汽車設(shè)計之離合器復習題第二章離合器設(shè)計一、學習目的和要求1、掌握離合器結(jié)構(gòu)，工作原理及功用；2、熟練掌握膜片彈簧離合器,周置圓柱螺旋彈簧的優(yōu)缺點；單片離合器與多片離合器的優(yōu)缺點;3、熟練掌握離合器主要參數(shù)的概念和計算（離合器后備系數(shù)、傳遞的最大靜轉(zhuǎn)矩、等效半徑等）；4、熟練掌握離合器后備系數(shù)、單位壓力、從動盤的內(nèi)外徑的選擇原則，以及后備系數(shù)范圍；5、掌握離合器扭轉(zhuǎn)減振器的作用，以及雙質(zhì)量飛輪的特點及應(yīng)用；6、掌握膜片彈簧離合器的膜片彈簧幾何參數(shù)對彈性特性的影響特性；7、掌握膜片彈簧的工作特性（工作點，磨損極限點，分離點的特點）。二、課程內(nèi)容和考核方法1、離合器結(jié)構(gòu)及功用（多選題，簡答題）2、離合器工作原理（判斷說明或判斷改錯）3、離合器參數(shù)選擇原則（術(shù)語，選擇，簡答，計算，綜合應(yīng)用）4、膜片彈簧與周置彈簧離合器優(yōu)缺點比較（簡答、選擇、填空）5、單片離合器與多片離合器特點比較（選擇、判斷說明或改錯、簡答、填空）6、扭轉(zhuǎn)減振器的作用與雙質(zhì)量飛輪的作用，以及應(yīng)用（填空、選擇）三、章節(jié)練習題1、汽車離合器由哪幾部分組成？應(yīng)滿足的功用是什么？2、試比較膜片彈簧離合器與周置彈簧離合器的優(yōu)缺點？3、膜片彈簧的工作點最佳位置特點？4、根據(jù)離合器工作原理，推算離合器傳遞的最大靜轉(zhuǎn)矩，根據(jù)發(fā)動機的最大扭矩計算其后備系數(shù)？5、膜片彈簧的彈性特性有何特點？影響彈性特性的主要因素是什么？工作點的最佳位置如何確定？6、選擇離合器后備系數(shù)應(yīng)考慮的因素？7、從動盤的內(nèi)外徑如何確定，其原則是器大些。20138.確定離合器后備系數(shù)的原則，下列說法正確的是【C】A．發(fā)動機為柴油機時，后備系數(shù)應(yīng)小些B．為減小離合器尺寸，后備系數(shù)不宜過小C．為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，后備系數(shù)不宜過小D．膜片彈簧離合器后備系數(shù)應(yīng)比螺旋彈簧離合器大些2014，20159.后備系數(shù)β是離合器設(shè)計的重要參數(shù)，對于乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車，后備系數(shù)選取范圍為【C】A．0.90-1.00 B．1.10-1.25C．1.20-1.75 D．1.80-4.002014,201510.膜片彈簧的彈性特性與有關(guān)（為自由狀態(tài)膜片彈簧內(nèi)截錐面高度，為膜片彈簧鋼板厚度），適合汽車離合器要求的是滿足【C】：A.<B.=或2C.<<2D.>2201311．在同樣摩擦片外徑時，選用較小的內(nèi)徑雖可增大摩擦面積，提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但因為【】等原因，使其應(yīng)滿足：。【D】A．摩擦面上的壓力分布不均勻 B．內(nèi)外緣圓周的相對滑磨速度差別太大 C．不利于散熱 D．ABC200812.離合器摩擦片外徑相同時，選用較小內(nèi)徑的目的是【D】：A改善摩擦面上的壓力分布不均勻性B減小內(nèi)外緣圓周的相對滑磨速度C便于安裝扭轉(zhuǎn)減振器D增大摩擦面積，提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力2013，2014,2015【注釋】6~12題考核離合器參數(shù)（離合器后備系數(shù)，離合器單位平均壓力，從動盤的內(nèi)外徑，膜片彈簧的幾何參數(shù)等）的選擇設(shè)計要求與計算。13.下列描述中，不屬于雙質(zhì)量飛輪減振器的優(yōu)點的是【C】。A．可降低發(fā)動機與變速器振動系統(tǒng)的固有頻率B．可加大減振彈簧的位置半徑，降低彈簧剛度C．可提高離合器結(jié)合的平順性D．可減小從動盤的轉(zhuǎn)動慣量201214.雙質(zhì)量飛輪減振器可以改善發(fā)動機變速器振動系統(tǒng)的振動，避免怠速共振，主要適用于轉(zhuǎn)矩變化大的車型是【D】：A前置前驅(qū)汽油汽車B前置前驅(qū)柴油汽車C前置后驅(qū)汽油汽車D前置后驅(qū)柴油汽車201315.在離合器中裝扭轉(zhuǎn)減振器的主要目的是【B】A．降低傳動系峰值載荷 B．降低傳動系固有頻率C．消除傳動系振動 D．消除傳動系噪音2014,2015【注釋】13~15題考核離合器扭轉(zhuǎn)減振器的作用，以及雙質(zhì)量飛輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。（2）多選題1.膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，膜片彈簧的主要優(yōu)點有【ABCD】：A理想的非線性彈性特性B零件數(shù)目少，質(zhì)量?。籆壓緊力變化很小，壓力分布均勻D彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好E制造工藝簡單，成本低20132.膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，膜片彈簧的主要優(yōu)點有【ABCE】A．理想的非線性彈性特性 B．零件數(shù)目少，質(zhì)量小C．摩擦片接觸良好，壓力分布均勻D．制造工藝簡單，成本低E．彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好2014,20153.周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，周置彈簧離合器的缺點主要有【BCD】：A．壓盤通風散熱不良，因而容易燒壞摩擦片B．壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火C．當發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速很高時，周置彈簧向外彎曲，使彈簧壓緊力下降D．彈簧靠到它的定位面上，造成接觸部位嚴重磨損E．結(jié)構(gòu)復雜，制造難度大2013【注釋】多選題1~3題考核膜片彈簧離合器與周置彈簧離合器優(yōu)缺點，將兩種離合器優(yōu)缺點混合構(gòu)成題目選項。4.摩擦離合器是一種依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置，其主要組成部分包括【ABCD】A．主動部分B．從動部分C．壓緊機構(gòu)D．操縱機構(gòu)E．潤滑系統(tǒng)2014,2015【注釋】該題考核摩擦離合器結(jié)構(gòu)，從離合器工作原理角度考慮離合器主要組成部分。（3）填空題1.為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時需要考慮選擇離合器后備系數(shù)，離合器后備系數(shù)的定義：離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩之比。20082.汽車離合器摩擦片的內(nèi)外徑選擇時，需確?？績?nèi)外徑之比處于0.53~0.70之間，若內(nèi)外徑相差太大會導致滑磨速度相差太大、摩擦片磨損不均勻。20103.當發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，周置彈簧離合器的彈簧由于離心力作用向外彎曲，使壓緊力顯著下降，離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也隨之降低。20104.某汽車離合器摩擦片外徑為380mm、內(nèi)徑為206mm，彈簧壓緊力為9000N，采用雙片結(jié)構(gòu)，若摩擦因子為0.25，發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩為658Nm。離合器能夠傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為1375Nm，離合器的后備系數(shù)為2.06。2012【注釋】1~4題考核離合器參數(shù)（離合器后備系數(shù)，離合器單位平均壓力，從動盤的內(nèi)外徑，膜片彈簧的幾何參數(shù)等）的定義、選擇設(shè)計要求與計算。5.離合器扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動能量。2008，2010【注釋】第5題考核離合器扭轉(zhuǎn)減振器的組成與作用。（4）判斷題【說明】這類題型有判斷正誤題，判斷說明題和判斷改錯題。答題時一定要看清題目要求，如是判斷說明題，不管題目對與錯，在判斷后都要進行說明，即說明對或錯的理由。如是判斷改錯題，則判斷后僅對錯誤進行改進，不必說明理由。1.由于斜置彈簧離合器的軸線與彈簧的軸線成一夾角，摩擦片磨損后作用在壓盤上的壓緊力幾乎保持不變，工作性能穩(wěn)定?！尽獭?0122.由于現(xiàn)代乘用車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高，離心力導致周置彈簧離合器的壓緊彈簧歪斜甚至嚴重彎曲，出現(xiàn)彈簧壓緊力下降，因此在現(xiàn)代乘用車上不適于采用周置彈簧離合器。【√】2012【注釋】1~2題考核不同結(jié)構(gòu)離合器的優(yōu)缺點及其應(yīng)用。3.如果離合器從動盤壓緊彈簧的彈力變?nèi)酰x合器容易打滑。【√】2014,2015【注釋】第3題考核離合器的工作原理，即通過壓緊彈簧的壓力產(chǎn)生摩擦力矩。（5）術(shù)語解釋題無單獨考核術(shù)語，在簡答題和綜合應(yīng)用題中考核了離合器后備系數(shù)。（6）簡答題1.汽車離合器一般應(yīng)滿足哪些基本要求？2013答：１）在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩２）接合時平順柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊３）分離迅速徹底４）從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，減輕換擋時變速器齒輪件的沖擊５）良好的吸收熱能和通風散熱效果，保證離合器的使用壽命６）避免傳動系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，具有吸收振動，緩和沖擊的能力７）操作輕便，準確８）作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中的變化要盡可能小，保證穩(wěn)定的工作性能９）應(yīng)有足夠的強度和良好的動平衡１０）結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝維修調(diào)整方便等。2.離合器的四大組成部分及離合器的主要功用？2014答：離合器主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)和操綜機構(gòu)等四部分。離合器的主要功用是：1）切斷和實現(xiàn)發(fā)動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步。2）在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊。3）在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系個零部件因過載而損壞。4）有效地降低傳動系中的振動和噪音?！咀⑨尅?~2題考核汽車離合器的基本要求，離合器結(jié)構(gòu)組成及其功用。3.膜片彈簧離合器與周置圓柱螺旋彈簧離合器相比有哪些優(yōu)點？2010答：膜片彈簧離合器中的膜片彈簧是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，主要由碟簧部分和分離指組成，它具有如下一系列優(yōu)點：1）膜片彈簧具有較理想的非線性特性，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；對于圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降。離合器分離時，彈簧壓力有所下降，從而降低了踏板力；對于圓柱螺旋彈簧，壓力則大大增加。2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。3）高速旋轉(zhuǎn)時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命。5）易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長。6）平衡性好。7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。【注釋】第3題主要考核比較膜片彈簧離合器與周置彈簧離合器的優(yōu)缺點。4.汽車離合器中使用的膜片彈簧，在自由狀態(tài)下的內(nèi)錐高H與彈簧鋼板厚度h的比值對彈簧的彈性特性影響較大，如下圖所示，請說明哪一種滿足汽車離合器的要求？根據(jù)你選擇的曲線確定膜片彈簧的工作點？（請畫出簡圖）2008答：為保證離合器壓緊力變化不大和操縱輕便，汽車離合器用膜片彈簧的H／h比值在，一般為1．6～2。新離合器在接合狀態(tài)時，膜片彈簧工作點B一般取在凸點M和拐點H之間，且靠近或在H點處，一般，以保證摩擦片在最大磨損限度范圍內(nèi)壓緊力變化不大，即當摩擦片磨損到極限位置時，膜片彈簧的工作點到A點，這時壓緊力基本保持不變。當分離時，膜片彈簧工作點從B變到C，為最大限度地減小踏板力，C點應(yīng)盡量靠近N點。5.什么是離合器的后備系數(shù)？寫出其表達式，并闡明離合器的后備系數(shù)的選擇原則。2008答：為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，，離合器的后備系數(shù)定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩之比，必須大于1。為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大，不宜選取太小；為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，又不宜選取太大；當發(fā)動機后備功率較大、使用條件較好時，可選取小些；當使用條件惡劣，需要拖帶掛車時，為提高起步能力、減少離合器滑磨，應(yīng)選取大些；貨車總質(zhì)量越大，產(chǎn)也應(yīng)選得越大；采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的值應(yīng)比汽油機大些；發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，可選取小些；膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取的值可比螺旋彈簧離合器小些；雙片離合器的值應(yīng)大于單片離合器。6.汽車離合器后備系數(shù)選擇時應(yīng)該注意哪些問題？選擇的原則是什么？2012答：后備系數(shù)反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。在選擇時，應(yīng)考慮摩擦片磨損后離合器仍能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，防止離合器滑磨時間過長，防止傳動系過載以及操縱輕便等因素。為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨時間過長，不宜選得太小。為使離合器尺寸不致過大，減少傳動系過載，保證操縱輕便，又不宜選得太大。當發(fā)動機后備功率較大、使用條件較好時，可選得小些；當使用條件惡劣、需要拖帶掛車時，為提高起步能力，減少離合器滑磨，應(yīng)選得大些。汽車總質(zhì)量越大，也應(yīng)選得越大。采用柴油機時，由于工作比較粗暴，轉(zhuǎn)矩較不平穩(wěn)，選取的值應(yīng)比汽油機大些。發(fā)動機缸數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩波動越小，可選得越小。膜片彈簧離合器由于摩擦片磨損后壓力保持較穩(wěn)定，選取值可比螺旋彈簧離合器小些。雙片離合器的值應(yīng)大于單片離合器。7.設(shè)計汽車離合器時，選擇摩擦片的單位壓力應(yīng)該注意哪些問題？選擇的原則是什么？2012答：單位壓力決定了摩擦表面的耐磨性，對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)等因素。對于離合器使用頻繁、發(fā)動機后備功率較小、裝載質(zhì)量大或經(jīng)常在壞路面上行駛的汽車，應(yīng)取小些；當摩擦片外徑較大時，為了降低摩擦片外緣處的熱負荷，應(yīng)取小些；后備系數(shù)較大時，可適當增大?！咀⑨尅侩x合器參數(shù)（離合器后備系數(shù)，離合器單位平均壓力，從動盤的內(nèi)外徑，膜片彈簧的幾何參數(shù)等）的定義、選擇設(shè)計要求與計算。（7）綜合分析題1.某汽車采用單片離合器，摩擦面間的摩擦系數(shù)為，摩擦片的內(nèi)外半徑分別為和，離合器壓盤施加在摩擦片上的壓力為。解答下列問題：1）計算離合器的靜摩擦力矩。2）為了保證離合器在任何工況下都能可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計離合器時如何考慮發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩與離合器的靜摩擦力矩之間的關(guān)系？2010解：（1）摩擦離合器是靠摩擦表面間的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的。離合器的靜摩擦力短根據(jù)摩擦定律可表示為 （1）式中，Tc為靜摩擦力矩；f為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)；F為壓盤施加在摩擦面上的工作壓力；Rc為摩擦片的平均摩擦半徑；Z為摩擦面數(shù)是從動盤數(shù)的兩倍。如圖所示，設(shè)為摩擦面承受的單位壓力，且壓力分布均勻，則單元摩擦面積上產(chǎn)生的單元摩擦力矩為(2)整個摩擦面上產(chǎn)生的摩擦力矩為(3)式中，為摩擦片外半徑；為摩擦片內(nèi)半徑。摩擦面承受的單位壓力為(4)式中，為摩擦片外徑(mm)，；為摩擦片內(nèi)徑，。對于具有個摩擦面的離合器，其摩擦力矩為(5)將式(4)代入式(5)得(6)對比式(2)和式(6)，可以得到摩擦片平均摩擦半徑為(7)當時，可由下式相當準確地計算(8)將式(4)與式(8)代入式(1)得(9)式中，為摩擦片內(nèi)、外徑之比，。（2）為了保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計時應(yīng)大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，即(10)式中，為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；為離合器的后備系數(shù)，定義為離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩之比，必須大于1。2.某汽車發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩為350Nm，如圖所示為離合器摩擦片，該離合器為普通有機摩擦材料做摩擦片的單片離合器。已知離合器參數(shù)為從動片外徑D=350mm，從動片內(nèi)徑d=195mm，摩擦系數(shù)f=0.25，摩擦面單位壓力p=0.16N/mm2，假設(shè)工作壓力均勻。按下列要求解答問題：（1）計算該車離合器可以傳遞的最大摩擦力矩；（2）解釋離合器后備系數(shù)概念并計算該離合器的后備系數(shù)；（3）計算摩擦片的平均摩擦半徑。2013答：(1)摩擦離合器是靠摩擦表面間的摩擦力矩來傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的。離合器的靜摩擦力矩根據(jù)摩擦定律可表示為(a)式中，為靜摩擦力矩；為摩擦面間的靜摩擦因數(shù)，計算時一般取0.25～0.30，這里取0.25；為壓盤施加在摩擦面上的工作壓力；為摩擦片的平均摩擦半徑；為摩擦面數(shù)，是從動盤數(shù)的兩倍,這里取2。(2)假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有(b)式中，為摩擦面單位壓力，為一個摩擦面的面積；為摩擦片外徑；為摩擦片內(nèi)徑。（3）摩擦片的平均摩擦半徑計算：根據(jù)壓力均勻的假設(shè)，如圖所示，摩擦片上微元產(chǎn)生的單元摩擦力矩為而，所以，整個摩擦面上產(chǎn)生的摩擦力矩為單片離合器產(chǎn)生的摩擦力矩為(c)由（a）式和（c）式，有（d）將（b）式代入（d）式，可得（e）當d／D≥0.6時，可相當準確地由下式計算（4）根據(jù)（c）式和（e）式，將數(shù)據(jù)代入即刻計算出該離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩為742.29Nm。平均摩擦半徑為139.92mm。（5）離合器的后備系數(shù)是指離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩之比。該離合器的后備系數(shù)為：即該離合器的后備系數(shù)為2.123.后備系數(shù)β是離合器設(shè)計的重要參數(shù)，請分析回答下列問題：（1）何為離合器后備系數(shù)？（2）后備系數(shù)取值不宜太小的主要原因是？（3）若某汽車發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Temax=5x102N.m，雙盤干式離合器由9個周置圓柱螺旋彈簧產(chǎn)生總壓緊力F=6x103N，摩擦片外徑D=320mm，內(nèi)徑d=180mm，摩擦系數(shù)f=0.3(取平均摩擦半徑Rc=(D+d)/4)，計算后備系數(shù)β。2014答：1）離合器后備系數(shù)β指離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩之比；2）a.為可靠傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器磨滑時間過長，β不宜過小；b.當使用條件惡劣、需要拖帶掛車時，為提高起步能力，減少離合器磨滑，β應(yīng)選得大些；c.采用柴油機時，轉(zhuǎn)矩較不穩(wěn)定，選取的β應(yīng)比汽油機大些。3）Rc=(D+d)/4=(0.32+0.18)/4=0.125(m)Tc=fFRcZ=0.3x6000x0.125x4=900(N.m)β=Tc/Temax=900/500=1.8即該離合器的后備系數(shù)為1.84.某汽車發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Temax=300N.m，如圖所示為離合器摩擦片，該離合器為單片離合器。已知摩擦片外徑D=300mm，內(nèi)徑d=180mm，摩擦系數(shù)f=0.25，假設(shè)工作時壓盤施加在摩擦面上的工作壓力F=8000N。請按要求分析回答下列問