【正文】 桿調節(jié)叉及復位彈簧等組成。它們同離合器主從動部分及壓緊裝置一起裝于離合器殼 (飛輪殼 )內。從動軸前端用軸承 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片連接。同時在掛檔時，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔沖擊甚至掛不上檔，此時又需要離合器暫時分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯(lián)結的質量減小，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)動機和傳動系，發(fā)動機起動是很困難的。因為如果是突然的剛性連接，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發(fā)動機熄火。 結合 Matlab/Simulink仿真工具 , 對某具體車型離合器起步接合全過程進行 仿真 , 得到了較好的仿真結果 ［ 10］ 。該模具已投入生產使用 ,工作流暢、可靠 ,制件品質符合要求 ［ 8］ 。穩(wěn)態(tài)分析和動態(tài)仿真結果說明 ,在離合器接合過程中 ,當離合器摩擦系數變化率趨于負值時 ,系 統(tǒng)接合過程不穩(wěn)定 ,出現(xiàn)自激振動 ,同時離合器接合壓力的波動也會增加自激振動的可能性 ,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《汽車離合器從動盤扭轉疲勞試驗斷裂原因分析》一文中指出：離合器是汽車發(fā)動機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化工藝 ,碳、氮可以同時存在在部件表面 ,可以提高部件表面強度尤其是疲勞強度 ,并增強耐蝕性和耐磨性 ,進 而使部件壽命提高 ［ 3］ 。據報道這種離合器有著良好的起步能力，其使用壽命可達干式離 合器的 56倍。 隨著人們對汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎上得到不斷改進，乘用車上愈 5 來愈多地采用雙質量飛輪的扭轉減震器，能更有效地降低傳動系噪聲。但是由于單片干式離合器結構緊湊散熱量好，轉動慣量小所以以內燃機為動力的汽車經常采用它，尤其是成功開發(fā)了價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)點是，在汽車起步時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，其結構形式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。 在早期研發(fā)的離合器機構中，錐形離合器最成功。 1 工 學 院 畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ） 題 目： 汽車離合器設計 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 離合器的結構方案設計 ?????????????????????? 10 從動盤的選擇 ??????????????????????? 10 壓緊彈簧和布置形式的選擇 ????????????????? 10 壓盤的驅動方式 ?????????????????????? 10 離合器的散熱通風 ????????????????????? 11 膜片彈簧離合器的特點 ??????????????????? 11 確定離合器的類型 ????????????????????? 11 設計內容 ????????????????????????? 12 3 離合器的基本參數及尺寸選擇 ??????????????????? 13 離合器后備系數 β 的確定 ?????????????????? 14 單位壓力 0p 的確定 ????????????????????? 14 摩擦片 ?? ???????????????????????? 15 離合器基本參數的優(yōu)化 ??????????????????? 15 4 離合器壓盤和離合器蓋設計 ???????????????????? 18 壓盤傳動方式的選擇 ???????????????????? 18 壓盤及傳動片的材料選擇 ?????????????????? 19 壓盤性能校核 ??????????????????????? 19 離合器蓋的設計 ?????????????????????? 20 5 從動盤的 設計 ?????????????????????????? 22 從動盤設計 ???????????????????????? 22 摩擦片的選擇和三維圖 ??????????????????? 22 從動片的選擇和設計 ???????????????????? 24 3 從動盤轂的設計 ?????????????????????? 25 減振器的設計和三維圖 ??????????????????? 27 6 膜片彈簧的設計 ????????????????????????? 34 膜片彈簧的概念 ?????????????????????? 34 膜片彈簧的彈性特性 ???????????????????? 34 膜片彈簧的強度計算 ???????????????????? 36 膜片彈簧基本參數的選擇 ?????????????????? 37 7 離合器操縱系統(tǒng)的設計 ?????????????????????? 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)境和時間因素的影響 ??????????? 40 離合器操縱系統(tǒng) ?????????????????????? 41 操縱傳動的設計與計算 ??????????????????? 43 總結 ??????????????????????????????? 47 附件 ??????????????????????????????? 48 參考文獻 ????????????????????????????? 53 4 1 緒論 汽車離合器的發(fā)展 根據德國出版的 2020 年汽車年鑒， 2020 年世界各國 114 家汽車公司所 生產的 1864 款乘用車中，手動機械變速器車款數為 1337 款；在我國，乘用車中自動擋車款式只占全國平均數的 %；若考慮到商用車中更是多數采用手動變速器，手動擋汽車目前仍然是世界車款的主流（當然不排除一些國家或地區(qū)自動擋式車款是其主流產品）。他的原型設計曾在 1889 年德國戴姆勒公司生產的鋼質車輪的小汽車上，它是將發(fā)動機飛輪的內孔做成錐體作為離合器的主動件。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。早期設計中，多片按成對布置設計，一個鋼盤片對著一青銅盤片。 石棉基摩擦材料的引入和改進，使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉矩，能耐受更高的溫度。 第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動盤金屬片上沒有摩擦面片，摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上，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上不斷改進，在國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《 汽車離合器從動盤減振彈簧的結構改進 》中提出： 通過把汽車離合器從動盤的減振彈簧進行一定的結構改進 ,使得減振彈簧的剛度由原來的單級剛度變成了 3級剛度 ,并可隨著路況及負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《汽車離合器從動盤自由行程檢測機的改進》中介紹了對法國瓦雷奧(VELEO) 公司生產的汽車離合器從動盤自由行程檢測機的半自動化改進方案 ,同時 ,介紹了改進后的自由行程檢測機的結構、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)化設計 》提到：新的設計手段日益涌現(xiàn) ,其中優(yōu)化設計是在計算機廣泛應用的基礎上發(fā)展起來的一項新技術。 連芳在《汽車離合器驅動盤扭轉疲勞試驗斷裂原因分析》中分析：采用金相檢驗 、 化學分析 、 機械性能和硬度檢驗等方法對表面經 碳氮共滲處理的 STW22 離合器驅動盤早期斷裂原因進行分析 。 離合器的功用 離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。所以離合器可使發(fā)動機與傳動系逐漸地柔和地接合在一起，使發(fā)動機加給傳動系的扭矩逐漸變大 ，至足以克服行駛阻力時，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功用，就是暫時分開發(fā)動機和傳動系的聯(lián)系，以便于發(fā)動機起動。 離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動時，傳動系受到很大的慣性負荷，此時由于離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護作用。這樣，只要曲軸旋轉，發(fā)動機發(fā)出的動力便經飛輪、離合器蓋傳至壓盤，使它們一起旋轉。離合 器的從動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 當需要恢復動力傳遞時， 緩慢抬起離合器踏板，分離軸承減小對分離杠桿內端的壓力；壓盤在壓緊彈簧的作用下向前移動，并逐漸壓緊從動盤，接觸面間的壓力逐漸增大，相應的摩擦力矩也逐漸增大。CATIA 在造型風格、車身及引擎 設計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設計和制造提供了端對端（ end to end ）的解決方案。 CATIA 的技術在汽車工業(yè)領域內是無人可及的，并且被各國的汽車零部件供應商所認可。當其他競爭對手的卡車零部件還在 25， 000 個左右時， Scania公司借助于 CATIA系統(tǒng)，已經將卡車零部件減少了一半?，F(xiàn)在，為了進一步提高產品的性能， Scania 公司在整個開發(fā)過程中，正在推廣設計師、分析師和檢驗部門更加緊密地協(xié)同工作方式。單片離合器機構簡單、尺寸緊湊，散熱良好、維修調整方便，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 ［ 13］ 。 多片離合器多為濕式，它有分離不徹底、軸向尺寸和質量大等缺點，以往主要用于行星齒輪變速器換擋機構中。此結構中彈簧壓力直接作用于壓盤上。 壓盤的驅動方式 壓盤的驅動方式主要有凸塊 — 窗孔式、銷釘式、齒式、螺旋式和鋼帶式多種。此結構中壓盤與飛輪對中性好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長。C 時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量以保證足夠的熱容量外，還要求散熱通風好。本車采用的摩擦式離合器是因為其結構簡單，可靠性強，維修方便，目前大多數汽車都采用這種形式的離合器。從動盤選擇單片式從動盤是一位其結構簡單，調整方便。 設計內容 1. 離合器基本參數的選擇； 2. 離合器壓盤和離合器蓋的設計； 3. 從動盤總成設計； 4. 膜片彈簧設計； 5. 操縱系統(tǒng)的設計。 假設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 為一個摩擦面的面積； D 為摩擦片外徑； d 為摩擦片內徑。在選擇β時，應該考慮到以下幾點： (1)摩擦片在使用中磨損后，離合器還應能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩。 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選擇β =。 15 摩擦片外徑 D、內徑 d 和厚度 h 磨擦片外徑是離合器的基本尺寸 ,它關系到離散合器的 結構重量和使用壽命 ,它和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定的關系。 m，發(fā)動機的額定功率 maxeN =120Kw, 代入數據計算得 D=,根據表 離合器磨擦片尺寸系列和參數選取 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 這幾種壓盤驅動方式有一個共同的缺點，即連接之間有間隙（如凸塊與窗孔之間的間隙約為 ）這樣在傳動時產生沖擊和噪聲。 彈性傳動片