【正文】 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 膜片式離合器的設(shè)計(jì) 摘要 ： 離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，汽車從啟動(dòng)到行駛的整個(gè)過(guò)程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類似開(kāi)關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進(jìn)入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車上。 關(guān)鍵詞 ： 從動(dòng) 盤總成 傳動(dòng)系 膜片彈簧 非線性彈性特性 Diaphragm type coupling39。s design Abstract: The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily。 Shuts off between the engine and transmission gearbox39。s relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact。 When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any form39。s automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different. Now, the electronic technology also entered the coupling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car. Key words: Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 目 錄 一、 離合器簡(jiǎn)介 ……………………………………………………… 3 離合器的功用 …………………………………………………… 3 離合器設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………… 4 離合器的分類 …………… …………………………………… 4 二、 離合器的工作原理及過(guò)程 ………………………………… 5 離合器的工作原理 …………………………………………… 5 離合器的工作過(guò)程 …………………………………………… 6 三、 離 合器 的結(jié)構(gòu) 形式 ………………………………………… 12 摩擦離合器的類型分類 ………………………………… 12 膜片彈簧離合器的構(gòu)造和工作理 ……………………… 13 周布彈簧離合器 …………… …………… …………………… 13 中央彈簧離合器 ……………………………………………… 18 四、 離合器結(jié)構(gòu)的選擇 ………………………………………… 20 從動(dòng)盤盤的選擇 ……………………………………………… 20 壓緊彈簧和布置形式的選擇 …………………………… 21 從動(dòng)盤總成 ……………………………………………………… 23 離合器蓋總成 …………………………………………………… 24 五、 膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要 尺寸的選 擇 ……… 25 摩擦尺寸的選擇 ………………………………………………… 25 碟形彈簧的計(jì)算 ………………………………………………… 31 膜片彈簧的具體計(jì)算 ………………………………………… 32 花鍵的強(qiáng)度校核 ………………………………………………… 34 鉚釘?shù)膹?qiáng)度校核 ………………………………………………… 35 六、 結(jié)論 …………………………………………………………………… 37 七、致謝 ………………………… ………………………………… 38 八、參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 39 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 一 離合器簡(jiǎn)介 汽車傳動(dòng)系的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪。離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件。在汽車起步前，先要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)應(yīng)使變速器處于空擋位置，將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間聯(lián)系斷開(kāi)，以卸除發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。待發(fā)動(dòng)機(jī)已起動(dòng)并開(kāi)始正常的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)后，方可將變速器掛上一定檔位，使汽車起步。汽車起步時(shí)，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)汽車）與發(fā) 動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖動(dòng)一下，但并未能起步。這是因?yàn)槠噺撵o止到前沖時(shí)，產(chǎn)生很大慣性力。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低轉(zhuǎn)速（一般為 300500r/min） 以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然汽車也不能起步。 離合器的首要功用是 保證汽車平穩(wěn)起步 。在傳動(dòng)系中裝設(shè)了離合器后，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器逐漸接合，在離合器逐漸接合過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩也逐漸增加，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步 增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以上，不致熄火。由于離合器的接合緊密程度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加。到牽引力足以克服起步阻力時(shí)，汽車即從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。 離合器的另一項(xiàng)功用是 保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn) 。在汽車行使過(guò)程中，為了適應(yīng)不斷變化的行使條件，傳動(dòng)系經(jīng)常要換用不同檔位工作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動(dòng)齒輪或其它掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳遞，便于使原用檔 位的齒輪副脫開(kāi)，同時(shí)有可能使新檔位齒輪副的嚙合部位的速度逐漸相等（同步），這樣，進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大為減輕。 離合器的第三功用是 防止傳動(dòng)系過(guò)載 。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒(méi)有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動(dòng)件會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對(duì) 傳動(dòng)系造成超過(guò)其承載能力的載荷 ,而是其機(jī)件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 欲使離合器起到以上幾個(gè)作用，離合器應(yīng)該是這樣一個(gè) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ，其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)（液力耦合器），或是利用磁力傳動(dòng)（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產(chǎn)生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用或電磁吸力。 離合器的具體結(jié)構(gòu)，首先，應(yīng)在保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個(gè)基本性能要求： ； 。 1）離、合迅速，平穩(wěn)無(wú) 沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。 3）接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。 4）操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便 其次，離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當(dāng)變速器換檔時(shí)，中斷動(dòng)力傳遞，以減輕齒輪沖擊。如果與變速器主動(dòng)軸相連的離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，當(dāng)換檔時(shí)，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間聯(lián)系脫開(kāi)，但離合器從動(dòng)部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當(dāng)于分離不徹底，就不能 很好的起到減輕齒輪間沖擊的作用。 此外，還要求離合器散熱良好。因?yàn)樵谄囆旭傔^(guò)程中，駕駛員操縱離合器的次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相對(duì)滑磨而產(chǎn)生大量的熱。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生熱量愈大。這些熱量如不及時(shí)地散發(fā)，對(duì)離合器的工作將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值取決于摩擦面間的壓緊力和摩擦系數(shù)，以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦材料，或適當(dāng)加強(qiáng)壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。 摩擦離合器根據(jù)從 動(dòng)盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧，并安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 二 離合器的工作原理及過(guò)程 離合器的工作原理 離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì) (液力偶合器 )，或是用磁力傳動(dòng) (電磁離合器 )來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過(guò)程中又允許兩部分相 互轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器 (簡(jiǎn)稱為摩擦離合器 )。 Lt mc?? ２－８ 式中 t－溫升，［ t］為186。 C c －壓盤的比熱容，鑄鐵比熱容為 (㎏186。 C)。 m 壓盤的質(zhì)量 ,[m ]為㎏ 。 γ 傳到壓盤的熱量所占的比例 .對(duì)于單盤離合器 ,γ =。對(duì)于雙盤 離雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 合器壓盤 ,γ =。中間壓盤 ,γ =。 L 滑磨功 ,[L ]為 N m. 離合器的工作過(guò)程 圖 24 摩擦；離合器的工作原理 ， ， 3 踏板， 4 壓緊彈簧， 5 從動(dòng)軸， 6 從動(dòng)盤轂 在飛輪 2 和壓盤 16 之間裝有一片帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤轂 10 和從動(dòng)盤本體 4 組成。從動(dòng)盤本體的兩面各鉚有摩擦片 5。從動(dòng)盤轂 10的花鍵孔套在從動(dòng)軸（即變速器主動(dòng)軸） 11 前端的花鍵上，并可在花鍵上作軸向移動(dòng)。 16 個(gè)沿圓周分布的螺旋彈簧 31 將壓盤壓向飛輪，并將從動(dòng)盤夾緊在中間，使離合器處于接合狀態(tài)。這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一部分將由飛輪經(jīng)與之接觸的摩擦片直接傳給從動(dòng)盤本體；另一部分則由飛輪通過(guò) 8 個(gè)固定螺釘傳封離合器蓋 19，并由此經(jīng)四組傳動(dòng)片傳到壓盤，最后也通過(guò)摩擦片傳給從動(dòng)盤本體。從動(dòng)盤本體再將轉(zhuǎn)矩通過(guò)從動(dòng)盤毅的花鍵傳給從動(dòng)軸 I1，由此輸人變速器。 乎保持不變。與上述兩種離合器相比，具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的 突出優(yōu)點(diǎn)。 膜片彈簧離合器中的膜片彈簧是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的蝶形彈簧部分分離組成，它與其它形式的離合器相比具有以下一系列優(yōu)點(diǎn)： 雨辰教育 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 1）膜片彈簧具有較理想的非線性特性，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；對(duì)于圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降。離合器分離時(shí)，彈簧壓力有所下降，從而降低了踏板力；對(duì)于圓柱螺旋彈簧，壓力則大大增加。 2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。 3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺 旋彈簧壓緊力則明顯下降。 4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命。 5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)。 6）平衡性好。 7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。 但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材質(zhì)和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)、中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的