轿车离合器设计.pptx

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1、轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计v第一节 概述v第二节 离合器的设计参数v第三节 离合器的结构方案分析v第四节 离合器主要参数的选择v第五节 离合器零部件的设计与计算v第六节 离合器的操纵机构的设计第1页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。主要作用：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

2、和噪声。第一节第一节 概述概述第2页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计其中，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。操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。离合器的主要组成部分离合器的主要组成部分第3页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计离合器的工作原理离合器的工作原理第4页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计第二节第二节 离合器的设计参数离合器的设计参数项目参数汽车的驱动形式42 前轮轴距2471 mm轮距前/后1429/

3、1422 mm整备质量1060 Kg最高车速180 km/h最大爬坡度35%最小转向直径11mm发动机最大功率及转速74/5800 kW/rpm发动机最大转矩及转速150/4000 N.m/rpm主减速器传动比4.444变速器最大传动比3.455轮胎型号185/60R14T档位手动5档第5页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计第三节第三节 离合器的结构方案分析离合器的结构方案分析一、从动盘数的选择 1、单片离合器 对乘用车和轻型、微型货车（总质量6t)，发动机的最大转矩一般不大。在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。1 1）结构简单，

4、紧凑，维修调整方便；）结构简单，紧凑，维修调整方便；2 2）散热良好；）散热良好；3 3）从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离）从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。彻底、接合平顺。优点缺点传递的转矩不够大。传递的转矩不够大。图3-1 单片离合器 第6页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计图3-2 双片离合器 2、双片离合器1)1)由由于于摩摩擦擦面面数数增增加加一一倍倍，因因而传递转矩的能力较大；而传递转矩的能力较大；2)2)在在传传递递相相同同转转矩矩的的情情况况下下，径向尺寸较小，踏板力较小；径向尺寸较小，踏板力较小；3)3

5、)接合较为平顺。接合较为平顺。中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。缺点优点 设计时在结构上必须采取相应的措施。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。第7页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计3、多片离合器多片离合器多为湿式。多片离合器多为湿式。具有接合平顺柔和、摩擦表具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使面温度较低、磨损较小、使用寿命长。用寿命长。优点缺点分离不彻底、轴向尺寸和从动分离不彻底、轴向尺寸和从动部

6、分转动惯量大。部分转动惯量大。主要用于重型牵引车和自卸车上的行星齿轮变速器换挡机构中。图3-3 多片离合器 第8页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计压紧弹簧：圆柱螺旋弹簧。布置形式：布置在一个或两个同心圆周上。优点：结构简单、制造容易。此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。缺点：易受热回火失效，当发动机最大转速过高时，周至弹簧因为受离心力作用而向外弯曲，是弹簧压紧力显著下降，离合器传递转速的能力也随之降低。二、压紧弹簧和布置形式的选择1、周置弹簧离合器圆柱螺旋弹簧第9页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计

7、2、中央弹簧离合器多用于重型汽车上。中央弹簧压紧弹簧：圆柱螺旋弹簧，圆锥弹簧。布置形式：布置在离合器的中心。优点：由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，有利于减小踏板力，使操纵轻便。通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受热退火。缺点：轴向尺寸较大。第10页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计 弹簧压力斜向作用在传力盘上,并通过压杆作用于压盘。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。此结构在重型汽车上已有采用。3、斜置弹簧离合器压紧弹簧：圆柱螺旋弹

8、簧。布置形式：周边均匀倾斜布置。斜置弹簧第11页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计4、膜片弹簧离合器膜片弹簧优点 1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性;2)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，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；4)压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可 提高使用寿命;5)易于实现良好的通风散热，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;压紧弹簧：碟形弹簧第12页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计图2-3 膜片弹簧离合器 近年来，膜片弹簧离合器不仅在轿

9、车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。缺点 膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。综上，该设计采用膜片式弹簧离合器。第13页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计膜片弹簧离合器的分类膜片弹簧离合器有推式和拉式两种结构形式。推式的特点：分离指在分离轴承向前推力的作用下离合器分离。拉式的特点：分离指在分离轴承向后拉力的作用下离合器分离。第14页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计拉式与推式膜片弹簧离合器的性能比较

10、由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，常应用与轿车和货车上，在该设计中选用拉式膜片弹簧离合器。拉式膜片弹簧离合器特点1）结构简单，零件数目更少，质量更小；2）膜片弹簧的直径较大，提高了传递转矩的能力；3）离合器盖的变形量小，分离效率高；4）杠杆比大，传动效率较高，踏板操纵轻便。5）在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。6）使用寿命更长。缺点：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。第15页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计第四节第四节 离合器主要参数的选择离合器主要参数的选择后备系数是离合器一个重要设计参数，

11、它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。性能参数、尺寸参数1后备系数基本参数:后备系数和单位压力摩擦片外径、内径和厚度离合器的参数选择第16页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计的选择，应考虑以下几点：第三节 离合器主要参数的选择 1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。2)要防止离合器滑磨过大。3)要能防止传动系过载。汽车离合器的后备系数推荐如下（供参考）：小轿车：1.20-1.75；载货车：1.50-2.25；带拖挂的重型汽

12、车或牵引车：1.8-4.0。国外对小轿车的离合器推荐其后备系数值为1.20，因为小轿车的离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上小轿车的后备功率较大，使用条件较好，故宜取小值。第17页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计2单位压力p0应考虑的因素有：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;后备系数。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，p0应取小些；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；后备系数较大时，可适当增大p0。选取原则:摩擦片材料摩

13、擦片材料单位压力单位压力p0/MPa石棉基材料石棉基材料模压模压0.150.25编织编织0.250.35粉末冶金材料粉末冶金材料铜基铜基0.350.50铁基铁基金属陶瓷材料金属陶瓷材料0.701.50第18页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计KD为直径系数。3摩擦片外径D、内径d和厚度b（1）摩擦片外径D的估算或乘用车乘用车14.51.8tma 14.0t的商用车的商用车22.524.0第19页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计第五节第五节 离合器零部件的设计与计离合器零部件的设计与计算算 从动盘总

14、成设计1.从动片的设计 本课程设计采用带扭转减振器的从动盘（整体式弹性从动片），从动片通常用厚的钢板冲压而成。将其外缘的盘形部分磨薄至，以减小其转动惯量。整体式弹性从动片一般用高碳钢（如）或钢板，热处理硬度。2.从动毂的设计 从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它装在变速器输入轴前端的花键上，一般采用齿侧定心的矩形花键，花键轴与孔采用动配合。花键尺寸参数选定后应进行强度校核。3.摩擦片的设计 石棉摩擦片的摩擦系数大约为0.3左右（即在左右）；粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料的摩擦系数在0.5左右。这里选用有机材料第20页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离

15、合器课程设计1.离合器盖设计 为了减轻重量和增加刚度，轿车的离合器盖常用厚度约为3-5mm的低碳钢板（如08钢板）冲压成比较复杂的形状，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。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中，离合器盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度，为了加强离合器的冷却，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开通风窗口。2.压盘设计1）压盘传力方式选择 采用传力片的传力方式，由弹簧钢带制成的传力片的一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上。2）压盘几何尺寸的确定 初步确定压盘外径为200mm,内径为120mm，厚度为20mm，材料为灰铸铁HT200铸成，硬度

16、为170-227HBW。压盘设计时，在初步确定压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，它不应超过8-10。若温升过高，可适当增加压盘的厚度，一般不小于15mm，再进行校核。离合器盖总成设计第21页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计3.传力片的设计及强度校核初定离合器压盘传力片的设计参数：设3组传力片，每组4片，传力片的几何尺寸为：宽度15mm；厚度0.5mm；传力片上两孔之间距离为40mm；孔的直径为5mm；传动片切向布置，圆周半径为80mm；传力片材料的弹性模量为2X105MPa。（1）计算传力片的有效长度；（2）计算传力片的弯曲总刚度；（

17、3）根据上述分析，计算以下3种工况的最大驱动应力及传力片的最小分离力；根据弹性恢复力的大小，来判定设计是否合理。第22页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计H/h 对膜片弹簧弹性特性的影响1 1、比值、比值、比值、比值H/hH/h和和和和h h的选择的选择的选择的选择膜片弹簧的主要参数选择膜片弹簧载荷与变形之间的关系为保证离合器压紧力变化不大并考虑到操纵轻便。汽车离合器采用膜片弹簧。H/h=1.52.0h=24mm第四节 离合器的设计与计算第23页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计2 2、比值、比值、

18、比值、比值R/rR/r和和和和R R、r r的选择的选择的选择的选择 R/r越大，弹簧材料利用率越低，弹簧刚度越大，弹性特性曲线受直径误差影响越大，且应力越高。根据结构布置和压紧力的要求，R/r一般为1.21.3。为使摩擦片上压力分布较均匀，R 和r的选取原则：推式的R值、拉式的r值应取为大于或等于摩擦片的平均半径Rc。推式膜片弹簧：RRc，拉式膜片弹簧：rRc3 3、的选择的选择的选择的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥底角与内截锥高度H关系密切，根据几何关系:=atanH/(Rr)H/(Rr)一般,=915第四节 离合器的设计与计算第24页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器

19、课程设计轿车离合器课程设计曲线的拐点H对应膜片弹簧的压平位置，1H=(1M+1N)/2新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般 1B=(0.81.0)1H压紧力从F1B到F1A变化不大。当分离时，工作点从B变到C，C点应尽量靠近N点，可最大限度地减小踏板力。图2-14 膜片弹簧的工作点位置4 4、膜片弹簧工作点位置的选择、膜片弹簧工作点位置的选择、膜片弹簧工作点位置的选择、膜片弹簧工作点位置的选择磨损极限点：A点弹簧工作点：B点弹簧分离行程最大点：C点弹簧凸点：M点（最大力点）弹簧凹点：N点（最小力点）弹簧压平点：H点（拐点）接合时的工作区间：M

20、H分离时的工作区间：BC弹簧可正常工作区间：AC第25页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计5 5、n n的选取的选取的选取的选取 分离指数目n常取为18，大尺寸膜片弹簧可取24，小尺寸膜片弹簧可取12；6 6、膜片弹簧小端内半径、膜片弹簧小端内半径、膜片弹簧小端内半径、膜片弹簧小端内半径 r0 r0及分离及分离及分离及分离轴承作用半径轴承作用半径轴承作用半径轴承作用半径 rf rf的确定的确定的确定的确定 r0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，rf应大于r0第四节 离合器的设计与计算r0rf第26页/共33页轿车离合器课程

21、设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计8 8、切槽宽度、切槽宽度、切槽宽度、切槽宽度11、22及半径及半径及半径及半径rere的确定的确定的确定的确定 1=3.2 3.5mm，2=910mm，re的取值应该满足r-re2 的要求。r012re7 7、压盘加载点半径、压盘加载点半径、压盘加载点半径、压盘加载点半径 R1 R1和支承环和支承环和支承环和支承环加载点半径加载点半径加载点半径加载点半径 r1 r1的确定的确定的确定的确定 R1和r1的取值将影响膜片弹簧的刚度。r1应略大于r且尽量接近r，R1应略小于及且尽量接近Rrf第27页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程

22、设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计1、对操纵机构的要求1）操纵轻便踏板行程，轿车：80150mm，货车：180mm踏板力要小。轿车：80150N，货车：150200N2）摩擦片磨损后，踏板行程应能调整复原。3）应有踏板行程限位装置，防止操纵机构受力过大而损坏。4）足够刚度。5）传动效率要高。6）发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。第六节第六节 离合器的操纵机构的设计离合器的操纵机构的设计第28页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计2、操纵机构结构形式选择操纵机构形式机械液压杆系绳索优点：结构简单、工作可靠，应用广泛。缺点：质量大

23、，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难。优点：质量小，易实现远距离操纵。且可采用吊挂式踏板结构。缺点：寿命较短，机械效率不高。多用于轻型轿车中。主要组成：主缸、工作缸和管路特点：传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等。广泛应用于各种形式的汽车中。第六节 离合器的操纵机构第29页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计d1、d2分别为主缸和工作缸的直径；Z为摩擦面面数；a1、a2、b1、b2、c1、c2为杠杆尺寸；S为分离时摩擦面间间隙。3、操纵机构的主要计算（1）踏板行程计

24、算双片：S=0.750.90mm单片：S=0.851.30mm液压式操纵机构总传动比i；踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2两部分组成：S0f为分离轴承自由行程,一般为1.5 3.0mm，反映到踏板上的自由行程，一般 S1=为2030mm；图2-19 液压式操纵机构示意 分离轴承踏板行程第30页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计（2）踏板力计算 F为离合器分离时压紧弹簧对压盘的总压力；工作缸直径d2的确定与液压系统所允许的最大油压有关。考虑到橡胶软管及其他管接头的密封要求，最大允许油压一般为58MPa。对于机械式操纵机构，只需将d1和d2取消即可。Fs为克服回位弹簧的拉力所需的踏板力，初步设计时，可忽略。液压式：机械式：机械效率乘用车：80150N商用车：150200N（3）分离离合器所作的功F1：离合器接合时，压紧弹簧的总压紧力；第31页/共33页轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计轿车离合器课程设计谢谢 谢谢 您您结结 束束20182018年年0101月月第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页