离合器设计(推式膜片弹簧)
辽宁工业大学
汽车设计课程设计（论文）题目： 1.6LMT马自达3轿车离合器设计
院（系）：汽车与交通工程学院
专业班级：车辆工程075
学号：071201127
学生姓名：张相坤
指导教师：王天利
教师职称：教授
起止时间：2012.1.8～2012.2.25
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：汽车与交通工程学院教研室：车辆工程
学号119802006 学生姓名张相坤专业班级车辆工程课程设
计（论
文）题
目
1.6LMT马自达3轿车离合器设计
课程设计（论文）任务1.设计参数
1）发动机最大扭矩（Nm /r/min)：146/4000；
2)传动系传动比：1挡：3.666；主传动比：3.166；
3)驱动轮规格：195/65 R15 ；
4)整车质量：1564KG；
5)使用工况：城乡。
2.设计要求：
1)要求用膜片弹簧压紧型式，拉式或推式。
2)画出总装配图。前面相关件从飞轮开始，输出端到输出轴（变速器输入轴）为止，操纵机构画到分离轴承。
3)要进行方案、结构分析及相关计算。
4)进行典型零部件设计，包括从动盘总成、膜片弹簧、压盘、离合器盖等。3.工作量：
1)正式装配图1张；（利用CATIA为手段）；
2)零件图2～3张；（利用CATIA为手段）；
3)设计说明书一份（约3000-5000字）。（利用MATLAB）
指导教
师评语
及成绩
成绩：指导教师签字：
2011年12月11日
目录
第1章离合器设计的目的和要求 (1)
1.1离合器设计的目的 (1)
1.2离合器设计的要求 (1)
第2章离合器设计的内容和方案的分析与确定 (2)
2.1离合器设计的内容 (2)
2.2离合器方案的分析与确定 (2)
第3章主要零部件设计计算和验算的简要过程 (5)
3.1 摩擦片的设计 (5)
3.2 离合器基本参数的优化 (7)
3.3 膜片弹簧的设计 (10)
第4章主要部件结构设计说明 (15)
4.1从动盘总成的设计 (15)
4.2离合器盖和压盘的方式选择 (16)
4.3分离轴承的选择 (17)
4.4离合器的通风散热 (17)
4.5扭转减振器的设计 (17)
4.6离合器的操纵机构选择 (21)
第5章经济、技术分析及对设计所作的简要评语 (22)
5.1经济、技术分析 (22)
5.2简评 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
附录 (25)
第1章离合器设计的目的和要求
1.1离合器设计的目的
离合器是汽车传动系统中直接与发动机相联系的部件，按其功能要求，在结构上主要由主动部分 (发动机飞轮、离合器盖和压盘等)、从动部分 (从动盘)压紧机构 (压紧弹簧)和操纵机构 (分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等)等组成。主要作用是保证汽车起步平稳，保证传动系统换挡时工作平顺，防止传动系统过载等，本次马自达3轿车离合器设计的目的是通过本课程设计，掌握膜片弹簧压紧型式的离合器的设计方法、步骤，进一步了解离合器的工作状况和性能，提高机械产品的设计能力。
1.2离合器设计的要求
摩擦式离合器的结构类型非常多，而且有多种组合方式，但不管哪种结构类型，也不管什么组合方式，对它们的使用要求是一致的。
1. 能可靠地传递发动机的最大转矩，并有转矩储备。
2. 接合平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。
3．分离迅速、彻底。
4．离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡齿轮间的冲击，便于换挡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散热效果，以保证工作温度不致过高。
6．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。
7．操纵轻便、准确。
8．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。
9．应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。
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。
第2章离合器设计的内容和方案的分析与确定
2.1离合器设计的内容
离合器设计包括以下几个方面：
a：摩擦片的设计
b：膜片弹簧的设计
c：扭转减震器的设计
d：弹簧、从动盘毂、压盘、离合器盖等的设计
但本次设计中需要提前确定一些所涉及离合器的条件，其中包括从动盘数的选择、压盘的驱动方式等等。
2.2离合器方案的分析与确定
2.2 .1从动盘数的选择
根据从动盘数分离合器可分为单片、双片和多片。
单片离合器具有结构简单，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，分离彻底、接合较平顺等优点。轿车和微型、轻型货车发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许时离合器通常只设有一片从动盘。
双片离合器由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，另外接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。
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）但它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长等优点。主要应用于重型牵引车和自卸车上。
由于本设计的车是轿车，最大转矩为146Mpa。转矩相对较小，在布置上也较为合理，所以选择单片离合器即可。
2.2.2压紧弹簧和布置形式的选择
膜片弹簧离合器中的膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧。膜片弹簧具有较理想
的非线性特性。新离合器在结合状态时，膜片弹簧工作点一般取在凸点和拐点之间，接近或在拐点处，以保证摩擦片在最大摩擦限度范围内压紧力变化不大。分离时膜片弹簧从工作点到分离点。为最大限度减少踏板力，分离点尽量靠近拐点。膜片弹簧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。其质量小。高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱螺旋弹压紧力则明显下降。由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命。易于实现良好的通风散热，使用寿命长。平衡性好。有利于大批量生产，降低制造成本。
斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力动盘上，并通过压杆作用在压盘上。这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。与上述两种离合器相比具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。
周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧其特点结构简单、制造容易。中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心。此结构轴向尺寸较大。由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对紧力的调整。这种结构多用于重型汽车上。
膜片弹簧优点突出，而近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，本次设计的离合器选用膜片弹簧离合器。
拉式膜片弹簧离合器，其膜片弹簧的安装方向与推式相反。在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上，将分离轴承向外拉离飞轮。近几年中由于拉式被广泛应用。但拉式膜片弹簧的分离是与分离轴承套筒装在一起，需要采用撞门的分离轴承，结构胶复杂，安装和拆卸比较困难，所以本次设计采用推式膜片弹簧。
2.2.3压盘的驱动方式的选择
压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式等几种。前三种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在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，沿周向布置的三组或四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作轴向移动。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能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长，但反向承载能力差，汽车反
拖时易折断传动片，所以本次设计选择传动式。
2.2.4膜片弹簧支承形式
推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种。
1.单支承环形式，在冲压离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环使结构简化。
在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，以消除膜片弹簧与文承环之间的轴向间隙。单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖中的支承环上。
2.无支承环形式，利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环；在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，离合器盖上环形凸台代替后支承环，使结构更简化；取消铆钉，离合器盖内边缘处伸出的许多舌片将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上的环形凸台弯合在一起，结构最为简单。无支承环形式，将膜片弹簧的大端直接支承在离合器盖冲出的环形凸台上。
3.双支承环形式，用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统形式；在铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但结构较复杂；若取消了铆钉，在离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好，因此其应用日益广泛。本次试验设计，为了画图的方便，使用无支承形式。
总结：马自达3轿车发动机扭矩为146N.m/4000r/min，转矩不是很大。根据要求将其类型及形式选择如下：与单片离合器与双片离合器相比，由于摩擦面数减少，因而大大的降低成本和使结构简单，所以选单片干式摩擦式离合器。在散热方面可以用通风窗，它制造容易，结构简单。作为轿车可以选择推式的离合器。而对于摩擦片由于胶粘的不容易更换并且更换时容易被损坏，所以选择用铆钉铆，这样克服了上述的毛病。采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器为膜片弹簧离合器并选用选择双支承环形式。压盘的驱动方式选用传动片式。
第3章 主要零部件设计计算和验算的简要过程
3.1 摩擦片的设计 3.1.1 摩擦片外径
摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。
当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩max e T 已知，适当选取后备系数β和单位压力P0，可估算出摩擦片外径。
摩擦片外径D （mm ）也可以根据发动机最大转矩max e T （N.m ）按如下经验公式选用
max e D T K D （3.1）
式中，D K 为直径系数，取值范围见表3-1得D K =14.6。 由选车型得max e T = 146N ·m ，
则将各参数值代入式后计算得 D=175.2042mm
表3-1 直径系数D K 的取值范围
车 型
直径系数D K
乘用车
14.6
最大总质量为1.8～14.0t 的商用车 16.0～18.5(单片离合器) 13.5～15.0(双片离合器)
最大总质量大于14.0t 的商用车 22.5～24.0
表3-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数[1]
根据表3.2可知，取D=200mm,d=140mm, b=3.5mm 。
3.1.2 后备系数β
后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。后备系数β保证了离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。
在选择β时，应考虑以下几点：
1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。
2)要防止离合器滑磨过大。
3)要能防止传动系过载。
由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上载自卸车的后备功率比较小，由于该车是在城乡使用，使用条件较差，故取β＝1.5。
3.1.3 摩擦因数f、离合器间隙Δt
摩擦片的摩擦因数f取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。可由表2.4查得：取f=0.3。另外设每个摩擦片的摩擦极限是0.6mm。
离合器间隙Δt是指离合器处于正常接合状态、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接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙Δt一般为3～4mm。取Δt=4mm。
3.1.4 单位压力P O
摩擦面上的单位压力0P的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关.
离合器使用频繁,工作条件比较恶劣(如城市用的公共汽车和矿用载重车),单位压力
P较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力0P。因为0
在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力0P应随摩擦片外径的增加而降低。
表3.3 摩擦材料的摩擦因数的取值范围
摩擦材料
摩擦因数f 石棉基材料 模压
0.20～0.25 编织 0.25～0.35 粉末冶金材料
铜基 0.25～0.35 铁基
0.30～0.50
金属陶瓷材料
0.4
m ax
3
3
012(1)
e T D fZ p c βπ=
- （3.2）
由式（3.2）得：
m ax
033
12(1)e T p fZD c βπ=
- （3.3）
代入数据得：单位压力： a MP =P 265.00
表3.4摩擦片单位压力的取值范围
摩擦片材料
单位压力0p /MPa 石棉基材料
模压 0.15~0.25 编织
0.25~0.35 粉末冶金材料
模压 0.35~0.50
编织
金属陶瓷材料
0.70~1.50 故根据表3.2可知，
当0.15Mpa<0P <0.35Mpa 时，摩擦片材料选择石棉基材料。 3.2 离合器基本参数的优化
3.2.1 设计变量
后备系数β取决于离合器工作压力F 和离合器的主要尺寸参数D 和d 。单位压力P 也取决于离合器工作压力F 和离合器的主要尺寸参数D 和d 。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为：
T
T
FDd x x x X ]
[]
[321== （3-4）
3.2.2 目标函数
离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为
)]
(4
min[
)(2
2
d D
x f -=π
（3-5）
3.2.3 约束条件 （1） 最大圆周速度
根据下式
s
m D n v e D /70~6510
60
3
max ≤?=
-π
（3-6）
知，式中D v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）； max e n 为发动机最高转速（r/min ） 所以s
m
s
m
D n V e D 7089.4110
200400060
10
60
3
3
max ≤???=
??=
--＝ππ
，
故符合条件。
（2）摩擦片内、外径之比c
c=
7
.0200
140==D d ，满足0.5370.0≤≤c 的条件范围。
（3）后备系数β
初选后备系数β＝1.5 （4）扭转减振器的优化
对于摩擦片内径d=140mm, 而减振器弹簧位置半径错误！未找到引用源。＝(0.6～0.75)d/2，
故取错误！未找到引用源。＝0.6d/2＝0.644
2
150=?(mm)，取错误！未找到引用源。为
44mm
所以d-2错误！未找到引用源。＝140－2×44＝52mm>50mm 故符合d>2R 0+50mm 的优化条件 （5）单位摩擦面积传递的转矩c0T
c0T =
]
[)
(402
2c T d D Z Tc
≤-π （3-7）
根据下式知，
Tc=max e T β[2]=1.5×146=219N ·m) 故c0T ＝
)
140200
(2219
42
2
-???π
=0.0068(N.m /2mm )
表3.3 单位摩擦面积传递转矩的许用[]2值
根据表3.3知，当摩擦片外径D<210mm 时，]T [0c =0.28 N.m /2mm >0.272N.m /2mm ，故符合要求。
(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,离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值,即
()
2
2
4d
D Z W
-=
πω （3.8）
式中,ω为单位摩擦面积滑磨(J/mm 2)；[ω]为其许用值(J/mm 2)，对于乘用车：[ω]=0.40 J/mm 2，对于最大总质量小于6.0t 的商用车：[ω]=0.30 J/mm 2，对于最大总质量大于6.0t 商用车：[ω]=0.25 J/mm 2：W 为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J ），可根据下式计算
?
??
? ??=
2
202221800g r a e i i r m n W π （3.9）
式中，a m 为汽车总质量(Kg)；r r 为轮胎滚动半径（m ）；g i 为汽车起步时所用变速器挡位的传动比；0i 为主减速器传动比；e n 为发动机转速r/min ，计算时乘用车取2000r/min ，
商用车取1500r/min 。其中：166.30=i 666.31=g i 317.0=r r m 1564=a m Kg 代入式（3.9）
得25588≈W J ，代入式（3.8）得][40.0318.0ωω=≤≈，合格。 （7）单位压力0P
为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力0P 的最大范围为0.15～0.35Mpa ，由于已确定单位压力0P ＝0.265Mpa ，在规定范围内，故满足要求。
3.3 膜片弹簧的设计
3.3.1 膜片弹簧的基本参数的选择 （1）比值
h
H 和h 的选择
为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的h
H 一般为
1.5～
2.0，板厚h 为2～4mm 故初选h=2mm, h
H =2则H=4,h=2mm 。
（2）
r
R 比值和R 、r 的选择
由于摩擦片平均半径Rc=
)(854
140
2004
mm d D =+=
+， （3-10）
对于推式膜片弹簧的R 值，应满足关系R ≥Rc=90mm 。 故取R=90mm ，再结合实际情况取R/r=1.25，则R=72mm ， 取整则R=90mm ，则R/r=1.25。 （3）α的选择
α＝arctanH/(R-r)=arctan4/(90-72)≈12.53° （3-11） 在9°～15°的范围内，故符合要求。 （4）分离指数目n 的选取
对于大尺寸膜片有取24，小尺寸膜片弹簧有取12的，本设计取为n=18。 （5）切槽宽度δ1、δ2及半径e r
mm mm 109,5.32.321-=-=δδ，取1δ＝3.3mm, 2δ=10mm, e r 满足r-e r >=2δ,则
e r <=r-2δ=72-10=62mm
故取e r ＝62mm 。
(7) 压盘加载点半径R 1和支承环加载点半径r 1的确定
1r 应略大于且尽量接近r ，1R 应略小于R 且尽量接近R 。本设计取1R =88mm ，1r =75 mm 。
膜片弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为60SizMnA ，当量应力可取为1600～1700N/mm 2。
3.3.2 膜片弹簧的优化设计
（1）为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的h H 与初始锥角()r R H -=α应在一定范围内，即
2.226.1≤=≤h H ()
1553.129≤=-≈≤r R H
α
（2）弹簧各部分有关尺寸的比值应符合一定的范围，即
35.125.120.1≤=≤r R 10090270≤=≤h R
（3）为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，推式膜片弹簧的压盘加载点半径1R （或拉式膜片弹簧的压盘加载点半径1r ）应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即
85mm=mm D mm R d D 1002884/)(1=≤=≤+
（4）根据弹簧结构布置要求，1R 与R ，f r 与0r （膜片弹簧小端半径）之差应在一定范围内选取，即
mm mm R R mm 6211≤=-≤ mm mm r r 6301≤=-≤
mm
r r f 400≤-≤
（5）膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，，因此杠杆比应在一定范围内选取，即 5.43.21
11≤--≤
r R r r f
由（4）和（5）得35=f r mm ，320=r mm 。
3.3.3 膜片弹簧的弹性特性曲线
假设膜片弹簧在承载过程中，其子午线刚性地绕上地某中性点转动。
设通过支承环和压盘加载膜片弹簧上地载荷P 1(N)集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为x 1(mm),则膜片弹簧的弹性特性如下式表示：
?
?????+-------??????-==2
1111112
1
12111)2)(()()/ln()1(6)(h r R r R x H r R r R x H r R r R b Ehx x f P π （3-12）
式中，E ――弹性模量，钢材料取E=2.0×510Mpa ； b ――泊松比，钢材料取b=0.3；
R ――自由状态下碟簧部分大端半径，90mm ； r ――自由状态下碟簧部分小端半径，72mm ； R 1――压盘加载点半径，88mm ； r 1――支承环加载点半径，75mm ；
H ――自由状态下碟簧部分内截锥高度，4mm ；
h ――膜片弹簧钢板厚度，2mm 。图形如下：
由MATLAB 所绘制的曲线取点，得到下面坐标：
2
/)(4.2561,1371.4,1.4456,7177.1n m
h
n n m m
X X
X
N P X
N P X
+=====位置拐点对应于压片的平均
可知平位置为2.9274mm 。磨擦片的磨损量为λ?/2=0.6mm ，所以λ?=1.2mm 。 新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B 一般取在凸点M 和拐点H 之间，且靠近或在H 点处，一般h b X X )0.1~8.0(=，则取错误！未找到引用源。，满足要求。从而得出为
B 点的位置减去两个摩擦片的磨损量，而单片弹簧的磨损量0S ?=0.6mm 得
mm
S Z X X b a 43466.10=?-=。
离合器彻底分离时，膜片弹簧的工作点在C 点，在设计中一般使C 点的位置尽量靠近N 点，此时膜片弹簧大端的变形量为
f
b c
X X
λ+=（f λ即为压盘的行程)f ?
故错误！未找到引用源。。
当离合器分离时，膜片弹簧加载点发生变化。设分离轴承对膜片弹簧指所加的载荷为P 2，对应此载荷作用点的变形为λ2。由
111112325.0P P r r r R P f
=?--=
（3.13）
111
112
1.3X X r R r r X
f ≈--=
（3.14）
列出表3.4:
表3.4 膜片弹簧工作点的数据
1X 1.7177 4.1371 2.9274 2X 5.3249 12.8250 9.0749 1P 4456.1 2561.4 3464.8 2P
1148.2
832.5
1126.1
3.3.3 强度校核
上述膜片弹簧的载荷与变形之间的关系式，是在家丁膜片弹簧在承载过程中，其子午截面无变形而只是刚性的绕该截面上的莫以中性点转动的条件下推导出的，根据这一假定克制，界面在该店出沿圆周方向的切向应变为零，即切向应力应为零，而该中性点以外的截面上的点，一般应产生切向应变，有切向力。
经分析膜片弹簧跌黄部分图面的内缘点B 处的切向压应力最大；而凹面的外缘点A 或内缘点处的切向拉应力最大，但B 点的应力值最高，而且B 点的最大应力值是发生在离合器分离的磨一位置，并且此时B 点处于两向应力状态。故通常取B 点应力来校核膜片弹簧的刚度，应使其当量应力小雨许用应力，当一只膜片弹簧嘴打断的变形1λ时，B 点的当量应力Bj σ可以按下式计算，即
?????
???????-+-???? ??---???? ??--???????
??-?--+-?
=
)(22111ln 13
11111111122
22
r R r h r R r R r R H r R H r R r r R b E h
P r
r r f
B
λλλβπ
σ
其中：2P 为分离轴承推力为N 2.856；宽度系数：()
57.06272*18
*101)
(122≈+-
=+-=ππδβεr r n 。
()
mm
R
R R R R R H
d d B Bj
389.41r ln r r
ln r 2
h r
r ,01111max 1j ≈????
?
???? ??+--+
--===σλλσλ
σ
变形：
达到的极大值时的大端
求得令
因此，当离合器彻底分离，大端变形量f 1λ小于max σλ时，1λ取f 1λ，f 1λ大于max σλ时，1λ取
max σλ，当而大端变形的最大量为彻底分离时大端的变形量为4.33466mm ，所以得
MPa B 1414=σ，1700
][= Bj σ σ N/mm 2 膜片弹簧的设计应力一般都稍高于材料的局限，为提高膜片弹簧的承载能力，一般要经过以下工艺：先对其进行调质处理，得到具有较高抗疲劳能力的回火索氏体，对膜片弹簧进行强压处理（将弹簧压平并保持12～14h ），使其高应力区产生塑性变形以产生残余反向应力，对膜片弹簧的凹表面进行喷丸处理，提高弹簧疲劳寿命，对分离指进行局部高频淬火或镀铝，以提高其耐磨性。 第4章 主要部件结构设计说明 4.1从动盘总成的设计 4.1.1从动盘毂 从动盘毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0～1.4倍的花键轴直径。故取从动盘毂轴向长度取为1.2d=1.2×40=48mm 。从动盘毂的材料选取45钢，并经调质处理，表面和心部硬度一般26～32HRC 。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，采用镀铬工艺，对减振弹簧窗口及与从动片配合处进行高频处理。根据摩擦片的外径D 的尺寸及表4.1查出从动盘毂花键的尺寸。 表4.1 离合器从动盘毂花键尺寸系列[2] 由于D=200mm,则查表可得， 花键尺寸：齿数n=10， 外径'D =29mm, 内径'd ＝23mm 齿厚t=4mm, 有效齿长l=25mm, 积压应力c σ=11.3Mp 挤压应力计算公式： σ 挤压 = P nhl （MPa ） （4.1） 式中，P 为花键的齿侧面压力，N 。它由下式确定： 花键的齿侧面压力max 4(D '')e T P d Z = + 式中，d ′，D ′分别为花键的内外径，m ； Z 为从动盘毂的数目； 摩擦片 外径 D/mm 发动机的 最大转矩 Temax/N ·m 花键尺寸 挤压应力 σj/Mpa 齿数 N 外径 D ′/mm 内径 d ′/mm 齿厚 b/mm 有效齿长 l/mm 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350 480 10 40 32 5 50 13.2 T emax 为发动机最大转矩，N ·m ； n 为花键齿数； h 为花键齿工作高度，m ；1()2 h D d ''=- l 为花键有效长度，m 。 则P=5616N σ 挤压 =7.488MPa 从动盘毂一般由中碳钢锻造而成，并经调质处理，其挤压应力不应超过20MPa 。 故满足条件。 4.1.2 从动片 从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度和平面度要求高。 材料选用中碳钢板50钢，厚度为取为2mm ，表面硬度为35～40HRC 。 4.1.3 波形片和减振弹簧 波形片采用65Mn ，厚度取为0.8mm ，硬度为40～46HRC ，并经过表面发蓝处理。减振弹簧用60Si2MnA 弹簧钢丝。 4.2离合器盖和压盘的方式选择 4.2.1 离合器盖 离合器盖是离合器的主动件之一，它与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩给压盘。此外它还是离合器压紧弹簧和分离杆的支承壳体。因此它需要具有足够的刚度，板厚取4mm ，乘用车离合器盖用10钢等低碳钢板。 4.2.2 压盘 （1）压盘传动方式的选择 由于传统的凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接方式存在传力处之间有间隙的缺点，故选择已被广泛采用的传动片传动方式。 另选用膜片弹簧作为压力弹簧时，则在压盘上铸有一圈凸起以供支承膜片弹簧或弹性压杆之间。 （2）压盘几何尺寸的确定 前面已经分析了如何确定摩擦片的内、外径尺寸。当摩擦片的尺寸确定后，与它配合工作的压盘内、外径尺寸也就基本确定下来了。这样，压盘几何尺寸最后归结为如何确定它的厚度。 压盘厚度的确定主要依据以下两点：一是压盘应有足够的质量；二是压盘应具有较大的刚度。为满足上述要求压盘应做得厚些，本次设计采用15mm。 （3）传动片 传动片的作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转，分离时，又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。 传动片采用3组，每组4片的形式，具体尺寸为，宽a=15mm，厚b=0.5mm，两孔间距为l=30mm，孔直径为d=5mm，传动片弹性模量E=2.05 MPa。 10 由于各传动片沿圆周均匀分布，它们的变形不会影响到压盘的对中性和离合器的平衡性。 4.3分离轴承的选择 由于 n=4000r/min,离心力造成的径向力很大，因此采用调心式角接触球轴承。 e max 4.4离合器的通风散热 由于离合器尺寸小，在离合器盖上开通风口，在外壳上设通风窗，即能满足离合器通风散热的要求.另外在压盘上设散热筋也可以在一定程度上散热。 4.5扭转减振器的设计 4.5.1扭转减振器主要参数 （1）极限转矩T j 极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。极限转矩受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取， T j=(1.5～2.0) T[2] max e 机械工程学报 汽车膜片弹簧离合器应用与发展 肖啸 摘要：离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。 关键词：离合器膜片弹簧摩擦片操纵机构压盘 Automobile diaphragm spring clutch application and development Xiao Xiao Abstract：the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now. Key words：clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat 0 国内外研究现状 汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。液力偶合器：靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。电磁离合器：靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。摩擦式离合器：按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿 伊兰特1.6标准型离合器设计 目录 第1章概述 (2) 第2章离合器的结构和基本参数的确定 (3) 2.1离合器结构型式的确定 (4) 2.2离合器基本参数的确定 (4) 第3章离合器的设计 (7) 3.1从动盘总成 (7) 3.1.1 从动盘毂 (7) 3.1.2 从动片设计 (8) 3.1.3 从动盘摩擦片 (8) 3.1.4 波形片和减振弹簧 (9) 3.2膜片弹簧设计 (9) 3.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式 (9) 3.2.2膜片弹簧基本参数的确定 (10) 3.2.3 强度校核 (13) 3.3离合器盖及压盘总成的设计 (13) 3.3.1离合器盖设计 (13) 3.4压盘结构设计 (14) 3.4.1压盘结构设计 (14) 3.4.2压盘几何尺寸的确定 (14) 3.4.3传力方式的选择 (15) 3.5分离轴承总成 (15) 3.6操纵机构设计 (15) 参考文献 (16) 伊兰特1.6标准型离合器设计 第1章概述 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，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。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。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，高速是平衡性好、结构简单且较紧凑、散热通风性能好、使用寿命长，也能大量生产。此设计说明书详细的说明了轿车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。 第三章膜片弹簧离合器 第一节膜片式离合器的结构与工作原理 陕汽新 M3000系列重卡选用膜片弹簧离合器。所谓膜片弹簧离合器就是用一个 整体式的膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。WP10系列发动机选装直径φ 430毫米的膜片弹簧离合器， WP6、WP7系列发动机选装直径φ 395毫米的膜片弹簧离合器，就是说新 M3000重卡的离合器的从动盘（摩擦片）直径为φ 430毫米或φ 395毫米。 图3-0 离合器操作系统整体空间布局图 踏板紧固螺栓拧紧力矩为： 21-25Nm，分泵安装螺栓拧紧力矩为： 41-51Nm。 一、膜片弹簧离合器结构和工作原理膜片弹簧离合器有两种操纵形式，一种是推式，另一种是拉式。所谓推式离合器，就是与常规离合器相同，离合器分离轴承向前推动膜片弹簧使离合器分离，而拉式离合器是分离轴承向后拉动膜片弹簧使离合器分离。图3-1 就是推式离合器的压盘总成，图 3-2 所示为拉式离合器压盘总成。 图3-1 推式离合器压盘总成 图3-2 拉式离合器压盘总成1、推式离合器 1. 从动盘 2. 飞轮 3. 压盘 4. 膜片弹簧 5. 分离轴承 6. 分离拐臂 7. 压盘壳 8. 分离轴承壳9. 飞轮壳10. 离合器工作缸（分泵）11. 推杆 图3-3 推式离合器结构示意图 图3-3和3-4分别给出推式离合器结构和原理简图。如图 3-3 ，推式离合器与常规的螺旋弹簧离合器结构相近，只是用一只膜片弹簧代替了螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。膜片弹簧 4是一个鼓形弹簧，在内圈圆周上开有若干槽，它一方面起到将压盘 3紧紧地将从动盘 1压紧在飞轮 2上的作用，同时又起到分离杠杆的作用。 如图3-5 ，与常规螺旋弹簧离合器不同的是，膜片弹簧离合器在圆周上布置有四片联接压盘壳和压盘的传动片。每个传动片都是由四片弹性刚片组成。它的作用是将发动机旋转的动力传递给压盘，从而使压紧的压盘和飞轮共同带动从动盘摩擦片共同旋转。 汽车设计课程设计说明书题目：乘用车膜片弹簧离合器设计（3） 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级：本汽设091 姓名：祥君 学号：24 指导教师：胡春平、谭滔 日期：2012年7月 乘用车膜片弹簧离合器设计 摘要 汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳，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，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传动系的动力，配合换档；（3）防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大大简化并缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；膜片弹簧是一种旋转对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很小；易于实现良好的通风散热。因此对于它的研究已经变得越来越重要，此设计说明书对乘用车膜片弹簧离合器的结构形式、参数选择与及计算过程进行了详细说明。 本文主要是对乘用车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，进行了相关参数的选择与计算并进行了总成设计等。 关键词:离合器；膜片弹簧；从动盘；压盘；摩擦片 目录 1离合器概述 (1) 1.1离合器的组成 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的要求 (1) 1.4离合器的工作原理 (2) 1.5膜片弹簧离合器 (2) 1.5.1膜片弹簧离合器的优点 (3) 1.5.2拉式膜片弹簧离合器的优点 (4) 2离合器结构方案选取 (6) 2.1离合器的结构设计 (6) 2.1.1从动盘数的选择 (6) 2.1.2膜片弹簧布置形式的选择 (6) 2.1.3膜片弹簧的支承形式选择 (6) 2.1.4压盘的驱动方式选择 (7) 2.1.5分离杠杆、分离轴承 (8) 2.1.6离合器的散热通风 (8) 3离合器主要参数的选择 (9) 3.1后备系数β的取值 (9) 3.2单位压力 P的选择 (9) 3.3摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t?的选取 (10) 3.4摩擦片外径D、径d和厚度b的选择 (11) 3.5离合器参数的约束条件的计算 (12) 4膜片弹簧的设计 (15) 4.1膜片弹簧基本参数的选择 (15) 4.1.1比值h H/和h的选择 (16) R/的比值和R、r的选择 (16) 4.1.2r 目录 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 离合器的发展 (2) 1.3 膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2) 1.4 设计内容 (4) 1.5 Pro/E软件的特点 (4) 第2章方案论证 (5) 2.1 离合器车型的选定 (5) 2.2 方案选择 (5) 第3章设计计算及参数的选择 (6) 3.1 离合器主要参数的选择 (6) 3.2 膜片弹簧设计 (9) 3.3 离合器盖总成设计 (13) 3.4 离合器主要零件的设计计算 (15) 致谢 (19) 参考文献 (20) 第1章绪论 1.1引言 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；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，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。 1.2离合器的发展 在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器，其结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。 现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。 浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。 石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。 目录 1 论述 (1) 1.1离合器概述 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的工作原理 (2) 1.4 膜片弹簧离合器概述 (3) 2离合器结构方案选取 (4) 2.1 离合器车型的选定 (4) 2.2 离合器设计的基本要求 (5) 2.3 离合器结构设计 (5) 2.3.1 摩擦片的选择 (5) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (5) 2.3.3 压盘的驱动方式 (6) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (6) 2.3.5 离合器的散热通风 (6) 3 离合器基本结构参数的确定 (7) 3.1摩擦片主要参数的选择 (7) 3.1.1摩擦片的校核 (8) (8) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (9) 3.3单位压力P的确定 (9) 4 离合器从动盘设计 (10) 4.1从动盘结构介绍 (10) 4.2 从动盘设计 (11) 4.2.1 从动片的选择和设计 (11) 4.2.2 从动盘毂的设计 (12) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (13) 5 离合器压盘设计 (14) 5.1压盘的传力方式的选择 (14) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (14) 5.3压盘传动片的材料选择 (14) 5.4离合器盖的设计 (14) 6离合器分离装置设计 (16) 6.1分离杆的设计 (16) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (16) 7 离合器膜片弹簧设计 (17) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (17) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (17) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (18) 7.4.1 H/h比值的选取 (19) 7.4.2 R及R/r确定 (19) 中南林业科技大学 拉式膜片弹簧离合器设计 课程设计说明书 （比亚迪9500） 指导教师： 学院： 专业班级： 学号： 学生姓名： 2011年4月16日 目录 摘要 (4) 1 绪论 (5) 1.1 离合器概论 (5) 1.2 离合器的功用 (5) 1.3 离合器的工作原理 (6) 1.4 膜片弹簧离合器的概论 (7) 1.5 拉式膜片弹簧离合器的优点 (8) 2 离合器结构方案选取 (8) 2.1 离合器车型的选定 (8) 2.2 离合器设计的基本要求 (8) 3 离合器基本参数及尺寸的确定 (9) 4 离合器后备系数β的确定 (10) 5 单位压力P的确定 (11) 6 离合器膜片弹簧设计 (11) 6.1 膜片弹簧的结构特点 (11) 6.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式 (11) 6.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (12) 6.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (13) 6.4.1 H/h比值的选取 (14) 6.4.2 R及R/r确定 (14) 6.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角α (15) 6.4.4 膜片弹簧小端半径r f及分离轴承的作用半径r p (15) 6.4.5 分离指数目n、切槽宽1δ、窗孔槽宽2δ、及半径r e (15) 7 离合器压盘设计 (16) 7.1 压盘的传力方式选择 (16) 7.2 压盘的几何尺寸的确定 (16) 7.3 压盘传动片的材料选择 (16) 8 离合器盖的设计 (17) 9 离合器从动盘设计 (17) 9.1 从动盘结构介绍 (17) 9.2 从动盘设计 (18) 9.2.1 从动片的选择和设计 (18) 9.2.2 从动盘毂的设计 (19) 9.2.3 摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式 (19) 结论 (21) 参考文献 (22) 推式膜片弹簧离合器的设计 目录 1 论述 (4) 1.1离合器概述................................... 错误！未定义书签。 1.2离合器的功用......................................................................错误！未定义书签。 1.3离合器的工作原理 ....................................................................错误！未定义书签。 1.4 膜片弹簧离合器概述 0 2离合器结构方案选取 (2) 2.1 离合器车型的选定 (2) 2.2 离合器设计的基本要求 (2) 2.3 离合器结构设计 (2) 2.3.1 摩擦片的选择 (2) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (3) 2.3.3 压盘的驱动方式 (3) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (3) 2.3.5 离合器的散热通风 (4) 3 离合器基本结构参数的确定 (4) 3.1摩擦片主要参数的选择 (4) 3.1.1摩擦片的校核 (5) (6) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (6) 3.3单位压力P的确定 (7) 4 离合器从动盘设计 (7) 4.1从动盘结构介绍 (7) 4.2 从动盘设计 (8) 4.2.1 从动片的选择和设计 (9) 4.2.2 从动盘毂的设计 (9) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (10) 5 离合器压盘设计 (11) 5.1压盘的传力方式的选择 (11) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (11) 5.3压盘传动片的材料选择 (12) 5.4离合器盖的设计 (12) 6离合器分离装置设计 (13) 6.1分离杆的设计 (13) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (13) 7 离合器膜片弹簧设计 (14) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (14) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (15) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (16) 7.4.1 H/h比值的选取 (17) 7.4.2 R及R/r确定 (17) 膜片弹簧离合器的设计与分析 第一章离合器概述 1.1离合器的简介： 联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三大器。它们涉与到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。 离合器是一种可以通过各种操作方式，在机器运行过程中，根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。 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。 离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，见图1-1离合器工作原理图 图1-1离合器工作原理图 1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第一轴；6—从动盘毂 1.2汽车离合器的主要的功用： 1.保证汽车平稳起步： 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档： 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传动力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载： 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。 膜片弹簧离合器的优点： （1）、弹簧压紧力均匀，受离心力影响小 （2）、即使摩擦片磨损，压紧负荷也不减小 （3）、离合器结构简单，轴向尺寸小，动平衡性能好 拉式膜片弹簧离合器设计 1-轴承２—飞轮３—从动盘４-压盘５—离合器盖螺栓 6－离合器盖 7—膜片弹簧 8—分离轴承 9－轴 图1。1 离合器总成 一,拉式膜片弹簧离合器得优点 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,质量更少;拉式膜片弹簧就是中部与压盘相压在同样压盘尺寸得条件下可采用直径较大得膜片弹簧,提高了压紧力与传递转矩得能力,且并不增大踏板力,在传递相同得转矩时,可采用尺寸较小得结构;在接合或分离状态下,离合器盖得变形量小,刚度大,分离效率更高;拉式得杠杆比大于推式得杠杆比,且中间支承减少了摩擦损失,传动效率较高,踏板操纵更轻便,拉式得踏板力比推式得一般可减少约;无论在接合状态或分离状态,拉式结构得膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触,在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程,不会产生冲击与哭声;使用寿命更长。 二,设计得预期成果 本次设计,我将取得如下成果:1、设计说明书:(1)离合器各零件得结构;(2)离合器主要参数得选择与优化;(3)膜片弹簧得计算与优化;(4)扭转减振器得设计;(5)离合器操纵机构得设计计算。2、图纸有:扭转减振器、摩擦片、膜片弹簧、从动盘、轴、压盘、离合器总成。 三,离合器得结构设计 为了达到计划书所给得数据要求,设计时应根据车型得类别、使用要求、制造条件,以及“系列化、通用化、标准化”得要求等,合理选择离合器结构。 ３、1离合器结构选择与论证 ３。1.1 摩擦片得选择 单片离合器因为结构简单,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接合平顺,所以被广泛使用于轿车与中、小型货车,因此该设计选择单片离合器。摩擦片数为2。 3。１。2 压紧弹簧布置形式得选择 离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧得主要特点就是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧与分离杠杆。膜片弹簧与其她几类相比又有以下几个优点: (1)由于膜片弹簧有理想得非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变,从而使离合器在使用中能保持其传递转矩得能力不变。当离合器分离时,弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高,而就是降低,从而降低踏板力; (２)膜片弹簧兼起压紧弹簧与分离杠杆得作用,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,压紧力降低很少,性能较稳定;而圆柱弹簧压紧力明显下降; (4)由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触,故其压力分布均匀,摩擦片磨损均匀,可提高使用寿命; (5)易于实现良好得通风散热,使用寿命长; (6)平衡性好; (７)有利于大批量生产,降低制造成本。 拉式膜片弹簧离合器课程设计 汽车设计课程设计说明书 设计题目:拉式膜片弹簧离合器设计 姓名高阳周龙辉程续朝褚帅 院系交通学院 专业交通运输 年级交通本1401 学号 20142803331 20142803330 20142803329 20142803325 2017年06月30日 目录 摘要………………………………………………………………………………………… 1 1 绪论…………………………………………………………………………………………2 1.1离合器概论……………………………………………………………………………… 2 1.2 离合器的功用……………………………………………………………………………2 1.3 离合器的工作原理………………………………………………………………………3 1.4 膜片弹簧离合器的概论…………………………………………………………………4 1.5 拉式膜片弹簧离合器的优点……………………………………………………………5 2 离合器结构方案选取………………………………………………………………………5 2.1 离合器车型的选定 ………………………………………………………………………5 2.2 离合器设计的基本要求…………………………………………………………………5 2.3 离合器结构设计…………………………………………………………………………6 2.3.1 摩擦片的选择…………………………………………………………………………6 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择……………………………………………………………6 2.3.3 压盘的驱动方式………………………………………………………………………6 2.3.4 分离杠杆、分离轴承…………………………………………………………………7 2.3.5 离合器的散热通风……………………………………………………………………7 3 离合器基本结构参数的确定………………………………………………………………7 3.1 摩擦片主要参数的选择…………………………………………………………………7 3.2 离合器后备系数β的确定………………………………………………………………8 3.3 单位压力P的确定………………………………………………………………………9 3.4单位压力P0的确定………………………………………………………………………9 4 离合器压盘设计…………………………………………………………………………10 4.1 压盘的传力方式选择……………………………………………………………………10 4.2 压盘的几何尺寸的确定…………………………………………………………………10 .3 压盘传动片的材料选择…………………………………………………………………10 4 5离合器膜片弹簧设计.................................................................................11 5.1 膜片弹簧的结构特点..............................................................................11 5.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式...............................................................11 5.3 膜片弹簧的弹性变形特性........................................................................11 5.4 膜片弹簧的参数尺寸确定........................................................................13 5.4.1 H/h比值的选取.................................................................................14 5.4.2 R及R/r确定 (14) 精品 河北工业大学 毕业设计说明书(论文) 作者：张洁学号： 070300 学院：机械学院 系(专业)：车辆工程 题目：离合器结构设计与强度分析 指导者：刘茜副教授 评阅者： 2011年05月28日 目录 1 绪论 (1) 1.1 离合器发展历史及趋势 (1) 1.2 离合器概述 (1) 2 离合器的结构设计 (5) 2.1 从动盘总成 (5) 2.2 压盘 (7) 2.3 膜片弹簧 (8) 2.4 分离杠杆、分离轴承 (8) 2.5 离合器的散热通风 (8) 2.6 离合器盖 (9) 2.7 本章小结 (9) 3 离合器的设计计算及校核 (9) 3.1 离合器设计已知的各项数据 (9) 3.2 膜片弹簧的设计与校核 (10) 3.3 摩擦片的设计 (17) 3.4 压盘的设计与校核 (20) 3.5 减震弹簧的计算与校核 (21) 3.6 从动盘毂的选取与校核 (23) 3.7 操纵机构 (24) 3.8 本章小结 (26) 结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29) 1 绪论 本次毕业设计选择课题为离合器结构设计及强度分析。离合器作为底盘传动系统中的重要部件，它在发动机到传动系之间起到桥梁作用，故它的重要性不可忽视。一个良好的离合器能够大幅提高汽车的驾驶舒适性、动力性及寿命，所以设计一个操纵简便、使用效率高的离合器是十分必要的。故而选择离合器设计的课题能够提高对汽车的重要部件的认知度。 1．1 离合器发展历史及趋势 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系[1]中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器，是主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才采用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式离合器[2]。 近年来，随着人们对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器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的形式发展。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，增强离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 1.2 离合器概述 1.2.1 离合器的分类[3] 现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，可按从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同分类如图1.1所示： 1.毕业设计选题的目的和意义。 此次设计通过把离合器设计系统化，保证离合器在满足1.保证汽车起步平稳，2.保证传动系统换挡时工作平顺，3.防止传动系统过载等基本功用。同时，让离合器在所有行驶条件下，都具备可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。其从动部分转动惯量要小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击减少同步器磨损。具备足够的吸热能力和良好的通风能力，保证工作温度不过高，增长使用寿命。具备减震缓冲和降低噪音能力。保证操宗轻便准确的性能，减轻驾驶员疲劳。具有足够的强度和良好的动平衡。使得离合器的结构简单化，小质量。为汽车提供比现有离合器更安全可靠，结构更简单，操作更舒适的离合器。 2.毕业设计方案选型 目前，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。离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构等四部分组成。 2.1从动盘数的选择 2.1.1单片离合（见表1 ） 表1 单片离合器 如右图所示：单片离合器只有一个从动 盘，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，使用 时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动 盘可保证接合平顺。 2.1.2双片离合器（见表2） 表2 双片离合器如右图所示，双片离合器的摩擦面是单 片离合器的两倍，其传递转矩的能力较大； 接合更为平顺和柔和；在传递相同转矩的情 况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压 盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热，加 快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易彻 底分离，因此，在设计时在结构上必须采取 相应的措施；轴向尺寸大，结构复杂；从动 部分的转动惯量较大。这种结构一般用在传 递转矩且径向尺寸受到限制的场合。 2.1.3多片离合器（见表3） 表3 多片离合器特点及图形 如右图所示，多片离合器多为湿式，具 有接合更加平顺、柔和，摩擦表面温度较低， 磨损小，使用寿命长，但分离行程大，分离 不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大， 主要在总质量大于14t的商用车的行星齿 轮变速器换挡机构中。 离合器设计指导书 一、设计的目的、任务及要求 1.目的 1）通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点； 2）根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器； 3）熟悉离合器设计的一般过程； 4）对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。 2.任务和要求 任务：设计给定车型离合器总成（不包括操纵机构）。 要求：在组长的领导下，各小组成员分工开展设计工作。设计完成后，每组要提交离合器设计说明书一份，从动盘总成装配图一张（1号）和零件图X张（3号）（每位成员需绘制一张图）。以组长为主进行设计工作，每位小组成员都要参方案论证，承担部分设计计算工作。 3.基本参数：按总体设计时给出的，缺少的参数上网查找（类似车型的即可）。 4.参考资料 1）《汽车工程手册》第二分册，机械工业出版社； 2）《离合器》，徐石安等编，人民交通出版社。 二、离合器结构方案选择 离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下： 1.从动盘数：单片； 2.压紧弹簧形式：膜片弹簧； 3.分离时离合器受力形式：推式； 4.压盘驱动形式：传力片式； 1）扭转减振器：有； 2）离合器操纵机构：机械式。 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生 汽车膜片弹簧离合器设计---设计说明书汇总 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March 课程设计 汽车膜片弹簧离合器设计 姓名： 学号： 指导教师： 专业班级： 汽车膜片弹簧离合器设计---课程设计任务书 汽车离合器是发动机与变速箱之间的连接装置，起连接或断开动力的作用。离合器类型有多种，本课程设计要求设计膜片弹簧离合器，这种离合器是目前汽车上应用最多的一类离合器。要求通过学习掌握汽车膜片弹簧离合器的原理,结构和设计知识，用所给的基本设计参数进行汽车膜片弹簧离合器设计，绘制主要的零部件图纸，写出内容详细的设计说明书。 一、基本设计参数： 1.发动机型号: TJ370Q 2.发动机最大扭矩: 3200 Nm/(r/min) 3.传动系统传动比: 1挡: 主减速比: 4.驱动轮类型与规格: 145/70SR12 5.汽车总质量: 1429KG 二、设计内容及步骤 1、离合器主要参数的确定 （1）根据基本设计参数确定离合器主要参数：①后备系数；②单位压力；③摩擦片内外径D、d和厚度b；④摩擦因素f、摩擦面 数Z等。 （2）摩擦片尺寸校核与材料选择。 2、扭转减震器的设计 （1）确定扭转减震器结构 （2）确定扭转减震器主要参数 （3）确定减震弹簧尺寸 3、从动盘总成设计 （1）从动片设计 （2）从动盘毂设计 （3）确定从动盘摩擦材料 4、离合器盖总成的设计 （1）选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核 （2）离合器盖设计 （3）支撑环设计 5、膜片弹簧的设计 （1）膜片弹簧基本参数选择 （2）膜片弹簧强度计算 三、设计成果要求 1、设计计算说明书 （1）设计计算说明书要包括：封面、课程设计任务书、目录、中英文摘要、正文、参考文献等。 （2）正文主要体现：进行各零部件的参数选择与计算时的理论依据、计算步骤及对计算结果合理性的阐述。 （3）课程设计说明书统一用A4纸打印或撰写，要求排版整洁合理，字迹工整，图文并貌。 2、设计图纸 （1）零件图纸包括: 磨擦片、从动片、从动盘毂、压盘、膜片弹簧图 （2）离合器总成结构装配图 尺寸标注、公差标注、技术要求、明细栏等完整。 目录 第一章离合器简介.............................. 错误!未定义书签。 1.1离合器的功用 (2) 1.2离合器的工作原理 (3) 1.3离合器的工作过程 (4) 第二章设计任务 (9) 第三章方案分析及选择 (10) 3.1从动盘数的选择 (10) 3.2压紧弹簧和布置形式的选择 (10) 3.3膜片弹簧的支承形式 (11) 3.4压盘的驱动方式 (11) 第四章主要零件设计及校核计算； (11) 4.1后备系数Β (11) 4.2单位压力 (11) 4.3摩擦片外径D、内径D和厚度B............... 错误!未定义书签。 4.4摩擦因数F、摩擦面数Z和离合器间隙△T ..... 错误!未定义书签。第五章离合器的设计与计算...................... 错误!未定义书签。 5.1离合器基本参数的优化 ..................... 错误!未定义书签。 5.2膜片弹簧的弹性特性 ....................... 错误!未定义书签。 5.3膜片弹簧基本参数的选择 ................... 错误!未定义书签。 5.4膜片弹簧的优化设计 ....................... 错误!未定义书签。第六章设计小结................................ 错误!未定义书签。参考文献....................................... 错误!未定义书签。 第一章离合器简介 1.1离合器的功用 汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的部件。在汽车起步前，先要起动发动机，这时应使变速器处于空挡位置，将发动机与驱动轮之间联系断开，以卸除发动机负荷。待发动机已起动并开始正常的转速运转后，方可将变速器挂上一定档位，使汽车起步。汽车起步时，汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系（它联系着整个汽车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，汽车将突然向前冲动一下，但并未能起步。这是因为汽车从静止到前冲时，产生很大惯性力。对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低转速（一般为300-500r/min）以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能起步。离合器的首要功用是保证汽车平稳起步。在传动系中装设了离合器后，在发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器逐渐接合，在离合器逐渐接合过程中，发动机所受阻力矩也逐渐增加，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速以上，不致熄火。由于离合器的接合紧密程度增大，发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加。到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即从静止开始运动并逐步加速。 离合器的另一项功用是保证传动系换档时工作平稳。在汽车行使过程中，为了适应不断变化的行使条件，传动系经常要换用不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮或其它挂档机构，使原用档位的某一齿轮副退出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前也必须踩下离合器踏板，中断动力传递，便于使原用档位的齿轮副脱开，同时有可能使新档位齿轮副的啮合部位的速度逐渐相等（同步），这样，进入啮合时的冲击可以大为减轻。 离合器的第三功用是防止传动系过载。当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性相连而急剧降低转速，因此其中传动件会产生很大的惯性力矩（数值可能大大超过发动机正常工作时所发出大最大转矩），对传动系造成超过其承载能力的载荷,而是其机件损坏。有了离合器，便可依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。 欲使离合器起到以上几个作用，离合器应该是这样一个传动机构，其主动部分和从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。所以，离合器的主动件与从动件之间不可汽车膜片弹簧离合器应用与发展
推式膜片弹簧离合器设计
第三章膜片弹簧离合器第一节膜片式离合器的结构与工作原理
膜片弹簧离合器设计说明书
膜片弹簧离合器设计说明书
推式膜片弹簧离合器的设计说明
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