【正文】 柔和，使汽車起步時不震動、沖擊； （ 2）離合器分離徹底； （ 3）從動部分慣量小，以減輕換檔時齒輪副的沖擊； （ 4）散熱性能好； （ 5）高速回 轉(zhuǎn)時只有可靠強(qiáng)度； （ 6）避免汽車傳動系共振，具有吸收震動、沖擊和減小噪聲能力； （ 7）操縱輕便； （ 8）工作性能（最大摩擦力矩 maxeT 和后備系數(shù) 保持穩(wěn)定）； （ 9）使用壽命長。如前所述，現(xiàn)代車用活塞式發(fā)動機(jī)不能帶負(fù)荷啟動，它必須先在空負(fù)荷下啟動，然后再逐漸加載。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(jī)熄火。 雖然利用變速器的空檔，也可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)與傳動系的分離。尤其在寒冷季節(jié)，如沒有離合器來分離發(fā)動機(jī)和傳動系，發(fā)動機(jī)起動是很困難的。 汽車行駛中變速器要經(jīng)常變換檔位，即變速器內(nèi)的齒輪副要經(jīng)常脫開嚙合和進(jìn)入嚙合。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(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(jié)的質(zhì)量減小，這樣即可以減少掛擋沖擊以便利換檔。 離合器的工作原理 如圖 所示，摩擦離合器一般是有主動部分、從動部分組成、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。當(dāng)駕駛員踩下踏板時，通過拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承 8，將分離杠桿的內(nèi)端推向右方，由于分離杠桿的中間是以離合器蓋 5 上的支柱為支點，而外端與壓盤連接，所以能克服壓緊彈簧的力 量拉動壓盤向左，這樣，從動盤 3 兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發(fā)動機(jī)的扭矩就不再傳入變速器，離合器處于分離狀態(tài)。此時壓緊彈簧就推動壓盤向右，仍將從動盤 3 壓緊在飛輪上 2，這樣發(fā)動機(jī)的扭矩又傳入變速器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。此外，因膜片是一種對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而 引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降。 作為壓緊彈簧的所謂膜片彈簧，是由彈簧鋼沖壓成的，具有“無底碟子”形狀的截錐形薄壁膜片，且自其小端在錐面上開有許多徑向切槽，以形成彈性武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 6 杠桿，而其余未切槽的大端截錐部分則起彈簧作用。當(dāng)離合器蓋用螺栓固定到飛輪上時，由于離合器蓋靠向飛輪，后支承圈則壓膜片彈簧使其產(chǎn)生彈性變形，錐頂角變大，甚 至膜片彈簧幾乎變平。當(dāng)離合器分離時，分離軸承前移膜片彈簧壓前支承圈并以其作為支點發(fā)生反錐形的轉(zhuǎn)變，使膜片彈簧大端后移，并通過分離鉤拉動壓盤后移使離合器分離。 由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國外已經(jīng)設(shè)計出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~~、最大摩擦片外徑達(dá) 420 的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 7 第 2章 離合器結(jié)構(gòu)方案選取 離合器車型的選定 本設(shè)計針對的車型是 05 款捷達(dá) GDF 微型轎車。 （ 2）接合時要完 全、平順、柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。 （ 4）從動部分轉(zhuǎn)動慣量要小，以減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊，便于換擋和減小同步器的磨損。 （ 6）應(yīng)能避免和衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，并具有吸收振動、緩和沖擊和降低噪聲的能力。 （ 8）作用在從動盤上的總壓力和摩擦離合器和摩擦材料的摩擦因數(shù)在離合器工作過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 8 （ 10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便。單片離合器因為結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小，在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計選擇單片離合器。單片離合器因為結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分轉(zhuǎn)動慣量小， 在使用時能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計選擇單片離合器。其中膜片彈簧的主要特點是用一個膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。當(dāng)離合器分離時，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是降低，從而降低踏板力； （ 2）膜片彈 簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??； （ 3）高速旋轉(zhuǎn)時，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降； （ 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）易于實現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長； （ 6）平衡性好； 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 9 （ 7）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。近年來，由于材料性能的提高，制 造工藝和設(shè)計方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。 壓盤的驅(qū)動方式 在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種： （ 1）凸臺 — 窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過二者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多；缺點：壓盤上凸臺在傳動過程中存在滑動摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。 （ 3）徑向傳動片驅(qū)動方式：它用彈簧鋼制的傳動片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特征都與徑向傳動驅(qū)動方式相同。 分離軸承的類型 分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過分離軸承克服離合器彈簧的推力并推動壓盤移動，從而使壓盤與 從動盤和從動盤與飛輪相互分離，截斷動力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承的作用是通過分離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動，推動旋轉(zhuǎn)中的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 10 離合器的散熱通風(fēng)措施 試驗表明，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過 200~180176。 C 以下。過高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。 本章小結(jié) 本章主要是對汽車離合器設(shè)計方案的選取，按照規(guī)定的車 型 05 款大眾捷達(dá) GDF 確定設(shè)計目的，按照設(shè)計要求確定設(shè)計計劃。 第 3章 離合器基本參數(shù)的確定 摩擦片主要參數(shù)的選擇 本 摩擦片外徑是離合器的主要參數(shù)，它對離合器的輪廓尺寸、質(zhì)量和使用壽命有決定性的影響。摩擦片外徑 D（ mm）也可以根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 按如下經(jīng)驗公式選用 ： 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 11 m axeD TKD ? 式中， DK 為直徑系數(shù)，取值范圍見表 31。 m， DK =， 則將各參數(shù)值代入式后計算得 D=163mm 表 31 直徑系數(shù) DK 的取值范圍 車 型 直徑系數(shù) DK 乘用車 最大總質(zhì)量為 ～ 的商用車 ～ (單片離合器 ) ～ (雙片離合器 ) 最大總質(zhì)量大于 的商用車 ～ 根據(jù)離合器摩擦片的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化原則，根據(jù)下表 32 表 32 離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)（即 GB1457— 74） 外徑 D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350 內(nèi)徑 d/mm 110 125 140 150 155 165 175 190 195 厚度 h/ 4 C? =d/D 7 4 0 7 9 3 5 7 0 1－ 3C? 單位面積F/ 3cm 106 132 160 221 302 402 466 546 678 可 ?。耗Σ疗嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 外徑 D=200mm 內(nèi)徑 d=140mm 厚度 h= 內(nèi)徑與外徑比值 C′ = 1－ 3C? = 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 12 離合器后備系數(shù)β的確定 后備系數(shù) β 是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩的可靠程度，選擇 β 時，應(yīng)從以下幾個方面考慮： a. 摩擦片在使用中有 一定磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動機(jī)最大扭矩； b. 防止離合器本身滑磨程度過大； c. 要求能夠防止傳動系過載。 本設(shè)計的是 噸微型轎車離合器，參看有關(guān)統(tǒng)計質(zhì)料“離合器后備系數(shù)的取 值范圍”（見下表 33），并根據(jù)最大總質(zhì)量不超過 6噸的載貨汽車 ? =— ， 結(jié)合設(shè)計實際情況，故選擇 β=1. 3。 表 33 離合器后備系數(shù)的取值范圍 車 型 直徑系數(shù) DK 乘用車 最大總質(zhì)量為 ～ 的商用車 ～ (單片離合器 ) ～ (雙片離合器 ) 最大總質(zhì)量大于 的商用車 ～ 單位壓力 P 和摩擦因數(shù) f 的確定 摩擦面上的單位壓力 P 的值和離合器本身的工作條件 ,摩擦片的直徑大小 ,后備系數(shù) ,摩擦片材料及質(zhì)量等有關(guān) . 離合器使用頻繁 ,工作條件比較惡劣 (如城市用的公共汽車和礦用載重車 ),單位壓力 P 較小為好。因為在其它條 件不變的情況下，由于摩擦片外徑的增加，摩擦片外緣的線速度大，滑磨時發(fā)熱厲害，再加上因整個零件較大，零件的溫度梯度也大，零件受熱不均勻，為了避免這些不利因素，單位壓力 P 應(yīng)隨摩擦片外徑的增加而降低。本題目設(shè)計單片離合器，因此 Z=2。各種摩擦材料的摩擦因數(shù) f 的取值范圍見表 35： 表 35 摩擦因 數(shù) 的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 石棉基材料 模壓 編織 粉末冶金材料 銅基 鐵基 金屬陶瓷材料 本次設(shè)計取 f=。π fZP（ 1c 179。 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （ 1） 摩擦片外徑 D（ mm） 摩擦片外徑 D（ mm） 的選取應(yīng)使最大圓周速度 0v 不超過 65～ 70m/s，武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 14 即： 33m a x ??????? ?? ?? Dnv eD m/s 70~65? m/s 式中 ， 0v 為摩擦片最大圓周速度（ m/s） ； maxen 為發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。 （ 3） 后備系數(shù)β 為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ，并防止傳動系過載，不同車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為 。 （ 4） 摩擦片內(nèi)徑 d 為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑 d 必須大于減振器彈簧位置直徑 約 50mm，即： 得： R0≤ （ 5） 為反映離合器傳遞的轉(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 ： 式中， 0cT 為單位 摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩 ()，可按表 36 選取 表 36 單位摩擦面積傳遞轉(zhuǎn)矩的許用值 離合器規(guī)格 D/mm 在本次設(shè)計中 ，我們選 取的 D=200mm， 則根據(jù)表 36 可知= N﹒ m/ 。 ? ? ? ?0220 ccc TdDZ TT ???? ?武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院本科課程設(shè)計說明書 15 （ 6） 離合器單位摩擦面積滑磨功 ? 為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨，防止摩擦片表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次接合的單位面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即 ： 224 []()WZ D d?????? 式中， ?為 單位面積滑磨功 2( / )J mm ； []? 為 其許用值 2( / )J mm ；對于乘用車： 2[ ] 0 /J mm? ? ，對于最大總質(zhì)量小于 的商用車：2[ ] 3 /J mm? ? ， 對 于 最 大 總 質(zhì) 量 大 于 的 商 用 車 ：2[ ] 5 /J mm? ? ； W 為汽車起步時離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功，可根據(jù)下式計算 2 2 2220()1800e a rgn m rW ii?? 式中， am 為汽車總質(zhì)量 ()kg ； r 為輪胎滾動半徑 ()m ； gi 為汽車起步時所用變速器擋位的傳動比； 0i 為主減速器傳動比；