汽车离合器设计

汽车离合器设计

在机械传动系中离合器作为一个独立的总成，在汽车传动系中它直接与发动机连接。离合器最主要的作用是中断以及实现和发动机对汽车传动系的动力传输的要求，以保证汽车在起步时发动机与传动系能够顺利接合，并使汽车的平稳起步；而当换挡时可将发动机与传动系迅速分离，降低变速器中的换挡齿轮之间的冲击；同时也能够限制传动系统承受的最大转矩，避免传动系统因发生过载而使零部件损坏。离合器有很多的类型，而其中膜片弹簧离合器是运用最为广泛的，其扭矩大、结构简单、零件数目少、质量轻、制造成本低，适合大批量生产。本次研究就根据别克英朗2015款轿车性能参数对推式膜片弹簧离合器进行分析研究设计。

本次设计主要针对拉式膜片弹簧离合器各部分展开计算设计工作，介绍有关结构选择及设计、参数计算、计算方法和校核试验的计算方法。重点考虑离合器的结构尺寸、各零部件结构及参数和离合器所选用的材料等几个方面。

1 离合器的概述

在汽车传动系统中，离合器是最重要的组成部分之一，一般安装在汽车发动机飞轮之后与发动机相联接，在汽车运行中，依靠离合器的联接与分离，达到发动机与传动系以及驱动轮之间的结合或断开的目的。

1.1 离合器基本组成

在采用内燃机的汽车之中，它将传动系与发动机两者连接，并传递发动机输出的动力，并且是作为一个独立的部分进行的。现今，在各类汽车中运用最为广泛的是摩擦式离合器，它是一种通过主、从动两个部分之间的接合时的摩擦力来传输动力扭矩并且能按驾驶需求进行分离或接合的装置，它包括主、从动部分，压紧机构和操纵机构这四个主要部分[1]，其组成如下：

表2―1 离合器的分类[2]

1.2 汽车离合器的功用

1) 确保汽车能够实现平稳的起步

2）确保汽车在行驶时能够平顺地更换档位

3）能够有效的防止系统发生过载

1.3 离合器的种类

汽车所用的离合器一般会分成摩擦式、电磁式离合器和液力变矩器这三种形式。摩擦式离合器主要通过两个接触面中产生的摩擦力形式以达到传递发动机所输出的转矩的效果；而电磁离合器则是通过电磁力的作用来传递发动机传递出的转矩；液力变矩器则主要是借助液体之间的产生流动与压力进行对转矩的传递。

2 离合器设计的方案论证

2.1. 研究车型的选择

随着汽车工业的不断发展，汽车发动机技术的不断进步，相比于之前传统的汽车发动机，现在的汽车发动机无论是转速还是功率都有了长足进步，加之现今电子科技在汽车上被运用的越来越广，所以造成对于离合器的各个性能上的要求也变得愈来愈高。而且针对不同的汽车类型，也都会根据车型研究与之相契合的离合器，这不仅能使汽车拥有更高的传动性能，提高汽车工作效率，也应允了如今能源匮乏的现况。

此次自己已经初步选定对别克英朗2015款自动豪华型轿车进行研究，分析设计计算一款与其相匹配的离合器。

这款别克英朗轿车为一款紧凑型轿车，四门五座三厢车。别克英朗定位中端车，是别克品牌的又一杰作，也是别克品牌首款五门轿跑车。说是轿跑，但英朗车型也是经济型轿车的一大体现，内外兼备，却又定位中端，面向中级市场，是很多普通大众家庭所能接受的类型。

仅仅从英朗的市场定位来看，就应该能够知道这款车型的动力性能不俗，故对匹配的离合器也有很大的要求，需要一款能够与之相契合的离合器，这是非常重要

的。

按照英朗车型的设计要求，初步选定的该型汽车性能设计基本参数如下表：

表2―2 别克英朗2015款自动豪华型

结合上述所给出的汽车各性能的基本参数，根据要求进行对离合器的相关计算及设计工作。

2.2. 离合器设计的基本要求

离合器作为切断以及实现发动机和传动系之间动力传递的工具，其工作性能的好坏能够直接影响到发动机和传动系之间的动力传递的可靠性。

为确保设计出的离合器能够拥有较好的工作性能，所以在对离合器进行设计时，必须确保所设计出的离合器满足以下几点要求：

（1）汽车在任何行驶工况下工作的时候，离合器能够有效地传递其发动机所输出的最大转矩，保证其工作的可靠性。

（2）离合器的操纵机构要做到工作时快捷轻便、精准，且离合器分离时要迅速、彻底，结合时要完全、平顺，保证汽车的平稳起步和换挡的平顺。

（3）为了能够有效减小汽车在换挡过程中变速器的换挡齿轮之间产生的冲撞以及减少同步器的在工作中的磨损，所以从动部分转动惯量尽可能的小。

（4）应拥有能够满足要求的强度以及较好的动平衡，提高离合器工作的可靠性。

（5）离合器应尽可能的减少传动系在转动时发生的振动，而且拥有吸振、缓冲、降噪等效果。

（6）在离合器工作时，摩擦材料的摩擦因数和从动盘上的作用力都会随离合器工作的改变而发生改变，而其变化量必须要适当的小。

（7）设计的离合器结构要尽量简易、质量尽可能小，拥有较好的吸散热能力，同时便于批量生产与进行拆装、检修等。

2.3. 离合器的结构形式选择

在汽车工业不断发展的今天，各类汽车中应用最为广泛的为盘形摩擦离合器，而摩擦离合器有干式和湿式两种形式，较湿式摩擦离合器相比，干式离合器应用更为广泛也最为常见，所以此次设计就主要对干式盘形离合器进行研究。这种类型的离合器按从动盘数不同、压紧弹簧结构的不同、压紧弹簧布置结构形式的不同以及离合器分离时作用力方向的不同的分类也不同[3]，具体分类参照表2-3。

表2―3 摩擦离合器的分类[4]

2.3.1. 从动盘数的选择

按从动盘数目来分，能够分成为单片、双片和多片这三种结构类型。每种结构类型都有着自己所侧重的地方以及优劣，参照下表2―4。

表2-4 从动盘三种类型的优劣及适用车型

通过资料研究分析得出结论，选定使用单片摩擦离合器。因为我所研究的车型为紧凑型轿车，且该车型的整车质量为1225Kg且发动机转矩也不大，布置空间较小，故采用单片离合器最为符合。而且相对于双片和多片结构，单片离合器更有明显优势，不仅其结构更为的简单同时也更有利于进行检修与校调，也可确保离合器在工作时能够分离得更为全面，故而应用于许多微型车、乘用车、轻型载货汽车之中。

综上所诉，本次离合器的设计选定单片从动盘进行设计研究。

2.3.2. 压紧弹簧和其布置形式的选定

确定采用的从动盘数之后，接下来便是要进行对离合器压紧弹簧布置形式的选择。

摩擦离合器在一般情况下可以将其分为干式、湿式，其中湿式是将其浸在油中，这便于散热。干式则相反。具体按要求的详细的分类如上表2—3所示。

针对我们所设计的汽车，相对于其它的结构形式来说膜片弹簧有很多的优点，也更加符合所设计车辆的要求。

首先，膜片弹簧主要是由碟簧、分离指两部份所构成的。

通过和前面所叙述的三种布置结构形式相对比，发现膜片弹簧结构形式存在很大的优势：

①具有较理想的非线性弹性特征，弹簧压力一般不会发生改变，因而离合器