轿车5档手动变速箱毕业设计解析

沈阳理工大学应用技术学院课程设计（论文）

汽车离合器设计

指导教师：

专业：车辆工程

学号：

摘要

离合器是位于发动机和变速器之间的一个旋转装置，它包括离合器摩擦片、压盘、膜片弹簧、离合器盖及操作离合器所需要的连接杆件等。它通过各部件间产生的摩擦力来作用。这就是为什么离合器叫做摩擦机械装置的原因。在连接之后，离合器继续将发动机扭矩通过摩擦传给变速器。

本文所做的主要工作如下：

[1] 简要介绍了离合器的工作原理及主要功能。

[2] 具体计算离合器基本参数及校核。

[3] 主动部分的设计，包括：膜片弹簧、离合器盖、分离装置。

[4] 从动部分的设计，包括：从动盘、摩擦片材料。

[5] 操纵机构的组成与分类。

关键词：离合器；摩擦片；膜片弹簧

Abstract

The clurh which includes the flywheel,clutch disc,pressure plate,springs,pressure plate cover and the linkage necessary to oerate the clutch is a rotating mechanism between the engine and the transmission.It operates through friction which comes from contact between the parts.That is the reason why the clutch os called a friction mechanism.After engagement,the clutch must continue to transmit all the engine torque to the transmission depending on the friction without slippage.The clutch is also used to disengage the engine from the drive train whenever the gears in the transmission are being shifted from one gear ratio to another.

The subjeets what this text did as following:

[1] This text first,to the Clutch’s principle,mainly function made a synopsie introduction.

[2] Compute the Clutch basic parameter.

[3] The design of initiative part include:springs,cover,disengagemene mechanism.

[4] The design of passive part include:clutch disc,rub material.

[5] The Operate Organ’s form and classify.

Key words: Clutch;clutch disc;Thrust Spring

目录

摘要----------------------------------------------------------------1 Abstract------------------------------------------------------------2目录----------------------------------------------------------------3第1章汽车离合器分析----------------------------------------------5

1.1 离合器的基本组成和分类--------------------------------------5 第2章确定离合器的结构形式----------------------------------------6

2.1 压紧弹簧布置形式的选择--------------------------------------6

2.2 压盘的驱动方式----------------------------------------------7

2.3 分离杠杆、分离轴承------------------------------------------7 第3章摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择--------------------------8 3．1 摩擦片外径及其它尺寸的确定---------------------------------8

3.2 校核离合器所选尺寸-----------------------------------------8

3.2.1 汽车离合器容量参数-------------------------------------8

3.2.2 确定压紧力F -------------------------------------------8

3.2.3 检验单位压力P -----------------------------------------9

3.2.4 许用单位面积滑磨转矩 T --------------------------------9 第4章离合器零件的结构选型及设计计算------------------------------9

4.1 从动盘总成-------------------------------------------------9

4.1.1 从动片-------------------------------------------------9

4.1.2 从动盘毂----------------------------------------------10

4．2 压盘和离合器盖--------------------------------------------11

4.2.1 压盘设计----------------------------------------------11

4.2.2 离合器盖的设计----------------------------------------13 第5章膜片弹簧的设计与计算---------------------------------------15

5.1 膜片弹簧的结构特点-----------------------------------------15

5.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式-------------------------------16

5.3 膜片弹簧的弹性变形特性-------------------------------------16

5.4 膜片弹簧的参数尺寸确定-------------------------------------18

5.4.1 H/h 比值的选取 --------------------------------------- 18

5.4.2 R 及R/r 确定 ------------------------------------------18

5.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角α--------------------------------19

5.4.4 膜片弹簧小端半径r f 及分离轴承的作用半径r p ------------19

5.4.5 分离指数目n 、切槽宽1δ、窗孔槽宽2δ、及半径r e --------- 19

5.4.6 校核--------------------------------------------------19

第6章 结 论 ----------------------------------------------------20

第7章 致谢 ------------------------------------------------------21

第8章 参考文献---------------------------------------------------22 附件3张 (离合器装配图,从动盘总成，膜片弹簧)

第1章汽车离合器分析

1．1 离合器的基本组成和分类

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（膜片弹簧）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构五大部分组成。

第2章确定离合器的结构形式

摩擦离合器按从动盘的数目分为：单片离合器和双片离合器；按压紧弹簧的结构形式分为：螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器；按离合器的操纵形式分为：拉式离合器和推式离合器。

2.1 压紧弹簧布置形式的选择

离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点[9]：

（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；

（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；

（3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；

（4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命；

（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；

（6）平衡性好；

（7）有利于大批量生产，降低制造成本。

但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材料质量和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，我选用膜片弹簧式离合器。

2.2 压盘的驱动方式

在膜片弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传递到压盘的方法有三种[9]：

（1）凸台—窗孔式：它是将压盘的背面凸起部分嵌入在离合器盖上的窗孔内，通过二者的配合，将扭矩从离合器盖传到压盘上，此方式结构简单，应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，因而接触部分容易产生分离不彻底。

（2）径向传动驱动式：这种方式使用弹簧刚制的径向片将离合器盖和压盘连接在一起，此传动的方式较上一种在结构上稍显复杂一些，但它没有相对滑动部分，因而不存在磨损，同时踏板力也需要的小一些，操纵方便；另外，工作时压盘和离合器盖径向相对位置不发生变化，因此离合器盖等旋转物件不会失去平衡而产生异常振动和噪声。

（3）径向传动片驱动方式：它用弹簧钢制的传动片将压盘与离合器盖连接在一起，除传动片的布置方向是沿压盘的弦向布置外，其他的结构特征都与径向传动驱动方式相同。经比较，我选择径向传动驱动方式。

2.3分离杠杆、分离轴承

分离杠杆的作用由膜片弹簧承担，其作用是通过分离轴承克服离合器弹簧的推力并推动压盘移动，从而使压盘与从动盘和从动盘与飞轮相互分离，截断动力的传递，分离杠杆要具有足够的强度和刚度，以承受反复作用在其上面的弯曲应力，分离轴承的作用是通过分离叉的作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，推动旋转中的膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离本次设计选用的是油封轴承，它可以将润滑脂密封在轴承壳内，使用中不需要增加润滑，相比供油式轴承则需增加。

第3章摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择

3．1 摩擦片外径及其它尺寸的确定

按书上图2-4所示，根据发动机最大转矩初选摩擦片，由表2-5选定摩擦片尺寸为外径180mm内径125mm,厚度3.5mm，然后根据摩擦面数量计算摩擦面总面积A=13175.1*2=26350.2

由于初选的摩擦片外径为180mm时许用滑磨转矩T∞=4.09；不满足要求。

则选用D=225；d=150；t3.5；a=22089.3*2=44178.6

表2-5

3.2 校核离合器所选尺寸

3.2.1汽车离合器容量参数

滚动半径r=0.294m ;滑磨功W

D =58060N·m ;温升速率H

R

=45900N·m/S1/2

P=TN/9550=36.19Kw ；可以得出W

D /A=1.314；H

R

/A=1.039；P/A=0.000819

均小于表2-6的推荐值。

压盘质量m1=P/33=W d/95680;取得m1=1.097Kg

3.2.2确定压紧力F

选用石棉基编织摩擦片，根据表2-1、2-7取β=1.10-1.25、μ=0.3，由式子D/d=1.5选取F=4000βT/μZ (D+d) （D/d＜1.7）得压紧力

F=（2112-2400）N

3.2.3检验单位压力P

由式子P=F/a=0.0478-0.0543N/mm2

均小于表2-7中的许用值。