汽车离合器课程设计说明书

1《汽车设计》课程设计题目:汽车离合器设计专业：交Y班级：091学号：200900207XXX姓名：XXX指导老师：韦志林完成日期：成绩:1目录任务与背景分析 (4)1离合器主要参数选择 (5)1.1 初选摩擦片外径D、内径d、厚度b (5)1.2 后备系数β (5)P (6)1.3 单位压力1.4 摩擦因数f、离合器间隙Δt (6)2 离合器基本参数的优化 (6)2.1 设计变量 (6)2.2 目标函数 (7)2.3 约束条件 (7)3摩擦片尺寸校核与材料选择。

(7)4膜片弹簧的设计 (8)5.扭转减振器的设计 (11)6减振弹簧的计算 (12)6.1减振弹簧的分布半径R0 (12)6.2单个减振器的工作压力P (12)6.4减振弹簧刚度k (13)6.5减振弹簧有效圈数 (13)6.6减振弹簧总圈数n (13)l (14)6.7减振弹簧最小高度min6.8全部减震弹簧总的工作负荷 (14)6.9单个减震弹簧的工作负荷P (14)6.9.1减震弹簧总变形量 (14)6.9.2减震弹簧自由高度 (14)6.9.3减震弹簧预变形量 (14)6.9.4减震弹簧安装高度 (14)6.9.5从动片相对从动毂的最大转角 (14)7.1从动盘毂 (15)7.2从动片 (15)7.3波形片和减振弹簧 (15)8压盘设计 (15)8.1离合器盖 (15)8.2压盘 (16)8.2.3分离轴承 (16)9.总结 (17)10参考文献 (17)1前言对于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，按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。

目前，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、压紧机构和操作机构等四部分。

离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其主要功用是：切断和实现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统平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系统分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系统所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。

随着汽车发动机转速、功率的不断提高和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的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。

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。

设计的目的和意义：本次设计，我力争把离合器设计系统化，让离合器在任何行驶条件下，既能可靠的传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。

结合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。

分离是要迅速、彻底。

从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。

应有猪狗的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。

操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。

具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。

为离合器设计者提供一定的参考价值1设计任务书1）广泛查阅离合器资料，参考一汽大众捷达2010款1.6伙伴车型，根据使用条件，确定离合器结构，进行膜片弹簧离合器的总体结构设计。

2）确定膜片弹簧的结构参数，对压盘、摩擦盘和离合器壳体的结构、参数进行选择，对主要的零部件进行强度计算。

3）绘制一张（3号图纸）零件图（）4）一张（2号图纸）装配图。

（）5）完成6000字的设计说明书。

任务与背景分析捷达 GTI 16V参数表本车设计采用单片膜片弹簧离合器。

本车才用的摩擦式离合器是因为其结构简答，可靠性强，维修方便，目前大多数汽车都采用这种形式的离合器。

采用膜片弹簧离合器是因为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，因此可设计成摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，是操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼其压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著的缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，是压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于1实现良好的散热通风等。

由于膜片弹簧离合器具有上述一系列的优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断的提高，因而这种离合器在轿车及微型轻型客车上得到了广泛的应用，而且逐渐扩展到了载货汽车上。

从动盘选择单片式从动盘是一个结构简单，调整方便。

压盘驱动方式采用传动片式是因为其没有太明显的缺点且简化了结构，降低了装配要求有有利于压盘定中。

选择拉式离合器是因为去零件数目少，结构更简化，轴向尺寸更小，质量更小；并且分离杠杆较大，使其踏板操纵力较轻。

综上本次设计选择单片拉式膜片弹簧离合器。

离合器主要参数选择1.1 初选摩擦片外径D 、内径d 、厚度b查《汽车设计》表2-3，得乘用车的直径系数 由公式估算得： 按初选D 以后，还需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化，应符合尺寸系列标准/57641998GB T -《汽车用离合器面片》表3-4为我国摩擦片尺寸的标准。

表3-4 离合器摩擦片尺寸系列和参数摩擦片的尺寸取D=200mm, d=1301.2 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，应考虑到摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可6.14=D K mmT K D e D 1891676.14max ≈⨯==1靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系统过载以及操纵轻便等因素。

各类汽车离合器β的取值范围见表3-1。

表3-1 离合器后备系数β的取值范围本次课程设计的对象为 捷达 GTI 16V 汽车，属于城市代步微型轿车，故本次课程设计的后备系数β范围为1.20-1.75，取β=1.5。

1.3 单位压力0P查《汽车设计》表2-2,摩擦片材料选择石棉基材料，则取0P ＝0.3Mpa 1.4 摩擦因数f 、离合器间隙Δt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。

各种摩擦材料的摩擦因数f 的取值范围见表3-5表3-5 摩擦材料的摩擦因数f 的取值范围本次设计取f=0.30。

离合器间隙一般为3～4mm ， 此处取 Δt=3mm 选用单片从动片所以摩擦面数取 Z=22 离合器基本参数的优化2.1 设计变量后备系数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P 也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 。

因此，离合器基本参数的优化设计变量选为：T T FDd x x x X ][][321==12.2 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的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为)](4min[)(22d D x f -=π2.3 约束条件(1) 摩擦片外径D （mm ）的选取应使最大圆周速度不超过65-70m/s ，即：sm D n v e D /70~6510603max ≤⨯=-π式中，D v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）；max e n 为发动机最高转速（r/min ）,所sm s m D n v e D /70/60.6910200665060106033max ≤≈⨯⨯⨯=⨯=--ππ故符合条件。

(2)摩擦片内、外径之比cc=65.0200130==D d ，满足0.5370.0≤≤c 的条件范围。

由此可见，选取满足要求。

(3)后备系数β为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围为1.2~4.0。

根据捷达 GTI 16V 的车型情况，前面已经选取后备系数β=1.50，满足要求。

摩擦片尺寸校核与材料选择。

3.1扭转减振器的优化为了保证扭转减震器的安装，摩擦片内径d 必须大于减震器弹簧位置直径2R0约50mm 即：d>2R0+50mm对于摩擦片内径d=130, 而减振器弹簧位置半径0R ＝(0.6～0.75)d/2， 故取0R ＝0.6d/2＝0.6 322130=⨯(mm)，取0R 为32mm 所以d-20R ＝130-2*32=66mm>50m 故符合d>20R +50mm 的优化条件 3.2离合器单位摩擦面积滑磨功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1伤，离合器每一次接合的单位面积滑磨功应小于其许用值，即：对于乘用车：W 为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J ），可以由下式求的：即：W=()()19.1435845.367.3103.233460147018002000222322=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯+⨯-π（J ）W=()396.0130200219.14358422=-⨯⨯⨯π所以：w<[w],符合要求！3.3许用单位面积滑磨转矩为反应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，即：而：故：T C0=()0017.013020025.250422=-⨯⨯⨯π（2/mm m N ⋅） 故根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）表2-5所以T CO ≤[T CO ]符合要求！4膜片弹簧的设计[]w d D Z Ww ≤-=)(422π[]2J/mm 0.40=w ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=2202221800g r a e i i r m n W π[]co CC T dD Z T T ≤-=)(4220πm N T T C /5.2501675.1max =⨯==β14.1 膜片弹簧的基本参数的选择（1）比值H/h 和h 的选择为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的hH 一般为1.5～2.0，板厚h 为2～4mm 。

故初选h=3mm,hH=1.5则H=4.5mm 。

（2）R/r 比值和R 、r 的选择由于摩擦片平均半径Rc=mm r R r R 156.846510065100323222332233=--⋅=--⋅ 对于推式膜片弹簧的R 值，应满足关系R ≥Rc=84.156mm 故取R=100mm,再结合实际情况取R/r=1.35，则r=74mm （3）α的选择膜片弹簧自由状态下圆锥底角α与内截高度H 关系密切，一般在9°~15°范围内。