離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書最終

1、 離合器課程設(shè)計(jì) 青島理工大學(xué)離合器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目： 宇通城市客車離合器設(shè)計(jì) 學(xué)院班級(jí)： 汽車與交通學(xué)院車輛123班 小組組長(zhǎng)： 岳川元(201224257) 小組成員：王小銘(201224233)蘇衛(wèi)(201224204)張明杰(201224252)李登民(201224244) 指導(dǎo)老師： 林榮會(huì) 時(shí) 間： 2014年11月10日 目 錄一離合器設(shè)計(jì)方案選擇2（一）離合器設(shè)計(jì)基本要求2（二）離合器設(shè)計(jì)主要參數(shù)2（三）離合器結(jié)構(gòu)方案選擇2（四）離合器結(jié)構(gòu)概述3（五）膜片彈簧離合器的工作原理5（六）膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)5二離合器摩擦片參數(shù)選擇5（一）后備系數(shù)5（二）初選摩擦片外徑D、內(nèi)徑

2、d、厚度b6（三）離合器傳遞的最大靜摩擦力矩TC7（四）離合器單位壓力P07三離合器基本參數(shù)的校核9（一）摩擦片外徑D9（二）摩擦片內(nèi)外徑比c9（三）后備系數(shù)值9（四）摩擦片內(nèi)徑d9（五）單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩Tco10（六）單位壓力Po10（七）單位摩擦面積滑磨功W10（八）摩擦片相關(guān)參數(shù)整理11四膜片彈簧的設(shè)計(jì)11（一）內(nèi)截錐高度H與板厚h比值和板厚h的選擇12（二）自由狀態(tài)下碟簧部分大端R、小端r的選擇和R/r比值12（三）膜片彈簧起始圓錐底角的選擇12（四）分離指數(shù)目n的選取12（五）切槽寬度1、2及半徑12（六）壓盤加載點(diǎn)半徑R1和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑r1的確定12（七）膜片彈簧材料的選

3、擇12（八）膜片彈簧相關(guān)參數(shù)整理13五扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)13（一）扭轉(zhuǎn)減振器的作用13（二）扭轉(zhuǎn)減振器的選擇14（三）扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)的確定15（四）減振彈簧的計(jì)算17（五）扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)整理19六離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)20（一）操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求20（二）操縱機(jī)構(gòu)的選擇20（三）液壓式操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算21七從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)22（一）從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)要求22（二）從動(dòng)片的選擇22（三）從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)23（四）波形片和減震彈簧的選擇24八離合器蓋總成設(shè)計(jì)24（一）離合器蓋設(shè)計(jì)要求24（二）壓盤設(shè)計(jì)要求25（三）壓盤結(jié)構(gòu)示意圖25（四）傳動(dòng)片設(shè)計(jì)26（五）分離杠桿裝置26（六）支承環(huán)27九分離軸承總成設(shè)計(jì)及

4、總裝27（一）分離軸承總成設(shè)計(jì)27（二）設(shè)計(jì)總裝配28十設(shè)計(jì)心得31十一參考文獻(xiàn)32附錄32緒 論離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是切斷和實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的平順接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受到較大的動(dòng)載荷時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，以防止傳動(dòng)系各零部件因過(guò)載而損壞；有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪音。離合器設(shè)計(jì)目的是通過(guò)選型能了解不同型式離合器之間的差異及優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)給定車型要求選擇合適結(jié)構(gòu)形式的離合器，熟悉離合器設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，對(duì)離合器選材、設(shè)計(jì)和制造工藝有一定了解。在離合器設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)如何查找文獻(xiàn)

5、資料、相關(guān)書籍，培養(yǎng)我們動(dòng)手設(shè)計(jì)項(xiàng)目、自學(xué)的能力，掌握單獨(dú)設(shè)計(jì)課題和項(xiàng)目的方法，設(shè)計(jì)出滿足整車要求并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、具有良好的制造工藝性且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)的汽車離合器，為以后從事汽車方面的工作或工作中設(shè)計(jì)其它項(xiàng)目奠定良好的基礎(chǔ)；這也使我們充分地認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)一個(gè)工程項(xiàng)目所需經(jīng)歷的步驟，以及身為一個(gè)工程技術(shù)人員所需具備的素質(zhì)和所應(yīng)當(dāng)完成的工作，為即將進(jìn)入社會(huì)提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。一離合器設(shè)計(jì)方案選擇（一）離合器設(shè)計(jì)基本要求為了保證離合器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)離合器應(yīng)該滿足如下基本要求：（1）在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備，又能防止過(guò)載；（2）接合時(shí)要完全、

6、平順、柔和，保證起初起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊；（3）分離時(shí)要迅速、徹底；（4）從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損；（5）有足夠的吸熱能力和通風(fēng)效果，以保證工作溫度不致過(guò)高，延長(zhǎng)壽命；（6）應(yīng)具有避免和衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，緩和沖擊和降低噪聲的能力；（7）操縱方便、準(zhǔn)確，以減少駕駛員的疲勞；（8）具有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、使用壽命長(zhǎng)；（9）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝維修、調(diào)整方便等；（10）作用在從動(dòng)盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過(guò)程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。（二）離合器設(shè)計(jì)主要參數(shù)設(shè)計(jì)車

7、型：宇通ZK6126型城市客車整車質(zhì)量：11700 kg最大總質(zhì)量：16500 kg最大扭矩：890 Nm最大扭矩轉(zhuǎn)速：12001700 rpm最大功率轉(zhuǎn)速：2200 r/min（三）離合器結(jié)構(gòu)方案選擇離合器結(jié)構(gòu)方案很多，本設(shè)計(jì)采用盤形摩擦式離合器，主要結(jié)構(gòu)選擇如下：（1）從動(dòng)盤數(shù)：?jiǎn)纹攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，分離徹底，散熱性好，適合轉(zhuǎn)矩小于1000N.m的場(chǎng)合。（2）壓緊彈簧形式：膜片彈簧 特點(diǎn)：軸向尺寸小而徑向尺寸大；無(wú)需分離杠桿，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、質(zhì)量輕且操縱輕便；壓力分布均勻，磨損與離心對(duì)壓緊力影響小，性能穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱。廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)矩為80-2000N.m的各種汽車上

8、。（3）分離時(shí)離合器受力形式：拉式 特點(diǎn)：拉式可產(chǎn)生更大的壓緊力或減小壓盤尺寸；拉式杠桿比大，操縱更輕便；拉式結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量更輕；支承環(huán)磨損后不會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪音，使用壽命長(zhǎng)；分離軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝拆卸不方便。（4）壓盤驅(qū)動(dòng)形式：傳力片式 特點(diǎn)：傳動(dòng)片式是近年來(lái)廣泛采用的結(jié)構(gòu)，沿周向布置的三組或四組鋼帶傳動(dòng)片兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓形式聯(lián)接，傳動(dòng)片的彈性允許其作軸向移動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，鋼帶受拉；當(dāng)反拖發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，鋼帶受壓。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)。但反向承載能力差，汽車反拖時(shí)易折斷傳動(dòng)片，故對(duì)材料要求較高，一般采用高碳鋼。 （5）扭轉(zhuǎn)減振

9、器：存在扭轉(zhuǎn)減振器 作用：為了避免共振，緩和傳動(dòng)系所受到的沖擊載荷。帶扭轉(zhuǎn)減振器的離合器廣泛用于各種轎車和輕、中、重型貨車上。（6）離合器操縱機(jī)構(gòu)：液壓式操縱機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：主要由吊掛式離合器踏板、主缸、工作缸、管路系統(tǒng)和回位彈簧等部分組成，具有傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和駕駛室或車架變形不會(huì)影響其正常工作、離合器接合較柔和等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種形式的汽車中。（四）離合器結(jié)構(gòu)概述離合器主要包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分。主動(dòng)部分包括飛輪、離合器蓋、壓盤；從動(dòng)部分有從動(dòng)盤；壓緊機(jī)構(gòu)是壓緊彈簧；操縱機(jī)構(gòu)包括分離叉、分離軸承、離合器踏板和

10、傳動(dòng)部件。主、從動(dòng)部件和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于結(jié)合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。膜片彈簧離合總成由離合器蓋、膜片彈簧、壓盤、從動(dòng)盤和分離軸承總成等部分組成。（1）離合器蓋離合器蓋一般為120或90旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的板殼沖壓結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺栓與飛輪聯(lián)結(jié)在一起。離合器蓋是離合器中結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的承載構(gòu)件，壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來(lái)承受。（2）膜片彈簧膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內(nèi)孔圓周表面上開(kāi)有許多均布的長(zhǎng)徑向槽，在槽的根部制成較大的長(zhǎng)圓形或矩形窗孔，可以穿過(guò)支承鉚釘，這部分稱之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個(gè)無(wú)底寬邊碟子，其截面為截圓

11、錐形，稱之為碟簧部分。（3）壓盤壓盤的結(jié)構(gòu)一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過(guò)壓盤與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺(tái)，最外緣均布有三個(gè)或四個(gè)傳力凸耳。（4）從動(dòng)盤離合器接合時(shí)，飛輪驅(qū)動(dòng)離合器蓋帶動(dòng)壓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)壓盤與從動(dòng)盤摩擦片之間的摩擦力使從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)；在離合器分離時(shí)，壓盤相對(duì)于離合器蓋作自由軸向移動(dòng)，使從動(dòng)盤松開(kāi)。這些動(dòng)作均由傳動(dòng)片完成。傳動(dòng)片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，一般采用周向布置。在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)；在離合器分離時(shí)，可利用它的彈性恢復(fù)力來(lái)牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。（5）分離軸承總成分離軸承總成由分離軸承、分離套筒

12、等組成。分離軸承在工作時(shí)主要承受軸向分離力，同時(shí)還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。目前國(guó)產(chǎn)的汽車中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鏗基潤(rùn)滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平端面或凹弧形端面。（五）膜片彈簧離合器的工作原理離合器蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起，當(dāng)膜片彈簧被加預(yù)緊力壓緊，離合器處于接合位置時(shí)，由于膜片彈簧大端對(duì)壓盤的壓緊力，使得壓盤與從動(dòng)摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（構(gòu)成離合器主動(dòng)部分），就通過(guò)摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)盤總成和變速器一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。要分離離合器時(shí)，將離合器踏板踏

13、下，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成前移推動(dòng)膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開(kāi)壓盤，壓盤在傳動(dòng)片的彈力作用下離開(kāi)摩擦片，使從動(dòng)盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞。（六）膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)膜片彈簧離合器相比于其他形式的離合器，有一系列的優(yōu)點(diǎn)：（1）膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性；（2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；（4）膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻且摩擦損失少，傳遞效率高，操縱輕便；（5）在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋變

14、形量小，剛度大，分離效率更高；（6）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；（7）膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。二離合器摩擦片參數(shù)選擇（一）后備系數(shù)合適的后備系數(shù)保證了離合器能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，同時(shí)它有助于減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高了離合器的使用壽命。但為了離合器的尺寸不致過(guò)大，減少傳遞系的過(guò)載，使操縱輕便等，后備系數(shù)又不宜過(guò)大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大、使用條件較好時(shí)，可選取小些；當(dāng)使用條件惡劣，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，也應(yīng)選得越大，雙片離合器的值應(yīng)大于單片離合器。各類汽車離合器的取值范圍見(jiàn)表2-3。表1 離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)乘用車

15、及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.201.75最大總質(zhì)量為614t的商用車1.502.25掛車1.804.00考慮到城市公交客車起步換擋比較頻繁，汽車總質(zhì)量較大，又采用的是柴油機(jī)，單片離合器，綜合以上因素，選取為1.7。（二）初選摩擦片外徑D、內(nèi)徑d、厚度b摩擦片外徑是離合器基本尺寸，它關(guān)系到離合器的結(jié)構(gòu)、重量和壽命，它和離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩大小有一定關(guān)系。D=417式中，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，??；為直徑系數(shù)，取14，查詢離合器摩擦片尺寸系列參數(shù)表：表2 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/mm內(nèi)徑d/mm厚度b/mmc=d/D1- c3單面面積F/mm21601103.20.6870.67610618

16、01253.50.6940.6671322001403.50.7000.6571602251503.50.6670.7032212501553.50.620.7623022801653.50.5890.7964023001753.50.5830.8024663251903.50.5850.8005463501954.00.5570.8276783802054.00.540.8437294052204.00.5430.8409084302304.00.5350.8471037根據(jù)表中摩擦片標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，本文?。弘x合器摩擦片外徑： D=430mm離合器摩擦片內(nèi)徑： d=230mm離合器摩擦片厚度：

17、 b= 4 mm單面的摩擦片面積： F=1037mm2（三）離合器傳遞的最大靜摩擦力矩TC摩擦離合器是靠存在于主、從動(dòng)部分摩擦表面的摩擦力矩來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的。離合器靜摩擦力矩Tc為：式中：f摩擦面間的靜摩擦系數(shù)，一般取0.250.3； Z摩擦面數(shù)，單片離合器Z=2，雙片離合器Z=4；Po單位摩擦面上所承受的壓力；D摩擦片外徑；c 摩擦片內(nèi)、外徑之比，c=d/D（一般在0.530.7）。為保證離合器在任何工況下都能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)時(shí)Tc應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，常按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：Tc=Temax因此，代入數(shù)據(jù)可解得：Tc=Temax=1.7x890=1513Nm式中：離合器

18、后備系數(shù)（必須1）。越大，離合器滑磨時(shí)間就越短，越能可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，但容易導(dǎo)致離合器尺寸偏大，并引起沖擊過(guò)載和操縱費(fèi)力。其選擇的總原則是：汽車越重，使用條件越差，也應(yīng)選大些。（四）離合器單位壓力P0摩擦片的工作條件比較惡劣，為了保證它能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，根據(jù)汽車的使用條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：（1）應(yīng)具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，溫度、單位壓力和滑磨速度的變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響?。唬?）要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨；（3）要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，尤其在高溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)較高；（4）熱穩(wěn)定性要好，要求在高溫時(shí)分離出的粘合劑較少，無(wú)味，不易燒焦；（5）磨合性能要好，不致刮傷飛輪及

19、壓盤等零件的表面；（6）油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)較??；（7）結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無(wú)“咬住”和“抖動(dòng)”現(xiàn)象。由以上的要求,目前車用離合器上廣泛采用粉末冶金摩擦材料摩擦片，由基體金屬（銅、鐵或其他合金）、潤(rùn)滑組元（鉛、石墨、二硫化鉬等）、摩擦組元（二氧化硅、石棉等）3部分組成。其摩擦系數(shù)高，能很快吸收動(dòng)能，制動(dòng)、傳動(dòng)速度快、磨損??；強(qiáng)度高，耐高溫，導(dǎo)熱性好；抗咬合性好，耐腐蝕，受油脂、潮濕影響小。粉末冶金摩擦材料(銅基)是以銅粉為主要成分再添加摩擦和防止粘結(jié)的非金屬粉末制成的摩擦材料。Po對(duì)離合器工作性能和使用壽命影響很大,應(yīng)根據(jù)使用條件、摩擦片尺寸、材料、汽車重量等因素來(lái)選取。摩擦面上的單位壓力Po的值

20、也和離合器本身的工作條件、摩擦片的直徑大小、后備系數(shù)、摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān)。離合器使用頻繁，工作條件比較惡劣單位壓力Po較小為好。當(dāng)摩擦片的外徑較大時(shí)也要適當(dāng)降低摩擦片摩擦面上的單位壓力Po，因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度變大，滑磨時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，再加上因整個(gè)零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力Po應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。選取時(shí)應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)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。其中，單位壓力Po的選取標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表：表3 單位壓力Po的選取摩擦材料單位壓力P0/MPa石棉基材料模壓

21、0.15-0.25編織0.25-0.35粉末冶金材料鋼基或鐵基0.35-0.5金屬陶瓷材料0.7-1.50注：對(duì)于石棉基材料的，一般轎車取0.18-0.28MPa，貨車為0.14-0.23MPa，城市公交取0.1-0.13MPa，其中小值對(duì)應(yīng)于使用頻繁和載重大的汽車。由汽車設(shè)計(jì)課本指導(dǎo)書知，對(duì)于城市公交車，考慮到中間的散熱困難，離合器的單位壓力初選Po為0.1 MPa。摩擦片材料選擇粉末冶金摩擦材料（銅基），Po為單位壓力，為0.1 MPa，而f為摩擦因數(shù)，取值0.3。三離合器基本參數(shù)的校核（一）摩擦片外徑D摩擦片外徑D的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)6570,即： 式中： 摩擦片最大圓周速度；發(fā)

22、動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速取2200；摩擦片外徑徑取430；代入數(shù)據(jù)計(jì)算并驗(yàn)證知，摩擦片外徑D的選擇符合條件。（二）摩擦片內(nèi)外徑比c根據(jù)資料查詢，摩擦片的內(nèi)外徑比c應(yīng)在0.53-0.70范圍內(nèi)最合適，前文已選用c為0.53，故符合條件。（三）后備系數(shù)值為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的后備系數(shù)值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2-4.0，前文已選用值為1.7，故符合條件。（四）摩擦片內(nèi)徑d為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器器彈簧位置直徑約50mm，前面已選用d值為230mm，故符合條件。（五）單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩Tco為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，

23、單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該小于其許用值，即：=式中，為離合器傳遞的最大靜摩擦力矩1394；為其允許值；當(dāng)摩擦片外徑D325mm時(shí)，/，所以符合要求。（六）單位壓力Po為降低離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力Po根據(jù)所用的摩擦材料在一定范圍內(nèi)選取，選取單位壓力Po的最大范圍為0.11.5Mpa，前面已確定Po值為0.1MPa，故符合條件。（七）單位摩擦面積滑磨功W為了減少汽車起步過(guò)程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過(guò)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應(yīng)小于其許用值，即：式中： w為單位摩擦面積滑磨功（J/mm2）；w為其許用值（J/mm2），（對(duì)于乘用

24、車：w=0.40）；W汽車起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（J）。其中W可根據(jù)以下公式計(jì)算：73479J式中： 為汽車總質(zhì)量（kg）；為輪胎滾動(dòng)半徑（m）；為為汽車起步時(shí)所用變速器檔位的傳動(dòng)比取6.11；為主減速器傳動(dòng)比取5.74；為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min），計(jì)算時(shí)乘用車取2000r/min，商用車取1500r/min。 由以上校核式得知，單位摩擦面積滑磨功小于其許用值，符合要求。（八）摩擦片相關(guān)參數(shù)整理經(jīng)計(jì)算和校核，摩擦片的相關(guān)參數(shù)如下表：表4 摩擦片相關(guān)參數(shù)整理摩擦片外徑D摩擦片內(nèi)徑d后備系數(shù)厚度b單位壓力Po430mm230mm1.74mm0.1MPa綜合設(shè)計(jì)后其結(jié)構(gòu)如下圖1所示：圖

25、1 摩擦片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖四膜片彈簧的設(shè)計(jì)（一）內(nèi)截錐高度H與板厚h比值和板厚h的選擇為了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一般為1.52.0，板厚h為24故初選h=3,H/h=2則H=2h=6。（二）自由狀態(tài)下碟簧部分大端R、小端r的選擇和R/r比值當(dāng)d/D小于或者等于0.6時(shí)，摩擦片平均半徑：Rc=對(duì)于拉式膜片彈簧的R值，應(yīng)滿足關(guān)系RRc=165mm。故取R=170,再結(jié)合實(shí)際情況取R/r=1.25,則r=136mm。（三）膜片彈簧起始圓錐底角的選擇arctanH/(R-r)=arctan6/(170-136)=10，滿足915的范圍。（四）分離指數(shù)目n的選取分離指數(shù)

26、目n常采取18，大尺寸膜片彈簧可取24，小尺寸膜片彈簧可取12。本文針對(duì)宇通城市公交客車，故取為n=18。（五）切槽寬度1、2及半徑取13.3mm, 2=10mm, 滿足r-=2,則350Zj4-66-88-1010由區(qū)間選取可知： Zj10故取： Zj=12（7）減振彈簧總壓力F當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙或者被消除，減振彈簧傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tj時(shí)，減振彈簧受到的壓力F為：FTj/R01335/（77)17.34 kN（8）極限轉(zhuǎn)角減震器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn增加到極限轉(zhuǎn)矩Tj時(shí)，從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角為：式中：減震彈簧的工作變形量。通常取3-12度，汽車平順性要求高或者發(fā)動(dòng)機(jī)工作不均勻時(shí)

27、，取上限。（四）減振彈簧的計(jì)算在初步選定減振器的主要參數(shù)以后，即可根據(jù)布置上的可能來(lái)確定和減振器設(shè)計(jì)相關(guān)的尺寸。（1）減振彈簧的分布半徑R1R1的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取R1=(0.600.75)d/2式中：d離合器摩擦片內(nèi)徑。故： R1=0.7220/2=77mm，即為減振器基本參數(shù)中的R0（2）單個(gè)減振器的工作壓力P由工作關(guān)系中壓力分配關(guān)系得知，各個(gè)減震器的受力狀況相同，則可求得單個(gè)減震器的工作壓力為：P= F/Z=17340/121445 N（3）減振彈簧尺寸彈簧中徑Dc其一般由布置結(jié)構(gòu)來(lái)決定，通常Dc=1115mm?。?Dc=12mm彈簧鋼絲直徑d 查詢資料得到彈簧鋼絲直徑d的計(jì)算公式

28、為：d=4.24mm式中：扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取550600Mpa，故取為580Mpa。減振彈簧剛度k應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k及其布置尺寸R1確定，即：k=減振彈簧有效圈數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算減震器彈簧的有效圈數(shù)為：減振彈簧總?cè)?shù)n其一般在6圈左右，與有效圈數(shù)之間的關(guān)系為：n=+(1.52)=12減振彈簧最小高度：=55.97mm彈簧總變形量：mm減振彈簧總變形量：=55.97+7.63=63.6mm減振彈簧預(yù)變形量：=0.457mm減振彈簧安裝工作高度：=63.6-0.457=63.143mm從動(dòng)片相對(duì)從動(dòng)盤轂的最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角和減振彈簧的工作變形量有關(guān)，其值為：=4.13限位銷與從動(dòng)盤轂缺

29、口側(cè)邊的間隙式中：限位銷的安裝尺寸；值一般為2.54mm。所以可取為3mm，為42.86mm。限位銷直徑按結(jié)構(gòu)布置選定，一般：9.512mm可取為10mm。（五）扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)整理經(jīng)計(jì)算和校核，扭轉(zhuǎn)減振器的相關(guān)參數(shù)整理如下表所示：表7 扭轉(zhuǎn)減振器相關(guān)參數(shù)表極限轉(zhuǎn)矩Tj阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩T預(yù)緊轉(zhuǎn)矩Tn減振彈簧的位置半徑R0彈簧個(gè)數(shù)Zj1335Nm89 Nm80 Nm77mm12綜合設(shè)計(jì)后其結(jié)構(gòu)如下圖6所示：圖6 扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖六離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求為保證駕駛的安全性和可靠性，車輛的離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足以下要求：（1）踏板力要盡可能小，乘用車一般在80-150N范圍內(nèi)，商用車不

30、大于150-200N；（2）踏板行程一般在80-150mm范圍內(nèi)，最大不應(yīng)超過(guò)180mm；（3）應(yīng)有踏板行程調(diào)節(jié)裝置，保證摩擦片磨損后分離軸承自由行程可以復(fù)原；（4）應(yīng)有踏板行程限位裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)的零件因受力過(guò)大而損壞；（5）應(yīng)具有足夠的剛度；（6）傳動(dòng)效率要高；（7）發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作；（8）工作可靠、壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便。（二）操縱機(jī)構(gòu)的選擇常用的離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式、液壓式、機(jī)械式和液壓式操縱機(jī)構(gòu)的助力器、氣壓式和自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)等。機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有桿系和繩索兩種形式。桿系操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，廣泛應(yīng)用與各種汽車中。但其質(zhì)量大，傳動(dòng)效率低，發(fā)動(dòng)

31、機(jī)的振動(dòng)和車架或駕駛室的變形會(huì)影響其正常工作，在遠(yuǎn)距離操縱時(shí)，布置困難。繩索操縱機(jī)構(gòu)可克服上述缺點(diǎn)，且可采用適宜駕駛員操縱的吊掛式踏板結(jié)構(gòu)，其壽命較短，機(jī)械效率仍不高，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于1.6L的乘用車中。液壓式操縱機(jī)構(gòu)主要由吊掛式離合踏板、主缸、工作缸、管路系統(tǒng)和回位彈簧等部分組成，具有傳動(dòng)效率高、質(zhì)量小、布置方便、便于采用吊掛踏板、駕駛室容易密封、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和駕駛室或車架的變形不會(huì)影響其正常工作、離合器結(jié)合較柔和等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于各種形式的汽車中。綜合以上比較，本文選擇液壓式操縱機(jī)構(gòu)。（三）液壓式操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算離合器液壓操縱系統(tǒng)機(jī)構(gòu)示意圖7，如下：圖7 液壓操縱系統(tǒng)機(jī)構(gòu)踏板行程

32、S自由行程S1工作行程S2兩部分組成，即：式中： S0f分離軸承的自由行程，一般為1.53.0mm，反映到踏板上的自由行程S1一般為20-30mm；d1,d2分別為主缸和工作缸的直徑；Z摩擦片面數(shù)；為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦片面間的間隙（其中單片：=0.85-1.30mm，雙片：=0.75-0.90mm）；杠桿尺寸。S1取25mm，S2取32mm，所以S為57mm。踏板力Ff為：式中：離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤的總壓力；操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，=4.25；機(jī)械效率，液壓式：=80%-90%，機(jī)械式：=70%-80%，取0.85；Fs克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)可以略之。不考慮回位

33、彈簧的作用，分離離合器所做的功Wf為：式中：F1離合器結(jié)合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力。在規(guī)定的踏板力和行程的允許范圍內(nèi)，駕駛員分離離合器所做的功不應(yīng)大于30J。工作缸直徑d2的確定，與液壓系統(tǒng)所允許的最大油壓有關(guān)。考慮到橡膠軟管及其管接頭密封要求，最大允許油壓一般為5-8MPa。七從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)（一）從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)要求從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下要求：（1）從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小，以減小變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊；（2）從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性，使離合器結(jié)合平順，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損；（3）應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。（二）從動(dòng)片的選擇

34、（1）結(jié)構(gòu)形式：從動(dòng)片的設(shè)計(jì)常有三種典型形式： 整體式彈性從動(dòng)片；分開(kāi)式彈性從動(dòng)片；組合式彈性從動(dòng)片。本文采用分開(kāi)式彈性從動(dòng)片。（2）材料選擇從動(dòng)片材料與所用的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，不帶波形彈簧片的從動(dòng)片（即整體式）一般用高碳鋼或彈簧片沖壓而成，經(jīng)熱處理后達(dá)到硬度要求。采用波形片（即分開(kāi)式或組合式）時(shí)，從動(dòng)片用低碳鋼，波形片用彈簧鋼。（3）從動(dòng)片基本尺寸從動(dòng)片直徑對(duì)照摩擦片尺寸確定，為了減少?gòu)膭?dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片一般較薄，通常為1.32mm厚鋼板沖壓而成，從動(dòng)片的外沿部分（即波形彈簧片）厚度在0.65-1.0之間。從動(dòng)片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料常用中碳鋼板或低碳鋼板。表面硬度

35、為3540HRC。本次設(shè)計(jì)初選從動(dòng)片厚度為1.5mm。（三）從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì)花鍵轂裝在變速器第一軸前端，是離合器承受載荷最大的零件。目前，常采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，花鍵之間是動(dòng)配合?；ㄦI轂一般采用鍛鋼（45、40Cr等），表面和心部硬度為2632HRC?；ㄦI轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，一般取 1.0至1.4倍花鍵軸直徑。（1）從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)參照下表從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列表8 花鍵尺寸表摩擦片外徑 D/mm發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T/(Nm)花鍵尺寸擠壓應(yīng)力/MPa齒數(shù)n外徑D/mm內(nèi)徑d/mm齒厚t/mm有效尺長(zhǎng)l/mm43089010403255013（2）花鍵強(qiáng)度校核花鍵破壞的主要形式是表面受力過(guò)大而破壞，因此應(yīng)

36、進(jìn)行花鍵的擠壓應(yīng)力校核，應(yīng)力過(guò)大可增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。擠壓應(yīng)力：式中：花鍵側(cè)面壓力（N）；式中：、分別為花鍵的內(nèi)外徑（mm）；Z為從動(dòng)盤轂數(shù)；n花鍵的齒數(shù)；l花鍵有效長(zhǎng)度（mm）；h花鍵的工作高度（mm）。應(yīng)力校核：由此知，強(qiáng)度符合要求。（四）波形片和減震彈簧的選擇波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm,硬度為4046HRC并經(jīng)過(guò)表面發(fā)藍(lán)處理。減震彈簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等彈簧鋼絲。本次設(shè)計(jì)波形片厚度0.8mm,減震彈簧采用60Si2MnA。八離合器蓋總成設(shè)計(jì)（一）離合器蓋設(shè)計(jì)要求對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求：（1)應(yīng)具有足夠的剛度，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時(shí)

37、的分離行程，減小壓盤升程，嚴(yán)重時(shí)使摩擦面不能徹底分離；（2）應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，以免影響總成的平衡和正常的工作；（3）蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度；（4）為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗孔，或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。為了降低成本、增加剛度，尺寸較大的離合器蓋一般用鑄鐵材料。本次設(shè)計(jì)初選厚度為4mm。（二）壓盤設(shè)計(jì)要求對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求:（1)壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量,以增大熱容量，減小溫，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可以采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤；（2)壓盤應(yīng)具有較大剛度，使壓緊

38、力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為1525 mm ；（3)與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于1520 gcm ；（4)壓盤高度(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。（5)一般壓盤外徑比摩擦片外徑大12mm，內(nèi)徑比摩擦片小23mm。本文已設(shè)計(jì)出摩擦片外徑430mm，內(nèi)徑230mm。壓盤形狀較復(fù)雜，要求傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度為170227HBS。本次設(shè)計(jì)初選壓盤厚度20mm，HT250，硬度210HBS，外徑432mm，內(nèi)徑22

39、8mm。（三）壓盤結(jié)構(gòu)示意圖最終壓盤設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖8所示：圖8 壓盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（四）傳動(dòng)片設(shè)計(jì)傳動(dòng)片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)，又可利用它的彈性來(lái)牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。由于各傳動(dòng)片沿圓周均勻分布，它們的變形不會(huì)影響到壓盤的對(duì)中性和離合器的平衡。 傳動(dòng)片常用34組，每組24片，每片厚度為0510mm，傳力片常采用中碳鋼（35）,硬度HRC5562，滲碳處理。本次設(shè)計(jì)初選傳動(dòng)片4組，每組3片。（五）分離杠桿裝置對(duì)于分離杠桿裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：（1）分離杠桿應(yīng)具有較大的彎曲剛度，以免分離時(shí)桿件彎曲變形過(guò)大，減小了壓盤行程，使分離不徹底； （2）應(yīng)使分

40、離杠桿支承機(jī)構(gòu)與壓盤的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上不發(fā)生干涉； （3）分離杠桿內(nèi)端高度應(yīng)能調(diào)整，使各內(nèi)端位于平行于壓盤的同一平面，其高度差不大于0.2mm； （4）分離杠桿支承處應(yīng)采用滾針軸承、滾銷或刀口支承，以減小摩擦和磨損； （5）應(yīng)避免在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因分離杠桿的離心力作用而降低壓緊力； （6）為提高通風(fēng)散熱能力，應(yīng)將分離杠桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)。 分離杠桿主要由08低碳鋼板沖壓和35等中碳鋼鍛造成型（鍛件硬度為131156HBS）而成。（六）支承環(huán)支承環(huán)和支承鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好。支承環(huán)一般采用3.04.0mm的碳素彈簧鋼絲。九分離軸承總成設(shè)計(jì)及總裝（一）分離軸承總成設(shè)計(jì)分離軸承總成由分離軸承、分離套等組成。分離軸承在工作中主要承受軸向分離力，同時(shí)還承受在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用下的徑向力。以前主要采用推力球軸承或深溝球軸承，但其潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重，噪聲大，可靠性差，使用壽命低。目前，國(guó)外已采用角接觸球軸承并采用全密封結(jié)構(gòu)和高溫鋰基潤(rùn)滑脂，其端部形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時(shí)采用球形端面，舌尖部為弧形面時(shí)采用平端面或凹弧形端面。本次設(shè)計(jì)選用拉式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承裝置。圖9 拉式自動(dòng)調(diào)心式分離軸承拉式膜片彈簧離合器與壓式相比，具有以下特點(diǎn)：（1）拉式可產(chǎn)生更大的壓緊力或減小壓盤尺寸；（2）拉式杠桿比大，操縱更輕便；（3）拉式結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量