河北工業(yè)大學城市學院 畢業(yè)設計說明書 作 者： 仲昭遠 學 號： 085259 學 院： 機械工程學院 系 (專業(yè) )： 車輛工程 題 目： 輕型貨車離合器設計 指導者： 劉芳 講師 (姓 名 ) (專業(yè)技術職務 ) 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術職務 ) 2012 年 6 月 4 日 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 輕型貨車離合器設計 摘要 : 此次設計是對輕型載貨汽車的離合器進行設計，目前較流行的是膜片彈簧離合器，其工作性能穩(wěn)定、效率較高，應用較為廣泛，鑒于拉式結構較以往的推式結構有較多優(yōu)點，所以 此次離合器設計為拉式結構。 離合器的設計有比 較成熟的系統(tǒng)方法，對行駛條件和載重要求等，對離合器進行了如下設計： （ 1） 離合器的零部件結構尺寸確定，如摩擦片的直徑、減震彈簧 及從動盤 數目 選擇、扭轉減震器 等 （ 2） 離合器的零部件受力及強度校核 （ 3）離合器相關參數的優(yōu)化 （ 4） 離合器的操縱機構的設計 關鍵詞： 離合器 膜片彈簧 從動盤 扭轉減 震 器 畢業(yè)設計（論文）外文摘要 Title The clutch design of light truck Abstract： The design is more popular light truck clutch design, the diaphragm spring clutch, its performance and stability, high efficiency, is widely used in view of the pull-type structure than the previous push-type structure moreadvantages, so the clutch is designed to pull the structure More mature systems approach to the design of the clutch, clutch driving conditions and load requirements, the following design: (1) clutch size of the parts structure to determine, such as the diameter of the friction plate, shock absorber spring and follower plate number the design of choice, to reverse the shock absorber (2) clutch parts the force and strength check (3) the optimization of the parameters of the clutch (4) clutch control mechanism Keywords： Clutch Diaphragm spring Driven disc Torsion dampers 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 離合器國內外發(fā)展概況 . 1 1.3 國內離合器設計理論概況 . 2 2 輕型貨車離合器的設計方案的確定及主要參數 的選擇 . 3 2.1 離合器的設計問題分析與解決方案 . 3 2.2 離合器工作原理 . 3 2.3 離合器的功用及設計要求 . 6 2.4 離合器的型式比較與選擇 . 7 2.5 離合器主要參數的選擇 . 10 3 主要零部件的結構設計與計算 . 14 3.1 扭轉減振器的設計 . 14 3.2 從動盤總成的設計 . 19 3.3 離合器蓋總成的設計 . 24 3.4 離合器的分離裝置 . 27 3.5 分離軸承的壽命計算 . 28 3.6 操縱機構的計算 . 29 3.7 離合器膜片彈簧的設計 . 32 4 本次設計的總裝配圖及爆炸圖 . 40 4.1 拉式膜片彈簧離合器總裝圖 . 40 4.2 拉式膜片彈簧離合器爆炸圖 . 41 結論 . 42 參 考 文 獻 . 43 致 謝 . 44 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 1 1 緒論 1.1 引言 近 些 年 來隨著世界經濟的發(fā)展，各國都在資金和技術方面大力支持汽車工業(yè)。我國人民的生活水平也在日益提高，對汽車等惡需求量也在與日俱增，我國汽車工業(yè)發(fā)展前景廣闊，據有關數據表明，我國在 2010 年度作為一個整體，汽車產銷量均突破1800 萬輛，產銷量在世界均排在第一位，由此可見汽車行業(yè)規(guī)模增長至速度毋庸置疑，汽車工業(yè)已經成為我過支柱產業(yè)之一，其同時也是國家工業(yè)發(fā)展水平之標志，再次契機，中國離合器行業(yè)正面臨重要機遇。 1.2 離合器國內外 發(fā)展概況 以內燃機為動力源的汽車來說，離合器在機械傳動系中是一個獨立的總成，在汽車傳 動系中直接相連于發(fā)動機。現今，各類汽車廣泛采用的摩擦式離合器主要依靠主、從動部分在同軸線上傳遞動力或運動時，具有接合或分離功能的裝置。 在歷史前期研發(fā)的離合器中，錐形離合器性能較優(yōu)越，目今所使用的盤片式離合器先驅是多盤離合器，自 1925 年以后出現，二十世紀三十年代初，只有一些工程車輛、大功率高級轎車、比賽用車上才會采用多片離合器。隨著人們對技術上的不斷改進和實踐經驗的積累，使單片干式離合器趨于首選。 人們對汽車的各種性能要求越來越高，當然隨之對離合器的要求也越來越高，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結構越發(fā)地向拉式 膜片彈簧離合器結構方向發(fā)展，相對于傳統(tǒng)的操縱形式，自動操縱形式則顯現出其優(yōu)勢，所以，提高離合器的穩(wěn)定可靠性，延長其使用年限，適應發(fā)動機不斷提高的轉速，增大離合器所能傳遞的最大轉矩和提高其操縱方便性、快捷性，稱為離合器當今發(fā)展的主題，是大勢所趨。 據行業(yè)分析報告指出，目前國內汽車離合器廠家較多，分布比較廣泛，主要分布在汽車工業(yè)較密集地區(qū)，如長春、上海、廣州、南京、重慶等地 。隨著離合器新技術如 DCT 在國內的推廣，這將使國內的離合器行業(yè)有一個嶄新的開始。另外雙質量飛輪一直是我國離合器發(fā)展探索的方向，已經有相關外資 企業(yè)駐足國內進行生產，但其未來發(fā)展前景是否廣闊我們還不能完全明朗，還有待于時間的驗證。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 2 隨著計算機技術的發(fā)展和互聯網資源的越發(fā)豐富，以及相關產業(yè)材料和技術的不斷革新，促使整個技術領域的全面提高。以往的手工設計已逐漸轉向計算機設計，包括前期計算、 計算機二維繪圖， 計算機三維繪圖、 有限元分析、仿真運動分析、 計算機虛擬演示等等，這不僅大大縮短了設計周期、提高了工作效率，而且還節(jié)約了可觀的成本 ，提高了企業(yè)的效益 。 1.3 國內離合器設計理論概況 汽車工業(yè)在世界發(fā)展史上已超過百年，隨著時間的延續(xù)，在對實踐與理論的不斷整 合、不斷完善的過程中，離合器的設計早已趨于系統(tǒng)化，已形成一套有理可循、有據可依的可靠的設計方案，類似于計算機程序一樣，把每一步要如何去做都很系統(tǒng)的做了很好的規(guī)劃，再次系統(tǒng)中把該領域的相關知識都有機的結合在一起 ，對于對設計要求及設計品質的提升具有重要指導作用。 在對理論和實踐的不斷探索和創(chuàng)新上，有關智能優(yōu)化方面，學者對以往的設計方法進行研究，得出了新的適應性更強的模型創(chuàng)建方法，通過結構細化，對離合器相關零件做出更加精確的分析，這樣使得設計非常的合理精準，使離合器的設計變的不再復雜繁瑣，這種方法還可以用于更多零 部件的設計，對于提高汽車整體研究和設計質量有著不可忽視的意義。 在汽車動力系統(tǒng)中離合器時非常重要的部件，對于手動擋的汽車來說，不論在復雜多變的路段駕駛，還是在平坦的城市公路上行駛，最頻繁的使用部件之一即是離合器，能最客觀反映駕駛員駕駛技術的水平高低，其中離合器的使用好壞是非常直接的體現，正確使用離合器能有效的保護車輛，對車輛的震動噪聲和車輛使用年限都有重要的影響，理解離合器工作原理以及如何在狀況特殊的情況下利用離合器來解決問題和困難，是每一個手動擋車型車友的最根本常識。 汽車離合器較類似于開關，所謂離合器， 從其字面意思來看，無非是“離”與“合”的相輔相成，對立統(tǒng)一。具有斷離或者接合動力傳遞的作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，而對于不同形式的汽車來說，只是其形式有一定的區(qū)別而已。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 3 2 輕型貨車離合器的 設計方案的確定及主要參數的選擇 2.1 離合器 的設計問題分析 與 解決方案 2.1.1 離合器 主要設計問題分析 離合器的設計問題主歸結于離合器的壽命耐久性和工作可靠性。對于離合器壽命影響因素包括內在和外在因素共同影響，內在包括離合器的零件材料選擇及強度預算等，外在因素包括離合器的工作環(huán)境，工作環(huán)境是否惡劣最直接影 響離合器壽命。離合器的工作穩(wěn)定性則由摩擦片與飛輪之間的摩擦系數、彈簧的壓緊程度共同決定，壓緊彈簧的安裝位置對壓緊程度有重要影響，摩擦系數則由相接觸面的表面質量和工作環(huán)境所影響。我們可以在離合器廠家選用分離軸承，直接選用即可，無需做過多設計。另外，對離合器的操縱機構要做精確度較高的計算，包括踏板力和踏板行程，要分布較為合理，以免發(fā)生干涉。 2.1.2 針對離合器設計的 相關 問題的解決方案 前面已經提到，汽車相關零部件包括離合器的設計與生產都早已成熟，有著比較系統(tǒng)的流程，此次設計主要是對離合器零部件進行更加細致的 計算和分析，以及在此基礎上進行優(yōu)化設計，最終提高離合器的工作可靠性和使用壽命。 離合器在工作過程中由于摩擦的原因會產生大量的熱，這對于摩擦系數有很大影響，鑒于此我們可以選擇通過傳感器來提醒駕駛員，通過采取相關措施或方案來主動避免離合器失效。經過綜合考慮我們選擇如下方案： 將溫度傳感器直入摩擦產生部位，傳感器信號直接輸送到汽車 ECU 進行處理，然后給出相關警告或提醒，是的駕駛員注意。但此方案具有局限性，我們選擇另外一種方案，我們在設計時可以加強離合器的通風散熱，使產生的熱量可以更快的散發(fā)出去，這關鍵在于離合器蓋的 通風散熱，方法簡單有效，我們決定采用此方案。 2.2 離合器工作原理 2.2.1 離合器工作原理描述 摩擦離合器由彈簧片、摩擦片、壓盤以及動力輸出軸組成。如前所述，其屬于動力總成范疇。在半連動的情況下，適量的動力通過其轉速差實現，也就是動力輸出端與輸入端可以允許有轉速差。按離合器的工作狀態(tài)不同，可分為三種，踩下離合器的河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 4 斷開連接即是不聯動，部分踩下不完全結合時的半連動，還有不踩下離合器讓其完全結合的全連動狀態(tài)。 當汽車處于正常行駛狀態(tài)時，飛輪的摩擦片與壓盤是緊緊的接合的，即具有相同的轉速，輸出軸與輸入軸之間一 直保持相對的靜摩擦，在此時摩擦片與壓盤之間的摩擦力達到最大。在車輛起步時，離合器被司機踩下之后，壓盤被離合器踏板的運動拉動而隨之向后靠，飛輪在此時與壓盤完全斷開連接，不接觸，也就是摩擦片與壓盤分離開來，此時相對摩擦不存在。最后一種狀態(tài)，摩擦片與壓盤之間的摩擦力小于全連動狀態(tài)，這時候，就是離合器工作的半連動狀態(tài)，飛輪上的摩擦片與離合器壓盤之間處于相對的滑動摩擦狀態(tài)。輸出軸的轉速小于飛輪的轉速，傳給變速箱的部分動力就來自于飛輪，此時驅動輪與發(fā)動機之間處在一種軟連接狀態(tài)。 除特殊情況下，車輛換擋和起步時候是 離合器發(fā)揮主要作用，此時位于變速箱內的一軸二軸轉速不同，有一定的差速度，一軸與發(fā)動機的連接必須切開，此后，同步器發(fā)揮作用，它將兩軸速度同步，掛進檔位以后，離合器再將發(fā)動機與一軸動力結合，動力得以繼續(xù)傳遞。 另外，離合器中有一個緩沖裝置，它非常必要，不可或缺，兩個圓盤對在 一起，圓盤形狀與飛輪較相似，盤上打有凹槽，凹槽形狀為矩形，其內布置彈簧，每當遇到激烈沖擊時，圓盤之間的彈簧因彈性而相互作用，對外界刺激起到緩沖作用，保護了離合器和發(fā)動機。 離合器的關鍵性能取決于摩擦片的摩擦系數、壓盤彈簧的剛度、摩擦片的位置 、離合器的直徑以及離合器的數目等離合器的各個配件，摩擦片的摩擦系數越高彈簧的剛度越大，離合器的直徑越大，離合器性能就越好。 我們結合圖 2.1 進行說明：離合器處于壓緊狀態(tài)時，內燃機動力通過曲軸轉入離合器，通過飛輪 2 和壓盤 4 摩擦片之間的相互作用傳給從動盤 3，然后通過變速器 1軸 9 傳入變速器。當離合器處于松開狀態(tài)時，通過桿機構以及液壓系統(tǒng)，然后再到分離叉，將膜片彈簧拉動，離合器蓋上 5 上的支撐圈和膜片彈簧外端緊貼在一起，其外端又與壓盤連接，這時候，作用在從動盤上的壓力消失，摩擦力也因此消失，此時扭矩不再傳遞。這樣在每 次駕駛員踩動踏板時候離合器就這樣工作。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 5 圖 2.1 離合器裝配圖 2.2.2 膜片彈簧離合器工作過程示意圖 圖 2.2 為推式膜片彈簧離合器的工作過程 。安裝后，膜片彈簧會加上預緊力。 分離軸承和膜片彈簧離合器之間會有間隙，這個間隙是自由間隙，是為了離合器磨損 后仍能可靠地傳遞轉矩 而預留的間隙。 如圖 2.2c，離合器分離時分離軸承把膜片彈簧小端推到左邊極限位置，帶動壓盤脫離摩擦。松開踏板時，在回位彈簧作用下回到 b 位置。 拉式膜片彈簧離合器的工作原理與推式基本相同，只是分離軸承 的作用方向相反而已。 圖 2.2 膜片彈簧離合器工作原理示意圖 1-軸承 2-飛輪 3-從動盤 4-壓盤 5-離合器蓋螺栓 6-離合器蓋 7-膜片彈簧 8-分離軸承 9-軸 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 6 2.3 離合器的功用及設計要求 2.3.1 離合器的主要功用 保證汽車平穩(wěn)起步。在汽車起步掛檔之前汽車處于靜止狀態(tài)，掛檔后，假如變速箱與發(fā)動機是剛性連接的，那么汽車會突然向前沖，驅動力不足以克服汽車前沖所產生的慣性力，使發(fā)動機轉速下降到臨界轉速，而使發(fā)動機熄火，還會造成機件的損傷破壞。所以在起步時應使變速箱和發(fā)動機暫時處于分離狀態(tài)，這就需要用到離合器，然后逐漸使離合器接合，是由離合器傳出 的扭矩不斷增大，離合器的主、從動部分之間有滑磨狀態(tài)，隨著汽車的驅動力逐漸增大，之后汽車平穩(wěn)起步。 便于換擋。由于行駛條件不同，為了適應形勢條件，駕駛員在駕駛汽車的過程中需要經常變換檔位，變速箱與發(fā)動機必須暫時分離，否則變速箱中相互嚙合的傳力齒輪依然有載荷沒有被卸除，由于相互壓力很大，導致嚙合齒很難分開，因為圓周速度不同，另一對即將嚙合的齒輪因為圓周速度不同而很難嚙合。如果強行使其嚙合，則齒端對產生很大的沖擊，會導致機件的損壞。通過離合器使變速箱和發(fā)動機暫時分離，之后進行換擋，由于先前嚙合的齒輪卸除載荷，相 嚙合的齒面間壓力相對減小很多，就容易分離。由于轉動慣量在發(fā)動機與主動齒輪分開后變的很小，另一對即將進入嚙合的齒輪，通過適當的換擋動作，就可以使其圓周速度接近相等或者相等，從而有效減輕或避免齒輪間的沖擊。 防止傳動系過載。駕駛員緊急制動汽車時，車輪轉速急劇下降，但是傳動系與發(fā)動機相連，傳動系仍具有旋轉的慣性，會保持原有轉速，傳動系統(tǒng)中產生的這個慣性矩甚至遠遠大于發(fā)動機轉矩的慣性矩，導致傳動系零件易損壞。而離合器傳遞轉矩是通過摩擦力的，當傳動系內載荷超過摩擦力所能傳遞的極限轉矩時，離合器的主、從動部分，會打滑 ，這樣就起到了過載保護的作用。 降低扭振沖擊。輸出轉矩不平穩(wěn)是汽車發(fā)動機的工作原理所決定，在內燃機做功沖程，燃燒室內可燃氣體因爆炸而產生極大沖擊扭矩，其他沖程中，反托發(fā)動機主要依靠慣性。扭振雖然可被發(fā)動機本身轉動系所具有的慣性降低，但后續(xù)變速箱、傳動軸仍然由于剩余沖擊力產生不好的影響。減震彈簧（切向分布）位于離合其中則可以有效降低來自于發(fā)動機的扭振沖擊，延長和提高變速齒輪壽命。 2.3.2 離合器的設計要求 為保證離合器有良好的工作性能，離合器的設計應滿足如下要求： 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 7 維修保養(yǎng)方便，操縱簡單省力； 接合 柔和，分離徹底，散熱能力較強； 噪音小，緩和轉動方向沖擊，并且具有衰減來自該方向的震動的能力； 有一定的傳遞轉矩余力，并且能保證，可以傳遞發(fā)動機發(fā)出的最大轉矩； 從動部分轉動慣量應盡可能小。以便于在離合器分離換擋時，與變速器輸入軸相連部分轉速變化相對較容易，以減輕齒輪間的沖擊； 工作穩(wěn)定，摩擦片和壓盤壓力的摩擦系數變化??； 2.3.3 離合器的設計要 點 離合器的可傳遞最大轉矩是設計的關鍵點和前提，在設計時應滿足以下條件： 分離軸承與分離彈簧之間應留有一定的間隙，這是因為離合器接合時為使摩擦片與壓盤 接合的很好，離合器運動零件需要加以限位。對踏板的最大行程加以限制，這是分離軸承回位彈簧加以保證。 前面已經提及，為保證離合器接合柔和應在從動盤上設置扭轉減震器，扇形波狀彈簧對稱布置鉚接在從動鋼片上，摩擦片應制成一定錐度其錐度大概為 0.5mm，并使其大端面相飛輪，這樣從動轂安裝在位于變速器第一軸（即從動軸）上的花鍵上時容易滑動，容易使離合器分離更徹底。 為了方便從動軸在拆卸時容易從離合器中抽出來，離合器的從動軸需要在安裝后保持軸向定位，所以設計時應使飛輪與從動軸軸承外圓為過渡配合，但是從動軸與前軸承內圈 是間隙配合，通過從動軸后軸承來保證離合器的從動軸軸向定位。從動軸前軸承靠油杯按期注入進行潤滑，而離合器分離軸承靠注入黃油潤滑。為防止離合器打滑，不僅要在軸承處安裝自緊油封還要在飛輪上開泄油孔，以防止?jié)櫥土鞯滥Σ烈r面。 離合器的主、從動部分分別為：主動（飛輪、離合器蓋與它們一起轉動并且能軸向移動的壓盤）、從動（從動盤、從動軸），壓盤通過鋼片與離合器蓋相連接。從動軸安裝在飛輪與壓盤之間并且可在從動軸花鍵上滑動，設計時需要把離合器從動的前軸安裝在發(fā)動機曲軸的中心孔內。 2.4 離合器的型式比較與選擇 2.4.1 離合器種類 及 選擇 離合器的種類比較繁多，按其工作性質劃分為兩大類： 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 8 操縱式離合器。其操縱方法有液力的、氣動的、電磁的、機械的，例如嵌入離合器（通過鍵、齒、牙的嵌合傳遞扭矩）、電磁轉差離合器（用激磁電流產生磁力來傳遞扭矩）、空氣柔性離合器（用壓縮空氣胎脹縮以操縱摩擦件接合或分離的離合器）、摩擦離合器（利用摩擦力傳遞扭矩）、磁粉離合器（用激磁線圈使磁粉磁化，形成磁粉鏈以傳遞扭矩）。 自動式離合器。通過簡單的機械方法自動完成分開或接合動作，又分為離心離合器（當主動軸的轉速達到一定值時，由于離心力的作用能 使傳動軸間自行聯接或超過某一轉速后能自行分離）、安全離合器（當傳遞扭矩達到一定值時傳動軸能自動分離，從而防止過載，避免機器中重要零件損壞）、定向離合器（又將其稱為超越離合器，利用棘輪 -棘爪的嚙合或滾柱、楔塊的楔緊作用單向傳遞運動或扭矩，當主動軸反轉或轉速低于從動軸時，離合器就自動分開）。 在此我們選擇摩擦式離合器。 2.4.2 從動盤數選擇 對于輕型汽車而言，因發(fā)動機最大轉矩數值一般不太大，在使用時能保證接合平順分離徹底，選用單片離合器即可滿足要求。其結構簡單、從動部分 轉動慣量小、維修調整方便、散熱良好，應 用十分廣泛。 2.4.3 壓緊彈簧形式選擇 通過對離合器的作用、所應滿足的要求、基本參數和尺寸要求，又因為現今汽車市場上對壓緊的摩擦式彈簧離合器應用最為廣泛，等因素進行綜合考慮，最后選擇，膜片彈簧離合器，相對于螺旋彈簧離合器其在技術上比較先進、結構簡單、經濟性合理、操作輕便、性能良好、緊湊，其優(yōu)點如下： 散熱性能很好； 可輕便操縱； 震動、沖擊很小，接合很平和、柔順； 經久耐用，使用年限較長； 工作性能（最大摩擦力矩和后備系數保持穩(wěn)定）； 離合器可以徹底分離 從動部分慣量小，有利于減輕換擋時齒輪副的 沖擊； 具有吸收震動、較小噪聲和沖擊的能力，可以避免汽車傳動系共振； 在高速回轉時，強度可靠； 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 9 摩擦片在使用過程中磨損達到允許極限位置時，彈簧壓縮變形量減小，膜片彈簧壓緊力相差無幾，而螺旋彈簧壓緊力下降較大，這時膜片彈簧離合器仍能繼續(xù)工作，螺旋彈簧離合器則會產生滑磨。對于相同的分力量來說，膜片彈簧離合器操縱輕便許多，所需作用力更小。 因為壓盤的整個圓周與膜片彈簧相接觸，摩擦片接觸良好，壓力呈均勻分布，磨損均勻。 另外膜片彈簧旋轉對稱，在轉速很高情況下，其平衡性好，壓緊力降低小，而在高速旋轉下周置螺旋彈 簧離合器在離心力作用下會產生橫向撓曲，影響彈簧性能使彈簧鼓出，使其對壓盤壓緊力降低。 在一般的壓式膜片彈簧離合器中，在支承環(huán)磨損時 ,在膜片彈簧與支承環(huán)之間形成的間隙導致離合器踏板自由行程增大，但在拉式膜片彈簧離合器中能消除上述缺點。 所以我們最后選擇拉式膜片彈簧離合器。 2.4.4 分離時離合器受力形式選擇 推式摸片彈簧結構簡單，安裝拆卸較簡單，分離行程比拉式小。 膜片彈簧將分離杠桿和壓緊彈簧的作用集于一身，顯著地縮短了離合器的軸間尺寸，很好地簡化了離合器結構；另外，非線性特性良好是膜片彈簧所具有的，相對合適的設計，即使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍可維持很少改變，會對離合器分離時的踏板力減輕有很好的效果，操縱更加輕便。 綜合比較，選擇拉式膜片彈簧。 2.4.5 壓盤驅動形式選擇 扭矩在膜片彈簧離合器中從離合器蓋傳到壓盤有三種方式： （ 1）徑向傳動驅動式：這種傳動方式略微復雜，但是操縱方便，壓盤和離合器蓋被彈簧鋼制的徑向片連接在一起，它沒有相對滑動部分，在工作時離合器蓋和壓盤的徑向相對位置不會發(fā)生變化，它們不存在磨損，需要的踏板力小，因此旋轉件不會因為失去平衡而產生震顫和噪音。 （ 2）徑向傳動片驅動方式：壓盤與離 合器蓋被彈簧鋼制的傳動片連接在一起，與徑向傳動驅動基本相同，只是傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向外布置。 （ 3）凸臺 -窗孔式：這種結構比較簡單，通過壓盤背面的凸起部分嵌入離合器蓋上的窗孔內，扭矩在二者的正確配合后開始傳遞，應用較多，但是在傳動過程中壓盤上凸臺與窗孔之間存在滑動摩擦，所以分離可能不夠徹底。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 10 本次選用徑向傳動驅動方式。 2.4.6 扭轉減振器 它 可以 降低發(fā)動機 輸出的扭矩給傳動系帶來的沖擊 ，調諧傳動系扭振固有頻率，使其在預想范圍之內， 增加傳動系扭振阻尼，抑制扭 轉共振響應振幅，并衰減因沖擊而產生的瞬態(tài) 扭振， 并有效控制 怠速時離合器與變速器的扭振與噪聲，緩和 在 非穩(wěn)定工 作環(huán)境 下傳動系的扭轉沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。 故要有扭轉減振器。 2.4.7 離合器的操縱機構選擇 對于機械式而言，因其整體質量較大，在長距離操控時較為麻煩，而且效率較低，維修不方便，現在流行的液力式傳動機構，由于效率較高，反應快，容易布置等許多優(yōu)點，被越來越廣泛的應用于各類汽車上，而且其結構日趨成熟。 故此次設計選用液壓式。 2.5 離合器主要參數的選擇 2.5.1 后備系數 后備系數 是離合器設計中的一個重要參數，它反映了離合器 傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。 結合實際情況 ， 表 2.1 查得 ， 本次設計 取 。 表 2.1 離合器后備系數的取值范圍2.5.2 摩擦因數 f、摩擦面數 Z 和離合器間隙 t 摩擦片的摩擦因數 f 取決于摩擦片所用的材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素。摩擦因數 f 的取值范圍見下表 2.2。 表 2.2 摩擦材料的摩擦因數 f 的取值范圍 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 11 本次設計取 0.3f 。 摩擦面數 Z 為離合器從動盤數的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉矩的大小及 其結構尺寸。本次設計取單片離合器 2z 離合器間隙 t 是指離合器處于正常結合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全結合，在分離軸承和分離杠桿內端之間留有的間隙。該間隙 t 一般為 3 4mm 。本次設計取 t =3 mm 。 2.5.3 摩擦片外徑 D、內徑 d 和厚度 b 摩 擦 片 外 徑 是 離 合 器 的 重 要 參 數 ， 它 對 離 合 器 的 輪 廓 尺 寸 、 質 量 和 使 用 壽 命 有 決定 性 的 影 響 。 在 確 定 外 徑 時 ， 可 以 根 據 以 下 經 驗 公 式 選 用 ： maxD eD TK（ 2.1） 式中： D 摩擦片外徑， Tmaxe 發(fā)動機最大扭矩， N.m DK 為直徑系數，取值見表 2.3 表 2.3 直徑系數的取值范圍 取 DK 為 16，則 D 16 170 =208.6，可取 D 為 225 mm 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 12 當摩擦片外徑 D 確定后，摩擦片內徑 d 可根據 d/D 在 0.53 0.70 之間來確定。 取 c d / D 0 .6 6 ， d 0 . 6 6 D 0 . 6 6 2 2 5 1 4 8 . 5 m m ，取 d 150mm 摩擦片厚度 b 主要有 3 . 2 m m 3 . 5 m m 4 . 0 m m、 、三種。取 b 3.5 mm 。 2.5.4 單位壓力 p0 離合器工作可靠性能和使用耐久性在很大程度上取決于單位壓力， 在選擇時應綜合考慮多方面的因素，如離合器的工作環(huán)境、選用材料、摩擦接觸面積、發(fā)動機功率以及質量等。 離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩 mNTTec 2551705.1m a x（ 2.2） 而 12)1( 330 cfZDpTc ， （ 2.3） 則 M P acf Z DTp c 23.0)1(12330 （ 2.4） 單位壓力 p0 取值范圍見表 2.4。 表 2.4 摩擦片單位壓力 p0的取值范圍 2.5.5 離合器基本參數的優(yōu)化 在離合器的設計過程中需要對其尺寸及性能參數進行優(yōu)化，這將對離合器的工作可靠性、 穩(wěn)定性和結構尺寸產生影響。其確定方式是提前預選，然后在經過反復驗證、校核，最后確定這些參數。 1） 摩擦片外徑 D mm（ ） 的選取應使最大圓周速度 vD 在 65 70m / s 之間 ，即 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 13 vD =60nemaxD 10 3 =60 4500 225 10 3 =52.99m/ s 65 70m / s （ 2.5） 符合要求。 式中 , Dv m / s ； n r / m i n為 摩 擦 片 最 大 圓 周 速 度 為 發(fā) 動 機 最 高 轉 速。 2）摩擦片的內、外徑比 c 應在 0.53 0.70 范圍內，本次設計取 c 0.67 。 3） 為了使發(fā)動機轉矩能有效可靠的傳遞 ， 傳遞過程中不發(fā)生過載 ， 根據 不同的車型 選取不同 的 值 ，其選取應該在適當范圍內 ， 其 范圍為 1.2 4.0 之間 ，本 次設計取 1.5 。 4） 扭轉減震器在安裝時應保證其位置正確 ，摩擦片內徑 d 必須大于減振器彈簧位置直徑 2R0約 50 mm ，即 d 2R050 mm 5） 為了體現出離合器 工作過程中能有效 傳遞轉矩并 且有 過載保護的能力 ，單位摩擦面積 所 傳遞的轉矩應 該 小于其許用值，即 0220 2 1 2.04 ccc TdDZ TT （ 2.6） 式中，0cT為單位摩擦面積傳遞的轉矩 (Nm/mm2)，可按表 2.4 選取 經檢查 ,合格。 表 2.4 單位摩擦面積傳遞轉矩的許用值 (Nm/mm2) 6） 為了降低離合器在工作過程中產生的熱 ,預防 摩擦片 因過熱而 損傷 ,可根據 不同車型 以及 單位壓力 p0， 根據所用的摩擦材料在一定范圍內選取， p0的最大范圍為0 .10 1.5 0 M p a 。 本次設計取 p0= 0.23 MPa 。 7） 摩擦片在滑磨過程中因溫度過高很容易被燒傷，所以應當控制離合器在車輛起步過程中的滑磨 ，離合器每一次結合 時 的單位摩擦面積滑磨功 應該 小于其許用值。 汽車起步時離合器結合一次所產生的總滑磨功 (J)為： 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 14 W = 1800n2e2 (2g202rarmii) = 1800150014.322 (222913.517.6 6.04325 ) 14431.153 (J) （ 2.7） 式中， ma 為汽車總質量 (kg)； rr 為輪胎滾動半徑 (m)； ig為汽車起步時所用變速器檔位的傳動比； i0為主減速器傳動比； ne為發(fā)動機轉速 ( /minr )；商用車 ne取1500 r / min。 224 dDZ W = )1 4 02 1 0(214.3 9.1 4 4 1 64 22 0 . 3 2 7 w 0 . 3 3 J / m m （ 2.8） 滿足要求。 3 主要零部件的結構設計 與計算 3.1 扭轉減振器的設計 3.1.1 扭轉減振器的概述 發(fā)動機將轉矩傳遞傳動系統(tǒng)中的轉矩一直是變化的，這樣就會在傳動系統(tǒng)中產生扭轉振動，假如這個振動頻率與傳動系的自振動頻率相 吻合，那么系統(tǒng)將發(fā)生共振，傳動系中的零件會因此而受到很大的影響，直接降低其壽命。此外，在不分離離合器的情況下進行緊急制動或進行猛烈接合離合器時，瞬間將會對傳動系的零件造成嚴重的沖擊，造成零件使用壽命降低，因此，絕大部分的汽車上都裝有扭轉減震器，這是很必要的。扭轉減震器的彈性特性又可以分為兩種，即是線性和非線性，彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減振器，其彈性特點為線性。 它主要由彈性元件和阻尼元件組成。彈性元件可以降低固有頻率從而改變固有振型，防止共振的發(fā)生。 阻尼元件采用摩擦片通過蝶形彈簧建立阻尼膜片彈簧建立阻尼膜 片的正應力，其阻尼力矩比較穩(wěn)定 ，主要功用是耗散振動過程中所產生的能量 。扭矩在最開始從發(fā)動機傳遞到一些彈性元件最后傳遞到傳動系。 摩擦式扭轉減震器的工作原理：離合器在工作的過程中，扭矩逐級傳遞，先從摩擦片開始再傳遞到從動鋼片、從動盤轂，于是彈簧就被壓縮，此時從動鋼片相對于從動盤轂向前移動，（從動轂邊 緣上的缺口控制著鋼片與轂的最大位移）。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 15 3.1.2 扭轉減振器的設計 1）極限轉矩 Tj限位銷和從動盤轂缺口之間留有一 定間隙 1 ，當這個間隙被消除時能傳遞的最大有效轉矩就被稱為極限轉矩。它受較多因素影響，其中主要影響因素為減震彈簧許用應力和發(fā)動機傳遞最大轉矩?？扇?Tj(1.5 2.0) Temax一般貨車：系數取 1.5 即 Tj =1.5 Temax = 255 N .m （ 3.1） 2）扭轉角剛度 k13Tj=1 3 2 5 5 3 3 1 5 N m/rad （ 3.2） 3）阻尼摩擦轉矩 T由于發(fā)動機所傳遞的最大轉矩會對材料剛度要求較高，又為了防止發(fā)動機在工作時振動過于劇烈，在設計過程中必須 對減震阻尼裝置的阻尼摩擦轉矩 T做出較為合理的選擇。 根據已有公式 初選： T= (0 .0 6 0 .1 7 )Temax（ 3.3） 取 T= 0.15Temax = 25.5 N m （ 3.4） 4）預緊轉矩 T n 為保證減振彈簧在工作過程中不論正向或者反向，都能正常的工作，根據相關資料表明在 Tn 增加時共振頻率有所降低，這對工作可靠性很有利， Tn 小于等于 T，這樣就可以取 T n ( 0 .0 5 0 .1 5 ) Temax取 T n = 0.14 Temax =23.8 N m （ 3.5） 5）減振彈簧的位置半徑 R0 R0 的尺寸應盡可能大些，一般取 ( 0 . 6 0 0 . 7 5 ) d / 2 ? （ 3.6） 又由 d 2R 0 50mm ，取0R 48 m m6）減振彈簧個數 ZjZ j 參照表 3.1 選取。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 16 表 3.1 減振彈簧個數的選取 摩擦片外徑 D 225mm ，可選擇 Zj為 46 ，選取 Zj 67）減振彈簧總壓力 F 前所述及的間隙 1 或 2 減小至零時，減振彈簧所傳遞的轉矩達到最大，其最大值為 Tj，此時總壓力 F F = Tj / R 0 2 5 5 0 0 0 / 4 8 5 3 1 2 . 5 N （ 3.7） 8） 單個減振彈簧的工作負荷 P P=F Zj 5 3 1 2 . 5 N 6 8 8 5 . 4 N （ 3.8） 3.1.3 扭轉彈簧的尺寸設計 減振彈簧尺寸圖，如下圖 3.1： 圖 3.1 減震彈簧示意圖 彈簧中徑 Dc:通常 取 Dc 11 15 之間 ,取 Dc 15 ， 彈簧鋼絲直徑 d : 通常 d 取 34 之間 ， 本次 取 d3 在選定 Ti過后， 根據結構設計選取一定的轉角 ，一般 為 4，極限可達 12，此次設計選 6。 目前較流行單級 ， 故本次 設計也采用單級， 可取： 扭轉剛度 Kd=10Tj 2 5 5 0 N .m r a d （ 3.9） 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 17 彈簧剛度 K ： K =nRKd01000147.6N （ 3.10） 減振彈簧的有效圈數 i： i=kDGdc348（ 3.11） 式中， G 為材料的剪切模量，對碳鋼可取 G 8.3 104 MPa 代入相關數據 i 4.5 減振彈簧的總圈數 n, n=i+（ 1.5 2） =4.5+1.5=6 （ 3.12） 所以取 n=6 減振彈簧的最小高度 minl : minl =n(d+ ) 1 . 1 d n 1 . 1 3 6 1 9 . 8 （ 3.13） 減振彈簧總變形量： l P R 8 8 5 . 4 1 4 7 . 6 5 . 9 9 8 6 （ 3.14） 減振彈簧自由高度0l= minl + l =1 9 .8 6 2 5.8 （ 3.15） 減振彈簧預變形量： l =0RkZTjn 0.56 mm（ 3.16） 減振彈簧安裝 作高度 lll 25.24 （ 3.17） 從動片相對從動盤轂的最大轉角極限轉角 02ar cs in2Rlj （ 3.18） 因為 l = l - l 6 0 . 5 6 5 . 4 4 m m 所以 j 6.497 6.5 （ 3.19） 限位銷與從動盤轂缺口間隙 1 =R2 sinj（ 3.20） 式中 R2 為限位銷的安裝尺寸，取 R2 53 所以 1 5 , 限位銷直徑 d d按結構布置選定，一般 d 9.5 12 ,所以取 d 10 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 18 3.1.4 本設計 扭轉彈簧設計 圖 圖 3.2 減震彈簧 減振彈簧（如圖 3.2）采用 65Mn，彈簧采用磨平處理，彈簧總圈數為 6,工作圈數為4，彈簧剛度 147.6N/mm，右旋 ,兩端部并緊。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 19 3.1.5 本設計 扭轉 減震器總成 設計 圖 圖 3.3 扭轉減震器 設計圖 扭轉減振器（如圖 3.3）中的阻尼片常采用摩擦材料制成，表面不得有毛刺，裂紋，劃痕，銹蝕等缺陷。減震彈簧為周布，數目為 6，詳細數據和加工要求可參看零件圖和前文。此外扭轉減震器總成上還有減震彈簧限位銷和兩種鉚釘。 3.2 從動盤總成的設計 在結構和材料上的選擇是很重要的，從動盤對離合器的工作性能有很大的影響，它由扭轉減震器、從動片、從動盤轂和摩擦片組成，工作壽命短是其主要缺點，對其設計主要應具有下面幾點： A 轉動慣量要盡可能的小，以減小變速器在換擋時因為慣性而引起的沖擊； B 緩和沖擊，以避免傳動系統(tǒng)產生共振，應裝有扭轉減震器； C 離合器應接合平順，且具有軸向彈性，便于起步而且使摩擦表面的壓力相對均勻，降低磨損程度。 3.2.1 從動盤的軸向特性 需要單獨制造扇形波狀彈簧與從動鋼片鉚接，這樣可使從動盤有軸向彈性，這種彈性特 性可改善離合器的工作性能，摩擦面接觸均勻，接合柔和而且磨損小。波狀彈簧有諸多優(yōu)點，譬如說軸向彈性好、彈簧對置分布、轉動慣量小、彈性好適宜高速旋轉，而且可以用比較輕薄的材料制作。所以我們選用這類彈簧。 3.2.2 從動盤轂 在離合器中承受載荷最大的零件就是從動盤轂，他需要承受全部的來自發(fā)動機的河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 20 轉矩，材料一般都選擇用碳鋼，需要經過調制處理，對硬度要求較高，一般為26 32HRC 。 另外需要對花鍵內孔表面進行鍍鉻，這樣可有效的提高其硬度和耐磨性，另外對減震彈簧窗口與從動片配合處 需要進行高頻處理。 它一般采用齒側對中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據摩擦片的外徑 D 與發(fā)動機的最大轉矩 Tmaxe由表 3.2 選取。 表 3.2 從動盤轂花鍵的尺寸 本次設計 D 225 mm ， Tmaxe 170 Nm 綜合考慮選擇花鍵類型為： 表 3.3 花鍵尺寸 花鍵在工作過程中會受到較大的擠壓應力，所以在設計時應對其進行校核，以防止預算強度不夠而在工作過程中因受力過大而破壞。應力如果超出一定范圍，可以增河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 21 加花鍵轂的軸向長度。 擠壓應力的計算公式為：nltRc （ 3.21） 式中 ， P 為花鍵的齒側面壓力，它由下式確定： ZdDTP e)(4 m a x（ 3.22） 從動盤轂軸向長度不宜過小，以免在花鍵軸上滑動時產生偏斜而使分離不徹底， D ， d 分別為花鍵的內外徑； Z 為從動盤轂的數目；取 1Z h 為花鍵齒工作高度； 2/)( dDh （ 3.23） 得 44.12P N， 16.10cMPa 2.10 MPa （ 3.24） 所以該花鍵轂花鍵的尺寸合適 3.2.3 本設計 從動盤轂 設計圖 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 22 圖 3.4 從動盤轂 從動盤轂（如圖 3.4）的材料為 40Cr，加工時須經過鍛壓和調質處理。從動盤轂內花鍵為漸開線花鍵， 可查閱機械設計手冊 并最終確定加工方式。 從動盤轂上的相關孔槽具有嚴格的定位要求，在加工時須謹慎。 3.2.4 摩擦片的設計 應具有足夠的強度和耐磨性，摩擦系數穩(wěn)定耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，溫度的變化對其影響要小，密度小以減小其質量，單位壓力的變化對其影響程度要小，接合平順，并且在停置較長時間后不會出現粘著現象。 根據以上，我們選擇價格相對便宜、質量輕耐磨、摩擦系數較小的石棉基材料。它由石棉織物、粘結劑（硅膠或樹脂）、特種添加劑熱壓而成，在汽車離合器上久經考驗，使用效果很好，摩擦片需要用鉚釘連接，這樣更換摩擦片較為方便又可以保證可靠連接，把波形彈簧片安 裝在從動鋼片上來獲得軸向彈性。 摩擦片在性能上需要滿足一下幾點： A：接合平順，長期停放時離合器摩擦面不至于發(fā)生粘著的狀況。 B：熱穩(wěn)定性要好，受溫度的影響要小，還要具有很好的耐磨性以及機械強度。 C：摩擦系數要比較穩(wěn)定，單位壓力以及滑磨速度對其影響要小。 D：石棉基的摩擦系數為 0.20.35，其工作溫度小于 180，效果好而且價格便宜。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 23 3.2.5 本設計 摩擦片的設計 圖 圖 3.5 摩擦片 摩擦片（如圖 3.5）采用石棉基材料，石棉基材料為石棉纖維和鋼絲繞制成石棉線繩。摩擦片表面不得有毛刺，裂紋，劃 痕，銹蝕等缺陷， B-B處鉚釘為沉頭 120鉚釘。摩擦片上開又 12個周布的溝槽，是用來散熱的。 3.2.6 本設計從動盤總成圖 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 24 圖 3.6 從動盤總成 從動盤總成（如圖 3.6） 對離合器的工作可靠性影響最為重要，根據要求， 在裝配前部分零件需要用煤油進行清洗。從動片是采用 1.3-2.0mm 厚的鋼板沖制而成的，要求有一定的伸縮性和軸向彈性。從動盤的表面 有較高 要求 ，不能有 缺陷， 在加工時需要注意工藝順序 ， 對 加工精度 要求很高 ，此外從動盤還應有足夠的抗爆強度。 3.3 離合器蓋總成的設計 3.3.1 離合器蓋 結構設計的要求 摩擦離合器在工作過程中將會產生大量的熱，必須想辦法將熱量及時散出，以避免零件受熱溫度過高而造成不良后果，如果摩擦片溫度太高將會使摩擦性能下降，嚴重時還有可能會燒毀摩擦片，從動盤本體如果是一個整圓盤形，可能會因溫度升高而拱曲變形，影響離合器的正常使用。為了使離合器摩擦表面不至于過熱，要求壓盤的熱容量足夠大，還要求有很好的通風。離合器蓋一般用鋼板沖壓成特殊形狀，在側面飛輪接觸處有缺口，裝合后形成窗口，當離合器旋轉式，空氣將不斷地循環(huán)流動，以利于通風散熱，另外，還可以在壓盤上設置散熱筋，加大散熱面 積。 在設計中應注意以下幾個問題： 離合器蓋的剛度：希望離合器蓋的剛度足夠大，在離合器工作時不至于對其工作造成影響。 離合器蓋的通風散熱：在離合器蓋上應開有通風散熱孔，避免其溫度過高，還可以在蓋上加通風扇片等。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 25 離合器蓋的對中問題：離合器蓋的對中具有重要意義，對中良好則可以避免離合器在工作過程中的不平衡問題，保持離合器的正常工作。 乘用車離合器蓋一般用 08、 10 鋼等低碳鋼板。 3.3.2 壓盤的設計 對壓盤結構設計的要求 : 1)壓盤需要有一定的質量和剛度，以保證足夠的熱容量，進而防止溫度過高所產生的彎 曲變形。 2)對其材料選用 HT-20 鑄造制成 ，應具有較大剛度 。 3)為了進行靜平衡，飛輪與壓盤應保持良好的對中，對其工作表面得粗糙度有一定的要求，工作面需要光滑而且平整，粗糙度 0.8，壓盤殼一端固定在壓盤端面上，一端固定在飛輪端面。 4)壓盤高度 (從承壓點到摩擦面的距離 )公差要小。 3.3.3 壓盤的結構設計與選擇 前面已經述及摩擦片的尺寸，由此我們知道壓盤內外徑 壓盤外徑 231D 壓盤內徑 140d 知道了 其內外徑還需要知道厚度，厚度的選擇一般有如下依據： 1） 壓盤應有足夠的質量 離合器在滑磨的過程中有摩擦功的存在，這樣就會在短時間內積聚大量的熱，尤其在離合器使用頻繁的環(huán)境條件下就更為嚴重，磨損就更為劇烈，很容易引起摩擦片和壓盤的損壞，還會影響到摩擦系數，有可能是工作可靠性降低，熱量在短時間內無法全部散發(fā)到空氣中，所以摩擦片需要有足夠大的熱容量，這樣勢必會增加壓盤的質量。 由石棉材料制成的摩擦片導熱性相對較差，所以，為了使離合器結合時溫升控制在一定范圍內，熱量就需要由飛輪和壓盤來吸收。 2) 壓盤應具有較大的剛度 由于在溫度很高的環(huán)境下，材料容易產生變形翹曲，這樣會嚴重影響離合器的分離和壓緊。 因此，壓盤一般做的都較厚一些， （載重汽車上一般不小于 15 ） ，但一般不小于 10 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 26 在 此次 設計中， 初選 壓盤的厚度為 13 。 在初步確定該離合器壓盤厚度以后，應校核離合器接合一次時的溫升，其接合一次的溫升不得超過 8 10 。若溫升過高可以適當增加壓盤的厚度。 根據下面公式來進行校核： =壓cmL （ 3.25） 式中： 溫升， L 滑磨功， N .m , L 0.5JaW2o=22221800 graeiirmn ,m壓 =ma = v 分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比：單片離合器壓盤 0.50 C 壓盤的比熱容，對鑄鐵壓盤， C 544.28J /( K) m壓 壓盤質量， 根據 公式代入相關數據可得； 4.76 此數值 4.76 8 10 故該厚度符合要求 . 3.3.4 本設計 壓盤的結構設計 圖 圖 3.7 壓盤 離合器壓盤（如圖 3.7）的材料為 HT12 ，每接合一次，壓盤 溫升為 4.76 。 壓盤的加工表面不得有缺陷、裂紋、劃痕、毛刺、銹蝕 ，尤其是摩擦面的表面精度 要求較高，河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 27 必須得到保證。離合器外圍的三個耳孔是用來和離合器蓋之間安裝傳動片的，其定位也應該加以保證。此外螺紋孔 M2為周布，數目為 12個。 3.4 離合器的分離裝置 離合器的分離裝置包括分離桿，分離軸承和分離套筒。 由于膜片彈簧兼起到分離杠桿和壓緊彈簧的作用。 分離杠桿工作時需要承受 較大彎曲應力，而且作用力反復加載其上，所以需要足夠的強度和剛度，它可使從動盤與壓盤分離，可以有效的截斷動力傳遞， 分離時，分離軸承克服離合器彈簧的推力推動壓盤工作。可壓動膜片彈簧的中部使離合器分離，這時候分離軸承起作用，他通過分離叉使分離軸承沿變速器前端導向套作軸向移動。本次選用油封軸承，使用中不需要再增加潤滑。 3.4.1 分離桿的設計 本設計才用的是膜片彈簧的壓緊機構， 膜片彈簧的分離指兼起到分離桿的作用 。其尺寸參數等將在后面的設計中確定 。 分離桿的設計需要考慮以下幾個主要因素 ： 分離桿 應該具有 有足 夠的剛度 ； 分離桿的鉸接處應避免運動 干涉 ； 分離桿內端的高度 是 可以調 節(jié)的。 3.4.2 離合器分離套筒和分離軸承的設計 分離軸承工作時需要承受軸向載荷，離合器分離的過程中分離軸承需要旋轉，這樣就會受到離心力的作用。目前在汽車上應用較為普遍的主要是徑向推力球軸承，軸承內圈轉動。 應該使分離軸承與膜片彈簧的接觸較為均勻而且緊密，可以采用自位分離裝置。其具體結構見圖 3.8。 可以彌補因幾何上偏移造成的強烈振動。 1 分離軸承罩； 2 分離軸承； 3 分離套筒； 4 波形彈簧片 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 28 圖 3.8 自動調心軸承 自位分離軸承和分離套筒 通過碟形彈簧裝配在一起成為一體，碟形彈簧小端卡緊在軸承套筒座的外凸臺部位，其大端壓緊軸承外圈的內端面，依靠摩擦把分離軸承與軸承套筒連在一起。圖中間隙 A 所允許的調節(jié)量為 1.4 2.4 。這種軸承的內外圈可由 80Cr2 軸承鋼沖制加工而成，外密封環(huán)用 0.5 厚板材沖制 ,表面有硫化氟橡膠 ,其密封刃口朝向軸承內座圈來密封 .軸承中分布了 15 個鋼球。 分離套筒裝在變速器第一軸承蓋的軸頸上，兩者之間為間隙配合，可以在自由移動，而分離軸承內圈與分離套筒座相配合處徑向有 0.5 的間隙 .在離合器處于結合狀態(tài)時 ,分離 軸承的端面與分離杠桿之間應留有 3 4 間 隙 。這個間隙反映為踏板上的一段自由行程。 在本設計中，由前面選擇的花鍵轂花鍵的尺寸 因而根據有關結構尺寸數據可初選一系列有關分離軸承和分離套筒及軸頸之間的配合尺寸： 表 3.4 分離軸承和分離套筒及軸頸之間的配合尺寸 分離軸承的潤滑對其工作性能和壽命有重要影響，所以要對其進行定期潤滑，此次設計在分離套筒上開有注油的缺口， 而在離合器殼上裝有注油杯并用軟管通到分離套筒的缺口處。 3.5 分離軸承的壽命計算 分離軸承的參數 表 3.5 分離軸承參數表 則由下式： 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 29 )(60106PCnL h （ 3.26） rpFfP（ 3.27） 得： hLh 49113（ 3.28） 此次設計中認為分離軸承的工作環(huán)境較為理想一些，每次分離時間較短，因此不必對其進行校核，而認為其性能滿足預想要求。 3.6 操縱機構的計算 3.6.1 離合器操縱機構的設計要求及液壓操縱的優(yōu)點 離合器操縱機構應滿足的要求是： （ 1）踏板力 小 ，貨車 一般 不大于 150 200N ； （ 2）踏板行程最大不超過 180mm ； （ 3）踏板行程 可調節(jié)； （ 4） 對踏板行程進行限位； （ 5） 剛度 足夠大 ； （ 6）傳動 過程中 效率要 較 高； （ 7）發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作。 此次設計 采用液壓式操縱機構。液壓操縱機構有如下優(yōu)點： （ 1）液壓式操縱，機構傳動效率高，質量小，布置方便；便于采用吊掛踏板，從而 容易 密封。 （ 2） 結合時較為柔和 ，可以降低因猛踩踏板而在傳動系產生的動載荷 。 3.6.2 離合器踏板行程計算 離合器操縱機構杠桿尺寸： a1 50mm , a2 120mm , b1 50mm , b2 95mm , c1 21.4 , c2 50mm , d1 67mm , d2 135mm 踏板行程 S =由自由行程 1S +工作行程 2S ： 2111222212021 dba dbaccSZSSSS f （ 3.29） 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 30 式中，fS0為分離軸承的自由行程， 為 0.35.1 mm 之間 ，取 5.10 fSmm； 1S 一般為 3020 mm； 1d 、 2d 分別為主缸和工作缸的直徑； Z 為摩擦片面數； S 為離合器分離時對偶摩擦面間的間隙，單片： 30.185.0S mm，取 2.1S mm； 1a 、 2a 、 1b 、2b 、 1c 、 2c 為杠桿尺寸。 得： 131S mm， 77.271 S mm，合格。 c1c2S 0fb1b2d2d1a1a2S圖 3.9 液壓操縱機構示意圖 3.6.3 踏板力的計算 踏板力為 sf FiFF （ 3.30） 式中， F 為離合器分離時，壓緊彈簧對壓盤的總壓力； i 為操縱機構總傳動比，2111122222dcbadcbai ； 為機械效率，液壓式： 9080 %，機械式： 8070 %；sF為克服回位彈簧 1、 2的拉力所需的踏板力，在初步設計時，可忽略之。 30.3467 F N，26.43i ， 80 %；則 19.100fFN （ 3.31） 合格。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 31 分離離合器所作的功為 SZFFWL )(5.0 1（ 3.32） 式中， 1F 為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力， 32.108351 F N，則 45.21LW J （ 3.33） 合格。 3.6.4 從動軸 選材 40Cr 調質鋼可用于載荷較大而無很大沖擊的重要軸，初選 40Cr 調質 。 3.6.5 確定軸的直徑 3 nPAd （ 3.34） 式中， A 為由材料與受載情況決定的系數，見表 3.6: 表 3.6 軸常用幾種材料的 及 A 值 取 100A ， n 為軸的轉速， 4500n r/min，則 54.25d mm，取 36d mm。 3.6.6 本設計變速器第一軸 （從動軸） 的設計圖 圖 3.10 變速器第一軸 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 32 這根軸是變速器第一軸（如圖 3.10），也是一根花鍵軸。軸的材料為 40Cr ，調質處理。 軸加工時， 表面不得有毛刺，裂紋，劃痕，銹蝕等缺陷，漸開線外花鍵的相關加工方式參看機械設計手冊。 3.7 離合器膜片彈簧的設計 3.7.1 膜片彈簧材料 膜片彈簧的材料一般為合金鋼，在工作過程中需要承受較大的沖擊的載荷，這就要求其要有足夠大的塑性變形能力和較高的彈性極限屈服極限。 按上述要求， 目前 膜片彈簧材料 一般 為硅錳鋼 60Si2MnA。 3.7.2 膜片彈簧的結構特點 由前面可以知道，本設計中的壓緊彈簧是膜片彈簧。而膜片彈簧離合器分推式和拉式， 在本設計中采用拉式結構。 膜片彈簧的結構形狀如下圖 3.11，它是由彈簧鋼板沖壓而成的。 （ a）膜片彈簧 （ b）碟形彈簧 圖 3.11 膜片彈簧示意圖 從圖 3.11 中可以看出， 膜片彈簧整體為圓錐狀結構，中間開有圓孔，周圍均布分離指。 像圖 3.11 中 b 的樣子，它的形狀像一個無底的碟子和一般機械上用的碟形彈簧完全一樣，故稱作碟簧部分。 膜片彈簧起作用的部位是分離指 部分，通過變形產生應力，在被壓動的時候彈簧被壓平，去掉應力后彈簧有恢復原狀，這樣在離合器工作過程中就是膜片彈簧在起作用 。 膜片彈簧的結構形式較為特殊 。分離 指 根部的過渡圓角河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 33 R 4.5 3.7.3 膜片彈簧的彈性特性曲線 圖 3.12 膜片彈簧的彈性特性曲線 前面已經述及膜片彈簧較為特別，它的工作特性和以往所使用的螺旋彈簧有區(qū)別， 其工作特性與 原始內截錐高 H 及彈簧片厚 h 的比 值 H/h 有關 不同的 H/h 值可以得到不同的特性變形特性 。主要分四種 情況： hH 2 如圖 3.12 中 H / h 0.5 的曲線表明隨著載荷增加變形增大。彈簧承受能力較大。 hH= 2 如圖 3.12 中 H / h 1.52 的 曲線，此時隨著載荷的增加彈簧不變形，曲線出現了一小段直線 ，這時將其稱作零剛度彈簧。 2 hH 2 2 如圖 3.12 中hH=2.75， 彈簧特性曲線中存在負剛度區(qū)，即剛度增大載荷減少。 這樣 很適合用于作為離合器的壓緊彈簧 ,因為可利用其負剛度區(qū) ,達到分離離合器時載荷下降 ,操縱省力的目的 ,當然負剛度過大也不適宜 ,以免彈簧工作位置略微變動造成彈簧壓緊 力過大 . hH 2 如圖 3.12,這種彈簧的的特性曲線中具有更大的負剛度不穩(wěn)定工作區(qū) ,而且有載荷為負值的區(qū)域 .這種彈簧適合于汽車液力傳動中的鎖止機構。 3.7.4 膜片彈簧基本參數的選擇 3.7.4.1 比值 H/h 和 h 的選擇 需要將離合器的壓緊力控制在一定、范圍內，還要使其操縱輕便 ，汽車離合器用膜片彈簧的 H/h 一般為 1.5 2.0 ，板厚 h 為 2 4 mm 。 河北工業(yè)大學 城市學院 2012 屆本科畢業(yè)設計說明書 34 取 h 3 m m H / h 1 . 7， ，即 H 1. 7 h 5 . 1 m m 。 3.7.4.