第二章 离合器设计
汽车设计0204第二章 离合器设计 第四节 设计与计算
Gd ns 3 8D p K
切变模量G=83~103 N/mm24§2-Fra bibliotek离合器的设计与计算
二、圆柱弹簧 3.弹簧工作圈数ns，总圈数ns'
弹簧刚度K=20~45 N/mm
或
F F K f
Δf—分离过程弹簧的变形量Δf(mm) 单盘 1.1～2.6
双盘
3.0～3.6
ns' =ns +(1.5~2.0)
三、膜片弹簧
2.弹簧特性计算公式
Eh1 ln( R / r ) Rr 1 R r 2 F1 ( H 1 )( H )h 2 2 6(1 ) ( R1 r1 ) R1 r1 2 R1 r1
膜片弹簧的计算公式由碟形弹簧的计算 公式得来。
假设膜片弹簧在承载过程中，其子午断面刚 性地绕此断面上的某中性点O转动(图2-10)。
通过支承环和压盘加在膜片弹簧上的载荷 F1(N)集中在支承点处，加载点间的相对轴向变 形为λ1(mm) (图2-12b)，则膜片弹簧的弹性特性 (图2-11)如下式表示。
§2-4离合器的设计与计算
§2-4离合器的设计与计算
§2-4离合器的设计与计算
4.计算弹簧自由状态的高度H
H=ns' d+(ns +1)δ+ Δf+f δ=0.5~1.5 f=F/K 分离状态下的最小长度 Hmin=(ns +1)δ+ ns' d mm
§2-4离合器的设计与计算
三、膜片弹簧的弹性特性
1.膜片弹簧的优点：见前述。
2.膜片弹簧的载荷与变形的关系
膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度 H； 膜片弹簧钢板厚度 h ； 自由状态下碟簧部分大端半径 R；
【汽车设计-过学迅】第2章 离合器设计
2.1 概述 2.2 离合器结构方案的确定 2.3 离合器基本参数的设计计算 2.4 压紧弹簧的设计 2.5 扭转减振器的设计 2.6 离合器操纵机构的设计 习题
第2章 离合器设计
[主要内容]本章介绍汽车传动系统中主要部件 离合器的结构形式及设计计算方法。 本章要求: 1.了解离合器结构方案的确定；
离合器压紧弹簧有螺旋弹簧和膜片弹簧等型式。
推式膜片弹簧离合器
拉式膜片弹簧离合器
2.2.3 压盘的驱动方式
压盘的驱动方式有凸块—窗孔式、销钉式、键块式和钢带 式多种，可根据压盘结构和压紧弹簧形式选取。
2.2.4 压盘和中间压盘
压盘和中间压盘一般做成圆环形的盘状，压盘的外径应略 大于或等于摩擦片的外径，内径略小于或等于摩擦片的内径。
(2-20) 式中:Ｒc—摩擦片上摩擦合力作用半径。 (３)计算膜片弹簧的厚度ｈ。 (2-21) 式中:ｑ—高厚比。 ｋλ—工作点位置比。
(４)按式(2-14)求得载荷特性曲线Ｐ1 － λ1，并求取凸点、拐点、 凹点和工作点、磨损点、分离点等各点的载荷Ｐ1和位移λ1值。 (５)通过式(2-15)和式(2-16) 可求得分离特性曲线Ｐ2-λ1，并求取 工作点和分离点的载荷Ｐ2和位移λ1值。 膜片弹簧离合器在摩擦片 磨损后，分离力达到最大，将λ1M点的Ｐ1值代入式(2-16)，可得 到磨损后的分离力Ｐ2最大值。 (６)按式(2-17)校核各个角点的应力，计算值不得大于许用值。
踏板行程Ｓ由自由行程Ｓ0和工作行程Ｓg两部分组成,即: (2-29) 式中:Ｓ0f—分离轴承自由行程。 Ｚ—摩擦面数。单盘：Z＝２， 双盘：Ｚ＝４。 ΔＳ—离合器分离时，对偶摩 擦面间的间隙。 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ—杠 杆尺寸。 ｄ1、ｄ2—操纵机构主缸和工 作缸直径。
第二章 离合器设计
tB
令
er 2 h { [(e r ) ]} 2 2 (1 )r 2 E
d tB / d 0
可求出 tB 达到极大值时的转角 p 。
tB rp b
h p 2(e r )
B点最大压应力发生在比碟簧压平位置再多转动一个角度arctan[h／ 2(e-r)] ≈h／2(e—r)的位置处。 在分离轴承推力F2作用下，B点还受弯曲应力 tB ，其值为
表2—1 单位摩擦面积传递转矩的许用值 (N· m／mm2 ) <210 >210--250 >250—325 >325 离合器规格D ／mm 0.28 0.30 0.35 0.40 [Tco] 10—2
6)为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力p。对于 不同车型，根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，最大范围p。为 0.10—1.50MPa，即 0.10MPa≤po≤1.50MPa 7)为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而 发生烧伤，每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即
X [ x1 x2 x3 ]T [ F D d ]T
2．目标函数 离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求条 件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为
f ( x) min[
4
( D 2 d 2 )]
3．约束条件 1)摩擦片的外径D(mm)的选取应使最大圆周速度VD不超过65—70m／s，即
D K D Te max
乘用车 最大总质量为1.8 ～ 14t的商用车 最大总质量大于 14t的商用车 KD =14.6 KD =13.5 ～18.5 KD =22.5～24.0
汽车设计讲稿-第二章 离合器设计
第二章离合器设计§2-1 概述在机械传动系中，离合器按其传递转矩的方式分类，除摩擦式外还有电磁式。
汽车上广泛采用摩擦式离合器。
一、摩擦离合器组成：1、主动部分：发动机飞轮、离合器盖、压盘2、从动部分：从动盘3、压紧机构：压紧弹簧4、操纵机构：分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件二、功用：1、切断和实现（对传动系的）动力传递，→平稳起步（起步平稳取决于两因素：人的操作；分离彻底，否则飞轮惯量将传到变速箱，会把齿轮打断）2、换档时，将发动机和传动系分离，减少齿轮间冲击，便于换档3、过载保护4、降低传动系振动和噪声三、设计要求：1、可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载2、接合平顺3、分离要迅速彻底4、从动部分转动惯量小，减轻换档冲击5、吸热和散热能力好，防止温度过高6、应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力7、操纵轻便8、作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小9、强度足，动平衡好10、结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便§2-2 离合器结构方案分析汽车应用最广泛的是干式盘形摩擦离合器。
干式盘形摩擦离合器分类：1、按从动盘数：单、双、多2、按弹簧布置形式：周、中央、斜3、按弹簧形式：圆柱、圆锥、膜片4、作用力方向：推、拉一、从动盘数选择：（盘形摩擦离合器）条件：转矩一样；盘尺寸一样；操纵机构一样。
二、压紧弹簧和布置形式的选择1 周置弹簧离合器：多用圆柱弹簧，一般用单圆周，重型货车用双圆周。
优：结构简单、制造方便、缺：弹簧易回火，发动机转速很大时，传递力矩能力下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。
应用：广泛2 中央弹簧离合器：离合器中心用一至两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。
优：压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火缺：结构复杂、轴向尺寸大应用：转矩大于400～450N·m的商用车上3 斜置弹簧：优：工作性能稳定，踏板力较小缺：结构复杂、轴向尺寸较大应用：总质量大于14t的商用车4 膜片弹簧：轿车、轻、中型货车及客车（大部分）1）优：a.弹簧压力在使用过程中不变→传递转矩的能力大致不变分离时，弹簧压力↓，踏板力↓b.膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用、结构紧凑、尺寸小、零件少、质量小。
汽车总体设计—第二章
第2章离合器设计教学提示：离合器是汽车传动系的一个组成部分，直接与发动机连接，本章主要讲解离合器的分类、工作原理，离合器和扭转减振器的设计等基本内容，还介绍了离合器的设计实例。
教学要求：了解离合器的结构方案、离合器的操纵机构以及离合器的结构元件，熟练掌握离合器主要参数的选择，离合器的设计与计算，扭转减振器的设计。
通过设计实例深入理解和掌握离合器的设计过程。
2.1 概述现代汽车一般都以内燃机为动力，其传动系中离合器处于首端，它具有如下基本功用：(1) 在汽车起步时，通过离合器主动部分(与发动机曲轴相连)和从动部分(与变速器第一轴相接)之间的滑磨，转速逐渐接近，使旋转着的发动机和原为静止的传动系平稳地接合，以保证汽车平稳起步。
(2) 当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力传递，以减轻换挡时轮齿间的冲击，便于换挡。
(3) 当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩(即离合器的最大摩擦力矩)时，其主、从动部分将产生滑磨。
这样，离合器就起着防止传动系过载的作用。
目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。
它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分。
其中离合器主动部分主要包括飞轮、离合器盖和压盘；从动部分主要是从动盘；压紧机构主要是压紧弹簧；操纵机构主要包括分离叉、分离轴承、离合器踏板和传动部件。
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。
目前离合器发展的趋势是：提高可靠性和使用寿命；适应高转速，增加传递转矩的能力；简化操纵(当采用自动离合器时，可省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵)。
对汽车离合器设计有如下基本要求：(1) 既能可靠传递发动机最大转矩，又能防止传动系过载。
(2) 接合完全且平顺、柔和，使汽车起步时无抖动、无冲击；分离彻底、迅速。
(3) 工作性能(最大摩擦力矩或后备系数)稳定，即作用在摩擦片上的总压力不应因摩擦表面的磨损而有明显变化，摩擦系数在离合器工作过程中应稳定。
离合器设计
2．单位压力ρ0
单位压力ρ0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，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系 数等因素。 离合器使用频繁，发动机后备系数较小时， ρ0应取小些；当摩擦片外径 较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷， ρ0应取小些；后备系数较大时， 可适当增大ρ0 。 3．摩擦片外径D、内径d和厚度
将式（2-2）与式（2-3）代入式（2-1）得
Tc
12
fZ 0 D 3 (1 c 3 )
（2-5）
离合器基本参数的选择
基本参数主要有性能参数β和ρ0，尺寸参数D和d及摩擦片厚度b。 1．后备系数β 后备系数β是离合器一个重要设计参数，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。因此，在选择 β时应考虑以下几点： 1）为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小； 2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大； 3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些； 4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些； 5）汽车总质量越大，β也应选得越大； 6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些； 7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些； 8）膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些； 9）双片离合器的β值应大于单片离合器。
（2-1） （2-2） 式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/D， 一般在0.53～0.70之间。
假设摩擦片上工作压力均匀，则有
F 0 A 0
(D 2 d 2 )
4
摩擦片的平均摩擦半径Rc根据压力均匀的 假设，可表示为
《汽车设计》课程复习思考题第二章离合器设计
第二章离合器设计1.设计离合器、离合器操纵机构需要满足哪些基本要求？答:(1)离合器基本要求:①可靠地传递Temax,并有适当转矩储备;②接合完全、平顺、柔和，保证起步时无抖动和冲击；③分离迅速、彻底；④从动部分转动惯量小，减轻换档齿轮间的冲击；⑤防止传动系产生扭转共振，有吸振、缓冲和减小躁声的能力；⑥吸热能力高，散热效果好；⑦操纵轻便；⑧作用在从动盘上的压力和衬片上的摩擦因数使用过程中变化小；⑨强度足够，动平衡良好；⑩结构简单，质量小，工艺性能好，拆装、维修、调整工作方便；(2)离合器操纵机构基本要求:①操纵轻便；②有踏板自由行程调整机构，用来恢复分离轴承的自由行程；③有踏板行程限位装置，防止操纵机构过载；④有足够的刚度；⑤ 高;(传动效率)⑥发动机振动、车架、驾驶室变形等不会影响其正常工作。
2.盘形离合器有几种？各有何优缺点？答：①单片盘形离合器；②双片盘形离合器；③多片盘形离合器。
3.离合器的压紧弹簧有几种形式？各有何优缺点？答：①圆柱；②圆锥；负荷大，受离心力影响小，轴向尺寸变大；③膜片。
4.离合器的压紧弹簧布置形式有几种？各有何优缺点？答：①圆周布置；②中央布置；③斜向布置。
5.离合器的摩擦衬片与从动钢板的连接方式有几种？各有何优缺点？答：①铆接法：连接可靠，更换摩擦片方便，采用较广泛，铜铆钉的高温强度和耐腐蚀强度性能比铝铆钉好；②粘接法：可充分利用摩擦片厚度，增加摩擦面积，但摩擦片更换不便，无法从动钢片上装波型弹簧片以获得轴向弹性。
6.离合器的操纵机构有几种？各有何优缺点？答：常用的离合器操纵机构，主要有机械式、液压式等。
机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。
杆式传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。
但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难。
绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用吊挂式踏板结构。
但其寿命较短，机械效率仍不高。
多用于轻型轿车。
液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高，质量小、布置方便、便于使用吊挂踏板、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优点。
第二章 离合器
教案课题章节第二章§2.1离合器的概述课型专业课课时2（3）教具学具电教设施多媒体离合器实物教师鲍晓沾教学目标知识教学点1、汽车离合器的作用、组成和工作原理2、汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程能力培养点1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程德育渗透点工作过程中培养学生5S理念，同时遵守职业道德养成吃苦耐劳的精神教学重点难点重点汽车离合器的作用、组成和工作原理难点汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程学法引导多媒体、举例、分组讨论、问答与练习教学内容更新、补充、删节无参考资料《汽车底盘构造与维修》周林福主编《汽车底盘常见维修项目实训教材》朱军主编课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间§2.2（1）离合器概述知识回顾：1、汽车传动系有哪些常见的布置形式？2、画出汽车传动系组成结构图（前置后驱）学习目标：1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程课程内容：●问题：什么是离合器？离合器装在哪里？离合器有什么功用？一、离合器的功用1) 使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步；2) 暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺；3) 限制所传递的转矩，防止传动系过载。
二、离合器的分类●摩擦离合器●液力：耦合器，变矩器●电磁离合器目前使用最多的使用最多的是摩擦式离合器，按照不同的方式还可以再分：1．根据摩擦表面的工作条件：干式、湿式（如自动变速器中）回答问题，上黑板画出示意图了解本节学习目标思考问题1、看实物2、了解作用实物比较了解离合器类型10分3分2分钟5分钟5分钟教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间2．根据从动盘的数目：单片（EQ1090、BJ2020、轿车）双片（CA1091）多片离合器3．压紧弹簧的不同：周布弹簧式（EQ1090、CA1091、BJ2020）膜片弹簧式（广泛应用）中央弹簧式、和斜置弹簧式4．操纵机构的不同：机械式、液压式、气压式和空气助力式等。
离合器设计教程
烧伤，每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即
ω = 4W ≤ [ω ] π Z (D 2 − d 2 )
（ 2－10 ）
W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功(W)，可根据下式计算
π 2 n e2 m a rr2 W = 2 1800 i 02 i g
（ 2－11）
二、膜片弹簧主要参数的选择
π f ( x ) = min (D 2 − d 2 ) 4
3 约束条件
1) 摩擦片的外径D(mm)的选取应使最大圆周速度υD不超过65～70m／s，即 π （ 2－8 ） υD = ne max D × 10 −3 ≤ 65 − −75m / s 60 2) 摩擦片的内外径比c应在0.53～0.70范围内，即 0.53≤c≤0.70
2．单位压力ρ0 单位压力ρ0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，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备 系数等因素。 离合器使用频繁，发动机后备系数较小时， ρ0应取小些；当摩擦片外径 较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷， ρ0应取小些；后备系数较大 时，可适当增大ρ0 。 3．摩擦片外径D、内径d和厚度 在离合器结构形式及摩擦片材料选定、其他参数已知或选取后，结合式 （2-1）和式（2-5）即可估算出摩擦片尺寸。 摩擦片外径D（mm）也可根据如下经验公式选用
第二章 离合器设计(简化版)
第二章 离合器设计本 本章的主要内容 内容1 汽车离合器设计的基本要求 汽车离合器设计的基本要求； 2 各种形式汽车离合器的特点及应用； 3 离合器基本参数的选择及优化； 4 膜片弹簧主要参数的选择及优化；（难点）第二章 离合器设计2.1 2 1 概述 2.2 离合器的结构方案分析 2.3 离合器主要参数的选择 2.4 离合器的设计与计算 2.5 2 5 扭转减振器的设计(简介) 2.6 离合器的操纵机构(简介)2.1 概述(1) 离合器的主要作用 (2) 离合器的组成和分类 (3) 离合器的设计要求（1）离合器的主要作用平稳 起步传递和 切断动 力源离合 器防止 过载减震 降噪（2）离合器的组成和类型组成分离叉 分离轴承 离合器踏板 传动部件压紧弹簧飞轮 压盘 离合器盖操纵机 构 主动部 分压紧机 构从动盘离合 器从动部 分（2）离合器的组成和类型类型从动盘片数单片 双片 多片 螺旋弹簧摩擦式离合器压紧弹簧膜片弹簧 机械式离合器液力耦合器 操作机构 电磁离合液压式 空气助力（3）离合器的设计要求传递最大转矩 接合平顺柔和 分离 热稳定性 工作稳定性 减震 结构• 在任何行驶条件下，能可靠地传递发 动机的最大转矩 • 保证汽车起步时没有抖动和冲击 • 分离迅速、彻底 • 有良好的吸热能力和通风散热效果， 保证离合器的使用寿命 • 从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因 数在使用过程中变化要尽可能小 • 避免传动系产生扭转共振，具有吸收 振动、缓和冲击的能力。
• 结构简单 紧凑 质量小 拆装 维 结构简单、紧凑、质量小，拆装、维 修、调整方便。
2.2 离合器的结构方案分析单片从动盘数 盘 摩擦式离合器 压紧弹簧 操作机构双片 多片。
汽车设计-离合器设计
第二章离合器设计第一节概述离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证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；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到大的动载荷时，能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；有效地降低传动系中的振动和噪声。
为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求：1. 在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备；2. 接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击；3. 分离时要迅速、彻底；4. 离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损；5. 应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命；6. 应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力；7. 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳；8. 作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦系数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能；9. 应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长；10. 结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。
摩擦离合器主要由主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘等）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）四部分组成。
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。
随着汽车发动机转速和功率的不断提高，汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。
从提高离合器工作性能角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式结构发展，传统的操纵型式正向自动操纵的型式发展，因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。
第二章离合器设计解析
§2-3 离合器主要参数的选择
离合器传递转矩的能力取决于摩擦面间的静摩擦力矩Tc ：
要求：Tc＞Temax.
β—离合器后备系
数，反映离合器传
取：Tc ＝ βTemax （2-1）（β ＞1） 递发动机最大转矩
的可靠程度
一、静摩擦力矩Tc的计算
结构上：Tc= f·F·Z·Rc （2-2）
p0的推荐值： 石棉基 ： p0=0.10~0.35MPa
粉末冶金 ： p0=0.35~0.60MPa
金属陶瓷 ： p0=0.70~1.50MPa
3、摩擦片外径D、内径d和厚度b
当离合器结构形式及摩擦材料选定，发动机最大转矩已 知，适当选取后备系数和单位压力，可估算：
D 3 12Temax f Zp0 (1 c 3 )
R、r—在自由状态下，碟簧部分的大、小端半径； R1、r1—压盘加载点和支承环加载点半径。
(2) 推力F2、其作用点位移λ2与F1、λ1的关系
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二、膜片弹簧的载荷变形特性
1. 膜片弹簧载荷与 变形的关系
膜 片 弹 簧
2f
1
r1
H
rf
λ
λ
1
R1
a)自由状态
1f
F1 b)压紧状态
λ
c)分离状态
膜片弹 簧在接合与 分离状态时的 受力及变形
λ
F2
F1
λ
rf
rf
F2
2
（1） 压紧力F1与膜片大端变形λ1的关系
Eh1 ln(R / r ) Rr 1 R r 2 F1 f (1 ) ( H 1 )(H )h 2 2 6(1 ) ( R1 r1 ) R1 r1 2 R1 r1
车型 轿、微、轻型货车 中、重货车 越、牵引车
β 1.20~1.75 1.50~2.25 1.80~4.00
2. 单位压力p0
影响
因素：
1）离合器使用：频繁， p0 取小些 ，反之p0取大些； 2）发动机后备功率大小：较小， p0 取小些 ，反之p0取大些； 3）离合器外径：D大， p0 取小些 ，反之p0取大些；
减少踏板力，操纵轻便。（单位压力小） 发动机缸数多，转矩平稳， β可取小些。 膜片弹簧离合器可以取小。（压紧力稳定）
下列因素要求β不宜选取过小
衬片磨损后，仍能可靠传递Temax，β 宜取大些。 防止离合器接合时滑磨过大，导致寿命下降； 使用条件恶劣，有拖挂，为提高起步能力； 柴油机因工作粗暴，转矩不平稳，β 宜取大些。
材料的摩擦因数变化要小
9. 具有足够的强度和良好的动平衡→工作
可靠、寿命长
10. 结构简单、紧凑、质量小，制造工艺好，
拆装、维修、调整方便
发展方向：
推式膜片弹簧离合器→拉式结构
传统操纵形式→自动操纵形式
§2-2
分类依据 从动盘数目
离合器的结构方案分析
分类
分类 单片 双片 多片 圆周布置 中央布置 斜向布置 圆柱弹簧 圆锥弹簧 膜片弹簧 拉式 推式 备注 轿、轻型车 重、轻型车 轻、中型车 重型车
双片
大
大
较 差
较 差
大
小
①外径尺寸相同，Temax一样，操纵机构传动比一样。
二、压紧弹簧和布置型式的选择
优点：结构简单，制造容易，应用较为广泛
缺点：受离心力产生严重变形，弹簧易受热退火
周布弹簧离合器
中央弹簧离合器
特点：弹簧压紧力是通过杠杆放大后作用于压盘上, 可选择刚度较小的弹簧
× cosα 特点：摩擦片磨损后，弹簧压紧力基本不变
第二章 离合器设计
§2-1 概述
一、离合器的功用 1. 确保起步平稳 切断和实现对传动系的动力传递，
2. 3.
以保证汽车起步时将发动机与传动 系平顺地结合，确保汽车平稳起步。
减少冲击 限制过载 减振降噪
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。 在工作中受到大的动载荷时， 能限制传动系所受的最大转矩， 防止传动系各零件因过载而损坏。 有效地降低传动系中的振动与噪声。
w
式中：
Z ( D2 d 2 ) 4
W
[w]
(2 9)
要求：减少滑磨、 防止温度过高，单 位摩擦面积滑磨功 应小于其许可值
W—汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J）。
w—单位摩擦面积滑磨功(J/mm2)； [w]—w的允许值(J/mm2)；
单位摩擦面积滑磨功许用值 车型 [w]
凸块—窗孔式、销钉式、键块式、钢带式 为单片离合器长期采用的传统结构 用于双盘离合器 用于驱动中间压盘 轴向或径向布置
凸块—窗孔式
销钉式 键块式 钢带式
特点：无摩擦和磨损，无传动间隙，效率高，
无噪声，定中精度高，使用中平衡性好
§2-3 离合器主要参数的选择
离合器传递转矩的能力取决于摩擦面间的静摩擦力矩Tc ：
4、摩擦因数f、摩擦面数Z和间隙Δt
摩擦因数 f 取决于摩擦片所用材料及其工作温度、单位压
力和滑磨速度等因素 摩擦片材料主要有石棉基材料、粉末冶金和金属陶瓷等。 石棉基材料摩擦因数受工作温度、单位压力和滑磨速度 影响较大，而粉末冶金和金属陶瓷的摩擦因数较大且稳 定。 各种材料的 f 见表2-4。 Z—摩擦面数(从动盘数的2倍) 间隙Δ t一般为3～4 mm
讨 论：
1. 设工作压力均匀：
F p0 A p0
(D2 d 2 )
4
3 3
（2-3）
p0—摩擦面单位压力； D、d—摩擦片外、内径
1 D d 2. Rc(为摩擦片平均半径)： Rc 2 2 3 D d
当d/D≥0.6时，Rc=（D+d）/ 4
将(2)、(3)代入(1)：
接合处
膜片弹簧离合器——拉式和推式
主要区别——膜片弹簧安装方向相反，支承方式不同
形式 特点 膜片弹簧大端 膜片弹簧中部 分离轴承移动方向 拉式 支承在离合器盖上 压到压盘上 向右 推式 压在压盘上 支撑在支点上 向左
拉式和推式膜片弹簧离合器 特点比较
形式 特点 结构 质量 零件 压紧力 传递转矩 离合器盖变形 杠杆比 操纵 ① 拉式 简单 小 少 大 大 小 大 轻便 推式 复杂 大 多 小 小 大 小 略沉重 备注 拉式无中间支撑件 及支撑环数少
4.
二、摩擦离合器构成：
主动部分：
发动机飞轮、离合器盖、压盘
从动部分：
从动盘、减振弹簧、花键、从动盘毂
压紧部分：
压紧弹簧
操纵机构：
分离叉、分离弹簧、离合器踏板及传动部件、回位弹簧
三、对离合器的要求
1.可靠地传递发动机最大转矩Temax Tc=β·Temax β—后备系数 2.接合平顺柔和→确保起步平稳
减振器弹簧位置直径
（5） 离合器的能力限定范围
TC 0
4
Tc Z ( D2 d 2 )
[TC 0 ]
要求：在保证 离合器传递转矩 并保护过载的要 (2 8) 求下，单位摩擦 面积传递的转矩 应小于其许可值
式中： T —单位摩擦面积传递的转矩(N· m/mm2)； C0
[TC0]—TC0的允许值(N· m/mm2)。
（2-4）
3. Tc：
Tc
12
f Z p0 D3 (1 c3 ) （2-5）
式中： c= d/D，一般取 c= 0.53~0.70
二、离合器基本参数的选择
基本参数： β 和 p0 、D 和 d 及 b 1. 后备系数β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，
β =Tc/ Temax
选取 原则 ：
摩擦片磨损后，离合器还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
考虑以下因素，β不宜选取过大
防止传动系过载
紧急接合离合器，TC≥（2~3）Temax 不松开离合器、紧急制动，TC=（15~20）Temax
保证离合器尺寸小，结构简单。
单位摩擦面积传递转矩的许用值
离合器规格D/mm [TC0]×10 -2 ≤210 0.28
(N· m/mm2) ＞325 0.40
＞210~250 ＞250~325 0.30 0.35
（6） 离合器热负荷对p0的限定范围
0.10MPa p0 1.50MPa
（7） 离合器滑磨功的限定范围
式中：
（2-11）
E—材料的弹性模量，钢：E=21×104(N/mm2)； μ—泊松比，钢： μ=0.3； λ1—从自由状态算起的膜片弹簧大端加载点的变形量； h—弹簧钢板厚度； H—在自由状态下，碟簧部分的内截锥高度； R、r—在自由状态下，碟簧部分的大、小端半径； R1、r1—压盘加载点和支承环加载点半径。
§2-4 离合器的设计与计算 一、离合器基本参数的优化
基本参数：性能参数、尺寸参数
1.
设计变量
特点：β ∝ f (F，D，d) ；p0 ∝ f (F，D，d)
T T
X x1 x2 x3 F D d
2.
目标函数
目标：保证离合器性能要求下，使结构尺寸最小
2 2 f ( x) min ( D d ) 4
压紧弹簧布置形式
压紧弹簧种类 作用力方向
重型车 各式汽车
一、从动盘数的选择
特点 传递 转矩 能力 结 合 平 顺 较 差 较 好 从动 部分 转动 惯量 小 分 离 彻 底 好 散 热 能 力 好 轴 向 尺 寸 小 结 构 踏 板 力 ① 大 应用
片数 单片
小
简 单 复 杂
轿车、微、 轻型货车 （客） 中、重型货 车
措施：
将从动盘做成具有弹性的盘
在从动盘上装波形钢片
3.主动与从动部分分离要彻底
措施：
分离杠杆要有足够的刚度，在分离轴承推力作用下不变形 分离时压盘从动盘之间要有足够大的间隙 单盘0.85~1.3mm 从动盘片上开槽 作用：排屑、避免吸附作用
4. 从动部分转动惯量要小 →减轻换挡时的冲
3. 约束条件
（1） D(mm)的选取应使VD≯65~70m/s VD ne max D 10 3 65 ~ 70 m / s (2 7) 60 （2）内外径比c的限定范围
0.53 c 0.70
（3）β的限定范围
1.2 4.0
（4）d 的限定范围
d 2R0 50 mm
石棉基
p0的推荐值：
： p0=0.10~0.35MPa ： p0=0.35~0.60MPa ： p0=0.70~1.50MPa