1、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。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。 2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。 3）分离时要迅速、彻底。 4）从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。 5）应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。 6）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7）具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。 技术参数: 车型：华丽特锐2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（Nm/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm 3、结构方案分析 3.1从动盘数的选择：单片离合器 单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。 单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。 3.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 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。 1.膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点： 1)具有较理想的非线性弹性特性。 2)兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4)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)通风散热良好，使用寿命长。 6)膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 2.与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：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，质量更小等。 3.3膜片弹簧的支撑形式 图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。 符合要求。 式中, v为摩擦片最大圆周速度(m/s);
n为发动机最高转速(r/mi
n)。 2）摩擦片的内、外径比c应在0.53～0.70范围内，本次设计取c = 0.7 。 3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同的车型的β值应在一定范围内，最大范围为1.2～4.0 ，本次设计取β= 1.20 。 4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2R约50mm，即d > 2R 50 mm 5）为降低离合器滑磨时的热负荷,防止摩擦片损伤,对于不同车型,单位压力p根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，p的最大范围为0.10～1.50 Mpa。 本次设计取p = 0.3 MPa 。 6）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值[w]。 汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)为： 5.3膜片弹簧基本参数的选择 1）比值H/h和h的选择 为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的H/h一般为1.5～2.0 ，板厚h为2～4 mm 。 取h = 2 mm ，H/h =1.7 ，即H = 1.7h =3.4 mm 。 2）R/r比值和R、r的选择 研究表明。R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲受直径误差的影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求。R/r一般为1.20～1.35 。为使摩擦片上的压力分布较均匀，拉式膜片弹簧的r值宜为大于或等于R 。即 R=摩擦片外径100 取R/r = 1.3 ， r = R /1.3 = 77 mm 。 3）α的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥角α与内截锥高度H关系密切，α一般在9°～15°范围内。 α = arcta
n H/(R-r) = 10° ，符合要求。 4.）分离指数目
n的选取 分离指数目
n常取18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12 。 取分离之数目
n =18 。 5）膜片弹簧小段内半径r及分离轴承作用半径r的确定 r由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。r应大于r 。 I轴外径D>= =34.73 P=T*
n/9550=400x4000/9550=209.42 取r >I轴花键外径=40 由文献[4]得知花键尺寸 d=36 D=40 B=7 6）切槽宽度δ 、δ及半径r的确定 δ = 3.2～3.5 mm，δ = 9～10 mm，r的取值应满足r - r ≥ δ 。 本次设计取δ = 3.2 mm，δ = 9 mm ，r ≤ r -δ = 52.5 mm 。 7）压盘加载点半径R和支承环加载点半径r的确定 R =74 r =63 5.4膜片弹簧的优化设计 膜片弹簧的优化设计就是要确定一组弹簧的基本参数，使其弹性特性满足离合器的使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求，以达到最佳的综合效果。 1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。 2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。 3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声。 4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的接合平顺性。 减振器的扭转刚度k和阻尼摩擦元件间的阻尼摩擦转矩T是两个主要参数，决定了减振器的减震效果。其设计参数还包括极限转矩T 、预紧转矩T和极限转角等。 6.2.2从动片的设计 从动盘对离合器工作性能影响很大，设计时应满足如下要求： 1)从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。 2)从动盘应具有轴向弹性，使离合器结合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，以减小磨损。 3)应安装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。 6.2.3摩擦片的设计 摩擦片应满足以下要求： 1)摩擦因数较高且稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小 2)具有足够的机械强度与耐磨性 3)密度要小，以减少从动盘的转动惯量。 4)热稳定性要好 5)磨合性要好，不至刮伤飞轮和压盘表面 6.3离合器盖总成的设计 6.3.1离合器盖结构设计的要求： 1)应具有足够的刚度，否则影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。 2)应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。 3)盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。 4)为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风窗孔，或在盖上加设通风扇片等。 乘用车离合器盖一般用08、10钢等低碳钢板。