1、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。2、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，一保证其工作可靠、使用寿命长。技术参数:车型：沃尔沃整车 质量 ( kg )： 1637最大扭矩 / 转速(N m/rpm ) : 400/4000主减 速比 ： 3.38 一档 速比 : 3.77滚动 半径 : 306 mm3、结构方案分析3.1 从动盘数的选择:单片离合器单片离合器: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。3.2压紧弹簧和布置形式的选择：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。3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。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。2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支 承环或只用 一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。3.3膜片弹簧的支撑形式图 3-1 为拉式膜片弹簧的支承形式一单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离 合器 盖杀中的支承环上。图3-14、离合器主要参数的选择4.1 后备系数 B后备系数 B 是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最 大转矩 的可靠程度。在选择 B 时，应考虑摩擦片在使用中的磨损后离合器仍能可 靠地传递发动 机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载以及操纵 轻便等因素。乘用车B 选择： 1.2 0 1.75 ，本次设计取 B = 1.2。4.2摩擦因数仁摩擦面数Z和离合器间隙 t摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨 速度 等因素。摩擦因数f的取值范围见下表。表 4-1 摩擦材料的摩擦因数 f 的取值范围摩擦材料模压编织铜基铁基金属陶瓷材料摩擦因数f0.20 0.25石棉基材料0.25 0.350.25 0.35粉末冶金材料0.35 0.500.70 1.50本次设计取 f = 0.30。摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及 其结构尺寸。本次设计取单片离合器 Z = 2。离合器间隙是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极 限位 置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分 离杠杆内端 之间留有的间隙。该间隙厶t 一般为34mm。本次设计取 t =3 mm4.3 单位压力 p0单位压力P决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工作性能和使用寿命有很大影o响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、 材料及其 质量和后备系数等因素。p0取值范围见表4-2。摩擦片材料单位压力p0/Mpa模压石棉基材料编织铜基粉末冶金材料铁基0.15 0.250.25 0.350.35 0.50金属陶瓷材料0.70 1.50Po选择：0.10 MPa po 1.50 MPa，本次设计取 p。= 03MPa。4.4摩擦片外径D内径d和厚度b摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。3 卩312Te max_nfZp( 1 CN取 D =250 mm12 -2 400 103 292 mm (2-1)3.14 0.3 2 0.3 (1 0.623)7当摩擦片外径D确定后，摩擦片内径d可根据d/D在0.530.70之间来确定取 c = d/D = 0.62 , d = 0.6D = 0.62 250 = 155 mm，取 d = 150 mm 摩擦片厚度b主要有3.2 mm、3.5 mm、4.0 mm三种。取b = 3.5 mm。Tc = B Temax = 1.2 400 = 480 N.mc emax5、离合器的设计与计算5.1 离合器基本参数的优化 设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化直接影响 离合器 的工作性能和结构尺寸。这些参数的确定在前面是采用先初选、后校核的 方法。下面采 用优化的方法来确定这些参数。1)摩擦片外径D (mm)的选取应使最大圆周速度Vd不超过6570m/s，即 nnV = nemaxD 10 3 =34000 250 10 3 =365.4/s 2R0 + 50 mm5）为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，对于不同车型，单位压力 p。根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，p0的最大范围为0101.50 Mpa。本次设计取 p0 = 0.3 MPa 。6）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生 烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值w。汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功 J）为：n2n2e2m22a2rr、 3.14220002 z1637 0.3062、W =ez （arr 2 ） =z（2） = 13237.4 （J）（2-4）1800 ioig18003.38 3.77 2og式中，ma为汽车总质量（kg）； rr为轮胎滚动半径（m）； ig为汽车起步时所用变 速器档位的传动比；i0为主减速器传动比；ne为发动机转速（r/min）；乘用车ne取 2000 r/min 。(2504W =2 2n Z(D214 13237.43.14 2=0.21 = A2 3 P =34.73P=T* n/9550=400x4000/9550=209.42取 r0min I 轴花键外径=40由文献4得知花键尺寸d=36D=40B=76) 切槽宽度S 15 2及半径r 的确定5 1= 3.23.5 mm，S 2 = 910 mm，re 的取值应满足 r - re S 2。本次设计取 S 1 = 3.5 mm， S 2 = 10 mm ， re r - S 2 = 92.3 mm 。7) 压盘加载点半径Ri和支承环加载点半径*的确定R=118 r =92.3115.4膜片弹簧的优化设计 膜片弹簧的优化设计就是要确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离 合器的 使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求，以达到最佳的综合效果。1）为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的H/h与初始底锥角a H/ （R-r）应在一 定范围内，即1.6 H/h = 1.7 2.29a H/（R-r） =10 152）弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即1.20 R/r=1.20 1.353.5W R / ro=2.4 5.0=2.43 ）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，拉式膜片弹簧的压盘加载点半径 门应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即（D+d） /4 r1= 92.3 D/24）根据弹簧结构布置要求，R1与R，rf与r。之差应在一定范围内，即1 R-R1= 2 70 rf-ro = 2 45）膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，因此其杠杆比应在一定范围内选取， 即R1rf3.5 -1 -f- = 4.2 9.0R A6、主要零部件的结构设计6.1 扭转减振器的设计6.1.1 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