桑塔纳vist志俊轿车离合器设计说明书 - 图文

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目 录

摘要 ...............................................................错误！未定义书签。 Abstract ...........................................................错误！未定义书签。 第1章 绪论 ..................................................................... 5

1.1 研究动机与目的 ........................................................... 5 1.2 研究背景 .................................................................. 5 1.3 研究现状 .................................................................. 6 1.4 研究方法与系统描述 ...................................................... 7

第2章 离合器结构方案选取 ................................................. 8

2.1 设计参数和结构要求 ...................................................... 8 2.2 从动盘数及干湿式选取 .................................................... 8 2.3 压紧弹簧的结构形式及布置 ............................................... 9 2.4 压盘的驱动方式 .......................................................... 10 2.5 分离轴承的类型 .......................................................... 11 2.6 离合器的通风散热措施 ................................................... 12 2.7 本章小结 ................................................................. 13

第3章 离合器基本结构参数的确定 ........................................ 14

3.1摩擦片外径及其它尺寸的确定 ............................................ 14

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3.2 离合器后备系数的?确定 ................................................ 15 3.3 单位压力P的确定 ....................................................... 15 3.4 离合器基本参数的优化 ................................................... 16 3.5 本章小结 ................................................................. 17

第4章 离合器从动盘总成设计 .............................................. 18

4.1 从动盘结构简要介绍 ..................................................... 18 4.2 摩擦片的材料选取及固紧方式 ........................................... 19 4.3 从动盘毂的设计 .......................................................... 20 4.4 从动片的设计 ............................................................ 22 4.5 扭转减振器的设计 ....................................................... 24

4.5.1 扭转减振器的功能 ................................................. 24 4.5.2 扭转减振器的结构类型的选择 ..................................... 24 4.6减振弹簧设计 ............................................................. 25 4.7 本章小结 ................................................................. 28

第5章 离合器盖总成的设计 ................................................ 29

5.1 压盘传力方式的选择 ..................................................... 29 5.2 压盘的几何尺寸的确定 ................................................... 29 5.3 压盘的材料选择 .......................................................... 30 5.4 传力片的几何尺寸的确定及材料选择 .................................... 31

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5.5 离合器盖的设计 .......................................................... 32 5.6 支撑环的设计 ............................................................ 33 5.7 分离装置的设计 .......................................................... 33 5.7.1 离合器分离套筒和分离轴承的设计 .................................... 33 5.8 本章小结 ................................................................. 34

第6章 离合器膜片弹簧的设计 .............................................. 35

6.1 膜片弹簧的结构特点 ..................................................... 35 6.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式 ......................................... 35 6.3 膜片弹簧的弹性变形特性 ................................................ 36 6.4 膜片弹簧的参数尺寸确定 ................................................ 37

6.4.1 H/H比值的选取 .................................................... 38 6.4.2 R及R/R确定 ....................................................... 38 6.4.3 膜片弹簧起始圆锥底角? .......................................... 39 6.4.4 膜片弹簧小端半径Rf及分离轴承的作用半径Rp ................... 39 6.4.5 分离指数目N、切槽宽?1、窗孔槽宽?2、及半径Re ............... 39 6.4.6 支承环的作用半径L和膜片与压盘接触半径L ..................... 39 6.4.7 膜片弹簧材料 ...................................................... 39 6.5 膜片弹簧的计算 .......................................................... 40 6.6 本章小结 ................................................................. 43

第7章 分离装置和操纵机构的设计 ........................................ 44

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7.1 操纵机构踏板力和行程 ................................................... 44 7.2 操纵机构的结构形式 ..................................................... 44 7.3 操纵机构的设计计算 ..................................................... 45 7.4 本章小结 ................................................................. 46

结论 .............................................................................. 47 参考文献 ........................................................................ 48 致谢 .............................................................................. 50 附录A ........................................................................... 51 附录B ........................................................................... 54

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膜片弹簧的安装有正装和反装。正装应用于压式操纵机构，即离合器分离时膜片弹簧弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。反装应用于拉式操纵机构，将支承圈在膜片弹簧的大端附近，原理如图2.2[2]b,使结构简化，零件减少、装拆方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自

由行程，原理如图2.2a,设计选用压式操纵机构，即膜片弹簧正装。

(a) 一般压式操纵 (b) 拉式操纵

图2.2 拉式操纵机构与压式操纵机构的原理

图2.3 膜片弹簧离合器结构图

2.4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起带动从动盘转动，在不传递扭矩时，又应能够与从动盘脱离接触，所以这种连接应允许压盘在离合器分离过程中能自由的作轴向移动。

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压盘与飞轮的连接方式或驱动方式有：凸块—窗孔式、传力销式、键式以及弹性传动片式等如图2.4[2],近年来广泛采用弹性传动片式。因为另外几种方式有一个共同的缺点，即连接之间有间隙（如凸块与窗孔之间的间隙约为0.2mm）。这样在传动时将产生冲击和噪声，甚至可能导致凸块根部产生裂纹而造成零件的早期破坏。另外，在离合器分离时，由于零件间的摩擦将降低离合器操纵部分的传动效率。

弹性传动片是由薄弹簧钢冲压而成（见图2.4e），其一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上，且一般用3~4组（每组2~3片）沿圆周切向布置以改善传动片的受力状况，这时，当发动机传动片时受拉，当由车轮滑行时反转受压。这种利用传动片驱动压盘的方式不紧消除了上述缺点，而且简化了结构，降低了对装配精度的要求且有利于压盘的定中。所以该离合器采用弹性传动片。

a—凸块窗孔式；b—传力销式；c—键槽—指销式；d—键齿式；e—弹性传动片式

图2.4 压盘的驱动方式

2.5分离轴承的类型

分离轴承在工作中主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生离心力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两种。前者适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂的密封止推球轴承;小型车有时采用含油石墨止推滑动轴承。分离轴承与膜片弹簧之间有沿圆周方向的滑磨，当两者旋转中不同心时也伴有径向滑磨。为了消除因不同心导致的磨损并使分离轴承与膜片弹簧内端接触均匀，膜片弹簧离合器广泛采用自动调心式分离装置结构原理如图2.5[2]。分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有3~4mm间隙，以免在摩擦片磨损后引起压盘压力不足而导致离合器打滑使摩擦片以及分离轴承烧坏。此间隙使踏板有段自由行程。有的轿车采用无此间隙的内圈恒转式结构，用轻微的油压或弹簧力使分离轴承与杠杆端（多为膜片弹簧）经常贴合，以减轻磨损和减少踏板行程。本设

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计采用拉式自动调心分离轴承，其结构如图2.5所述。

1—轴承内圈；2—州城外圈；3—外罩壳；4—波形弹簧； 5—分离套筒；6—蝶形弹簧；7—挡环；8—弹性锁环

图2.5 拉式自动调心式分离轴承装置

2.6离合器的通风散热措施

提高离合器工作性能的有效措施是借助于其通风散热系统降低其摩擦表面的温度。 在正常使用条件下，离合器的压盘工作表面的温度一般均在180℃以下，随着其温度的升高，摩擦片的磨损将加快。当压盘工作表面的温度超过180℃～200℃时，摩擦片的磨损速度将急剧升高。在特别严酷的使用条件下，该温度有可能达到1000℃。在高温下压盘会翘曲变形甚至产生裂纹和碎裂；由石棉摩擦材料制成的摩擦片也会烧裂和破坏。为防止摩擦表面的温度过高，除压盘应具有足够的质量以保证有足够的热容量外，还应使其散热通风良好。为此，可在压盘上设置散热筋或鼓风筋；在双片离合器中间压盘体内铸出足够多的导风槽，这种结构措施在单片离合器压盘上也开始应用；将离合器盖和压盘设计成带有鼓风叶片的结构；在保证有足够刚度的前提下在离合器盖上开出较多或较大的通风口，以加强离合器表面的通风散热和清除摩擦产生的材料粉末，在离合器壳上设置离合器冷却气流的入口和出口等所谓通风窗，在离合器壳内装设冷却气流的导罩，以实现对摩擦表面有较强定向气流通过的通风散热等。为防止压盘 的受热翘曲变形，压盘应有足够大的刚度。鉴于以上对质量和刚度的要求，一般压盘都设计得比较厚，一般不小于10㎜。

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2.7 本章小结

本章根据选定车型的参数，为满足汽车要求，对离合器的结构方案进行选择，包括从动盘干湿的选择，压紧弹簧的类型选择，压盘的驱动方式分离轴承的类型，离合器通风散热措施等。

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第3章 离合器基本结构参数的确定

在初步确定了离合器的结构形式之后，就要根据其结构形式确定其需要确定的结构参数，如摩擦片内外径、后备系数单位工作压力等。

3.1 摩擦片外径及其它尺寸的确定

摩擦片的外径D是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，所以应先确定摩擦片的外径D

在确定外径时，可以根据以下经验公式（3.1[3]）计算出：

D=100 式中:D——摩擦片外径，mm；

Temax——发动机最大扭矩，N.m； A——和车型及使用条件有关的常数。

将数据：Temax=155N.m，轿车单片摩擦离合器A=47,代入式（3.1），则得：D=181.6mm。 根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，由3.1[3]“离合器摩片尺寸系列和参数”（即GB1457—74）可取摩擦片有关标准尺寸：

外径D=200㎜，径d=140mm厚度h=3.5mm内径与外径比值C′=0.7。

表3.1 离合器摩擦片尺寸系列和参数

外径D/㎜ 内径d/㎜ 厚度/㎜ 160 110 3.2 0.687 0.676 Temax (3.1) A180 125 3.5 0.694 0.667 200 140 3.5 0.700 0.657 225 150 3.5 0.667 0.703 250 155 3.5 0.589 0.762 280 165 3.5 0.583 0.796 300 175 3.5 0.585 0.802 325 190 3.5 0.557 0.800 350 195 4 0.540 0.827 380 205 4 0.543 0.843 405 220 4 0.535 0.840 430 230 4 0.532 0.847 C?=d/D 1－C? 单位面积/cm 33106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037 14

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1.分离轴；2.拉索；3.轴承套及密封件；4.卡簧； 5.回位弹簧；6.分离轴传动杆；7.拉索调整螺母

图7.2 分离拨叉示意图

7.3操纵机构的设计计算

为满足前述的踏板力和踏板行程的要求，需根据离合器分离杠杆传动比i分，最终合理地定出操纵系统的传动比i操。

图7.3 机械式操纵机构简图

离合器踏板行程Sn与压盘的升程?S有如下关系（参考图7.3[1]）：

Sn?(S0?Zc?Si分)i操? (7.1) 式中：S0为分离轴承与分离杆之间的间隙，本操纵系统有间隙自动调整机构，S0=0；

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?S为摩擦片与飞轮、压盘之间的间隙，对于单片离合器?S=0.75~1.3mm。现取值为1.15mm；

Zc为摩擦面数目，单片为2；

i分为分离杠杆传动比，i分?a2/a1=2.89；

i操为机械操纵机构传动比，i操?b1c2? (7.2) b2c1根据人体工程学所要求的踏板行程值?Sn?，按下式初定i操：

i操??Sn???S0?Zc?Si分? (7.3)

式中：?Sn?=150-25=125mm；?=0.85。

将数据代入式中得：i操= 16。

一般离合器操纵机构的传动比如表6.2所示。 用i操校核离合器踏板力Pn是否合适：

[1]

Pn?P分?i操分总i?? (7.4)

式中：P分为压盘的分离载荷；?总为系统效率，一般取0.8~0.9，现取值为0.9；

代入相关数值得：Pn=112.7N，与6.3节中初选的大体相等，在要求范围内。

表7.2 离合器操纵比一览表

压紧弹簧类型 周置螺旋弹簧 膜片弹簧 中央弹簧 i分 3.6~4.2 2.7~5.4 7~8 i操 7~12 10~16 13~15 7.4本章小结

本章对分离装置进行了设计，主要是分离轴承个分离套筒的设计，本离合器使用的是膜片弹簧，分离杠杆就不用再额外设计。分离轴承使用的是自动调心式。操纵机构设计的东西比较少，主要是踏板力和踏板行程的计算。操纵机构中采用了棘轮式间隙自动调整机构，分离轴承与分离杠杆间可以不留间隙。对于棘轮，已有现成的产品可以选用，只要符合本离合器操纵机构要求的传动比即可。

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结 论

本设计分析了本设计所要采用的的膜片弹簧离合器，对膜片弹簧离合器进行了分类，阐述了膜片弹簧离合器的原理和组成，及其特性。通过详细的推导过程积累了大量的数据，并成功的绘制出了膜片弹簧离合器的成品图。

主要叙述了离合器的发展现状，和它的工作原理，在此过程中，经过对比结合，初步确定了合适的离合器结构形式，选取了拉式膜片弹簧离合器，并且带有扭转减振器，为后面的计算提供了理论基础。

在计算中，首先确定摩擦片外径尺寸，然后根据该尺寸对其他部件总成进行了计算和设计。通过计算校核摩擦片外径尺寸，计算选择出其他部件的外形尺寸，再对其进行校核，确定是否能达到设计要求。设计包括摩擦片的内外径计算、其他系数的确定；从动盘的设计就要显得多一些，包括从动片的尺寸设计，从动盘毂的设计，最后要进行扭转减震器的设计计算，是一个重点也是一个难点。从动盘毂要进行花键的校核，扭转减震器的螺旋弹簧也要进行强度校核；对压盘的设计校核，要充分考虑到温度对离合器工作的影响，校核压盘在工作中温度。对离合器盖的设计显得简单一些。还有就是离合器分离轴承的设计和操纵机构的设计，本次设计只做了简单的设计。最重要也是最难的是膜片弹簧的设计计算，这环节计算量大，而且复杂，膜片弹簧的弹性特性要适合所设计的离合器，就要不停的调整尺寸结构，最终得到合适的弹性特性曲线。

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