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1、摘 要对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的离合器是干式盘形摩擦离合器，是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四大部分。其离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连的部件其作用是在换挡时使发动机和变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力，并且还可以防止传动系过载。本文是对本田思域轿车设计离合器，根据车型和配置，选用摩擦式膜片弹簧离合器。通过对车辆各参数的分析和传动系需要，先确定离合器的基本结构和参数，如摩
2、擦片的尺寸和结构形式。再根据所得的参数设计计算从动盘毂、膜片弹簧的结构和尺寸，并对其结构和强度等进行校核。在设计压盘和离合器盖等部件时，需要考虑散热等问题，即要加工散热孔槽。而离合器操纵机构的设计相对简单，即分离轴承和拨叉等部件的设计。最后再对离合器的参数进行优化，使设计出的离合器能更好的与所选车型相匹配，从而达到使传动系的传递效率更高、换挡更顺畅的目的。本文还叙述了离合器各组成部件的材料及加工工艺等。关键词：本田思域；离合器；校核；优化设计；AbstractWith internal combustion engine-powered vehicle mechanical transmiss
3、ion systems, the clutch assembly as an independent existence, it is a car transmission lines directly connected with the engine assembly. Widely used for all types of motor vehicle friction clutch, in fact is a kind of rely on their owners, some friction between the follower to pass power cut can be
4、 separated institutions. It includes active part of the driven part, pressed bodies, control agencies, in four parts.Automotive transmission clutch directly connected with the engine components, and its role in the shift when the temporary separation of the engine and gearbox and gradually bonding,
5、to cut off or pass the engine to the transmission input power, and also can prevent transmission line overload.This article is designed for Honda Civic sedans clutch, depending on model and configuration, use friction-type diaphragm spring clutch. The parameters of the vehicle through the analysis a
6、nd transmission system needs, first determine the basic structure and parameters of the clutch, such as the friction plate of the size and structure. Then according to the parameters derived from design calculations driven plate hub, the structure and size of diaphragm spring, and its structure and
7、strength to checking. In the design pressure plate and clutch cover and other parts, we need to consider issues such as heat, that is, to processing of cooling holes in tank. The design of the clutch control mechanism is relatively simple, namely, separation of components such as bearings and fork d
8、esign.Finally re-optimize the parameters of the clutch, so that the clutch can be designed to better match with the selected model to achieve the transmission system so that the transmission more efficient, smoother shifting purposes. This article also describes the constituent parts of the clutch m
9、aterial and processing technology and so on. Key words: Honda Civic; clutch; checking; re-optimize目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1离合器的发展11.2离合器的使用要求21.3 本文主要工作3第2章 离合器的结构和基本参数的确定421离合器的结构型式4211摩擦离合器机构型式的选择4212从动盘数及干、湿式的选择4213压紧弹簧的结构型式及布置5214压盘的驱动方式92.2离合器的结构选择112.3膜片弹簧离合器的工作原理122.4离合器基本参数的确定12第3章 离合器的设计
10、153.1从动盘总成153.1.1 从动盘毂153.1.2 从动片设计163.1.3 从动盘摩擦片163.1.4 波形片和减振弹簧173.2膜片弹簧设计173.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式183.2.2膜片弹簧基本参数的确定183.2.3膜片弹簧的强度校核213.3离合器盖设计243.4压盘结构设计243.4.1对压盘结构设计的要求243.4.2压盘几何尺寸的确定253.4.3传力方式的选择273.5分离轴承总成273.6操纵机构设计27第4章 结 论28致 谢29参考文献30第1章 绪 论1.1离合器的发展 离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，
11、离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器，其结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重
12、量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片
13、式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。早期的单片干式离合器由与锥形离合器相似的问题，即离合器接合时不够平顺。但是，由于单片干式离合器结构紧凑，散热良好，转动惯量小，所以以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功地开发了价格便宜的冲压件离合器盖以后更是如此。实际上早在1920年就出现了单片干式离合器，这和前面提到的发明了石棉基的摩擦面片有关。但在那个时期相当长的一段时间内，由于技术设计上
14、的缺陷，造成了单片离合器在接合时不够平顺的问题。第一次世界大战后初期，单片离合器的从动盘金属片上是没有摩擦面片的，摩擦面片是贴附在主动件飞轮和压盘上的，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。后来改用多个直径较小的弹簧，沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最为通用的螺旋弹簧布置方法。这种布置在设计上带来了实实在在的好处，使压盘上的弹簧的工作压力分布更均匀，并减小了轴向尺寸。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到接合盘式平顺，因此现在广泛采
15、用于大、中、小各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器接合的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和载荷。随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上越来越多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更好地降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸的空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加离合器传扭能力，提高使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。
16、从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的传扭能力和使用寿命是单片的2倍。但受到其他客观因素的影响，实际的效果要比理论值低一些。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低(不超过93)，因此，起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。查阅国内外资料获知，这种离合器的使用寿命可达干式离合器的5-6倍，但湿式离合器优点的发挥是一定要在某温度范围内才能实现的，超过这一温度范围将起负面效应。目前此技术尚不够完善。1.2离合器的使用要求为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足如下基本要求： 1.在任何
17、行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2.接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3.分离时要迅速、彻底。4.从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。5.应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。6.应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。7.操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。8.作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。9.具有足够的强度和良好的动平衡，以保证
18、其工作可靠、使用寿命长。10.结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，易拆装、维修、调整方向等。 1.3 本文主要工作 通过对离合器的认识与学习，在设计离合器时对离合器的结构进行选择， 随后进行基本参数确定，离合器主要部件的设计，膜片弹簧的校核及优化设计。 第2章 离合器的结构和基本参数的确定21离合器的结构型式211摩擦离合器机构型式的选择汽车离合器有摩擦式、电磁式和液力式三种类型。其中，摩擦式的应用最广泛。现代汽车摩擦离合器的典型结构型式是单片或双片干式，它由从动盘、压盘、压盘驱动装置、压紧弹簧（有沿圆周均布的圆柱螺旋弹簧、中央布置的锥形或圆柱螺旋弹簧和膜片弹簧等）、离合器盖、分离杠杆、分
19、离轴承等构成。本次设计选定的机构型式为单片摩擦式。212从动盘数及干、湿式的选择1.单片干式摩擦离合器如图2-1所示，其结果简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合柔顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可以采用双片离合器。2-1单片干式摩擦离合器 2双片干式摩擦离合器 如图2-2所示。与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘
20、的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换挡困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制。 2-2双片干式摩擦离合器3多片湿式离合器摩擦面更多，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，所以过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出56倍。通过各结构优缺点的比较
21、，本次设计选用的是单片干式摩擦离合器。213压紧弹簧的结构型式及布置离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为：1周置弹簧离合器如图2-1，2-2所示，周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达50007000rmin或更高)，在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，
22、也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。2中央弹簧离合器采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用12个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触，因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力，使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大，而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸，但其制造却比较困难，故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料：
23、当载货汽车的发动机转矩大于400450Nm时，常常采用中央弹簧离合器。3斜置弹簧离合器重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧，分别以倾角（弹簧中心线与离合器中心线间的夹角）斜向作用于传力套上，后者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。这时，作用在压杆内端的轴向推力等于弹簧压力的轴向分力。当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移，使弹簧伸长，压力减小，倾角亦减小，而cos值则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变，从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同样，当离合器分离时后移传力套，压盘的压紧力也大致不变。因此，斜置弹簧离合器与前两种离合器相比，其突
24、出优点是工作性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较，其踏板力约可降低35。4膜片弹簧离合器作为压紧弹簧的膜片弹簧，是由弹簧钢制成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片。且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切的槽大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧则有支撑圈。它借助固定在离合器盖上的一些铆钉来安装定位。当离合器盖未固定到飞轮上是，膜片弹簧不受力而处于自由状态。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支撑圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角度变大，甚至膜片弹簧几乎变平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态。当离合器分离时，分离轴承前移
25、使膜片弹簧压前支撑圈并以此为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘使离合器分离。 图2-3双支撑环膜片弹簧离合器 图2-4单支持环膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器根据分离杠杆内端受推力还是受拉力，可分为拉式膜片弹簧离合器和推式膜片弹簧离合器。推式膜片弹簧离合器根据支撑环数目的不同，可分为双支撑环（图2-3）、单支持环（图2-4）和无支撑环（图2-5）三种形式。其中双支撑环形式是目前广泛采用的一种结构形式，它又可分为三种，此次设计采用MF型。该结构的离合器是一种比较成熟的膜片弹簧离合器。膜片弹簧、两个支撑环与离合器盖之间用一个抬肩式铆钉定位并铆合在一起，结构较简单。拉式膜片弹
26、簧又可分为无支撑环式和单支撑环式两种形式（图2-6）。与推式膜片弹簧相比，拉式膜片弹簧在结构上更简化，提高转矩容量与分离效率以及减轻操作强度、冲击和噪音，提高寿命等方面，都比推式结构的要好，所以拉式膜片弹簧的应用也很广泛。它的不足是：膜片弹簧的分离指与分离轴承总成嵌装在一起，安装与拆卸较困难，分离形成也比推式要大些。 图2-5 无支撑环膜片弹簧离合器 图2-6无支撑环式和单支撑环式两种形式膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性（图2-7，图2-8），因此可设计成当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离
27、合器轴的中心线是对称的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。 2-7膜片弹簧工作位置图 2-8 膜片弹簧非线性特性图 膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。当前，膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，使结构简化、零件减少、拆装方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；
28、支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。由于膜片弹簧具有上述优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平不断提高。因此膜片弹簧离合器在轿车微型、轻型客车上都得到了广泛的采用。本次设计做的是推式膜片弹簧离合器。214压盘的驱动方式压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时它和飞轮一起带动传动盘转动，所以它与飞轮连接在一起。但是这种连接应该允许压盘在离合器分离过程中能自由地作轴向移动。压盘与飞轮的连接方式或其他的驱动方式有：凸块窗口式、传力销式、键式（键槽指销式，键齿式）以及弹性传动片式等。凸块窗口式是在单片离合器中长期采用的传统
29、结构。该结构是在压盘外缘铸出3-4个凸片，装配时伸入离合器盖对应的长方形窗口中，而离合器盖则与飞轮相连。考虑到摩擦片磨损后压盘向前移。因此凸块应凸出窗口以外。其结构简单，但是凸块与窗口的配合处磨损后易使定心精度降低而失去平衡，且会产生冲击和噪音。所以在现在的离合器中已经很少使用。传力销式是双片离合器采用的传统结构，它是用沿圆周均匀分布的几个传力销将飞轮与中间的压盘连接在一起。键式也是一种压盘的驱动方式，包括键槽指销式和键齿式两种。它是用键槽指销或键齿将压盘与飞轮相连接而又不影响分离时压盘的轴向移动。在双片离合器的结构中也有采用综合式的压盘驱动方式的，即中间压盘通过键连接，压盘则通过凸块窗孔驱动
30、。上述几种压盘的驱动方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约是0.2mm左右）。这样，在传动时将产生冲击和噪音。且随着接触部分磨损的增加，间隙将加大，引起更大的冲击和噪音，甚至可能导致凸块根部出现裂纹而造成零件的早期损坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。近年来，广泛采用了弹性传动片的传力方式。弹性传动片（钢带传动片）是由薄弹簧钢带冲压制成一端铆在离合器盖上，另一断用铆钉固定在压盘上，并且多用3-4组（每组2-3片）沿圆周作切向布置以改善传动片的受力状况。这时，当发动机驱动时传动片受拉；当拖动发动机时传动片受压。这种用传动片驱动压盘的
31、方式不仅消除了上述几种离合器的缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的稳定。通过比较以上各种方案的优缺点，本次设计压盘的驱动方式选用钢带传动片。2.2离合器的结构选择本文是对1.8LXI新思域轿车的离合器进行设计。该车的基本参数如表2-1所示：表2-1 1.8LXI新思域轿车的基本参数总质量（kg）1210最大扭矩（Nm）/(r/min)174/4300变速器一挡传动比4.125主减速器传动比4.22驱动轮型号及尺寸205/55 R16 91V根据表2-1所示，该车属中下等排量的轿车，发动机的最大转矩不是很大，所以可选择单片式离合器；如今大多数汽车上都使用摩擦片式离合器，因其
32、结构简单，可靠性强，维修方便，所以本次设计也采用摩擦片式；而采用干式离合器是因为湿式离合器大多是多盘式离合器，由于所传递的扭矩不是很大，所以选用膜片弹簧的压紧方式。综上，本次设计选择单片推式膜片弹簧离合器，如2-9图所示：图2-9 单片膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，具有一系列优点：1. 膜片弹簧具有较理想的非线性弹性曲线；2. 膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，质量小；3. 告诉旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；4. 膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，压力分布均匀；5. 易于实现良好的散热通风，使用寿命长；6. 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性
33、好。2.3膜片弹簧离合器的工作原理离合器盖1与发动机飞轮用螺栓紧固在一起，当膜片弹簧3被预加压紧，离合器处于接合位置时，由于膜片弹簧大端对压盘5的压紧力，使得压盘与从动盘6摩擦片之间产生摩擦力。当离合器盖总成随飞轮转动时(构成离合器主动部分)，就通过摩擦片上的摩擦转矩带动从动盘总成和变速器一起转动以传递发动机动力 （1）接合位置 （2）分离位置1-离合器盖 2-铆钉 3-膜片弹簧 4-支撑环 5-压盘 6-摩擦片 7-分离轴承总成 8-离合器踏板 9-输出轴图2-10膜片弹簧离合器的工作原理图要分离离合器时，将离合器踏板8踏下，通过操纵机构，使分离轴承总成7前移推动膜片弹簧分离指，使膜片弹簧呈
34、反锥形变形，其大端离开压盘，压盘在传动片的弹力作用下离开摩擦片，使从动盘总成处于分离位置，切断了发动机动力的传递。2.4离合器基本参数的确定离合器传递的扭矩与摩擦系数、弹簧压紧力、摩擦片的摩擦面数、摩擦片的平均摩擦半径等因素有关。并且离合器所能传递的最大扭矩应适当的高于发动机的最大转矩，其间的关系为： (2-1)式中：z 摩擦面数； P 弹簧压紧力； 摩擦系数； 摩擦片的平均摩擦半径； 后备系数。离合器的基本参数主要有性能参数有后备系数和单位压力参数P0，尺寸参数D和d及摩擦片厚度。1.后备系数各类汽车值的选取范围通常为：轿车和微型车、轻型货车=1.201.75中型和重型货车=1.502.25
35、越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车=1.804.00根据上述原因及所选车型，选取=1.25。 2.单位压力P0当摩擦片采用不同材料时，按下列范围选取：石棉基材料： =0.100.35MPa粉末冶金材料： =0.350.60MPa金属陶瓷材料：=0.701.5Mpa对于小轿车，时，P约为0.25MPa；时，p可由下式选取： （2-2） 3.摩擦片外径D、内径d和厚度h的确定离合器应按转矩容量或热容量设计，摩擦片或从动片外径D是基本尺寸。它关系到结构尺寸及质量的大小和使用寿命的长短设计是通常首先确定D的值。由以下公式计算D的值： （2-3）发动机的最大转矩；根据式(2-1)可得 =139.2 Nm
36、轿车 D=172 mm表2-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数外径 D(mm）内径 d(mm)厚度 h(mm）内外径之比 d/D单位面积 F(mm2）1601802002252502803003253501101251401501551651751901953.23.53.53.53.53.53.53.540.6870.6940.7000.6670.6200.5890.5830.5850.557106001320016000221003020040200466005460067800根据表2-2摩擦片的尺寸见表2-3：表2-3选定的摩擦片的尺寸外径D（mm）内径d(mm)厚度h(mm)C=1-单位
37、面积F（mm）1801253.50.6940.66513200用公式 验算单位压力：取 0.3 即 则 Mpa单位压力P在容许范围内，认为所选离合器的尺寸、参数合适。第3章 离合器的设计 3.1从动盘总成 从动盘总成主要由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减震器等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求： 从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时齿轮间的冲击； 从动盘应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减少磨损；应安装扭转减震器，以避免传动系共振，并缓和冲击。3.1.1 从动盘毂 从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受发动机传来的全
38、部转矩。它一般采用齿侧对的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩Temax按国标GB114474选取（见表3-1）。表3-1 离合器从动盘毂花键尺寸系列摩擦片外径D/mm发动机的最大转矩Temax/Nm花键尺寸挤压应力j/Mpa齿数n外径D/mm内径d/mm齿厚b/mm有效齿长l/mm16050102318320101807010262132011.820011010292342511.322515010322643011.525020010352843510.428028010353244012.730031010403254010.73253801
39、0403254511.635048010403255013.2根据摩擦片的外径D=180mm与发动机的最大转矩Temax=139.2 Nm，由表3-1查得n=10，D=26mm，d=21mm，b=3mm，l=20mm，j=11.8Mpa，则由公式校核得： =11.1 MPa所以，所选花键尺寸能满足使用要求。3.1.2 从动片设计从动片通常用1.32.0mm厚的钢板冲压而成。有时将其外缘的盘形部分磨薄至0.651.0mm，以减小其转动惯量。从动片的材料与其结构型式有关，整体式即不带波形弹簧片的从动片，一般用高碳钢(50或85号钢)或65Mn钢板，热处理硬度HRC3848；采用波形弹簧片的分开式(
40、或组合式)从动片，从动片采用08钢板，氰化表面硬度HRC45，层深0.20.3mm；波形弹簧片采用65Mn钢板，热处理硬度 HRC4351。其结构如图3-1所示： 图3-1从动钢片结构示意图3.1.3 从动盘摩擦片离合器摩擦面片的结构如图3-2所示。在离合器接合、分离过程中，它将遭到严重的滑磨，在相对很短的时间内产生大量的热，因此，要求摩擦面片应有以下一些综合性能：1. 在工作时有相对较高且稳定的摩擦系数；2. 具有小的转动惯量，材料加工性能良好；3. 在短时间内能吸收相对高的能量，且有良好的热稳定性；4. 能承受较高的压盘作用载荷；5. 承受相对较大的离心载荷而不破坏；6. 具有足够的剪切强
41、度；7. 摩擦副有高度的容污性能，不影响它们的摩擦特性；8. 具有优良的性价比，不污染环境。图3-2 离合器摩擦面片对于摩擦面片来说，有两个方面要求选择确定，一是结构尺寸，内、外直径已在前面选定，厚度可根据使用寿命确定。二是材料，近年来，摩擦材料的种类增加极快，常用的有石棉基、有机摩擦材料、金属陶瓷摩擦材料等。这里选择石棉基摩擦材料，摩擦系数在0.25-0.4之间，其允许的单位压力在0.2-0.3Mpa。3.1.4 波形片和减振弹簧波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度为4046HRC，并经过表面发蓝处理。减振弹簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等弹簧钢丝。扭转减震器如图3
42、-3所示： 图3-3扭转减震器结构示意图3.2膜片弹簧设计膜片弹簧的大端处为一完整的截锥，类似无底的碟子，和一般机械上用的碟形弹簧一样，故称作碟簧部分，如图3-4所示。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。与碟形弹簧不同的是在膜片弹簧上还有径向开槽部分，形成许多称为分离指、起分离杠杆作用的弹性杠杆。分离指与碟簧部分小端交接处的径向槽较宽且呈长方孔，分离指根部的过渡圆角半径应大于4.5mm，以减少分离指根部的应力集中，长方孔又可用来安置销钉固定膜片弹簧。图3-4 膜片弹簧结构示意图3.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式假设膜片弹簧在承载过程中，其子午断面刚性地绕过断面上的某中性点转动。通过支承环和压
43、盘加在膜片弹簧上的载荷F1（N）集中在支承点处，加载点间的相对轴向变形为1（mm），则膜片弹簧弹簧特性如下式表示： F （3-1） 式中：E为材料的弹性模量（MPa），对于钢：E=2.1105 Mpa；为材料的泊松比，对于钢：=0.3； H为膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度（mm）； h为膜片弹簧钢板厚度（mm）； R ，r分别为压盘加载点和支承环加载点半径（mm）； R1 ，r1分别为压盘加载点和支承环加载点半径（mm）。3.2.2膜片弹簧基本参数的确定1.比值H/h的选择该比值对膜片弹簧的弹性特性影响极大，因此，要利用H/h对弹簧特性的影响，正确地选择该比值，以得到理想的特性曲线及获
44、得最佳的使用性能。为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车的膜片弹簧离合器的H/h一般取(各字母含义见图3-5)系 -3 ：板厚一般为24mm，本设计取： h=2mm则取H/h=1.6，代入h=2得到： H=3.2mm2R及R/r的选择膜片弹簧的大端半径R应根据结构要求和摩擦片的尺寸来确定。比值R/r的选定影响到材料的利用效率。R/r越小，则弹簧材料的利用效率越好。碟形弹簧储存弹簧性能的能力在R/r=1.82.0为最大，用于缓冲冲击、吸收振动等需要储存大量弹性能的碟簧最佳。但对汽车离合器膜片弹簧来说，并不要求储存大量的弹性能，应根据结构布置及压紧力的需要，通常R/r=1.21.3（即1.25左右）。根据本设计所选车型，选取
