汽车设计课程设计离合器设计说明书

汽车设计课程设计说明书新赛欧1.2L汽车离合器设计设计者:指导教师：上海理工大学2014年6月28日1目录第1章绪论 (1)1.1离合器的基本组成 (1)1.2离合器的功用及分类 (1)1.3课程设计目的 (2)1.4离合器的设计的基本要求 (2)1.5设计步骤 (3)第2章离合器结构方案分析 (4)2.1离合器车型的选定 (4)2.2离合器结构设计 (7)2.2.1摩擦离合器的组成 (7)2.2.2从动盘数的选择 (8)2.2.3压紧弹簧和布置形式的选择 (8)2.2.4膜片弹簧的支撑形式选择 (10)2.2.5压盘驱动形式选择 (11)2.2.6扭转减震器 (11)2.2.7膜片弹簧离合器的工作原理 (11)第3章离合器基本参数的确定 (12)3.1离合器后备系数Β (12)3.2单位压力P0 (12)3.3摩擦片外径D、内径D和厚度B (13)3.4摩擦因数F、摩擦面数Z和离合器间隙△T (14)第4章离合器基本参数的约束条件 (15)4.1摩擦片外径D (15)4.2摩擦片的内、外径比C (15)4.3后备系数Β (15)4.4摩擦片内径D (15) (15)4.5单位摩擦面积传递的转矩TC04.6单位压力P0 (16)4.7离合器单位摩擦面积滑磨功Ω (16)第5章离合器主要零件的结构选型及设计计算 (18)5.1从动盘总成设计 (18)5.1.1从动盘总成的结构型式的选择 (18)5.1.2从动片结构型式的选择 (19)5.1.3从动盘毂的设计 (19)5.2离合器盖总成设计 (20)5.2.1离合器盖设计 (20)5.2.2压盘设计 (21)5.3离合器分离装置设计 (21)5.3.1分离轴承 (21)5.3.2分离套筒 (21)5.4膜片弹簧的设计 (22)5.4.1膜片弹簧基本参数的选择 (22)5.4.2膜片弹簧基本参数约束条件的检验 (24)5.4.3膜片弹簧材料及制造工艺 (26)5.5扭转减振器 (26)5.5.1扭转减振器的功用 (26)5.5.2扭转减振器组成 (27)5.5.3减振器的结构设计 (27)5.5.4离合器输出轴的设计 (32)谢辞 (32)参考资料3第1章绪论1.1离合器概述离合器位于发动机和变速器之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它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离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

1.1.1离合器的基本组成一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）、操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板、传动部件）四大部分组成。

1.1.2离合器的功用及分类离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以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；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，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。

汽车离合器有摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。

目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。

摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。

干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。

湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。

1.1.3离合器的设计的基本要求为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求：1)在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。

2)接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。

3)分离时要迅速、彻底。

4)从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。

5)应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。

6)应能避免和衰减传动系的扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。

7)操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。

8)作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。

9)具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。

10)结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

1.1.4离合器设计的任务1)从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总成设计方案，为各零件设计提供整体参数和设计要求；2)对各零件进行合理布置和运动校核；3)对整体性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标实现；4)协调好整体总成与零件之间的匹配关系，配合零件完成布置设计，使整体的性能及可靠性达到设计要求。

1.1.5设计原则及目标1)离合器的选型应根据汽车型谱、市场需求、产品的技术发展趋势和企业的产品发展规划进行。

2)选型应在对同类型产品进行深入的市场调查、使用调查、生产工艺调查、样车结构分析与性能分析及全面的技术、进行分析的基础上进行3)应从已有的基础出发，对原有离合器和引进的样本进行分析比较，继承优点，消除缺陷，采用已有且成熟可靠的先进技术与结构，开发新型离合器。

4)涉及应遵守有关标准、规范、法规、法律，不得侵犯他人专利。

5)力求零件标准化、部件通用化、产品系列化。

图1-1离合器爆炸图5第2章离合器结构方案选取2.1 离合器车型的选定2.1.1 车型简介雪佛兰新赛欧是上海通用汽车有限公司针对现今中国家庭用车实际需求，在原赛欧基础上全新打造的产品。

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2.1.2车型基本参数如下表：表2-1起亚狮跑2.0L GL MT 两驱版基本参数续表2-12.2离合器结构设计2.2.1摩擦离合器的组成1.主动部分：包括飞轮、离合器盖、压盘等部件。

这部分与发动机曲轴连在一起，离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠3－4个传动片传递转矩的。

从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。

从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。

2.压紧机构：压紧机构主要由螺旋弹簧或膜片弹簧（又称碟簧）组成，与主动部分一起旋转，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和盘压间的从动盘压紧。

3.操纵机构：操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与接合程度的一套专设机构，它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等部件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。

4.其他部件：为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器7的从动盘上附装有扭转减振器（如图2-1）。

为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。

为此，往往在动盘本体圆周部分，沿径向和周向切槽。

再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。

（如图2-2）图2-1从动盘附装扭转减振器图2-2带减振器的从动盘2.2.1 从动盘数的选择1.单片离合器对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，在布置尺寸容许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘，如图2-3所示。

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，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证接合平顺。

2.双片离合器双片离合器(图2-4)与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；结合更为平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热，加快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易分离彻底，所以，设计时在结构上必须采取相应的措施；轴向尺寸较大，结构复杂；从动部分的转动惯量较大。

这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。

3.多片离合器多片离合器多为湿式，具有接合更加平顺柔和，摩擦表面温度较低，磨损较小，使用寿命长等优点。

但分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大，主要应用于最大总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。

本次设计为轿车膜片弹簧离合器的设计，设计原始数据为：发动机的最大转矩T e max=115 N∙m，转矩较大，故选用单片摩擦离合器作为本次设计对象。

9图2-3 单片离合器 图2-4 双片离合器 2.2.2 压紧弹簧布置形式选择1. 周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。

此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。

为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。

在某些重型汽车上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。

压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，且当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递转矩的能力随之降低。

此外，弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。

2. 中央弹簧离合器中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大。

由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。

此外，压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整。

这种结构多用于重型汽车上。