第2章離合器設(shè)計(jì)§2-1離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇

第2章離合器設(shè)計(jì)1離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件2一、概述（一）功能

切斷和實(shí)現(xiàn)對傳動系的動力傳遞一、概述（一）功能3離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件4（二）作用1、車輛起步時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保車輛平穩(wěn)起步；2、在換擋時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；3、限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；4、有效地降低傳動系中的振動和噪聲。（二）作用5（三）組成主動部分（發(fā)動機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）（三）組成主動部分（發(fā)動機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）6從動部分（從動盤）從動部分（從動盤）7壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）8操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件）操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件）9

主、從動部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結(jié)構(gòu)。

操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動部分分離的裝置。主、從動部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞10從動盤本體從動盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動部分是由單片、雙片或多片從動盤所組成，它將主動部分通過摩擦傳來的動力傳給變速器的輸入軸。從動盤由從動盤本體，摩擦片和從動盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動方向的共振，緩和傳動系受到的沖擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器的從動盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。從動盤本體從動盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動部分是由單片、雙11離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件12（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，且具有一定的能力儲備。接合時(shí)平順柔和，保證車輛起步時(shí)沒有抖動和沖擊。分離時(shí)要迅速、徹底。從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊。有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動13避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確。作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡。結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。14二、離合器的接合過程（一）工作原理

摩擦式

正壓力――差速――摩擦力――Tc――從動

主從件具有相對轉(zhuǎn)速，壓緊力作用下，主從件之間產(chǎn)生摩擦力，對回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩使主從件轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)主從件轉(zhuǎn)速相同時(shí)，接合完畢。離合器摩擦力二、離合器的接合過程（一）工作原理離合器摩擦力15離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件16（二）接合過程

當(dāng)離合器安裝在發(fā)動機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓縮，此時(shí)踏板處于最高位置，飛輪、從動盤、壓盤三者之間處于壓緊狀態(tài)。此時(shí)分離軸承與分離杠桿之間應(yīng)有個(gè)間隙，保證離合器處于接合狀態(tài)。（二）接合過程當(dāng)離合器安裝在發(fā)動機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓17主離合器接合過程的力學(xué)模型假設(shè)：在滑磨接合過程中，離合器摩擦轉(zhuǎn)矩始終都等于最大值

；發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和外界阻力矩均保持常數(shù)為。主離合器接合過程的力學(xué)模型假設(shè)：在滑磨接合過程中，離合器摩18

—換算到離合器主動盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（）；

—換算到離合器從動盤上的機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量（）；

—主動盤的角減速度（）；—從動盤的角加速度（）?！獡Q算到離合器主動盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（）；19計(jì)算Je時(shí)可按下式計(jì)算：Je=1.2Jf

式中：Jf——發(fā)動機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）。計(jì)算Jn時(shí)，僅把Jn看成是機(jī)械平移質(zhì)量換算到離合器從動軸上的轉(zhuǎn)動慣量。根據(jù)動能相等的原理進(jìn)行換算，而可得：

式中——整機(jī)質(zhì)量（kg）；——車輪動力半徑或驅(qū)動鏈輪節(jié)圓半徑（m）；——傳動系總傳動比。計(jì)算Je時(shí)可按下式計(jì)算：Je=1.2Jf20離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過程Mn：由滾阻和上坡阻力引起Mφ：可變，隨Ｐ的增大而增大，Ｐ：0

Ｐmax，

則Mφ：0

Tcmax第一階段：0～t1，Mφ：0～TφMφ＜Mn，車不動，n＝0相對轉(zhuǎn)速h＝e－n＝e離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過程Mn：由滾阻和上坡阻力引起Mφ：21第二階段：t1～t2，Mφ＞Mn，e

，n

，相對轉(zhuǎn)速：h＝e－n第三階段：t2：e＝n＝，相對轉(zhuǎn)速：h＝0，接合后，變?yōu)殪o摩擦。第二階段：t1～t2，Mφ＞Mn，e，n，22（三）分離過程踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移

壓向分離杠桿內(nèi)端分離杠桿內(nèi)端向前外端向后運(yùn)動拉動壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動解除飛輪、從動盤、壓盤三者之間的壓緊狀態(tài)中斷動力傳遞。（三）分離過程踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移壓23三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇

汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。（一）分類1、按其從動

盤的數(shù)目單片雙片多片三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。1、按242、根據(jù)壓緊彈

簧布置形式周布彈簧離合器中央彈簧離合器斜向彈簧離合器2、根據(jù)壓緊彈周布彈簧離合器253、根據(jù)使用的壓緊彈簧形式圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧蝶形彈簧離合器3、根據(jù)使用的圓柱螺旋彈簧26（二）從動盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。（二）從動盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，27

雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，分離也不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，28（三）摩擦片工作條件的選擇1、濕式離合器：離合器的工作可靠性和使用壽命高，使用壽命可達(dá)干式離合器的5~6倍。所以濕式離合器適用于惡劣的工況(頻繁的結(jié)合，重負(fù)荷下的起步等)下使用。濕式摩擦表面的摩擦系數(shù)較小，但可大大提高許用比壓，可通過增加壓緊力使摩擦片尺寸減小，故在鏟土運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（三）摩擦片工作條件的選擇1、濕式離合器：離合器的工作可靠性29離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件302、干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高3~4倍，則傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，干式壓緊力小，操縱省力。故在工程機(jī)械上廣泛被采用。散熱差，磨損大。2、干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高3~431（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇杠桿壓緊機(jī)構(gòu)――常開式離合器，常用于履帶式工程機(jī)械，特別是對于經(jīng)常停車，起步，倒車的推土機(jī)尤為適宜。彈簧壓緊機(jī)構(gòu)――常閉式離合器。（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇32（五）操縱機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)械式、液壓式（五）操縱機(jī)構(gòu)的選擇33踏板拉桿分離叉機(jī)械式踏板拉桿分離叉機(jī)械式34離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件35液壓式操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖：踏板儲液室主缸工作缸分離軸承分離杠桿分離叉推桿推桿液壓式操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖：踏板儲液室主缸工作缸分離軸承分離杠36離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件37（六）壓緊彈簧和布置形式的選擇

1、周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力隨之降低。（六）壓緊彈簧和布置形式的選擇1、周置彈簧離合器的壓緊彈簧382、中央彈簧離合器的壓緊彈簧，布置在離合器的中心。可選較大的杠桿比，有利于減小踏板力。通過調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對壓緊力的調(diào)整，多用于重型汽車上。2、中央彈簧離合器的壓緊彈簧，布置在離合器的中心?？蛇x較大的393、斜置彈簧離合器的顯著優(yōu)點(diǎn)是摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。3、斜置彈簧離合器的顯著優(yōu)點(diǎn)是摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤404、碟形彈簧離合器碟形彈簧具有較理想的非線性特性；結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻；易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長；平衡性好；有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。4、碟形彈簧離合器碟形彈簧具有較理想的非線性特性；41碟形彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對材質(zhì)和尺寸精度要求高。近年來，碟形彈簧離合器不僅在轎車上被大量采用，而且在輕、中、重型貨車以及客車上也被廣泛采用。碟形彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對材質(zhì)和尺寸精度要求高。近年來，碟42ThankYou!ThankYou!43第2章離合器設(shè)計(jì)§2-1離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇

第2章離合器設(shè)計(jì)44離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件45一、概述（一）功能

切斷和實(shí)現(xiàn)對傳動系的動力傳遞一、概述（一）功能46離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件47（二）作用1、車輛起步時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系平順地接合，確保車輛平穩(wěn)起步；2、在換擋時(shí)將發(fā)動機(jī)與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；3、限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動系各零件因過載而損壞；4、有效地降低傳動系中的振動和噪聲。（二）作用48（三）組成主動部分（發(fā)動機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）（三）組成主動部分（發(fā)動機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）49從動部分（從動盤）從動部分（從動盤）50壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）51操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件）操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件）52

主、從動部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結(jié)構(gòu)。

操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動部分分離的裝置。主、從動部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞53從動盤本體從動盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動部分是由單片、雙片或多片從動盤所組成，它將主動部分通過摩擦傳來的動力傳給變速器的輸入軸。從動盤由從動盤本體，摩擦片和從動盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動方向的共振，緩和傳動系受到的沖擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器的從動盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。從動盤本體從動盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動部分是由單片、雙54離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件55（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，且具有一定的能力儲備。接合時(shí)平順柔和，保證車輛起步時(shí)沒有抖動和沖擊。分離時(shí)要迅速、徹底。從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊。有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動56避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確。作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動平衡。結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。57二、離合器的接合過程（一）工作原理

摩擦式

正壓力――差速――摩擦力――Tc――從動

主從件具有相對轉(zhuǎn)速，壓緊力作用下，主從件之間產(chǎn)生摩擦力，對回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩使主從件轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)主從件轉(zhuǎn)速相同時(shí)，接合完畢。離合器摩擦力二、離合器的接合過程（一）工作原理離合器摩擦力58離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件59（二）接合過程

當(dāng)離合器安裝在發(fā)動機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓縮，此時(shí)踏板處于最高位置，飛輪、從動盤、壓盤三者之間處于壓緊狀態(tài)。此時(shí)分離軸承與分離杠桿之間應(yīng)有個(gè)間隙，保證離合器處于接合狀態(tài)。（二）接合過程當(dāng)離合器安裝在發(fā)動機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓60主離合器接合過程的力學(xué)模型假設(shè)：在滑磨接合過程中，離合器摩擦轉(zhuǎn)矩始終都等于最大值

；發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和外界阻力矩均保持常數(shù)為。主離合器接合過程的力學(xué)模型假設(shè)：在滑磨接合過程中，離合器摩61

—換算到離合器主動盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（）；

—換算到離合器從動盤上的機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量（）；

—主動盤的角減速度（）；—從動盤的角加速度（）?！獡Q算到離合器主動盤上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量（）；62計(jì)算Je時(shí)可按下式計(jì)算：Je=1.2Jf

式中：Jf——發(fā)動機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）。計(jì)算Jn時(shí)，僅把Jn看成是機(jī)械平移質(zhì)量換算到離合器從動軸上的轉(zhuǎn)動慣量。根據(jù)動能相等的原理進(jìn)行換算，而可得：

式中——整機(jī)質(zhì)量（kg）；——車輪動力半徑或驅(qū)動鏈輪節(jié)圓半徑（m）；——傳動系總傳動比。計(jì)算Je時(shí)可按下式計(jì)算：Je=1.2Jf63離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過程Mn：由滾阻和上坡阻力引起Mφ：可變，隨Ｐ的增大而增大，Ｐ：0

Ｐmax，

則Mφ：0

Tcmax第一階段：0～t1，Mφ：0～TφMφ＜Mn，車不動，n＝0相對轉(zhuǎn)速h＝e－n＝e離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過程Mn：由滾阻和上坡阻力引起Mφ：64第二階段：t1～t2，Mφ＞Mn，e

，n

，相對轉(zhuǎn)速：h＝e－n第三階段：t2：e＝n＝，相對轉(zhuǎn)速：h＝0，接合后，變?yōu)殪o摩擦。第二階段：t1～t2，Mφ＞Mn，e，n，65（三）分離過程踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移

壓向分離杠桿內(nèi)端分離杠桿內(nèi)端向前外端向后運(yùn)動拉動壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動解除飛輪、從動盤、壓盤三者之間的壓緊狀態(tài)中斷動力傳遞。（三）分離過程踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移壓66三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇

汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。（一）分類1、按其從動

盤的數(shù)目單片雙片多片三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。1、按672、根據(jù)壓緊彈

簧布置形式周布彈簧離合器中央彈簧離合器斜向彈簧離合器2、根據(jù)壓緊彈周布彈簧離合器683、根據(jù)使用的壓緊彈簧形式圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧蝶形彈簧離合器3、根據(jù)使用的圓柱螺旋彈簧69（二）從動盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。（二）從動盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，70

雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，分離也不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，71（三）摩擦片工作條件的選擇1、濕式離合器：離合器的工作可靠性和使用壽命高，使用壽命可達(dá)干式離合器的5~6倍。所以濕式離合器適用于惡劣的工況(頻繁的結(jié)合，重負(fù)荷下的起步等)下使用。濕式摩擦表面的摩擦系數(shù)較小，但可大大提高許用比壓，可通過增加壓緊力使摩擦片尺寸減小，故在鏟土運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（三）摩擦片工作條件的選擇1、濕式離合器：離合器的工作可靠性72離合器設(shè)計(jì)-離合器基本結(jié)構(gòu)選擇課件732、干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高3~4倍，則傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，干式壓緊力小，操縱省力。故在工程機(jī)械上廣泛被采用。散熱差，磨損大。2、干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高3~474（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇杠桿壓緊機(jī)構(gòu)――常開式離合器，常用于履帶式工程機(jī)械，特別是對于經(jīng)常停車，起步，倒車的推土機(jī)尤為適宜。彈簧壓緊機(jī)構(gòu)――常閉式離合器。（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇75（五）操縱機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)械式