【正文】 具有軸向彈性的從動盤， 離合器的接合平順性 得到了提高 。離合器從動盤總成中裝有扭轉減振 器， 避免 了傳動系統(tǒng)的扭轉共振，減小了傳動系統(tǒng)噪聲和 避免過載 。 近年來， 隨著 人們對離合器的要求越來越高， 離合器 的 結構正逐步地 由 推式膜片彈簧 結構 向拉式膜片彈簧 結構發(fā)展， 離合器的 操縱形式正 由 傳統(tǒng)的 機械 操縱形式 向自動操縱的形式發(fā)展。因此， 提高離合器的可靠性和 使用壽命 、適應高速發(fā)動機、增加離合器轉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 離合器由主動部分、從動部分、壓緊機構、分離機構和操縱機構五 大 部分組成。 由圖 可知，離合器蓋 1 與發(fā)動機飛輪用螺栓緊固在一起，當膜片彈簧 3 被 壓緊 ，離合 器處于接合 狀態(tài) 時， 膜片彈簧大端對壓盤 5 產(chǎn)生一個壓緊力 ，使得壓盤 5 與從動盤6 摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力 ，帶動從動盤總成旋轉，完成轉矩的輸出 。 要分離離合器時， 踏下 離合器踏板 8，通過操縱機構，使分離軸承總成 7 前移推動膜片彈簧 ，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院本科畢業(yè)設計 5 開摩擦片，使從動盤總 與飛輪 成處于分離位置， 從而 切斷了發(fā)動機 轉矩的輸出，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 離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成，其主要功用是 （ 1） 實現(xiàn) 和 切斷發(fā)動機 動力 的 傳遞， 保證汽車起步時 發(fā)動機與傳動系 接合 平順 ，確保汽車平穩(wěn)起步。 （ 2） 在換擋過程中 將發(fā)動機與傳動系分離，減少 換擋時變速器中 齒輪之間的沖擊 。 （ 3） 在 受到 過大 動載荷 的工作過程時，能限制傳動系所承受的最大轉矩，防止傳動系過載，避免 因過載而 導致零部件 損壞。 （ 4） 有效地降低傳動系中的振動和噪聲。 為了保證離合器具有 穩(wěn)定 的工作性能，汽車離合器的設計應滿足下列 基本要求： （ 1） 在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，并有適當?shù)霓D矩儲備。 （ 2） 接合時要平順柔和，以保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 （ 3） 分離時要迅速、徹底。 （ 4） 離合器從動部分轉動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋濰坊學院本科畢業(yè)設計 6 和減小同步器的磨損。 （ 5） 應有足夠的吸熱能力和良好的通風散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長其使用壽命。 （ 6） 應使傳動系避免扭轉共振，并具有吸收振動、緩和沖擊和減小噪聲的能力。 （ 7） 操縱輕便、準確，以減輕駕駛 員的疲勞。 （ 8） 作用在從動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） 應有足夠的強度和良好的動平衡，以保證其工作可靠、壽命長。 （ 10） 結構應簡單、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 三維設計 軟件是美國參數(shù)技術公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。 Pro/ENGINEER 軟件 的顯著特點是參數(shù)化建模技術 ， 是最早應用參數(shù)化建模技術的軟件 ，在目前的三維 設計 軟件領域 中占有著重要地位， Pro/ENGINEER作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 7 2 離合器的結構方案設計 從動盤的選擇 對轎車和輕型、微型貨車而言，發(fā)動機的最大轉矩一般不大，在 布置尺寸允許的條件下，離合器通常只設有一片從動盤。單片離合器有結構 簡單、尺寸緊湊，散熱良好、維修調(diào)整方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能夠保證分離徹底、接合平順 等的優(yōu)點 。 雙 片離合器與單片離合器相比， 摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉矩的能力較大；在傳遞相同轉矩的情況下， 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。但是中間壓盤通風散熱不好，雙片離合器 起步 時負載不均勻，因而容易 導致產(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 轉動慣量大 、 分離不徹底、散熱條件差和壓盤調(diào)整困難等 缺點，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機構中。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， 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，該設計的是 載重 2 噸輕型 載貨汽車 ，該車最大扭矩為 179N/m，所以在設計中采用 用單片離合器，即該離合器只設有一片從動盤 。如圖 所示為帶扭轉減震器的單片式從動盤。 圖 帶減震器的 單片式 從動盤 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會向外彎曲，導致彈簧壓緊力下降， 傳遞 發(fā)動機轉濰坊學院本科畢業(yè)設計 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，其結構軸向尺寸大。斜置彈簧主要在 重型汽車上使用，突出優(yōu)點是工作性能十 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，使傳遞的轉矩變化不大 ，另外它兼起壓緊彈簧和分離杠 桿的作用，使結構簡單緊湊，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，并只用一個或不用支承環(huán)，使其結構緊湊、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，結構復雜。推式摸片彈簧結構簡單，安裝拆卸較簡單，分離行程比拉式小。故 本次設計 選擇推式膜片彈簧。 壓盤驅(qū)動方式的選擇 壓盤是離合器的 主動部件，在傳遞發(fā)動機轉矩時，它和飛輪一起帶動從當盤轉動，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，使壓盤和從動盤 分離 。壓盤的傳力方式有 以下 幾種： (1)凸臺式連接方式； (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構，降低了對裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中。所以本次設計中采用傳力片式的壓盤驅(qū)動方式。 離合器的散熱通風 根據(jù)研究 ，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當壓盤工作表面超過200~180 176。C 時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 表面的瞬時溫度有可能達到 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散熱 。改善離合器散熱通風結構的措施有： （ 1） 在壓盤上設散熱筋，或鼓風筋 。 （ 2） 在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風槽。 （ 3） 將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風 。 （ 4） 在離合器外殼內(nèi)裝導流罩。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 9 膜片彈簧離合器的優(yōu)點 （ 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） 離合器結構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 ，設計合適時 可以使摩擦片磨損到極限 位置時 ，壓緊力仍能保持很少改變，可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便。 （ 4） 膜片彈簧的安裝位置對離合器的旋轉軸線是完全對稱的，因此壓緊力不會受到離心力的影響，很適合高速旋轉。 確定離合器的類型 本車設計采用單片推式膜片彈簧離合器。本車采用的 因為摩擦式離合器 結構簡單，可靠性強，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 傳遞較大轉矩的 重型載貨汽車的 離合器，該車型傳遞的轉矩不大，所以采用干式離合器。采用膜片彈簧離合器是因為膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：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 離合器的結構 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 ， 設計合適 時 可以使摩擦片磨損到極限 位置時 ，壓緊力仍能保持很少改變，可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便 ；另外， 膜片彈簧的安裝位置對離合器的旋轉軸線是完全對稱的，因此壓緊力不會受到離心力的影響，很適合高速旋轉 。由 于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點，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，而且逐漸擴展到載貨汽車上。選擇單片式從動盤是因為其結構簡單，調(diào)整方便。采用傳動片式是因為傳力片驅(qū)動方式 簡化了壓盤的結構，降低了對裝配精度的要求，并且還有利于壓盤的定中 。選擇推式離合器是因為其較拉式離合器零件數(shù)目更少，結構更簡化，分離軸承機構設計和拆裝簡單。 綜上所述本次設計選擇單片推式膜片彈簧離合器。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 10 3 離合器設計 離合器的基本參數(shù)及尺寸選擇 傳遞轉矩是離合器 的基本功能之一，因此離合器的轉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，確定離合器轉矩容量時應含有設計因子。轉矩容量 cT 與發(fā)動機最大轉矩 maxeT 關系式為： maxceTT?? (31) 或?qū)懗? m axeeT ZR N??? (32) 式中， ? 為離合器的后備系數(shù)， 1?? 。 離合器的另一個重要的基本功能就是保證汽車平穩(wěn)起步。 汽車起步時是靠離合器的滑磨。滑磨 會 導致離合器摩擦片 的磨損，最終導致離合器 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 離合器的結構重量和使用壽命 有關 ，它也和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定的關系，顯然，傳遞 的轉矩 大時，摩擦片外徑也要相應的增大。摩擦片外徑選擇中 發(fā)動機轉矩是重要的參數(shù)，當按發(fā)動機最大轉矩maxeT (N/m)來選定 D 時，可 參考公式（ 33），如下 ： max100 eTD A? (33) 式中，系數(shù) A 反映了不同結構和使用條件對 D 的影響，一般載貨汽車 A =36（單片）或 A =50， 本次設計 由于采用單片摩擦片，所 以 A 選 36 由公式 （ 33） 計算得 D? 223mm， 按 maxeT 選擇 D 后，需要根據(jù)摩擦片尺寸的系列化和標準化表選擇摩擦片的尺寸，見表 。 濰坊學院本科畢業(yè)設計 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 選取摩擦片有關標準尺寸： 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)動機轉矩， 減少汽車起步時的滑磨，提高離合器的使用壽命。在選擇后備系數(shù) ? 時應考慮這幾個方面： （ 1）防止離合器產(chǎn)生過大的滑磨。 （ 2）避免傳動系過載。 （ 3）摩擦片在磨損后，離合器仍能可靠的傳遞發(fā)動機轉矩。