汽車設(shè)計離合器設(shè)計第一節(jié)概述第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)

離合器主要參數(shù)的選擇第四節(jié)

離合器的設(shè)計與計算第五節(jié)

扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計第六節(jié)

離合器的操縱結(jié)構(gòu)第七節(jié)

離合器主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計離合器設(shè)計第

一節(jié)概述一

、摩擦離合器組成摩擦離合器包括主動部分、從動部分、壓緊機

構(gòu)(接合)和操縱機構(gòu)(分離)四部分離

合

器主動部分

從動部分

壓緊機構(gòu)

操縱機構(gòu)傳動部件離合器踏板分離軸承分離叉壓緊彈簧從動盤壓

盤離合器蓋飛

輪離合器設(shè)計第

一節(jié)概述二、功用串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，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊，確保平順換檔；3.在工作中受到較大動載荷時，能限制傳動系

所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動系各零部件因

過載而損壞；4.有效地降低傳動系的振動和噪聲。第

一節(jié)概述三、設(shè)計基本要求1.在任何工況下，既能可靠地傳遞發(fā)動機最大

轉(zhuǎn)矩，并有適當轉(zhuǎn)矩儲備，又能防止過載2.接合要完全、平順、柔和，確保起步平穩(wěn)

(無抖動、沖擊)3.主、從動部分分離要迅速、徹底串4.從動部分轉(zhuǎn)動慣量小(減輕沖擊、減小磨損)5.應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好通風(fēng)散熱性能，

保證工作溫度不致過高，延長使用壽命離合器設(shè)計第

一節(jié)概述三、設(shè)計基本要求6.應(yīng)能避免和衰減扭振，并具有吸振、緩沖、

降噪的能力7.操縱輕便、準確，以減輕駕駛員疲勞8.作用到摩擦襯片上的正壓力和摩擦因數(shù)變化

要小9.應(yīng)有足夠強度和良好的動平衡，保證工作可

靠、使用壽命久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)整方便離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析摩擦離合器分類按從動盤數(shù)目、壓緊彈簧布置形式、壓緊彈簧

結(jié)構(gòu)形式和分離時作用力方向劃分摩擦離合器拉式推

式膜片彈簧圓錐螺旋彈簧圓柱螺旋彈簧斜向布置中央布置

圓周布置按彈簧布置形式分類

按彈簧形式分類按作用力方向分類離合器設(shè)計按從動盤數(shù)分類雙

片多

片單

片離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動盤數(shù)的選擇串單片離合器串結(jié)構(gòu)簡單串軸向尺寸緊湊串散熱良好里維修調(diào)整方便串從動部分轉(zhuǎn)動慣量小串在使用時能保證分離徹底采用軸向有彈性的從動盤可保證接合平順

建乘用車/6T以下商用車在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，徑向尺寸小，踏

板力較小中間壓盤通風(fēng)散熱性差，容易引起摩擦片過

熱，加快其磨損甚至燒壞分離行程較大，不易分離徹底軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜里從動部分的轉(zhuǎn)動慣量較大一、從動盤數(shù)的選擇串雙片離合器里傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大接合更為平順、柔和第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析傳動銷壓緊杠桿YD[長征XD2150

型

汽

車中

央沖

國

專

用

汽

車

回壓

盤分離彈簧離合器蓋調(diào)整環(huán)傳動桿中央(壓緊)彈簧分離燕簡平衡盤支承銷離合器設(shè)計z

代聲烤桿、

飛輪從

動

盤從

動中向壓盤第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一、從動盤數(shù)的選擇

串多片離合器多濕式，具有接合更加平順、柔和，摩擦表

面溫度較低，磨損較小，使用壽命長等優(yōu)點。

但分離行程大，分離不徹底，軸向尺寸和從

動部分轉(zhuǎn)動慣量大。離合器設(shè)計特點片數(shù)傳遞轉(zhuǎn)矩能力結(jié)合平順從動部分轉(zhuǎn)動慣量分離徹底散熱能力軸向尺寸結(jié)構(gòu)踏板力①應(yīng)用單片小較差小好好小簡單大轎車、微、輕型貨車(客)雙片大較好大較差較

差大復(fù)雜小中、重型貨車①外徑尺寸相同，Temax一樣，操縱機構(gòu)傳動比一樣。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析一

、從動盤數(shù)的選擇離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串周置彈簧離合器里中央彈簧離合器

串斜置彈簧離合器離合器設(shè)計離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇周置彈簧離合器串壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，并均勻地布置在一

個或同心的兩個圓周上，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。串彈簧壓力直接作用于壓盤上，為了保證摩擦片上壓

力均勻，壓緊彈簧的數(shù)量要隨摩擦片直徑的增大而

增多，而且應(yīng)當是分離杠桿的倍數(shù)。串壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱回火失效。串當發(fā)動機最大轉(zhuǎn)速很高時，周置彈簧由于受離心力

作用而向外彎曲，使彈簧壓緊力顯著下降，離合器

傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也隨之降低。串此外，彈簧靠在其定位座上，造成接觸部位嚴重磨

損，甚至?xí)霈F(xiàn)彈簧斷裂現(xiàn)象。第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串中央彈簧離合器串采用一至兩個圓柱螺旋彈簧或用一個圓錐彈簧作為

壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心。串由于可選較大的杠桿比，因此可得到足夠的壓緊力，

且有利于減小踏板力，使操縱輕便。串彈簧不與壓盤直接接觸，不會使彈簧受熱回火失效。串通過調(diào)整墊片或螺紋容易實現(xiàn)壓盤對壓緊力的調(diào)整。串結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸較大，多用于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)

矩大于400～500N·m

的商用車上，以減輕其操縱力。離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串斜置彈簧離合器串斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤上，

并通過壓桿作用在壓盤上。串其顯著優(yōu)點是在摩擦片磨損或分離離合器時，壓盤

所受的壓緊力幾乎保持不變。串與周置彈簧和中央彈簧離合器相比，它具有工作性

能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點，此結(jié)構(gòu)在最大總

質(zhì)量大于14t的商用車上已有采用。離合器設(shè)計離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串膜片彈簧離合器串是一種由彈簧鋼制成的具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，

主要由碟簧部分和分離指部分組成分離指部分碟簧部分離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二

、壓緊彈簧布置形式的選擇膜片彈簧離合器串優(yōu)點4

(1)有較理想的非線性彈性特性(如設(shè)計合理)基(2)兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，

零件數(shù)目少，質(zhì)量小是(3)高速旋轉(zhuǎn)時壓緊力下降極小，性能穩(wěn)定星(4)壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻是(5)通風(fēng)散熱好，使用壽命長星

(6)膜片彈簧中心與離合器中心重合，平衡性好串缺點墨制造工藝復(fù)雜，成本高，對材質(zhì)和精度要求高

墨非線性特性不易控制，開口易裂紋，端部易磨損第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串膜片彈簧離合器串推式和拉式形式特點拉式推式備注結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜拉式無中間支撐件

及支撐環(huán)數(shù)少質(zhì)量小大零件少多壓緊力大小傳遞轉(zhuǎn)矩大小離合器蓋變形小大分離效率高杠桿比大小操縱①輕便略沉重壓盤從動盤分離軸承推力飛輪推式膜片彈簧離合器拉式膜片彈簧離合器離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇串膜片彈簧離合器串拉式優(yōu)點：是1)結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更輕；是2)在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時尺寸較?。皇?)剛度大，分離效率更高：4

4)杠桿比大，傳動效率較高；4

5)在支承環(huán)磨損后不會形成間隙而增大踏板自由行程，

不會產(chǎn)生沖擊和噪聲；是6)使用壽命更長；是7)便于改善不帶同步器變速器的換擋性能。離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析二、壓緊彈簧布置形式的選擇

串膜片彈簧離合器串拉式缺點：墨拉式膜片彈簧的分離指是與分離軸承套筒總成嵌裝在一起

的，需采用專門的分離軸承單元，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝拆卸

較困難；墨分離行程比推式略大。離合器設(shè)計離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式里推式膜片彈簧的支承形式串雙支承環(huán)!臺

肩式鉚釘：結(jié)構(gòu)簡單墨鉚釘、襯套和擋環(huán)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜基無鉚釘，離合器蓋邊緣舌片固定：結(jié)構(gòu)緊湊、簡化推DS

型推MF

型推DST

型第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式推式膜片彈簧的支承形式串單支承環(huán)鼎環(huán)形凸臺代替后支承環(huán)：結(jié)構(gòu)簡化基彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)：消除軸向間隙離合器設(shè)計推GMF

型推

DB/DBP

型推DBV

型第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式推式膜片彈簧的支承形式串無支承環(huán)：結(jié)構(gòu)進一步簡化些斜頭鉚釘和環(huán)形凸臺代替前后支承環(huán)基

彈性擋環(huán)和環(huán)形凸臺代替前后支承環(huán)串無鉚釘式離合器設(shè)計推DBR型推D/DR

型推CP

型離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析三、膜片彈簧的支承形式

串拉式膜片彈簧的支承形式串無支承環(huán)：將膜片彈簧大端直接支承在離合器蓋環(huán)

形凸臺上串單支承環(huán)：將膜片彈簧大端支承在離臺器蓋中的支

承環(huán)上拉單支承環(huán)DT/DTP型拉

單支承環(huán)GMFZ型拉

無支承環(huán)MFZ型第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析四、壓盤的驅(qū)動方式串

凸塊-窗孔式、傳力銷式、鍵塊式串連接之間有間隙，在傳動中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，且

隨著接觸部分磨損的增加，間隙將加大，引起更大

的沖擊和噪聲，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部出現(xiàn)裂紋而

造成零件的早期損壞串另外，零件在相對滑動中有摩擦和磨損，降低了離合器操縱部分的傳動效率，已基本被淘汰離合器設(shè)計第二節(jié)離合器的結(jié)構(gòu)方案分析四、壓盤的驅(qū)動方式里彈性傳動片式串沿圓周切向布置三組或四組薄彈簧鋼帶傳動片，其

兩端分別與離臺器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，傳

動片的彈性允許其作軸向移動彈性傳動片驅(qū)動方式的結(jié)構(gòu)簡單，壓盤與飛輪對中

性能好，使用平衡性好，工作可靠，壽命長。但反

向承載能力差，汽車反拖時易折斷傳動片，故對材

料要求較高，一般采用彈簧鋼離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力應(yīng)用于汽車中的摩擦離合器，既要傳遞發(fā)動機

轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨來使汽車平穩(wěn)起步，工

作條件惡劣因此在設(shè)計離合器時，不僅要求它在任何情況

下可靠地傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，而且還應(yīng)使它具有足夠的使用壽命，這就要合理地選擇離合器結(jié)

構(gòu)尺寸和相關(guān)設(shè)計參數(shù)離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力串1.取決于摩擦面間的靜摩擦力矩：Tc=f·F·Z·Rcf為摩擦因數(shù)，

一般取0.25~0.304

F為壓盤施加在摩擦面上的工作壓力，N

里Z

為摩擦面數(shù)，單片為2,雙片為44

R。為摩擦片的平均摩擦半徑，m離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力里2.平均摩擦半徑R串假設(shè)壓力分布均勻，則單元摩擦面積dS

上產(chǎn)生的單

元摩擦力矩為：dT=f(p?dS)p=fpo(pd

a

dp)pp?

為摩擦面承受的單位壓力出R、r

分別為摩擦片外徑和內(nèi)徑da

ds

R離合器設(shè)計AP

P離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力里2.平均摩擦半徑R串摩擦面承受單位壓力p?為：po

=F/π(R2-r2)

串對于有Z

個摩擦面的離合器，其摩擦力矩為：Te=ZT=2πfpoZ3串由

此

得

：

2(R3-r3)D3-d33(D2-d2)串當d/D≥0.6時，有3(R2-r2)第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇一、離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力串3.傳遞轉(zhuǎn)矩c=12fzp?D3(1-c3)c為摩擦片內(nèi)外徑之比，一

般在0.53-0.70之間離合器設(shè)計離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β里離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩Tc

與發(fā)動機

最大轉(zhuǎn)矩Temax

之比串

β

=Tc/Temax串它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度，為了保證可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，要求β必須

大于1串在選擇β時，應(yīng)考慮摩擦片在使用中摩擦片磨損后離

合器仍能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩、防止滑磨時

間過長、防止傳動系過載以及操縱輕便等因素第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β下列因素要求β不宜選取過大串防止傳動系過載墨緊急接合離合器，T傳≥(2~3)Temax墨不松開離合器、緊急制動，T

傳=

(15~20)

Temax串保證離合器尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。串

減少踏板力，操縱輕便。(單位壓力小)串發(fā)動機缸數(shù)多，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，β可取小些。串膜片彈簧離合器可以取小。(壓緊力穩(wěn)定)離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇二、后備系數(shù)β下列因素要求β不宜選取過小串襯片磨損后，仍能可靠傳遞Temax,β

宜取大些。串防止離合器接合時滑磨過大，導(dǎo)致壽命下降；串使用條件惡劣，有拖掛，為提高起步能力；串柴油機因工作粗暴，轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)，β宜取大些B車型β轎、微、輕型貨車1.20~1.75中、重貨車1.50~2.25越、牽引車1.80~4.00離合器設(shè)計離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇三、單位壓力p0串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擇時應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動機后備功率、摩擦片尺寸、材料及其質(zhì)量和后備系數(shù)

等因素影響po取值的因素要求po備注工作條件離合器使用頻繁時取小如農(nóng)村、市內(nèi)發(fā)動機后備功率小取小襯片外徑D大時取小線速度提高、磨損增加后備系數(shù)β較大取大滑磨功小、磨損速度下降第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇三、單位壓力p0材料石棉基材料粉末冶金材料

金屬陶瓷[p0]MPa0.10~0.35

0.35~0.500.70~1.50離合器設(shè)計離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度串摩擦片外徑D串它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性

的影響串當離合器結(jié)構(gòu)形式及摩擦材料選定，發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩已知，適當選取后備系數(shù)和單位壓力后，可估算：器

12βT

37幾D

二πfZp第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度串摩擦片外徑D串也可根據(jù)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩按經(jīng)驗公式選用D=Rm√Tmas串式中Kp為直徑系數(shù)參數(shù)車型直徑系數(shù)KD乘用車14.6商用車(<14t)單片16.0~18.5雙片13.5~15.0重型貨車(>14t)22.5~24.0離合器設(shè)計離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度串摩擦片內(nèi)徑d串當D

確定后

，d

可按d/D

在0.53~0.70來確定；串D

不變時，若d取小時：摩擦面積增加，Tc

增加；但壓力分布不均勻，且使摩擦片內(nèi)外緣圓周速度差別

太大而造成摩擦不均勻；不利于散熱和扭轉(zhuǎn)減振器

的安裝。所

選D,

應(yīng)使摩擦片最大圓周速度不超過65~70m/s,以免摩擦片發(fā)生飛離。外

徑

(

m

m

)內(nèi)

徑

(

m

m

)厚

度

(

m

m

)外

徑

(

m

m

)內(nèi)

徑

(

m

m

)厚

度

(

m

m

)1601103.0/3.21701203.0/3.2/3.51801253.0/3.2/3.51901333.0/3.2/3.5/3.82001403.5/3.8/4.02101433.52251503.2/3.52401603.2/3.5/3.8/4.02501603.5/4.02551603.2/3.5/3.8/4.02671653.52751753.53001903.5/3.8/4.03252003.5/3.8/4.0/4.2/4.53502205.03802205.03952304.04002504.2/4.8/5.04202203.54302403.5/4.0/4.2/4.5/5.04502655.0/5.5第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇四、摩擦片外徑、內(nèi)徑和厚度串摩擦片厚度b串厚度b為3.0~5.5mm,一般隨著外徑增大而增加離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇

五、摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)和離合器間隙

串摩擦因數(shù)f串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。串摩擦片的材料主要有樹脂橡膠基的合成非石棉材料、粉末冶金材料和金屬陶瓷材料等。摩擦片材料摩擦系數(shù)f非石棉樹脂橡膠基非纏繞型0.20~0.27纏繞型0.20~0.35粉末冶金材料鐵基0.35~0.50銅基0.25~0.35金屬陶瓷材料0.40~0.45離合器設(shè)計第三節(jié)離合器主要參數(shù)的選擇

五、摩擦因數(shù)、摩擦面數(shù)和離合器間隙

串摩擦面數(shù)Z串為離合器從動盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞

轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸離合器間隙△t串是指離合器處于正常接合狀態(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

中離合器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙里該間隙△t一般為3～4mm離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算一

、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化串1.設(shè)計變量串β=Tc/Temax=fFZR!/Temax,β取

決

于F、R.

(D、d

)4p?=4F/π(D2-d2),po

取決于F、D、d。串離合器基本參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計變量選為：X

=[x?x?x3]T=[F

D

d]T離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算一

、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化2

.

目標函數(shù)串參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的目標是，在保證性能的條件下結(jié)構(gòu)

尺

寸(D、d)盡可能小。即目標函數(shù)：離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算一

、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化串3.約束條件41)D

應(yīng)保證Va≤65~70m/svo=604m

×109≤65~70m/s4

2)摩擦片內(nèi)外徑比：0.53≤c≤0.70望3)為了保證可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，并防止過載，后備系數(shù)要合適，最大范圍：1.2≤β≤4.04

4)為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝：d>2R?+50,R?

為減振彈簧位置半徑離合器設(shè)計離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算一

、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化串3.約束條件4

5)為反映傳遞轉(zhuǎn)矩并保護過載的能力，單位面積傳4Tc遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于許可值：

=

πZ(D2-d2)≤Tc]4

6)為了降低離合器滑磨時的熱負荷，防止摩擦片損傷，對于不同車型，單位壓力p0

根據(jù)所用的摩擦材

料在一定范圍內(nèi)選擇：

10MPa≤Po≤1.50MPa離合器規(guī)格D/mm≤210>210~250>250~325>325Ta]/×10?20.280.300.350.40離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算一

、離合器基本參數(shù)的優(yōu)化

串3

.

約束條件4

7)為了減少汽車起步過程中的離合器滑磨，防止摩

擦片表明溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合

的單位摩擦面積滑磨功w

應(yīng)小于其許可值：乘用車：0.4J/mm2,

商用車(<6t):0.33

J/mm2,

商用車(>=6t):0.25J/mm2ne

乘用車取2000r/min商用車取1500r/min4W離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算二、膜片彈簧的彈性特性

串膜片彈簧：碟簧+分離指IP5正假設(shè)膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性

地繞此斷面上的某中性點O

轉(zhuǎn)動B平

Aax

eR第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算二、膜片彈簧的彈性特性串膜片彈簧承載與變形]R

F

F?a)

b)c)離合器設(shè)計車r左

Ft后第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算二、膜片彈簧的彈性特性串膜片彈簧承載與變形式中：H——內(nèi)截錐高；h——板厚；R、r——自由狀態(tài)時大、小端半徑；R?

、r?——壓盤、支撐環(huán)加載點半徑；HIh<√2HIh=√2J2<H/h<2√2HIh=2√2HIh>2√2入=f(λ?)πEhλ?In(R/r)6(1-μ2)(R?-r?)2離合器設(shè)計Fo離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算二、膜片彈簧的彈性特性膜片彈簧承載與變形F?=f(λ2)串分離指變形與載荷的關(guān)系第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算二、膜片彈簧的彈性特性

膜片彈簧承載與變形生λ1f為壓盤的分離行程，不考慮分離指在F2作用下

的彎曲變形λ22=離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算三、膜片彈簧的強度計算子午端面在中性點○處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱?，故該點切向應(yīng)力也為零，O

處以外各點均存在切向應(yīng)變和切向應(yīng)力。任意點(x,y)的切向應(yīng)a

為自由狀態(tài)圓錐底角φ為子午斷面轉(zhuǎn)角e為中性點半徑，e=(R-r)/In(R/r)x

一0=OtAe(a-φ/2)e

a-12K離合器設(shè)計力為：y

=O;BBA<0o9-0A第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算三、膜片彈簧的強度計算串

當φ一定時。

一定的切向應(yīng)力ot在坐標系中呈線性分

布

，o

t=0時

有

：y=(α-φ/2)x≈tan(α-φ/2)x串表明：對于一定的φ,零應(yīng)力分布在過○點而與x軸成α-φ/2角的直線上；當x=-e時，y=-(α-φ/2)e串即對于一定的φ,等應(yīng)力線交與K,

坐標為(

-e,-(α-

φ/2)e)40K

零應(yīng)力直線，內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，外側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)離合器設(shè)計離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算三、膜片彈簧的強度計算串OK為零應(yīng)力線，上側(cè)為壓應(yīng)力區(qū)，下側(cè)為拉應(yīng)力區(qū)；等

應(yīng)力線離零線越遠，應(yīng)力越高串上緣B點切向壓應(yīng)力最大串當k點縱坐標(α-φ/2)e>h/2時，A

點切向拉應(yīng)力最大；串當k點縱坐標(a-φ/2)e<h/2時

，A’

點切向拉應(yīng)力最大yO=0O>0O?=OtAA(a-P/2)ea-92K0:=OtBO<00BAex離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算三、膜片彈簧的強度計算串碟簧最大切向應(yīng)力點串最大壓應(yīng)力在B點

(

-(e-r),h/2)串

變形過程中，壓應(yīng)力最大值對應(yīng)的夾角：第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算三、膜片彈簧的強度計算串碟簧最大切向應(yīng)力點串B點的當量應(yīng)力出彎曲應(yīng)力：易=675,)串根據(jù)最大切應(yīng)力理論，B

點的當量應(yīng)力為：B=0rB-OtB>

試驗表明：裂紋首先在B

點產(chǎn)生，但并不發(fā)展到損壞,且不明顯影響碟簧的承載。繼后A‘由于拉應(yīng)力產(chǎn)

生裂紋(發(fā)展性),一直到碟簧破壞。60Si2MnA材料的許用應(yīng)力為1500~1700

MPa。離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇串1.H/h

和h串H/h決定了膜片彈簧彈性特性曲線的形狀。串推薦

H/h=1.5~2.0,h=2~4mmF

HIh<√2HIh=√2√2<HIh<2√2HIh=2√20離合器設(shè)計HIh>2√2入離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇出2.R/r和R

、r的選擇串比值R/r大，則材料利用率低；彈簧剛度大；彈性特

性曲線受直徑誤差影響大；應(yīng)力越高。串推薦R/r=1.20~1.35串推式：R≥Rc;拉式：r≥Rc13

.起始圓錐底角的選擇串與H

關(guān)系密切，arctanH/(R-r)=H/(R-r)串α=9°~15°離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇串4

.膜片彈簧工作點位置的選擇串拐點H對應(yīng)著壓平的位置，λ1H=(λ1M+λ1NM)/2串新離合器接合狀態(tài)時，工作點B

取在凸點M

和拐點H

之間，且靠近H

點處，λ1B

=(0.8~1.0)λ1H,以保證在

最大磨損限度內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大串當分離時，工作點由B

變到C。為最大限度減小踏板

力

，C點應(yīng)靠近凹點N處MBH

N

C△a

λielλ1M

λ?BλH

1N

AF1AF?BA+o第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇

串5.分離指數(shù)目n串12≤n

≤24,

一般取18,大尺寸取多，小尺寸取少串6.小端內(nèi)徑r0及分離軸承作用半徑rf出r0由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一

軸花鍵的外徑串rf應(yīng)大于r0離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇串7.切槽寬度δ1、δ2及半徑re串

δ1=3.2-3.5,δ2=9-10串r-re≥δ2R離合器設(shè)計日

)R5

R_RI個b)Ltee)可y離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算四、膜片彈簧基本參數(shù)的選擇串8.壓盤加載點半徑R1

和支承環(huán)加載點半徑r1

串將影響膜片彈簧的剛度串r1應(yīng)略大r且盡量接近r4

R1

應(yīng)略小R

且盡量接近R第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算五、膜片彈簧材料及制造工藝

串1.材料：60

Si2MnA或50CrVA串2

.

工藝：串強壓處理：在分離方向上，使之過位移3~8次；塑性變形產(chǎn)生反向殘余應(yīng)力，使疲勞壽命提高5%~30%出凹面或雙面噴丸處理：表層產(chǎn)生塑性變形，形成強化層，提高疲勞壽命串分離指端部高頻淬火與鍍鉻：可提高耐磨能力串膜片彈簧與壓盤接觸圓處擠壓處理：防止產(chǎn)生裂紋串表面不得有毛刺、裂紋、劃痕、銹蝕等缺陷離合器設(shè)計第四節(jié)離合器的設(shè)計與計算五、膜片彈簧材料及制造工藝2

.

工藝：串碟簧部分硬度45-50

HRC,分離指硬度55-62

HRC,同一片同一范圍硬度差不大于3個單位串碟簧部分應(yīng)為均勻的回火屈氏體和少量索式體串單面脫碳層一般不超過厚度3%串內(nèi)外徑公差多為H11和h11,厚度公差±0.025,

初

始

底錐角公差±10',上下表面的粗糙度1.6μm,

底

面

的平面度小于0.1。串接合狀態(tài)時，分離指端的相互高度差小于0.8-1.0離合器設(shè)計離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計一、扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型串

增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振振幅；串

控制怠速時的扭振，消除噪聲；串

緩和非穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷，改善結(jié)

合平順性。串

降低傳動系扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧扭振頻率；串彈性元件和阻尼元件串2.功用串1.組成Without

torsional

damper20001000上0.1Time[s]■

Engine■Transmission00.1Time

[s]With

torsional

damper0.2Fig.54Acceleration[1/s02-1000第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計一、扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型串3.彈性特性串線性和非線性To

①離合器設(shè)計離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇串1

.

極限轉(zhuǎn)矩T;:墨是指減振器消除限位銷與從動盤轂缺口之間間隙△1

時所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。T;=(1.5~2.0)T

emax串當T;與后驅(qū)動輪最大附著力矩相等時，傳動系動載荷最小

；是若T<Tomax

系統(tǒng)將產(chǎn)生沖擊載荷串當T>Tφmax系統(tǒng)將會增大減振器的角剛度，使動載

荷有所增大串

T;=Tφmax=G?φr/i?ig1R?——

彈簧分布半徑(m)串

合理的扭轉(zhuǎn)角剛度可以使系統(tǒng)的共振現(xiàn)象不發(fā)生在

發(fā)動機常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)鼎初選時，取k≤13T第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇式中：K——

彈簧線剛度(N/mm)Z;——彈簧數(shù)1000KZjR0242.扭轉(zhuǎn)角剛度k離合器設(shè)計離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計二

、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇里3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T4

合理選擇Tμ,可以有效消除扭轉(zhuǎn)振動。

串初選Tμ=(0.06~0.17)Temax4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn4

Tn增大，共振頻率將減小，但不應(yīng)大于T。

串初選

Tn=(0.05~0.15)T

emax5.減振彈簧位置半徑R?4

R?盡可能大一些，一般R?=(0.60~0.75)d/2離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計二、扭轉(zhuǎn)減振器主要參數(shù)的選擇皇6.減振彈簧個數(shù)Z串根據(jù)摩擦片外徑選取，見表2-6。7.減振彈簧總壓力F?串

限位銷與從動盤轂之間的間隙被消除時的彈簧受到

的壓力。4

F?=T;/R?里8.極限轉(zhuǎn)角0;j=2

arcsi乙Ko串△L為彈簧工作變形量)串通常取3°~12°第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、通用從動盤減振器性能缺點不能使振動系統(tǒng)固有頻率降低到發(fā)動機怠速以

下，因此難以避免怠速時的共振在發(fā)動機實用轉(zhuǎn)速范圍1000-2000r/min內(nèi)，難

以通過降低減振彈簧剛度來得到更大的減振效

果。因為在從動盤結(jié)構(gòu)中，減振彈簧位置半徑

較小，其轉(zhuǎn)角又受到限制，如降低減振彈簧剛

度，則轉(zhuǎn)角增大難以確保允許傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、通用從動盤減振器性能缺點串變剛度(多級)16

13

15

14789

1012Damper

cages(idle

or

lowshock

absorber)13Centering

coneClutch

disc

withvariousspringdampingsystemsand

friction

controls51

Driving

disc2

Friction

lining

rivet3Friction

linings4

Pressuresprings(idle

or

lowshockabsorber)5

Pressure

springs(shock

absorber)6

Hub

flanges7

Friction

rings急46f離合器設(shè)計敗雙審1112

Fig.4614Axial

spring

segment15Spring

segment

rivet16

Hub夏Ea

畫怒8區(qū)⑨68Supportwasher9

Disc

springs10Distance

plate11

Cover

plate第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、通用從動盤減振器性能缺點串雙質(zhì)量飛輪Standard

DMF6

5

4

3

25Range6Hoating

pivoted

reaming

holder7

Primary

cover(cross

section)81

Ring

gear2

Primary

flywheel3

Arc

spring離合器設(shè)計7第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、雙質(zhì)量飛輪減振器41.雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)特征串主要有第一飛輪、第二飛輪與扭轉(zhuǎn)

減振器組成串第一飛輪與聯(lián)結(jié)盤以螺釘緊固在曲

軸凸緣上串第二飛輪與離合器蓋緊固串第一飛輪以滾針軸承和球軸承支承

在第二飛輪的短軸上串扭轉(zhuǎn)減振器裝在第一飛輪上，而不在從動盤中離合器設(shè)計11107

6

52離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、雙質(zhì)量飛輪減振器串2.雙質(zhì)量飛輪的性能特點串優(yōu)點串可降低傳動系統(tǒng)固有頻率，避免怠速時共振。4

可加大R?

,

降低剛度，允許轉(zhuǎn)角變大。串減振效果提高。串從動盤上沒有減振器，從動部分轉(zhuǎn)動慣量下降，

對換檔有利。缺點串彈簧安裝半徑大，離心力大，彈簧中段易鼓出，

磨損嚴重。第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、雙質(zhì)量飛輪減振器串3.雙質(zhì)量飛輪的典型結(jié)構(gòu)形式串按彈性元件：螺旋彈簧、橡膠彈簧串按彈簧布置：周向彈簧(長曲彈簧式/短直彈簧式)、

徑向彈簧串按阻尼元件：干摩擦阻尼式、粘性摩擦阻尼式、空

氣阻尼式離合器設(shè)計第五節(jié)扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計三、雙質(zhì)量飛輪減振器44.雙質(zhì)量飛輪性能With

conventional

flywheel

With

dual

mass

flywheelt0-

tFig.817

21

Engine2

Clutch3Transmission4Torsional

damper1/min5.465

Primary

flywheel

6Secondaryflywheel

7

Hywheel1/min離合器設(shè)計233離合器設(shè)計第六節(jié)離合器的操縱機構(gòu)一、基本要求串1.操縱輕便，踏板力要小。串2.踏板行程要合理。串3.有踏板自由行程調(diào)整機構(gòu)。串4.有踏板行程限位裝置，防止操縱機構(gòu)過載。

串5.有足夠的剛度。46.傳動效率要高。墨7.發(fā)動機振動，車架、駕駛室變形不會影響正

常工作。墨8.工作可靠、壽命長，維修保養(yǎng)方便。形式特點機械式液壓式桿系繩索結(jié)構(gòu)簡單簡單復(fù)雜工作可靠性可靠較差可靠質(zhì)量大小小η低低高車架、駕駛室變形影響工作不影響不影響遠距離布置困難容易容易采用吊掛式踏板不可以可以可以壽命長短長離合器接合不柔和不柔和柔和第六節(jié)離合器的操縱機構(gòu)二

、結(jié)構(gòu)形式選擇離合器設(shè)計離合器設(shè)計第六節(jié)離合器的操縱機構(gòu)三、設(shè)計計算墨式中：Z——

面數(shù)；△S——

分離間隙2.踏板力F

Sar2

卡b?串1.踏板行程SMSo理第六節(jié)離合器的操縱機構(gòu)三、設(shè)計計算3.分離離合器所作的功WL建式中：F1——

離合器接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力離合器設(shè)計離合器設(shè)計第七節(jié)

主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一

、從動盤總成

串組成串從動盤轂4摩擦片串從動片串扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計時應(yīng)滿足如下要求串轉(zhuǎn)動慣量小，減小換擋沖擊；串具有軸向彈性，便于平順起步，且壓力均勻磨損?。淮畱?yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，避免共振，緩和沖擊。第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一

、從動盤總成串1.實現(xiàn)軸向彈性的方法串1)在從動片外緣開6-12個T型槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。

兩側(cè)的摩擦片則分別鉚在每相隔一個的扇形上。T型

槽還可以減少由于摩擦發(fā)熱而引起的從動片翹曲變

形。主要用于商用車中。4

2)將扇形波形片的左右凸起段分別與左右側(cè)摩擦片

鉚接，由于波形片比從動片薄，這種結(jié)構(gòu)的軸向彈

性較好，轉(zhuǎn)動慣量較小，適宜于高速旋轉(zhuǎn)，主要應(yīng)用于乘用車和總質(zhì)量小于6t的商用車上。離合器設(shè)計第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一

、從動盤總成串1.實現(xiàn)軸向彈性的方法4

3)利用階梯形鉚釘桿的細段將成對波形片的左片鉚

接在左側(cè)摩擦片上，并交替把右片鉚接在右側(cè)摩擦

片上。這種結(jié)構(gòu)的彈性行程大，彈性特性比較理想，

可使汽車起步極為平順。主要應(yīng)用于排量大于2.5L的

乘用車上。4)將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動片上，

只在靠近壓盤側(cè)的從動片鉚接有波形片，右側(cè)摩擦

片用鉚釘與波形片鉚合。這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量大，但強度較高，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，適用于商用車。離合器設(shè)計第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一

、從動盤總成串2.從動盤轂串承受載荷大，幾乎承受由發(fā)動機傳來的全部轉(zhuǎn)矩。

一般采用齒側(cè)對中的矩形花鍵安裝在變速器一軸上，花鍵尺寸可根據(jù)摩擦片外徑和發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩選取。里從動盤轂軸向長度不宜太小，以免在花鍵軸上滑動時產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，

一般選1.0-1.4倍的花

鍵軸直徑。串從動盤轂一般采用鍛鋼(35/45/45Cr),并經(jīng)調(diào)質(zhì)處

理，表面和心部硬度26-32

HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表

面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝，對減振彈簧窗口及與從動片配合處應(yīng)進行高頻處理。離合器設(shè)計離合器設(shè)計第七節(jié)主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、從動盤總成串3.摩擦片串摩擦因數(shù)高且穩(wěn)定，工作溫度、單位壓力及滑磨速

度變化對其影響小串足夠的強度和耐磨性串密度小，以減小從動盤轉(zhuǎn)動慣量串熱穩(wěn)定性