【正文】 桿調(diào)節(jié)叉及復(fù)位彈簧等組成。它們同離合器主從動(dòng)部分及壓緊裝置一起裝于離合器殼 (飛輪殼 )內(nèi)。從動(dòng)軸前端用軸承 5 支承在曲軸后端中心孔中，后端支承在變速器殼體上并伸入變速器。飛輪用螺栓與曲軸固定在一起，離合器蓋通過螺釘固定在飛輪后端面上，壓盤與離合器蓋通過傳動(dòng)片連接。同時(shí)在掛檔時(shí)，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達(dá)到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會(huì)造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時(shí)又需要離合器暫時(shí)分開傳動(dòng)系，以便使與離合器主動(dòng)齒輪聯(lián)結(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)是很困難的。因?yàn)槿绻峭蝗坏膭傂赃B接，就必然造成不是汽車猛烈攢動(dòng)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 結(jié)合 Matlab/Simulink仿真工具 , 對(duì)某具體車型離合器起步接合全過程進(jìn)行 仿真 , 得到了較好的仿真結(jié)果 ［ 10］ 。該模具已投入生產(chǎn)使用 ,工作流暢、可靠 ,制件品質(zhì)符合要求 ［ 8］ 。穩(wěn)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果說明 ,在離合器接合過程中 ,當(dāng)離合器摩擦系數(shù)變化率趨于負(fù)值時(shí) ,系 統(tǒng)接合過程不穩(wěn)定 ,出現(xiàn)自激振動(dòng) ,同時(shí)離合器接合壓力的波動(dòng)也會(huì)增加自激振動(dòng)的可能性 ,最后為離合器的優(yōu)化和控制提出了合理建議 ［ 6］ 。 桓耀輝在《汽車離合器從動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)斷裂原因分析》一文中指出：離合器是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的重要部件，碳氮共滲處理是一種比較有效的表面強(qiáng)化工藝 ,碳、氮可以同時(shí)存在在部件表面 ,可以提高部件表面強(qiáng)度尤其是疲勞強(qiáng)度 ,并增強(qiáng)耐蝕性和耐磨性 ,進(jìn) 而使部件壽命提高 ［ 3］ 。據(jù)報(bào)道這種離合器有著良好的起步能力，其使用壽命可達(dá)干式離 合器的 56倍。 隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎(chǔ)上得到不斷改進(jìn)，乘用車上愈 5 來愈多地采用雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)減震器，能更有效地降低傳動(dòng)系噪聲。但是由于單片干式離合器結(jié)構(gòu)緊湊散熱量好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小所以以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車經(jīng)常采用它，尤其是成功開發(fā)了價(jià)格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。此外有些容易把金屬盤片粘住，不易分離。多片離合器最主要的優(yōu)點(diǎn)是，在汽車起步時(shí)離合器的接合比較平順，無沖擊。那是也曾出現(xiàn)過蹄 鼓式離合器代替錐形離合器，其結(jié)構(gòu)形式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。 在早期研發(fā)的離合器機(jī)構(gòu)中，錐形離合器最成功。 1 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 題 目： 汽車離合器設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 車輛工程 日 期： 2020 年 12月 19 日 2 目 錄 1 緒論??????????????????????????????? 4 汽車離合器的發(fā)展?????????????????????? 4 離合器的現(xiàn)狀???????????????????????? 5 離合器的功用???????????????????????? 6 離合器 的工作原理?????????????????????? 7 CATIA 的介紹???????????????????????? 8 2 離合器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ?????????????????????? 10 從動(dòng)盤的選擇 ??????????????????????? 10 壓緊彈簧和布置形式的選擇 ????????????????? 10 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 ?????????????????????? 10 離合器的散熱通風(fēng) ????????????????????? 11 膜片彈簧離合器的特點(diǎn) ??????????????????? 11 確定離合器的類型 ????????????????????? 11 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ????????????????????????? 12 3 離合器的基本參數(shù)及尺寸選擇 ??????????????????? 13 離合器后備系數(shù) β 的確定 ?????????????????? 14 單位壓力 0p 的確定 ????????????????????? 14 摩擦片 ?? ???????????????????????? 15 離合器基本參數(shù)的優(yōu)化 ??????????????????? 15 4 離合器壓盤和離合器蓋設(shè)計(jì) ???????????????????? 18 壓盤傳動(dòng)方式的選擇 ???????????????????? 18 壓盤及傳動(dòng)片的材料選擇 ?????????????????? 19 壓盤性能校核 ??????????????????????? 19 離合器蓋的設(shè)計(jì) ?????????????????????? 20 5 從動(dòng)盤的 設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 22 從動(dòng)盤設(shè)計(jì) ???????????????????????? 22 摩擦片的選擇和三維圖 ??????????????????? 22 從動(dòng)片的選擇和設(shè)計(jì) ???????????????????? 24 3 從動(dòng)盤轂的設(shè)計(jì) ?????????????????????? 25 減振器的設(shè)計(jì)和三維圖 ??????????????????? 27 6 膜片彈簧的設(shè)計(jì) ????????????????????????? 34 膜片彈簧的概念 ?????????????????????? 34 膜片彈簧的彈性特性 ???????????????????? 34 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????????? 36 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 ?????????????????? 37 7 離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ?????????????????????? 39 離合器踏板位置，行程和踏板力 ??????????????? 39 操縱系統(tǒng)周邊工作環(huán)境和時(shí)間因素的影響 ??????????? 40 離合器操縱系統(tǒng) ?????????????????????? 41 操縱傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ??????????????????? 43 總結(jié) ??????????????????????????????? 47 附件 ??????????????????????????????? 48 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 53 4 1 緒論 汽車離合器的發(fā)展 根據(jù)德國(guó)出版的 2020 年汽車年鑒， 2020 年世界各國(guó) 114 家汽車公司所 生產(chǎn)的 1864 款乘用車中，手動(dòng)機(jī)械變速器車款數(shù)為 1337 款；在我國(guó)，乘用車中自動(dòng)擋車款式只占全國(guó)平均數(shù)的 %；若考慮到商用車中更是多數(shù)采用手動(dòng)變速器，手動(dòng)擋汽車目前仍然是世界車款的主流（當(dāng)然不排除一些國(guó)家或地區(qū)自動(dòng)擋式車款是其主流產(chǎn)品）。他的原型設(shè)計(jì)曾在 1889 年德國(guó)戴姆勒公司生產(chǎn)的鋼質(zhì)車輪的小汽車上，它是將發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動(dòng)件。蹄 鼓式離合器用的摩擦元件為木塊、皮革帶等，蹄 鼓式離合器的重量較錐形離合器輕。早期設(shè)計(jì)中，多片按成對(duì)布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤片對(duì)著一青銅盤片。 石棉基摩擦材料的引入和改進(jìn)，使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。 第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動(dòng)盤金屬片上沒有摩擦面片，摩擦面片是貼附在主動(dòng)件飛輪和壓盤上，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上。 近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型牽引汽車和自卸汽車上有開始采用多片濕式離合器。 離合器的現(xiàn)狀 劉志勇和夏毅敏在《 汽車離合器從動(dòng)盤減振彈簧的結(jié)構(gòu)改進(jìn) 》中提出： 通過把汽車離合器從動(dòng)盤的減振彈簧進(jìn)行一定的結(jié)構(gòu)改進(jìn) ,使得減振彈簧的剛度由原來的單級(jí)剛度變成了 3級(jí)剛度 ,并可隨著路況及負(fù)荷的變化而使剛度發(fā)生變化 ,從而既提高了乘客乘坐的舒適性又增強(qiáng)了汽車的承載能力和可靠性 ［ 1］ 。 黃新明 , 武生玉在《汽車離合器從動(dòng)盤自由行程檢測(cè)機(jī)的改進(jìn)》中介紹了對(duì)法國(guó)瓦雷奧(VELEO) 公司生產(chǎn)的汽車離合器從動(dòng)盤自由行程檢測(cè)機(jī)的半自動(dòng)化改進(jìn)方案 ,同時(shí) ,介紹了改進(jìn)后的自由行程檢測(cè)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作過程以及原理 ［ 4］ 。 肖文穎 , 許海華在《 汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 》提到：新的設(shè)計(jì)手段日益涌現(xiàn) ,其中優(yōu)化設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。 連芳在《汽車離合器驅(qū)動(dòng)盤扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)斷裂原因分析》中分析：采用金相檢驗(yàn) 、 化學(xué)分析 、 機(jī)械性能和硬度檢驗(yàn)等方法對(duì)表面經(jīng) 碳氮共滲處理的 STW22 離合器驅(qū)動(dòng)盤早期斷裂原因進(jìn)行分析 。 離合器的功用 離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。所以離合器可使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動(dòng)機(jī)加給傳動(dòng)系的扭矩逐漸變大 ，至足以克服行駛阻力時(shí)，汽車便由靜止開始緩慢地平穩(wěn)起步了。所以離合器的第二個(gè)功用，就是暫時(shí)分開發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的聯(lián)系，以便于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。 離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系受到很大的慣性負(fù)荷，此時(shí)由于離合器自動(dòng)打滑，可避免傳動(dòng)系零件超載損壞，起保護(hù)作用。這樣，只要曲軸旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力便經(jīng)飛輪、離合器蓋傳至壓盤，使它們一起旋轉(zhuǎn)。離合 器的從動(dòng)軸通常又是變速器的輸入軸。分離杠桿中部支承在裝于離合器蓋的支架上，外端與壓盤鉸接，內(nèi)端處于自由狀態(tài)。離合器踏板中部鉸接在車架 (或車身 )上，一端與拉桿鉸接。 (3) 接合過程 當(dāng)需要恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)， 緩慢抬起離合器踏板，分離軸承減小對(duì)分離杠桿內(nèi)端的壓力；壓盤在壓緊彈簧的作用下向前移動(dòng)，并逐漸壓緊從動(dòng)盤，接觸面間的壓力逐漸增大，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增大。CATIA 在造型風(fēng)格、車身及引擎 設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對(duì)端（ end to end ）的解決方案。 CATIA 的技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無人可及的，并且被各國(guó)的汽車零部件供應(yīng)商所認(rèn)可。當(dāng)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的卡車零部件還在 25， 000 個(gè)左右時(shí)， Scania公司借助于 CATIA系統(tǒng)，已經(jīng)將卡車零部件減少了一半?，F(xiàn)在，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能， Scania 公司在整個(gè)開發(fā)過程中，正在推廣設(shè)計(jì)師、分析師和檢驗(yàn)部門更加緊密地協(xié)同工作方式。單片離合器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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 ［ 13］ 。 多片離合器多為濕式，它有分離不徹底、軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。此結(jié)構(gòu)中彈簧壓力直接作用于壓盤上。 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式 壓盤的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊 — 窗孔式、銷釘式、齒式、螺旋式和鋼帶式多種。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)。C 時(shí)摩擦片磨損劇烈增加，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在 180176。為使摩擦表面溫度不致過高，除要求壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風(fēng)好。本車采用的摩擦式離合器是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。從動(dòng)盤選擇單片式從動(dòng)盤是一位其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1. 離合器基本參數(shù)的選擇； 2. 離合器壓盤和離合器蓋的設(shè)計(jì)； 3. 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)； 4. 膜片彈簧設(shè)計(jì)； 5. 操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 假設(shè)摩擦片上工作壓力均勻，則有 F= 4/)( 2200 dDpAp ?? ? （ ） 式中， 0p 為摩擦面單位壓力， A 為一個(gè)摩擦面的面積； D 為摩擦片外徑； d 為摩擦片內(nèi)徑。在選擇β時(shí)，應(yīng)該考慮到以下幾點(diǎn)： (1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應(yīng)能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 各類汽車β值的取值范圍通常為： 轎車和微型、輕型貨車 β =~ 中型和重型貨車 β =~ 越野車、帶拖掛的重型汽車和牽引汽車 β =~ 所以，本車的離合器后備系數(shù)選擇β =。 15 摩擦片外徑 D、內(nèi)徑 d 和厚度 h 磨擦片外徑是離合器的基本尺寸 ,它關(guān)系到離散合器的 結(jié)構(gòu)重量和使用壽命 ,它和離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小有一定的關(guān)系。 m，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率 maxeN =120Kw, 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 D=,根據(jù)表 離合器磨擦片尺寸系列和參數(shù)選取 D=250mm,d=155mm,h=,c=d/D=, 31c? =，單面面積為 302 2cm ，由公式3 3 3m a x 0 ( 1 / )12eT u zp D d D?? ??計(jì)算得 0p = cT =β T maxe = 194=388 N m/mm2 ），按下表 選取。 圖 壓盤與飛輪的連接方式 （ a）凸塊 窗孔式；（ b）傳力銷式；（ c）鍵槽 指銷式；（ d）鍵齒式；（ e）彈性傳力片 這幾種壓盤驅(qū)動(dòng)方式有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為 ）這樣在傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲。 彈性傳動(dòng)片