摘要
了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。
本次设计主要是对上海通用君威3.0豪华版的离合器设计，主要采用单片膜片弹簧离合器，主要对离合器的膜片弹簧，从动盘，离合器外壳，压盘等离合器零件来进行设计
关键词:离合器, 膜片弹簧, 从动盘, 压盘, 摩擦片
1、绪言
对各种离合器结构分析
离合器主要有以下几种：
1)周置弹簧离合器
周置弹簧离合器采用圆柱螺旋弹簧，这种压紧方式结构简单，制造方便，但是当高转速时，周置弹簧离合器，收理性了较大，容易产生较大的弯曲，从而是压紧力降低，所以不适合高速发动机。
2)中央弹簧离合器
中央弹簧离合器的压紧弹簧于从动盘轴线相同，采用较小刚度的弹簧就可以获得较大的压紧力，有利于减轻踏板力，弹簧不与压盘接触，弹簧不受退火影响，主要用在重型汽车上。
3)膜片弹簧离合器
膜片弹簧离合器能使得离合器结构大大简化，质量小，通风好，同时起到压紧弹簧和分离杠杆的作用，摩擦片磨损时，弹簧的力变化不大，工作稳定。
4)双片离合器
双片离合器有两个从动盘，鱼单片相比，摩擦面积增多，因而传递转矩的能力较大，但是中间压盘通风散热不良，外形尺寸大。
5)斜置弹簧离合器
斜置弹簧离合器是指弹簧轴线与离合器轴线成一个夹角，其工作稳定，踏板力较小。
.
图1-1 离合器的工作原理图
其离合器的基本功用：
离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。
2、模片弹簧离合器概述
膜片弹簧离合器总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等部分组成。
2
图2-1 膜片弹簧离合器结构
1)离合器盖
离合器盖一般为120°或90°旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮联结在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构件，压紧弹簧的压紧力最终都要由它来承受。
2)膜片弹簧
膜片弹簧是离合器中重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均布的长径向槽，在槽的根部制成较大的长圆形或矩形窗孔，可以穿过支承铆钉，这部分称之为分离指；从窗孔底部至弹簧外圆周的部分形状像一个无底宽边碟子，其截面为截圆锥形，称之为碟簧部分。
3)压盘
压盘的结构一般是环形盘状铸件，离合器通过压盘与发动机紧密相连。压盘靠近外圆周处有断续的环状支承凸台，最外缘均布有三个或四个传力凸耳。
4)传力片
离合器接合时，飞轮驱动离合器盖带动压盘一起转动，并通过压盘与从动盘摩擦片之间的摩擦力使从动盘转动；在离合器分离时，压盘相对于离合器盖作自由轴向移动，使从动盘松开。这些动作均由传动片完成。传动片的两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，一般采用周向布置。在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转；在离合器分离时，可利用它的弹性恢复力来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。
.
5)分离轴承总成
分离轴承总成由分离轴承、分离套筒等组成。分离轴承在工作时主要承受轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。目前国产的汽车中多使用角接触推力球轴承，采用全密封结构和高温铿基润滑脂，其端面形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。
3、离合器结构方案选取
设计参数如下：
车型：上海通用君威GL3.0豪华版
整车质量（kg）：1579
最大扭矩/转速（N·m/rpm）：256/4400
3、1离合器的结构设计时必须综合考虑因素
离合器的结构设计中必须考虑的因素有以下五点：
（1）保证离合器结合平顺和分离彻底
（2）离合器从动部分和主动部分各自的连接形式和支承
（3）离合器的轴向定位和轴承润滑
（4）运动零件的限位
（5）离合器的调整
3、2结构设计
3、2、1从动盘数选取
对于乘用车和最大总质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置容许条件下，离合器通常只设有一个从动盘，同时单片离合器结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动质量小，在使用时能保证分离彻底由于所设计离合器为小轿车，整车质量又比较小，传动转矩不是很大，转速又比较高，故采用单片离合器。
从从动盘数的的选取：单片离合器
3、2、2压紧弹簧的结构形式及布置
4
图3-1 膜片弹簧布置模式
压紧弹簧结构形式和布置：采用膜片拉式弹簧离合器
因为膜片弹簧离合器于其他形式的离合器相比，具有以下六点优点：
（1）具有理想的非线性弹性特性
（2）兼起到压紧弹簧和分离杠杆的作用
（3）高速旋转时，弹簧的压紧力降低很少，性能比较稳定
（4）以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀
（5）通风散热良好，使用寿命长
（6）膜片弹簧中心，与离合器中心重合，平衡性好
又因为为小轿车，所以舒适性比较重要，采用拉式的膜片弹簧离合器，踏板力比推式的减少25%~30%，同时在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和噪声，使用寿命长。
3、2、3压盘的驱动方式
.
6
因为凸块-窗口式、传力销式、键块式的驱动方式在连接件之间都有间隙，当转速过大时，在传动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率，所要求设计任务的车型的发动机转速为4400rpm ，转速比较大，所以采用弹性传动片的压盘驱动方式。3、2、4分离轴承的类型
分离轴承采用有径向止推轴承，因为有径向止推轴承使用于高转速、低轴向负荷的情况下，设计任务中所需要设计的离合器符合这情况，采用有径向止推轴承。 3、2、5离合器的通风散热措施
在压盘上设置散热筋，在离合器盖上开较大的通风窗，在离合器外壳上换装导流罩。
4、离合器基本结构参数的确定
4、1摩擦片外径及其它尺寸的确定
摩擦片外径是离合器基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和寿命，它和离合器所需传递转矩大小有一定关系。
D =mm mm A T e 4.23347
256
100100
max == 式中
max
e T 为发动机最大转矩，取m N T ?=256max ，D 为摩擦片外径，A 为不同结构和使
用条件对D 的影响系数，对于小轿车 取A=47。
表4-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数表1
外径D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 内径d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度b/mm 3.2 3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
4
4
4
4
c=d/D
0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535
图 3-2 压盘驱动方式
.
通过结合离合器粗算尺寸和标准尺寸表对比，查得应选用
mm 175mm 300==,d D mm 53. b =583.0=c 。
4、2离合器后备系数的β确定
后备系数保证了离合器能可靠地传递发动机扭矩，同时它有助于减少汽车起步时的滑磨，提高了离合器的使用寿命。但为了离合器的尺寸不致过大，减少传递系的过载，使操纵轻便等，后备系数又不宜过大。由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上小轿车的后备功率比较大，使用条件较好，宜取较小值，故初取β=1.2。
c T =m N T e ?=?=2.3072562.1max β
4、3单位压力P 的确定
摩擦面上的单位压力P 的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关。
离合器使用频繁,工作条件比较恶劣单位压力P 较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力P 。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力P 应随摩擦片外径的增加而降低。选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。
摩擦因数f 的确定：因为为轿车，根据其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素，采用粉末冶金材料的铜基摩擦片，查《汽车设计》课本表2-4摩擦材料的摩擦因素f 的取值范围，可得粉末冶金材料的铜基摩擦片的摩擦因素取值范围为0.25~0.35，故取f=0.3
摩擦面数Z 的确定：因为前面结构设计为单片离合器，所以摩擦面数Z=2。
)1(12
330c ZD fp T c -=
π
?)
1(12330c ZD f T p c
-?=
π
=()
=-?????=3
30583
.013.023.02
.30712πp 0.098MPa 4、4离合器基本参数的校核
3、4、1最大圆周速度
s m D n v e D /8210300520060
1060
33max ≈???=
?=
--π
π
式中，D v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）；为发动机最高转速取5200r/min ，D 为摩擦片外径径取300mm 。
3、4、2单，c0T
c0T =
()
2
2
2220032.0175
30022.3074)(4mm m N d D Z Tc ?=-???=-ππ
8
当摩擦片外径D 325~250?，][0c T =0.0035 N ·m /2
mm >0.0032 N ·m /2
mm
5、离合器从动盘设计
5、1从动盘结构简要介绍
从动盘由摩擦片、从动钢片、扭转减震器和花键榖、波形弹簧钢片、摩擦衬片等组成。 5、2从动盘设计
5、2、1从动片的选择和设计
从动片有整体式弹性从动片、分开式弹性从动片、组合式弹性从动片三种，因为组合式弹性从动片主要运用于货车的中，所以不考虑，本次设计采用整体式弹性从动片。
5、2、2从动盘毂的设计（根据从动盘外径和发动机扭矩来选取从动盘花键毂花键的有关尺寸/花键挤压应力校核）
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的迟钝可根据摩擦片的外径D 与发动机的最大转矩max e T
表5-1 从动盘毂花键尺寸
从动盘外径
mm D
发动机转矩
m N T n ?
花键齿数n 花键外径
mm D '
花键内径
mm d '
齿
厚
mm b
有效齿长
mm l
挤压应力
MPa σ
300
256
10
40
32
5
40
8.89
花键侧面压力P 公式如下
()()14222N 1
032.004.0256
44max =?+?='+'=
Z d D T P e
式中d D '',为花键内外径，m ，Z 为从动盘毂的数目，max e T 为发动机的最大扭矩，m N 挤压应力公式如下：
()MPa MPa 89.804
.0004.01014222nhl P =??==
挤压σ 图5-1 整体式从动片
.
式中n 为花键齿数，h 为花键齿工作高度()2d D h '-'=，m ，l 为有效齿长，m 从动盘毂由中碳钢锻造而成，并经过调质处理，许用挤压应力为20MPa ，所以符合强度要求。 5、2、3摩擦片的材料选取及与从动片的固紧方式 摩擦片需要满足以下几点：
（1） 在工作时有相对较高的摩擦系数
（2） 在整个工作寿命期内应维持其摩擦特性，不希望出现摩擦衰退的现象 （3） 在短时间内能吸收相对较高的能量，具有好的耐磨性能
（4） 能承受较高的压盘载荷作用，在离合器接合过程中表现出良好的性能 （5） 能抵抗高的转速下大的离心力载荷而不破坏 （6） 在传递发动机转矩时，有足够的剪切强度 （7） 具有小的转动惯量，材料加工性能良好
（8） 在整个正常工作温度范围内，和对偶材料压盘、飞轮（都是铸铁件）等有良好的兼容摩擦性能
（9） 摩擦副对偶面有高度的容污性能，不易影响它们的摩擦作用 （10） 具有优良的性能/价格比，不会污染环境
离合器摩擦片所采用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高、密度较小、制造容易、价格低廉等优点。但它性能不够稳定，摩擦因数受工作温度、单位压力、滑膜速度的影响大，故目前主要应用于中、轻载荷下工作。由于石棉在生产和使用过程中对环境有污染，对人体有害，故以玻璃纤维、金属纤维等来替代石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿命较长等优点，但是价格较贵，密度较大，接合平顺性较差，主要应用于载质量较大的商用车上。
摩擦片和从动盘的连接方式主要有铆接和粘接两种。铆接方式连接可靠，跟换摩擦片方便，适宜在从动盘上安装波形片，但其摩擦面积利用率小，使用寿命短。粘接方式可以增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高抗离心力和切向力的能力，但更换摩擦片困难，且使从动盘难以安装波形片，无轴向弹性，可靠性低。
本设计主要采用粉末冶金材料的铜基摩擦片，铆接固定方式，能满足以上所有需求。
6、压盘的设计
6、1压盘传力方式的选择
压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，压盘应在离合器分离时能自由地轴向运动，使压盘和从动盘脱离接触。，其他驱动方式都有间隙，容易产生噪声，所要求设计任务的车型的发动机转速为4400rpm ，转速比较大，所以采用弹性传动片的压盘驱动方式。
6、2压盘的几何尺寸的确定
压盘应具有足够大的刚度和合理的结构形状，以保证在受热时不发生翘曲。所以压盘通常做的比较厚，一般不小于10mm ，本次设计采用12mm 6、3压盘和传动片的材料选择
由于压盘需要较好的耐磨性能、散热性能和比较理想的摩擦性能，所以通常使用灰铸铁，本次设计也采用灰铸铁进行制造压盘。
由于弹性传动片的压盘驱动方式反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故材料要求比较高，一般采用高碳钢，本次设计也采用高碳钢进行制造。
6、4离合器盖的设计
离合器盖设计的要点：
1)应具有足够的刚度，否则影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，
严重时使摩擦面不能彻底分离。
2)应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。
3)盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。
4)为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风窗孔，或在盖
上加设通风扇片等。
乘用车离合器盖一般用08、10钢等低碳钢板。本次设计初选08钢板厚度为3mm
7、离合器分离装置的设计
7、1分离杆的设计
图7-1 几种分离轴承
分离杆设计需要满足下列几点
1)分离杆应具有足够的刚度
2)分离杆的铰接处应该避免运动上的干涉
3)分离杆的高度内端可以调整
4)分离杆的铰接处应该用滚针轴承或则刀口支承
综上所述，本次设计中分离杆采用中碳钢锻造。表面氰化处理，提高耐磨性能。
7、2离合器分离套筒和分离轴承的设计
本次设计为膜片弹簧离合器，所以为了保证分离离合器时分离轴承能够均匀地压紧膜片弹簧内端，采用自动调心的分离轴承。同时为高速、低负荷的工作状态，所以采用径向推力累轴承。
分离套筒采用尼龙和玻璃纤维纤维模压成型，为了减轻摩擦磨损，在制作过程中加入1%二硫化钼，从而起到自润滑的作用
8、离合器膜片弹簧的设计
10
8、1膜片弹簧的结构特点
膜片弹簧离合器的主要特点是用一个膜片弹簧代替传统的螺旋弹簧和分离杠杆。
8、
2膜片弹簧的变形特性和加载方式
膜片弹簧的加载方式：膜片弹簧的加载方式主要有两种，一种为拉式，一种为推式，本次设计主要是采用拉式设计。
膜片弹簧的变形特性：如图
H/h比值是指碟簧的原始内截锥高度H及弹簧片厚度h之比。设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其弹性特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能。膜片弹簧的弹性特性和H/h比值有关，不同的H/h比值可以得到不同的弹性特性曲线。如图4.1所示，载荷F 与变形λ之间的关系：①当2
<
h
H时，载荷F增加，变形λ不断增加；②当2
=
h
H时，弹簧的特性曲线在中间有一段很平直，变形增加时，载荷几乎维持不变；③当222
H h
<<时，弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域，即当变形增加，载荷反而减小。具有这种特性的膜片弹簧很
图8膜片弹簧变形特性图
图7 膜片弹簧
.
12
适用于作为离合器的压紧弹簧。④当H h =
时，具有更大的负刚度区域；⑤当H h >时，具有载荷为负值的区域。 8、3膜片弹簧的参数尺寸确定 1) H/h 比值的选择
一般汽车离合器膜片弹簧的H/h 值在1.5～2范围内选取，故本设计取H/h 为1.8。 2) R 及R/r 的确定
通过分析表明，R/r 越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，R/r 常在1.2～1.3的范围内取值，本次设计R/r 取1.25， 摩擦片的平均半径75.1184
=+=
d
D R c mm ，c R R >取mm R 120=则mm R r 9625
.112025.1===
3) 膜片弹簧起始圆锥底角α
汽车膜片弹簧一般起始底角α在10°～14°之间。本次设计α取12°
()()mm 0.59612018012≈-??
?
?=-=π
αr R H ,mm 8.28
.1H
h ≈=
4) 膜片弹簧小端半径f r 及分离轴承作用半径p r
膜片弹簧小端半径f r 值应大于变速器第一轴花键的外径f r =15mm ，p r =18mm 5) 分离指的数目n 和切槽宽1δ、窗口槽宽2δ及半径e r
汽车离合器膜片弹簧的分离指数目12φn ，一般在18左右，采用偶数，便于模具分度，切槽1δ约为4mm ，窗口槽宽()125.4~5.2δδ≈，e r 一般由()()24.1~8.0δ≈-e r r
本次设计取n=18, 1δ=4mm ，2δ=10~18mm,取2δ为15mm ，e r 为81mm 6) 支承圈平均半径l 和膜片弹簧与压盘的接触半径L
l 应略大于且尽量接近r ，L 应略小于R 且尽量接近R 。本设计取L=118mm ，l=98mm 7) 膜片弹簧的材料
膜片弹簧的材料采用60Si2MnA ，需用应力为MPa 1700~1500 8、4膜片弹簧的特性曲线
()
()??
????+??? ??---??? ??----?-=2112
2
112ln
16h l L r R H l L r R H l L r R
Eh F λλμλπ 根据工作压力1F 和膜片弹簧在压盘接触点处的轴向变形1λ关系式
设()
()42
21116Eh l L F F πμ--='， h
11
λλ='则 ?
???????+???? ??--'-??? ??--'-?'
='
12ln 1111l L r R h H l L r R h H r R F λλλ 已知MPa E 5
100.2?=，3.0=μ，把数值代入得
3
12111161.0723.0946.0'+'-'='λλλF
.
'=118.2λλ
'
=1117674F F
由不同的
'1λ计算出的1λ 及'1F 和1F ，结果列表如下：
表8-1 载荷F 与变形λ之间的关系
图8-1 膜片弹簧特性曲线
取离合器接合时膜片弹簧的大端变形量为()H b 85.0~7.01=λ，所以取mm H b 48.01==λ，由特性曲线图可查的膜片弹簧的压紧力：N F F 61001==∑。
校核后备系数： 41.1256000
2
75.11825.06100max =???==
∑e c c T Z R F μβ
压盘行程mm S Z c 5.175.020=?=?=?λ，式中0S ?为单片摩擦片磨损量，为0.5~1mm ，取75.00=?S ，故弹簧最大端变形量为mm b d 5.55.1411=+=?+=λλλ 8、5离合器彻底分离时分离轴承作用的载荷2F
由膜片弹簧小端分离轴承处作用有分离力2F 时膜片弹簧压盘接触处的变形d 1λ和2F 的关系式
14
()
()()??
????+??? ??---??? ??------=2112
12216ln
h l L r R H l L r R H r L l L r R
Eh F d d p d λλμλπ 带入数据得：
()
()()??
????+??? ??---??? ??
--?----?????=
22
528.2981189612025.5598118961205.5518118981183.016223.05.58.2102πF []84.77.16.15.197+?-?= N 1011=
8、6分离轴承的行程2λ
在F2力作用下，由于压盘接触处膜片弹簧的轴向变形1λ而引起的小端变形'
2λ，拉式膜片弹簧离合器的公式如下
l
L r L p --='1
2λλ
用压盘行程λ?带入1λ，数据带入可得：
mm l
L r L l
L r L p p 5.798
11818
1185
.11
2=--=--?=--='
λ
λλ
宽度系数21,ββ分别由公式求得：
()
e f r r n
+-
=πδβ111
()r
r n
e +-
=πδβ221
数据代入求得761.01=β，514.02=β
因分离指受F2力作用引起的弯曲附加变形2λ''
??
????????????????+???? ??--???? ??-+????????+???? ??--???? ??-="
p p e p p e p p e p e p
e p r r r r r r r r r r r r r r r r Eh r F ln 2211ln 1212116222222213222
ββπλ
数据代入可得：
??????????
??????????+??? ??--???? ??-+??
?
???+??? ??--???? ??-?????="1896ln 1881189621881189621514.011881ln 1188121188121761.018.210218101162222223522πλ
解得：mm 912.12="
λ
则mm 412.9912.15.7222=+="
+'=λλλ 8、7强度校核
膜片弹簧的大端的最大变形（离合器彻底分离时）mm d 5.51=λ 时受力最大，则B 点的当量
.
应力为：
()??
???
???????-+-??? ??---??????? ??---+-=l L r h l L l L r R H r R r r R E h F r r r d d d p B 11122222211ln 13λλλμβπσ当
数据代入：
()?????
???
??????????-??+-???? ??-?--??
?????
?
?---?+??-?=981185.59628.2981185.5981185.521961205196120ln 96961203.011028.2514.010119618963252πσ当
B []MPa MPa B 17001591==σσπ当，故满足强度要求。
综上所述，所设计的膜片弹簧参数尺寸符合强度和刚度要求。
结语
本次设计，对上海通用君威3.0豪华版的离合器设计，通过自己的努力，利用自己在课堂上所学的知识，对《汽车设计》和《汽车构造》进行复习和巩固。提高了自己理论联系实际的能力，也对整个汽车的离合器设计过程有了一个初步的了解和掌握，为自己以后的工作和学习还有毕业设计打下了坚实的基础，于此同时也提高了自己通过电脑cad 技术再设计和工作中运用，同时通过这次课程设计平台，使我充分认识到自己理论学习中的不足点，应进一步熟练、巩固。
谢辞
最后对指导教师认真细致的指导和帮助以及同学的帮助，我表示最真挚的感谢！
主要参考文献及书目
[1].徐石安,江发潮.《汽车离合器/汽车设计丛书》 [M].：清华大学出版社,2005 [2].王望予.《汽车设计》[M]. ：机械工业出版社，2007 [3].王霄锋.《汽车底盘设计》.: 清华大学出版社，2010 [4] 罗永革.《汽车设计》. ：机械工业出版社,2011 [5] 陈家瑞.《汽车构造》[M].：人民交通出版社，2002
伊兰特1.6标准型离合器设计 目录 第1章概述 (2) 第2章离合器的结构和基本参数的确定 (3) 2.1离合器结构型式的确定 (4) 2.2离合器基本参数的确定 (4) 第3章离合器的设计 (7) 3.1从动盘总成 (7) 3.1.1 从动盘毂 (7) 3.1.2 从动片设计 (8) 3.1.3 从动盘摩擦片 (8) 3.1.4 波形片和减振弹簧 (9) 3.2膜片弹簧设计 (9) 3.2.1膜片弹簧设计计算的基本公式 (9) 3.2.2膜片弹簧基本参数的确定 (10) 3.2.3 强度校核 (13) 3.3离合器盖及压盘总成的设计 (13) 3.3.1离合器盖设计 (13) 3.4压盘结构设计 (14) 3.4.1压盘结构设计 (14) 3.4.2压盘几何尺寸的确定 (14) 3.4.3传力方式的选择 (15) 3.5分离轴承总成 (15) 3.6操纵机构设计 (15) 参考文献 (16)
伊兰特1.6标准型离合器设计 第1章概述 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，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。目前，各种汽车广泛采用的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、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，高速是平衡性好、结构简单且较紧凑、散热通风性能好、使用寿命长，也能大量生产。此设计说明书详细的说明了轿车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。
机械工程学报 汽车膜片弹簧离合器应用与发展 肖啸 摘要：离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。 关键词：离合器膜片弹簧摩擦片操纵机构压盘 Automobile diaphragm spring clutch application and development Xiao Xiao Abstract：the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now. Key words：clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat 0 国内外研究现状 汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。液力偶合器：靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。电磁离合器：靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。摩擦式离合器：按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿
汽车设计课程设计说明书题目：乘用车膜片弹簧离合器设计（3） 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级：本汽设091 姓名：祥君 学号：24 指导教师：胡春平、谭滔 日期：2012年7月
乘用车膜片弹簧离合器设计 摘要 汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，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。其功用为：（1）使汽车平稳起步；（2）中断给传动系的动力，配合换档；（3）防止传动系过载。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大大简化并缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；膜片弹簧是一种旋转对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很小；易于实现良好的通风散热。因此对于它的研究已经变得越来越重要，此设计说明书对乘用车膜片弹簧离合器的结构形式、参数选择与及计算过程进行了详细说明。 本文主要是对乘用车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，进行了相关参数的选择与计算并进行了总成设计等。 关键词:离合器；膜片弹簧；从动盘；压盘；摩擦片
目录 1离合器概述 (1) 1.1离合器的组成 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的要求 (1) 1.4离合器的工作原理 (2) 1.5膜片弹簧离合器 (2) 1.5.1膜片弹簧离合器的优点 (3) 1.5.2拉式膜片弹簧离合器的优点 (4) 2离合器结构方案选取 (6) 2.1离合器的结构设计 (6) 2.1.1从动盘数的选择 (6) 2.1.2膜片弹簧布置形式的选择 (6) 2.1.3膜片弹簧的支承形式选择 (6) 2.1.4压盘的驱动方式选择 (7) 2.1.5分离杠杆、分离轴承 (8) 2.1.6离合器的散热通风 (8) 3离合器主要参数的选择 (9) 3.1后备系数β的取值 (9) 3.2单位压力 P的选择 (9) 3.3摩擦因数f、摩擦面数z和离合器间隙t?的选取 (10) 3.4摩擦片外径D、径d和厚度b的选择 (11) 3.5离合器参数的约束条件的计算 (12) 4膜片弹簧的设计 (15) 4.1膜片弹簧基本参数的选择 (15) 4.1.1比值h H/和h的选择 (16) R/的比值和R、r的选择 (16) 4.1.2r
目录 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 离合器的发展 (2) 1.3 膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2) 1.4 设计内容 (4) 1.5 Pro/E软件的特点 (4) 第2章方案论证 (5) 2.1 离合器车型的选定 (5) 2.2 方案选择 (5) 第3章设计计算及参数的选择 (6) 3.1 离合器主要参数的选择 (6) 3.2 膜片弹簧设计 (9) 3.3 离合器盖总成设计 (13) 3.4 离合器主要零件的设计计算 (15) 致谢 (19) 参考文献 (20)
第1章绪论 1.1引言 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。 1.2离合器的发展 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。
目录 1 论述 (1) 1.1离合器概述 (1) 1.2离合器的功用 (1) 1.3离合器的工作原理 (2) 1.4 膜片弹簧离合器概述 (3) 2离合器结构方案选取 (4) 2.1 离合器车型的选定 (4) 2.2 离合器设计的基本要求 (5) 2.3 离合器结构设计 (5) 2.3.1 摩擦片的选择 (5) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (5) 2.3.3 压盘的驱动方式 (6) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (6) 2.3.5 离合器的散热通风 (6) 3 离合器基本结构参数的确定 (7) 3.1摩擦片主要参数的选择 (7) 3.1.1摩擦片的校核 (8) (8) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (9) 3.3单位压力P的确定 (9) 4 离合器从动盘设计 (10) 4.1从动盘结构介绍 (10) 4.2 从动盘设计 (11) 4.2.1 从动片的选择和设计 (11) 4.2.2 从动盘毂的设计 (12) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (13) 5 离合器压盘设计 (14) 5.1压盘的传力方式的选择 (14) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (14) 5.3压盘传动片的材料选择 (14) 5.4离合器盖的设计 (14) 6离合器分离装置设计 (16) 6.1分离杆的设计 (16) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (16) 7 离合器膜片弹簧设计 (17) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (17) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (17) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (18) 7.4.1 H/h比值的选取 (19) 7.4.2 R及R/r确定 (19)
第三章膜片弹簧离合器 第一节膜片式离合器的结构与工作原理 陕汽新 M3000系列重卡选用膜片弹簧离合器。所谓膜片弹簧离合器就是用一个 整体式的膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。WP10系列发动机选装直径φ 430毫米的膜片弹簧离合器， WP6、WP7系列发动机选装直径φ 395毫米的膜片弹簧离合器，就是说新 M3000重卡的离合器的从动盘（摩擦片）直径为φ 430毫米或φ 395毫米。 图3-0 离合器操作系统整体空间布局图 踏板紧固螺栓拧紧力矩为： 21-25Nm，分泵安装螺栓拧紧力矩为： 41-51Nm。 一、膜片弹簧离合器结构和工作原理膜片弹簧离合器有两种操纵形式，一种是推式，另一种是拉式。所谓推式离合器，就是与常规离合器相同，离合器分离轴承向前推动膜片弹簧使离合器分离，而拉式离合器是分离轴承向后拉动膜片弹簧使离合器分离。图3-1 就是推式离合器的压盘总成，图 3-2 所示为拉式离合器压盘总成。
图3-1 推式离合器压盘总成 图3-2 拉式离合器压盘总成1、推式离合器
1. 从动盘 2. 飞轮 3. 压盘 4. 膜片弹簧 5. 分离轴承 6. 分离拐臂 7. 压盘壳 8. 分离轴承壳9. 飞轮壳10. 离合器工作缸（分泵）11. 推杆 图3-3 推式离合器结构示意图 图3-3和3-4分别给出推式离合器结构和原理简图。如图 3-3 ，推式离合器与常规的螺旋弹簧离合器结构相近，只是用一只膜片弹簧代替了螺旋弹簧和分离杠杆（分离压爪）。膜片弹簧 4是一个鼓形弹簧，在内圈圆周上开有若干槽，它一方面起到将压盘 3紧紧地将从动盘 1压紧在飞轮 2上的作用，同时又起到分离杠杆的作用。 如图3-5 ，与常规螺旋弹簧离合器不同的是，膜片弹簧离合器在圆周上布置有四片联接压盘壳和压盘的传动片。每个传动片都是由四片弹性刚片组成。它的作用是将发动机旋转的动力传递给压盘，从而使压紧的压盘和飞轮共同带动从动盘摩擦片共同旋转。
推式膜片弹簧离合器的设计
目录 1 论述 (4) 1.1离合器概述................................... 错误！未定义书签。 1.2离合器的功用......................................................................错误！未定义书签。 1.3离合器的工作原理 ....................................................................错误！未定义书签。 1.4 膜片弹簧离合器概述 0 2离合器结构方案选取 (2) 2.1 离合器车型的选定 (2) 2.2 离合器设计的基本要求 (2) 2.3 离合器结构设计 (2) 2.3.1 摩擦片的选择 (2) 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择 (3) 2.3.3 压盘的驱动方式 (3) 2.3.4 分离杠杆、分离轴承 (3) 2.3.5 离合器的散热通风 (4) 3 离合器基本结构参数的确定 (4) 3.1摩擦片主要参数的选择 (4) 3.1.1摩擦片的校核 (5) (6) 3.1.2离合器单位摩擦面积滑磨功 3.2离合器后备系数β的确定 (6) 3.3单位压力P的确定 (7) 4 离合器从动盘设计 (7) 4.1从动盘结构介绍 (7) 4.2 从动盘设计 (8) 4.2.1 从动片的选择和设计 (9) 4.2.2 从动盘毂的设计 (9) 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式 (10) 5 离合器压盘设计 (11) 5.1压盘的传力方式的选择 (11) 5.2压盘的几何尺寸的确定 (11) 5.3压盘传动片的材料选择 (12) 5.4离合器盖的设计 (12) 6离合器分离装置设计 (13) 6.1分离杆的设计 (13) 6.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (13) 7 离合器膜片弹簧设计 (14) 7.1 膜片弹簧的结构特点 (14) 7.3 膜片弹簧的弹性变形特性 (15) 7.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 (16) 7.4.1 H/h比值的选取 (17) 7.4.2 R及R/r确定 (17)
膜片弹簧离合器的设计与分析 第一章离合器概述 1.1离合器的简介： 联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三大器。它们涉与到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。 离合器是一种可以通过各种操作方式，在机器运行过程中，根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。 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的总成。目前，各种汽车广泛采用的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、和操纵机构等四部分。 离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，见图1-1离合器工作原理图 图1-1离合器工作原理图 1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第一轴；6—从动盘毂
1.2汽车离合器的主要的功用： 1.保证汽车平稳起步： 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。 2.便于换档： 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传动力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载： 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。 膜片弹簧离合器的优点： （1）、弹簧压紧力均匀，受离心力影响小 （2）、即使摩擦片磨损，压紧负荷也不减小 （3）、离合器结构简单，轴向尺寸小，动平衡性能好
拉式膜片弹簧离合器设计 1-轴承２—飞轮３—从动盘４-压盘５—离合器盖螺栓 6－离合器盖 7—膜片弹簧 8—分离轴承 9－轴 图1。1 离合器总成 一,拉式膜片弹簧离合器得优点 与推式相比,拉式膜片弹簧离合器具有许多优点:取消了中间支承各零件,并不用支承 环或只用一个支承环,使其结构更简单、紧凑,零件数目更少,质量更少;拉式膜片弹簧就是中部与压盘相压在同样压盘尺寸得条件下可采用直径较大得膜片弹簧,提高了压紧力与传递转矩得能力,且并不增大踏板力,在传递相同得转矩时,可采用尺寸较小得结构;在接合或分离状态下,离合器盖得变形量小,刚度大,分离效率更高;拉式得杠杆比大于推式得杠杆比,且中间支承减少了摩擦损失,传动效率较高,踏板操纵更轻便,拉式得踏板力比推式得一般可减少约;无论在接合状态或分离状态,拉式结构得膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触,在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程,不会产生冲击与哭声;使用寿命更长。 二,设计得预期成果 本次设计,我将取得如下成果:1、设计说明书:(1)离合器各零件得结构;(2)离合器主要参数得选择与优化;(3)膜片弹簧得计算与优化;(4)扭转减振器得设计;(5)离合器操纵机构得设计计算。2、图纸有:扭转减振器、摩擦片、膜片弹簧、从动盘、轴、压盘、离合器总成。
三,离合器得结构设计 为了达到计划书所给得数据要求,设计时应根据车型得类别、使用要求、制造条件,以及“系列化、通用化、标准化”得要求等,合理选择离合器结构。 ３、1离合器结构选择与论证 ３。1.1 摩擦片得选择 单片离合器因为结构简单,尺寸紧凑,散热良好,维修调整方便,从动部分转动惯量小,在使用时能保证分离彻底接合平顺,所以被广泛使用于轿车与中、小型货车,因此该设计选择单片离合器。摩擦片数为2。 3。１。2 压紧弹簧布置形式得选择 离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧得主要特点就是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧与分离杠杆。膜片弹簧与其她几类相比又有以下几个优点: (1)由于膜片弹簧有理想得非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变,从而使离合器在使用中能保持其传递转矩得能力不变。当离合器分离时,弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高,而就是降低,从而降低踏板力; (２)膜片弹簧兼起压紧弹簧与分离杠杆得作用,使结构简单紧凑,轴向尺寸小,零件数 目少,质量小; (3)高速旋转时,压紧力降低很少,性能较稳定;而圆柱弹簧压紧力明显下降; (4)由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触,故其压力分布均匀,摩擦片磨损均匀,可提高使用寿命; (5)易于实现良好得通风散热,使用寿命长; (6)平衡性好; (７)有利于大批量生产,降低制造成本。
拉式膜片弹簧离合器课程设计 汽车设计课程设计说明书 设计题目:拉式膜片弹簧离合器设计 姓名高阳周龙辉程续朝褚帅 院系交通学院 专业交通运输 年级交通本1401 学号 20142803331 20142803330 20142803329 20142803325 2017年06月30日 目录 摘要………………………………………………………………………………………… 1 1 绪论…………………………………………………………………………………………2 1.1离合器概论……………………………………………………………………………… 2 1.2 离合器的功用……………………………………………………………………………2 1.3 离合器的工作原理………………………………………………………………………3 1.4 膜片弹簧离合器的概论…………………………………………………………………4 1.5 拉式膜片弹簧离合器的优点……………………………………………………………5 2 离合器结构方案选取………………………………………………………………………5 2.1 离合器车型的选定
………………………………………………………………………5 2.2 离合器设计的基本要求…………………………………………………………………5 2.3 离合器结构设计…………………………………………………………………………6 2.3.1 摩擦片的选择…………………………………………………………………………6 2.3.2 压紧弹簧布置形式的选择……………………………………………………………6 2.3.3 压盘的驱动方式………………………………………………………………………6 2.3.4 分离杠杆、分离轴承…………………………………………………………………7 2.3.5 离合器的散热通风……………………………………………………………………7 3 离合器基本结构参数的确定………………………………………………………………7 3.1 摩擦片主要参数的选择…………………………………………………………………7 3.2 离合器后备系数β的确定………………………………………………………………8 3.3 单位压力P的确定………………………………………………………………………9 3.4单位压力P0的确定………………………………………………………………………9 4 离合器压盘设计…………………………………………………………………………10 4.1 压盘的传力方式选择……………………………………………………………………10 4.2 压盘的几何尺寸的确定…………………………………………………………………10 .3 压盘传动片的材料选择…………………………………………………………………10 4 5离合器膜片弹簧设计.................................................................................11 5.1 膜片弹簧的结构特点..............................................................................11 5.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式...............................................................11 5.3 膜片弹簧的弹性变形特性........................................................................11 5.4 膜片弹簧的参数尺寸确定........................................................................13 5.4.1 H/h比值的选取.................................................................................14 5.4.2 R及R/r确定 (14)
精品 河北工业大学 毕业设计说明书(论文) 作者：张洁学号： 070300 学院：机械学院 系(专业)：车辆工程 题目：离合器结构设计与强度分析 指导者：刘茜副教授 评阅者： 2011年05月28日
目录 1 绪论 (1) 1.1 离合器发展历史及趋势 (1) 1.2 离合器概述 (1) 2 离合器的结构设计 (5) 2.1 从动盘总成 (5) 2.2 压盘 (7) 2.3 膜片弹簧 (8) 2.4 分离杠杆、分离轴承 (8) 2.5 离合器的散热通风 (8) 2.6 离合器盖 (9) 2.7 本章小结 (9) 3 离合器的设计计算及校核 (9) 3.1 离合器设计已知的各项数据 (9) 3.2 膜片弹簧的设计与校核 (10) 3.3 摩擦片的设计 (17) 3.4 压盘的设计与校核 (20) 3.5 减震弹簧的计算与校核 (21) 3.6 从动盘毂的选取与校核 (23) 3.7 操纵机构 (24) 3.8 本章小结 (26) 结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
1 绪论 本次毕业设计选择课题为离合器结构设计及强度分析。离合器作为底盘传动系统中的重要部件，它在发动机到传动系之间起到桥梁作用，故它的重要性不可忽视。一个良好的离合器能够大幅提高汽车的驾驶舒适性、动力性及寿命，所以设计一个操纵简便、使用效率高的离合器是十分必要的。故而选择离合器设计的课题能够提高对汽车的重要部件的认知度。 1．1 离合器发展历史及趋势 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系[1]中作为一个独立的总成而存在，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摩擦式离合器，是主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片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。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采用多片离合器。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离合器[2]。 近年来，随着人们对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增强离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 1.2 离合器概述 1.2.1 离合器的分类[3] 现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，可按从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同分类如图1.1所示：
离合器设计指导书 一、设计的目的、任务及要求 1.目的 1）通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点； 2）根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器； 3）熟悉离合器设计的一般过程； 4）对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。 2.任务和要求 任务：设计给定车型离合器总成（不包括操纵机构）。 要求：在组长的领导下，各小组成员分工开展设计工作。设计完成后，每组要提交离合器设计说明书一份，从动盘总成装配图一张（1号）和零件图X张（3号）（每位成员需绘制一张图）。以组长为主进行设计工作，每位小组成员都要参方案论证，承担部分设计计算工作。 3.基本参数：按总体设计时给出的，缺少的参数上网查找（类似车型的即可）。 4.参考资料 1）《汽车工程手册》第二分册，机械工业出版社； 2）《离合器》，徐石安等编，人民交通出版社。 二、离合器结构方案选择 离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下： 1.从动盘数：单片； 2.压紧弹簧形式：膜片弹簧； 3.分离时离合器受力形式：推式； 4.压盘驱动形式：传力片式； 1）扭转减振器：有； 2）离合器操纵机构：机械式。 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生
汽车膜片弹簧离合器设计---设计说明书汇总 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
课程设计 汽车膜片弹簧离合器设计 姓名： 学号： 指导教师： 专业班级：
汽车膜片弹簧离合器设计---课程设计任务书 汽车离合器是发动机与变速箱之间的连接装置，起连接或断开动力的作用。离合器类型有多种，本课程设计要求设计膜片弹簧离合器，这种离合器是目前汽车上应用最多的一类离合器。要求通过学习掌握汽车膜片弹簧离合器的原理,结构和设计知识，用所给的基本设计参数进行汽车膜片弹簧离合器设计，绘制主要的零部件图纸，写出内容详细的设计说明书。 一、基本设计参数： 1.发动机型号: TJ370Q 2.发动机最大扭矩: 3200 Nm/(r/min) 3.传动系统传动比: 1挡: 主减速比: 4.驱动轮类型与规格: 145/70SR12 5.汽车总质量: 1429KG 二、设计内容及步骤 1、离合器主要参数的确定 （1）根据基本设计参数确定离合器主要参数：①后备系数；②单位压力；③摩擦片内外径D、d和厚度b；④摩擦因素f、摩擦面 数Z等。 （2）摩擦片尺寸校核与材料选择。 2、扭转减震器的设计 （1）确定扭转减震器结构 （2）确定扭转减震器主要参数
（3）确定减震弹簧尺寸 3、从动盘总成设计 （1）从动片设计 （2）从动盘毂设计 （3）确定从动盘摩擦材料 4、离合器盖总成的设计 （1）选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核 （2）离合器盖设计 （3）支撑环设计 5、膜片弹簧的设计 （1）膜片弹簧基本参数选择 （2）膜片弹簧强度计算 三、设计成果要求 1、设计计算说明书 （1）设计计算说明书要包括：封面、课程设计任务书、目录、中英文摘要、正文、参考文献等。 （2）正文主要体现：进行各零部件的参数选择与计算时的理论依据、计算步骤及对计算结果合理性的阐述。 （3）课程设计说明书统一用A4纸打印或撰写，要求排版整洁合理，字迹工整，图文并貌。 2、设计图纸 （1）零件图纸包括: 磨擦片、从动片、从动盘毂、压盘、膜片弹簧图 （2）离合器总成结构装配图 尺寸标注、公差标注、技术要求、明细栏等完整。
汽车离合器膜片弹簧的优化设计 发表时间：2018-03-14T14:47:21.667Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第30期作者：张文广 [导读] 在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。 摘要：用来切断和传递汽车传动系统关键装置的汽车离合器，它作为汽车传动器中不可或缺的一部分，对汽车的整车性具有十分重要的影响。虽然膜片弹簧离合器也是一种普通的汽车离合器，但它与其它的汽车离合器相比，具有一些不可比拟的优点。 关键词：汽车离合器；膜片弹簧；优化设计 1 前言 在生产汽车的过程中，汽车的燃油经济性、舒适性和动力性是汽车生产者必须考虑的问题。而作为汽车重要组成部件的离合器，对汽车的生产者和汽车购买者必须考虑的汽车的三性能具有重大的影响。 2 膜片弹簧离合器的工作特点 设计产品需要很多种类的信息，不仅包括使用产品必需的几何实体信息，同时还包括使用工程的分析、生产制造、检测信息等多方面的信息。因而，产品模型的创建是将与关于产品的多种信息一同编辑到一个统一的模型中。这些被同时涵盖的信息包括产品的几何模型的信息、文件导入的信息、有限的网格划分、制造、检测以及加工信息；还包括产品的制造信息、检测流程的信息和计划信息等。这个统一的模型是一个覆盖了相当宽广的领域的产品，它具有其自身的自适应性，这种自适应性主要表现为将几个不同却有关联的组成部分进行有机的结合，用来满足不同时期、不同工程的应用。传统的汽车离合器使用的离合器是由周置旋转弹簧所构成的，由于它设计上被其推式结构的限制，使它对于现今汽车离合器扭转传递的要求已经不能满足。而为了让汽车的驾驶员在使用汽车的过程中更省力，以拉式结构创造的膜片弹簧离合器与之相比显然是一个十分正确的选择。因而这种拉式的膜片弹簧离合器被广泛应用于国内外的重型卡车中。它具有以下优点： 2.1膜片弹簧具有其它用来制造离合器的材料不可比拟的特点，即它的非线性特性，这种特性可以保证摩擦片有一个大致不变的磨损范围内的弹簧压力，同时，与圆柱螺旋弹簧在分离时压力升高相反，膜片弹簧在分离时弹簧压力会降低，这就相当于降低了离合器的踏板力。 2.2近年来，传动片式结构成为最广泛采用的压盘驱动方式，它具有许多对于汽车离合器的制造来说十分优良的特性，如：它在传动时没噪声、相当高的效率和定心精确度以及其良好的平衡性等。由于传动片使用时没有摩擦并且弹性好，使得它可以呈轴向运动。这相对于其他材料制造出来的离合器来说，也是一个很大的优势。 2.3膜片弹簧在其安装位置上也十分有优势。由于它与离合器轴的中心线呈对称的安装位置，使得它即使在离合器高度旋转式，它所受的压力也不会由于受到离心力的影响而降低离合器的压紧力。 2.4膜片弹簧是一个起着双重作用的工具，它对离合器起着同时分离和压紧杠杆的作用。这样的一种构造，简化了离合器的结构，减少了零件的数量以及零件质量，使得离合器在轴向尺寸上大大地缩短了。它还具有提高热容量的作用，这是由于它的相当小的膜片弹簧离合器的尺寸所造成的。此外，还可以利用其腾出的空间来改变汽车的散热条件。 2.5由于弹簧膜片接触的事压盘的整个圆面，因此它对于压盘的压力分布得十分均匀，与摩擦片的接触也相当良好。这样一来，它对摩擦片形成的磨损是较为均匀的，因此可以将摩擦片的使用期限延长。 2.6从其生产出发，膜片弹簧拥有结构十分简单的主要零件，这种零件方便大规模地生产，这不失为一个降低汽车生产成本的好办法。 3 膜片弹簧基本参数的选择 3.1 H/h比值和h的选择 比值H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大。为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5~2.0,板厚2~4mm。本次设计H/h=1.75，h=2mm。 3.2 R/r比值和R、r的选择 研究表明，R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求，R/r一般为1.20~1.35。为使摩擦片上的压力分布较均匀，推式膜片弹簧的R值应取为大于或等于摩擦片的平均半径Rc，拉式膜片弹簧的r值应取为大于或等于Rc。而且，对于同样的摩擦片尺寸，拉式的R值比推式的大。这里R=90mm,r=70mm,R/r=1.286 3.3 α的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥底角α与内截锥高度H关系密切，α=arctanH/(R-r),一般在9°~15°范围内。本次α=10°。 3.4分离指数目n的选取分离指数目n常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12。本次分离指数目n=18 3.5膜片弹簧小端内径r0及分离轴承作用半径rf的确定 r0由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。rf应大于r0。本次设计r0=18mm，rf=20mm。 4 拉式膜片离合器关键零件的材料和制造工艺 国内膜片弹簧一般采用50CrVA，或是进口相应牌号的优质高精度钢板。为了保证其硬度、几何形状、金相组织、载荷特性和表面质量等要求，需进行一系列热处理。为了提高膜片弹簧的承载能力，要对膜片弹簧进行强压处理：即沿其分离状态的工作方向，超过彻底分离点后继续施加过量的位移，通过3～8次的过分离，便可使其高应力区发生塑性变形以产生残余反向应力。一般来说，经强压处理后，在同样的工作条件下，可提高膜片弹簧的疲劳寿命5％～30％。另外，还可以通过对膜片弹簧的凹面或双面进行喷丸处理，即以高速弹丸流喷射到膜片弹簧表面，使表层产生塑性变形，形成一定厚度的表面强化层，以增强弹簧疲劳强度。此外，为提高分离指的耐磨性，可对其端部进行高频感应加热淬火。为了防止膜片弹簧与压盘接触圆形处由于拉应力的作用产生裂纹，一般对该处进行挤压处理，以消除应力源。 膜片弹簧表面不得有毛刺、裂纹、划痕等缺陷，碟簧部分硬度为45～50HRC，分离指端硬度为55～62HRC，膜片弹簧的内、外半径公差一般为H11和h11，厚度公差偏差±0.025mm，上、下表面的表面粗糙度为1.6μm，底面的平面度一般要求小于0.1mm。膜片弹簧处于