车用膜片弹簧离合器设计.docx

车用膜片弹簧离合器设计.docx

《车用膜片弹簧离合器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车用膜片弹簧离合器设计.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

车用膜片弹簧离合器设计

车用膜片弹簧离合器设计

摘要

汽车离合器是汽车传动系中直接与发动相连的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递。

本次设计的为车用膜片弹簧离合器，查看相关资料，确定了离合器的传递动力方式为摩擦式离合器，根据任务书中给定的数据和要求，对比各种机构的利弊，选择单片离合器，确定本次设计的离合器为拉式膜片弹簧离合器，扭转减震器采用变刚度扭转减震器。

在相关参数确定过程中，根据任务书中给定的各个数据，查看相关资料，引用其中的公式，计算出摩擦片的外径、内径、厚度，膜片弹簧的内截锥高度、钢板厚度，膜片弹簧对压盘的压紧力，以及操纵机构的各个数据等数据。

在设计中，对比各种机构的利弊，选取对本次设计的最佳方式，对各个参数数据进行优化，以期最终达到提高传动效率、制造方便、环保且使用方便的效果。

关键词：

膜片弹簧,单片离合器,摩擦式离合器,扭转减震器

Listfunctioncouplingdesign

Abstract

Tractoristhemodernizationofagriculturalproductionintheirreplaceabledrivingforceformachinery,inagriculturalproductionwithawiderangeofuses.

Accordingtoconveythedrivingforce,frictionclutchisdividedintotwo-and-hydraulic,acomprehensiverangeoffrictionapplications.Frictionclutch,accordingtothenumber-driven,canbedividedintosingle-anddouble-andmulti-chipthreekinds;underpressure,canbedividedintojoint-andoftenveryjunctionofthetwo,accordingtoitsprinciplerole,Single-anddual-roleofthesub-typerole.

Double-actionclutchofmotorvehiclesandtractorsisoneofthecomponents,itisinstalledwithaclutchtwodifferentfunctions:

tobethemainforcedrivingwheeltransmissionclutchandthepowertransmissionpoweroutputshaftoftheclutch.

     Frictionclutchsinglemomentofinertiahasdrivensomesmallamountofheatisgood,simplestructure,theadjustmentconvenient,compactsize,theadvantagesofcompleteseparation,whiledual-andmulti-chipclutchengagementAlthoughmoresmoothly.

Keywords：

diaphragmspring,Frictionclutchsingle，Frictionclutch，turnbacktheshockabsorber

目　录

前言1

第1章离合器概述2

第2章离合器设计要求及参数3

第3章离合器设计结构方案分析4

3.1离合器从动盘数选择4

3.2离合器压紧弹簧的选择43.3离合器弹簧支撑形式的选择5

3.4离合器压盘驱动形式的选择.6

第4章离合器设计计算8

4.1后备系数β8

4.2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙9

4.3单位压力p.9

4.4摩擦片外径D、内径d和厚度b10

4.5离合器基本参数的优化10

4.6膜片弹簧的主要尺寸11

4.7膜片弹簧的弹性特性曲线12

4.8膜片弹簧主要参数的选择13

4.9膜片弹簧材料及制造工艺14

4.10膜片弹簧的优化设计15

第5章主要零部件的结构设计.16

5.1扭转减振器的设计16

5.1.1扭转减振器的概述16

5.1.2扭转减振器的设计17

5.1.3扭转弹簧的设计18

5.2离合器操作机构的设计19

5.2.1对操纵机构的要求19

5.2.2操纵机构形式选择20

5.2.3离合器操纵机构的主要计算20

5.3离合器的结构元件设计21

5.3.1从动盘总成设计21

5.3.2从动盘设计22

5.3.3摩擦片的设计22

5.3.4花键毂的设计23

5.4离合器盖总成的设计23

5.4.1离合器盖结构设计的要求23

5.4.2压盘的设计24

5.4.3压盘的结构设计与选择24

5.4.4对于分离杠杆装置的结构设计要求25

5.4.5分离轴承总成25

设计总结27

谢辞28

参考文献29

前言

自1886年第一辆汽车至今，汽车工业经历了100年的飞速发展。

随着汽车发动机转速和功率的不断提高，汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。

离合器是汽车传动系中直接与发动机相联接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系统的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；换挡前也应切断动力传递，减轻啮合冲击，换档后也要柔和连接动力传递；在某些恶劣环境里，利用主动部分、从动部分的相对运动，减轻载荷冲击，防止过载荷。

汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，随着汽车发动机转速和功率的不断提高电磁离合器、液压离合器、自动离合器等成为新的发展方向，传统的操纵形式也正向自动操纵方向发展。

提高离合器的可靠性、使用寿命，增加传递转矩的能力、简化操纵机构，适应高转速，大转矩的发动机已成为离合器的新的研究方向。

我国地形复杂，汽车设计的特点之一就是要考虑其使用条件的复杂多变，汽车设计人员一定要仔细调查，精心设计，才能确定合理方案，使汽车能对复杂的使用条件有良好的适应性并保证可靠工作；由于汽车产量大、品种型式多，所以设计中尽可能采用部件专业化和实行“三化”，以简化生产、提高功效和改进产品质量、降低成本。

这些都对离合器提出了很高的要求，国外常用各专业化工厂分担各种零部件生产，我国这方面发展很是滞后，如过现状长存，，这必将影响我国汽车行业的长足发展，离合器在这方面已发展得很成熟，但还有很多问题需要解决。

。

由于汽车的用途日益广泛，近20年来汽车的产量不断增大。

据80年代初统计，全世界汽车年产量已达4000万辆。

汽车作为路上运输工具在社会上发挥发作用已经接近甚至超过了铁路车辆，它也给社会带来了很多新的问题。

在多国家中造成了车流密度大、交通拥挤和频繁的交通事故，废气和噪声，新能源无污染型汽车的大立发展已是当务之急，这也给离合器的设计提出了新的挑战！

愿所有致力于发展我国汽车行业的汽车人员，共同把我国汽车行业真正走向世界。

第1章离合器概述

对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。

目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。

它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。

离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证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；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以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。

摩擦离合器主要有主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘等）、从动部分（从动盘、从动轴）、压紧机构（压紧弹簧）和操作机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）四部分组成。

主，从动部分和压紧机构是保证离合器处于结合状态并能够传递动力的基本结构，操作部分是使离合器主、从动部分分离的装置。

随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。

从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。

因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。

第2章设计要求及其技术参数

基本要求：

1）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。

2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。

3）分离时要迅速、彻底。

4）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。

5）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。

6）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。

7）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使寿命长。

8）应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动，缓和冲击和减小噪声的能力。

9）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，以保证有稳定的工作性能。

10）结构应简单，紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

技术参数:

整车载质量（kg）:

5000

总质量（kg）:

9310

最大功率/转速：

99.3kw/3000r/min

最大转矩：

373.4NM/1200

最高车速（km/h）:

90

第3章结构方案分析

汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可以分为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压紧弹簧不同，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可分为拉式和推式两种形式。

3.1从动盘数的选择

单片离合器：

对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。

单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，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，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。

双片离合器与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力比较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，另外结合较为平顺。

但中间压盘通风不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。

多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。

但它具有结合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用在重型牵引车和自卸车上。

根据本次设计参数、对比各种从动盘数离合器的优缺点，整体考虑，最终本次设计选择单片离合器。

3.2压紧弹簧和布置形式的选择

本次设计最终选择拉式膜片弹簧离合器，

膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。

1.膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点：

1）具有较理想的非线性弹性特性。

2）兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。

3）高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。

4）以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀，可提高使用寿命。

5）通风散热良好，使用寿命长。

6）膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。

7）有利于大批量生产，降低制造成本。

但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其非线性特性再生产中不易控制，开口处容易裂纹，端部容易磨损，近年来由于材料性能的提高制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已经成熟。

拉式膜片弹簧离合器中，膜片弹簧的安装方向与推式相反。

在接合时，膜片弹簧的大端支撑在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。

将分离轴承向外拉离飞轮，即可实现分离。

与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有如下优点：

1由于取消了中间支撑各零件，并只用一个或不用支撑环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小。

2由于拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压因此在同样压盘尺寸条件下可采用直径较大的膜片弹簧，从而提高了压紧力与传递转矩的能力，而并不是增大踏板力；或在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构。

3在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，故分离效率高。

4拉式的杠杆比大于推式杠杆比，且中间支撑少，减少了摩擦损失，传动效率较高，使踏板操纵更轻便。

拉式踏板力比推式一般可减少25%到30%。

5拉式无论在接合状态或分离状态，膜片弹簧大端与离合器盖支撑环始终保持接触，在支撑环磨损后不会产生冲击和噪声。

6使用寿命更长。

但是，拉式膜片弹簧的分离指是与分离套筒总成嵌装在一起的，需专门的分离轴承，结构教复杂，安装和拆卸教困难，且分离行程略比推式大些。

由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，它已在一些汽车中得以应用。

所以，本次设计选用拉式膜片弹簧离合器。

3.3膜片弹簧的支撑形式

图3-1为拉式膜片弹簧支撑结构形式，其中图3-1a为无支撑环形式，将膜片弹簧大端直接支撑在离合器盖冲出的环形凸台上；图3-1b为单支撑环形式，将膜片弹簧大端支撑在离合器盖中的支撑环上。

这两种支撑形式常用于轿车和货车上。

图3-1

在图3-1b中，存在支撑环，在支撑环磨损后不会产生冲击和噪声，所以，本次设计采用带支撑环形式的结构。

3.4压盘的驱动方式

压盘驱动方式有凸块——窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。

前三种的缺点是连接件之间都有间隙，驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。

传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，传动片的弹性允许其做轴向移动。

当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。

此结构中压盘与飞轮对中性良好，使用平衡性好，可靠，寿命长。

但反向承载时能力差，汽车反拖时易折断传动片，对材料要求高，一般采用高碳钢。

本次设计中，压盘的驱动方式采用传动片式。

第4章离合器主要参数的选择及计算

摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。

离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为

Tc=fFZRc（4-1）

式中Tc——静摩擦力矩,N·m；

f——摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25-0.30；

F——压盘施加在摩擦面上的工作压力,N；

Rc——摩擦片的平均半径,mm；

Z——摩擦面数，是从动盘数的两倍。

假设摩擦片上工作压力均匀，则有

F=P0A=P0

（4-2）式中P0——摩擦面单位压力,N；

A——摩擦面积,mm2；

D——摩擦外径,mm；

d——摩擦片内径,mm。

摩擦片的平均半径Rc根据压力均匀的假设，可表示为

（4-3）

当时Rc可相当准确地由下式计算

将式（1-2）与式（1-3）带入（1-1）得

（4-4）

第5章主要零部件的结构设计

5.1扭转减振器的设计

5.1.1扭转减振器的概述

扭转减振器主要由弹性元件（减振弹簧或橡胶）和阻尼元件（阻尼片）等组成。

弹性元件的主要作用是降低传动系的首段扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶（通常为三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。

因此，扭转

图5-1单级线性减振器的扭转特性

减振器具有如下功能：

1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。

2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭

设计总结

时光飞逝，转眼到了毕业设计时间，这次毕业设计使我受益匪浅，虽然工作过程中也有挫折和苦闷，但是当自己完成这项工作的时候，内心却是充满了收获的喜悦。

这次毕业设计起到了很好的工作前的实战演练的作用，对以后的工作有很大的帮助，并很好的调整了我们精神状态，

整个设计过程总体上说是紧张、有序进行的，在这里我深刻感受到了团队密切合作的重要性，搞整体作战的协调沟通是多么的必要，这是一种素质也是一种能力，密切配合是设计一部好车的必要条件。

通过这次设计我看到了许多自己的不足之处，首先实践方面很欠缺，对很多典型零件认识了解不够，以至于在设计中碰到了许多的困难。

其次在专业知识方面还是有所欠缺的，在平时学习中碰到同时也使得我查阅工具说的能力得到了进一步的提高。

在这次设计过程当中，也一定存在着不少不合理的地方，恳请老师批评指正。

最后向这次指导我的万玉琼老师致以衷心的感谢，还有其他帮助过我的老师及同学们，谢谢你们！

谢辞

毕业设计是我学生生涯中的最后一次非常重要的作业。

完成这次毕业设计，我的学生生涯也就从此结束了。

学无止境，在社会中我们能学到更多东西，我们在历练中成长。

在这次毕业设计中，我要特别感谢一个人，就是我们的指导老师万玉琼老师，她在我们这次设计中，不辞劳苦，每周定期给我们指导，另外，对

参考文献

[1]王望予汽车设计第4版机械工业出版社2004年

[2]陈家瑞汽车构造（下册）第2版机械工业出版社

[3]纪名刚，陈国定，吴立言机械设计第8版高等教育出版社2006年

[4]巩云鹏,田万禄,张祖立机械设计课程设计第1版东北大学出版社2000年

[5]刘惟信汽车设计清华大学出版社第1版清华大学出版社

[6]徐安石江发潮编著汽车离合器清华大学出版社

[7]刘小年陈婷机械制图第三版机械工业出版社2005

[8]张建中何晓玲课程设计高等教育出版社2008

[9]吴宗泽机械设计中央广播电视大学出版社1998

[10]周兆元陈于萍互换性与测量技术基础第2版机械工业出版社2005

[11]幺居标汽车底盘构造与维修机械工业出版社2002

[12]林宁汽车设计机械工业出版社1999

[13]成大先机械设计手册第四版第3卷北京工业出版社2002

[14]马永林机械原理高等教育出版社1992

[15]王宝玺贾庆祥汽车制造工艺学第3版机械工业出版社2007