汽车离合器设计说明书毕业设计样本.doc

第1章 绪 论

1.1选题目标
此次设计，我努力争取把离合器设计系统化，为离合器设计者提供一定参考价值。抛弃传统推式膜片弹簧离合器，设计新式拉式膜片弹簧离合器是此次设计关键特点。
1.2离合器发展历史
多年来各国政府全部从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度显著比其它工业要快多，所以汽车工业快速成为一个国家工业发展水平标志。
对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立总成而存在，它是汽车传动系中直接和发动机相连接听总成。现在，多种汽车广泛采取摩擦式离合器关键依靠主、从动部分之间摩擦来传输动力且能分离装置。
在早期研发离合器中，锥形离合器最为成功现今所用盘片式离合器先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率轿车上才采取多片离合器。多年实践经验和技术上改善使大家逐步趋向于首选单片干式离合器[1]。
最近，大家对离合器要求越来越高，传统推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统操纵形式操纵形式正向自动操纵形式发展。所以，提升离合器可靠性和延长其使用寿命，适应发动机高转速，增加离合器传输转矩能力和简化操纵，已成为离合器发展趋势。
伴随汽车发动机转速、功率不停提升和汽车电子技术高速发展，大家对离合器要求越来越高。从提升离合器工作性能角度出发，传统推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统操纵形式正向自动操纵形式发展。所以，提升离合器可靠性和延长其使用寿命，适应发动机高转速，增加离合器传输转矩能力和简化操纵，已成为离合器发展趋势。伴随计算机发展，设计工作已从手工转向电脑，包含计算、性能演示、计算机绘图、制成后故障统计等等。
1.3离合器概述
按动力传输次序来说，离合器应是传动系中第一个总成。顾名思义，离合器是“离”和“合”矛盾统一体。离合器工作，就是受驾驶员操纵，或分离，或接合，以完成其本身任务。离合器是设置在发动机和变速器之间动力传输机构，其功用是能够在必需时中止动力传输，确保汽车平稳地起步；确保传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受最大扭矩，预防传动系过载。为使离合器起到以上多个作用，现在汽车上广泛采取弹簧压紧摩擦式离合器，摩擦离合器所能传输最大扭矩取决于摩擦面间工作压紧力和摩擦片尺寸和摩擦面表面情况等。即关键取决于离合器基础参数和关键尺寸。膜片弹簧离合器在技术上比较优异，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在确保可靠地传输发动机最大扭矩前提下，有以下优点[2]：
（1）结合时平顺、柔和，使汽车起步时不震动、冲击；
（2）离合器分离根本；
（3）从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副冲击；
（4）散热性能好；
（5）高速回转时只有可靠强度
（6）避免汽车传动系共振，含有吸收震动、冲击和减小噪声能力；
（7）操纵轻便；
（8）工作性能（最大摩擦力矩和后备系数保持稳定）；
（9）使用寿命长。
1.3.1 离合器功用
离合器可使发动机和传动系逐步接合，确保汽车平稳起步。如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷开启，它必需先在空负荷下开启，然后再逐步加载。发动机开启后，得以稳定运转最低转速约为300～500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着发动机，要带一个静止传动系，是不能忽然刚性接合。因为假如是忽然刚性连接，就肯定造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机和传动系逐步地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系扭矩逐步变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。
即使利用变速器空档，也能够实现发动机和传动系分离。但变速器在空档位置时，变速器内主动齿轮和发动机还是连接，要转动发动机，就必需和变速器内主动齿轮一起拖转，而变速器内齿轮浸在黏度较大齿轮油中，拖转它阻力是很大。尤其在严寒季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难。所以离合器第二个功用，就是临时分开发动机和传动系联络，方便于发动机起动。
汽车行驶中变速器要常常变换档位，即变速器内齿轮副要常常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，因为原来啮合齿面压力存在，可能使脱档困难，但如用离合器临时分离传动系即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合齿轮副圆周速度达成同时是较为困难，待啮合齿轮副圆周速度差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器临时分开传动系，方便使和离合器主动齿轮联结质量减小，这么即能够降低挂挡冲击方便利换档。
离合器所能传输最大扭矩是有一定限制，在汽车紧急制动时，传动系受到很大惯性负荷，此时因为离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。
1.3.2 现代汽车离合器应满足要求
依据离合器功用，它应满足下列关键要求：
（1）能在任何行驶情况下，可靠地传输发动机最大扭矩。为此，离合器摩擦力矩（）应大于发动机最大扭矩（）；
（2）接合平顺、柔和。即要求离合器所传输扭矩能缓解地增加，以免汽车起步冲撞或抖动；
（3）分离快速、根本。换档时若离合器分离不根本，则飞轮上力矩继续有一部份传入变速器，会使换档困难，引发齿轮冲击响声；
（4）从动盘转动惯量小。离合器分离时，和变速器主动齿轮相连接质量就只有离合器从动盘。减小从动盘转动惯量，换档时冲击即降低；
（5）含有吸收振动、噪声和冲击能力；
（6）散热良好，以免摩擦零件因温度过高而烧裂或因摩擦系数下降而打滑；
（7）操纵轻便，以降低驾驶员疲惫。尤其是对城市行驶轿车和公共汽车，很关键；
（8）摩擦式离合器，摩擦衬面要耐高温、耐磨损，衬面磨损在一定范围内，要能经过调整，使离合器正常工作。
1.3.3 离合器工作原理
图1.1所表示，摩擦离合器通常是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。
离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，经过飞轮2和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在经过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，经过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承8，将分离杠杆内端推向右方，因为分离杠杆中间是以离合器盖5上支柱为支点，而外端和压盘连接，所以能克服压紧弹簧力量拉动压盘向左，这么，从动盘3两面压力消失，所以摩擦力消失，发动机扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推进压盘向右，仍将从动盘3压紧在飞轮上2，这么发动机扭矩又传入变速器。

1-轴承 2-飞轮 3-从动盘 4-压盘 5-离合器盖螺栓
6-离合器盖 7-膜片弹簧 8-分离轴承 9-轴
图1.1 离合器总成
1.3.4 拉式膜片弹簧离合器优点
和推式相比，拉式膜片弹簧离合器含有很多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更少；拉式膜片弹簧是中部和压盘相压在一样压盘尺寸条件下可采取直径较大膜片弹簧，提升了压紧力和传输转矩能力，且并不增大踏板力，在传输相同转矩时，可采取尺寸较小结构；在接合或分离状态下，离合器盖变形量小，刚度大，分离效率更高；拉式杠杆比大于推式杠杆比，且中间支承降低了摩擦损失，传动效率较高，踏板操纵更轻便，拉式踏板力比推式通常可降低约；不管在接合状态或分离状态，拉式结构膜片弹簧大端和离合器盖支承一直保持接触，在支承环磨损后不会形成间隙而增大踏板自由行程，不会产生冲击和哭声；使用寿命更长。
1.4 设计预期结果
此次设计，我将取得以下结果：1、设计说明书：（1）离合器各零件结构；（2）离合器关键参数选择和优化；（3）膜片弹簧计算和优化；（4）扭转减振器设计；（5）离合器操纵机构设计计算。2、图纸有：扭转减振器、摩擦片、膜片弹簧、从动盘、轴、压盘、离合器总成。

第2章 离合器结构设计

为了达成计划书所给数据要求，设计时应依据车型类别、使用要求、制造条件，和“系列化、通用化、标准化”要求等，合理选择离合器结构。
2.1 离合器结构选择和论证
2.1.1 摩擦片选择
单片离合器因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能确保分离根本接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，所以该设计选择单片离合器。摩擦片数为2。
2.1.2 压紧弹簧部署形式选择
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。其中膜片弹簧关键特点是用一个膜片弹簧替换螺旋弹簧和分离杠杆。膜片弹簧和其它几类相比又有以下多个优点[9]：
1）因为膜片弹簧有理想非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能确保大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传输转矩能力不变。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，压紧力降低极少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力显著下降；
（4）因为膜片弹簧大断面环形和压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提升使用寿命；
（5）易于实现良好通风散热，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，其非线性特征在生产中不易控制，开口处轻易产生裂纹，端部轻易磨损。多年来，因为材料性能提升，制造工艺和设计方法逐步完善，膜片弹簧制造已日趋成熟。所以，我选择膜片弹簧式离合器。

2.1.3 压盘驱动方法
在膜片弹簧离合器中，扭矩从离合器盖传输到压盘方法有三种[9]：
（1）凸台—窗孔式：它是将压盘后面凸起部分嵌入在离合器盖上窗孔内，经过二者配合，将扭矩从离合器盖传到压盘上，此方法结构简单，应用较多；缺点：压盘上凸台在传动过程中存在滑动摩擦，所以接触部分轻易产生分离不根本。
（2）径向传动驱动式：这种方法使用弹簧刚制径向片将离合器盖和压盘连接在一起，此传动方法较上一个在结构上稍显复杂部分，但它没有相对滑动部分，所以不存在磨损，同时踏板力也需要小部分，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改变，所以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） 径向传动片驱动方法：它用弹簧钢制传动片将压盘和离合器盖连接在一起，除传动片部署方向是沿压盘弦向部署外，其它结构特征全部和径向传动驱动方法相同。经比较，我选择径向传动驱动方法。
2.1.4 分离杠杆、分离轴承
分离杠杆作用由膜片弹簧负担，其作用是经过分离轴承克服离合器弹簧推力并推进压盘移动，从而使压盘和从动盘和从动盘和飞轮相互分离，截断动力传输，分离杠杆要含有足够强度和刚度，以承受反复作用在其上面弯曲应力，分离轴承作用是经过分离叉作用使分离轴承沿变速器前端盖导向套作轴向移动，推进旋转中膜片弹簧中部分离前端，使离合器起到分离作用。分离此次设计选择是油封轴承，它能够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。
2.1.5 离合器散热通风
试验表明，摩擦片磨损是随压盘温度升高而增大，当压盘工作表面超出°C时摩擦片磨损猛烈增加，正常使用条件离合器盘，工作表面瞬时温度通常在°C以下。在尤其频繁使用下，压盘表面瞬时温度有可能达成。过高温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂。为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大质量以确保足够热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构方法有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。膜片弹簧式离合器本身结构能良好实现通风散热效果，故不需作另外设置。
2.1.6 从动盘总成