1、精選優質文檔-傾情為你奉上 四川工業科技學院 畢業設計開題報告 姓 名： 童 鑫 指導教師： 專 業: 車輛工程 所屬院（所）： 交通學院 2017年 10 月 30 日 姓 名童鑫專 業車輛工程指導教師設計方向周置離合器畢業設計題目400N.m周置彈簧離合器論文類型理論研究應用研究用于生產其它·一選題依據和意義：1、本次選擇課題為離合器設計，設計離合器意義重大，因為離合器作為底盤傳動系統中的重要部件，在以內燃機為動力的機械傳動汽車中，無論是AMT還是MT,離合器都作為一個獨立的部件存在。它起著從發動機到傳動系中齒輪之間橋梁的作用，故它的重要性不可忽視，一個良好的離合器能夠提高汽車的

2、壽命。2、離合器作為汽車的重要部件，它的功能不能忽視，離合器基本功用。在汽車起步時，通過離合器主，從動件之間的滑磨，使轉速逐漸接近，以確保汽車起步平衡。當變速器換擋時，通過離合器主從動部分的迅速分離切斷動力的傳遞，以減輕齒輪與齒輪之間的沖擊，保證換擋時工作平穩。當傳給離合器的轉矩超過其所能傳遞的最大轉矩時，其主，從動件之間產生滑磨，防止傳動系統過載，目前汽車上使用比較廣泛的是彈簧壓緊的摩擦離合器，因此設計如此重要的汽車傳動系統意義重大。3、隨著汽車發動機轉速和功率的不斷提高、汽車電子技術高速發展，人們對離合器的要求越來越高。離合器是將發動機的動力傳遞給驅動輪的關鍵構建，它的功能的優劣直接影響到

3、汽車的各大性能，比如舒適性、動力性、安全性、經濟性。二、國內外研究動態：    國內外主要汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。而比較先進的離合器為液力偶合器、電磁離合器，具體如下介紹： (1) 摩擦式離合器：發動機飛輪是離合器的主動件，帶有摩擦片的從動盤和從動轂借滑動花鍵與從動軸（即變速器的主動軸）相連。壓緊彈簧則將從動盤壓緊在飛輪端面上。發動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。由于汽車在行

4、駛過程中，需經常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，因此汽車離合器的主動部分和從動部分是經常處于接合狀態的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應這一要求。當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在從動盤轂的環槽中的撥叉便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發動機轉速變化比較平穩，應該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動與飛輪恢復接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時，二

5、者可以不同步旋轉，即離合器處于打滑狀態。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發動機轉速成正比。 摩擦離合器所能傳出的最大轉矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質決定。故對于一定結構的離合器來說，靜摩擦力矩是一個定值，輸入轉矩一達到此值，離合器就會打滑，因而限制了傳動系所受轉矩，防止超載,因此，對于離合器的具體結構的要求就有這三點：首先是在保證傳動發動機最大轉矩的前提下，滿足兩個基本性能要求，即分離徹底和接合柔和. 其次，離合器從動部分的轉動慣量要盡可能小。如果這個轉動慣量大的話，當換

6、檔時，雖然由于分離了離合器，使發動機與變速器之間聯系脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當于分離不徹底，就不能很好地起到減輕輪齒間沖擊地作用. 此外，還要求離合器散熱良好。因為在汽車行駛過程中，駕駛員操縱離合器地次數是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相當滑磨而產生大量地熱。離合器接合愈柔和，產生地熱量愈大，這些熱量如不技術散出，對離合地工作將產生嚴重地影響. 以上就是摩擦離合器的總體構造和工作原理了，而隨著所用摩擦面的數目（從動盤的數目）、壓緊彈簧的形式及安裝位置，以及操縱機構形式的不同，其總體構造也有差異，因此摩擦離合器又可分為: 單盤離合器：只有一片從動盤

7、，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個摩擦面。 雙盤離合器：即增加了一個從動盤。 周布彈簧離合器：采用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布。 中央彈簧離合器：僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧并安置在中央. 膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧 (2)液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉矩，外殼與泵輪連為一體，是主動件；渦輪與泵輪相對，是從動件。當泵輪轉速較低時，渦輪不能被帶動，主動件與從動件之間處于分離狀態；隨著泵輪轉速的提高，渦輪被帶動，主動件與從動件之間處于接合狀態。    (3)電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動與從動件之間放

8、置磁粉，則可以加強兩者之間的接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。      目前，與手動變速器相配合的絕大多數離合器為干式摩擦式離合器，按其從動盤的數目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。  采用若干個螺旋彈簧作為壓緊彈簧，并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器（如圖所示）。采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器稱為膜片彈簧離合器。 (4)自動離合器隨著電子技術在汽車上應用，一種自動離合器系統也進入了汽車領域。這種由控制單元（ECU）控制的離合器已經應用在一些轎車上，使手動變速

9、器換檔的一個重要步驟離合器的斷開與接合能夠自動地適時完成，簡化了駕駛員的操縱動作。 離合器分有拉線和液壓式兩種，自動離合器也分為兩種：機械電機式自動離合器和液壓式自動離合器。機械電機式自動離合器的ECU匯集油門踏板、發動機轉速傳感器、車速傳感器等信號，經處理后發送指令驅動伺服馬達，通過拉桿等機械形式驅使離合器動作；液壓式自動離合器則是由ECU發送信號驅動電動液壓系統，通過液壓操縱離合器動作。下文主要介紹液壓式自動離合器。 液壓式自動離合器在目前通用的膜片離合器的基礎上增加了電子控制單元（ECU）和液壓執行系統，將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關裝置控制電動油泵去操縱離合器油缸活塞。變速器控制單

10、元（ECU）與發動機控制單元（ECU）是集成在一起的，根據油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉速、發動機轉速、節氣門開度等傳感器反饋信息，計算出離合器最佳的接合時間與速度。 自動離合器的執行機構由電動油泵、電磁閥和離合器油缸組成，當ECU發出指令驅動電動油泵，電動油泵產生的高壓油液通過電磁閥輸送到離合器油缸。通過ECU控制電磁閥的電流量來控制油液流量和油液的通道變換，實現離合器油缸活塞的移動，從而完成汽車起動、換檔時的離合器動作。 液壓式自動離合器工作原理圖ECU1指發動機ECU，ECU2指自動離合器ECU 具有自動離合器裝置的汽車與自動變速器（AT）和無級變速器（CVT）汽車相比，它在

11、運行經濟性方面有優勢，因為它的變速器還是手動變速器，因此耗油比較低，制造成本也低于AT和CVT。當然，汽車操縱的便利性也會遜色于AT和CVT，畢竟它是裝配手動變速器，仍然要手動換檔。三進度安排：1第4周到第6周主要任務是收集資料包括外文資料，通過學習和翻譯外文資料要達到對外文資料的理解并能夠達到把握國內外的動態寫開題報告要通過收集各種資料對設計方案的選擇進行比較真正達到選型恰當經濟實惠的效果學習如何書寫專利，通過學習如何寫申請專利，了解如何保護知識產權的方法。2第7周到第8周主要任務是對選型好的離合器進行各種零件的設計計算和校核，通過這個過程要鞏固以往的學習的專業知識包括理論力學，材料力學，機

12、械設計及以內燃機學和汽車構造等相關的專業知識。3第9周到第10周主要任務是Auto CAD繪制離合器的裝配圖，在這個過程中要熟悉如何用電腦繪制工程圖并學習以往學過的畫法幾何和互換技術的知識，達到繪制一個較好的離合器裝配圖。4第11周到第12周主要任務讓導師檢查第6周到第9周的錯誤，然后認真改正從而達到選型和繪圖完整正確的目的。5第12周到第13周主要任務是手工繪制離合器的重要零件圖以提高手工繪圖的熟練性，從而熟悉一個零件圖上應該有的東西，包括公差配合等要求。6第14周到第15周寫說明書并校核以往做的任務，達到任務正確，做圖完整，計算明確的目的。并讓導師檢查以往的任務包括外文翻譯開題報告、專利申

13、請、裝配圖、零件圖、說明書。四文獻綜述：通過翻譯英文文獻，懂得了離合器的最新發展動態，例如離合器如何加快散熱，以確保延長離和器的使用壽命，從而達到正確的選擇比較合適的離合器，而這份英文文獻正是說明濕式離合器如何加快散熱，以及通過理論上數學模型的建立達到了選擇最佳的離合器。 通過查閱大量的離合器設計資料懂得了如何正確選擇離合器，通過對陳家瑞和劉惟信出版的汽車構造和離合器的設計，明白了如何選擇合適的離合器，常見的摩擦離合器有周置彈簧離合器，中央彈簧離合器以及膜片彈簧離合器，而周置彈簧離合器和中央彈簧離合器由于缺點比較多，所以周置彈簧離合器和中央彈簧離合器已經逐步被淘汰了，而膜片彈簧離合器正是由于有

14、很多的優點越來越被市場看好，比如膜片彈簧離合器有以下諸多優點膜片彈簧的軸的尺寸較小而徑向尺寸很大，這有利于在提高離合器傳遞扭矩能力的情況下，減小離合器的軸向尺寸膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用。故不需專門的分離杠桿，使離合器結構大大簡化，零件數目少，是輕。由于膜片彈簧軸向尺寸小，所以可以適當增加壓盤的厚度，提高勢容量；而且還可以在壓盤上增設散勢筋以及在離合器蓋上開設較大的通風孔來改蓋散熱條件。膜片彈簧離合器的主要部件形式簡單，可以采用沖壓加工，大批量生產時可以降低生產成本，而對單片和雙片離合器的比較我們更選擇雙片膜片彈簧離合器，因為由于雙片允許磨損的體積是單片的2倍數其使用壽命要長由于有兩個摩

15、擦片平行工作，離合器接合能力從動息逐步壓緊，所以汽車起步平穩，變速器快速轉換擋時，快速換擋時轉矩值。也較小，可以延長變速器的壽命。可以說經過這三周對文獻的大量查閱，最終選擇了比較適合自己課題的離合器類型，這三周的過程對自己的幫助很大，使自己獲益淺。 并且了解關于電控離合器的內容, 1電控離合器起動時電子系統從已經存儲的發動機萬有特性中得到最佳起動轉速，把這個最佳傳動轉速輸送到離合器控制回路，驅動離合器液壓(氣壓或機電)執行機構，將離合器柔和地聯結，如此實現穩定柔和地起動。不論在平路起動還是在坡路起動，駕駛都象正常駕駛一樣，僅僅是操縱油門踏板就足夠了，既不必擔心發動機熄火又不必擔心引起發動機的突

16、然提速。2電控離合器 換檔時一個安裝在變速器上的傳感器感應到駕駛者想換檔，于是通知電子控制系統給離合器一個分開的指令。當傳感器發出已經掛入新檔的信號時，離合器即在規定的打滑限度之內去自動結合。換檔時駕駛員不再需要點一下油門，進一步提高駕駛的舒適性，這是由于在換檔時，節氣門自動進入受電子控制離合器控制狀態，而在換檔結束后又自動脫離電子控制離合器的控制緣故。3 電控離合器正常行駛時電子控制離合器為駕駛員提供的最重要的功能是控制打滑。電子控制離合器能計算出發動機轉速和變速器傳動軸轉速之間的差值，把液力(氣壓或機電)驅動離合器的打滑控制在最小的程度，保證離合器總能傳遞發動機全部輸出扭矩。這個在控制之內

17、的離合器打滑，緩沖了發動機運轉的不均勻性。該系統所設定的打滑轉速差為10rmin到100rrain之間。其具體數值的決定應在提高駕駛舒適性和降低能量消耗之間進行優化，優化的值與汽車的類型、行駛性能以及所采用的發動機的萬有發動機。4電控離合器改變負荷時因為發動機運轉的不均勻性還與負荷有關，所以電子控制離合器還為此采集節氣門開度信號。通過在變負荷時節氣門開度的控制，使汽車的竄動現象被很好地抑制。如果采用傳統離合器，當駕駛員變負荷猛踩油門時，汽車通常會出現向前和向后竄動. 每一位汽車駕駛員都知道，在光滑路面上掛倒檔時應剎住驅動輪，此時不需防抱死系統和防 發動機一變速箱打滑系統的幫助。此時電圖3 改變

18、負荷時電子控制離合器子控制離合器能對驅動減振效果圖已經被剎住的電信號進行處理：自動地分開離合器，并且同時松開對車輪的制動。如果制動過程即將結束時，發動機又已經連接上的話，那么離合器在此時自動分開是很有意義的。除此以外，電子控制離合器還能避免從制動到汽車停住過程中的發動機熄滅現象。電子控制離合器和離合器踏板聯結是有意義的，雖然這樣做失去了不用踩離合器踏板就能換檔的舒適性，卻能解決換檔嘎嘎聲、沖擊和嗡嗡聲的問題。電子控制器通過帶快速比例控制閥的液壓(氣壓、機電)執行機構，控制離合器的驅動油缸(氣缸、桿)。打滑所消耗的能量轉化成熱能傳到大氣中。對暢銷的干式摩擦片的測試表明：干式摩擦片能承受打滑產生的

19、熱負荷。這種電子控制離合器從隔振出發，通過富有重要意義的對ABS和ASR的補充，直至不需踩離合器踏板的換檔，明顯提高了駕駛的舒適性。電子控制離合器的優點綜合來說，電子控制離合器有如下優點：不用踩離合器踏板的起步；在坡路上起步沒有問題；沒有憋車現象；換檔時不用踩離合器；換檔時不用收油門；沒有怠速噪聲；沒有前后沖擊噪聲；明顯降低車身的嗡嗡聲；扭矩過載限制；再也沒有所謂的竄動現象；對ABS和ASR的有益補充；通過滑行作用節油。 了解了關于超越離合器的知識,超越離合器是隨著機電一體化產品的發展而出現的新興基礎件，它是用于原動機和工作機之間或機器內部主動軸與從動軸之間動力傳遞與分離功能的重要部件。利用主

20、、從動部分的速度變化或旋轉方向的變換，具有自行離合功能的裝置。滾柱式超越離合器的應用歷史較早，據文獻報道于1878年就以“換向電動機”為題載入DRP280447h5專利中，用在換向機構上，有一百多年發展史，結構形式繁多。我國在五、六十年代曾普遍的使用滾柱式超越離合器，進入七十年代以來，在引進的機床、印刷機械、包括機械等因滾柱式超越離合器的工作可靠性差、承載能力低、星輪加工困難、工藝性差、特別新開發研制的機械設備上，都很少使用，而采用更為優越的楔塊式超越離合器。楔塊式超越離合器是繼滾柱式超越離合器之后開發的一種新型離合器，由德國人于1916年發明，但對整個結構沒有作說明。六年后又一發明者，對楔塊

21、工作面的形狀作了介紹，為楔塊式超越離合器的進一步發展打下基礎。并以承載能力大、自鎖可靠、解脫輕便、結構緊湊、操作方便，在機械傳動中得到廣泛的應用。首先美國在飛機和汽車上推廣應用，例如美國在波音707飛機和F4一L轟炸機及M102105輕榴彈炮上采用。美國蘭斯頓包裝機械、德國的海德堡及日本小森、三菱等印刷機械德國、DANA制造工廠遍布世界8個國家，員工總人數約45000人，德國的STIEBER為DANA多種系列產品，特別是設計制造特殊孔徑、較大力矩、特種功能的超越離合器供應世界各國。另外瑞典SKF、日本精工、椿木等都是具有一定規模的專業工廠研發和生產各種類型的超越離合器。我國對楔塊式超越離合器的

22、研發較晚，二十世紀七十年代由于新開發產品的要求和引進產品的國產化，促使對楔塊超越離合器的研制。歷經三十多個春秋，我國自行研制和生產的楔塊式超越離合器基本能滿足一般工況的生產和科研要求。但是生產的楔塊式超越離合器大都是接觸式的，在高速運轉時，由于楔塊與內環間的摩擦和磨損及其發熱，使之離合器早期失效。而非接觸式楔塊超越離合器優越性之一就是在高速運轉時實現無摩擦運轉，減小磨損和發熱，提高了產品壽命。非接觸式楔塊超越離合器研制與開發將使超越離合器發展提高到一個嶄新的向式超越離合器. 新型的非接觸式楔塊超越離合器在安裝使用時將內環安裝在主機高速軸上,靠鍵和軸伸連接。外環靠裝在內環上的兩個軸承托持著,并由

23、螺釘與兩個端蓋緊固在一起。內環工作面與外環之間的滾道裝有由若干個楔塊，軛板和擋銷組成的楔塊裝配，復位彈簧分別套在楔塊兩端圓柱上，扭簧的一端插入楔塊面小孔中，另一端靠在擋銷上，固定擋環將內環和楔塊裝配可連在一起，外環通過螺釘與半體(法蘭)連接。當主機啟動(按較高速度轉動)時，高速驅動裝置軸伸將帶動內環和楔塊裝配在一起旋轉，這時必然會產生離心力，這個離心力將會對楔塊的支承點有個轉矩，其方向與扭簧施加給楔塊的轉矩相反，并有使楔塊與外環脫離接觸的趨勢，但是,當楔塊離心力產生的轉矩不足以克服扭簧施加給楔塊的轉矩，楔塊是與內環工作面互相接觸的，它與外環產生相對滑動摩擦。隨著軸伸轉速的提高，楔塊離心力而迅速

24、的增加，當內環轉速達到或超過離合器的非接觸轉速時，楔塊離心力產生的轉矩增加到大于扭簧施加給楔塊的轉矩. 并對日本和德國等汽車制造強國關于離合器圖冊方面的分析，我們學到了關于離合器結構的選擇以及如何優化設計離合器，更懂得了離合器的重要性，以及設計離合器在工程上的應用可以說經過這三周對文獻的大量查閱，最終選擇了比較適合自己課題的離合器類型，這三周的過程對自己的幫助很大，使自己獲益非淺。 五參考文獻：1陳家瑞主編，汽車構造，上下冊。北京，機械工業出版社，20022吉林大學汽車工程編著，陳家瑞主編，汽車構造，上下冊。（第4版）北京，人民交通出版社3徐石安，肖德炳，劉惟信，離合器（汽車設計）北京，人民交通出版社19814林世裕主編，膜片彈簧與蝶形彈簧理合器設計與制造，南京，東南大學出版社，19955王望予主編，汽車設計，北京，機械工業出版社，20046劉惟信，離合器設計，北京，清華大學出版社，20037孫恒，陳作摸主編機械原理，北京高等教育出版社，20018機械設計手冊。9汽車工程手冊，人民交通出版社，200110Yubo Yang and Robert