i摩擦式離合器的設(shè)計(jì)摘 要離合器是汽車的重要部件。本文針對(duì)摩擦式離合器的設(shè)計(jì),該方案優(yōu)于其它方案，具有軸向尺寸小、零件數(shù)量少、主要零件形式簡(jiǎn)單、批量生產(chǎn)時(shí)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文確定了離合器的主要參數(shù)，總體設(shè)計(jì)了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)了包含扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤總成、從動(dòng)盤轂、膜片彈簧、壓盤、離合器蓋等主要部件及主要零件，對(duì)主要零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算，并對(duì)其結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行了分析討論。具體設(shè)計(jì)好的離合器的工作原理為：當(dāng)用力推動(dòng)分離軸承時(shí)，膜片彈簧的碟簧部分變形，失去對(duì)壓盤的壓力，使得從動(dòng)盤和飛輪之間分開(kāi)，從而達(dá)到分離的目的；而當(dāng)撤銷對(duì)分離軸承的力時(shí)，膜片恢復(fù)到原來(lái)的變形，使得從動(dòng)盤和飛輪重新結(jié)合。關(guān)鍵詞: 離合器； 膜片彈簧； 扭轉(zhuǎn)減振器； 摩擦片 iiAbstractClutch is an important part of an automobile. In this dissertation, a disc clutch is designed for the CA6102 engine. In this disc clutch, a film spring is used because in this way the clutch is smaller in axial direction, contains less parts, and all parts own easier structures, and the cost is lower in large scale manufacturing. In this dissertation, main parameters of the clutch are determined. Whole structure of the clutch is designed． Main components and parts are designed in details, such as driven plate which includes torsional vibration damper, driven plate wheel, film spring, pressure plate, clutch shell, etc．Strength of main parts is calculated, and the structures of main parts are analyzed and discussed．The working principle of the clutch is that when the bearing is pushed, film spring deforms in its circumference and the pressure on the pressure plate is lost, then the driven plate is disconnected from the flywheel; when the force imposed on the bearing is removed, film spring imposes pressure on the pressure plate, and the driven plate is connected with the flywheel once more．Keywords: clutch; film spring; torsional vibration damper; friction disciii目 錄摘 要 iAbstractii1 緒論 11.1 離合器的功用 .11.2 離合器的發(fā)展新趨勢(shì) .11.2.1 機(jī)械式離合器 21.2.2 電磁離合器 31.2.3 液壓離合器 .41.2.4 濕式離合器 .52 方案比較 72.1 摩擦離合器的分類 72.2 各種摩擦離合器的比較 72.2.1 周置彈簧離合器 .72.2.2 中央彈簧離合器 .82.2.3 膜片彈簧離合器 .82.2.4 雙片彈簧離合器 .92.3 離合器設(shè)計(jì)的選擇方案確定 103 確定離合器的主要參數(shù) 113.1 從動(dòng)盤尺寸及強(qiáng)度的計(jì)算 113.1.1 從動(dòng)盤尺寸選擇 113.1.2 離合器從動(dòng)轂強(qiáng)度的校核 .113.2 從動(dòng)轂尺寸及強(qiáng)度的校核 123.2.1 從動(dòng)轂尺寸選擇 .123.2.2 花鍵強(qiáng)度校核 .123.3 從動(dòng)盤上摩擦片的尺寸及強(qiáng)度計(jì)算 133.4 壓盤的尺寸及強(qiáng)度的設(shè)計(jì)及校核 133.5 膜片彈簧尺寸及強(qiáng)度校核計(jì)算 143.5.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)概述 .143.5.2 確定膜片彈簧的工作點(diǎn)位置 .153.5.3 強(qiáng)度的校核 .153.6 花鍵的尺寸及強(qiáng)度校核 163.7 分離軸承的尺寸和強(qiáng)度校核 163.7.1 軸承選型 .163.7.2 軸承的校核 .173.8 離合器蓋的設(shè)計(jì)以及幾何尺寸與強(qiáng)度校核 173.8.1 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) .173.8.2 主要幾何尺寸 .183.9 離合器蓋上螺栓的尺寸及強(qiáng)度校核 183.10 分離軸承套簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)以及尺寸和強(qiáng)度校核 18iv4 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì) 194.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功用 194.2 扭轉(zhuǎn)減振器激振力矩分析 194.3 扭轉(zhuǎn)減振器主要尺寸和強(qiáng)度計(jì)算及校核 214.3.1 性能參數(shù)計(jì)算 .214.3.2 減振彈簧的計(jì)算 .225 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 245.1 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 245.1.1 從動(dòng)片 .245.1.2 從動(dòng)盤轂 .245.1.3 從動(dòng)盤摩擦材料 .255.2 壓盤的設(shè)計(jì) 255.2.1 壓盤傳力方式的選擇 .255.2.2 壓盤幾向尺寸的確定 .265.3 膜片彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 265.4 離會(huì)器蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 275.5 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 275.5.1 膜片彈簧的概述 .275.5.2 膜片彈簧的基本計(jì)算公式 285.5.3 膜片彈簧的設(shè)計(jì)注意問(wèn)題 .315.6 從動(dòng)盤總成的優(yōu)化設(shè)計(jì) 335.6.1 制造的誤差分析 .335.6.2 改進(jìn)從動(dòng)盤總成擺差的方法 .36參考文獻(xiàn) 39致 謝 4011 緒論1.1 離合器的功用離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件，其作用就是使其主動(dòng)和從動(dòng)部分可在駕駛員操縱下徹底分離，隨后再柔和接合。這里，我們將進(jìn)一步闡功用:(1)保證汽車平穩(wěn)起步這是離合器的首要功能。在汽車起步前，自然要先起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而汽車起步時(shí)，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)汽車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖一下，但并不能起步。這是因?yàn)槠噺撵o止到前沖時(shí)，產(chǎn)生很大慣性力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大地阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（一般 300-500RPM）以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然汽車也不能起步。因此，我們就需要離合器的幫助了。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器分離，使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系脫開(kāi)，再將變速器掛上檔，然后逐漸松開(kāi)離合器踏板，使離合器逐漸接合。在接合過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩逐漸增大，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，而不致熄火。同時(shí)，由于離合器的接合緊密程度逐漸增大，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加，到牽引力足以克服起步阻力時(shí)，汽車即從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。(2)保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平順在汽車行駛過(guò)程中，為適應(yīng)不斷變化的行駛條件，傳動(dòng)系經(jīng)常要更換不同檔位工作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動(dòng)齒輪或其他掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副推出傳動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳動(dòng)，便于使原檔位的嚙合副脫開(kāi)，同時(shí)使新檔位嚙合副的嚙合部位的速度逐步趨向同步，這樣進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大大的減小，實(shí)現(xiàn)平順的換檔。(3)防止傳動(dòng)系過(guò)載當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒(méi)有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性連接而急劇降低轉(zhuǎn)速，因而其中所有運(yùn)動(dòng)件將產(chǎn)生很大的慣性力矩（其數(shù)值可能大大超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出的最大扭距），對(duì)傳動(dòng)系造成超過(guò)其承載能力的載荷，而使機(jī)件損壞。有了離合器，便可以依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。因此，我們需要離合器來(lái)限制傳動(dòng)系所承受的最大扭距，保證安全。通過(guò)上面的了解，我們可以知道，離合器應(yīng)該使這樣一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來(lái)傳動(dòng)扭距（即摩擦離合器），或是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)（即液力偶合器），或是利用磁力傳動(dòng)（即電磁離合器）。我們將在后面專門介紹這幾種離合裝置。1.2 離合器的發(fā)展新趨勢(shì)離合器是傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)力過(guò)程中的重要部件，它是隨著汽車的誕生發(fā)展走過(guò)了一百年的歷程，最簡(jiǎn)單的自動(dòng)離合器是四十年代提出的離心離合器，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)低于某一轉(zhuǎn)速，離合器自動(dòng)分離。戰(zhàn)后早期，CITROEN 轎車安裝了這種離合器，離心式結(jié)2構(gòu)曾被伏特等公司采納，這種離合器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但反應(yīng)不夠敏捷，故障率高。二十世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)了電磁粉式離合器，離合器主，從動(dòng)間的磁粉形成薄層，當(dāng)電流通過(guò)，產(chǎn)生電磁里使離合器結(jié)合，傳遞動(dòng)力。SUBARU 設(shè)計(jì)電子裝置控制電流，效果比離心式好，但不如只能傳遞低扭矩的 CVT，結(jié)合不夠平穩(wěn)分離不夠徹底，而且其結(jié)構(gòu)無(wú)法克服這些弊病。六十年代，由于以上兩種離合器的結(jié)構(gòu)不僅人意，工程師不得不回過(guò)頭來(lái)研究傳統(tǒng)的摩擦式離合器的伺服執(zhí)行器，這種變速器達(dá)不到熟練駕駛員的水平，與技術(shù)日益成熟的全自動(dòng)變速相比，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，自動(dòng)變速相比的研究成為熱門。1.2.1 機(jī)械式離合器機(jī)械自動(dòng)變速系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的機(jī)械式摩擦離合器，這樣使得他保留了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)引入了如何對(duì)離合器進(jìn)行伺服控制這一新問(wèn)題，因?yàn)檠芯侩x合器的結(jié)合規(guī)律以及離合器的控制問(wèn)題就成了機(jī)械式自動(dòng)離合系統(tǒng)的最關(guān)鍵也是最核心的技術(shù)問(wèn)題，各國(guó)的科研人員對(duì)此做了詳細(xì)的研究，總結(jié)起來(lái)電控離合器是在機(jī)械式離合器的基礎(chǔ)上增加一套伺服系統(tǒng)，這包括離合器的執(zhí)行器，微機(jī)系統(tǒng)和控制軟件，其目的是實(shí)現(xiàn)車輛起步和換擋離合器。國(guó)內(nèi)外主要汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。而比較先進(jìn)的離合器為液力偶合器、電磁離合器，具體如下介紹:發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸（即變速器的主動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過(guò)從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。由于汽車在行駛過(guò)程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，套在從動(dòng)盤轂的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力向松開(kāi)的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳出的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質(zhì)決定。故對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的離合器來(lái)說(shuō)，靜摩擦力矩是一個(gè)定值，輸入轉(zhuǎn)矩一達(dá)到此值，離合器就會(huì)打滑，因而限制了傳動(dòng)系所受轉(zhuǎn)矩，防止超載,因此，對(duì)于離合器的具體結(jié)構(gòu)的要求就有這三點(diǎn)：首先是在保證傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個(gè)基本性能要求，即分離徹底和接合柔和。 3其次，離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小。如果這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的話，當(dāng)換檔時(shí)，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間聯(lián)系脫開(kāi)，但離合器從動(dòng)部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當(dāng)于分離不徹底，就不能很好地起到減輕輪齒間沖擊地作用. 此外，還要求離合器散熱良好。因?yàn)樵谄囆旭傔^(guò)程中，駕駛員操縱離合器地次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相當(dāng)滑磨而產(chǎn)生大量地?zé)?。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生地?zé)崃坑螅@些熱量如不技術(shù)散出，對(duì)離合地工作將產(chǎn)生嚴(yán)重地影響。以上就是摩擦離合器的總體構(gòu)造和工作原理了，而隨著所用摩擦面的數(shù)目（從動(dòng)盤的數(shù)目）、壓緊彈簧的形式及安裝位置，以及操縱機(jī)構(gòu)形式的不同，其總體構(gòu)造也有差異，因此摩擦離合器又可分為:單盤離合器：只有一片從動(dòng)盤，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個(gè)摩擦面。雙盤離合器：即增加了一個(gè)從動(dòng)盤.周布彈簧離合器：采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布。中央彈簧離合器：僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧并安置在中央。 膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧。 由于現(xiàn)代的輕型履帶車輛正在逐步減少主離合器，用帶閉鎖離合器的液力變矩器替代，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋，所以本文主要討論的是換擋離合器，換擋離合器是通過(guò)接通或切斷變速箱內(nèi)的動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)中傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換的離合器，離合器通過(guò)摩擦元件的滑摩結(jié)合實(shí)現(xiàn)換擋定軸變速器起到摩擦起步的作用，行星變速箱中的離合器和制動(dòng)器用來(lái)連接行星中的兩個(gè)構(gòu)件。而現(xiàn)代液力傳動(dòng)系統(tǒng)中絕大多數(shù)采用片式離合器，根據(jù)摩擦副工作情況，片式離合器可以分為干式和濕式兩種。干式離合器的摩擦副采用強(qiáng)制冷卻，故其摩擦系數(shù)比較穩(wěn)定，摩損量小，使用壽命長(zhǎng)，在保養(yǎng)和調(diào)整正常情況下濕式離合器的壽命要比干式離合器的壽命長(zhǎng)，因此，在車輛傳動(dòng)系統(tǒng)中濕式多片摩擦離合器得到普遍應(yīng)用。1.2.2 電磁離合器電磁離合器靠線圈的通斷電來(lái)控制離合器的接合與分離。如在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，則可以加強(qiáng)兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。 目前與手動(dòng)變速器相配合的絕大多數(shù)離合器為干式摩擦式離合器，按其從動(dòng)盤的數(shù)目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱, 采用若干個(gè)螺旋彈簧作為壓緊彈簧，并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器（如圖所示）。采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器稱為膜片彈簧離合器 4。圖 1-1 電磁離合器自動(dòng)離合器隨著電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用，一種自動(dòng)離合器系統(tǒng)也進(jìn)入了汽車領(lǐng)域。這種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在一些轎車上，使手動(dòng)變速器換檔的一個(gè)重要步驟—離合器的斷開(kāi)與接合能夠自動(dòng)地適時(shí)完成，簡(jiǎn)化了駕駛員的操縱動(dòng)作。并且了解關(guān)于電控離合器的內(nèi)容, ﹙1﹚電控離合器起動(dòng)時(shí)電子系統(tǒng)從已經(jīng)存儲(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性中得到最佳起動(dòng)轉(zhuǎn)速，把這個(gè)最佳傳動(dòng)轉(zhuǎn)速輸送到離合器控制回路，驅(qū)動(dòng)離合器液壓(氣壓或機(jī)電)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將離合器柔和地聯(lián)結(jié)，如此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定柔和地起動(dòng)。不論在平路起動(dòng)還是在坡路起動(dòng)，駕駛都象正常駕駛一樣，僅僅是操縱油門踏板就足夠了，既不必?fù)?dān)心發(fā)動(dòng)機(jī)熄火又不必?fù)?dān)心引起發(fā)動(dòng)機(jī)的突然提速。﹙2﹚電控離合器 換檔時(shí)一個(gè)安裝在變速器上的傳感器感應(yīng)到駕駛者想換檔，于是通知電子控制系統(tǒng)給離合器一個(gè)分開(kāi)的指令。當(dāng)傳感器發(fā)出已經(jīng)掛入新檔的信號(hào)時(shí)，離合器即在規(guī)定的打滑限度之內(nèi)去自動(dòng)結(jié)合。換檔時(shí)駕駛員不再需要點(diǎn)一下油門，進(jìn)一步提高駕駛的舒適性，這是由于在換檔時(shí)，節(jié)氣門自動(dòng)進(jìn)入受電子控制離合器控制狀態(tài)，而在換檔結(jié)束后又自動(dòng)脫離電子控制離合器的控制緣故。﹙3﹚ 電控離合器正常行駛時(shí)電子控制離合器為駕駛員提供的最重要的功能是控制打滑。電子控制離合器能計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和變速器傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速之間的差值，把液力(氣壓或機(jī)電)驅(qū)動(dòng)離合器的打滑控制在最小的程度，保證離合器總能傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)全部輸出扭矩。這個(gè)在控制之內(nèi)的離合器打滑，緩沖了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻性。該系統(tǒng)所設(shè)定的打滑轉(zhuǎn)速差為10r／min到1000r／min之間。其具體數(shù)值的決定應(yīng)在提高駕駛舒適性和降低能量消耗之間進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的值與汽車的類型、行駛性能以及所采用萬(wàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)。﹙4﹚電控離合器改變負(fù)荷時(shí)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻性還與負(fù)荷有關(guān)，所以電子控制離合器還為此采集節(jié)氣門開(kāi)度信號(hào)。通過(guò)在變負(fù)荷時(shí)節(jié)氣門開(kāi)度的控制，使汽車的竄動(dòng)現(xiàn)象被很好地抑制。如果采用傳統(tǒng)離合器，當(dāng)駕駛員變負(fù)荷猛踩油門時(shí)，汽車通常會(huì)出現(xiàn)向前和向后竄動(dòng).每一位汽車駕駛員都知道，在光滑路面上掛倒檔時(shí)應(yīng)剎住驅(qū)動(dòng)輪，此時(shí)不需防抱死系統(tǒng)和防發(fā)動(dòng)機(jī)一變速箱打滑系統(tǒng)的幫助。當(dāng)改變負(fù)荷時(shí)電子控制離合器子控制離合器能對(duì)驅(qū)動(dòng)減振效果圖已經(jīng)被剎住的電信號(hào)進(jìn)行處理：自動(dòng)地分開(kāi)離合器，并且同時(shí)松開(kāi)對(duì)車輪的制動(dòng)。如果制動(dòng)過(guò)程即將結(jié)束時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)又已經(jīng)連接上的話，那么離合器在此時(shí)自動(dòng)分開(kāi)是很有意義的。除此以外，電子控制離合器還能避免從制動(dòng)到汽車停住過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅現(xiàn)象。電子控制離合器和離合器踏板聯(lián)結(jié)是有意義的，雖然這樣做失去了不用踩離合器踏板就能換檔的舒適性，卻能解決換檔嘎嘎聲、沖擊和嗡嗡聲的問(wèn)題。電子控制器通過(guò)帶快速比例控制閥的液壓(氣壓、機(jī)電)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制離合器的驅(qū)動(dòng)油缸(氣缸、桿)。打滑所消耗的能量轉(zhuǎn)化成熱能傳到大氣中。對(duì)暢銷的干式摩擦片的測(cè)試表明：干式摩擦片能承受打滑產(chǎn)生的熱負(fù)荷。這種電子控制離合5器從隔振出發(fā)，通過(guò)富有重要意義的對(duì)ABS和ASR的補(bǔ)充，直至不需踩離合器踏板的換檔，明顯提高了駕駛的舒適性。電子控制離合器綜合來(lái)說(shuō)，有如下優(yōu)點(diǎn)：不用踩離合器踏板的起步；在坡路上起步?jīng)]有問(wèn)題；沒(méi)有憋車現(xiàn)象；換檔時(shí)不用踩離合器；換檔時(shí)不用收油門；沒(méi)有怠速噪聲；沒(méi)有前后沖擊噪聲；明顯降低車身的嗡嗡聲；扭矩過(guò)載限制；再也沒(méi)有所謂的竄動(dòng)現(xiàn)象；對(duì)ABS和ASR的有益補(bǔ)充；通過(guò)滑行作用節(jié)油。 1.2.3 液壓離合器液壓式自動(dòng)離合器在目前通用的膜片離合器的基礎(chǔ)上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執(zhí)行系統(tǒng)，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開(kāi)關(guān)裝置控制電動(dòng)油泵去操縱離合器油缸活塞合。 圖 1-2 液壓離合器變速器控制單元（ECU）與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）是集成在一起的，根據(jù)油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開(kāi)度等傳感器反饋信息，計(jì)算出離合器最佳的接合時(shí)間與速度。自動(dòng)離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當(dāng) ECU 發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)油泵，電動(dòng)油泵產(chǎn)生的高壓油液通過(guò)電磁閥輸送到離合器油缸。通過(guò) ECU 控制電磁閥的電流量來(lái)控制油液流量和油液的通道變換，實(shí)現(xiàn)離合器油缸活塞的移動(dòng)，從而完成汽車起動(dòng)、換檔時(shí)的離合器動(dòng)作。液壓式自動(dòng)離合器工作原理圖 ECU1 指發(fā)動(dòng)機(jī) ECU，ECU2 指自動(dòng)離合器 ECU 具有自動(dòng)離合器裝置的汽車與自動(dòng)變速器（AT）和無(wú)級(jí)變速器（CVT）汽車相比，它在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗淖兯倨鬟€是手動(dòng)變速器，因此耗油比較低，制造成本也低于 AT 和 CVT。當(dāng)然，汽車操縱的便利性也會(huì)遜色于 AT 和 CVT，畢竟它是裝配手動(dòng)變速器，仍然要手動(dòng)換檔。1.2.4 濕式離合器離合器將來(lái)主要是濕式離合器它主要是由許多分離盤，摩擦盤以及其它部件組成，而它的主要元件是摩擦盤，它是由低碳鋼芯鑄成，并且兩邊附有一些摩擦材料，這個(gè)摩擦片以花鍵的形式聯(lián)接在輸入軸上，當(dāng)分離盤接合到離合器殼上時(shí)，離合器功用將轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動(dòng)件傳遞到被驅(qū)動(dòng)件上，并且從一個(gè)齒輪傳遞到另一個(gè)齒輪上，而在傳遞過(guò)程中分離盤和摩擦盤之間有一個(gè)壓力，這個(gè)壓力引起的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為界面上的熱量，從相對(duì)速度轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始到相對(duì)速度為零為止，所用的時(shí)間叫做停止時(shí)間，大約小于 1 秒鐘。6一個(gè)典型濕式離合器的嚙合循環(huán)，對(duì)于一個(gè)濕式離合器在機(jī)器中可以劃分為四個(gè)階段，首先的階段是停止時(shí)間，從壓力開(kāi)始到滑動(dòng)速度為止結(jié)束，發(fā)生在分離盤和摩擦盤之間，這一時(shí)間發(fā)生在墊圈上大約僅為 0.1—0.2s，一些 ATF（自動(dòng)傳遞流體）發(fā)生在相關(guān)表面上的滲透也是由于過(guò)去是多孔結(jié)構(gòu)，因此熱的消失主要靠對(duì)流發(fā)生在一個(gè)表面和另一個(gè)表面之間，而另外一些 ATF 發(fā)生在摩擦盤深構(gòu)處，它的熱量也會(huì)慢慢冷卻到離合器的相對(duì)溫度。第二個(gè)階段是浸泡時(shí)間，從停止時(shí)間開(kāi)始到壓力釋放結(jié)束，在這一階段分離盤和摩擦盤鎖在一起，第三個(gè)階段是保存時(shí)期，從壓力釋放結(jié)束后開(kāi)始到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束,最后一個(gè)階段是穩(wěn)定時(shí)期,從馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始到下一個(gè)嚙合循環(huán)開(kāi)始結(jié)束,這一時(shí)期 ATF 流動(dòng)從內(nèi)部半徑到外部半徑,分離盤和摩擦盤之間的熱量也在溝槽內(nèi)流動(dòng),它們將冷卻到離合器的表面溫度,同時(shí)粘性熱散發(fā)到相關(guān)的表面上,在 ATF 速率發(fā)生在分離盤和摩擦盤之間沿角度方向流動(dòng),流體之間存在速度差,這一現(xiàn)象導(dǎo)致阻力損失。自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的濕式盤型離合器上由許多分離盤，摩擦盤以及其它部件組成，而它的主要元件是摩擦盤，它是由低碳鋼芯鑄成，并且兩邊附有一些摩擦材料，這個(gè)摩擦片以花鍵的形式聯(lián)接在輸入軸上，當(dāng)分離盤接合到離合器殼上時(shí)，離合器功用將轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動(dòng)件傳遞到被驅(qū)動(dòng)件上，并且從一個(gè)齒輪傳遞到另一個(gè)齒輪上，而在傳遞過(guò)程中分離盤和摩擦盤之間有一個(gè)壓力，這個(gè)壓力引起的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為界面上的熱量，從相對(duì)速度轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始到相對(duì)速度為零為止，所用的時(shí)間叫做停止時(shí)間，大約小于 1 秒鐘。分離盤吸收了接合過(guò)程中大部分的摩擦熱，而摩擦墊材料（摩擦墊核盤）吸收了較少的熱，由于摩擦材料較低的導(dǎo)熱率，這一原因使分布在軸上的不均勻的溫度中的較高的溫度梯度發(fā)生在摩擦盤上，而摩擦盤上的溫度由輸入軸能量以及其它表面性能特性決定的，其中摩擦盤上以前的溫度非常重要，因?yàn)樗鼪Q定了摩擦片溫度下降的速度，特別是摩擦材料的熱衰。研究濕式離合器以前分析已經(jīng)被一些研究者研究過(guò)，它提出理論和實(shí)踐工作方面，相當(dāng)多的理論工作已經(jīng)被 luoetulzugvodzk 和 Elsher blngetal 等研究了，可是一些重要因素，包括熱傳遞和流體動(dòng)力學(xué)在接合過(guò)程中的研究仍然很少。這是目前濕式離合器綜合分析，它包括一些現(xiàn)象其他人還沒(méi)有調(diào)查過(guò)，例如一些不均勻接觸摩擦墊片，自動(dòng)傳遞液體到墊圈，以及熱圈浸透熱量下降等，通過(guò)這些數(shù)字仿真和一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，需要指出的是上述的這部分工作者已經(jīng)被人們出版在另外一些書(shū)刊上。72 方案比較2.1 摩擦離合器的分類對(duì)于摩擦離合器，根據(jù)其所用從動(dòng)盤的數(shù)目，壓緊彈簧的形式以及其它安裝方式和操縱形式的不同，其具體構(gòu)造也各不相同。對(duì)于轎車和輕、中型客車和貨車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不是很大，在汽車具體布置尺寸容許的條件下，離合器中通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤，其前后兩面都裝有磨擦片，因而具有兩個(gè)磨擦面，這種離合器稱為單盤離合器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，軸向尺寸小分離徹底，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，散熱性能好，如采用具有軸向彈性的從動(dòng)盤時(shí)接合比較平順，目前，在一些發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不大于 1000N·m 時(shí)的大型客車和重型貨車上也有應(yīng)用，若欲增大離合器所傳遞的最大扭矩，可以選用磨擦因數(shù)較大的磨擦材料，或適當(dāng)加大壓緊彈簧的壓緊力，或加大磨擦面的尺寸。有些較大的中型和重型汽車所需要離合器傳遞的扭矩相當(dāng)大，采用上述幾種結(jié)構(gòu)措施時(shí)，可能自然滿足不了要求，因?yàn)槟ゲ烈驍?shù)的提高受到摩擦襯片材料的限制，摩擦面尺寸的增加受到發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪尺寸的限制，過(guò)分加大壓緊彈簧的壓緊力，在采用螺旋彈簧的條件下，將使操縱費(fèi)力，在這種情況下，最有效的措施就是將摩擦面增加一倍，即增加一片從動(dòng)盤，成為雙盤離合器。與單盤離合器相比，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也得到了增大，接合也更平順，輕便，柔和，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下其徑向尺寸較小，操縱更輕便，但軸向尺寸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中間壓盤的通風(fēng)散熱性差，分離行程較大，分離不徹底，從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，易使換擋困難，因此它主要在一些傳遞轉(zhuǎn)矩大且徑向尺寸受到限制的汽車上應(yīng)用。根據(jù)所用壓緊彈簧布置位置的不同，可分為周布彈簧離合器，中央彈簧離合器和周布斜置彈簧離合器，根據(jù)所用壓緊彈簧形成的不同可分為圓柱螺旋彈簧離合器，圓錐彈簧離合器和膜片彈簧離合器。2.2 各種摩擦離合器的比較2.2.1 周置彈簧離合器目前主要用在高載重汽車上，其典型結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，結(jié)構(gòu)上螺旋彈簧沿著壓盤的周圍作圓心圓布置，壓盤分離桿及螺旋彈簧均裝在離合器蓋內(nèi)，組成離合器蓋成，離合器蓋用 6 個(gè)螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，飛輪作為離合器的一個(gè)主動(dòng)摩擦面，而另一個(gè)主動(dòng)摩擦而為壓盤，為此，壓盤應(yīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使壓盤成為離合器的主動(dòng)件，這是離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，這里壓盤 4 經(jīng) 3 個(gè)嵌在離合器蓋窗孔內(nèi)的凸臺(tái)被離合器蓋及飛輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。從圖中可以看到，在看到在兩個(gè)主動(dòng)件飛輪和壓盤之間裝有從動(dòng)盤了，從動(dòng)盤的兩面鉚有摩擦片，從動(dòng)盤的盤轂花鍵孔中，插入變速第 1 軸的花鍵軸段，花鍵部分的結(jié)合采用側(cè)面定位，壓緊了彈簧仍沿周圍均勻分布于分離桿 5之間，在壓緊彈簧的作用下，壓盤將從動(dòng)盤緊壓在飛輪上，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩依靠飛輪和壓盤對(duì)從動(dòng)盤的的摩擦傳給從動(dòng)盤，并通過(guò)從動(dòng)盤的花鍵傳給變速器第 1 軸。8圖 2-1 周置彈簧離合器周置彈簧離合器所用的螺旋彈簧是線性的，當(dāng)磨擦片磨損后，彈簧伸長(zhǎng)，壓緊力下降，這時(shí)離合器可靠傳矩是很不利的，如果采用剛度小的彈簧，壓緊力 P 的下降就不會(huì)明顯，但降低彈簧剛度需要增加螺旋彈簧圈數(shù)，增加彈簧高度尺寸，這對(duì)壓簧來(lái)說(shuō)容易產(chǎn)生縱向的不穩(wěn)定性，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，壓簧處有大的離心力作用，容易使簧絲鼓出彈簧絲的鼓出使它靠到了彈簧的導(dǎo)向套上，這會(huì)使彈簧的壓緊力所有損失，簧絲和導(dǎo)向套長(zhǎng)時(shí)間接觸和磨擦?xí)箯椈稍缙趽p壞，為此，可改用組合式周置螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)，圖中可以看到，在大彈簧的里面再放 1 個(gè)彈簧，兩者旋轉(zhuǎn)相反，彈簧剛度也不一樣。2.2.2 中央彈簧離合器采用圓柱螺旋或用一個(gè)矩形斷面的錐形螺旋彈簧做壓簧并布置在離合器正中間的結(jié)構(gòu)型，稱為彈簧離合器。中央彈簧離合器的壓簧離合器的壓簧不和壓盤直接接觸，因此，壓盤由于磨擦而生成的熱是不會(huì)直接傳給彈簧使其回火生效，中央彈簧的壓緊力通過(guò)杠桿系統(tǒng)作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用較小的彈簧力而得到足夠大壓盤壓緊力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，壓盤的壓緊力可通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)從動(dòng)盤磨擦面磨損后，通過(guò)調(diào)整可以恢復(fù)到原來(lái)的壓緊力，故在設(shè)計(jì)中央彈簧離合器時(shí)，它的后離子數(shù)可取少一些，這樣實(shí)際上就降低了壓緊力，也就減輕了操作，為了使壓盤的壓緊力分布均勻，使離合器接合柔和，中央彈簧離合器的傳力杠桿常常采用數(shù)目較多并由彈簧鋼片做成扁平桿，有些中央彈簧離合器彈性壓桿的中段常常做成葉片形狀，成為風(fēng)扇葉片有利離合器的通風(fēng)散熱。2.2.3 膜片彈簧離合器目前，汽車上廣泛采用膜片彈簧離合器，膜片彈簧 8 實(shí)際上是一種用薄彈簧板制成的帶有錐度的碟形彈簧，其小端在錐面上均勻開(kāi)有許多徑向切槽，以形成分離指，起分離杠桿的作用，其余未切槽的大端部分起壓緊彈簧的作用。如圖所示為某車上采用的膜片彈簧離合器，膜片彈簧 8 實(shí)際是一種用薄彈簧鋼板制成的帶有錐度的碟形彈簧，其小端在錐面上均勻開(kāi)有許多徑向切槽，以形成分離指，9起分離杠桿的作用，其余未切槽的大端部分起壓緊彈簧的作用。膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支承圈 15，6 個(gè)膜片彈簧固定鉚釘 9，將其安裝在離合器蓋 14 上，在離合器蓋沒(méi)有固定到尺輪 2 上，膜片彈簧不受力處于自由狀態(tài)，如圖 a 示，此時(shí)離合器蓋與飛輪安裝面之間有一距離 L，當(dāng)將離合器用連接螺釘固定到飛輪上時(shí)，如圖 b 所示，由于離合器靠向飛輪，后鋼絲支承圈 15 則壓向膜片彈簧使之發(fā)生彈性變形，膜片彈簧的圓錐底角變小，幾乎接近壓平狀態(tài)，同時(shí)，在膜片彈簧的大端對(duì)壓盤 4 產(chǎn)生壓緊力使離合器處于接合狀態(tài)，當(dāng)分離離合器時(shí)，與離軸 13 左移，如圖 c 所示，膜片彈簧被壓在前鋼絲支承圈 15 上，其徑的截面以支承圈為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，膜片彈簧變成反錐形式，使膜片大端右移，并通過(guò)分離彈簧鉤 7 拉動(dòng)壓盤使離合器分離。圖 2-2 膜片離合器以上所說(shuō)的周置彈簧離合器 中央彈簧離合器以及膜片彈簧離合器，他們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)更多，而且現(xiàn)在大部分的離合選用膜片彈簧，前兩個(gè)離合器已經(jīng)逐步地被淘汰了，因此，我們選用膜片彈簧離合器。膜片彈簧離合器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 膜片彈簧的軸的尺寸較小而徑向尺寸很大，這有○ 1利于在提高離合器傳遞扭矩能力的情況下，減小離合器的軸向尺寸 膜片彈簧的分離○ 2指起分離杠桿的作用。故不需專門的分離杠桿，使離合器結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，零件數(shù)目少，是輕。 由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當(dāng)增加壓盤的厚度，提高勢(shì)容量；而○ 3且還可以在壓盤上增設(shè)散勢(shì)筋以及在離合器蓋上開(kāi)設(shè)較大的通風(fēng)孔來(lái)改蓋散熱條件。膜片彈簧離合器的主要部件形式簡(jiǎn)單，可以采用沖壓加工，大批量生產(chǎn)時(shí)可以降低○ 4生產(chǎn)成本。2.2.4 雙片彈簧離合器彈簧離合器又分為單片膜片彈簧和雙片膜片彈簧，而單片彈簧離合器由于受到壓緊彈簧的限制，其轉(zhuǎn)矩容量也受到限制。一般單片離合器最大轉(zhuǎn)矩容量可達(dá)2300N·m，超過(guò)這一值就應(yīng)該要用雙片。但一般來(lái)說(shuō)。在歐洲發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩起過(guò)1600Nm，在美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩超過(guò) 1100Nm 時(shí)就要用雙片離合器了。由于雙片離合器有它技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，即使在離合器單片的轉(zhuǎn)矩容量足夠的情況下有時(shí)仍然考慮雙片膜片離合器，因?yàn)椋?由于雙片允許磨損的體積是單片的 2 倍數(shù)其使用壽命要長(zhǎng)； 由于有○ 1 ○ 2兩個(gè)摩擦片平行工作，離合器接合能力從動(dòng)息逐步壓緊，所以汽車起步平穩(wěn)，變速器快速轉(zhuǎn)換擋時(shí)，快速換擋時(shí)轉(zhuǎn)矩值。也較小，可以延長(zhǎng)變速器的壽命。102.3 離合器設(shè)計(jì)的選擇方案確定這次離合器的原始數(shù)據(jù)為 配用發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：CA6102 最大功率：99KW 最大轉(zhuǎn)矩：373NM（1200r/min-1400r/min）根據(jù)以上提供的四種方案最終選擇雙片膜片的摩擦離合器，因?yàn)檫x擇這種離合器不僅可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單還可以延長(zhǎng)壽命，所以本此設(shè)計(jì)選擇此方案。113 確定離合器的主要參數(shù)3.1 從動(dòng)盤尺寸及強(qiáng)度的計(jì)算 3.1.1 從動(dòng)盤尺寸選擇 根據(jù)公式 D=100* ATemax式中： Temax--------------發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；N·m 373 N·m A ----------------從動(dòng)盤系數(shù)； 50 D ----------------從動(dòng)盤外徑； mm代入數(shù)據(jù)得 D=100* =273 圓整可得 D=300 5037由下列離合器從動(dòng)盤系列尺寸進(jìn)行選擇表 3-1 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)外徑D/mm 160 180 200 225 256 280 300 325 350 380 405 430內(nèi)徑d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4C’=d/D 0.687 0.644 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.5351-C13 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847單面面積 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037因?yàn)殡x合器摩擦片尺寸 D=300 則其它尺寸可以確定如下:外徑 D=300mm 內(nèi)徑 d=175mm 厚度 3.5mm C’=d/D=0.583 1-C13=0.802 單面面積466cm23.1.2 離合器從動(dòng)轂強(qiáng)度的校核離合器從動(dòng)盤后備示數(shù)?的確定在開(kāi)始設(shè)計(jì)離合器時(shí)，一般是參考已有的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)資料，并根據(jù)汽車的使用條件，離合器結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)等，初步選定后備系數(shù)，汽車離合器的后備系數(shù)?推薦如下：小轎車：?=1.2-1.3 載貨車 ?=1.7-2.25 帶拖掛的重型車或牽引車 ?=2.0-3.0 在這種情況下根據(jù)實(shí)際需要 ?=1.8離合器從動(dòng)盤單位壓力 P 的確定對(duì)于采用有機(jī)材料作為基礎(chǔ)的磨擦面片，下列一些數(shù)據(jù)可以作為參考：對(duì)于小轎車：D?230mm 時(shí)，P 約為 0.25MPa；D?230mm 時(shí)，P 可由下列公式選取P=1.18*D1/2對(duì)于載貸車：D=230mm 時(shí)，P 約為 0.2MPa；D=380-480mm 時(shí) P 約為 0.14 MPa對(duì)于城市公共汽車：一般單片離合器 P 約為 0.03 MPa，大的雙片離合器 P 約0.1Mpa，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求 P=0.14MPa12則實(shí)際從動(dòng)盤受到壓力 Ρ’ ≤Ρ×β=0.14×1.8Mpa=0.252MPa而一般摩擦材料 Ρ 可達(dá) 10 Mpa，所以強(qiáng)度足夠。3.2 從動(dòng)轂尺寸及強(qiáng)度的校核3.2.1 從動(dòng)轂尺寸選擇在設(shè)計(jì)從動(dòng)轂知道發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和從動(dòng)盤外徑可以按國(guó)標(biāo) GB1144-1974 選定的花鍵,設(shè)計(jì)時(shí)花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩選取表 3-2 從動(dòng)盤轂花鍵尺寸系列從動(dòng)盤外徑D\mm發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Te/Nm花鍵軸n花鍵外徑 D’/mm花鍵內(nèi)徑小d\mm齒厚D\mm有效齒長(zhǎng) L\mm抗壓動(dòng)S/MPA160 50 10 23 18 3 20 10180 70 10 26 21 3 20 11.8200 110 10 29 23 4 25 11.3225 150 10 32 26 4 30 11.5250 200 10 35 28 4 35 10.4280 280 10 40 32 4 40 12.7300 310 10 40 32 5 40 10.7325 380 10 40 32 5 45 11.6350 480 10 40 32 5 50 13.2380 600 10 40 32 5 55 15.2410 720 10 45 36 5 60 13.1430 800 10 45 36 5 65 13.5450 950 10 52 41 6 65 12.5因?yàn)閺膭?dòng)盤外徑 D=300 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 Te=373 則綜合考慮從動(dòng)盤花鍵齒數(shù)為 10 花鍵外徑40 花鍵內(nèi)徑 32 齒厚為 5 有效齒長(zhǎng) 45 擠壓力 11.6Mpa3.2.2 花鍵強(qiáng)度校核由于花鍵損壞的主要形式由于表面擠壓過(guò)程大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計(jì)算，當(dāng)應(yīng)力偏大時(shí)可適當(dāng)增加花鍵轂的軸向長(zhǎng)度。 根據(jù)公式可得 P=4* *Z 'maxDdTe?式中： Temax------------發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩；N·m 373 N·m d --------------花鍵內(nèi)徑 ； m 0.032m D --------------花鍵外徑 ； m 0.04m Z --------------花鍵數(shù)目 ； 2 P --------------單位作用力； N 代入公式可得 P =4* *2=10361.1N072.3根據(jù)公式可得 σ= nhL式中： 13P ------------單位作用力； N 10361.1N n ------------ 齒 數(shù)； 10h -------------工作高度 ； mm 4000mm L ------------齒 長(zhǎng)； m 0.045mσ ------------許用應(yīng)力 ； MPa代入公式可得 σ= =5.75Mpa045.*136從動(dòng)盤轂一般都是由中碳鋼鍛造而成并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 20MPa而這次計(jì)算 擠壓=5.75 MPa?20 MPa 強(qiáng)度合格。3.3 從動(dòng)盤上摩擦片的尺寸及強(qiáng)度計(jì)算離合器摩擦片在離合器接合過(guò)程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，因此，要求磨擦面片應(yīng)有下列一些綜合性能：（1）在工作時(shí)有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)；（2）在整個(gè)工作周期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性，不希望出現(xiàn)摩擦系數(shù)衰退的現(xiàn)象；（3）在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對(duì)高的能量，具有好的耐磨性能；（4）能承受較高的壓盤作用載荷，離合器接合過(guò)程中表現(xiàn)出良好的性能（5）能抵抗高轉(zhuǎn)速過(guò)大的離心力載荷不破壞；（6）在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度；（7）具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量材料加工性能良好；（8）在整個(gè)正常工作溫度范圍內(nèi)，和對(duì)偶材料壓盤飛輪等有良好的兼容摩擦性能；（9）摩擦副對(duì)面有高度的容污性能，不易影響它們的摩擦作用；（10）具有優(yōu)良的性格/價(jià)格比，不會(huì)污染環(huán)境。根據(jù)以上綜上因素考慮從動(dòng)盤摩擦材料厚度取 2mm，長(zhǎng)度由摩擦片從動(dòng)盤來(lái)決定。3.4 壓盤的尺寸及強(qiáng)度的設(shè)計(jì)及校核 根據(jù)公式可得 Τ= 壓Cmrl式中： Τ----------------溫升； C 0l-----------------滑磨功；N·mr-----------------分配到壓盤上的滑磨功，所占的百分比，單片離合器壓 盤 r =0.50;雙片離合器壓盤 r =0.25；雙片離合器中間壓盤 r=0.50C -----------------壓盤的比熱；C=544.28 J/（Kg·K）m 壓----------------壓盤的質(zhì)量；m 壓=?鐵（R 外 -R 內(nèi) ）2h 厚=7.8?103?(0.1024 -0.0037) h 厚=463.125 h 厚而根據(jù)公式可得 l=0.5* Ja* W 2式中： W--------------------飛輪轉(zhuǎn)速；r\min ;W=пn=100? r\minJa-------------------飛輪慣量 kg·m;20.10226kg·m14l---------------------滑磨功；N·m代入公式可得 l=0.5*0.10226*(100?) =5041.395J2當(dāng)其離合器為雙片離合器時(shí)中間壓盤?=0.500.50= h 厚 h 厚=22.9mm=23mm125.463*8.590當(dāng)其離合器為雙片離合器時(shí)壓盤?=0.25 0.25=h 厚 h 厚=10mm.2.403.5 膜片彈簧尺寸及強(qiáng)度校核計(jì)算3.5.1 膜片彈簧設(shè)計(jì)概述膜片彈簧外形幾何尺寸參數(shù)（1）H/h 比值的選擇：設(shè)計(jì)膜片彈簧時(shí)，要利用其線性的彈性變形規(guī)律因此要正確選擇其特性曲線的形狀，以獲得最佳的使用性能一般汽車膜片彈簧 H/h=1.5-2.0（2）R 及 R/V 的確定，比值 R/V 在 1.8-2.0 時(shí)，碟性彈簧儲(chǔ)存性的能力最大，就是說(shuō)彈簧重量的利用率好，因此在設(shè)計(jì)用來(lái)緩和沖擊，吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性的碟簧時(shí)選用對(duì)于汽車離合器膜片彈簧，設(shè)計(jì)上并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置與分離力需要決定 R/ V 取 1.2—1.3（3）膜片彈簧起始圓錐底角 а，汽車膜片彈簧一般起始底角在 10?—40?之間，（4）膜片彈簧小端半徑 r1 及分離軸承作用半徑 rp ；rf 值主要由結(jié)構(gòu)決定,其最小值應(yīng)大于變速器第一軸花鍵的外徑以便安裝，分離軸承作用半徑 rp 大于 rf .（5）分離指數(shù)目 n 切槽寬 σ1 窗孔槽寬 σ2 及半徑 rc ；汽車離合器膜片彈簧的他離指數(shù) n12,一般在 18 左右,采用偶數(shù)，便于制造時(shí)模具分度；切槽寬 σ1 約為 4mm；窗孔槽寬 σ2=（2.5-4.5）σ1 ，窗孔內(nèi)半徑 Rc 一般情況下由(r-Rc)=(0.8-1.4) σ2 計(jì)算。（6）支承環(huán)作用半徑 L 和膜片彈簧與壓盤接觸半徑 R ，膜片彈簧離合器有推式和拉式之分。推式的支承作用半徑簧里，用 L 表示，拉式靠外，用 l 表示，相應(yīng)地與壓盤的接觸半徑，推式在外，用 L 表示，拉式在里，用 l 表示。 l 和 L 的大小將影響膜片彈簧的剛度，一般來(lái)說(shuō)，L 值應(yīng)盡量接近 R 而略大于 R, l 應(yīng)接近 R 而略小于R。根據(jù)公式 P1= * {(H-λ1 )[H- ]+h } )1(62????Eh2(lnLrlLr?lr21?畫出 p1-λ1 特性曲線P1‘= P1* λ1‘= 422hl?h1?因此，公式就成為P1‘=λ1‘*ln [( - * )( - * )+1] rRHr?2HrR?式中：E—------------彈性模數(shù) MPa 2.0?105MPa—------------泊松比； 0.3?15h—-------------彈簧片厚; mm 3mmH—-------------碟簧部分內(nèi)截錐高;mm 5.4mmh—-------------大端變形; mm 3mmR—-------------碟簧部分外半徑; mm 300mm r—-------------碟簧部分內(nèi)半徑; mm 275mmL—-------------膜片彈簧與壓盤接觸半徑;mm 145mml—--------------支承環(huán)平均半徑; mm 100mm代入公式可得 P1= * *[（5.4*10 -3*10 *)3.01(*624.3235??2)1.045.(7ln3?3?）*（5.4*10 -0.5*10 *（ ）+（3*10 ） ]=1.38KN1.048.253?? 2Pmax= =1.24KNPmax 故合格。而：p1=1529.5p1’ 故 p1’=0.810λ1=2.6λ1’ 故 λ1‘=0.38463.5.2 確定膜片彈簧的工作點(diǎn)位置取離合器接合時(shí)膜片彈簧的大端變形是為λ1b=0.65H=0.65*5.4=3.51mm 由特性曲線可查得膜片彈簧的壓緊力 p1=PΣ=5300N校核后備系數(shù) β= = =0.123 maxeCTZRp??3702*145.離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧大端變形量λ1d=λ1b+Δf=0.5+1.0=1.5mm離合器剛開(kāi)始分離時(shí)壓盤的行程 Δf`=1.5mm 此時(shí)膜片彈簧大端的變形量為λ1c=λ1b+Δf`=0.5+1.5=2.0mm摩擦片磨損后其最大磨損量 Δλ=0.2mm故 λ1a=λ1b- Δλ=0.5-0.2=0.3mm 3.5.3 強(qiáng)度的校核膜片彈簧大端的最大變形 λ1b=1.5mm σB= + *{[ -1]*[ - ]* +h* }2*)(3hrp???21?E)/ln(rR?rH?21lLb?lb?1)(*21lLrb??把有關(guān)的數(shù)值代入得 σB= + *（ -1）*（ - *9*12.05834)6(09.5?5.170ln.2. 5.12045.120+ =744.5MPa .10?).1(.3σB3504—66—88—1010 以上數(shù)減振彈簧數(shù)取 6 個(gè)（3）全部減振彈簧的工作負(fù)荷：指限位銷從動(dòng)盤轂上缺口中的間隙入消除時(shí)，減振彈簧器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩即為極限轉(zhuǎn)矩 Tj 由此可得為Pz=Tj/R1=373/0.06125=6089.7 NM（4）單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷P1=Pz/Z=6089.7/6=1014.95NM（5）減振彈簧尺寸彈簧中徑 Dc：一般由結(jié)構(gòu)布置來(lái)決定，通常 Dc=11-15mm 左右數(shù)本設(shè)計(jì)中 Dc=12mm彈簧鋼絲直徑 d: d= = =2mm??/8pDc 610*54.3/012.*9548減振彈簧剛度 k：應(yīng)根據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度長(zhǎng)度及其布置尺寸，根據(jù)式中可算得 k=Kd/1000R n=30000/1000*3000*0.06125 =3.4*102 ?減振彈簧有效圈 i: i=Gd /8Dc k=8.3*10 *(2*10 ) /8*0.012 *2.8*10 =4.1742103423減振彈簧決圈數(shù) n1：一般在 6 圈左右，總?cè)?shù) n 為有效圈數(shù) i 的關(guān)系為n=4.17+(2.5-2)=6減振彈簧最小高度 Lmin ；指減振彈簧在最大工作負(fù)荷下的工作長(zhǎng)度，考慮到此時(shí)彈簧的壓縮各圈之間仍需要留一定間隙，可確定為 Lmin=n*(d+ )?=1.1dn=1.1*6*2mm=13.2mm減振彈簧總變形 指減振彈簧在最大工作負(fù)荷下所產(chǎn)生的最大縮變形為:l?=p/k=761.21/2.8=2.710mml?減振彈簧預(yù)變形量指減振彈簧安裝時(shí)的預(yù)壓縮變形它和選取的預(yù)緊力矩 Tn 有關(guān)為：=Tn/kzR=373/3.4*6*0.06125=0.298mm減振彈簧自由高度，指減振彈簧無(wú)負(fù)荷的高度為L(zhǎng) =L + =13.2+0.298=13.49mm0MINl減振彈簧安裝工作高度它關(guān)系到從動(dòng)盤轂等零件尺寸的設(shè)計(jì)為L(zhǎng)=L - =13.49-0.298=13.20mm?（6）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 =arcsin( /2r)l?l?=arcsin(0.01/2*0.06125)=4.68023（7）限位銷與從動(dòng)盤轂側(cè)邊的間隙=R sin =0.00599mm1?2?（8）鉚釘直徑 d′d′接結(jié)構(gòu)布置選定，一般 d′= 2.5~6mm 取 d′=4mm245 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)從動(dòng)盤總成時(shí)應(yīng)注意滿足以下幾個(gè)方面的要求：（1）為了減少變速等換檔時(shí)輪齒間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 應(yīng)可能小。（2）為了保證汽車平穩(wěn)起步，摩擦面片上的壓力分布更均勻等，從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性。（3）為了避免傳動(dòng)的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤中應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減振器（4）要有足夠的抗爆裂強(qiáng)度5.1.1 從動(dòng)片（1）設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，要盡量減輕其重量，并應(yīng)使其質(zhì)量的頒布盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（2）為了使離合器接合平順，得保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)，這樣，在離合器的接合過(guò)程中，主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間的壓力是逐漸增加的。具有軸向彈性的從動(dòng)片有 整體式彈性從動(dòng)片 分開(kāi)式彈性從動(dòng)片 組合式彈性○ 1 ○ 2 ○ 3從動(dòng)片，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選項(xiàng)用整體設(shè)彈性從動(dòng)片，因?yàn)閺膭?dòng)片沿半徑方向開(kāi)槽，將外緣部分分割成許多扇形部分沖壓或依次向不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，在離合器接合時(shí)，從動(dòng)片壓緊，彎曲的波浪形扇形部分被壓平，從動(dòng)盤摩擦面片所傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，使接合過(guò)程較平順、柔和。5.1.2 從動(dòng)盤轂發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)機(jī)矩是經(jīng)從動(dòng)轂的花鍵孔輪出,變速器第 1 軸花鍵碼就抬的確良花我鍵孔內(nèi)。從動(dòng)盤轂和變速器第 1 軸的花鍵碼結(jié)合方式眼下都采用點(diǎn)側(cè)定必的矩形花鍵，結(jié)構(gòu)形狀如圖所示。花鍵之間動(dòng)配合，這樣，在離合器分離各接合過(guò)程中，從動(dòng)盤轂就能地花鍵上自由滑動(dòng)，我國(guó)生產(chǎn)的離合器，其從動(dòng)盤轂花。用 SAE 標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)尺寸如下圖 5-1 從動(dòng)盤總成25表 5-1SAE 矩形花鍵尺寸系列SAE 標(biāo)記 D D1 L1 D2 D3 L27/8 10B 22.2 19.1 3.45 22.15 18.5 3.421 10C 25.8 20.6 3.93 25.3 220.4 3.99/8 10C 28.9 23.4 4.45 28.3 23 4.415/4 10C 32.1 25.8 4.93 31.75 25.5 4.8911/8 10C 35.2 28.7 5.43 34.8 28.2 5.43/2 10C 38.1 30.9 5.97 38