【汽车设计-过学迅】第2章 离合器设计
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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。
离合器液压操纵机构示意图
分离轴承应有的总行程ＳTf为: (2-30) 式中:Ｓｆ—分离轴承的有效工作行程。 δ—系数。可取1.25左右。
２.踏板力
式中:Ｐ２—离合器分离时,压紧弹簧对压盘的总压力。 η—机械效率。 ｉΣ—操纵机构总传动比 Ｐｓ—克服复位弹簧1、2的拉力所需踏板力。
习
题
１.离合器设计应满足哪些基本要求？ ２.什么是离合器的后备系数？影响该值大小的因素有 哪些？ ３.膜片弹簧离合器有何优缺点？ 影响其弹性特性的主 要因素有哪些？
(2-9)
式中:Ｃ—旋绕比。Ｃ=Ｄ2/ｄ，为弹簧中径Ｄ2与钢丝直径ｄ之 比。 [τ]—弹簧钢丝材料许用剪切应力。 Ｋ—考虑剪力和簧圈曲率影响的曲度系数
4. 弹簧的工作(有效)圈数ｎ
(2-11)
式中:Ｇ—弹簧材料的切变模量。 ｋ—弹簧刚度。
5.弹簧在离合器工作点状态的剪切应力τ校核
(2-13)
式中:Ｄ2—弹簧圈平均直径(即中径)。 ｄ—弹簧钢丝直径。 Ｃ—弹簧旋绕比。 Ｋ—弹簧曲度系数。
式中:Ｄ—摩擦片的外径。
(2-7)
2.4 压紧弹簧的设计
2.4.1 周置弹簧离合器的圆柱螺旋压紧弹簧设计
１.弹簧数ｉ
周布弹簧离合器所需要的弹簧数ｉ与离合器摩擦片外径和 选取的弹簧刚度及钢丝直径有关，弹簧数ｉ可参照下表选取。
2.确定单个弹簧的工作点载荷Ｐ
(2-8)
3.选择弹簧钢丝直径ｄ和材料、关设计问题的考虑
(１)高厚比Ｈ/ｈ的选择。 (２)膜片弹簧工作点位置的选择。 (３)外内径比Ｒ/ｒ。 (４)膜片弹簧在自由状态时圆锥底角α一般在10°~13.5°。
Ｈ/ｈ对膜片弹簧的特性影响
膜片弹簧的载荷特性曲线
4.膜片弹簧的设计计算要点
(１)初选相关尺寸和参数:膜片弹簧高厚比Ｈ/ｈ、外内径比Ｒ/ｒ 和Ｒ、ｒ工作点位置比、压盘加载点半径Ｒ1，支撑环加载点半径 ｒ1 。 (２)确定膜片弹簧的工作载荷Ｐ。
２.膜片弹簧的应力计算
(2-17) 式中: φ—碟簧部分子午断面的转角(从自由状态初始位置算起)。 α—碟簧部分自由状态的圆锥底角。 ｅ—碟簧部分子午断面内中性点的半径。 式中:Ｄ2—弹簧圈平均直径(即中径)。 ｄ—弹簧钢丝直径。 Ｃ—弹簧旋绕比。 Ｋ—弹簧曲度系数。
切向应力在碟簧子午断面的分布
(2-18) 可求出σtc达到极大值时的转角φＰ,即:
2.2.5 从动盘
从动盘由摩擦片、从动钢片、扭转减振器和从动盘毂等零 件组成。
离合器从动盘 １摩擦片 ２从动钢片 ３扭转减振器 ４从动盘毂 带扭转减振器的从动盘零件分解图
2.2.6 分离杠杆
膜片弹簧离合器的分离杠杆就是与碟形弹簧一体的分离指。 分离杠杆的支撑常采用滚针轴承、滚销和刀口支撑等型式。
2.2.7 离合器的通风散热
(１)在压盘上设散热筋或鼓风筋。 (２)在离合器盖上开较大的通风，在离合器外壳上设通风窗。 (３)在双盘式离合器的中间压盘内铸出通风槽。 (４)将离合器盖和分离杠杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。
2.3 离合器基本参数的设计计算
2.3.1 静摩擦力矩的计算
摩擦式离合器在接合状态时是靠离合器的摩擦面间的摩擦 力矩来传递发动机转矩的。摩擦面间的静摩擦力矩可按下列方 法计算，设压盘施加在摩擦面上的压力是均匀分布，摩擦面上 的总压力为ＰΣ，则有: (2-1) 式中:P0———单位面积上的压力，MPa。 A———摩擦面的面积，mm２。 D———摩擦片的外径，mm。 d———摩擦片的内径，m。
2.3.2 滑动摩擦力矩计算
滑动摩擦力矩Ｔcμ可用下式计算: (2-3) 式中:ｆμ—滑动摩擦系数。
2.3.3 滑动摩擦力矩计算 1.后备系数
后备系数β是离合器的一个重要参数,它反映离合器传递发动 机最大转矩的可靠程度,离合器的静摩擦力矩Ｔc应大于发动机的 最大输出转矩Ｔe max ，即: (2-4) 式中:β—离合器的后备系数，须大于１。 在选择离合器后备系数时，应考虑以下几点: (１)摩擦片在使用中磨损后，确保离合器仍能传递发动机的最 大转矩。 (２)应能避免离合器在车辆起步过程出现过量的滑磨。 (３)应能防止传动系统过载。
2.单位压力
单位压力P0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 。
(2-25)
4.阻尼摩擦转矩Ｔμ
(2-26)
５.预紧转矩Ｔｐ
(2-27)
６.减振弹簧的分布半径Ｒ0
(2-28) 式中:ｄ—离合器摩擦片内径。
单级线性减振器的扭转特性
７.减振弹簧的个数ｎ
2.5.2 减振弹簧的材料
减振弹簧的疲劳寿命可按106循环次数考虑，材料宜选用硅 锰类、铬硅或铬钒类油淬火回火弹簧钢丝,减振弹簧须经强化抛 丸和强压，减振弹簧的载荷和应力计算与压盘圆柱螺旋弹簧相同, 其计算的剪切应力可按经验控制在760MPa 内。
根据式(2-14)，可作出膜片弹簧的Ｐ1-λ1曲线，既载荷特性曲线。
膜片弹簧在不同工作状态时的变形
在分离与压紧两种加载情况下，只要膜片弹簧变形到相同的 位置，即其碟簧部分的子午断面从自由状态的初始位置转过相同 的转角φ，便有如下的对应关系:
(2-15) (2-16) 式中:ｒf—膜片弹簧分离指与分离轴承接触圆的半径。
５.膜片弹簧的材料和制造工艺关键
膜片弹簧应采用合金弹簧钢板制造ꎬ 其碟簧部分的尺寸精 度要高，国内、外常用的膜片弹簧材料为50CrVA。
2.5 扭转减振器的设计
扭转减振器是现代汽车离合器从动盘的必备部件。它主要 由弹性元件和阻尼元件组成。
2.5.1 弹簧扭转减振器参数设计 １.极限转矩Ｔlim
(2-22) 式中:系数对轿车取2, 对货车取1.5。 Ｔe max ———发动 机的最大输出转矩。
2.3.4 摩擦片主要尺寸的确定
摩擦片的主要尺寸有两个：摩擦片的外径Ｄ 和内径ｄ。
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，结合前面公式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：
D KD Te max
式中：KD为直径系数。 内径ｄ：
(2-6)
d (0.53 ~ 0.7) D
2.1.2 离合器设计的一般步骤
1. 获取或确定与计算相关的参数 2. 获取及确定前后连接件的接口参数 3. 结构方案确定 4. 设计计算 5. 其他机构设计
2.2 离合器结构方案的确定
2.2.1 从动盘数选择
盘式离合器按从动盘数目可分为单片式、双片式和多片式三种。
单片式离合器
双片式离合器
2.2.2 压紧弹簧型式选取
减振器尺寸简图
2.极限转角φlim ３.扭转角刚度ｋφ
对应于极限转矩,从动片相对从动盘毂的极限转角φlim 取3°~12°。 减振器的扭转角刚度取决于减振弹簧的线刚度及结构尺寸。 (2-23) (2-24) 式中:ｋ—单个减振器弹簧的线刚度。 ｎ—减振弹簧的数目。 Ｒ0—减振弹簧分布半径。 如将极限转矩Ｔlim 和极限转角 φlim 代入上式,可反求出弹簧的线 刚度ｋ,依此决定弹簧的尺寸。
在摩擦面上取一微元面积dＡ，则在微元面积上所受的正 压力Ｎ＝ｐ０dＡ＝２πｐ０ＲｄＲ，则离合器摩擦面上总的静 摩擦力矩为:
(2-2) 式中: ｚ—摩擦面数。单盘式离合器ｚ=２，双盘式离合器ｚ=４。 ｆ—摩擦面间的静摩擦系数。计算时一般取0.25 ~0.35。 Ｃ—内外径之比。Ｃ=ｄ/Ｄ。
摩擦片受力计算简图
2.6 离合器操纵机构的设计
离合器的操纵机构由离合器踏板、传动部件、分离拨叉、 分离轴承组成。
2.6.1 对操纵机构的要求
(１)踏板力要小。 (２)踏板行程应在80~150mm,最大不超过180mm。 (３)应具有踏板自由行程调整机构。 (４)应具有踏板行程限位器。 (５)不因发动机的振动以及车架和驾驶室的变形而引起操纵机构 的运动干涉。
2.6.2 分离轴承
在汽车离合器中采用的分离轴承主要有径向止推轴承和止 推轴承两种。前者适用于高转速、低轴向负荷的情况，后者则 适用于低转速、高轴向负荷的情况。
2.6.3 离合器操纵机构型式的选择 １.机械式操纵机构 ２.液压式操纵机构 ３.机械和液压操纵的助力器 ４.气压式操纵机构
2.6.4 离合器操纵机构的计算 １.踏板行程Ｓ
2.4.2 膜片弹簧的设计 １.膜片弹簧的载荷与变形的关系
(2-14)
式中:Ｅ—弹性模量。 μ—泊松比。 ｈ—膜片弹簧的厚度。 Ｈ—膜片弹簧在自由状态下，碟 簧部分的内截锥高度。 Ｒ、ｒ—膜片弹簧在自由状态下， 碟簧部分的大端和小端半径。 Ｒ１、ｒ１—压盘加载点和支撑 环加载点半径。
膜片弹簧子午断面绕中性点的转动
2.掌握离合器基本参数的设计计算；
3.掌握压紧弹簧的设计；
4.掌握扭转减振器的设计；
5.了解离合器操纵机构的设计。
2.1 概述
离合器的功能是将发动机的动力从飞轮传递到变速器。 此外，它还必须具备以下功用：在汽车起步时将发动机与传动 系统平顺地接合，使汽车平稳起步，在换挡时将发动机与传动 系统分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡，在工作 中受到大的动载荷时，能通过打滑来保护传动系统，防止其受 过大的载荷。 离合器由主动件、从动件、操纵机构三部分组成。 (１)主动件:离合器压盘、压紧弹簧及盖总成。 (２)从动件:从动盘总成。 (３)操纵机构:离合器踏板、传动部件及助力装置、分离叉、分 离轴承。
2.1.1 离合器设计的基本要求
(１)在汽车规定的工况下能可靠地传递发动机的最大转矩,且传 递转矩的能力有适当的储备。 (２)分离时要彻底迅速。 (３)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲 击。 (４)离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻换挡时齿轮间的 冲击，并便于换挡。 (５)应使汽车传动系统避免危险的扭转共振，具有吸收振动、 缓和冲击和减少噪声的能力。 (６)离合器压盘应有足够的热容量，并且散热通风良好，以防 止工作温度过高。 (７)操纵轻便，以减轻驾驶人的疲劳。 (８)在离合器使用过程中，作用在摩擦片上的正压力和摩擦系 数变化要小，力求使离合器工作性能保持稳定、可靠，工作寿 命长。
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。
离合器液压操纵机构示意图
分离轴承应有的总行程ＳTf为: (2-30) 式中:Ｓｆ—分离轴承的有效工作行程。 δ—系数。可取1.25左右。
２.踏板力
式中:Ｐ２—离合器分离时,压紧弹簧对压盘的总压力。 η—机械效率。 ｉΣ—操纵机构总传动比 Ｐｓ—克服复位弹簧1、2的拉力所需踏板力。
习
题
１.离合器设计应满足哪些基本要求？ ２.什么是离合器的后备系数？影响该值大小的因素有 哪些？ ３.膜片弹簧离合器有何优缺点？ 影响其弹性特性的主 要因素有哪些？
(2-9)
式中:Ｃ—旋绕比。Ｃ=Ｄ2/ｄ，为弹簧中径Ｄ2与钢丝直径ｄ之 比。 [τ]—弹簧钢丝材料许用剪切应力。 Ｋ—考虑剪力和簧圈曲率影响的曲度系数
4. 弹簧的工作(有效)圈数ｎ
(2-11)
式中:Ｇ—弹簧材料的切变模量。 ｋ—弹簧刚度。
5.弹簧在离合器工作点状态的剪切应力τ校核
(2-13)
式中:Ｄ2—弹簧圈平均直径(即中径)。 ｄ—弹簧钢丝直径。 Ｃ—弹簧旋绕比。 Ｋ—弹簧曲度系数。
式中:Ｄ—摩擦片的外径。
(2-7)
2.4 压紧弹簧的设计
2.4.1 周置弹簧离合器的圆柱螺旋压紧弹簧设计
１.弹簧数ｉ
周布弹簧离合器所需要的弹簧数ｉ与离合器摩擦片外径和 选取的弹簧刚度及钢丝直径有关，弹簧数ｉ可参照下表选取。
2.确定单个弹簧的工作点载荷Ｐ
(2-8)
3.选择弹簧钢丝直径ｄ和材料、关设计问题的考虑
(１)高厚比Ｈ/ｈ的选择。 (２)膜片弹簧工作点位置的选择。 (３)外内径比Ｒ/ｒ。 (４)膜片弹簧在自由状态时圆锥底角α一般在10°~13.5°。
Ｈ/ｈ对膜片弹簧的特性影响
膜片弹簧的载荷特性曲线
4.膜片弹簧的设计计算要点
(１)初选相关尺寸和参数:膜片弹簧高厚比Ｈ/ｈ、外内径比Ｒ/ｒ 和Ｒ、ｒ工作点位置比、压盘加载点半径Ｒ1，支撑环加载点半径 ｒ1 。 (２)确定膜片弹簧的工作载荷Ｐ。
２.膜片弹簧的应力计算
(2-17) 式中: φ—碟簧部分子午断面的转角(从自由状态初始位置算起)。 α—碟簧部分自由状态的圆锥底角。 ｅ—碟簧部分子午断面内中性点的半径。 式中:Ｄ2—弹簧圈平均直径(即中径)。 ｄ—弹簧钢丝直径。 Ｃ—弹簧旋绕比。 Ｋ—弹簧曲度系数。
切向应力在碟簧子午断面的分布
(2-18) 可求出σtc达到极大值时的转角φＰ,即:
2.2.5 从动盘
从动盘由摩擦片、从动钢片、扭转减振器和从动盘毂等零 件组成。
离合器从动盘 １摩擦片 ２从动钢片 ３扭转减振器 ４从动盘毂 带扭转减振器的从动盘零件分解图
2.2.6 分离杠杆
膜片弹簧离合器的分离杠杆就是与碟形弹簧一体的分离指。 分离杠杆的支撑常采用滚针轴承、滚销和刀口支撑等型式。
2.2.7 离合器的通风散热
(１)在压盘上设散热筋或鼓风筋。 (２)在离合器盖上开较大的通风，在离合器外壳上设通风窗。 (３)在双盘式离合器的中间压盘内铸出通风槽。 (４)将离合器盖和分离杠杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。
2.3 离合器基本参数的设计计算
2.3.1 静摩擦力矩的计算
摩擦式离合器在接合状态时是靠离合器的摩擦面间的摩擦 力矩来传递发动机转矩的。摩擦面间的静摩擦力矩可按下列方 法计算，设压盘施加在摩擦面上的压力是均匀分布，摩擦面上 的总压力为ＰΣ，则有: (2-1) 式中:P0———单位面积上的压力，MPa。 A———摩擦面的面积，mm２。 D———摩擦片的外径，mm。 d———摩擦片的内径，m。
2.3.2 滑动摩擦力矩计算
滑动摩擦力矩Ｔcμ可用下式计算: (2-3) 式中:ｆμ—滑动摩擦系数。
2.3.3 滑动摩擦力矩计算 1.后备系数
后备系数β是离合器的一个重要参数,它反映离合器传递发动 机最大转矩的可靠程度,离合器的静摩擦力矩Ｔc应大于发动机的 最大输出转矩Ｔe max ，即: (2-4) 式中:β—离合器的后备系数，须大于１。 在选择离合器后备系数时，应考虑以下几点: (１)摩擦片在使用中磨损后，确保离合器仍能传递发动机的最 大转矩。 (２)应能避免离合器在车辆起步过程出现过量的滑磨。 (３)应能防止传动系统过载。
2.单位压力
单位压力P0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 。
(2-25)
4.阻尼摩擦转矩Ｔμ
(2-26)
５.预紧转矩Ｔｐ
(2-27)
６.减振弹簧的分布半径Ｒ0
(2-28) 式中:ｄ—离合器摩擦片内径。
单级线性减振器的扭转特性
７.减振弹簧的个数ｎ
2.5.2 减振弹簧的材料
减振弹簧的疲劳寿命可按106循环次数考虑，材料宜选用硅 锰类、铬硅或铬钒类油淬火回火弹簧钢丝,减振弹簧须经强化抛 丸和强压，减振弹簧的载荷和应力计算与压盘圆柱螺旋弹簧相同, 其计算的剪切应力可按经验控制在760MPa 内。
根据式(2-14)，可作出膜片弹簧的Ｐ1-λ1曲线，既载荷特性曲线。
膜片弹簧在不同工作状态时的变形
在分离与压紧两种加载情况下，只要膜片弹簧变形到相同的 位置，即其碟簧部分的子午断面从自由状态的初始位置转过相同 的转角φ，便有如下的对应关系:
(2-15) (2-16) 式中:ｒf—膜片弹簧分离指与分离轴承接触圆的半径。
５.膜片弹簧的材料和制造工艺关键
膜片弹簧应采用合金弹簧钢板制造ꎬ 其碟簧部分的尺寸精 度要高，国内、外常用的膜片弹簧材料为50CrVA。
2.5 扭转减振器的设计
扭转减振器是现代汽车离合器从动盘的必备部件。它主要 由弹性元件和阻尼元件组成。
2.5.1 弹簧扭转减振器参数设计 １.极限转矩Ｔlim
(2-22) 式中:系数对轿车取2, 对货车取1.5。 Ｔe max ———发动 机的最大输出转矩。
2.3.4 摩擦片主要尺寸的确定
摩擦片的主要尺寸有两个：摩擦片的外径Ｄ 和内径ｄ。
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，结合前面公式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：
D KD Te max
式中：KD为直径系数。 内径ｄ：
(2-6)
d (0.53 ~ 0.7) D
2.1.2 离合器设计的一般步骤
1. 获取或确定与计算相关的参数 2. 获取及确定前后连接件的接口参数 3. 结构方案确定 4. 设计计算 5. 其他机构设计
2.2 离合器结构方案的确定
2.2.1 从动盘数选择
盘式离合器按从动盘数目可分为单片式、双片式和多片式三种。
单片式离合器
双片式离合器
2.2.2 压紧弹簧型式选取
减振器尺寸简图
2.极限转角φlim ３.扭转角刚度ｋφ
对应于极限转矩,从动片相对从动盘毂的极限转角φlim 取3°~12°。 减振器的扭转角刚度取决于减振弹簧的线刚度及结构尺寸。 (2-23) (2-24) 式中:ｋ—单个减振器弹簧的线刚度。 ｎ—减振弹簧的数目。 Ｒ0—减振弹簧分布半径。 如将极限转矩Ｔlim 和极限转角 φlim 代入上式,可反求出弹簧的线 刚度ｋ,依此决定弹簧的尺寸。
在摩擦面上取一微元面积dＡ，则在微元面积上所受的正 压力Ｎ＝ｐ０dＡ＝２πｐ０ＲｄＲ，则离合器摩擦面上总的静 摩擦力矩为:
(2-2) 式中: ｚ—摩擦面数。单盘式离合器ｚ=２，双盘式离合器ｚ=４。 ｆ—摩擦面间的静摩擦系数。计算时一般取0.25 ~0.35。 Ｃ—内外径之比。Ｃ=ｄ/Ｄ。
摩擦片受力计算简图
2.6 离合器操纵机构的设计
离合器的操纵机构由离合器踏板、传动部件、分离拨叉、 分离轴承组成。
2.6.1 对操纵机构的要求
(１)踏板力要小。 (２)踏板行程应在80~150mm,最大不超过180mm。 (３)应具有踏板自由行程调整机构。 (４)应具有踏板行程限位器。 (５)不因发动机的振动以及车架和驾驶室的变形而引起操纵机构 的运动干涉。
2.6.2 分离轴承
在汽车离合器中采用的分离轴承主要有径向止推轴承和止 推轴承两种。前者适用于高转速、低轴向负荷的情况，后者则 适用于低转速、高轴向负荷的情况。
2.6.3 离合器操纵机构型式的选择 １.机械式操纵机构 ２.液压式操纵机构 ３.机械和液压操纵的助力器 ４.气压式操纵机构
2.6.4 离合器操纵机构的计算 １.踏板行程Ｓ
2.4.2 膜片弹簧的设计 １.膜片弹簧的载荷与变形的关系
(2-14)
式中:Ｅ—弹性模量。 μ—泊松比。 ｈ—膜片弹簧的厚度。 Ｈ—膜片弹簧在自由状态下，碟 簧部分的内截锥高度。 Ｒ、ｒ—膜片弹簧在自由状态下， 碟簧部分的大端和小端半径。 Ｒ１、ｒ１—压盘加载点和支撑 环加载点半径。
膜片弹簧子午断面绕中性点的转动
2.掌握离合器基本参数的设计计算；
3.掌握压紧弹簧的设计；
4.掌握扭转减振器的设计；
5.了解离合器操纵机构的设计。
2.1 概述
离合器的功能是将发动机的动力从飞轮传递到变速器。 此外，它还必须具备以下功用：在汽车起步时将发动机与传动 系统平顺地接合，使汽车平稳起步，在换挡时将发动机与传动 系统分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡，在工作 中受到大的动载荷时，能通过打滑来保护传动系统，防止其受 过大的载荷。 离合器由主动件、从动件、操纵机构三部分组成。 (１)主动件:离合器压盘、压紧弹簧及盖总成。 (２)从动件:从动盘总成。 (３)操纵机构:离合器踏板、传动部件及助力装置、分离叉、分 离轴承。
2.1.1 离合器设计的基本要求
(１)在汽车规定的工况下能可靠地传递发动机的最大转矩,且传 递转矩的能力有适当的储备。 (２)分离时要彻底迅速。 (３)接合时要平顺柔和，以保证汽车起步平稳，没有抖动和冲 击。 (４)离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻换挡时齿轮间的 冲击，并便于换挡。 (５)应使汽车传动系统避免危险的扭转共振，具有吸收振动、 缓和冲击和减少噪声的能力。 (６)离合器压盘应有足够的热容量，并且散热通风良好，以防 止工作温度过高。 (７)操纵轻便，以减轻驾驶人的疲劳。 (８)在离合器使用过程中，作用在摩擦片上的正压力和摩擦系 数变化要小，力求使离合器工作性能保持稳定、可靠，工作寿 命长。