【正文】 離合器摩擦片在離合器接合過程中將遭到嚴(yán)重的滑磨，在相對很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的熱，因此，要求摩擦片具有一些綜合性能：工作時(shí)間內(nèi)要有相對較高的摩擦系數(shù)；在整個(gè)工作壽命周期內(nèi)應(yīng)維持其摩擦特性；在短時(shí)間內(nèi)能吸收相對高的能量；能承受較高的壓盤作用載荷；能抗高轉(zhuǎn)速下大的離心力載荷而不破壞 ；在傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，有足夠的剪切強(qiáng)度；具有小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，材料加工性能良好；在整個(gè)正常工作過程中，和對偶材料壓盤、飛輪等都要有良好的兼容摩擦性能；具有優(yōu)良的性能 /價(jià)格比，不會污染環(huán)境。 圖 54 分開式彈性從動(dòng)片 1波形彈簧； 6摩擦片； 3摩擦片鉚釘； 4從動(dòng)片； 5波形彈簧鉚釘 分開式彈性從動(dòng)片 如圖 54所示， 可以消除整體式彈性從動(dòng)片的缺點(diǎn)，但是對制造、裝配等要求較高，制造成本較高，一般用于小轎車上。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換擋齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 第 5章 離合器零部件的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì) 本章將詳細(xì)介紹所選型式的離合器的主要零部件的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 從動(dòng)盤選型設(shè)計(jì) 從動(dòng)盤有兩種結(jié)構(gòu)形式：帶扭轉(zhuǎn)減震器的和不帶扭轉(zhuǎn)減震器的。 對于載貨車， D =230 mm 時(shí)， p 約為 MPa ； D =380~480mm 時(shí)， p 約為 （考慮中間盤散熱困難）。因此，在一定意義上來說， p 的大小反映了離合器的使用壽命， p 值小，壽命長； p 值大，壽命短。汽車離合器的后備系數(shù) ? 推薦如下（供參考）： 小轎車： ? =~ 載貨車： ? =~ 帶拖掛的重型車或牽引車： ? =~ 國外對小轎車的離合器推薦其后備系數(shù)值 ? 為 ，因?yàn)樾∞I車的離合器都采用膜片彈簧離合器，在使用過程中其摩擦片的磨損工作壓力幾乎不會變小（開始時(shí)有些增大），再加上小轎車的后備功率比較大，使用條件比較好，故宜取小值。 表 41 是我國摩擦片尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 基本性能關(guān)系式 離合器轉(zhuǎn)矩容量是離合器最基本的性能之一，但通常它只能用來初步定出離合器的原始參數(shù)、尺寸，它們是否合適最終取決于試驗(yàn)驗(yàn)證。選擇了單片干式周置螺旋螺旋彈簧離合器。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，壓盤的壓緊力可通過調(diào)整墊片或螺紋進(jìn)行調(diào)整。如果采用剛度小的 彈簧，壓緊力 P的下降就不會很明顯。壓盤，分離桿及螺旋彈簧均裝在離合器蓋中組成離合器總成。此時(shí)，離合器處于高速大負(fù)荷下工作，伴有大量熱的生成。 摩擦副的摩擦磨損特性 作用在摩擦表面上的發(fā)向載荷（工作壓力） N 和切向載荷（摩擦力） fF 之間的關(guān)系式，一般可以寫成： NF ??f 式中， ? 為摩擦系數(shù)。此種方法在忽略道路阻力矩 ?T 的情況下，可以得到下式： 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 ?aJL? 式中， aJ 是由汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化為相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 0? 為離合器開始滑磨時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度 。其工作 過程大致可以分成兩個(gè)階段： a. 壓緊力快速增長，但摩擦力矩開始還不足以克服 外界阻力讓汽車很快起步，由此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 en 較離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速 上升快。 輪胎選擇 根據(jù)軸荷分配來考慮輪胎所能承受的最大負(fù)荷以及根據(jù)動(dòng)力性要求選擇輪胎半徑 R 根據(jù)該車型的最小離地間隙和滿載輪荷結(jié)合下頁表 28進(jìn)行初步的選擇，選用輪胎的規(guī)格為： 10 層 。目前汽油機(jī)的 Pn 在3000~7000 min/r 之間，轎車上的 Pn 較高，在 4000 min/r 以上的較多，輕型貨車的 Pn在 4000~5000 min/r 之間，中型貨車的 Pn 就更低些。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī) 的 優(yōu)點(diǎn)是冷卻系統(tǒng)簡單，維修方便，對沙漠和異常氣候環(huán)境的適應(yīng)性好，但存在冷卻不均，消耗功率大和噪聲大等缺點(diǎn)，在汽車上應(yīng)用不多，只在 22kW 以下的小發(fā)動(dòng)機(jī)和軍用越野車上有所應(yīng)用。 （ 2） 汽缸排列形式與冷卻方式的選擇 按氣缸排列的形式分，有 直列，水平對置和 V 型幾種。因此，下面討論的選型問題是針對這種發(fā)動(dòng)機(jī)而言的，它可分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類。 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車 在水平的水泥或?yàn)r青路面上 ， 以經(jīng)濟(jì)車速 或多工況 滿載行駛的百公里耗油量 來評價(jià)。希望在設(shè)計(jì)中，加深對單片離合器的原理，結(jié)構(gòu)的理解 。結(jié)構(gòu)原理如圖 12所示 (a) (b) 圖 12 離合器結(jié)構(gòu)簡圖 （ a） 接合； （ b） 分離 1飛輪； 2從動(dòng)盤總成； 3壓盤； 4分離桿； 5分離套筒； 6離合器制動(dòng)； 7離合器踏板； 8壓緊彈簧； 9離合器蓋； 10變速器第一軸（離合器輸出軸）； 11分離撥叉及操縱連接桿 離合器通?？偸翘幱?接合 狀態(tài)如圖 12（ a）所示，當(dāng)需要切斷動(dòng)力時(shí)，駕駛員通過踩踏離合器操縱系統(tǒng)中的離合器踏板 7，并經(jīng)過操縱傳動(dòng)桿系及分離撥叉 11 推動(dòng)分離套筒 5 向前，消除間隙 y? ，使分離桿 4 繞其在離合器蓋 9 上的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，克服壓緊彈簧 8的工作壓力，壓盤 3向后移動(dòng)，從動(dòng)盤總成 2 和壓盤 3 脫離接觸。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。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 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。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。 在早期研發(fā)的離合器機(jī)構(gòu)中，錐形離合器最成功。 Shuts off between the engine and transmission gearbox39。 其結(jié)構(gòu)是否合理，性能是否與整車匹配，直接關(guān)系到汽車的操縱性、動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性。本論文主要研究離合器與整車的匹配性設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容做了以下幾個(gè)方面 ： （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求完成了汽車的總體設(shè)計(jì)，并且對汽車的結(jié)構(gòu)型式和主要參數(shù)進(jìn)行了選擇。s relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact。他的原型設(shè)計(jì)曾在 1889 年德國戴姆勒公司生產(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。早起設(shè)計(jì)中，多片按成對布置設(shè)計(jì)，一個(gè)鋼盤片對著一青銅盤片。 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。 汽車離合器的作用 汽車離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)重要部件，主要用來 接合或切斷動(dòng)力的傳遞，以滿足汽車的起步、行駛、制動(dòng)等情況時(shí)的需要，汽車在啟動(dòng)時(shí)如果不設(shè)置離合器則變速器中的一些齒輪及軸將會參與到工作中來，結(jié)果會造成發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)負(fù)荷增加；設(shè)置離合器后，在汽車啟動(dòng)時(shí)，分離離合器使變速器不參與工作，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)負(fù)荷減小便于啟動(dòng)，尤其對于一些較大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)或蓄電池存點(diǎn)不足的發(fā)動(dòng)機(jī)而言尤為重要。離合器分離時(shí)的狀態(tài)如圖 12（ b）所示 ，此時(shí)，從動(dòng)盤總成 2 不再輸出轉(zhuǎn)矩。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 第 2章 汽車 總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 要求 給出的參數(shù) 要求根據(jù)給定的汽車參數(shù)設(shè)計(jì)一套螺旋彈簧式汽車離合器系統(tǒng)，并使之滿足相應(yīng)的 工況要求。該值越小燃油經(jīng)濟(jì)性越好。目前在我國汽車總質(zhì)量 am /t 汽油機(jī) 柴油機(jī) 總質(zhì)量 am /t 汽油機(jī) 柴油機(jī) 4 ~ ~ 6~12 ~ ~ 4~6 ~ ~ 〉 12 ~ ~ 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 上主要采用汽油機(jī)，它與柴油機(jī)在數(shù)量上的百分比為 88： 12。直列式結(jié)構(gòu)簡單，寬度小，布置方便。大部分汽車都采用水冷發(fā)動(dòng)機(jī) ， 它的主要優(yōu)點(diǎn)有冷卻均勻可靠，散熱性好，噪聲小，能解決車內(nèi)供暖等 ，所以選用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。 柴油機(jī)的 Pn 值在 1800~4000 min/r之間。輪胎的最大負(fù)荷為 10600N 。這一段時(shí)間約 。 此法簡單明了，對影響滑磨功主要因素的數(shù)量關(guān)系分析得相當(dāng)清楚，但是他只能反映一般情況。 眾所周知，摩擦系數(shù) ? 和滑動(dòng)速度、壓力、溫度等一些因素有關(guān)，但通常在摩擦式離合器的有關(guān)計(jì)算中，認(rèn)為 ? 是一常數(shù)。熱會使摩擦副的機(jī)械物理性能發(fā)生變化，摩擦片的磨損就和其熱負(fù)荷狀況有很大關(guān)系。離合器蓋固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，飛輪作為離合器 的一個(gè)主動(dòng)摩擦面，而另一個(gè)主動(dòng)摩擦面是壓盤。但降低彈簧 剛度需要增加彈簧的圈數(shù)，以增加彈簧高度尺寸，這對壓簧來說容易產(chǎn)生縱向不穩(wěn)定性，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)，壓簧處有很大的離心力作用，容易使簧絲鼓出。當(dāng)從動(dòng)盤摩擦面磨損后，通過調(diào)整可以回到原來的壓緊力，也就減輕了操縱。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 第 4章 離合器 基本結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)的選擇 汽車上所用的摩擦離合器，既要傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，又要靠它的滑磨使得汽車平穩(wěn)起步，工作條件甚為惡劣。由于參數(shù) N， eR 等的選取和發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩特性的變動(dòng)有關(guān)，為保證能可靠傳扭，確定離合器轉(zhuǎn)矩容量時(shí)應(yīng)含有設(shè)計(jì)因子。所以綜合表 41各組數(shù)據(jù)，選擇最佳的摩擦片外徑 D 為 250mm 。反之對于有拖 掛的載貨汽車，由于它們起步時(shí)阻力比較大，相對于小轎車來說，其后備功率較小，就要選取較大的后備系數(shù)。這樣確定摩擦片上的單位壓力p 值大小，應(yīng)和離合器本身工作條件，摩擦片的直徑大小，摩擦材料及其品質(zhì)等因素 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 有關(guān)。 采用 替代 石棉材料的摩擦片可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? ?? ?DdDdZ pDT ??? 1116 223e m a x ??? 把 ? =， mN195emax ??T ， ?? ， Z =2， mm250?D ， C? = 代入上式得 ? ?? ? 23 ???????? p? ?p p 值 稍 大，修正 ? 值，取 ? =，此時(shí)， ?p 此外 mN3 5 11 9 m a x ????? TT c ? 摩擦片的一些 約束條件 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 最大圓周速度的約束 摩擦片的外徑 D (mm )的選取應(yīng)使最大圓周速度 Dv 不超過 65— 70 sm ，即 sm651060 3pD ??? ?Dnv ? 式中， Dv 為摩擦片最大圓周速度 ( sm )；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速 ( minr )。不帶扭轉(zhuǎn)減震器的從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。慣性力的大小與從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊，從動(dòng)片一般都做得很薄，通常用 ~ 厚的鋼板沖制而成。 圖 55 組合式彈性從動(dòng)片 1從動(dòng)片； 2摩擦片鉚釘 3波形彈簧鉚釘； 4摩擦片； 5波形彈簧片 載 貨 汽車 上 則經(jīng)常采用組合式彈性從動(dòng)片如圖 55所示，在這種構(gòu)造中 ，靠壓盤 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 一側(cè)的從動(dòng)片 1 上鉚有波形彈簧片 5，摩擦片 4用鉚釘 2鉚在波形彈簧 5 上；靠近飛輪一側(cè)無波形彈簧片，摩擦片直接鉚在從動(dòng)盤 1上 。 這里選用組合式彈性從動(dòng)片， 從動(dòng)片外徑 250mm ， 厚 ，外緣磨薄至 ，選用 mm 厚波形彈簧片， 波形彈簧片 壓縮行程 ，摩擦片厚 。 為是離合器 接合平順，保證汽車平穩(wěn)起步，單片離合器的從動(dòng)片一般都做成具有軸向彈性的結(jié)構(gòu)。 不論從動(dòng)盤是否帶有減震器，它們都有從動(dòng)片 、摩擦片和從動(dòng)盤轂 等 3各級本組陳部分。 單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩的約束 為反映離合器傳遞轉(zhuǎn)矩并保護(hù)過載的能力，單 位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ? ? ?0220 4 ccc TdDZ TT ??? ? 式中， 0cT 為單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 ( 2mm/mN? )； [ 0cT ]為其允許值 ( 0cT )，按表 43 選取。因?yàn)橹挥薪档蛦挝粔毫?p ，增大摩擦面積，加大容許的磨耗的體積，增加使用磨耗量，才能延長使用時(shí)間。例如，像一般螺旋彈簧離合器，摩擦片磨損后工作壓力要減小，就要適當(dāng)加大