摩擦离合器设计

通过对已知车型所给的离合器参数进行分析和计算，找出离合器摩擦片烧伤的原因，是因为装载机在最大坡道起步时单位摩擦面积滑摩功小于其许用值。

通过比较选择离合器的改进方案。

对离合器摩擦片参数进行优化，增大离合器的摩擦面积，使装载机在最大坡道起步时单位摩擦面积滑摩功大于其许用值，从根本上解决了离合器烧伤的问题。

扭转减振器采用14个减振弹簧，有效的起到了减振作用。

压盘驱动方式采用传力片式，使制造变的简单。

压紧弹簧采用膜片弹簧形式使装载机起步更加平稳。

The models are known to clutch the parameters for analysis and calculations, the clutch friction-burn identify the reasons is because most loader in the ramp area of friction units start at power sliding friction is less than its allowable value. By comparing select clutch of improvement programmes. Friction parameters of the film to optimize and increase the friction clutch size, the largest vehicle in the ramp area of friction units start at the Mount Gong big slide in its value-use, and fundamentally solve the problem of the clutch burns. Reversing the shock absorber damping spring by 14, has played an effective role in damping. Pressure-driven approach of chip-use, easy to manufacture. Pinched by spring diaphragm spring to form a more stable car started.第1章绪论随着装载机发动机转速、功率的不断提高和装载机电子技术的高速发展，人们对离合器的要求也越来越高。

从提高离合器工作性能的角度出发，传统的圆柱弹簧与膜片弹簧再结构反面都在不断的得到优化创新，而传统的操纵形式也正向自动操纵形式发展。

因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。

本文以载货装载机离合器为例，介绍了离合器的不同分类及基本结构和工作原理，并设计了单片、周置圆柱螺旋弹簧离合器的主要参数及尺寸。

另外还设计了压紧弹簧，扭转减振器以及离合器的操纵机构和主要零部件，并根据约束条件确定了离合器的各参数及尺寸是否符合要求，同时还对个别零部件进行了强度校核。

最后，对机械零件进行了Pro/E 三维建模。

本次设计的离合器采用传统的设计方案并在其基础上进行了创新与改进，其特点在于结构简单、方便、轻巧、耐用其易于制造。

第2章离合器简介2.1 离合器的功用1、保证装载机平稳起步这是离合器的首要功能。

在装载机起步前，自然要先起动发动机。

而装载机起步时，装载机是从完全静止的状态逐步加速的。

如果传动系（它联系着整个装载机）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，装载机将突然向前冲一下，但并不能起步。

这是因为装载机从静止到前冲时，产生很大惯性力，对发动机造成很大地阻力矩。

在这惯性阻力矩作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速（一般300-500RPM）以下，发动机即熄火而不能工作，当然装载机也不能起步。

2、保证传动系换档时工作平顺在装载机行驶过程中，为适应不断变化的行驶条件，传动系经常要更换不同档位工作。

实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮或其他挂档机构，使原用档位的某一齿轮副推出传动，再使另一档位的齿轮副进入工作。

在换档前必须踩下离合器踏板，中断动力传动，便于使原档位的啮合副脱开，同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步，这样进入啮合时的冲击可以大大的减小，实现平顺的换档。

3、防止传动系过载当装载机进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速，因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩（其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距），对传动系造成超过其承载能力的载荷，而使机件损坏。

有了离合器，便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。

因此，我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭距，保证安全。

2.2 离合器的分类装载机离合器常用的可分为机械离合器和牙嵌离合器两大类，另外还有安全离合器以及具有特殊功用的定向离合器、离心离合器、电磁粉末离合器等。

2.3 离合器设计的基本要求1）在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。

2）接合时平顺柔和，保证装载机起步时没有抖动和冲击。

3）分离时要迅速、彻底。

4）从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。

5）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。

6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。

7）操纵轻便、准确。

8）作用在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，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。

10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。

2.4 离合器的工作原理离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。

目前在装载机上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。

2.5 摩擦离合器结构方案分析2.5.1 摩擦离合器主要组成及工作原理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。

摩擦离合器利用摩擦力传递扭矩。

接合时，主、从摩擦片在一定压力下压紧。

主动轴转动时，接合面间产生足够大的摩擦力，带动从动轴转动。

分离时压紧力消失，接合面分离，摩擦力随之消失，从动轴不动。

摩擦离合器的工作可分为接合正常工作和分离3个阶段。

在接合和分离阶段，从动摩擦片的转速低于主动摩擦件，会产生打滑现象，导致工作面发热和磨损。

如要求接合平稳，应尽量在空载下接合。

摩擦离合器离合迅速，允许主、从动轴在任意转速下离合；接合时冲击与振动均较小，有过载保护作用。

2.5.2 摩擦离合器的分类现代各类装载机上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，可按从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同分类如下：表2-1 摩擦离合器的分类[1]2.5.3 压紧弹簧和布置形式的选择 周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。

此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。

为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。

在某些重型装载机上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。

压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，且当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递转矩的能力随之降低。

此外，弹簧靠到它的定位面上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂现象。

中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大。

由于可选较大的杠杆比，因此可得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力，使操纵轻便。

此外，压紧弹簧不与压盘直接接触2-1膜片弹簧离合器不会使弹簧受热退火，通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整。

这种结构多用于重型装载机上。

斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。

这种结构的显著优点是在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。

与上述两种离合器相比，具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。

此结构在重型装载机上已有采用。

膜片弹簧离合器(图2—1)中的膜片弹簧图2-2 拉式膜片弹簧离合器是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指组成，它与其它形式的离合器相比具有如下一系列优点：1)膜片弹簧具有较理想的非线性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降。

离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力；对于圆柱螺旋弹簧，压力则大大增加。

2)膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，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；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。

4)由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，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。

但膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其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。

近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。

因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。

拉式膜片弹簧离合器(图2—2)中，其膜片弹簧的安装方向与推式相反。

在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，而以中部压紧在压盘上。

将分离轴承向外拉离飞轮，即可实现分离。

但是，拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的，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。

由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，它已在一些装载机中得以应用日趋广泛。

3．膜片弹簧支承形式推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种。

图2—3为双支承环形式，其中图2—3a用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承图2-2 拉式膜片弹簧离合器环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统形式；图2—3b在铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但结构较复杂；图2—3c取消了铆钉，在离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好，因此其应用日益广泛。