基于桑塔纳2000俊杰推式膜片弹簧离合器系统设计摘要在汽车传动系中，离合器是一种分离、接合装置，通过这种分离和接合实现对传 动系动力的中断和传递。离合器能够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Z间的冲击；在T作中 受到大的动载荷时，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； 同时还能有效地降低传动系中的振动和噪声。由此可见，离合器在汽车上起着至关重 耍的连接发动机与变速器纽带作用。其设计中结构的合理性，性能的稳定性，操作的便捷 性将直接关系到整个汽车的动力性，操作性和经济性。随着汽车运输的发展，离合器的 设计还耍在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。本论文针对轻型货车，根据给定的耍求和参数，设计完成了与Z性能相匹配的离合器。 从汽车的总体设计开始，首先对汽车的结构形式和主耍参数进行了确定。对各种现有的离 合器结构型式进行了分析对比，选择出与设计要求相匹配的离合器结构。然后根据已确定 的汽车参数，对离合器基本尺寸、参数进行了选择，同时对离合器各零部件进行选型、设 计，并计算校核了设计得出的数据，最后通过对机械式操纵系统和液圧式操纵系统特点的 分析，选取了液压式式操纵系统，结合人体工程学要求的舒适性，对其进行了设计和尺寸 计算。总体來说，本论文做了对汽车上常用的干式摩擦离合器设计工作，较详细地介绍了有 关结构、设计、试验等方面的具体方法。可以说，如果对汽车上一般摩擦离合器的设计理 论、方法和试验有较清楚的了解和实践体会的话，那么对解决其他如自动离合器的设计等 问题也会有所启发和帮助。摘要1第1章绪论41.1汽车离合器的研究现状及发展趋势41.2离合器的功用61.3现代汽车离合器应满足的要求614离合器工作原理71.5设计的预期成果8第2章离合器的结构设计92.1离合器结构选择与论证92.1.1摩擦片的选择92.1.2压紧弹簧布置形式的选择92. 1.3 压盘的驱动方式102. 1.4分离杠杆、分离轴承102. 1.5离合器的散热通风102. 1.6从动盘总成112. 2离合器结构设计的要点122.3离合器主要零件的设计132.3. 1从动盘132.3.2摩擦片132.3.3膜片弹簧132.4 本章小结1314第3章离合器的设计计算及说明3.2摩擦片主要参数的选择14163.1离合器设计所需数据摩擦片基本参数的优化3.3.1摩擦片钏钉的强度校核183.4膜片弹簧的设计193. 4.1截锥高度H与厚h比值和板厚h的选择20h3. 4. 2自由状态下碟簧部分大端R、小端r的选择和比值20r3.4. 3膜片弹簧起始圆锥底角a的选择203.4.5分离指数目n的选取203.4.6切槽宽度6 1、6 2及半径匚213.4. 7膜片弹簧小端内半径确定213. 4. 8压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1的确定213. 4. 9膜片弹簧工作位置的选择：213.5膜片弹賛的优化设计213.6扭转减振器设计223.7减振弹簧的设计233.7.1.减振弹簧的安装位置233. 7. 2.全部减振弹簧总的工作负荷P7233.7.3. 单个减振弹簧的工作负荷P233.7.4. 减振弹簧尺寸243. 8从动盘穀253.9压盘的确定273.10传动片283.11分离杠杆装量293.12支承环29章 PR0/ENGINEE 软件304.1 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0简介304.1.1计算机辅助设计(CAD)技术及常用CAD软件304. 1.2Pro/ENGINEER的发展历程304. 1.3Pro/ENGINEER的主要模块及应用领域314. 1.4Pro/ENGINEER Wi Idf ire 4. 0 的新增功能314. 1.5Pro/ENGINEER Wi Idf ire 4.0 核心设计思想32结论34参考文献3536致谢第1章绪论1.1汽车离合器的研究现状及发展趋势汽车是作为一种交通工具而产生的，但是汽车发展到今天已经不能把它理解为单 纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文 明与进步的象征及文明形态的一种代表。人类社会及人民生活的“汽车化”，大大地 扩大了人们日常生活的活动范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高 了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与 人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。随着社会节奏的加速以及人们生活水平的提高，对汽车来说，人们耍求它有自 重轻、行使速度高、加速性能好、使用丁各种路面上甚至无路地区行驶及机动灵活等 特点。为了满足汽车各种行使的需求，在汽车上耍需耍有一套复杂的传动系统。现代 汽车上最常用的是机械式传动系统，它是由发动机以及离合器、变速器、万向节传动 轴、主减速器、差速器和驱动车轮的传动装置（如半轴）等部件组成。其中离合器是 作为一个独立的部件而存在的。它在传动系统中起着传扭、分离传动、减振和过载保 护多重功用，其品质攸关汽车的性能，对于使用T况复杂、超载严重的中国汽车更是 如此。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 合器的耍求越来越高。从提高离合器丁作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合 器结果正逐步地向拉式结果发展，传统的操作形式正向自动操作形式发展。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作，已成 为离合器的发展趋势。现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。我国自 1953年创建第一汽车制造厂至今，已有130多家汽车制造厂，700多家汽车改装厂。 随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提 岀新的耍求。冃前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩 擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器耍大。但是，其 最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接 合时也不够柔和，容易卡住。此后，在油中丁作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是 多片湿式摩擦离合器的片与片Z间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发 生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它乂被干式所取代。多片干式摩擦离合 器的主要优点是由丁接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因片 数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风 散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能 引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯 量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结 构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的 从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的 共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作 为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离 合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片 弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力儿乎没有改变，且可减轻分离离合器 时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合 器。次外，近年来由丁多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引 汽车和自卸车上乂开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相 比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过93C）o因此, 允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。拯 说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合 器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他口动传动系统（如液力传动）相比，它 具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广 泛的应用。但是在现有口动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性 还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打 滑。因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需耍进一步改 善。随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新 的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功 率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的 使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作， 已经成为冃前离合器的发展趋势。1.2罔合器的功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。如前所述，现代车用活寒 式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后， 得以稳定运转的最低转速约为300500r/min,而汽车则只能由静止开始起步，一个运转 着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连 接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系逐 渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时， 汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速器在空档位置时, 变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮 一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在 寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的 第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器耍经常变换档位，即变速器内的齿轮副耍经常脱开啮合和进入啮 合。如在脱档时，由丁原來啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时 分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速 度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上 档，此时乂需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样 即可以减少挂扌当冲击以便利换档。离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的 惯性负荷，此时由丁离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。1.3现代汽车离合器应满足的要求根据离合器的功用，它应满足下列主耍要求：（1）能在任何行驶情况下，可靠地传递发动机的最大扭矩。为此，离合器的摩擦力 矩（T ）应大丁发动机最大扭矩（T、杯）;（2）接合平顺、柔和。即耍求离合器所传递的扭矩能缓和地增加，以免汽车起步冲 撞或抖动；（3）分离迅速、彻底。换档时若离合器分离不彻底，则飞轮上的力矩继续有一部份 传入变速器，会使换档困难，引起齿轮的冲击响声；（4）从动盘的转动惯量小。离合器分离时，和变速器主动齿轮相连接的质量就只有