汽车膜片弹簧离合器设计
中华人民共和国教育部
****大学
毕业设计
论文题目：
学生：
指导教师：
学院：
专业：
2007年6月
****大学
毕业设计任务书
设计题目
指导教师
专业(班级)
学生
2006 年12 月15 日
汽车离合器结构设计
摘要
离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，本文针对长城赛弗汽车的各项参数，设计推式膜片弹簧离合器。
离合器设计的内容主要包括压盘总成、从动盘总成、膜片弹簧三个部分。首先，对离合器各零件的参数、尺寸、材料、及结构进行设计，然后使用CATIA软件画出推式膜片弹簧的装配及零件的三维图形，最后转为AUTOCAD工程图。
本文还重点研究了膜片弹簧在分离过程中的受力，对受力过程进行数学分析，并对其进行校核，以提高膜片弹簧离合器的使用寿命，使膜片弹簧离合器在工作过程中处于最佳状态。
关键词：离合器；膜片弹簧；设计
The Structure Design of Changcheng Saifu auto clutch
Abstract
The clutch is one important part in the auto power train ,in the internal combustion engine as the power of mechanicaldrive auto ,the clutch took an independent part exists. This article aim to design push type diaphragm-spring clutch of the Changcheng saifu auto.
The content of clutch design main contain three parts: driven disc design, diaphragm-spring design and the driving disc design. Fist,The article studied in each clutch accessory’s material, technique in manufacture and machining and choosing project, then uses the CATIA software to picture the three dimensional image of the Assembly and the Components, finally transformation it to the AUTOCAD engineering plat.
This article emphasize in studying the diaphragm-spring characteristic, analyzing the dynamics and the mathematics in separation process stress, optimizing every date about the diaphragm-spring, for improving use lifetime of diaphragm-spring.
Key words: clutch ;diaphragm-spring; design
目录
摘要
Abstract
1 绪论 (1)
1.1 膜片弹簧离合器结构机工作原理 (1)
1.2 设计内容 (2)
2 离合器基本尺寸参数的选择 (3)
2.1离合器基本性能关系式 (3)
2.2离合器后备系数的选择 (3)
2.3单位压力和摩擦因数的选择 (3)
3 离合器从动盘总成设计 (4)
3.1摩擦片尺寸的设计 (4)
3.2 从动片和波形片的设计 (5)
3.3 从动盘毂的设计 (5)
3.4 扭转减振器的设计 (6)
4 离合器压盘总成设计 (8)
4.1 压盘的设计 (8)
4.2 离合器盖的设计 (8)
4.3 传动片的设计 (8)
5 膜片弹簧设计 (10)
5.1 膜片弹簧的初选 (10)
5.3 膜片弹簧的分析 (11)
5.4 膜片弹簧的校核 (12)
结论 (13)
参考文献
附录
致谢
汽车离合器结构设计
1 绪论
1.1膜片弹簧离合器结构及工作原理
离合器是汽车传动系中直接与发动机相关联的部件，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，通过主动、从动两部分的相互作用把发动机的动力扭距传递给驱动系统，来实现汽车的起步、换挡等功能。离合器的作用有三：一是保证汽车平稳起步，二是保证传动系换挡时工作平顺，三是防止汽车传动系过载[1]。
在以内燃机作为动力的机械传动汽车中，离合器作为一个独立的部件存在。虽然发展自动传动系统是汽车传动系的发展趋势，但根据德国出版的2003世界汽车年鉴，2002年世界各国114家汽车公司生产的1864款乘用车中，手动机械变速器车款数为1337款；在我国，乘用车中自动挡车款式只占全国平均数的26.53%；若考虑到商用车中更是多数采用手动变速器，手动挡汽车目前仍然是世界车款的主流。可以说，从目前到将来离合器这一部件将会伴随着内燃机一起存在，不可能在汽车上消失[1]。
目前在汽车离合器中，摩擦式离合器用得最为广泛。摩擦式离合器按结构分可分主动部分（包括飞轮、离合器盖和压盘）、从动部分（从动盘总成）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（包括分离叉、分离轴承、分离踏板和传动部件）。在膜片弹簧离合器中膜片弹簧有压紧弹簧和分离杠杆的双重作用，所以膜片弹簧离合器的结构设计主要是包括从动盘总成、膜片弹簧和压盘总成三个部分[2]。
（a） (b) (c)
安装前位置安装后分离位置
图1—1 膜片弹簧离合器工作原理示意图
1—飞轮；2—摩擦片；3—离合器盖；4—分离轴承；5—压盘；6—膜片弹簧；7—支撑环
膜片弹簧为碟形，其上开有若干个径向开口，形成若干个弹性杠杠。弹簧中部有钢丝支承圈，用铆钉将其安装在离合器盖上。在离合器盖未固定到飞轮上时，膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面间有一距离L。用螺栓将离合器盖固定到飞轮上时，离合器盖通过后钢丝支承圈把膜片弹簧中部向前移动了一段距离。由于膜片弹簧外端位置没有变化，所以膜片弹簧被压缩变形。膜片弹簧外缘通过压盘把从动盘压靠在飞轮后端面上，这时离合器为接合状态。在分离离合器时，分离轴承前移，膜片弹簧将以前钢丝支承圈为支点，其外缘向后移动，在分离钩的作用下，压盘离开从动盘后移，离合器就变为分离状态了[3]。
1.2设计内容
由于膜片弹簧离合器，拥有零件数目少，重量轻，非线性特性好，操纵轻便，等优点，且制造膜片弹簧的工艺水平在不断提高，所以本文将设计推式膜片弹簧离合器。
本设计以长城赛弗汽车各项参数和性能为设计基础，所选定汽车发动机提供的最大转矩T emax为200N m。
2离合器基本尺寸参数的选择
2.1 离合器基本性能关系式
离合器的基本功能之一是传递力矩，因此离合器转矩容量是离合器最为基本的性能之一。通常它只能用来初步定出离合器的原始参数、尺寸，它们是否合适最终取决于试验验证。
根据摩擦力矩公式
()
12/133o emax c c D P Z f T T -?????=?=πββ (2—1)
式中 T c —离合器静摩擦力矩；β—后备系数；f —摩擦因数；Z ：摩擦面数；p o —单位压力；D —摩擦片外径；c —内外径之比。
有了上面的关系式，对于一定的离合器结构而言，只要合理选择其中的参数，并能满足上面的关系式，就可估算出所设计的离合器是否合适[4]。
2.2 离合器后备系数的选择
后备系数β是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择β时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。其数值按表2—1选取，而设计乘用车的离合器其β要求比较的大，初步选择为1.60[5]。
表2—1 离合器后备系数β的取值范围
车 型
后备系数 乘用车及最大总质量小于6t 的商用车 1.20～1.75 最大总质量为6～14t 的商用车
1.50～
2.25 挂车
1.80～4.00
2.3摩擦材料中单位压力和摩擦因数的取值
石棉基摩擦材料的密度小，制造容易、价格低廉等优点，但受工作温度、单位压力、滑磨速度影响大，主要用于中、轻载荷的工作条件下，而粉末冶金材料的传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数高，故在选择摩擦片材料是粉末冶金材料中的铁基。初选p o 根据表2—2中可得：为0.5MPa ，f 为0.5[5]。
表2—2 摩擦材料中单位压力和摩擦因数的取值
摩擦片材料
单位压力p o/MPa 摩擦因数f 石棉基材料
模压
0.15～0.25
0.20～0.25
编织 0.25～0.35
0.25～0.30 粉末冶金材料
铜基
0.35～0.50 0.25～0.30 铁基
0.35～0.50
金属陶瓷材料
0.70～1.50 0.4
3 离合器从盘总成设计
3.1摩擦片的设计
(1)摩擦片基本尺寸的确定
摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，它和离合器所需传递的转矩有一定的关系。根据摩擦力矩公式(3—1)：
3
30emax
)
1(12c fZp T D -=πβ (3—1)
式中T emax —发动机最大转矩；β—后备系数；f —摩擦因数；Z ：摩擦面数；p o —单位压力；D —摩擦片外径；c —内外径之比
得到D =240mm 。
计算离合器的外径D 同时参考经验公式(3—2)：
A
TA D emax
100
= (3—2) 式中A —参考系数；D —摩擦片外径；T emax —发动机最大转矩； 乘用车A 取47，计算得到D =234mm 。
初选D 以后，还需根据摩擦片尺寸的系列化和标准化进一步确定[6]。 查找标准(GB1457—74)的规定：
最终确定：外径D =250mm ；内径d =155mm ，内外径之比c =0.620，单片面积F =30200mm 2 。
对摩擦片的厚度h ，我国以规定了3种规格：3.2 mm ，3.5 mm ，4 mm ，这里选择厚度为3.5 mm 。
(2)摩擦片的校核
在初步确定完摩擦片的基本尺寸后，要对摩擦片校核：
1)摩擦片外D (mm)的选择应使最大圆周速度v D 不超过65～70m/s ：
3emax D 1060/-??=n v π (3—3)
式中：n emax —发动机的最高转速（r/min ）； 当n emax 取6 000时，代入可得： v D =70 ≤ 65～70m/s 。
2)摩擦片的内外径比c 应在0.53～0.70 范围内： c =0.620∈｛0.53～0.70｝。
表3—1 离合器尺寸选择参数表
摩擦片外径D /mm 发动机最大转矩T emax /N ?m
单片离合器
重 负 荷 中等负荷 极 限 值 225 130 150 170 250 170 200 230 ……
……
……
……
3)保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，β应在1.2～1.75 之间，代入式(2—1) ：
β= T c / T emax =1.60∈｛1.20～1.75｝。
4)为了减少汽车起步过程中的离合器的滑磨，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面积滑磨功应小于其许用值，即：
[]ωπω≤=
)
-(422d D Z W
(3—4)
式中，ω—单位摩擦面积滑磨功(J/mm 2)；[ω] —其许用值0.4 J/mm 2；W —汽车起步时离合器接合一次产生的总滑磨功(J)，可以根据下式计算：
??
?? ??=
2g 202r a 2e 2800 1i i r n n W π (3—5)
式中：n e —发动机转速，取2 000r/min ；m a —汽车总质量(kg),取1 200kg ；r r —汽车轮
胎滚动半径(m)；i g —汽车起步时所用变速器档位的传动比；数值取3.8；i 0—主减速器传动比，取4.2。
各个数值代入(3—5)式：得到W =14 983J 。
把W =14 983J 和摩擦片的各个数值代入式(3—4)，得： ω=0.338J/mm 2≤[ω]=0.4J/mm 2。
经过校核可知，摩擦片的设计符合相应的设计要求[7]
3.2从动盘毂的设计
发动机转矩是经从动盘毂的花键孔输出，花键之间为动配合，在离合器分离和结合的
过程中，从动盘毂就能在花键轴上自由滑动。我国生产的离合器，其从动盘毂花键多用SAE 标准，其有关尺寸见表
表3—2 从动盘毂花键的尺寸
摩擦片的外径
D /mm 发动机的最大转矩T emax /N ?m
花键尺寸 挤压应力
σ/MPa 齿数n 外径D’/mm
内径d’/mm
齿厚t /mm
有效齿长l /mm
180 69 10 26 21 3 20 11.6 200 108 10 29 23 4 25 11.1 225 150 10 32 26 4 30 11.3 250 200 10 35 28 4 35 10.2 ……
……
……
……
……
……
……
……
根据表3—2中选择n =10，D’=35mm ，d’=28mm ，t =4mm ，l =35mm [8]。 花键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。
花键尺寸的挤压应力σj ：
[]
30MPa 0MPa .17)(8j 2
2emax
j =≤=-=
σσznl
dznl D T (3—6) 式中T emax —发动机最大转矩；D —花键毂的外径；d —花键毂的内径；n —花键毂的齿数； l —花键毂的有效长度。
从动盘毂一般都由中碳钢锻造而成，并经调质处理，其挤压应力不应大于30MPa 。 从动盘毂采用锻钢（40Cr ），采用调质处理，表面和心部硬度在26～32HRC 。提高花键内孔表面硬度和耐磨度，可采用镀铬工艺；对减振弹簧窗口及从动片配合处，应进行高
频处理[11]。
3.3 从动片和波形弹簧片的设计
设计从动片，要尽量减轻其重量，并使其质量的分布可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量。为了减小转动惯量，从动片做的比较薄，一般在1.3mm—2.2mm。根据设计的需要采用从动片的厚度为2mm，材料为中碳钢板（50号），表面硬度为35～40HRC，结构采用分开式弹性从动片结构[7]。
波形片材料采用65Mn，厚度为0.7mm，硬度为40～46HRC，并经过表面发蓝处理[7]。
3.4扭转减振器的设计
由于发动机传到汽车传动系中的转矩是周期地不断变化的，从而使传动系统产生扭转振动。若振动频率与传动系的自振频率相重合会发生共振，影响传动系中零件的寿命。为避免共振，缓和传动系所受的冲击载荷，在许多汽车的传动系统中装设了扭转减振器，且大多数将扭转减振器附装在离合器的从动盘中。
图5—1 扭转减振器工作示意图
1、2—减振弹簧；3—从动盘本体；4—阻尼片；
离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来[8]。
扭转减振器的设计计算着重于减振弹簧。
(1)减振弹簧的材料：
采用60Si2MnA弹簧钢丝。
(2)减振弹簧个数Z j的选取：
表3—3 减振弹簧个数的选取
摩擦片外径D/mm 225～250 250～325 ` 325～350 >350
Z j4～6 6～8 8～10 >10 根据表3—3，由于D=250mm，所以Z j取6[9]。
(3)减振弹簧的位置半径R0
减振弹簧的位置半径R0一般取(0.60～0.75)d/2,同时为了保证离合器可靠的传动发动机的转矩，减振弹簧位置直径2R0约小于摩擦片内径约50mm，所以取R0=55mm。
(4)极限转矩T j
极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂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。它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 emax (3—7)
式中，T emax —发动机最大转矩；T j —极限转矩。 乘用车取相应系数为2.0，所以T j =400N ?m 。 (5)扭转角刚度k ?
为了避免引起传动系统的共振，要合理选择减振器的扭转角刚度k ?，使共振现象不发生在发动机常用的工作转速范围内。k ?取决于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸：
k ?=KZ j R 02×103 (3—8)
式中K —每个减振弹簧的线性刚度(N/mm)；Z j —减振弹簧的个数；R 0—减振弹簧位置半径(m)。
减振器的角刚度既要满足传递足够大的转矩的要求，又要满足为了避开共振而尽量降低其值的要求，这在实际上是做不到的。因此，减振器的角刚度k ?的最后确定，常常是结构所允许的设计结果，设计时选k ?为：k ? ≤ 13T j 。
由于设计的是乘用车的发动机，常工作时的转速是较高的，且保证发动机的工作较稳定，所以选择k ?较小，取k ?=10T j =4 000N ?m 。
这样每个弹簧的线性刚度为K = k ?/(KZ j R 02)=2.1×106 N/mm 。 (6)阻尼摩擦转矩T μ
由于减振器扭转刚度k ?受结构及发动机最大转矩的限制，不肯能够很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器的阻尼摩擦转矩T μ，一般可选：
T μ=(0.06～0.17)T emax (3—9)
式中T μ—阻尼摩擦转矩；T emax —发动机最大转矩。
按经验选T μ=0.12T emax =24N 。 (7)预紧转矩T n
减振弹簧在安装时都有一定的预紧力。研究表明，T n 的增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但T n 不应大于T μ，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取：
T n =(0.05～0.17) T emax (3—10)
式中T n —预紧转矩；T emax —发动机最大转矩。 取T n =0.10T emax =20N 。 (8)极限转角?j
减振器从预紧转矩T n 增加到极限转矩T j 时，从动片相对从动盘毂的极限转角?j 为
j 22
arcsin Rl l
?=? (3—11) 式中?j —极限转角；R —减振弹簧位置半径；?l —减振弹簧的工作变量。
?j 通常取3o ～12o ，由于设计的乘用车的离合器，所以对发动机的平顺性要求较高，所以?j 取9o [8-9]。
4离合器压盘总成设计
4.1压盘设计
压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮有一定的联系，但这种联系有应允许压盘在离合器分离过程中自由的做轴向移动，使压盘和从动盘脱离接触。压盘和飞轮间常用的连接方式有凸台式、键式和销式。但这些连接方式在离合器分离和结合的过程中，由于传力零件之间有摩擦，将降低离合器操纵部分的传动效率[10]。
为了消除上述缺点，在设计中采用传力片式。 在离合器的基本参数选定后，压盘的基本尺寸应和摩擦片的外径和内径相同，确定压盘的厚度应符合下面两点要求。
(1)压盘应具有较大质量，以增大热容量，减少温升，应用下式校核压盘的一次接合的温升：
mc
W
t γ= (4—1) 式中，t —压盘温升(o C)；c —压盘的比热容，铸铁：c =481.4J/(kg·o
C)；m —压盘质量(kg)，经计算约为 4.2kg ；W —汽车起步时离合器接合一次产生的总滑磨功(J)，经上面计算得W =14 983J ；γ—传到压盘的热量所占的比例，对于单片离合器压盘：γ=0.5；
根据式(4—1)得：t =3.7 o C ≤8 o C 。
(2)压盘应具较大的刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减少受热后翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离[8]。
与飞轮保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度不低于15～20g·cm 基于以上两点，选取压盘的厚度为12mm 。
由于压盘的形状较复杂，要求传热性好，具有较高的摩擦因数，所以采用灰铸铁，采用HT300，硬度为170～227HBS ，另外添加少量的金属元素（镍铁合金）以增加其机械强度[10]。
4.2 离合器盖的设计
(1)离合器盖结构设计要求。应具有足够的刚度，否则将影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。为此可采用如下的措施：适当的增大盖的板厚，使钢板厚度达到4mm ；在盖内的圆周处翻边。
和飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。 盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度[17]。
(2)离合器盖的材料。由于设计的离合器是乘用车用的，所以离合器盖的加工工艺为冲压制造，所以采用的是4mm 的 10号钢板冲压而成[11]。
4.3 传力片的设计
传力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，又可以利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。
传力片为3组，每组2片，每片厚度为0.8mm ，由65Mn 的弹簧钢带制成。在布置传
力片时要注意，通常情况下传力片应该受拉力[11]。
传力片的校核：
用公式(4-2)计算传力片的有效长度：
11.5l l d =- (4—2) 式中l —传力片上两孔之间的距离；d —孔的直径。 用公式(4—3)计算传力片的弯曲总刚度：
3112/X K EJ ni l ∑= (4—3) 式中E —传力片材料的弹性模量；X J —截面惯性矩；n —为传力片数量；i —传力片的组数；l —传力片上两孔之间的距离；。
用公式(4-4)计算压盘和离合器盖组装时的最大应力：
max
1
2P niW
l σ
=
(4—4)
式中W —传力片的截面系数；n —传力片数量；i —传力片的组数；l —传力片上两孔之间的距离；P —传力片作用力的大小；σmax —最大应力值。
带入数值计算得到max σ=913MPa
离合器传扭时分为正向驱动和反向驱动，用公式(4-5)计算正向驱动时的最大应力:
max max max 2max 1
62e e T f T P
niW inRbh inRbh
l σ=-+=204.5 MPa ≤913MPa (4—5) 式中σmax —最大应力值；W —传力片的截面系数；n —为传力片数量；i —传力片的组数；l —传力片上两孔之间的距离；P —传力片作用力的大小；σmax —最大应力值；b —传力片的宽度；l —传力片的有效长度；h —传力片厚度；R —传力片的圆周半径；f max —传力片轴向变形力最大值。
用公式(4—6)计算反向驱动时的最大应力:
m a x m a x m a x 2m a x 1
62e e T f T P
niW inRbh inRbh
l σ=+-=823.5 MPa ≤ 913MPa (4—6) 式中σmax —最大应力值；W —传力片的截面系数；n —为传力片数量；i —传力片的组数；l —传力片上两孔之间的距离；P —传力片作用力的大小；σmax —最大应力值；b —传力片的宽度；l —传力片的有效长度；h —传力片厚度；R —传力片的圆周半径；f max —传力片轴向变形力最大值。
可见，传力片的设计符合要求。
5膜片弹簧设计
5.1 膜片弹簧的初选
设计膜片弹簧，一定要初步选定其全部尺寸，然后进行一系列的验算，最后优选出合适的尺寸[12]。
表5—1 膜片弹簧的主要参数的选用参考值
基本参数常用范围一般范围
外内径比R/r 1.2～1.3 1.2～1.35
膜片钢板厚度h(mm) 2～3.4 2～4
高厚比H/r 1.7～2.0 1.6～2.2
外径厚度比H/h75～95 70～100
比值R/r04～5 3.5～5.0
杠杆比（推式）(r1-r f)/(R1-r1) 2.3～4.5 -
分离指的数目n18 -
分离指舌尖切槽宽δ1(mm) 3.2～3.5 -
分离指舌根切槽宽δ2(mm) 9～10 -
分离指舌部最宽处半径r e(mm) ≤r-δ2-
初始锥底角α(o) 10～13 9～15
半径差值(mm) ?1=R-R1 2～4 1～7 ?2=r1-r0.5～3 0～6 ?3=r f-r00～3 0～4
图5—1 膜片弹簧的基本尺寸
膜片的外径R的大小约为摩擦片的平均半径，即(D+d)/4，所以R的初选为106mm，根据表5—1和图5—1以及R的大小，选择膜片弹簧的以下数值[13-15]：
大端半径：R=120mm；
碟簧部分内径：r=100mm；
碟簧在自由状态下的内锥高：H=14mm；
膜片钢板厚度：h=2.45mm；
膜簧压盘加载点半径：R 1=118mm ； 膜簧支承环加载点半径：r 1=99mm ； 小端内径r 0=25mm ；
分离加载半径：r f =35mm ；
分离指舌尖切槽宽：δ1=3.4mm ； 分离指舌根切槽宽：δ2=10mm ； 分离指舌部最宽处半径：r e =75mm 。
5.2 膜片弹簧的分析
图5—2 膜片弹簧的特征曲线
膜片弹簧由于它的变形和载荷关系并不成线性关系，在压紧状态时，通过支承环和压盘在膜片弹簧上的载荷F 1(N)集中在支承处，加载点相对轴向变形λ1(mm)的弹簧的弹性特征如下式：
??
????+???? ??---???? ??----??????-==21111112
1121112)
()
/(ln )1(6)(h R R r R H r R r R H r R r R Eh f F λλμλπλ (5—1) 式中—材料的弹性模量(MPa)，对于刚材料：E =2.1×105MPa ；μ—材料的泊松比，对
于钢：μ=0.3；H 、h 、R 、r 、R 1、r 1代表均是图5—1中的含义[16-18]。
当离合器分离时，膜片弹簧的加载点将发生变化，从支承环和压盘的加载点转移到支承环和分离轴承的加载点，设分离轴承的加载的力为F 2(N)，则有如下的关系：
1 f
11
12F r r r R F --=
(5—2) 把上式代入式(5—1)则
F 1与膜片弹簧末端变形λ1关系为
??
????+???? ??---???? ??-----??????-=2111111f 1112122))(()/(ln )1(6h r R r R H r R r R H r r r R r R Eh F λλμλπ (5—3) 根据图5-2 中的膜片弹簧的弹性特征曲线，M 和N 点为曲线的一阶导数点为0点，
而中间的H 点位曲线的拐点，即为曲线的二阶导数点为0点，所以：
???
?????++???? ??---???? ??---??????-=22111212112
1121323)
()/ln()1(6'h H H r R r R r R r R r R r R Eh F λλμπ (5—4)
???
?
???????? ??---???? ??---?????
?-=H r R r R r R r R r R r R Eh F 1112112112133)()/(ln )1(6"λμπ (5—5) 当"1F =0时，得：
)
()
(111r R r R H --=
λ (5—6)
式(5—6)代入R 、r 、R 1、r 1得λ1=2.16mm ，即λ1H =3.24mm
而B 点为膜片弹簧压紧状态的而λ1B ：0.8λ1H ≤λ1B ≤λ1H 则选λ1B =3mm 当'1F =0时，得
032322111212
11=++???
? ??---???? ??--h H H r R r R r R r R λλ (5—7) 式(5—7)代入R 、r 、R 1、r 1得λ1=2.25mm 和4.28mm ，即λ1M =2.25mm ，λ1N =4.28mm 。
而A 点为摩擦片在最大磨损的情况下的膜片弹簧的弹性变形，其： ?λ=λ1B －λ1A =Z c ??S 0
式中Z c —离合器的摩擦片摩擦片表面数目，单片Z c =2；?S 0—每个摩擦工作表面的最大允许磨损量，一般为?S 0=0.5～1mm 。
根据摩擦片的特点，?λ=1.6mm ，也就是λ1A =1.4mm 。
而C 点为离合器彻底分离的的点，其λ1C 略大于λ1N ，所以λ1N =4.4mm 。
将λ1B ，λ1A ，λ1C 分别代入：得F 1B =442.5N ，F 1A =453N ，F 1B =98.1N ，得到压紧时的力为453N ，分离轴承的分离终端时的用力为98.1N 。
5.3 膜片弹簧的校核
在图5—1中，在Ⅰ点所受的应力是最大的，应对其进行许用应力的校核：
(
)
()???
?????????+----=
?α?μσ22122tI h r e r e r E
(5—8) ()2
22
f rI 6h
n F r r δσ-=
(5—9) []jI rI tI jI σσσσ≤-= (5—10)
式中σtI —I 点的弯曲应力(MPa)；σrI —I 点的切向压应力(MPa)；σjI —I 点的当量应力(MPa)；e —中性点的半径(mm)，e =(R －r )/ln(R /r )；?—离合器撤离分离时膜片弹簧相对于自由状态时的转角()
r e h
-+
=2α?；F 2—分离时的分离轴承的力；[σjI ] —材料的当量应力
的许用值，采用60Si2MnA 时，[σjI ]=1500～1700MPa [19-20]。
经过计算代入，σjI =σtI －σrI =1785MPa －352.8MPa=1432.2MPa ≤ [σjI ] 校核得知，膜片弹簧的设计在允许的范围内，设计是合理的。
6结论
本文针对汽车设计了一款推式膜片弹簧离合器，汽车发动机的最大输出转矩，是离合器设计的主要依据。
设计膜片弹簧离合器，能够满足长城赛弗汽车在正常行驶中，对离合器保证汽车平稳起步、顺利换挡、防止传动系过载等基本要求。在选择离合器后备系数时，适当增大离合器后备系数，以保证对离合器的要求。
最终确定摩擦片的尺寸为：外径250mm；内径155mm；厚度3.5mm。材料选用粉末冶金。
膜片弹簧的尺寸，在经过初选后，仔细分析其受力，结合离合器的要求，选择符合设计要求的尺寸，最终确定尺寸为：大端半径120mm；碟簧部分100mm；碟簧在自由状态下的内锥高14mm；膜片钢板厚度2.45mm；膜簧压盘加载点半径118mm；膜簧支承环加载点半径99mm；小端内径25mm；分离加载半径35mm；分离指舌尖切槽宽3.4mm；分离指舌根切槽宽10mm；分离指舌部最宽处半径75mm。膜片弹簧要求具有较高的尺寸精度，同样在膜片弹簧的制造中，也需要好的加工工艺。
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推式膜片弹簧离合器设计
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。
膜片弹簧离合器设计说明书
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
汽车膜片弹簧离合器应用与发展
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
膜片弹簧离合器设计说明书
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。
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
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。
推式膜片弹簧离合器的设计
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
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说明书
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。
车辆离合器膜片弹簧地设计与优化
车辆离合器膜片弹簧的设计与优化 摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性，高速性能好，工作稳定，踏板操作轻 便，因此得到广泛使用。本文通过对膜片弹簧建立数学模型，特别通过引入加权 系数同时对两个目标函数进行比例调节，并用MATLAB编程来优化设计参数。通 过举例，结果证明在压紧力稳定性，分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。 关键词: 膜片弹簧；优化设计；MATLAB 1.引言 1.1离合器膜片弹簧弹性特性的数学表达式 膜片弹簧是汽车离合器中重要的压紧组件，结构比较复杂，内孔圆周表面上 有均布的长径向槽，槽根为较大的长圆形或矩形窗孔，这部分称为分离指；从窗 孔底部至弹簧外圆周的部分像一个无底宽边碟子，其截面为呈锥形，称之为碟簧。 膜片弹簧的结构如图1-1所示。 图1-1 膜片弹簧结构示意图图1-2 膜片弹簧结构主要参数 、膜片弹簧主要结构参数如图2所示。R是自由状态下碟簧部分大端半径。 R 1 r 分别是压盘加载点和支承环加载点半径，H是自由状态下碟簧部分的内截锥高1 度。 膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图1-3所示。
图1-3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形 膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ之间的关系为： () ()()?? ????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ（1） 式中，r 为自由状态碟簧部分小端半径(mm)；h 为膜片弹簧钢板厚度(mm)。 显然，膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ的函数关系为非线性关系。由式（1）可以看出膜片弹簧大端的压紧力F 1分别为R 、r 、H 、h 、R 1、r 1等参数有关，故膜片弹簧弹性特性较一般螺旋弹簧要复杂得多。 以某国产小轿车离合器为例，离合器主要性能结构参数为：最大摩擦力矩为 700N ·m 。从动盘为双片干式，摩擦片外径D=300mm ，内径d=175mm ，摩擦因数取0.3，膜片弹簧材料为60Si 2MnA ，材料弹性模量E=21000MPa ，泊松比μ=0.3。膜片弹簧主要结构参数尺寸如下表1-1所示。 表1-1 膜片弹簧主要结构参数尺寸 将以上数据带入式（1），编制仿真程序便可以很容易地绘制膜片弹簧弾性特 性曲线，如图1-3所示。
拉式膜片弹簧离合器课程设计
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)
膜片弹簧离合器说明书-定
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：
离合器设计.
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
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。
乘用车膜片弹簧离合器设计方案(DOC 43页)
乘用车膜片弹簧离合器设计方案(DOC 43页)
乘用车膜片弹簧离合器设计 第一章绪论 1.1 论文设计的目的及意义 通过了解乘用车离合器的构造，掌握乘用车离合器的工作原理，了解从动盘总成、压盘和膜片弹簧的结构，掌握从动盘总成、压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而深入的了解离合器。学会如何查找文献资料、相关书藉，培养学生动手设计项目、自主学习的能力，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、便于维护的乘用车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定扎实的基础。通过这次的毕业设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤和方法，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，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 1.2 论文选题的背景 对于以内燃机为动力的汽车，离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现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稳平顺地接合，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之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能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；有效地降低传动系中的振动和噪声。 随着汽车发动机转速、功率的不断提高和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，增加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。 汽车传动系的设计对汽车的动力学和燃油经济性有着重大影响，而离合器又是汽车传动系中的重要部件。在离合器设计中，合理地选择离合器的结构型式和设计参数不仅保证了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩，还使其有足
《汽车设计》课程设计-拉式膜片弹簧离合器设计
《汽车设计》 ——课程设计 题目拉式膜片弹簧离合器设计 学院物流学院 专业交通运输 班级 姓名 指导教师
目录 一离合器车型的选定 (1) 二离合器基本结构参数的选择 (2) 1 摩擦片主要参数选择 (2) 2 离合器后背参数 的确定 (3) 3 单位压力0P的确定 (4) 4 摩擦片基本参数的优化 (5) 5 摩片弹簧基本参数的选择 (7) 6 膜片弹簧的优化设计 (8) 7 离合器压盘设计 (9) 8 离合器盖设计 (10) 9 从动盘总成设计 (11) 参考文献 (13) 心得 (14) 附图
一离合器车型的选定 1.本设计针对的车型是长安福特汽车 2.基本参数如下： 车型：长安福特 整车质量：1084 (kg) 最高车速：n=170 (km/h) 主要尺寸：3950*1722*1467 长/宽/高 (mm) 最大功率：63/6000 (Kw/rpm) 最大扭矩：123/3500 (N.m/rpm)
二 离合器基本结构参数的确定 1.摩擦片主要参数的选择 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 （2.1） 式中，D K 为直径系数，取值范围见表2-1。 由选车型得max e T = 123 N ·m ，D K =14.6， 则将各参数值代入式后计算得 D=161.9218 mm 表2-1 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
拉式膜片弹簧离合器设计说明书
拉式膜片弹簧离合器设计 https://www.360docs.net/doc/ac1141680.html, 马棚网 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的优点 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；拉式膜片弹簧是中部与压盘相压在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构；在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，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，拉式的踏板力比推式的一般可减少约；无论在接合状态或分离状态，拉式结构的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，不会产生冲击和哭声；使用寿命更长。 二，设计的预期成果
本次设计，我将取得如下成果：1、设计说明书：（1）离合器各零件的结构；（2）离合器主要参数的选择与优化；（3）膜片弹簧的计算与优化；（4）扭转减振器的设计；（5）离合器操纵机构的设计计算。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，离合器的结构设计 为了达到计划书所给的数据要求，设计时应根据车型的类别、使用要求、制造条件，以及“系列化、通用化、标准化”的要求等，合理选择离合器结构。 3.1离合器结构选择与论证 3.1.1 摩擦片的选择 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和中、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 压紧弹簧布置形式的选择 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。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点： （1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,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的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力； （2）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，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）易于实现良好的通风散热，使用寿命长； （6）平衡性好；