09汽车离合器设计

目录摘要第1章绪论1.1选题的目的1.2离合器发展历史1.3离合器概述1.3.1离合器的功用1.3.2现代汽车离合器应满足的要求1.3.3离合器工作原理1.3.4膜片弹簧离合器的优点第2章离合器的结构设计2.1离合器结构选择与论证2.1.1摩擦片的选择2.1.2压紧弹簧布置形式的选择2.1.3压盘的驱动方式2.1.4分离杠杆、分离轴承2.1.5离合器的散热通风2.1.6从动盘总成2.2离合器结构设计的要点2.3离合器主要零件的设计2.3.1从动盘2.3.2膜片弹簧2.3.3压盘2.4本章小结第3章离合器的设计计算及说明3.1离合器设计所需数据3.2摩擦片主要参数的选择3.3摩擦片基本参数的优化3.4膜片弹簧主要参数的选择3.5膜片弹簧的优化设计3.6膜片弹簧的载荷与变形关系3.7膜片弹簧的应力计算3.8扭转减振器设计3.9减振弹簧的设计3.10操纵机构3.10.1离合器踏板行程计算3.10.2踏板力的计算3.11从动轴的计算3.12从动盘毂3.13分离轴承的寿命计算3.14本章小结结论摘要对于以内燃机为动力的机械，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它在机械传动系统中直接与发动机相连。目前，各种机械广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构四部分。离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。本次设计包括离合器各零件的结构,离合器主要参数的选择与优化,膜片弹簧的计算与优化,扭转减振器的设计,离合器操纵机构的设计计算和相关设计图纸,最后撰写了说明书。对离合器设计具有一定的研究价值。关键词:离合器,推式膜片弹簧,结构设计第1章绪论1.1选题的目的离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载，有效的降低传动系统中的振动和噪声。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。离合器在机械传动系统中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系统中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置，它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分。1.2离合器发展历史当戴姆勒发明第一辆四轮车时,车辆并没有所谓的变速箱,也就没有离合器.速度的控制由外部的齿轮通过皮带带动车轴实现,后来皮带改为了链条.1889年戴姆勒在他的汽车上首次应用了四速变速箱和摩擦离合器.离合器的出现是随着变速箱的出现而出现的，但扭矩仍然由皮带传到后轮.再后来由简单的机械传动离合改成现在的不同形式传动的离合器，按不同种类分，分好多种：安全离合器，超越离合器，捏合离合器和摩擦离合器，还有：1.电磁式2.磁粉式3.气压式4.液压式，一直延续至今。1.3离合器概述对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。1.3.1离合器的功用离合器，顾名思意，就是起到分离与合闭的作用嘛。也就是起到发动机与车轮传动装置的离合作用。也就是说当你踩下离合器，那么发动机的传动装置与车轮断开，发动机的动力就不会传到车轮上以驱动汽车了。当你松开离合器，那么发动机的传动装置就会与车轮连上，动力就传到车轮上，车子自然就能动了。那么为什么要把动力与车轮分离呢？因为不同的车速发动机要进行变速，这个问题比较复杂，我就不祥细说了，总之是不同的车速发动机的传动装置要把不同的速度传给车轮，耍此时就需要把慢速的齿轮与车轮分开，用高速齿轮与车轮接合，这一分一合就要用到离合器了。明白了离合器的工作原理，那么来结合实际。当你的车在起步时，车轮是静止的，要想让车在静止状态改为运动状态，这时需要的推力是很大的，比车在运动时大的多，此时踩下离合器，挂一档，看看发生了什么？当你踩下离合器，即做好了用齿轮驱动车轮的准备，挂上一档，就是把慢速齿轮送到传动装置上，当你松离合器时，慢速齿轮就向车轮的传动齿轮上靠，你抬的快，它靠的快，你抬的慢，它靠的慢，这时车就起步了。如果你离合器抬的很快，那么两个齿轮就立即接合了，由于车是静止的，需要的推力很大，发动机输出的动力不足以一下使车达到一档时的速度，那么车就会突然一动，然后熄火。车一动就明发动机的动力已经传到了车轮上，但由于要克服的力大于发动机所输出的了，也就是发动机推不动你的车，于是齿轮就被卡住，发动机就熄火了。所以这就是为什么起步时要加油门，抬离合器要慢的原理。加油门可以加大发动机输出的动力，抬离合器慢就会减小阻力，从而使发动机克服静态磨擦力，使车辆平稳起步。当车动起来后，离合器就可以慢慢的完全抬起，因为车动后，动态磨擦力比车静止时的静态磨擦力要小得多。这也是为什么在二、三、四档时离合器可以抬的快一点而不会熄火的原因。同样，小坡起步时要加大油门，离合要拧牢也是这个原因，因为上坡的阻力比平面更大。另外的说法1.什么是离合器，离合器安转在发动机末端的飞轮上，是发动机和传动装置之间接通和切断动力的一个总成。他的工作原理就是利用主动部分（飞轮、压盘等等）与从动部分（从动盘、扭转减震器等等）两个运动副之间的摩擦来传递动力。2.离合器与油门的关系，离合器与油门的配合主要出现在起步、行驶途中加、减档。起步的时候，挂上低速档（一般是一档），离合器踩下再逐渐放开，与此同时油门逐渐加大，发动机的动力通过飞轮转递给离合器主动部分，随着离合器放开，离合器主动部分逐渐和从动部分接合，动力从主动部分传递到从动部分并且相应增大，动力到达从动部分后再通过传动装置（变速器、传动轴、减速器、差速器、半轴等等）最终到达车轮。当动力或者说是扭矩达到能使汽车克服阻力向前行驶的时候，恭喜你，车子起步了。换档的时候，离合器处于接合的状态，发动机的动力源源不断的通过它传递给传动装置和行驶装置，但由于传动装置中变速器和减速器的作用，发动机的动力不是直接到达车轮，而是经过了复杂的力矩转换，所以在换档的时候就需要暂时切断来自发动机的动力，减轻变速器齿轮之间的撞击，使换档顺利。既然这时已经切断了动力的传递，所以理所当然的要松开油门踏板，避免发动机空转做无用功。当换档结束了，动力再次恢复传递的时候，当然也就要踩下油门，继续做功。2.离合器与刹车的关系，前面说过了发动机的动力通过离合器传递到传动装置最终到达车轮。那么同样的来自于路面的阻力也是反过来通过行驶装置到达传动装置、离合器最后作用于发动机。如果刹车时不踩下离合器，切断动力的传递，那么地面阻力反作用于发动机，当这个力大于发动机输出的力时，发动机就熄火了。所以要想停车时或者低速行驶的时候不熄火就要踩下离合器，切断来自地面的阻力（不建议在低速行驶的时候踩下离合器，一档已经足以应付最低速的行驶，大可放心松开离合器）。1.3.2现代汽车离合器应满足的要求必须保证能够传递发动机的最大扭矩可以增加压盘压力和摩擦面积但是压盘压力要考虑到离合踏板的力矩避免踏板太沉和行程过大1.3.3离合器工作原理简单摩擦离合器的结构和工作原理如图1-1所示。发动机飞轮是离合器的主动部件，带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与变速器第一轴（离合器从动轴）相连。压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过变速器的第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。由于汽车在形式过程中需要经常保持动力传递，而中断传动指示暂时的需要，所以汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。摩擦副之间采用弹簧作为压紧装置即是为了适应这一要求。欲使离合器分离时，只要踩下操纵机构中的离合器踏板，套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘，克服压紧弹簧的压力移动，与飞轮分离，摩擦副之间的摩擦力消失，从而中断了动力的传递。图1-1简单摩擦离合器当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速的变化比较平稳，应该适当控制放松离合器踏板的速度，使从动盘在压紧弹簧的压力作用下向左移动，与飞轮恢复接触，二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐渐增大，二者的转速也渐趋相等。直到从动盘与飞轮完全接合而停止打滑时，汽车速度才与发动机转速成正比。摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦副间的最大静摩擦力矩，而后者又取决于摩擦面间的压紧力、摩擦因数以及摩擦面的数目和尺寸。因此，对于结构一定的离合器来说，最大静摩擦力矩是一个定值。当输入转矩达到此值时，则离合器出现打滑现象，因而限制了传给传动系统的转矩，以防超载。由上述工作原理可以看出，摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。在保证传递发动机最大转矩可靠的前提下，离合器的结构应能满足主、从动部分分离彻底，接合柔和，从动部分的转动惯量要尽可能小，散热效果好，操纵轻便，良好的动平衡等基本性能要求。离合器的基本功用之一是当变速器换挡中断动力传递时，以减小齿轮轮齿间的冲击。如果与变速器第一轴相连的联系脱开，离合器从动部分较大的惯性力矩仍然输入给变速器，其效果相当于分离不彻底，就不能很好的起到减轻齿轮轮齿间冲击的作用。在汽车的使用过程中，驾驶员操纵离合器的次数是很多的，这就导致离合器中由于摩擦面间频繁地相对滑磨而产生大量的热量。离合器接合越柔和，产生的热量越大。这些热量如不及时地散发出去，对离合器的工作将产生严重影响。1.3.4膜片弹簧离合器的优点膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器。因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动机的转矩，而不致产生滑离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降。那么可以看出，对于轻型车膜片弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。膜片弹簧的两侧有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹簧使其产生弹性变形，