《离合器设计》PPT课件

汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系1内蒙古工业大学能动学院交通运输系第二章离合器设计汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系2本章重点•汽车离合器设计的基本要求；•各种形式汽车离合器的特点及应用；•离合器基本参数的选择及优化；•膜片弹簧主要参数的选择及优化；•扭转减振器的设计；•离合器的操纵。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系3第一节概述一、离合器组成部分离合器压紧机构操作机构从动部分主动部分飞轮离合器盖压盘从动盘压紧弹簧分离叉分离轴承离合器踏板传动部件汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系4二、离合器作用(1)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；(2)在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；(3)限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；(4)有效地降低传动系中的振动和噪声。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系51）在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。2）接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3）分离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。5）有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。7）操纵轻便、准确。8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，保证有稳定的工作性能。9）应有足够的强度和良好的动平衡。10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。三、汽车离合器设计基本要求汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系6汽车离合器多采用干式盘形摩擦离合器。第二节离合器的结构方案分析按其从动盘的数目单片双片多片根据压紧弹簧布置形式圆周布置中央布置斜向布置等根据使用的压紧弹簧形式根据分离时所受作用力的方向拉式推式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧离合器汽车设计第二章离合器设计汽车设计第二章离合器设计汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系9汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系103.多片离合器多片离合器有两个以上从动盘，多为湿式，接合平顺柔和，由于在油中工作，摩擦表面温度低、磨损小，使用寿命长。但是分离行程大，分离不彻底，轴向尺寸和质量较大，从动部分转动惯量也很大。主要用于最大总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系11二、压紧弹簧和布置形式的选择1.周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。其特点是：结构简单、制造容易，曾得到广泛应用；压紧弹簧的数目要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数；压紧弹簧直接与压盘接触，易受热回火失效；当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使离合器传递转矩能力随之降低。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系122.中央弹簧离合器中央弹簧离合器采用1-2个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥螺旋弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，压紧弹簧与从动盘的轴线重合。多用于发动机最大转矩大于400~500N·m的商用车上。可选较大的杠杆比，从而得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力。压紧弹簧不与压盘接触，不会使弹簧受热回火失效；通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整，多用于重型汽车上。结构复杂，轴向尺寸大汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系13汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系143.斜置弹簧离合器斜置弹簧离合器是用在重型汽车上的一种新结构形式，弹簧的轴线与离合器的轴线成一个夹角，即弹簧压力斜向作用于传力盘上，并通过压杠作用在压盘上。斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。斜置弹簧离合器主要用于最大总质量大于14t的商用车上。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系15内蒙古工业大学能动学院交通运输系4.膜片弹簧离合器膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系16膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比具有如下一系列优点：1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性；2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，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，弹簧压紧力降低的程度较周置圆柱弹簧离合器明显减小，所以摩擦力矩降低很少，性能稳定;4）膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6）膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好；7）有利于大批量生产，降低制造成本。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系17B:初始接合；Δλ′:摩擦片磨损后弹簧的伸长量；Δλ″:离合器分离时弹簧的进一步压缩量；膜片弹簧螺旋弹簧两种弹簧的特性曲线汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系18推式膜片弹簧双支承环形式推式膜片弹簧单支承环形式三、膜片弹簧的支承形式离合器盖上的凸台压盘膜片弹簧铆钉支承环挡环衬套离合器盖内边缘舌片汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系19推式膜片弹簧无支承环形式拉式膜片弹簧支承环形式离合器盖上的凸台斜头铆钉汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系20取消了中间支承零件，结构简单、紧凑，质量小；拉式膜片弹簧以中部与压盘接触，在同样压盘尺寸的条件下可采用较大直径的膜片弹簧，提高了压紧力，且不增大踏板力；离合器盖变形小，分离效率高；杠杆比大，传动效率较高，踏板力可减少25％~30％；无论在接合状态或分离状态，拉式膜片弹簧的大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击噪声；使用寿命长。与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有的优点：拉式膜片弹簧需专门的分离轴承，结构较复杂，安装和拆卸较困难，且分离行程略比推式大些。但由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，它已经得以应用。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系21四、压盘的驱动方式压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时它和飞轮一同带动从动盘转动，所以它应与飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器分离过程中能自由地作轴向移动。压盘的驱动方式主要有凸块—窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式等。弹性传动片式是近年来广泛采用的方式，沿圆周切向布置的三组或四组薄弹簧钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘用铆钉或螺栓连接，传动片的弹性允许其作轴向移动。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系22汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系23传动片弹性传动片式驱动方式结构简单，压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，工作可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系24内蒙古工业大学能动学院交通运输系第三节离合器主要参数的选择摩擦离合器是靠存在于主、从动部分摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的，离合器的静摩擦力矩为：式中：f：摩擦面间的静摩擦因数，一般取0.25~0.30；F：压盘施加在摩擦面上的工作压力；Rc：摩擦片的平均摩擦半径；Z：摩擦面数，Z等于摩擦片的2倍。ccfFZRT（2-1）汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系25设p0为摩擦面承受的单位压力，且压力分布均匀，则单元摩擦面积ds上产生的单元摩擦力矩为：200ddddTfpsfp332π2000dd2π3RrRrTfpfp整个摩擦面上产生的摩擦力矩为：式中：R：摩擦片外半径；r：摩擦片内半径；摩擦面承受的单位压力为：022224ππFFpDdRr（2-2）汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系26对于具有Z个摩擦面的离合器，其摩擦力矩为：将式（2-2）带入式（2-3）得：33c2223RrTfZFRr（2-4）33c02π3RrTZTfpZ（2-3）022224ππFFpDdRr汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系27c42DdRrR33c2223RrRRr（2-5）/0.6dD≥当时，可由下式相当准确地计算比较和得：ccfFZRT33c2223RrTfZFRr汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系28)(220rRFp33c2223RrRRrccfFZRT33c0π112TfZpDc（2-6）式中：c：摩擦片内、外半径之比，c=d/D，c=0.53~0.70；汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系29为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时Tc应大于发动机最大转矩，即cemaxTT（2-7）式中：Temax：发动机最大转矩；β：离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，β必须大于1。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系30离合器的基本参数性能参数：β和p0；尺寸参数：D和d及摩擦片厚度b；结构参数：摩擦面数Z和离合器间隙Δt；摩擦因数f。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系31一、后备系数β后备系数β是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择β时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载并要做到操纵轻便。因此，在选择β时应考虑以下因素：1）为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系325）汽车总质量越大，β也应选得越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；8）膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；9）双片离合器的β值应大于单片离合器。离合器后备系数β的取值范围汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系33内蒙古工业大学能动学院交通运输系二、单位压力p0单位压力p0对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁、发动机后备功率较小、载质量大或经常在坏路面上行驶的汽车，p0应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，p0应取小些；离合器后备系数较大时，可适当增大p0。汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系34摩擦片单位压力p0的取值范围汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系35三、摩擦片外径D、内径d和厚度b1.摩擦片外径D摩擦片外径是离合器的重要参数之一，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩已知，其他参数已知或选取后，可估算出摩擦片外径：emax33012π1TDfZpc（2-8）汽车设计第二章离合器设计内蒙古工业大学能动学院交通运输系36内蒙古工业大学能动学院交通运输系DemaxDKT摩擦片外径D（mm）也可根据发动