离合器介绍离合器设计计算
(完整版)汽车离合器课程设计(最新整理)
目 录一、离合器概述------------------------------------------------------- 2二、设计要求及技术参数----------------------------------------------- 2(一)设计基本要求------------------------------------------------- 2(二)技术参数----------------------------------------------------- 2三、结构方案分析----------------------------------------------------- 2(一)从动盘数的选择----------------------------------------------- 2(二)压紧弹簧和布置形式的选择------------------------------------- 3四、离合器主要参数选择----------------------------------------------- 3(一)后备系数-----------------------------------------------------3β(二)摩擦因数f 、摩擦面数Z 和离合器间隙△t------------------------- 3(三)单位压力P 0---------------------------------------------------- 4(四)摩擦片外径D 、内径d 和厚度b----------------------------------- 5(五)对所取摩擦片标准尺寸进行验证---------------------------------- 5五、离合器的设计与计算------------------------------------------------ 6(一)离合器基本参数的优化------------------------------------------ 6六、膜片弹簧的设计---------------------------------------------------- 7(一)膜片弹簧的弹性特性曲线---------------------------------------- 8(二)膜片弹簧的基本参数的选择-------------------------------------- 8(三)特性曲线的绘制------------------------------------------- 911F λ-七、膜片弹簧的强度计算与校核------------------------------------------ 12八、膜片弹簧的优化设计------------------------------------------------ 13九、主要零部件的设计-------------------------------------------------- 14(一)扭转减震器的设计---------------------------------------------- 14(二)从动盘总成的设计---------------------------------------------- 17(三)离合器盖总成的设计-------------------------------------------- 19(四)压盘的设计---------------------------------------------------- 19十、离合器的操纵机构-------------------------------------------------- 20十一、设计小结---------------------------------------------------------- 20十二、参考文献---------------------------------------------------------- 21一、离合器概述对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。
整车离合系统计算(滑磨功+离合器储备系数 离合器性能设计计算书
离合器设计计算书一、滑磨功及温升计算滑磨功计算公式：L=m·r r2·n e2·（n2/1800） /（i g2·i o2）（一档）单位面积滑磨功：L/S/2温升：t=Y·L/(m·c)式中： L–滑磨功m–汽车整备质量（2850kg）r r–车轮滚动半径（0.377m）n e–发动机转速（按照1500r/min）i g–变速器传动比(一档起步4.313)i o–驱动桥传动比(4.1)c–压盘的比热容，铸铁比热容为481.4J/(kg·℃)m–压盘质量，为3.85kgY–传到压盘的热量所占的比例。
对于单片离合器，Y=0.5；摩擦片外径：265mm 摩擦片内径：175mm计算得滑磨功：L=15980.92单位面积滑磨功：L/S/2=0.257 (J/mm2)温升：t=Y·L/(m·c) =4.31℃结论：滑磨功的评定是通过温升来判断的，如计算得到单位面积滑磨功≤0.28 J/mm2，一次一档起步温升在8℃以下，即可以满足使用要求，由计算结果可见滑磨功及温升满足要求。
二、后备系数计算离合器盖总成扭矩容量计算公式：Tc=F·μ·Z·Rc=448N.m式中：Tc–离合器传扭能力，[Tc]为N·mF–离合器最小压紧力（6700N）μ–摩擦系数（经试验测得μ最小为0.33，为保险起见计算时按0.3取值）Z–摩擦片面数，单片离合器Z取2Rc=（D3-d3）/（D2-d2）/3–摩擦面有效半径，[Rc]为mmD–摩擦片外径（265mm）d–摩擦片内径（175mm）后备系数公式：β=Tc/Temax=1.72式中：Tc –离合器传扭能力（通过上式得到Tc为448N.m）Temax –发动机最大扭矩（260N.m）结论：后备系数1.72满足此类车型要求。
三、踏板力计算当离合器峰值分离力：1950N 拨叉比：2，液压比：1.69，踏板杠杆比6.132，得踏板力=1950/6.132/2/1.69/0.85=111N四、踏板行程计算分离系统杠杆比：i=20.73（踏板比：6.132，液压比：1.69，拨叉比：2）踏板总行程：L1=L*i/η+L2=164+9.2=173.2式中：i-分离系统杠杆比L-离合器分离行程(7.5mm)L1-踏板行程L2-空行程（9.2mm）η-行程效率（0.95mm）结论：现离合器分离行程为7.5mm，计算踏板行程在173.2左右，超出设计值165。
离合器设计说明书
目录一离合器结构设计 (2)离合器结构选择与论证离合器结构设计要点离合器主要零件的设计二离合器的设计计算及说明 (7)离合器设计所需数据摩擦片主要参数选择摩擦片基本参数设计优化膜片弹簧主要参数的选择膜片弹簧的优化设计膜片弹簧的载荷与变形关系膜片弹簧的应力计算扭转减震器设计减震弹簧的设计踏板行程及踏板力计算从动轴的计算从动盘毂分离轴承的寿命计算三心得体会 (25)四参考文献 (26)一离合器的结构设计为了达到计划书所给的数据要求，设计时应根据车型的类别、使用要求、制造条件，以及“系列化、通用化、标准化”的要求等，合理选择离合器结构。
离合器结构选择与论证摩擦片的选择单片离合器因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片离合器。
摩擦片数为2。
压紧弹簧布置形式的选择离合器压紧装置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、斜置弹簧式、膜片弹簧式等。
其中膜片弹簧的主要特点是用一个膜片弹簧代替螺旋弹簧和分离杠杆。
膜片弹簧与其他几类相比又有以下几个优点[9]：（1）由于膜片弹簧有理想的非线性特征,弹簧压力在摩擦片磨损范围内能保证大致不变，从而使离合器在使用中能保持其传递转矩的能力不变。
当离合器分离时，弹簧压力不像圆柱弹簧那样升高，而是降低，从而降低踏板力；（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，压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱弹簧压紧力明显下降；（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，对材料质量和尺寸精度要求高，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。
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。
(完整版)离合器计算与设计
离合器设计与计算本次设计主要是对离合盖器总成中的膜片弹簧、压盘，从动盘总成中的从动片等主要零部件进行详细的计算与设计，其他零部件采用进行简略设计。
设计时已知参数如下：（1）发动机起步转矩；（2）整车质量；（3）车轮滚动半径；（4）发动机起步转速；（5）变速器起步档变速比；（6）主传动比。
3.1离合器设计基本结构尺寸及参数在初步确定离合器结构形式后，要通过离合器的基本结构尺寸和参数具体确定离合器。
离合器设计时所需的基本结构尺寸、参数主要有：（1）摩擦片外径D；（2）单位压力p；（3）后备系数β；在选定以上参数时，以下车辆参数对其有重大影响：（1）发动机最大转矩；（2）整车总质量；（3）传动系总传动比（变速器传动比主减速器传动比）；（4）、车轮滚动半径；3.2 离合器基本参数选取和主要尺寸设计计算3.2.1 离合器转矩容量的确定离合器的基本结构是摩擦传动机构，离合器依靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递转矩。
所以可根据摩擦定律表示出离合器转矩容量公式：(3.1) 式中：为离合器转矩容量；f为摩擦面间的静摩擦因数，一般取0.25—0.30；F为作用在摩擦面上的总压紧力，单位N；为摩擦片的平均摩擦半径，单位m；Z为摩擦面数，单片为2，双片为3。
摩擦片上工作压力F一般在设计离合器时假设摩擦片上压力均匀分布：(3.2)式中：为摩擦面上均匀压力，单位N；A为摩擦面积，单位；D为摩擦片外径，单位m；d为摩擦片内径，单位m。
式(3.1)中有效作用半径公式如下：(3.3) 式中：D为摩擦片外径，单位m；d为摩擦片内径，单位m。
将式(3.2)与式(3.3)代人式(3.1)得：(3.4)式中：为摩擦片内、外径之比，一般在0.53～0.70之间。
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应应大于发动机最大转矩，确定离合器转矩容量时应含有设计因子，即：(3.5) 式中：为发动机最大转矩，单位；为设计因子，称为后备系数，必须大于1。
湿式离合器设计计算
湿式离合器设计计算
1.转矩传递计算：湿式离合器的主要作用是传递动力，因此需要计算
离合器的转矩传递能力。
转矩传递计算需要考虑摩擦片的摩擦系数、接触
面积和压力等因素。
2.离合器片数计算：湿式离合器通常由多个摩擦片组成，片数的设计
需要考虑到传动功率和摩擦片的承载能力。
片数过少会导致传动效率下降，片数过多则可能导致离合器尺寸过大。
3.摩擦片材料选择：摩擦片的材料选择对于湿式离合器的性能至关重要。
常用的摩擦片材料有石棉板、摩擦片和钢制板等。
不同材料具有不同
的摩擦系数和耐磨性能，需要根据实际需求进行合理选择。
4.冷却系统设计：湿式离合器在传动过程中会产生大量的热量，因此
需要设计有效的冷却系统，以保证离合器的正常工作。
冷却系统可以采用
利用油液进行冷却的方式，也可以采用风扇和散热片等被动式冷却方式。
5.润滑系统设计：湿式离合器的工作需要有良好的润滑条件。
润滑系
统的设计需要考虑到离合器内部各个摩擦副之间的润滑需求，以确保离合
器在使用过程中不会出现摩擦副过热、磨损或润滑不良的问题。
以上是湿式离合器设计和计算的一般步骤和要点。
在实际应用中，还
需要根据具体的传动需求和设备条件进行合理设计和计算。
离合器的相关计算
通过气压传递扭矩，适 用于高速运转和重载工
况。
离合器规格
离合器尺寸
根据工作需求选择合适的尺寸，包括直径、宽度 和长度等参数。
离合器转速
根据输入输出转速选择合适的离合器转速，确保 正常工作。
离合器负载
根据工作负载选择合适的离合器，确保能够承受 足够的扭矩和冲击。
离合器材料
01
02
03
金属材料
如铸铁、铸钢、铝合金等， 具有较高的强度和耐磨性。
离合器的相关计算
• 离合器基本参数 • 离合器计算公式 • 离合器设计流程 • 离合器性能测试 • 离合器应用案例
01
离合器基本参数
离合器类型
摩擦片离合器
电磁离合器
液力离合器
气压离合器
利用摩擦力传递扭矩， 具有缓冲和减震作用。
通过磁场传递扭矩，响 应速度快，控制精度高。
利用液体介质传递扭矩， 具有自动调节和缓冲功
热对流
热对流是指离合器表面与周围空气之间的热量交换过程。 计算热对流的方法需要考虑周围空气的温度、速度和换热 系数等因素。
03
离合器设计流程
需求分析
确定设计目标
明确离合器的使用场景、性能要求和 使用寿命等。
市场调研
了解同类产品的性能、价格和用户反 馈，以便进行有针对性的设计。
参数设定
输入参数
设定离合器的输入功率、转速和转矩 等参数。源自扭矩传递计算扭矩传递
扭矩传递是衡量离合器传递扭矩的能力，它是衡量离合器性能的重要指标。计算扭矩传递的方法需要根据离合器的具 体结构和工况进行选择。
静态扭矩传递
静态扭矩传递是指在静止状态下，离合器能够传递的最大扭矩。计算方法是根据离合器的几何尺寸、摩擦系数和最大 静摩擦力矩进行计算。
离合器设计说明书
离合器设计说明书离合器设计说明书设计目的：本文档旨在详细说明离合器的设计原理、结构以及使用方法，以便于生产商和用户能够正确理解和操作离合器。
1：引言1.1 离合器的作用：离合器是一种机械装置，用于控制两个旋转轴之间的传动连接与分离。
它允许发动机和传动系统之间的动力传输，同时也能实现车辆的启动、换挡和停止。
1.2 设计背景：离合器设计是汽车制造中的重要环节，对于汽车的性能和安全性具有关键影响。
本文档意在提供一套完整的离合器设计方案，满足汽车制造商和用户的需求。
2：设计原理2.1 离合器工作原理：离合器由一个压盘、一组离合片和压盘螺旋弹簧组成。
当离合器踏板松起时，压盘受到压盘螺旋弹簧的作用，离合片与压盘分离，传动系统断开。
当离合器踏板踩下时，离合器压盘受到离合器释放器的作用，压盘受力，离合片与压盘连接，传动系统连接。
2.2 离合器设计要点：- 离合器尺寸和材料选择- 离合片结构和摩擦片材料的选择- 离合器的加载力和压盘压力- 离合器的热耐受能力- 离合器的寿命和可靠性3：离合器设计方案3.1 尺寸和材料选择：根据传动系统的要求，确定离合器的直径和厚度。
选择适当的材料，如钢、铸铁和复合材料等。
3.2 离合片结构和摩擦片材料选择：根据传动系统需求和工作环境，选择适当的离合片结构和摩擦片材料，如有机摩擦片、金属摩擦片和碳化硅摩擦片等。
3.3 加载力和压盘压力：根据发动机的最大扭矩和传动系统的要求，确定离合器的最大加载力和压盘压力。
3.4 热耐受能力：通过热传导分析和热力学计算，确定离合器的热耐受能力，以确保离合器在高温环境下的稳定工作。
3.5 寿命和可靠性：通过材料强度分析和疲劳寿命测试，确定离合器的寿命和可靠性，以确保离合器在长时间使用中的稳定性能。
4：使用说明4.1 离合器的安装：详细介绍离合器的安装步骤和注意事项，包括传动系统的拆卸和组装、离合器的对中和调整等。
4.2 离合器的调试：介绍离合器安装后的调试步骤，包括行车试验和性能检查等。
毕业设计离合器设计
毕业设计离合器设计毕业设计：离合器设计一、引言离合器作为汽车传动系统中的重要部件，其设计对于汽车的性能和驾驶体验起着至关重要的作用。
本篇文章将深入探讨毕业设计中离合器的设计问题，包括设计原理、材料选择、结构设计等方面。
二、设计原理离合器的基本原理是通过压力传递和摩擦力的作用来实现发动机与变速器的连接与分离。
在离合器设计中，需要考虑到传递扭矩的能力、摩擦片的磨损与热量散发等因素。
为了提高离合器的性能，设计师需要综合考虑这些因素，并确定最佳的设计参数。
三、材料选择离合器的摩擦片通常由摩擦材料制成，常见的材料有有机材料和金属材料。
有机材料摩擦片具有摩擦系数稳定、摩擦性能好等优点，但其耐磨性和耐高温性相对较差；金属材料摩擦片则具有耐磨性和耐高温性好的特点，但其摩擦系数相对较低。
在设计中，需要根据具体的使用环境和要求来选择合适的材料。
四、结构设计离合器的结构设计也是毕业设计中的重要内容之一。
结构设计需要考虑到离合器的紧凑性、重量、制造成本等方面。
同时，还需要注意离合器的可靠性和耐久性，以确保其在长时间使用过程中不会出现故障。
在设计过程中，可以借鉴现有的离合器结构，并结合自身的创新思维，提出更好的设计方案。
五、实验验证在毕业设计中，实验验证是非常重要的一环。
通过实验可以验证设计的可行性，并评估设计方案的优劣。
在离合器设计中，可以通过摩擦片的磨损测试、扭矩传递测试等来评估离合器的性能。
实验结果将为设计的改进提供有力的依据。
六、结论离合器设计作为毕业设计的重要内容之一，需要综合考虑设计原理、材料选择、结构设计等方面。
通过合理的设计和实验验证，可以得到优秀的离合器设计方案，提高汽车的性能和驾驶体验。
七、展望离合器设计是汽车工程领域中的重要研究方向之一。
未来，随着汽车科技的不断发展，离合器的设计将面临更多的挑战和机遇。
希望通过毕业设计的学习和研究，能够为离合器设计领域的发展做出贡献。
八、参考文献[1] 张三, 离合器设计原理与应用[M]. 北京：机械工业出版社，2010.[2] 李四, 汽车离合器材料选择与应用[M]. 上海：上海交通大学出版社，2015.以上是对毕业设计中离合器设计的一些探讨和思考。
汽车离合器设计自动计算
整备质量m（kg）
轮胎规格 车轮半径r（mm）
后桥主减速器比 i0 变速器一挡的传动比 ig
1600
195/65R15 317.2 3.89 3.5
1。离合器
主要参数
的确定
（1）根据
已知参
数，确定
离合器形
由于设计
的是乘用
车，发动
机扭矩一
般不大，
从动盘 所以选
D的选取：
系数KD 14.6
由公式估算得：D K D Te max 208mm
查《离合器摩擦片尺寸系列和参数》表:
D=
225mm
d的选取：
由《离合器摩擦片尺寸系列和参数》表 知，D相应的d值为：
150mm
厚度b： 由《离合器摩擦片尺寸系列参数》表知：
3.5mm
④摩擦因 素f、摩擦 面数Z和离 合器间隙
计算时一般取
摩擦因数 0.25-0.30（或
f：
查表2-4）
此处 取：
0.35
摩擦面 数：
因为是单片离 合器，所以摩 擦面Z=2
离合器间 隙△t:一 般为3～
此处
3mm
取：
（3）摩擦 片尺寸校 核与材料 选择。
1） 判断d/D：
d/D= 符合d/D:(0.53-0.70)的要求！
0.67
2） 判断D是否 因为发动机的最高转速 5200(r/min) 符合要求： 所以摩擦片最大圆周速度 61.3m/s
数：
择：单片
压紧弹簧和布置形式 推式膜片弹簧
选择：
离合器。
（2）确定 离合器主 要参数： ①后备系 数：
查《汽车设计》表2-1知，乘用车后备系数β=1.201.75。取：β=
离合器设计
名词解释1、离合器后备系数: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。
2、离合器主要功用:答：离合器的主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证将发动机与传动系平顺地接合与分离。
3、压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种4、离合器的静摩擦力矩：根据摩擦定律可表示为式中，Tc为静摩擦力矩；f为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25～0.30；F为压盘施加在摩擦面上的工作压力；Rc为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，是从动盘数的两倍。
5、离合器摩擦片单位压力取值原则：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，p0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，p0应取小些；后备系数较大时，可适当增大p0。
6、（国内关于膜片弹簧优化设计的）目标函数主要种类：1）弹簧工作时的最大应力为最小。
2）从动盘摩擦片磨损前后弹簧压紧力之差的绝对值为最小。
3）在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。
限范围内．弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。
7、离合器扭转减震器极限转角：减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂的极限转角为=2arcsin式中，为减振弹簧的工作变形量。
离合器扭转减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩：由于减振器扭转刚度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一般可按下式初选=（0.06～0.17）离合器扭转减震器预紧转矩减振弹簧在安装时都有一定的预紧。
研究表明，增加，共振频率将向减小频率的方移动，这是有利的。
但是不应大于L，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取=(O．05～O．1 5)填空题离合器的主要功用是____和______发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系___________，确保汽车起步平稳；在换挡时将______________分离，减少变速器中换挡齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低_______中的震动和噪音。
离合器设计计算
第四节离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能。
1．设计变量后备系数夕可由式(2-1)和式(2-5)确定，可以看出β取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。
单位压力β。
可由式(2—2)确定，p 0也取决于F和D及d。
因此，离合器基本参数的优化设计变量选为TT FDd x x x X ][][321==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)](4min[)(22d D x f =ℵ3．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s m D n v e D /70~6510603max δ⋅=ℵ(2-7)式中，VD为摩擦片最大圆周速度(m／s)；n emax 为发动机最高转速(r／min)。
2)摩擦片的内外径比c应在0．53～0．70范围内，即0．53≤c≤0．703)为保证离合器可靠传递转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围β为1．2～4．0，即1．2≤β≤4．04)为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2Ro约50mm(图2—15)，即d>2Ro+505)为反映离合器传递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，即][)(40220C CC T dD Z T T δ =ℵ（2-8）式中，T co为单位摩擦面积传递的转矩(N·m／mm2)；[T C0]为其允许值(N·m／mm2)，按表2—1选取。
表2—1单位摩擦面积传递转矩的许用值(N·m／mm2)离合器规格D／mm <210>210--250>250—325>325[Tco]X10—90．280．300．350．406)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。
离合器设计说明书
第一章绪论现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。
我国自1953年创建第一汽车制造厂至今，已有130多家汽车制造厂，700多家汽车改装厂。
随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提出新的要求。
目前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。
离合器的发展概况在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。
锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。
但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。
而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。
次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。
但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。
所以它又被干式所取代。
多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。
但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。
另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。
如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。
多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。
它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。
而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。
因此，它得到了极为广泛的应用。
为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。
采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。
与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。
因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。
但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。
例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。
因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。
工程机械设计课件：离合器设计 -
3．膜片彈簧支承形式
推式膜片彈簧支承結構按支承環 數目不同分為三種：雙支承環形 式，單支承環形式，無支承環形 式。
膜片彈簧離合器
圖2—3中的膜片 彈簧是一種具有特殊 結構的碟形彈簧，主 要由碟簧部分和分離 指組成，它與其它形 式的離合器相比有如 下一系列優點：
膜片彈簧離合器的優點：
1. 膜片彈簧具有較理想的 非線性特性如圖2—12所 示，彈簧壓力在摩擦片 允許磨損範圍內基本不 變(從安裝時工作點B變 化到A點)，離合器分離 時，彈簧壓力有所下降 (從B點變化到C點)，從 而降低了踏板力；
壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火，且當發動 機最大轉速很高時，周置彈簧由於受離心力作用而向 外彎曲，使彈簧壓緊力下降，離合器傳遞轉矩的能力 隨之降低。此外，彈簧靠到它的定位面上，造成接觸 部位嚴重磨損，甚至會出現彈簧斷裂現象。
2．壓緊彈簧和佈置形式的選擇
中央彈簧離合器
採用一至兩個圓柱螺旋彈簧或用一個圓 錐彈簧作為壓緊彈簧，並且佈置在離合器的 中心，此結構軸向尺寸較大。由於可選較大 的杠杆比，因此可得到足夠的壓緊力，且有 利於減小踏板力，使操縱輕便。此外，壓緊 彈簧不與壓盤直接接觸，不會使彈簧受熱退 火，通過調整墊片或螺紋容易實現對壓緊力 的調整。這種結構多用於重型汽車上。
圖2—5為雙支承環形式， 圖2—5a用臺肩式鉚釘將膜片彈簧、
兩個支承 圖2-4 拉式膜片彈簧 離合器環與離合器蓋定位鉚合在 一起，結構簡單，是早已採用的 傳統形式）； 圖2—5b在鉚釘上裝硬化襯套和剛 性擋環，可提高耐磨性和使用壽 命，但結構較複雜； 圖2—5c取消了鉚釘，將膜片彈簧、 兩個支承環與離合器蓋彎合在一 起，使結構緊湊、簡化、耐久性 良好，因此其應用日益廣泛。
简单计算
膜片弹簧在自由状态下的圆锥底角α在10°～12°范围内选择。
取α=10°。
(5)膜片弹簧小端半径及分离轴承作用半径
膜片弹簧小端半径ri由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴的花键外
径。
分离轴承作用半径rf为标准件，rf应大于ri。按花键外径选用rf=32.5，ri也应大于
k=3400N•m rad。
(2)阻尼摩擦转矩T
由于减振器扭转刚度k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Tµ。
一般可按下式初选为[2]：
T=（0.06～0.17）Temax
(5-3)
膜片弹簧在工作时碟簧部分内上缘B点所受到的切向压应力最大，按以下公式进行
该应力的计算[2]：
br
=
π(r+re)−18δ
2
(4-10)
18× 2
计算得：br=21mm。
本设计中，n=18，P2=767.8N将已知各值代入式（4-9）得：
σrB=226.8MPa≦[σ]=1700～1900MPa
故符合约束条件。
的可靠程度。在选择β时，应考虑摩擦片在使用中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、防止传动系过载及操纵轻便等因素。
表3-1后备系数表
车
型
轿车、轻型货车
中、重型货车
越野车、牵引车
后备系
数
1 .30～1 .75
1 .60～2 .25
2 .0～3 .5
本次设计的是CSU1042轻型货车的离合器，该车型属于轻型货车，所以本次设计的后
离合器的设计与计算
第四节 离合器的设计与计算一、离合器基本参数的优化设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能。
1．设计变量后备系数夕可由式(2-1)和式(2-5)确定，可以看出β取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺寸参数D和d。
单位压力β。
可由式(2—2)确定，p 0也取决于F和D及d。
因此，离合器基本参数的优化设计变量选为TT FDd x x x X ][][321==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)](4min[)(22d D x f −=π3．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sm D n v e D /70~6510603max ≤×=−π(2-7)式中，VD为摩擦片最大圆周速度(m／s)；n emax 为发动机最高转速(r／min)。
2)摩擦片的内外径比c应在0．53～0．70范围内，即0．53≤c≤0．703)为保证离合器可靠传递转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围 内，最大范围β为1．2～4．0，即1．2≤β≤4．04)为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2Ro约50mm(图2—15)，即d>2Ro+505)为反映离合器传递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，即][)(40220C C C T d D Z T T ≤−=π （2-8）式中，T co为单位摩擦面积传递的转矩(N·m／mm2)； [T C0]为其允许值(N·m／mm2)，按表2—1选取。
表2—1 单位摩擦面积传递转矩的许用值 (N·m／mm2) 离合器规格D／mm <210>210--250 >250—325 >325 [Tco] X10—90．28 0．30 0．35 0．406)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。
离合器介绍离合器设计计算
St12，08F，08Al St12，08F，08Al
· 将飞轮侧的扭矩传递给变速箱；减振弹簧的安装位置之 35MoVA，35，45 一；决定扭转角度；保持产生滞后的零件 与压盘和飞轮接触，使其产生摩擦力 缓冲，保证接合的平顺性 · 吸收噪声和振动；为滞后扭矩提供压紧力 · 与盘毂及减振盘之间的摩擦力是产生滞后扭矩的主因 · 吸收振动和噪声；传递形成滞后的压紧力 连接从动盘和减振盘 吸收旋转方向的冲击；防止噪声和振动 连接摩擦片及波簧片 B-1675，B-8805 SK5，65Mn SK5，65Mn PA66 SK5，65Mn SWRAM20，20 55CrSi SWRM10~12，10
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离合器规格的确定—决定扭转特性
2）盘总成的减振原理 振动输入
NE [r/min] ΔNE
⊿ ⊿
T [s]
NM[r/min]
振动传递效率 (减振器性能）
振动输入
ΔNM
＝
T [s]
振动输入
ｋ
振动输出
离合器规格的确定—杠杆比和负荷特性的确定
（ 2 r1 − r2 ） Rc：摩擦片有效半径 （r1， r2分别为选定的摩擦片的外径，内径） RC = 2 2 （ 3 r − r ） 1 2 TE：发动机最大扭矩 Pc ④安装压紧负荷的主要评定标准：摩擦片面压（ρF） ρ =
F
3 3
π（r1 − r2 ）
离合器介绍
—单片、干摩擦、推式膜片弹簧离合器的设计计算
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离合器的功能
主要功能： n 1. 不打滑，有效的传递和切断动力 n 2. 耐久性能 次要功能： n 3. 驱动系统的防振和隔音 n 4. 平顺的接合特性
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离合器规格的确定—杠杆比和负荷特性的确定
（ 2 r1 − r2 ） Rc：摩擦片有效半径 （r1， r2分别为选定的摩擦片的外径，内径） RC = 2 2 （ 3 r − r ） 1 2 TE：发动机最大扭矩 Pc ④安装压紧负荷的主要评定标准：摩擦片面压（ρF） ρ =
F
3 3
π（r1 − r2 ）
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离合器规格的确定—决定缓冲量和缓冲特性
n
三、决定盘总成的缓冲特性
波簧片的选择
⑴ 盘总成的缓冲特性主要由波簧片的打弯高度来决定。波簧片的打弯高度一般是0.6~1.0mm。 具体选择一般是根据类似车型的对照可以选择合适的打弯高度。一般来讲对于外径 较大的 盘总成（如货车用）打弯高度应选择下限值。 ⑵ 波簧片的主要作用：a） 波簧片使得从动盘有了轴向弹性，因此离合器在接合过程中，盖总 成及盘总成之间的压力是逐渐增加的，从而保证离合器所传递的转矩能平缓增长，延长了摩 擦片的寿命 。b） 波簧片的弹性还能使摩擦片的压紧力分布更均匀，尤其是离合器在使用过 程中压盘内缘因发热要凸起，波簧片的轴向弹性能较好的阻止摩擦力矩的下降，减小离合器 打滑的倾向 ⑶ 波簧片的形式通常有两种：整体式及分体式 整体式：开发周期短，生产效率高，成本低；但是打弯高度回弹大，成型不一致，而且对限位 销的应力要求比较高。适宜运用于皮卡车，轻型货车 分体式：成型一致，缓冲特性好，而且成型后还可热处理，增强其耐疲劳性；但是生产效率相 对要低。适宜运用在轿车及其它要求舒适性好的小型车上
1 2
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离合器规格的确定—压盘校核
② 压盘的校核 ⑴压盘齿尖强度的校核(PL) PL为压盘齿尖所受线压(用弧度计算) Pc为安装负荷(kg) n:压盘齿个数 D:齿尖圆直径(mm) L:单个齿长(mm) 校核标准:PL≤1.6 (Kg/mm)
2
2
→1.0≤ρF≤2.5 Kgf/cm2 ⑤单位面积滑磨功的计算
1 2 2 2 E = ∗ I 2 ∗Wec / π（r1 − r2 ） 2
Wec=1000x2π/60 （即车辆以发动机1000r/min的转速进行起步） 单位面积滑磨功的评价标准最好与有量产实绩的各摩擦材料产品进行横向比较 只有满足该面压和单位面积滑磨功评价标准才能最终确定摩擦片的规格（ r1， r2）及材质和压紧负荷Pc
R I2 = （M + M r） * i
2
PC =
TC R C * η*μ * n
Tc：离合器扭矩——轿车，小吨位货车1.1~1.3TE； 卡车，公共汽车1.3~1.8TE n：摩擦面数=2（单片摩擦离合器） μ：摩擦片的摩擦系数=0.3 η：膜片弹簧传递效率=0.9
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离合器规格的确定—决定扭转特性
2）盘总成的减振原理 振动输入
NE [r/min] ΔNE
⊿ ⊿
T [s]
NM[r/min]
振动传递效率 (减振器性能）
振动输入
ΔNM
＝
T [s]
振动输入
ｋ
振动输出
一般选取材质
08F 08Al
HT250、QT600、 50CrV4 65Mn SK5 65Mn SWRM10~12 SWRCH6~10 10 SD70C 50CrVA
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盘总成的性能简介
n
盘总成的主要性能有3种： ⑴扭转特性 吸收驱动系统的各种振动、共振，重 要作用就是降低噪声和减小振动 ⑵缓冲特性 能进行平顺的结合和可靠的分离 ⑶摩擦特性 能确保传递扭矩所需的稳定的摩擦力
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离合器规格的确定—决定扭转特性
1）盘总成的减振机构 减振弹簧（减振元件）
从动盘毂（阻尼元件）
减振衬套（阻尼元件） 碟形垫圈（阻尼元件） 减振弹簧的作用在于减小振动的振幅，阻尼的作用在于让振动迅速停止。两 者组合形成一阶阻尼系统，具有良好的减振效果。
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盘总成的典型结构
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盘总成零件功能介绍
零件名称 从动盘 减振盘 盘毂 摩擦片 波形簧片 碟形簧片 减振衬套 减振垫圈 限位销 减振弹簧 摩擦片铆钉 零件功能 把扭矩从波簧片传递到盘毂；减振弹簧的安装位置之一 ·减振弹簧的安装位置之一
离合器规格的确定—膜片弹簧的设计计算补充
⑴Pmin/Pmax=0.38～0.45 （H/T=1.7～2.2） ⑵ TW：磨损时离合器扭矩≥1.0TE
P W =
TW n ∗ µ ∗η ∗ Rc
⑶DW=1.5～2.5mm（一般取2.0mm） ⑷ 膜片弹簧的应力评定标准 SC1, SC2为压应力 ST1, ST2为拉应力 压应力和拉应力跟膜片的材料及R2及R1有关系 ST1决定了膜片弹簧的寿命 SC2决定了膜片弹簧的热衰减性能 c) 膜片弹簧的相关计算: ⑴分离损失(即无效分离行程) L0=D+0.4x(B/A+1) D为分离指前端的挠曲D=f(B1,B2) ⑵压盘移动量 M=(L-L0)x(A/B) (L为分离行程)
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离合器规格的确定—离合器大小的确定
n
一、决定离合器的大小
① 根据客户提供的飞轮、离合器壳体、分离轴承、输入轴和发动机扭矩等车辆规格讨论空间外形尺寸 ② 离合器摩擦片尺寸规格一般根据计算结合各自市场反馈经验初步选定合适的摩擦片尺寸规格 如EXEDY是根据车辆等效惯性矩I2市场关系图进行初步确定 车辆等效惯性矩的计算：
盖总成零件功能介绍（DST结构）
零件名称 压盖 压盘 膜片弹簧 支承环 传动片 压盘铆钉 压盖铆钉 零件功能 · 由压盘把来自飞轮侧的扭矩传递给盘总成 · 把膜片弹簧和支承环固定在压盖上（骨架件） · 接触盘总成的摩擦片表面，传递扭矩（应具有良 好的散热性和足够的旋转强度） · 产生压紧负荷 · 和分离轴承接触，成为分离结合离合器的杠杆 · 制造形成杠杆比的支点 · 连接压盘和压盖传递旋转扭矩 · 分离时提供压盘升力 · 固定压盘和传动片 · 固定压盖和传动片 SPHC
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离合器规格的确定—决定扭转特性
n
四、决定盘总成的扭转特性 汽车驱动系统的振动和噪音产生的原因在于内燃机发动机的振动 发动机、变速器等因车辆而异，为了吸收驱动系统的振动和共振，防止噪 声和振动，因而要求盘有合适的扭转特性。 盘总成的扭转刚度及滞后扭矩是产生预定减振的决定因素，其值选择主要 原则是将传动系的扭转峰值区移至发动机的常用转速之外，主要针对车辆 的三种工况:怠速、加速、减速。
pL =
PC L n ∗ D ∗ Sin −1 D
⑵压盘质量的估算
m=
γ ∗L τ ∗c
公式中：m 压盘质量 τ为每次起步的温升τ≤10℃ L为滑磨功 γ压盘吸收滑磨功的比率，单片离合器取0.5 c压盘的比热容，查表可得
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离合器介绍
—单片、干摩擦、推式膜片弹簧离合器的设计计算
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离合器的功能
主要功能： n 1. 不打滑，有效的传递和切断动力 n 2. 耐久性能 次要功能： n 3. 驱动系统的防振和隔音 n 4. 平顺的接合特性
N0 = k 1 2 × D × 60 × IM 2π ｎ
②行驶时共振点的计算 （n为汽缸数，KA是半轴刚性+轮胎刚性）
N0 = k + kA 1 2 × D × 60 × IM 2π ｎ
：共振转速 （
转速变化量（ 转速变化量（
Ｋ ：减振器的刚度（ ：减振器的滞后 （ ：转动惯量（
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打齿音 ； 转动惯量 减振器
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离合器规格的确定—决定扭转特性
3）共振转速的确定
： 发动机 ：变速箱 ： ： ⊿ ⊿ ： ： 转速 （ 转速 （ ） ） ） ） ） ） ）
①怠速时共振点的计算 （n为汽缸数）
离合器规格的确定—传动片的校核
③传动片的校核 在估算压盘质量之后，对于传动片的提升力需要进行校 核，以保证压盘有足够的升程. 提升力的计算：
Pb=3nEI(h-h0)/L3
n：传动片的片数 E：材料的弹性摸量 I：断面惯性矩=B·t3/12 t：材料厚度 n：传动片的片数 h0：压盘的最小升程 压盘最小升程h0=盘的平面度+压缩厚度上限+0.2 Pb≥1.3m（压盘质量） 有必要时应对传动片的抗拉强度，压曲强度进行计算
一般选取材质
St12，08F，08Al St12，08F，08Al
· 将飞轮侧的扭矩传递给变速箱；减振弹簧的安装位置之 35MoVA，35，45 一；决定扭转角度；保持产生滞后的零件 与压盘和飞轮接触，使其产生摩擦力 缓冲，保证接合的平顺性 · 吸收噪声和振动；为滞后扭矩提供压紧力 · 与盘毂及减振盘之间的摩擦力是产生滞后扭矩的主因 · 吸收振动和噪声；传递形成滞后的压紧力 连接从动盘和减振盘 吸收旋转方向的冲击；防止噪声和振动 连接摩擦片及波簧片 B-1675，B-8805 SK5，65Mn SK5，65Mn PA66 SK5，65Mn SWRAM20，20 55CrSi SWRM10~12，10