大型客车膜片弹簧离合器设计.docx

1、 大型客车的膜片弹簧离合器设计一 绪论1.1离合器概述按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等。即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。

2、膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下优点2： （1）结合时平顺、柔和，使汽车起步时不震动、冲击；（2）离合器分离彻底；（3）从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副的冲击；（4）散热性能好；（5）高速回转时只有可靠强度；（6）避免汽车传动系共振，具有吸收震动、冲击和减小噪声能力；（7）操纵轻便；（8）工作性能（最大摩擦力矩和后备系数保持稳定）；（9）使用寿命长。1.2离合器的功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在

3、空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中

4、，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档。离合器所能传递的

5、最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。1.3离合器的工作原理如图1.1所示，摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮2和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖5上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘3两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再

6、传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘3压紧在飞轮上2，这样发动机的扭矩又传入变速器。图1.1 离合器总成 3-从动盘 6-压盘 1-离合器盖螺栓 2-离合器盖 9-膜片弹簧 13-分离轴承 1.4 膜片弹簧离合器概述膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦

7、片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降。那么可以看出，对于轻型车膜片弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧

8、有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎变平。同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态。当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离。膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的

9、，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力扩展到载货汽车和重型汽车上，国外已经设计出了传递转矩为802000N.m、最大摩擦片外径达420的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质

10、量达2832t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵采用压式机构，即离合器分离时膜片弹簧弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。1.5膜片弹簧与其他形式的弹簧的比较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。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点9：（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,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的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；（2）膜

11、片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，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）易于实现良好的通风散热，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。但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。二 大型客车的膜片弹簧离合器的设计要求以及设计方案基本

12、参数：驱动方式：4*2后轮驱动轴距mm:4100轮距前/后mm：1823/1700整备质量kg:7390最大总质量kg:10300标定（最大）功率/转速kw/rpm:132(180)/2300最大转矩/转速Nm/rpm:660/1500轮胎型号：825R20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，又能防止过载。2） 接合时要完全、平顺、柔和，保证起初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，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档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效果，以保证工作温度不致过高，

13、延长寿命。6） 操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。7） 具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。8） 应能避免和衰减传动系的扭转振动，并且具有吸收震动，缓和冲击和降低噪声的能力。9） 作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。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。三 膜片弹簧离合器的结构设计3.1摩擦片的选择 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和中、小型货车。对于大型客车，其主要参数可以

14、参考中型货车，因此该设计选择单片离合器。3.2压紧弹簧布置形式的选择由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用拉式结构。3.2.1拉式结构的特点与推式相比，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；拉式膜片弹簧是中部与压盘相压在同样压盘尺寸的条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，且并不增大踏板力，在传递相同的转矩时，可采用尺寸较小的结构；在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式的杠杆比大于推式的杠杆比，且中间支

15、承减少了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式的踏板力比推式减少很多；无论在接合状态或分离状态，拉式结构的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，不会产生冲击和哭声；使用寿命更长。3.2.2膜片弹簧的结构膜片弹簧实质上是一种用薄弹簧钢板制成的带有锥度的碟形弹簧.其小端的锥面上均匀地开有许多径向切槽,以形成分离指,起分离杠杆的作用,其余未切槽的大端起压缩弹簧的作用.膜片弹簧的结构形状如下图所示,它是由弹簧钢板冲压而成的。膜片弹簧膜片弹簧两侧有钢丝支承圈,借膜片弹簧固定铆钉将其安装在离合器盖上.在离合器没有固定到飞轮上时,膜片弹簧不受力,处于自由

16、状态,如下图a所示,此时,离合器盖与飞装面之间有一距离l.当将离合器盖用连接螺钉固定到飞轮上时,由于离合器盖靠向飞轮,膜片弹簧钢丝支承圈则压向膜片弹簧使之发生弹性变形,膜片弹簧的圆锥底角变小.几乎接近于压平状态,同时,在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力,使离合器处于接合状态,如下图b所示,当分离离合器时,分离轴承左移,如下图c所示,膜片弹簧被压在前钢丝支承圈上,其径向截面以支承圈为支点转动,膜片弹簧变成反锥形状.使膜片弹簧大端右移,并通过分离弹簧钩拉动压盘使离合器分离.膜片弹簧离合器的工作原理图（a）自由状态； （b）压紧状态； （c）分离状态上图为推式膜片弹簧离合器的工作原理图,拉式中膜片弹簧

17、的安装方向与推式相反,接合时膜片弹簧的大端支承在离合器盖上,以中部压紧在压盘上,将分离轴承向外拉离飞轮,即可实现分离.3.2.3膜片弹簧离合器的结构特点1) 膜片弹簧的轴向尺寸较小而径向尺寸很大,这有利于在提高离合器传递转矩能力的情况下减小离合器的轴向尺寸.2) 膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用,故不需要专门的分离杠杆,使离合器的结构大大简化,零件数目少,质量轻.3) 由于膜片弹簧轴向尺寸小,所以可以适当增加压盘的厚度,提高热容量;而且还可以在压盘上增设散热筋及在离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件.4) 膜片弹簧离合器的主要部件形状简单,可以采用冲压加工,大批量生产时可以降低生产成本.采

18、用无支承环式的拉式膜片弹簧离合器,MFZ型,直接在冲压离合器盖上冲压出一个环形凸台以支承膜片弹簧.拉式无支承环结构形式3.3从动盘的设计 根据已知条件知道10吨大型客车可选取单片干式膜片弹簧摩擦离合器，因为这种结构的离合器结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘结合平顺，广泛用于轿车及微、中型客车和货车上，在发动机转矩不大于1000N.m的大型客车和重型货车上也有所推广。因此该离合器选取单片干式膜片弹簧离合器。3.3.1从动盘结构及工作原理 在现代汽车上一般都采用带有扭转减振的从动盘,用以避免汽车传动系统的共振,缓和冲击,减少噪声,提高传动

19、系统零件的寿命,改善汽车行使的舒适性,并使汽车平稳起步。从动盘主要由从动片，从动盘毂，摩擦片等组成，摩擦片1，13分别用铆钉14，15铆在波形弹簧片上，而后者又和从动片铆在一起。从动片5用限位销7和减振盘12铆在一起。这样，摩擦片，从动片和减振盘三者就被连在一起了。在从动片5和减振盘12上圆周切线方向开有6个均布的长方形窗孔，在在从动片 和减振盘之间的从动盘毂8法兰上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔中装有减振弹簧11，以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的窗孔上都制有翻边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从动盘毂之间还装有减振摩擦片6，9。当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对

20、从动盘毂发生来回转动，系统的扭转能量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。 1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘3.3.2从动盘的设计要求（1） 为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小（2） 为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等从动盘应具有轴向弹性（3） 为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减 振器（4） 要有足够的抗爆裂强度3.4压盘的驱动方式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，但这种连接应允许压盘

21、在离合器分离过程中能自由的作轴向移动。 压盘与飞轮的连接方式或驱动方式有：凸块窗孔式、传力销式、键式以及弹性传动片式等。近年来广泛采用弹性传动片式。因为另外几种方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约为0.2mm）。这样在传动时将产生冲击和噪声，甚至可能导致凸块根部产生裂纹而造成零件的早期破坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。弹性传动片是由薄弹簧钢冲压而成（见下图），其一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，且一般用34组（每组24片）沿圆周切向布置以改善传动片的受力状况，这时，当发动机传动片时受拉，当由车轮滑行时反转受压。这

22、种利用传动片驱动压盘的方式不紧消除了上述缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的定中。所以该离合器采用弹性传动片。 压盘的驱动方式a凸块窗孔式；b传力销式；c键槽指销式；d键齿式；e弹性传动片式3.5 分离杠杆、分离轴承、分离套筒的设计分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器弹簧的推力并推动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作用在其上面的弯曲应力。 分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，推动旋转中的膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离

23、轴承在工作中主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生离心力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两种。前者适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂的密封止推球轴承;小型车有时采用含油石墨止推滑动轴承。分离轴承与膜片弹簧之间有沿圆周方向的滑磨，当两者旋转中不同心时也伴有径向滑磨。为了消除因不同心导致的磨损并使分离轴承与膜片弹簧内端接触均匀，膜片弹簧离合器广泛采用自动调心式分离装置。它有内圈旋转轴承，轴承罩，波形片簧4，它由厚约为0.7的65Mn钢带制成，油淬、模内回火度HRC4351）及分离套筒组成。由于轴承与套筒间都留有足够径向间隙以保证分离轴

24、承相对于分离套筒可以径向移动1mm左右，所以当膜片相对分离套筒有偏斜时，由于波形片簧能够产生变形，允许分离轴承产生相对的偏斜，以保证膜片弹簧仍能被均匀的压紧，也防止了膜片弹簧分离指处的异常磨损并减少了噪音。另外由于分离指与直径较小的轴承内圈接触，则增大了膜片弹簧的杠杆比。 分离套筒支撑着分离轴承并位于变速器第一轴轴承盖的轴颈上，可以轴向移动。分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有34mm间隙，以免在摩擦片磨损后引起压盘压力不足而导致离合器打滑使摩擦片以及分离轴承烧坏。此间隙使踏板有段自由行程。有的轿车采用无此间隙的内圈恒转式结构，用轻微的油压或弹簧力使分离轴承与杠杆端（多为膜片弹簧）经常贴

25、合，以减轻磨损和减少踏板行程。自动调心轴承装置1分离轴承罩；2分离轴承；3分离套筒；4波形弹簧片3.6离合器壳的设计在本设计中,由于不知道发动机曲轴,飞轮等零件的尺寸,因而只有本设计计算出的压盘以及该离合器的结构特点和以往经验来确定。该离合器壳采用灰铸铁铸造而成。3.6.1离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度，该离合器盖采用厚度约为4的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的复

26、杂形状。3.6.2离合器的对中问题离合器盖内装有分离杠杆、压盘、压紧弹簧等重要零件，因此它相对与飞轮必须有良好的对中，否则会破坏离合器的平衡，严重影响离合器的工作。离合器盖的对中方式有两种，一种是用止口对中，另有种是用定位销或定位螺栓对中，由于本设计选用的是传动片传动方式，因而离合器盖通过一外圆与飞轮上的内圆止口对中。3.7离合器的散热通风试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过C时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘，工作表面的瞬时温度一般在C以下。在特别频繁的使用下，压盘表面的瞬时温度有可能达到。过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂。为使摩擦表面温度不

27、致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜片弹簧式离合器本身构造能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。四.膜片弹簧离合器基本参数的确定4.1.从动盘设计从动盘总成由摩擦片，从动片，减震器和从动盘穀等组成。它虽然对离合器工作性能影响很大的构件，但是其工作寿命薄弱，因此在结构和材料上的选择是设计的重点。从动盘总成应满足如下设计要求：（1）为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小（2）为了

28、保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等从动盘应具有轴向弹性（3）为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减振器（4）要有足够的抗爆裂强度4.11摩擦片外径D、内径d和厚度b摩擦片外径D（mm）也可以根据发动机最大转矩（N.m）按如下经验公式选用，式中，为直径系数，其取值范围如下图：因为本次设计的大型客车的最大质量为10.3t，采用的是单片离合器的设计。根据前面给出的最大转矩，所以取值范围是16.018.5.则外径D的范围是：411462.4mm，取D=430mm.根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表 “离合器摩擦片尺寸系列和参数”（即GB145774）离合器

29、摩擦片尺寸系列和参数：外径D/160180200225250280300325350380405430内径d/110125140150155165175190195205220230厚度/3.23.53.53.53.53.53.53.54444=d/D0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.5400.5430.5350.53210.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.8270.8430.8400.847单面面积/cm21061321602213024024665466787299081037可以通过上表，取

30、得摩擦片有关标准尺寸：外径D=430mm,内径d=230mm,厚度h=4mm, =d/D=0.532，单面面积1037cm2.4.1.2后备系数的确定后备系数 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。在开始设计离合器时一般是参照统计质料，并根据汽车的使用条件，离合器结构形式等特点，初步选定后备系数 。选择时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通

31、常轿车和轻型货车=1.21.75。本设计的是10吨大型客车的离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取值范围”（见下表），并根据最大总质量为614t的商用车=1.502.25，结合设计实际情况，故选择=2.0。则可以算出其转矩容量Tc=Temax=2*660=1320N.m离合器后备系数的取值范围车 型后备系数乘用车及最大总质量小于6t的商用车1.201.75最大总质量为614t的商用车1.502.25挂车1.804.004.1.3摩擦片的选择以及摩擦因数u、摩擦面数Z和离合器间隙t的设计摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方

32、面的要求：（1）应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小。（2）要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。（3）要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好（4）热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦（5）磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面（6）油水对摩擦性能的影响应最小（7）结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象由以上的要求,目前车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺点是材料的性能不稳定，温度，滑磨速度及单位压力的增加都

33、将摩擦系数的下降和磨损的加剧。 所以对于大型客车，显然不能满足要求，故选择具有传热性好、强度高、耐高温、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。摩擦片的摩擦因数u取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。摩擦因数u的取值范围见下表。表4-1 摩擦材料的摩擦因数f的取值范围摩 擦 材 料摩擦因数u石棉基材料模压0.200.25编织0.250.35粉末冶金材料铜基0.250.35铁基0.350.50金属陶瓷材料0.701.50本次设计选择的材料为粉末冶金的铸铁材料。所以取u= 0.40 。摩擦面数Z为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的

34、大小及其结构尺寸。本次设计取单片离合器 Z = 2 。离合器间隙t是指离合器处于正常结合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙t一般为34mm 。本次设计取t =3 mm 。4.1.4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，

35、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。面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸；外径D=430 内径d=230 厚度h=4 内径与外径比值=0.532，且 =0532在0.530.70之间，符合要求。而=2 ， 要求单位压力p需要先求压紧力F其中其中为摩擦片的摩擦因数 (选用粉末冶金材料,则取=0.4),Z为摩擦片数量(单片Z=2，双片Z=4)，由此可得：压紧力F=11KN而单位压力p=F/a=11000/103700=0.106N/mm2由下图可知,符合要求.即摩擦面上的单位压力PP=0.35N/mm2,没有超出允许范围

36、.因此上述各基本结构参数合适。 摩擦片单位压力p的取值范围 摩 擦 材 料 石棉基材料模压0.20.100.25编织0.30.250.35粉末冶金材料铜基0.30.30左右铁基0.40.30左右金属陶瓷0.40.350.65无石棉有机摩擦材料0.20.40.200.404.1.5基本参数初选的校核与确定4.1.5.1摩擦片尺寸的校核1.摩擦片外径D（mm)的选取应使最大圆周速度不能超过6570m/s,即-36570m/s式中, v 为摩擦片最大圆周速度(m/s);n为发动机最高转速(r/min)。V=3.14*1500*430/60000=33.755m/s65m/s,满足要求。4.1.5.2

37、单位摩滑功的计算校核为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值w。汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)为：W = ()式中，m 为汽车总质量(kg)；rr 为轮胎滚动半径(m)；i为汽车起步时所用变速器档位的一档传动比；i为主减速器传动比；n为发动机转速(r/min)。ma已知为10.3t，轮胎滚动半径根据公式，轮胎型号，数据由同型号客车的万向节设计同学提供，为rr=2079mm,同样的减速器传动比为ig=9.3611.7,取10，变速器传动比由变速器设计的同学提供，为：i0=6.06.5，取6.0.则通

38、过这些数据计算出W=41053.2J，单位面积的摩滑功为w=W/A=0.3950.4J/mm2,所以满足要求。其他参数的选择均在许用值范围之内，故本次设计的基本结构参数满足设计要求。4.2离合器从动片和从动盘毂设计为了使离合器结合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都作成具有轴向弹性的结构，这样，在离合器的结合过程中，主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的，从而保证离合器所传递的力矩是缓和增长的。由于其采用整体式弹性从动片，从动片沿半径方向开槽,其结构简图见下图,将外圆部分分割成许多扇形,并将扇形部分冲压成依次向相同方向弯曲的波浪形,使其具有轴向弹性,两边的摩擦片则分别铆在扇形片上.在

39、离合器结合的过程中,从动片被压紧,弯曲的波浪扇形部分被逐渐压平从动盘摩擦面片所传递的转矩逐渐增大,使其结合过程较平顺,柔和,整体式弹性从动片根据从动片尺寸的大小可制成612个切槽,并常常将扇形部分与中央部分的连接处切成T形槽,目的是进一步减小刚度,增加弹性.相关结构尺寸本次设计不作要求。从动盘毂在变速器第一轴前端的花键上，目前一般都采用齿侧定心的矩形花键，花键之间为动配合，以便在离合器分离和结合时从动盘毂能够在轴上自由移动。 本离合器设计中的从动盘毂花键也用齿侧定心的矩形花键。在设计从动盘毂花键时，可以根据从动盘外径和发动机的扭矩来选取。具体尺寸设计本次设计不作要求。五离合器压盘设计5.1压盘

40、概述及材料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，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器的分离过程中能自由的沿轴向移动。如前面所述采用采用传动片式的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。对压盘结构设计的要求:1)压盘应具有较大的质量,以增大热容量，减小温，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热筋或鼓风筋，以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽，也可以采用传热系数较大的铝合金压盘。2)压盘应具有较大刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的

41、翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离，厚度约为1525 mm 。3)与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度应不低于1520 gcm 。4)压盘高度(从承压点到摩擦面的距离)公差要小。压盘形状一般比较复杂，而且还需要耐磨，传热性好和具有较高的摩擦系数，故通常用灰铸铁铸造而成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为HB170227，其摩擦表面的光洁度不低与1.6。为了增加机械强度，还可以另外添加少量合金元素。在本设计中用材料为3号灰铸铁JS1，工作表面光洁度取为1.6.5.2压盘的结构尺寸设计5.2.1压盘内外径的设计由于前面摩擦片的内外径已知，根据经验，压盘的外径一

42、般比摩擦片外径大一些，内径比摩擦片内径小一些。则初选D0=435mm,d0=225mm.5.2.2压盘的厚度设计其厚度设计主要依据以下两点（1） 在离合器的结合过程中，由于滑磨功的存在，每结合一次都要产生大量的热，而每次结合的时间又短（大约在3秒钟左右），因此热量根本来不及全部传到空气中去，这样必然导致摩擦副的温升。在频繁使用和困难条件下工作的离合器，这种温升更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起摩擦片和压盘的损坏。 由于用石棉材料制成的摩擦片导热性很差，在滑磨过程中产生的热主要由飞轮和压盘等零件吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘有足够大的质量以吸

43、收热量。（2） 压盘应具有较大的刚度 压盘应具有足够大的刚度，以保证在受热的情况下不致产生翘曲变形，而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。 鉴于以上两个原因压盘一般都做得比较厚（载重汽车上一般不小于15，不大于40mm），但一般不小于10 在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为20。至此，可以确定其质量m = ，取密度7.8g/cm3.体积V=h*(D02-d02)/4.代入数据，可得压盘质量m=16.97kg.5.2.3压盘质量的校核在初步确定该离合器压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，其接合一次的温升不得超过810。若温升过高可以适当增加压盘的厚度。根据下面公式来进行校核：

44、 = 式中：温升， L滑磨功，N.m,L=0.5JW= ,m=m=分配到压盘上的滑磨功所占的百分比：单片离合器压盘=0.50C压盘的比热容，对铸铁压盘，C=544.28J/(K)m压盘质量， 根据公式代入相关数据可得；=0.5*41053.2/(544.28*16.9)=2.23 810 故该厚度符合要求5.3压盘传动片的设计5.3.1压盘传动片的材料选择传力片材料选用80号钢,根据前面所设计的压盘,摩擦片及从动片的厚度,以及以往的设计经验,传动片的结构示意图传动片的强度校核初步定传动片的设计参数如下：共设3组传动片（i=3）,每组2片（n=4）,传动片的几何尺寸为：宽b=30，厚h=1,传力

45、片上孔间的距离l=90,孔的直径d=10，传力片切向布置，圆周半径（也即是孔中心所在圆周半径）R=220，传动片的材料弹性模量E=210MP，根据上面所选定的尺寸进行传动片的强度校核，根据下面几个相关公式：=ld (有效长度) =12Eni/ （总刚度） =3Eh/(压盘，膜片弹簧和离合器盖组装时的最大应力) =3Eh/6/inRb+/ inRbh(正向驱动时应力公式) =3Eh/+6/inRb/ inRbh(反向驱动时应力公式) =f(弹性恢复力) 进行校核。需要校核。回去看书。回去看书。六离合器盖的设计离合器盖一般都与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的一部分转矩。此外，它还是离合器压紧弹簧和分离杠杆的支承壳体。因此，在设计中应注意以下几个问题：（1）离合器的刚度离合器分离杠杆支承在离合器盖上，如果盖的刚度不够，即当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合器操纵机构的传动效率，严重时还可能造成离合器分离不彻底，引起摩擦片的早期磨损，还会造成变速器的换档困难。因此为了减轻重量和增加刚度，该离合器盖采用厚度约为4的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷边的