1、汽車工程系第二章 離合器設計第一節 概述第二節 離合器的結構方案分析第三節 離合器主要參數的選擇第四節 離合器的設計與計算第五節 扭轉減振器的設計第六節 離合器的操縱結構第七節 離合器主要零部件的結構設計第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第一節第一節 概述概述一、功用1、保證汽車平穩起步；2、換擋時可減少齒輪輪齒間的沖擊；3、防止傳動系零部件過載損壞；4、降低傳動系的振動和噪聲。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第一節第一節 概述概述二、組成包括主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱結構四部分（P52圖）第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第一節第一節 概述概述三、設計

2、要求1. 能可靠地傳遞發動機最大轉矩2. 主、從動部分分離要徹底3. 接合平順，確保起步平穩4. 從動部分轉動慣量小5. 吸熱能力強，散熱性能好6. 避免扭振，并具有吸振、緩沖、減少噪聲的能力7. 操縱輕便、準確，以減輕駕駛員疲勞8. 作用到摩擦襯片上的正壓力和摩擦系數變化要小9. 應有足夠強度和良好的動平衡,保證工作可靠,壽命長10 .結構簡單、緊湊、質量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調整方便第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析一、分類第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分

3、析二、從動盤數的選擇第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧離合器特點優點（1）有較理想的非線性特性，彈簧壓力在襯片磨損范圍內基本不變，因而傳遞轉矩大致不變；（2）兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結構簡單緊湊，零件數目少，質量小；（3）高速旋轉時壓緊力下降極小，性能穩定（4）壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻（5）通風散熱好，使用壽命長（6）膜片彈簧中心與離合器中心重合，平衡性好缺點制造工藝復雜 ，成本高，對材質和精度要求高第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧

4、離合器特點第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧離合器拉式和推式第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧離合器拉式和推式主要區別膜片彈簧安裝方向相反，支承方式不同第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧離合器拉式和推式當離合器尺寸、Temax相同時 。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析三、膜片彈簧離合器支承形式推式膜片彈簧

5、的支承形式雙支承環單支承環無支承環拉式膜片彈簧的支承形式無支承環單支承環第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第二節第二節 離合器的結構方案分析離合器的結構方案分析四、壓盤的驅動方式凸塊窗口式傳力銷式 鍵塊式 彈性傳動片式第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇一、離合器傳遞轉矩的能力1、取決于摩擦面間的靜摩擦力矩：Tc=fFZRc式中：F為工作壓力；f為摩擦因數，0.250.30；Z為摩擦面數；Rc為平均摩擦半徑。2、平均摩擦半徑假設壓力分布均勻，將分布力等效為集中力，得：當d/D0.6時，有：)(32233dDdDRc4dDR

6、c第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇一、離合器傳遞轉矩的能力3、摩擦面的單位壓力p0：得到靜摩擦力矩4、離合器的后備系數 離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發動機最大轉矩之比， =Tc/Temax。為了保證可靠地傳遞發動機的最大轉矩，要求必須大于1。)(4220dDFp)1 (12330cDfZpTc第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇二、后備系數的選擇考慮以下因素，不宜選取過大。防止傳動系過載緊急接合離合器，T傳（23）Temax不松開離合器、緊急制動，T傳=（1520

7、）Temax保證離合器尺寸小，結構簡單。減少踏板力，操縱輕便。（單位壓力小）發動機缸數多，轉矩平穩， 可取小些。膜片彈簧離合器可以取小。（壓緊力穩定）第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇二、后備系數的選擇下列因素要求不宜選取過小。襯片磨損后，仍能可靠傳遞Temax，宜取大些。防止離合器接合時滑磨過大，導致壽命下降；使用條件惡劣，有拖掛，為提高起步能力；柴油機因工作粗暴，轉矩不平穩，宜取大些。 第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇三、單位壓力p0材料 p0 MPa石棉基材料

8、 0.100.35粉末冶金材料 0.350.50金屬陶瓷 0.701.50第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇四、摩擦片外徑D、內徑d和厚度b當離合器結構形式及摩擦材料選定，發動機最大轉矩已知，適當選取后備系數和單位壓力，可估算：摩擦片外徑也可根據發動機最大轉矩按經驗公式選用式中KD為直徑系數，取值見表2-3。30max)1 (123cfZpTDemaxeDTKD 第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇四、摩擦片外徑D、內徑d和厚度b當D確定后，d可按d/D在0.530.7

9、0來確定；D不變時，若d取小時：摩擦面積增加，Tc增加；但壓力分布不均勻；內外圓圓周速度差別大；減振器安裝困難。D、d、b應符合國標GB/T5764-1998汽車用離合器面片。所選D應使摩擦片最大圓周速度不超過65-70m/s，以免摩擦片發生飛離。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇五、摩擦因數f、摩擦面數Z和間隙t摩擦因數取決于摩擦片所用材料及其工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素摩擦片材料主要有石棉基材料、粉末冶金和金屬陶瓷等。石棉基材料摩擦因數受工作溫度、單位壓力和滑磨速度影響較大，而粉末冶金和金屬陶瓷的摩擦因數較大且穩定。各種

10、材料的f見表2-3。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第三節第三節 離合器主要參數的選擇離合器主要參數的選擇五、摩擦因數f、摩擦面數Z和間隙t摩擦面數為離合器從動盤數的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉矩的大小及結構尺寸。離合器間隙是指離合器處于正常接合狀態、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，為保證摩擦片正常磨損過程中離合器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內端之間留有的間隙，一般為3-4mm。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算一、離合器基本參數的優化1. 設計變量=Tc/Temax=fFZRc/ Temax；取決于F、D、d。

11、 p0=4F/(D2-d2)，p0取決于 F、D、d。離合器基本參數的優化設計變量為：TT321dDFxxxX第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算一、離合器基本參數的優化2. 目標函數參數優化設計的目標是，在保證性能的條件下結構尺寸（D、d）盡可能小。即目標函數： 4min22dDxf第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算一、離合器基本參數的優化3. 約束條件1) D應保證 Vd 6570m/s2) 0.53c0.703) 1.2 4.04) d2R0+50，R0為減振彈簧位置半徑

12、5) 單位面積傳遞的轉矩6) 7) 單位摩擦面積的滑磨功w00224cccTTTZ DdMPapMPa50. 110. 00 wdDZWw)(4222g202ra2e2iirm1800nW1500r/min2000r/mine貨車取轎車取n第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算二、膜片彈簧的彈性特性1. 碟簧子午斷面坐標系 膜片彈簧受載后，碟簧子午斷面繞O點轉動，該點切向應變與應力均為零，稱之為中性點。將坐標原點取在中性點處。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算二、膜片彈簧的彈性特

13、性2. 膜片彈簧的變形第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算二、膜片彈簧的彈性特性3. 碟簧變形與載荷的關系 21111112112111216/lnhrRrRHrRrRHrRrREhfF式中：H內截錐高；h板厚； R、r自由狀態時大、小端半徑； R1 、 r1壓盤、支撐環加載點半徑；第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算二、膜片彈簧的彈性特性4. 分離指變形與載荷的關系11112rRrrf11112FrrrRFf22fF 12fF 21fF 第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工

14、程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算三、膜片彈簧的強度計算1. 切向應力在碟簧子午斷面中的分布xeyxEt) 2/(12=0的等應力線：y=(-/2)xK點為所有等應力線交點：（-e,- (-/2)e ）第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算三、膜片彈簧的強度計算2. 碟簧最大切向應力點最大壓應力在B點（-(e-r), h/2）變形過程中，壓應力最大值對應的夾角：最大拉應力出現在A點22122hrererEtBrehp2第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算三、膜片

15、彈簧的強度計算3. B點的當量應力在分離軸承推力作用下，B點還受彎曲作用。彎曲應力：根據最大切應力理論，B點的當量應力為：60Si2MnA材料的許用應力為15001700MPa。226hnbFrrrfrBtBrBjB第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算四、膜片彈簧基本參數的選擇1. H/h 和 hH/h決定了膜片彈簧彈性特性曲線的形狀。推薦 H/h =1.52.0， h =24mm第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算四、膜片彈簧基本參數的選擇2. R/r和R、r的選擇比值R/r大

16、，則材料利用率低；彈簧剛度大；彈性特性曲線受直徑誤差影響大；應力越高。推薦R/r =1.201.35推式：R Rc（摩擦片平均半徑）；拉式： r Rc3.= 915第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算四、膜片彈簧基本參數的選擇4. 膜片彈簧工作點位置的選擇拐點H對應著膜片彈簧壓平的位置；工作點B一般取在凸點M和拐點H之間，靠近H點處。1B =(0.81.0)1H5. 分離指數目n12n24，一般取18第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第四節第四節 離合器的設計與計算離合器的設計與計算五、膜片彈簧材料及制造工藝1. 材料：60S

17、i2MnA 或 50CrVA2. 工藝：強壓處理：在分離方向上，使之過位移38次；塑性 變 形 產 生反向殘余應力 ，使 疲 勞 壽 命 提 高5%30%。 凹面或雙面噴丸處理：表層產生塑性變形，形成強化層，提高疲勞壽命。分離指端部高頻淬火與鍍鉻：可提高耐磨能力膜片彈簧與壓盤接觸圓處擠壓處理：防止產生裂紋第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉減振器的設計一、組成與功用1. 組成彈性元件和阻尼元件（阻尼片）2. 功用降低傳動系扭轉剛度；增加傳動系扭轉阻尼，抑制扭轉共振振幅；控制怠速時的扭振和噪聲；緩和非穩定工況下傳動系的扭轉沖擊載荷。3. 彈性特性：線性和

18、非線性第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉減振器的設計二、參數選擇1. 極限轉矩Tj：是指減振器消除限位銷與從動盤轂缺口之間間隙1時所能傳遞的最大轉矩。 Tj =（1.52.0）Temax2. 扭轉角剛度k式中：K彈簧線剛度 Z j彈簧數R0 彈簧分布半徑合理的扭轉角剛度可以使系統的共振現象不發生在發動機常用工作轉速范圍內。初選時，取 k 13Tj 。201000RKZkj第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉減振器的設計二、參數選擇3. 阻尼摩擦轉矩T合理選擇T，可以有效消除扭轉振動。初選T =(0.060.1

19、7)Temax4. 預緊轉矩TnTn增大，共振頻率將減小，但不應大于T 。初選 Tn = (0.050.15)Temax 5. 減振彈簧位置半徑R0R0盡可能大一些，一般R0=（0.600.75）d/2。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉減振器的設計二、參數選擇6. 減振彈簧個數Zj根據摩擦片外徑選取。7. 減振彈簧總壓力F限位銷與從動盤轂之間的間隙被消除時的彈簧受到的壓力。F =Tj / R08. 極限轉角j L為彈簧工作變形量），通常取312 。02arcsin2RLj第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉

20、減振器的設計三、雙質量飛輪1. 結構第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第五節第五節 扭轉減振器的設計扭轉減振器的設計三、雙質量飛輪2. 特點優點：R0提高，彈簧剛度下降，允許轉角變大。降低發動機變速器振動系統固有頻率，避免怠速時共振。 減振效果提高。從動盤上沒有減振器，從動部分轉動慣量下降，對換檔有利。3. 缺點彈簧安裝半徑大，離心力大，彈簧中段易鼓出，磨損嚴重。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第六節第六節 離合器的操縱機構離合器的操縱機構一、對操縱機構的設計要求1.操縱輕便。踏板力要小，踏板行程要合理。2. 有踏板自由行程調整機構。3. 有踏板行程限位裝置，防止操縱機構

21、過載。4. 有足夠的剛度。5. 傳動效率要高。6. 發動機振動，車架、駕駛室變形不會影響正常工作。7.工作可靠、壽命長，維修保養方便。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第六節第六節 離合器的操縱機構離合器的操縱機構二、結構形式選擇第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第六節第六節 離合器的操縱機構離合器的操縱機構三、操縱機構的設計計算1. 踏板行程S式中：Z面數；S分離間隙2. 踏板力Ff211122221221dbadbaccSZSSSSofSfFiFF第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成

22、1. 組成從動盤轂摩擦片從動片扭轉減振器2. 應滿足如下要求轉動慣量小；具有軸向彈性；應裝扭轉減振器。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成3. 實現軸向彈性的方法1）在從動片外緣開6-12個T型槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩側的摩擦篇則分別鉚在每相隔一個的扇形上。T型槽還可以減少由于摩擦發熱而引起的從動片翹曲變形。主要用于商用車中。2）將扇形波形片的左右凸起段分別與左右側摩擦片鉚接，由于波形片比從動片薄，這種結構的軸向彈性較好，轉動慣量較小，適宜于高速旋轉，主要應用于乘用

23、車和總質量小于6t的商用車上。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成3. 實現軸向彈性的方法3）利用階梯形鉚釘桿的細段將成對波形片的左片鉚接在左側摩擦片上，并交替把右片鉚接在右側摩擦片上。這種結構的彈性行程大，彈性特性比較理想，可使汽車起步極為平順。主要應用于排量大于2.5L的乘用車上。4）將靠近飛輪的左側摩擦片直接鉚合在從動片上，只在靠近壓盤側的從動片鉚接有波形片，右側摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。這種結構的轉動慣量大，但強度較高，傳遞轉矩的能力較大，適用于商用車。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第

24、七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成4. 從動盤轂承受載荷大，幾乎承受由發動機傳來的全部轉矩。一般采用齒側對中的矩形花鍵安裝在變速器一軸上，花鍵的尺寸可根據摩擦片外徑和發動機最大轉矩選取。從動盤轂軸向長度不宜太小，以免在花鍵軸上滑動時產生偏斜而使分離不徹底，一般選1.0-1.4倍的花鍵軸直徑。從動盤轂一般采用鍛鋼（35/45/45Cr），并經調質處理，表面和心部硬度26-32HRC。為提高花鍵內孔表面硬度和耐磨性，可采用鍍鉻工藝，對減振彈簧窗口及與從動片配合處應進行高頻處理。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結

25、構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成5. 摩擦片性能要求摩擦因數高且穩定，工作溫度、單位壓力及滑磨速度變化對其影響小足夠的強度和耐磨性密度小，以減小從動盤轉動慣量熱穩定性好磨合性能好接合平順，不產生咬合或抖動現象長期停放不發生粘著第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成5. 摩擦片材料石棉基材料粉末冶金金屬陶瓷第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成5. 摩擦片與從動片連接方式鉚接連接可靠，更換摩擦片方便，適宜在從動片

26、上安裝波形片，但其摩擦面積利用率小，使用壽命短粘接可增大實際摩擦面積，摩擦片厚度利用率高，具有較高的抗離心力和切向力的能力；但更換摩擦片困難，且使從動盤難以安裝波形片，無軸向彈性，可靠性低。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計一、從動盤總成6. 從動片要求質量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度高。材料常用中碳鋼板或低碳鋼板。一般厚度1.3-2.5，表面硬度35-40HRC。7. 波形片和減振彈簧波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度40-46HRC，并經過表面發藍處理。減振彈簧常采用60SI2MnA、50CrVA、65Mn等。第二章第二章 離合器設計離合器設計汽車工程系第七節第七節 離合器主要零部件的結構設計離合器主要零部件的結構設計二、離合器蓋總成1.組成：離合器蓋、壓盤、傳動片、分離杠桿、支撐環等2. 離合器蓋的設計要求：應具有足夠的剛度；應與飛輪保持良好的對中；膜片彈簧支承處應具有高的尺寸精度；開較大的通風口。乘用車和載質量較小的商用車離合器蓋一般用低碳鋼板，載質量較大的商用車用鑄鐵件或鋁合金壓鑄件。第