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膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)目錄n一、離合器的種類(lèi)一、離合器的種類(lèi)n二、離合器的功用二、離合器的功用n三、離合器系統(tǒng)的組成三、離合器系統(tǒng)的組成Start一、離合器的種類(lèi)一、離合器的種類(lèi)摩擦式摩擦式離合器離合器推推式式拉拉式式螺旋彈簧螺旋彈簧離合器離合器膜片彈簧膜片彈簧離合器離合器單片式單片式多片式多片式雙片式雙片式按其產(chǎn)生摩擦力元件分類(lèi)按其產(chǎn)生摩擦力元件分類(lèi)按其從動(dòng)盤(pán)數(shù)目分類(lèi)按其從動(dòng)盤(pán)數(shù)目分類(lèi)常用概念常用概念推式推式拉式拉式二、離合器的功用保證汽車(chē)平穩(wěn)起步保證汽車(chē)平穩(wěn)起步便于變速箱換檔便于變速箱換檔保護(hù)傳動(dòng)系保護(hù)傳動(dòng)系防止其過(guò)載防止其過(guò)載在汽車(chē)起步時(shí)，通過(guò)離合器主動(dòng)部分和在汽車(chē)起步時(shí)，通過(guò)離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間的滑磨轉(zhuǎn)速的逐漸接近從動(dòng)部分之間的滑磨轉(zhuǎn)速的逐漸接近,使旋轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)和原為靜止的傳動(dòng)系使旋轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)和原為靜止的傳動(dòng)系平穩(wěn)結(jié)合平穩(wěn)結(jié)合當(dāng)變速器換檔時(shí)，通過(guò)離合器主動(dòng)盤(pán)當(dāng)變速器換檔時(shí)，通過(guò)離合器主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)的迅速分離來(lái)切斷動(dòng)力傳遞和從動(dòng)盤(pán)的迅速分離來(lái)切斷動(dòng)力傳遞以減輕換檔齒輪間的沖擊，便于換檔以減輕換檔齒輪間的沖擊，便于換檔當(dāng)傳給離合器的扭矩超過(guò)其所能傳遞當(dāng)傳給離合器的扭矩超過(guò)其所能傳遞的最大摩擦力矩時(shí)，主動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)的最大摩擦力矩時(shí)，主動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。從而可以防止之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。從而可以防止傳動(dòng)系過(guò)載，起保護(hù)作用。傳動(dòng)系過(guò)載，起保護(hù)作用。拉式離合器總成主要零部件 離合器蓋和壓盤(pán)總成聯(lián)接螺栓孔聯(lián)接螺栓孔去平衡去平衡膜片彈簧膜片彈簧快速夾緊卡簧快速夾緊卡簧減振彈簧減振彈簧帶怠速減振帶怠速減振無(wú)石棉磨擦片無(wú)石棉磨擦片鉚釘鉚釘從動(dòng)盤(pán)轂從動(dòng)盤(pán)轂離合器從動(dòng)部分拉式離合器分離軸承分解圖拉式離合器分離軸承分解圖支承環(huán)快速夾緊卡簧 滾珠軸承 襯套軸承殼 n請(qǐng)各位老師批評(píng)指正學(xué)校代碼：10410 序 號(hào)：050603 本 科 畢 業(yè) 論 文 題目： 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 丁惠斌 學(xué) 號(hào)： 20040565 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 機(jī)制 051 指導(dǎo)教師： 涂建平 二 OO 九年 五 月 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 摘 要 汽車(chē)離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛 輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，駕駛員可 根據(jù)需要踩下或松開(kāi)離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或 傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。其功用為：（1）使汽車(chē)平穩(wěn)起步；（2）中斷給傳 動(dòng)系的動(dòng)力，配合換檔；（3）防止傳動(dòng)系過(guò)載。 膜片彈簧離合器是近年來(lái)在轎車(chē)和輕型汽車(chē)上廣泛采用的一種離合器，它的轉(zhuǎn)矩 容量大而且較穩(wěn)定，操作輕便，平衡性好，也能大量生產(chǎn)，對(duì)于它的研究已經(jīng)變得越 來(lái)越重要。此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)詳細(xì)的說(shuō)明了輕型汽車(chē)膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)形式，參數(shù)選 擇以及計(jì)算過(guò)程。 關(guān)鍵詞: 離合器 , 膜片彈簧 , 從動(dòng)盤(pán) , 壓盤(pán) , 摩擦片 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) Design of Diaphragm Springs for Automotive Clutches Abstract: Automobile Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the process of moving vehicle, the driver may need Pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporary separation and progressive joint, to cut off the engine or transmission to the transmission input power. Its function as: (1) the car a smooth start, (2) to interrupt the transmission of power to meet the shift, (3) to prevent transmission of the overload. Key words: clutch, theca spring, driven plate, friction disc 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 目 錄 第 1 章 緒 論 ...........................................................................................................................1 1.1 引言 ..................................................................................................................................1 1.2 離合器概述 ......................................................................................................................1 1.2.1 離合器的特點(diǎn) ..........................................................................................................1 1.2.2 離合器的功用 ..........................................................................................................2 1.2.3 現(xiàn)代汽車(chē)離合器應(yīng)滿足的要求 ............................................................................2 1.2.4 離合器工作原理 ......................................................................................................3 第 2 章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 ...................................................................................................5 2.1 參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 ......................................................................................................5 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................5 2.2.1 從動(dòng) 盤(pán)數(shù)及干濕式選取 ..........................................................................................5 2.2.2 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式及布置 ..................................................................................5 .2.2.3 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 ..................................................................................................8 2.2.5 分離軸承的類(lèi)型 ......................................................................................................9 2.2.4 離合器的散熱通風(fēng) ..................................................................................................9 第 3 章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 .......................................................................................11 3.1 摩擦片的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................11 3.1.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇 .........................................................................................11 3.1.2 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 ........................................................................................13 3.2 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) ....................................................................................................................14 3.2.1 從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要介紹 .............................................................................................14 3.2.2 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) ............................................................................................................15 3.2.3 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) .............................................................................................15 3.2.4 從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì) ....................................................................................................17 3.2.5 摩擦片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 .........................................................18 3.3 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) ...........................................................................................................19 3.3.1 減振彈簧的設(shè)計(jì) ....................................................................................................19 3.4 壓盤(pán)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................21 3.4.1 壓盤(pán)傳力方式的選擇 ............................................................................................21 3.4.2 壓盤(pán)的幾何尺寸的確定 ........................................................................................22 3.5 離合器蓋的設(shè)計(jì) ............................................................................................................22 3.6 膜片彈簧的設(shè)計(jì) ...........................................................................................................23 3.6.1 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 ....................................................................................23 3.6.2 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) ............................................................................................24 3.6.3 膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系 .................................................................................25 3.7 從動(dòng)軸的計(jì)算 ................................................................................................................30 3.8 分離桿的設(shè)計(jì) ................................................................................................................30 3.9 離合器分離套筒和分離軸承的設(shè)計(jì) ............................................................................30 結(jié) 論 ...................................................................................................................................33 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................34 致 謝 .................................................................................................................................35 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 引言 近年來(lái)各國(guó)政府都從資金、技術(shù)方面大力發(fā)展汽車(chē)工業(yè)，使其發(fā)展速度明顯比其 它工業(yè)要快的多，因此汽車(chē)工業(yè)迅速成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。 對(duì)于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，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(chē)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(chē)廣泛采用的摩擦式離合器 主要依靠主、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(chē)輛、賽車(chē)和大功率的轎車(chē)上才采用多片離合器。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。 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)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā) 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，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率不斷提高和汽車(chē)電子技術(shù)的高速發(fā)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出發(fā)，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)發(fā)展，傳統(tǒng)的操縱形式正向自動(dòng)操縱的形式發(fā) 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，已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)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。 1.2 離合器概述 1.2.1 離合器的特點(diǎn) 按動(dòng)力傳遞順序來(lái)說(shuō)，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，就是受駕駛員操縱，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(chē)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(chē)上廣泛采用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。即主要 取決于離合器基本參數(shù)和主要尺寸。膜片彈簧離合器在技術(shù)上比較先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性合理， 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 2 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)： （1）結(jié)合時(shí)平順、柔和，使汽車(chē)起步時(shí)不震動(dòng)、沖擊； （2）離合器分離徹底； （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）避免汽車(chē)傳動(dòng)系共振，具有吸收震動(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） ；maxeT? （9）使用壽命長(zhǎng)。 1.2.2 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(chē)平穩(wěn)起步。如前所述，現(xiàn)代車(chē)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(chē)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)槿绻?突然的剛性連接，就必然造成不是汽車(chē)猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。所以離合器可使 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(chē)便由靜止開(kāi)始緩慢地平穩(wěn)起步了。 雖然利用變速器的空檔，也可以實(shí)現(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)還是連接的，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 很大的。尤其在寒冷季節(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)是很困 難的。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(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(chē)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 器暫時(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，此時(shí)又需要離合器暫時(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，這樣即可以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(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很 大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。 1.2.3 現(xiàn)代汽車(chē)離合器應(yīng)滿足的要 求 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 3 根據(jù)離合器的功用，它應(yīng)滿足下列主要要求： （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（ ） ；cTmaxeT （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(chē)起步 沖撞或抖動(dòng)； （3）分離迅速、徹底。換檔時(shí)若離合器分離不徹底，則飛輪上的力矩繼續(xù)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）具有吸收振動(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)城市行駛的轎車(chē)和公共汽車(chē)，非 常重要； （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。 1.2.4 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，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動(dòng)壓盤(pán)向左，這 樣，從動(dòng)盤(pán) 3 兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，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。此時(shí)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，這樣發(fā) 動(dòng)機(jī)的扭矩又傳入變速器。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 4 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 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 5 第 2 章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 2.1 參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 表 2.1 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式 4×2 汽車(chē)最大加載質(zhì)量 2000 kg 汽車(chē)的質(zhì)量 4325 kg 發(fā)動(dòng)機(jī)位置 前置 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 75KW 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 4500r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 ≥170N.m 離合器形式 機(jī)械、干式、單片、膜片彈簧（壓式） 操縱形式 液壓人力操縱 摩擦片最大外徑 f=225mm 踏板行程 mm150~8 i0=6.17 ig1=5.913 ig2=2.659 ig3=1.775 ig4=1.000 汽車(chē)最大時(shí)速 ≥110 km/h 在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，應(yīng)根據(jù)車(chē)型的類(lèi)別，使用要求制造條件以及“三化” （系列化，通用 化，標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。 在離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮以下幾點(diǎn)： 1：保證離合器結(jié)合平順和分離徹底。 2：離合器從動(dòng)部分和主動(dòng)部分各自的連接形式和支承。 3：離合器軸的軸向定位和軸承潤(rùn)滑 4：運(yùn)動(dòng)零件的限位 5：離合器的調(diào)整。 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，在本設(shè)計(jì)中都將全面的考慮，并采用相應(yīng)的措施予以實(shí)現(xiàn)。 2.2.1 從動(dòng)盤(pán)數(shù)及干濕式選取 根據(jù)已知條件知道載重 2 噸輕型汽車(chē)可選取單片干式膜片彈簧摩擦離合器，因?yàn)檫@ 種結(jié)構(gòu)的離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小， 散熱性好，采用軸向有彈性的從動(dòng)盤(pán)結(jié)合平順，廣泛用于轎車(chē)及微、中型客車(chē)和貨車(chē) 上，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不大于 1000N.m 的大型客車(chē)和重型貨車(chē)上也有所推廣。因此該離合 器選取單片干式膜片彈簧離合器 2.2.2 壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式及布置 離合器的壓緊彈簧的結(jié)構(gòu)形式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 6 膜片彈簧等。可采用沿圓周布置、中央布置、和斜置等布置形式。根據(jù)本所設(shè)計(jì)的離 合器的已知系數(shù)和使用條件選取膜片彈簧離合器比較合適。 作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無(wú)底碟子”形狀的 截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開(kāi)有許多徑向切槽，以形成彈性杠桿，而其余 未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。膜片彈簧的兩側(cè)有支承圈，而后者借助于固定 在離合器蓋上的一些（為徑向切槽數(shù)目的一半）鉚釘來(lái)安裝定位。當(dāng)離合器蓋用螺栓 固定到飛輪上時(shí)，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形， 錐頂角變大，甚至膜片彈簧幾乎變平（參看 2.1 圖） 。同時(shí)在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤(pán)產(chǎn) 生壓緊力使離合器處于結(jié)合狀態(tài)。當(dāng)離合器分離時(shí)，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承 圈并以其作為支點(diǎn)發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過(guò)分離鉤拉動(dòng)壓盤(pán) 移到膜后移使離合器分離。膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于膜片彈簧具有 非線性特性，因此設(shè)計(jì)摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎不變，且可以減輕分離離合器時(shí) 的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器軸的中心線是對(duì)稱的， 因此其壓緊力實(shí)際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本 身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件數(shù)目減少，質(zhì)量減 小并顯著縮短了軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤(pán)是以整個(gè)圓周接觸，使壓力分 布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均勻，也易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱等。 由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不 斷提高，因此這種離合器在轎車(chē)及微型、輕型客車(chē)上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展 到載貨汽車(chē)和重型汽車(chē)上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為 80~~2000N.m、最大摩擦片外 徑達(dá) 420 的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車(chē)、客車(chē)、輕型和中型貨車(chē)上。甚至某 些總質(zhì)量達(dá) 28~32t 的重型汽車(chē)也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比 圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時(shí)膜 片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力（見(jiàn)圖 2.2a） 。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操 縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈片彈簧的大 端附近（見(jiàn)圖 2.3b） ，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到 改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不 受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程(見(jiàn)圖 2.3a)。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 7 圖 2.1 膜片彈簧離合器的工作原理圖 （a）自由狀態(tài)； （b）壓緊狀態(tài)； （c）分離狀態(tài) 圖 2.2 推式和拉膜片彈簧力作用點(diǎn)位置對(duì)照?qǐng)D （a）推式離合器 ;（b）拉式離合器 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 8 圖 2.3 (a) 一般壓式操縱 (b)拉式操縱 .2.2.3 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 壓盤(pán)是離合器的主動(dòng)部分，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)它和飛輪一起帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)， 但這種連接應(yīng)允許壓盤(pán)在離合器分離過(guò)程中能自由的作軸向移動(dòng)。 壓盤(pán)與飛輪的連接方式或驅(qū)動(dòng)方式有：凸塊—窗孔式、傳力銷(xiāo)式、鍵式以及彈性 傳動(dòng)片式等（見(jiàn)圖 2.4） 。近年來(lái)廣泛采用彈性傳動(dòng)片式。因?yàn)榱硗鈳追N方式有一個(gè)共 同的缺點(diǎn)，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為 0.2mm） 。這樣在傳動(dòng)時(shí) 將產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至可能導(dǎo)致凸塊根部產(chǎn)生裂紋而造成零件的早期破壞。另外， 在離合器分離時(shí)，由于零件間的摩擦將降低離合器操縱部分的傳動(dòng)效率。彈性傳動(dòng)片 是由薄彈簧鋼沖壓而成（見(jiàn)圖 2.4e） ，其一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在壓 盤(pán)上，且一般用 3~4 組（每組 2~3 片）沿圓周切向布置以改善傳動(dòng)片的受力狀況，這 時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)片時(shí)受拉，當(dāng)由車(chē)輪滑行時(shí)反轉(zhuǎn)受壓。這種利用傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)壓盤(pán)的 方式不緊消除了上述缺點(diǎn)，而且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求且有利于壓盤(pán) 的定中。所以該離合器采用彈性傳動(dòng)片 圖 2.4 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 a—凸塊窗孔式；b—傳力銷(xiāo)式；c—鍵槽—指銷(xiāo)式；d—鍵齒式；e—彈性傳動(dòng)片式 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 9 2.2.5 分離軸承的類(lèi)型 分離軸承在工作中主要承受軸向力，在分離離合器時(shí)由于分離軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心 力，形成其徑向力。故離合器的分離軸承主要有徑向止推軸承和止推軸承兩種。前者 適合于高速低軸向負(fù)荷，后者適合于相反情況.常用含潤(rùn)滑油脂的密封止推球軸承;小 型車(chē)有時(shí)采用含油石墨止推滑動(dòng)軸承。分離軸承與膜片彈簧之間有沿圓周方向的滑磨， 當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)中不同心時(shí)也伴有徑向滑磨。為了消除因不同心導(dǎo)致的磨損并使分離軸承 與膜片彈簧內(nèi)端接觸均勻，膜片彈簧離合器廣泛采用自動(dòng)調(diào)心式分離裝置（見(jiàn)圖 2.5） 。 它有內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)軸承，軸承罩，波形片簧（見(jiàn)圖 2.5）中 4，它由厚約為 0.7㎜的 65Mn 鋼 帶制成，油淬、模內(nèi)回火度 HRC43～51）及分離套筒組成。由于軸承與套筒間都留有足 夠徑向間隙以保證分離軸承相對(duì)于分離套筒可以徑向移動(dòng) 1mm 左右，所以當(dāng)膜片相對(duì) 分離套筒有偏斜時(shí)，由于波形片簧能夠產(chǎn)生變形，允許分離軸承產(chǎn)生相對(duì)的偏斜，以 保證膜片彈簧仍能被均勻的壓緊，也防止了膜片彈簧分離指處的異常磨損并減少了噪 音。另外由于分離指與直徑較小的軸承內(nèi)圈接觸，則增大了膜片彈簧的杠桿比。 分離套筒支撐著分離軸承并位于變速器第一軸軸承蓋的軸頸上，可以軸向移動(dòng)。分 離器結(jié)合后，分離軸承與分離杠桿之間一般有 3~~4mm 間隙，以免在摩擦片磨損后引起 壓盤(pán)壓力不足而導(dǎo)致離合器打滑使摩擦片以及分離軸承燒壞。此間隙使踏板有段自由 行程。有的轎車(chē)采用無(wú)此間隙的內(nèi)圈恒轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，用輕微的油壓或彈簧力使分離軸承 與杠桿端（多為膜片彈簧）經(jīng)常貼合，以減輕磨損和減少踏板行程。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 10 圖 2.5 自動(dòng)調(diào)心軸承裝置 1—分離軸承罩；2—分離軸承；3—分離套筒；4—波形彈簧片 2.2.4 離合器的散熱通風(fēng) 提高離合器工作性能的有效措施是借助于其通風(fēng)散熱系統(tǒng)降低其摩擦表面的溫度。 在正常使用條件下，離合器的壓盤(pán)工作表面的溫度一般均在 180℃以下，隨著其溫 度的升高，摩擦片的磨損將加快。當(dāng)壓盤(pán)工作表面的溫度超過(guò) 180℃～200℃時(shí)，摩擦 片的磨損速度將急劇升高。在特別嚴(yán)酷的使用條件下，該溫度有可能達(dá)到 1000℃。在 高溫下壓盤(pán)會(huì)翹曲變形甚至產(chǎn)生裂紋和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也會(huì)燒裂 和破壞。為防止摩擦表面的溫度過(guò)高，除壓盤(pán)應(yīng)具有足夠的質(zhì)量以保證有足夠的熱容 量外，還應(yīng)使其散熱通風(fēng)良好。為此，可在壓盤(pán)上設(shè)置散熱筋或鼓風(fēng)筋；在雙片離合 器中間壓盤(pán)體內(nèi)鑄出足夠多的導(dǎo)風(fēng)槽，這種結(jié)構(gòu)措施在單片離合器壓盤(pán)上也開(kāi)始應(yīng)用； 將離合器蓋和壓盤(pán)設(shè)計(jì)成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)；在保證有足夠剛度的前提下在離合器 蓋上開(kāi)出較多或較大的通風(fēng)口，以加強(qiáng)離合器表面的通風(fēng)散熱和清除摩擦產(chǎn)生的材料 粉末，在離合器殼上設(shè)置離合器冷卻氣流的入口和出口等所謂通風(fēng)窗，在離合器殼內(nèi) 裝設(shè)冷卻氣流的導(dǎo)罩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦表面有較強(qiáng)定向氣流通過(guò)的通風(fēng)散熱等。為防止 壓盤(pán) 的受熱翹曲變形，壓盤(pán)應(yīng)有足夠大的剛度。鑒于以上對(duì)質(zhì)量和剛度的要求，一般 壓盤(pán)都設(shè)計(jì)得比較厚，載貨汽車(chē)一般不小于 15㎜。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 11 第 3 章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 在初步確定了離合器的結(jié)構(gòu)形式之后就要確定其基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。 3.1 摩擦片的設(shè)計(jì) 3.1.1 摩擦片主要參數(shù)的選擇 采用單片摩擦離合器是利用摩擦來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜 摩擦力矩 應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩cTmaxeT 摩擦片的靜壓力： （3.1） maxeCT??? （ 式中： 離合器后備系數(shù)（ ） ?1?? 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩可由式: （3.2）求得peenPTmaxmax954?? 式中： Kw, r/min。α 在 1.1～ 1.3 之間 ，取 α=1.16，則75max?eP40pn N.m196max?eT （1）后備系數(shù) β 是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠程 度，選擇 β 時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a. 摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還 能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b. 防止離合器本身滑磨程度過(guò)大；c. 要求能夠防止傳動(dòng) 系過(guò)載。通常轎車(chē)和輕型貨車(chē) β=1.2～1.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇 β=1.5。 則有 β 可有表 3.1 查得 β＝1.5。 表 3.1 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車(chē)型 后備系數(shù) β 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 12 乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于 6t 的商用車(chē) 1.20～1.75 最大總質(zhì)量為 6～14t 的商用車(chē) 1.50～2.25 掛車(chē) 1.80～4.00 摩擦片的外徑可有式: （3.3） 求得 maxeDTK? 為直徑系數(shù)，取值見(jiàn)表 3.2 取 得 D=221.11mm。DK16 表 3.2 直徑系數(shù)的取值范圍 車(chē)型 直徑系數(shù) DK 乘用車(chē) 14.6 16.0～18.5(單片離合器)最大總質(zhì)量為 1.8～14.0t 的商用車(chē) 13.5～15.0(雙片離合器) 最大總質(zhì)量大于 14.0t 的商用車(chē) 22.5～24.0 摩擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)如下表(部分): 表 3.3 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D\mm 160 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑 d\mm 110 125 140 150 155 165 175 190 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.53'1C? 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585Dd?' 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 單面面積 cm2 106 132 160 221 302 402 466 546 摩擦片的摩擦因數(shù) 取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速f 度等因素?？捎杀?3.4 查得： 摩擦面數(shù) Z 為離合器從動(dòng)盤(pán)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。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，因此 Z=2。離合器間隙 Δt 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(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)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。該間隙 Δt 一般為 3～4mm。取 Δt=4mm。 表 3.4 摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 模壓 0.20～0.25石棉基材料 編織 0.25～0.35 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 13 銅基 0.25～0.35粉末冶金材料 鐵基 0.30～0.50 金屬陶瓷材料 0.4 離合器的靜摩擦力矩為： （3.4）ccfFZRT? 與式（3.1）聯(lián)立得： （3.5） ??3'max12CfzDe??? 代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫?MPa。.0?p 表 3.5 摩擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力 /MPa0p 模壓 0.15~0.25石棉基材料 編織 0.25~0.35 模壓粉末冶金材料 編織 0.35~0.50 金屬陶瓷材料 0.70~1.50 3.1.2 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （1）摩擦片外徑 D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度 不超過(guò) 65～70m/s，即0v m/s m/s （3.6）1.530261063max ?????????nveD 7~6? 式中， 為摩擦片最大圓周速度（m/s） ； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。0 maxen （2）摩擦片的內(nèi)、外徑比 應(yīng)在 0.53～0.70 范圍內(nèi)，即'C7.06.53.0'?? （3）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(chē)型的 β 值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 1.2～4.0。 （4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器振器彈簧位置直 徑 約 50mm，即02R mm 502??Rd （5）為反映離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過(guò)載的能力，單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小 于其許用值，即 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 14 （3.7）????0201.4ccc TdDZT????? 式中， 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.m/mm 2)，可按表 3.5 選取0cT 經(jīng)檢查,合格。 表 3.6 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格 210?250~?325~????201/??cT 0．28 0．30 0．35 0．40 （6）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(chē)型，單位壓 力 的最大范圍為 0.11～1.50MPa,即0p MPa MPa MPa10.23.0??p50.1? （7）為了減少汽車(chē)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 （3.8）??????????24dDZW 式中, 為單位摩擦面積滑磨(J/mm 2)； 為其許用值(J/mm 2)，對(duì)于乘用車(chē)：? J/mm2，對(duì)于最大總質(zhì)量小于 6.0t 的商用車(chē)： J/mm2，對(duì)于最大總40.][? 3.0][? 質(zhì)量大于 6.0t 商用車(chē)： J/mm2：W 為汽車(chē)起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總5.0][?? 滑磨功（ J） ，可根據(jù)下式計(jì)算 （3.9）??????20 218graeimn? 式中， 為汽車(chē)總質(zhì)量(Kg)； 為輪胎滾動(dòng)半徑（ m） ； 為汽車(chē)起步時(shí)所用變速器擋amr gi 位的傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比； 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min，計(jì)算時(shí)乘用車(chē)取0i en r/min，商用車(chē)取 r/min。其中： m Kg201517.60?i913.5gi6.0?r4325a 代入式（3.9）得 J，代入式（3.8）得 ，合格。27.43?W][.2.??? （8）離合器接合的溫升 mcWt?? 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 15 式中,t 為壓盤(pán)溫升,不超過(guò) °C；c 為壓盤(pán)的比熱容， J/(Kg·°C)；γ 為傳10~8 4.81?c 到壓盤(pán)的熱量所占的比例，對(duì)單片離合器壓盤(pán)； ， 為壓盤(pán)的質(zhì)量 Kg5.0?m15.3? 代入， °C，合格。76.4?t 3.2 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) 3.2.1 從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要介紹 在現(xiàn)代汽車(chē)上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動(dòng)盤(pán),用以避免汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的共振, 緩和沖擊,減少噪聲,提高傳動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命,改善汽車(chē)行使的舒適性,并使汽車(chē)平穩(wěn)起 步。從動(dòng)盤(pán)主要由從動(dòng)片，從動(dòng)盤(pán)轂， ，摩擦片等組成，由下圖 3.1 可以看出，摩擦片 1，13 分別用鉚釘 14，15 鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動(dòng)片鉚在一起。從動(dòng)片 5 用限位銷(xiāo) 7 和減振 12 鉚在一起。這樣，摩擦片，從動(dòng)片和減振盤(pán)三者就被連在一起了。 在從動(dòng)片 5 和減振盤(pán) 12 上圓周切線方向開(kāi)有 6 個(gè)均布的長(zhǎng)方形窗孔，在在從動(dòng)片 和 減振盤(pán)之間的從動(dòng)盤(pán)轂 8 法蘭上也開(kāi)有同樣數(shù)目的從動(dòng)片窗孔，在這些窗孔中裝有減 振彈簧 11，以便三者彈性的連接起來(lái)。在從動(dòng)片和減振盤(pán)的窗孔上都制有翻邊，這樣 可以防止彈簧滑脫出來(lái)。在從動(dòng)片和從動(dòng)盤(pán)轂之間還裝有減振摩擦片 6，9。當(dāng)系統(tǒng)發(fā) 生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，從動(dòng)片及減振盤(pán)相對(duì)從動(dòng)盤(pán)轂發(fā)生來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會(huì)很快 被減振摩擦片的摩擦所吸收。 圖 3.1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤(pán) 1，13—摩擦片；2，14，15—鉚釘；3—波形彈簧片；4—平衡塊；5—從動(dòng)片； 6，9—減振摩擦；7—限位銷(xiāo)；8—從動(dòng)盤(pán)轂；10—調(diào)整墊片；11—減振彈簧； 12—減振盤(pán) 3.2.2 從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì) 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 16 設(shè)計(jì)從動(dòng)盤(pán)時(shí)一般應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求: （1） 為了減少變速器換檔時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小 （2） 為了保證汽車(chē)平穩(wěn)起步、摩擦面片上的壓力分布均勻等從動(dòng)盤(pán)應(yīng)具有軸向彈性 （3） 為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤(pán)中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減 振器 （4） 要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度 3.2.3 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)要盡量減輕質(zhì)量，并使質(zhì)量的分布盡可能靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得小的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)槠?chē)在行駛中進(jìn)行換檔時(shí)，首先要分離離合器，從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速必 然要在離合器換檔的過(guò)程中發(fā)生變化，或是增速（由高檔換為低檔）或是降速（由低 檔換為高檔） 。離合器的從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，而使變速器換檔齒輪之間產(chǎn) 生沖擊或使變速器中的同步裝置加速磨損。慣性力的大小與沖動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比， 因此為了見(jiàn)效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從動(dòng)片都做的比較薄，通常是用 1.3~2.0㎜厚的薄鋼板沖壓而 成,為了進(jìn)一步減小從動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,有時(shí)將從動(dòng)片外緣的盤(pán)形部分磨至 0.65～1.0㎜,使 其質(zhì)量更加靠近旋轉(zhuǎn)中心。 為了使離合器結(jié)合平順，保證汽車(chē)平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都作成具 有軸向彈性的結(jié)構(gòu)，這樣，在離合器的結(jié)合過(guò)程中，主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)之間的壓力是逐 漸增加的，從而保證離合器所傳遞的力矩是緩和增長(zhǎng)的。此外，彈性從動(dòng)片還使壓力 的分布比較均勻，改善表面的接觸，有利于摩擦片的磨損。 具有軸向彈性的的傳動(dòng)片有以下三種形式：整體式的彈性從動(dòng)片，分開(kāi)式的彈性 從動(dòng)片、及組合式彈性從動(dòng)片。 ， 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是 2 噸輕型載貨汽車(chē)的離合器，故采可以用整體式彈性 從動(dòng)片，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖 3.2，離合器從動(dòng)片采用 2㎜厚的的薄鋼板沖壓而成，其外 徑由摩擦面外徑?jīng)Q定，在這里取 225㎜，內(nèi)徑由從動(dòng)盤(pán)轂的尺寸決定，這將在以后的設(shè) 計(jì)中取得。為了防止由于工作溫度升高后使從動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生翹曲而引起離合器分離不徹底 的缺陷，還在從動(dòng)剛片上沿徑向開(kāi)有幾條切口。 由于其采用整體式彈性從動(dòng)片，從動(dòng)片沿半徑方向開(kāi)槽,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖 4.2,將 外圓部分分割成許多扇形,并將扇形部分沖壓成依次向相同方向彎曲的波浪形,使其具 有軸向彈性,兩邊的摩擦片則分別鉚在扇形片上.在離合器結(jié)合的過(guò)程中,從動(dòng)片被壓緊,彎 曲的波浪扇形部分被逐漸壓平從動(dòng)盤(pán)摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大,使其結(jié)合過(guò)程較 平順,柔和,整體式彈性從動(dòng)片根據(jù)從動(dòng)片尺寸的大小可制成 6～12 個(gè)切槽,并常常將扇 形部分與中央部分的連接處切成 T 形槽,目的是進(jìn)一步減小剛度,增加彈性.相關(guān)結(jié) 構(gòu)尺寸參看設(shè)計(jì)圖紙。 從鋼動(dòng)片材料一般采用高碳剛或彈簧剛板沖壓而成，經(jīng)熱處理后達(dá)到所要求的硬度,相 關(guān)尺寸見(jiàn)零件圖。 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 17 圖 3.2 整體式彈性從動(dòng)片 1—從動(dòng)片；2—摩擦片；3—鉚釘 3.2.4 從動(dòng)盤(pán)轂的設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤(pán)轂是離合器中承受載荷最大的零件，它幾乎承受由發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的全部轉(zhuǎn)矩。 它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上，花鍵的尺寸可根據(jù)摩擦片 的外徑 D 與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 由表 3.7 選取：maxeT 一般取 1.0～1.4 倍的花鍵軸直徑。從動(dòng)盤(pán)轂一般采用碳鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面 和心部硬度一般 26～ 32HRC。為提高花鍵內(nèi)孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝； 對(duì)減振彈簧窗口及與從動(dòng)片配合處，應(yīng)進(jìn)行高頻處理。取 ， mm，10?n35'D mm， mm， mm， MPa。28'?d4t35?l2.10?c? 驗(yàn)證：擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式為： nltR 式中，P 為花鍵的齒側(cè)面壓力，它由下式確定： 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 18 ZdDTPe)(4''max?? 從動(dòng)盤(pán)轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底， ， 分別為花鍵的內(nèi)外徑；'D'd Z 為從動(dòng)盤(pán)轂的數(shù)目；取 Z=1 h 為花鍵齒工作高度； 2/)(''dDh?? 得 N， MPa MPa，合格。4.12?P16.0c?.? 表 3.7 花健的的選取 花健尺寸 摩擦片的 外徑 /mmD/N.mmaxeT齒數(shù) n 外徑 /mm'D內(nèi)徑 /mm'd齒厚 /mmt有效齒長(zhǎng) l /mm 擠壓應(yīng)力 /MPac? 160 49 10 23 18 3 20 9．8 180 69 10 26 21 3 20 11．6 200 108 10 29 23 4 25 11．1 225 147 10 32 26 4 30 11．3 250 196 10 35 28 4 35 10．2 280 275 10 35 32 4 40 12．5 300 304 10 40 32 5 40 10．5 325 373 10 40 32 5 45 11．4 350 471 10 40 32 5 50 13．0 3.2.5 摩擦片的材料選取及與從動(dòng)片的固緊方式 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(chē)的的使用 條件，摩擦片的性能應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求： ⑴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 響小。 ⑵要有足夠的耐磨性，尤其在高溫時(shí)應(yīng)耐磨。 ⑶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)較好 ⑷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 ⑸磨合性能要好，不致刮傷飛輪及壓盤(pán)等零件的表面 ⑹油水對(duì)摩擦性能的影響應(yīng)最小 ⑺結(jié)合時(shí)應(yīng)平順而無(wú)“咬住”和“抖動(dòng)”現(xiàn)象 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 19 由以上的要求,目前車(chē)用離合器上廣泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐熱和化學(xué)穩(wěn)定 性能比較好的石棉和粘合劑及其它輔助材料混合熱壓而成，其摩擦系數(shù)大約在 0.3 左 右。這種摩擦片的缺點(diǎn)是材料的性能不穩(wěn)定，溫度，滑磨速度及單位壓力的增加都將 摩擦系數(shù)的下降和磨損的加劇。 所以目前正在研制具有傳熱性好、強(qiáng)度高、耐高溫、 耐磨和較高摩擦系數(shù)（可達(dá) 0.5 左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。 在該設(shè)計(jì)中選取的是石棉合成物制成的摩擦材料。 固緊摩擦片的方法采用較軟的黃銅鉚釘直接鉚接，采用這種方法后，當(dāng)在高溫條件下 工作時(shí)，黃銅鉚接有較高的強(qiáng)度，同時(shí)，當(dāng)釘頭直接與主動(dòng)盤(pán)表面接觸時(shí)，黃銅鉚釘 不致像鋁鉚釘那樣會(huì)加劇主動(dòng)盤(pán)工作表面的局部磨損，磨損后的生成物附在工作表面 上對(duì)摩擦系數(shù)的影響也較小。這種鉚接法還有固緊可靠和磨損后換裝摩擦片方便等優(yōu) 點(diǎn)。 3.3 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 減震器極轉(zhuǎn)矩 N·m 2945.1max?ejT 摩擦轉(zhuǎn)矩 N·m8.70u 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 N·m1.maxen 極限轉(zhuǎn)角 ° 2~3?j? 扭轉(zhuǎn)角剛度 N·m/rad 81?jTk 詳細(xì)見(jiàn)圖 3.3。 3.3.1 減振彈簧的設(shè)計(jì) 1．減振彈簧的安裝位置 ，2)75.0~6.(0dR? 結(jié)合 mm，得 取 49mm，則 。 502??Rd0 3. 2．全部減振彈簧總的工作負(fù)荷 ZP N601?RTj 3．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷 NZP 式中 Z 為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按表 3.8 選擇： 取 Z=6 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 20 表 3.8 減振彈簧個(gè)數(shù)的選取 摩擦片的外徑 D/mm 225～250 250～325 325～350 〉350 Z 4～6 6～8 8～10 〉10 圖 3.3 扭轉(zhuǎn)減振器 4．減振彈簧尺寸 （1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力 本設(shè)計(jì)采用 65Mn 彈簧鋼絲， 設(shè)彈簧絲直徑 mm, MPa,4?d1620b? MPa。??805.?b?? （2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù) 根據(jù)下表選擇旋繞比 表 3.9 旋繞比的薦用范圍 d/mm 4.0~1~5.2.6~5.16742~8 C 1720944 確定旋繞比 ，曲度系數(shù)? 0..)()4( ????CCK （3）強(qiáng)度計(jì)算 mm，與原來(lái)的 d 接近，合格。??482??KFdj 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì) 21 中徑 mm；外徑 mm162?CdD20??dD （4）極限轉(zhuǎn)角 °取 °，則 mm1~32arcsin0?Rlj?83.j?269.??l （5）剛度計(jì)算 彈簧剛度 mm95.)(21???lFk 其中， 為最小工作力，2F1.0 彈簧的切變模量 MPa，則彈簧的工作圈數(shù)8G086.431???kCGdFnl 取 ，總?cè)?shù)為4?n61n （6）彈簧的最小高度 mm16