第1章緒論1.1選題的目的本次設(shè)計(jì)，我力爭(zhēng)把離合器設(shè)計(jì)系統(tǒng)化，為離合器設(shè)計(jì)者提供一定的參考價(jià)值。拋棄傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器，設(shè)計(jì)新式的拉式膜片彈簧離合器是本次設(shè)計(jì)的要緊特點(diǎn)。1.2離合器進(jìn)展歷史近年來(lái)各國(guó)政府都從資金、技術(shù)方面大力進(jìn)展汽車工業(yè)，使其進(jìn)展速度明顯比其它工業(yè)要快的多，因此汽車工業(yè)迅速成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)進(jìn)展水平的標(biāo)志。關(guān)于內(nèi)燃機(jī)汽車來(lái)講，離合器在機(jī)械傳動(dòng)系中作為一個(gè)獨(dú)立的總成而存在，它是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接聽(tīng)總成。目前，各種汽車廣泛采納的摩擦式離合器要緊依靠主、從動(dòng)部分之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。在早期研發(fā)的離合器中，錐形離合器最為成功?，F(xiàn)今所用的盤(pán)片式離合器的先驅(qū)是多片盤(pán)式離合器，它是直到1925年以后才出現(xiàn)的。20世紀(jì)20年代末，直到進(jìn)入30年代時(shí)，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車內(nèi)才采納多片離合器。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)上的改進(jìn)使人們逐漸趨向于首選單片干式離合器[1]。近來(lái)，人們對(duì)離合器的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)進(jìn)展，傳統(tǒng)的操縱形式的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式進(jìn)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的進(jìn)展趨勢(shì)。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率不斷提高和汽車電子技術(shù)的高速進(jìn)展，人們對(duì)離合器的要求越來(lái)越高。從提高離合器工作性能的角度動(dòng)身，傳統(tǒng)的推式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)進(jìn)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式進(jìn)展。因此，提高離合器的可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速，增加離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和簡(jiǎn)化操縱，已成為離合器的進(jìn)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)展，設(shè)計(jì)工作已從手工轉(zhuǎn)向電腦，包括計(jì)算、性能演示、計(jì)算機(jī)繪圖、制成后的故障統(tǒng)計(jì)等等。1.3離合器概述按動(dòng)力傳遞順序來(lái)講，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。顧名思義，離合器是“離”與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器的工作，確實(shí)是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務(wù)。離合器是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其功用是能夠在必要時(shí)中斷動(dòng)力的傳遞，保證汽車平穩(wěn)地起步；保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)；限制傳動(dòng)系所能承受的最大扭矩，防止傳動(dòng)系過(guò)載。為使離合器起到以上幾個(gè)作用，目前汽車內(nèi)廣泛采納彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決于摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即要緊取決于離合器差不多參數(shù)和要緊尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理，同時(shí)其性能良好，使用可靠性高壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的前提下，有以下優(yōu)點(diǎn)[2]：（1）結(jié)合時(shí)平順、柔和，使汽車起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊；（2）離合器分離完全；（3）從動(dòng)部分慣量小，以減輕換檔時(shí)齒輪副的沖擊；（4）散熱性能好；（5）高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度；（6）幸免汽車傳動(dòng)系共振，具有汲取震動(dòng)、沖擊和減小噪聲能力；（7）操縱輕便；（8）工作性能（最大摩擦力矩和后備系數(shù)保持穩(wěn)定）；（9）使用壽命長(zhǎng)。1.3.1離合器的功用離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須先在空負(fù)荷下啟動(dòng)，然后再逐漸加載。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速約為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開(kāi)始起步，一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)，要帶一個(gè)靜止的傳動(dòng)系，是不能突然剛性接合的。因?yàn)榧偃缡峭蝗坏膭傂赃B接，就必定造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，確實(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。因此離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開(kāi)始緩慢地平穩(wěn)起步了。盡管利用變速器的空檔，也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的分離。但變速器在空檔位置時(shí)，變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)依舊連接的，要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，就必須和變速器內(nèi)的主動(dòng)齒輪一起拖轉(zhuǎn)，而變速器內(nèi)的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉(zhuǎn)它的阻力是專門(mén)大的。尤其在嚴(yán)寒季節(jié)，如沒(méi)有離合器來(lái)分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是專門(mén)困難的。因此離合器的第二個(gè)功用，確實(shí)是臨時(shí)分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開(kāi)嚙合和進(jìn)入嚙合。如在脫檔時(shí)，由于原來(lái)嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器臨時(shí)分離傳動(dòng)系，即能便利脫檔。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，現(xiàn)在又需要離合器臨時(shí)分開(kāi)傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，如此即能夠減少掛擋沖擊以便利換檔。離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到專門(mén)大的慣性負(fù)荷，現(xiàn)在由于離合器自動(dòng)打滑，可幸免傳動(dòng)系零件超載損壞，起愛(ài)護(hù)作用。1.3.2現(xiàn)代汽車離合器應(yīng)滿足的要求依照離合器的功用，它應(yīng)滿足下列要緊要求：（1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。為此，離合器的摩擦力矩（）應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（）；（2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加，以免汽車起步?jīng)_撞或抖動(dòng)；（3）分離迅速、完全。換檔時(shí)若離合器分離不完全，則飛輪上的力矩接著有一部份傳入變速器，會(huì)使換檔困難，引起齒輪的沖擊響聲；（4）從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。離合器分離時(shí)，和變速器主動(dòng)齒輪相連接的質(zhì)量就只有離合器的從動(dòng)盤(pán)。減小從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，換檔時(shí)的沖擊即降低；（5）具有汲取振動(dòng)、噪聲和沖擊的能力；（6）散熱良好，以免摩擦零件因溫度過(guò)高而燒裂或因摩擦系數(shù)下降而打滑；（7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞。尤其是對(duì)都市行駛的轎車和公共汽車，特不重要；（8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內(nèi)，要能通過(guò)調(diào)整，使離合器正常工作。1.3.3離合器工作原理如圖1.1所示，摩擦離合器一般是有主動(dòng)部分、從動(dòng)部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。離合器在接合狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩自曲軸傳出，通過(guò)飛輪2和壓盤(pán)借摩擦作用傳給從動(dòng)盤(pán)3，在通過(guò)從動(dòng)軸傳給變速器。當(dāng)駕駛員踩下踏板時(shí)，通過(guò)拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋5上的支柱為支點(diǎn)，而外端與壓盤(pán)連接，因此能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤(pán)向左，如此，從動(dòng)盤(pán)3兩面的壓力消逝，因而摩擦力消逝，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)放開(kāi)踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位?，F(xiàn)在壓緊彈簧就推動(dòng)壓盤(pán)向右，仍將從動(dòng)盤(pán)3壓緊在飛輪上2，如此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器。1-軸承2-飛輪3-從動(dòng)盤(pán)4-壓盤(pán)5-離合器蓋螺栓6-離合器蓋7-膜片彈簧8-分離軸承9-軸圖1.1離合器總成1.3.4拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤(pán)相壓在同樣壓盤(pán)尺寸的條件下可采納直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采納尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約；不管在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后可不能形成間隙而增大踏板自由行程，可不能產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長(zhǎng)。1.4設(shè)計(jì)的預(yù)期成果本次設(shè)計(jì)，我將取得如下成果：1、設(shè)計(jì)講明書(shū)：（1）離合器各零件的結(jié)構(gòu)；（2）離合器要緊參數(shù)的選擇與優(yōu)化；（3）膜片彈簧的計(jì)算與優(yōu)化；（4）扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)；（5）離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。2、圖紙有：扭轉(zhuǎn)減振器、摩擦片、膜片彈簧、從動(dòng)盤(pán)、軸、壓盤(pán)、離合器總成。第2章離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了達(dá)到打算書(shū)所給的數(shù)據(jù)要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依照車型的類不、使用要求、制造條件，以及“系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”的要求等，合理選擇離合器結(jié)構(gòu)。2.1離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證2.1.1摩擦片的選擇單片離合器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離完全接合平順，因此被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。摩擦片數(shù)為2。2.1.2壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的要緊特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[9]：（1）由于膜片彈簧有理想的非線性特征,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大致不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力；（2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低專門(mén)少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；（4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤(pán)接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；（5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；（6）平衡性好；（7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易操縱，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。2.1.3壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤(pán)的方法有三種[9]：（1）凸臺(tái)—窗孔式：它是將壓盤(pán)的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過(guò)二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤(pán)上，此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多；缺點(diǎn)：壓盤(pán)上凸臺(tái)在傳動(dòng)過(guò)程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不完全。（2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤(pán)連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；另外，工作時(shí)壓盤(pán)和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件可不能失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。（3）徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤(pán)與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤(pán)的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。2.1.4分離杠桿、分離軸承分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過(guò)分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動(dòng)壓盤(pán)移動(dòng)，從而使壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)與飛輪相互分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承的作用是通過(guò)分離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動(dòng)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)中的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承，它能夠?qū)?rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增加潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需增加。2.1.5離合器的散熱通風(fēng)試驗(yàn)表明，摩擦片的磨損是隨壓盤(pán)溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤(pán)工作表面超過(guò)°C時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤(pán)，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在°C以下。在特不頻繁的使用下，壓盤(pán)表面的