推式膜片弹簧离合器设计报告-定稿

推式膜片弹簧离合器的设计
一、课程项目设计目的
以课程设计促进学生自主学习的积极性，培养学生独立工作能力，为毕业设计打下基础。

围绕《汽车设计》的基本要求及其方法，独立查找参考资料，完成离合器设计计算、校核。

培养同学学习积极性，拓宽知识面，培养理论联系实际的精神。

二、课程项目设计要求
根据给定车辆初始参数，选择并匹配离合器件的结构型式，计算确定其的主要参数；详细计算指定的设计参数。

在此基础上，绘出指定总成的装配图和部分零件图；要求在CAD 环境下校核；要求对校核结果进行分析说明（此部分内容供学有余力的同学选做）。

三、课程项目设计内容
由于膜片弹簧离合器，拥有零件数目少，重量轻，非线性特性好，操纵轻便等优点，且制造膜片弹簧的工艺水平在不断提高，所以本文将设计推式膜片弹簧离合器，重点为带扭转减震器的从动盘的设计。

（1）课程设计提供参数
设计所需参数:
汽车驱动形式：4*2（后桥为驱动桥）
汽车最大加载质量：2000 kg，汽车的总质量4325 kg
发动机位置：前置发动机最大功率：75KW，转速4500r/min
最大扭矩≥170N.m 离合器形式：机械、干式、单片、膜片弹簧（推/拉式）
操纵形式：液压人力操纵摩擦片最大外径：f=250mm
踏板行程：25~35mm
i0=6.17 ig1=5.913 ig2=2.659 ig3=1.775 ig4=1.000
汽车最大时速≥110 km/h
（2）设计过程
1．调研、查找和消化汽车离合器构造、设计等相关资料，对题目有较为深入、综合的理解；
2．确定该车离合器总体设计方案；
3．离合器压盘、膜片弹簧、摩擦片等的设计；
4．应用UG、CATIA软件或其它三维建模软件绘制汽车离合器主要零件三维模型；
5．应用AutoCAD软件或其他软件绘制汽车离合器的零件图和装配图；
6．撰写设计说明书。

（3）基本要求
本题目要求学生能够综合运用汽车设计、汽车理论等相关专业知识完成某型汽车膜片弹簧式离合器的设计，能够培养学生独立思考、团队合作精神、协调解决实际问题的能力。

希望同学端正学习态度，积极主动高质量完成设计任务。

四、课程项目设计结果
1、每组提供设计计算书一份
2、完整的三维造型图、二维工程图纸若干
五、前期准备和计划
5.1参数调整
为了使得设计更加合理，我们对所提供的设计参数进行了部分调整，如下所示：
车型参数：（新桑塔纳）
最大转矩./转速：150/4000
1档传动比：3.966 主减速比5.125
整备质量：1120Kg
5.2设计内容及步骤
1、离合器主要参数的确定
（1）根据基本设计参数确定离合器主要参数：①后备系数；①单位压力；①摩擦片内外径D、d和厚度b；①摩擦因素f、摩擦面数Z等。

（2）摩擦片尺寸校核与材料选择。

2、扭转减震器的设计
（1）确定扭转减震器结构
（2）确定扭转减震器主要参数
（3）确定减震弹簧尺寸
3、从动盘总成设计
（1）从动片设计
（2）从动盘毂设计
（3）确定从动盘摩擦材料
4、压盘的设计
（1）选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核5、膜片弹簧的设计
（1）膜片弹簧基本参数选择
（2）膜片弹簧强度计算
目录
摘要 (6)
第1章绪论 (7)
1.1离合器的概述 (7)
1.2离合器的功用 (8)
1.3离合器的工作原理 (8)
1.4 膜片弹簧离合器 (9)
第2章离合器主要参数的确定 (10)
2.1根据基本设计参数确定离合器主要参数： (10)
2.2摩擦片尺寸校核与材料选择 (11)
第3章扭转减震器的设计 (12)
3.1确定扭转减震器结构 (12)
3.2确定扭转减震器主要参数 (13)
3.3确定减振弹簧尺寸 (14)
第4章从动盘总成设计 (16)
4.1从动片设计 (16)
4.2从动盘毂设计 (16)
4.3确定从动盘摩擦材料 (18)
第5章压盘的设计 (18)
5.1选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核 (18)
第6章膜片弹簧的设计 (19)
6.1膜片弹簧的基本参数选择 (19)
6.2膜片弹簧工作点位置的选择 (21)
6.3膜片弹簧强度计算 (22)
第7章结论 (23)
第8章参考文献 (24)
第9章个人总结 (24)
附件1：小组分工及打分表 (26)
附件2：三维装配图及二维零件图、装配图 (26)
摘要
离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。

膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。

此设计说明书详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，用所给的基本参数,进行汽车膜片弹簧离合器的扭转减振器、从动盘、离合器盖、膜片弹簧等的设计,并对摩擦片和压盘尺寸、膜片弹簧强度进行了校核计算，并用CAD软件绘制了磨擦片、从动片、从动盘毂、压盘、膜片弹簧和总装配图。

关键字：汽车；离合器；膜片弹簧；设计；强度校核
Abstract
Clutch is an important component in vehicle transmission system, whose main function is to cut off or transmit the power come from the engine, insuring the car can start smoothly, the transmission system smoothly when the shift work and limiting of maximum torque that transmission system could stand. Diaphragm spring clutch is a kind of clutch that most used in the vehicle and light vehicle in recent years, whose torque capacity is large and relatively stable, operation is convenient, balance system is good, and it can be product in a mass, the research on which has become more and more important. This design specification is described in detail in the structure of diaphragm spring clutch of light vehicle, With the basic parameters, torsional damper, clutch disc, clutch cover and diaphragm spring are designed, Checking calculation of the size of the friction plate and the platen and the strength of diaphragm spring was done. At last, I Used CAD software to draw the friction sheet, driven plate, pressure plate, clutch disc hub, diaphragm spring and assembly drawings.
Key word: Car; Clutch; Diaphragm spring; Design; Strength check
第1章绪论
1.1离合器的概述
按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。

顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。

离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。

离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。

为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等。

即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。

膜片弹簧离合器在技术上比较先进，经济性合理，同时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下优点：
（1）结合时平顺、柔和，使汽车起步时不震动、冲击；
（2）离合器分离彻底；
（3）从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副的冲击；
（4）散热性能好；
（5）高速回转时只有可靠强度；
（6）避免汽车传动系共振，具有吸收震动、冲击和减小噪声能力；
（7）操纵轻便；
T和后备系数 保持稳定）；
（8）工作性能（最大摩擦力矩
e
max
（9）使用寿命长。

图1-1
1.2离合器的功用
离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。

如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。

发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300～500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。

因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。

所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。

虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。

但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。

尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。

所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。

汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。

如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。

同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档。

离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。

1.3离合器的工作原理
如图1-2所示，摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。

图1-2 离合器的基本组成和工作原理示意图
1-曲轴；2-从动轴；3-从动盘；4-飞轮；5-压盘；6-离合器盖；7-分离杠杆；8-弹簧；9-分离轴承；
10、15-回位弹簧；11-分离叉；12-踏板；13-拉杆；14-拉杆调节叉；16-压紧弹簧；17-从动盘摩擦片；18-轴承
离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮4和压盘借摩擦作用传给从动盘3，在通过从动轴传给变速器。

当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承9，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖6上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘3两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。

当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。

此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘3压紧在飞轮上4，这样发动机的扭矩又传入变速器。

1.4 膜片弹簧离合器
膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器。

因其作为压簧，可以同时兼起分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。

其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。

另外由于膜片弹簧具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，弹簧仍能可靠的传递发动机的转矩，而不致产生滑离。

离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。

此外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降。

那么可以看出，对于轻型车膜片弹簧离合器的设计研究对于改善汽车离合器各方面的性能具有十分重要的意义。

图1-3 膜片弹簧离合器图
作为压紧弹簧的所谓膜片弹簧，是由弹簧钢冲压成的，具有“无底碟子”形状的截锥形薄壁膜片，且自其小端在锥面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。

膜片弹簧的两侧有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。

当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压膜片弹
簧使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至膜片弹簧几乎变平。

同时在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态。

当离合器分离时，分离轴承前移膜片弹簧压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使膜片弹簧大端后移，并通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离。

膜片弹簧离合器具有很多优点：首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。

由于膜片弹簧离合器具有上述一系列优点，并且制造膜片弹簧离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在轿车及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力扩展到载货汽车和重型汽车上，国外已经设计出了传递转矩为80~2000N.m 、最大摩擦片外径达420的膜片弹簧离合器系列，广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。

甚至某些总质量达28~32t 的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的，但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。

膜片弹簧离合器的操纵采用压式机构，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。

第2章 离合器主要参数的确定
2.1根据基本设计参数确定离合器主要参数：
①后备系数β
后备系数β是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

在选择β时，应考虑摩擦片在使用中的磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系过载以及操纵轻便等因素。

乘用车β选择：1.20～1.75 ，本次设计取β = 1.2。

①摩擦片内外径D 、d 和厚度b
摩擦片外径是离合器的重要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。

按发动机的最大转矩来初选D 。

ax D em K T = （2-1）
式中：系数k 反应了不同结构和使用条件对D 的影响，小轿车14.6d K =由公式（2-1）得，D 178.8mm = ，
根据表2-1，取D 200mm =，140d mm =,厚度mm b 5.3=，0.7d c D ==，
单面面积为160 2cm 。

表2-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径D
（mm ）
160 180 200 225 250 280 300 325 350 380 405 430 内径d
（mm ）
110 125 140 150 155 165 175 190 195 205 220 230 厚度
（mm ） 3.2
3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 'd C D = 0.678 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.543 0.535 '31C -
0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 0.843 0.840 0.847 单面面
积
（cm ） 106 132 160 221 302 402 466 546 678 729 908 1037
①摩擦因素f 、摩擦面数Z
摩擦片的摩擦因数f 取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。

摩擦因数f 的取值范围见下表。

摩 擦 材 料 摩擦因数f
石棉基材料
模压 0.20～0.25 编织 0.25～0.35 粉末冶金材料
铜基 0.25～0.35 铁基 0.35～0.50 金属陶瓷材料 0.70～1.50
本次设计选取铁基粉末冶金，取f = 0.30 。

摩擦面数Z 为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。

本次设计取单片离合器 Z = 2。

①单位压力p
单位压力p 决定了摩擦表面的耐磨性，对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率的大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。

对于采用有机材料作为基础摩擦面片的小轿车，D ≤230mm 时，p 的允许值约为0.35MPa 。

2.2摩擦片尺寸校核与材料选择
依据使用条件，初选摩擦材料为铁基粉末冶金摩擦材料，为了保证离合器能可靠地传递发动机的转矩，摩擦片外径D 的选取应使最大圆周速度3max v n 1065~7060D e D m s π
-=⨯≤ 为了安装，必须满足：0250d R mm >+
为反映离合器传递的转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值：[]2
0022
40.28/()c
c c T T T N m mm Z D
d π=
≤=-g 。

防止温度过热：[]2
22
40.4/min ()
W T Z D d ωωπ=
≤=-，乘用车取W=2000r/min ，得[]20.3310/min T ωω=<。

因此，认为所选离合器的尺寸、参数合适。

第3章 扭转减震器的设计
3.1确定扭转减震器结构
扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。

弹性元件的主要作用是降低传动系的首段扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。

因此，扭转减振器具有如下功能：
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。

现在绝大多数离合器从动盘减震器采用弹簧摩擦式。

图3-1 扭转减振器图
3.2确定扭转减震器主要参数
1）极限转矩j T
极限转矩是指减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙①1时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。

它受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取
j T = (1.5～2.0) max e T
（3-1）
一般乘用车：系数取2.0 即 2.0150300=j N m T ⨯g ＝（） 。

2）扭转角刚度
K ϕ≤13j T
（3-2）
所以，j 131********/T N m a K r d ϕ≤=⨯=g （）。

3）阻尼摩擦转矩T μ
由于减振器扭转刚度K ϕ受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩T μ 。

一般可按下式初选：T μ=(0.06～0.17) max e T （3-3） 取T μ= 0.1max e T = 3 N·m 。

4）预紧转矩n T
减振弹簧在安装时都有一定的预紧。

研究表明，n T 增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。

但是n T 不应大于T μ ，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取
n T = (0.05～0.15) max e T
（3-4）
取n T = 0.1max e T =3 N·m 。

5）减振弹簧的位置半径0R
0R 的尺寸应尽可能大些，一般取 0R =(0.60～0.75)d /2 （3-5）
取0R = 0.7d/2 = 49 mm 。

6）减振弹簧个数j Z
j Z 参照摩擦片外径D = 200 mm ，选取j Z =4。

7）减振弹簧总压力 F ∑
当限位销与从动盘毂之间的间隙①1或①2被消除，减震弹簧传递的转矩达到最大值T j 时，减震弹簧受到的压力F ∑为
j
T F R ∑=
= 304000/49 = 6122.45 N （3-6）
3.3确定减振弹簧尺寸
图3-2 减振弹簧计算简图
1）单个减振弹簧的工作负荷F 6122.45
1530.614
j F F N Z ∑
=
=
= (3-7)
2）减振弹簧
①弹簧中径c D
一般由结构布置来决定，通常c D =11~15mm 。

取c D =12mm ①弹簧钢丝直径d
8[]
c
FD d πτ=
(3-8)
[]τ取550MPa 。

3
681530.6112100.291655010d mm π--⨯⨯⨯==⨯⨯ ，通常取d =3~4mm 。

所以，取d=3mm 。

①减振弹簧刚度K
2
01000j
k K R Z ϕ=
(3-9)
带入数据得，K=406.081N/m 。

①减振弹簧有效圈数i
4
3
8c Ed i D K
= （K =48.310MPa ⨯） (3-10)
带入数据得，i =1.198 ，取i =2。

①减振弹簧总圈数n
一般在6圈左右，总圈数n 和有效圈数i 间的关系为 n=i +（1.5~2） 取i =4，n =6。

①减振弹簧最小长（高）度min l
指减振弹簧在最大工作负荷下地工作长（高）度，考虑到此时弹簧的被压缩各圈之间仍需要留一定的间隙，可确定为 ()min 1.1 1.13619.8l n d dn mm δ=+≈=⨯⨯=
(3-11)
①减振弹簧总变形量l ∆
指减振弹簧在最大工作负荷下所产生的最大压缩变形，为
1530.61
3.769406.081
F
l mm K
∆===
(3-12)
①减振弹簧自由高度0l 指减振弹簧无负荷时的高度，为
0min 23.569l l l mm =+∆=
(3-13)
①减振弹簧预变形量'l ∆
指减震弹簧安装时的预压缩变形，它和选取的预紧力矩n T 有关，其值为
'0
0.0377n
j T l mm KZ R ∆=
= (3-14)
①减振弹簧安装工作高度l
它关系到从动盘榖等零件窗口尺寸的设计，为
'023.5313l l l mm =-∆=
(3-15)
3）从动盘钢片相对从动盘毂的最大转角i ϕ
减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动钢片相对从动盘毂的极限转
角i ϕ与减震弹簧的工作变形量"l ∆"'()l l l ∆=∆-∆有关，其值为
"
2arcsin 0.042j l R ϕ∆==o
(3-16)
i ϕ通常取312o o :，对于平顺性要求高或对工作不均匀的发动机，取上限，因此i ϕ取12o
第4章 从动盘总成设计
4.1从动片设计
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。

因为分开式弹性从动盘钢片是将钢片沿半径尺寸方向分开，波形弹簧片较薄，且位于从动盘钢片的最大半径上，从动盘钢片的尺寸较大，但它在旋转中心。

具有更小的转动惯量。

因此本设计采用分开式弹性从动盘钢片。

图4-1 从动盘
4.2从动盘毂设计
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。

它一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的迟钝可
根据摩擦片的外径D 与发动机的最大转矩max e T 由表4-1选取。

表4-1 从动盘毂花键尺寸系列
摩擦片外径 D /mm 发动机最大转矩T m ax e /(N·m ) 花键尺寸 挤压应力c σ/MPa 齿数n 外径D’/mm 内径d’/mm 齿厚t /mm 有效尺长l /mm 160 50 10 23 18 3 20 10 180 70 10 26 21 3 20 11.8 200 110 10 29 23 4 25 11.3 225 150 10 32 26 4 30 11.5 250 200 10 35 28 4 35 10.4 280 280 10 35 32 4 40 12.7 300 310 10 40 32 5 40 10.7 325 380 10 40 32 5 45 11.6 350
480
10
40
32
5
50
13.2
本次设计D = 200mm ，max e T = 150 N·m 故选择花键类型见下表： 摩擦片外径
D /mm 发动机最大转矩T m ax e /(N·m ) 花键尺寸 挤压应力c σ/MPa
齿数n 外径D’/mm 内径d’/mm 齿厚t/mm 有效尺长
l/mm
225 150 10 32 26 4 30 11.5 ①导向要求: 为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生自锁，花键毂的轴向长度不宜过小，一般应与花键外径大小相同。

①强度要求: 花键尺寸选定后应进行强度校核。

由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。

挤压应力计算公式如下
花键的齿侧面压力：
()max 3''
22 1.2150
6206.9(3226)10
e T F N D d Z β-⨯⨯=
==+⨯+ (4-1)
花键齿的工作高度：
()()''/23226/23mm h D d =-=-=
(4-2)
挤压应力：
6206.9 6.910330
jy F MPa nhl σ===⨯⨯
(4-3)
挤压应力一般不超过11.8MPa ，符合要求。

4.3确定从动盘摩擦材料
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。

本设计采用石棉基编织摩擦材料。

第5章压盘的设计
5.1选择压盘内外径、厚度及材料，并进行校核
1)由于摩擦片的尺寸在前面已经确定,故压盘的内外径也可因此而确定。

D=200mm，d=140mm。

2)压盘的厚度确定主要依据以下
①压盘应具有较大的质量,以增大热容量，减小温，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热筋或鼓风筋，以帮助散热通风。

中间压盘可铸出通风槽，也可以采用传热系数较大的铝合金压盘。

①压盘应具有较大刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧及与离合器的彻底分离，厚度约为15～
25 mm。

①与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡，压盘单件的平衡精度应不低于15～20 g·cm。

①压盘高度(从承压点到摩擦面的距离)公差要小。

在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为20mm。

3)压盘形状较复杂，要求传热性好，具有较高的摩擦因数，通常采用灰铸铁，一般采用HT200、HT250、HT300，硬度为170～227HBS。

因此，在该设计中，选择HT250为压盘材料。

图5-1压盘
4)校核
在初步确定压盘的厚度后，应校核离合器接合一次时的温升，它不应超过8~10①。

校核公式如下
t y
L
cm γ∆=
（5-1） 200.5L J αω=
（5-2） 2
220K K
m r J i i αα=
（5-3） y m = ρV =22(D )h d ρ⨯-⨯
（5-4）
式中，t ∆为压盘温升(①)；L 为滑磨功（N·m ），J α为汽车整车质量转化的转动惯量；m α=1520kg 为汽车总质量；K r =0.275m 为车轮滚动半径；0i =5.125为主传动比，K i =3.966为变速器起步档传动比；0ω= 2n π为离合器开始滑磨时发动机的角速度；c 为压盘的比热容，铸铁：c =544.28 J/(kg·K)；y m 为压盘质量(kg)；
γ为传到压盘的滑磨功所占的比例，对单片离合器压盘，γ=0.5；
由上式，计算
22
2222
015200.2750.283.933 5.125
K K m r J i i αα⨯===⨯ 20.50.282(4000/60)3909.5L π=⨯⨯⨯=
y m ()220.020.20.147800=⨯-⨯ = 3.1824 kg
0.53909.5
t 1.13544.28 3.1824
y
L
cm γ⨯∆=
=
=⨯①
由计算知，离合器接合一次时的温升符合要求。

第6章 膜片弹簧的设计
6.1膜片弹簧基本参数选择。