车产量和保有量的逐年增加，各地又建立了一批离合器专业制造厂，逐渐形成了行业的雏形并初具规模。

现今，汽车产业的竞争，乃是专业人才的竞争。

课程设计是专业人才培养的正要环节。

通过专业课课程设计的研究学习，深入了解掌握汽车离合器的设计过程，进而拓展到整车的基本设计流程，同时培养设计思路，锻炼绘图能力，使得专业知识与技能有一个综合性的提高。

本设计说明书以国产轿车夏利2000为设计对象，针对性地说明其离合器的结构设计，参数选择以及计算过程。

2离合器结构方案的选取

2.1车型参数以及结构设计要求

本离合器设计是在夏利2000车型的框架内进行的，其相关参数如表2-1所示。

表2-1

最大功率/转速

63kW/6000rpm

最大扭矩/转速

110Nm/5200rpm

主减速器传动比

4.11

一档传动比

3.476

整备质量

970kg

轮胎型号

175/65R14

在设计离合器时，应根据车型的类别、使用要求、制造条件以及系列化，通用化，标准化要求，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：

①保证离合器结合平顺和分离彻底。

②离合器从动部分和主动部分各自的连接形式和支承。

③离合器轴的轴向定位和轴承润滑。

④运动零件的限位。

⑤离合器的调整。

2.2从动盘数的确定

夏利2000属于经济型轿车，可选取单片干式膜片弹簧摩擦离合器，因为这种结构的离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘结合平顺，因此该离合器选取单片干式膜片弹簧离合器。

2.3压紧弹簧的结构形式及布置

离合器的压紧弹簧的结构形式有：

圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。

可采用沿圆周布置、中央布置、和斜置等布置形式。

根据本所设计的离合器的已知系数和使用条件所以选取膜片弹簧离合器比较合适。

作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。

膜片弹簧的两侧有支承圈，当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎变平（参看图2-1）。

同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态。

当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘移到膜后移使离合器分离。

膜片弹簧离合器具有很多优点：

首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。

图2-1膜片弹簧离合器工作原理

3离合器的容量参数及计算

3.1离合器转矩容量

3.1.1后备系数β

后备系数β是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转可靠程度。

在选择β时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。

因此，在选择β时应考虑以下几点：

①为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小。

②为减少传动系过载，保证操纵轻便，β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，β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，β应选取大些。

⑤汽车总质量越大，β也应选得越大。

⑥柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些。

⑦发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些。

⑧膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些。

⑨双片离合器的β值应大于单片离合器。

所选车型（夏利）为经济型的小轿车，其取值范围为：

β=1.10—1.25，综合考虑后，这里选β=1.2。

3.1.2转矩容量

转矩容量是离合器的一个本质属性，一旦离合器设计完成，其量便确定。

有式

（3-1）

μ是摩擦因数，通常要利用离合器的摩擦打滑来使汽车起步，故一般一般计算离合器转矩容量时应取；N是对压盘的压紧力，频繁结合引起的高温使弹簧压力衰退会使N明显变动；Z是摩擦工作面数，单片取2，双片取4；是有效作用半径，作为一间接度量值，它随着接触面的磨损及高温造成的翘曲，导致摩擦副的不均匀接触。

转矩容量通常只用来初步定出离合器的原始参数、尺寸，取值是否合适，最终依赖于实验验证。

为保证可靠地传递发动机转矩，进行设计时，应使转矩容量大于发动机最大转矩，关系式如下

（3-2）

3.2摩擦片外径D、内径d和厚度t的确定

摩擦片外径D可根据如下经验公式选用

（3-3）

式中为直径系数，取14.5，已知为110Nm，计算得D≈152。

查表3-1，取得摩擦片尺寸参数为外径D=150mm，内径d=100mm，厚度t=3mm。

表3-1摩擦片（圆环形）推荐值

外径D/mm

内径d/mm

厚度t/mm

单面面积a/

（150）

（100）

（3.0）

----

160

110

（3.0/3.2）

10602.9

（170）

（120）

（3.0/3.2）

----

180

125

3.5

13175.1

（190）

（130）

（3.5）

----

200

140

3.5

16022.1

（215）

（140/145）

（3.5）

----

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