【正文】 具有軸向彈性的從動(dòng)盤， 離合器的接合平順性 得到了提高 。離合器從動(dòng)盤總成中裝有扭轉(zhuǎn)減振 器， 避免 了傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲和 避免過載 。 近年來， 隨著 人們對(duì)離合器的要求越來越高， 離合器 的 結(jié)構(gòu)正逐步地 由 推式膜片彈簧 結(jié)構(gòu) 向拉式膜片彈簧 結(jié)構(gòu)發(fā)展， 離合器的 操縱形式正 由 傳統(tǒng)的 機(jī)械 操縱形式 向自動(dòng)操縱的形式發(fā)展。因此， 提高離合器的可靠性和 使用壽命 、適應(yīng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)、增加離合器轉(zhuǎn)矩傳遞能力和使操縱簡化是離合器未來發(fā)展的趨勢 。 離合器的工作原理 離合器由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)五 大 部分組成。 由圖 可知，離合器蓋 1 與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起，當(dāng)膜片彈簧 3 被 壓緊 ，離合 器處于接合 狀態(tài) 時(shí)， 膜片彈簧大端對(duì)壓盤 5 產(chǎn)生一個(gè)壓緊力 ，使得壓盤 5 與從動(dòng)盤6 摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力 ，帶動(dòng)從動(dòng)盤總成旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)矩的輸出 。 要分離離合器時(shí)， 踏下 離合器踏板 8，通過操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成 7 前移推動(dòng)膜片彈簧 ，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳 力 片的彈力作用下離濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 開摩擦片，使從動(dòng)盤總 與飛輪 成處于分離位置， 從而 切斷了發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩的輸出，完成離合器的分離過程， 。 （ 1）接合位置 （ 2）分離位置 1離合器蓋 2鉚釘 3膜片彈簧 4支撐環(huán) 5壓盤 6摩 擦片 7分離軸承總成 8離合器踏板 9輸出軸 圖 膜片彈簧離合器的工作原理圖 離合器的功用及要求 離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的總成，其主要功用是 （ 1） 實(shí)現(xiàn) 和 切斷發(fā)動(dòng)機(jī) 動(dòng)力 的 傳遞， 保證汽車起步時(shí) 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系 接合 平順 ，確保汽車平穩(wěn)起步。 （ 2） 在換擋過程中 將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少 換擋時(shí)變速器中 齒輪之間的沖擊 。 （ 3） 在 受到 過大 動(dòng)載荷 的工作過程時(shí)，能限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系過載，避免 因過載而 導(dǎo)致零部件 損壞。 （ 4） 有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。 為了保證離合器具有 穩(wěn)定 的工作性能，汽車離合器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列 基本要求： （ 1） 在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。 （ 2） 接合時(shí)要平順柔和，以保證汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。 （ 3） 分離時(shí)要迅速、徹底。 （ 4） 離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換擋濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 和減小同步器的磨損。 （ 5） 應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。 （ 6） 應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 （ 7） 操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛 員的疲勞。 （ 8） 作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 （ 9） 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 （ 10） 結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。 Pro/ENGINEER 的介紹 Pro/ENGINEER 三維設(shè)計(jì) 軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。 Pro/ENGINEER 軟件 的顯著特點(diǎn)是參數(shù)化建模技術(shù) ， 是最早應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)的軟件 ，在目前的三維 設(shè)計(jì) 軟件領(lǐng)域 中占有著重要地位， Pro/ENGINEER作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2 離合器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤的選擇 對(duì)轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般不大，在 布置尺寸允許的條件下，離合器通常只設(shè)有一片從動(dòng)盤。單片離合器有結(jié)構(gòu) 簡單、尺寸緊湊，散熱良好、維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能夠保證分離徹底、接合平順 等的優(yōu)點(diǎn) 。 雙 片離合器與單片離合器相比， 摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大；在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下， 雙片離合器具有 徑向尺寸 較小，踏板力較小和 接合比較平順 的優(yōu)點(diǎn)。但是中間壓盤通風(fēng)散熱不好，雙片離合器 起步 時(shí)負(fù)載不均勻，因而容易 導(dǎo)致產(chǎn)熱過多使 摩擦片 燒壞 ，分離也不夠徹底。雙片離合器 一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場合。 多片離合器多為濕式，它有 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 、 分離不徹底、散熱條件差和壓盤調(diào)整困難等 缺點(diǎn)，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。但是它也有接合平順柔和、摩擦表面濕度較低、磨損較小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)， 因此 重型牽 引車和自卸車上 也采用多片離合器 。 經(jīng)過分析比較，該設(shè)計(jì)的是 載重 2 噸輕型 載貨汽車 ，該車最大扭矩為 179N/m，所以在設(shè)計(jì)中采用 用單片離合器，即該離合器只設(shè)有一片從動(dòng)盤 。如圖 所示為帶扭轉(zhuǎn)減震器的單片式從動(dòng)盤。 圖 帶減震器的 單片式 從動(dòng)盤 壓緊彈簧和布置形式的選擇 周置彈簧在受到受離心力作用時(shí)會(huì)向外彎曲，導(dǎo)致彈簧壓緊力下降， 傳遞 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 矩的能力降低，目前周置彈簧離合器主要用在商用載重汽車上。中央彈簧離合器采用圓柱螺旋彈簧，其結(jié)構(gòu)軸向尺寸大。斜置彈簧主要在 重型汽車上使用，突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能十 分穩(wěn)定，踏板力較小。膜片彈簧 的 彈簧壓力在摩擦片 磨損的允許范圍內(nèi)基本不變，使傳遞的轉(zhuǎn)矩變化不大 ，另外它兼起壓緊彈簧和分離杠 桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，質(zhì)量小。膜片彈簧的大端 與壓盤接觸，其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，提高 了摩擦片的使用壽命 。 其中 拉式膜片 彈簧取消了中間支承各零件，并只用一個(gè)或不用支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、零 件數(shù)目更少，質(zhì)量更小。它是以中部與壓盤相壓，在同樣壓盤尺寸下 可采用直徑較大的膜片彈簧，從而提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但 不增加踏板力， 在接合和分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故 分離效果更高。但是拉式膜片彈簧 需專門分離軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。推式摸片彈簧結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸較簡單，分離行程比拉式小。故 本次設(shè)計(jì) 選擇推式膜片彈簧。 壓盤驅(qū)動(dòng)方式的選擇 壓盤是離合器的 主動(dòng)部件，在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它和飛輪一起帶動(dòng)從當(dāng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所以 壓盤 和飛輪 必須 有一定的聯(lián)系，但這種聯(lián)系又 要保證 在離合器分離過程中 壓盤能 在軸向 自由 的 移動(dòng)，使壓盤和從動(dòng)盤 分離 。壓盤的傳力方式有 以下 幾種： (1)凸臺(tái)式連接方式； (2) 鍵式連接方式； (3)銷式連接方式 ； (4)傳力片式。現(xiàn)在汽車離合器中廣泛采用傳力片的傳動(dòng)方式。由彈簧鋼帶制 成的傳力片的一端鉚在離合器蓋上，另一端用螺釘固定在 壓盤上，為了改善傳力片的受力情況，它一般都是沿圓周切向布置。 傳力片 式 的連接方式還簡化了壓盤的結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中。所以本次設(shè)計(jì)中采用傳力片式的壓盤驅(qū)動(dòng)方式。 離合器的散熱通風(fēng) 根據(jù)研究 ，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過200~180 176。C 時(shí)摩擦片磨損速度急劇 增加，接合狀態(tài)下的離合器壓盤 ，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在 180 176。C 以下。在 特別頻繁的使用 條件下 ，壓盤 工作 表面的瞬時(shí)溫度有可能達(dá)到 1000176。C。過高的溫度 可能使壓盤變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使壓盤 表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求 離合器具有良好的通風(fēng)散熱 。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有： （ 1） 在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋 。 （ 2） 在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽。 （ 3） 將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng) 。 （ 4） 在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) （ 1） 膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，零件數(shù)目少，重量輕。 （ 2） 離合器結(jié)構(gòu)大大簡化并顯著的縮短了離合器的軸間尺寸。 （ 3） 膜片彈簧具有良好的非線性特征 ，設(shè)計(jì)合適時(shí) 可以使摩擦片磨損到極限 位置時(shí) ，壓緊力仍能保持很少改變，可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便。 （ 4） 膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器的旋轉(zhuǎn)軸線是完全對(duì)稱的，因此壓緊力不會(huì)受到離心力的影響，很適合高速旋轉(zhuǎn)。 確定離合器的類型 本車設(shè)計(jì)采用單片推式膜片彈簧離合器。本車采用的 因?yàn)槟Σ潦诫x合器 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，維修方便，目前大多數(shù)汽車都采用這種形式的離合器 。濕式離合器大多是多盤式離合器，主要用于需 要 傳遞較大轉(zhuǎn)矩的 重型載貨汽車的 離合器，該車型傳遞的轉(zhuǎn)矩不大，所以采用干式離合器。采用膜片彈簧離合器是因?yàn)槟て瑥椈呻x合器具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先， 膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿的作用，使零件數(shù)目減少，重量減輕 ；其次，大大簡化了 離合器的結(jié)構(gòu) 并顯著的縮短了離合器的軸間尺寸 ；再者， 膜片彈簧具有良好的非線性特征 ， 設(shè)計(jì)合適 時(shí) 可以使摩擦片磨損到極限 位置時(shí) ，壓緊力仍能保持很少改變，可以減輕分離離合器時(shí)的踏板力，使操縱輕便 ；另外， 膜片彈簧的安裝位置對(duì)離合器的旋轉(zhuǎn)軸線是完全對(duì)稱的，因此壓緊力不會(huì)受到離心力的影響，很適合高速旋轉(zhuǎn) 。由 于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴(kuò)展到載貨汽車上。選擇單片式從動(dòng)盤是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。采用傳動(dòng)片式是因?yàn)閭髁ζ?qū)動(dòng)方式 簡化了壓盤的結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中 。選擇推式離合器是因?yàn)槠漭^拉式離合器零件數(shù)目更少，結(jié)構(gòu)更簡化，分離軸承機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和拆裝簡單。 綜上所述本次設(shè)計(jì)選擇單片推式膜片彈簧離合器。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 離合器設(shè)計(jì) 離合器的基本參數(shù)及尺寸選擇 傳遞轉(zhuǎn)矩是離合器 的基本功能之一，因此離合器的轉(zhuǎn)矩容量是離合器最為基本的性能之一。但是通常它只能用來初選出離合器的原始參數(shù)，為了保證傳遞扭矩可靠，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)含有設(shè)計(jì)因子。轉(zhuǎn)矩容量 cT 與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 關(guān)系式為： maxceTT?? (31) 或?qū)懗? m axeeT ZR N??? (32) 式中， ? 為離合器的后備系數(shù)， 1?? 。 離合器的另一個(gè)重要的基本功能就是保證汽車平穩(wěn)起步。 汽車起步時(shí)是靠離合器的滑磨。滑磨 會(huì) 導(dǎo)致離合器摩擦片 的磨損，最終導(dǎo)致離合器 失效 ，這是離合器的薄弱環(huán)節(jié)。因此為了 保證離合器有足夠的磨損壽命，只能用增大 允許 磨損體積來保證摩擦片有可靠的使用壽命 。通常是讓摩 擦片有足夠大的摩擦面積 A 。 摩擦片外徑 D 的確定 摩擦片外徑是離合器的基本尺寸 之一，它與 離合器的結(jié)構(gòu)重量和使用壽命 有關(guān) ，它也和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系，顯然，傳遞 的轉(zhuǎn)矩 大時(shí)，摩擦片外徑也要相應(yīng)的增大。摩擦片外徑選擇中 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩是重要的參數(shù)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩maxeT (N/m)來選定 D 時(shí)，可 參考公式（ 33），如下 ： max100 eTD A? (33) 式中，系數(shù) A 反映了不同結(jié)構(gòu)和使用條件對(duì) D 的影響，一般載貨汽車 A =36（單片）或 A =50， 本次設(shè)計(jì) 由于采用單片摩擦片，所 以 A 選 36 由公式 （ 33） 計(jì)算得 D? 223mm， 按 maxeT 選擇 D 后，需要根據(jù)摩擦片尺寸的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化表選擇摩擦片的尺寸，見表 。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 表 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外 徑D /mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 內(nèi) 徑 d /mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度 /mm 4 4 4 4 39。 /C d D? 39。1 C? 單位面積/cm2 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 根據(jù)表 選取摩擦片有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑 D =225mm，內(nèi)徑 d =150mm，厚度 h =，內(nèi)徑與外徑比值 39。C = 離合器后備系數(shù) β 的確定 在確定摩擦片外徑后，還要選定離合器的后備系數(shù) ? 。 后備系數(shù) ? 能 保證離合器可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩， 減少汽車起步時(shí)的滑磨，提高離合器的使用壽命。在選擇后備系數(shù) ? 時(shí)應(yīng)考慮這幾個(gè)方面： （ 1）防止離合器產(chǎn)生過大的滑磨。 （ 2）避免傳動(dòng)系過載。 （ 3）摩擦片在磨損后，離合器仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。