汽车设计课程设计说明书

目录前言 (1)1 汽车离合器的整体描述 (2)1.1 离合器的概述 (2)1.1.1 离合器的基本组成 (2)1.1.2 离合器的功用和分类 (2)1.1.3 离合器的设计要求 (2)1.2 摩擦离合器的组成 (3)1.3 从动盘的选择 (4)1.4 压紧弹簧和布置形式的选择 (4)1.5 膜片弹簧支承形式的选择 (5)1.6 压盘的驱动形式 (6)1.7 离合器的通风散热 (6)2 离合器的主要参数的选择 (7)2.1 后备系数β (7)2.2 单位压力p0 (7)2.3 摩擦系数f、摩擦面数Z和离合器间隙Δt (8)2.4 摩擦片的尺寸计算及校核 (9)2.4.1 摩擦片外径D、内径d和厚度b (9)2.4.2 摩擦片平均摩擦半径p p (10)2.4.3 离合器的静摩擦力矩p p (10)2.4.4 摩擦片的校核 (10)3 离合器主要零件的设计 (12)3.1 从动盘的设计 (12)3.1.1 从动片的设计 (12)3.1.2 从动盘毂的设计 (12)3.1.3 摩擦片的设计 (13)3.1.4 波形片的设计 (14)3.2 离合器盖的总成 (14)3.2.1 离合器盖的设计 (14)3.2.2 压盘的设计 (14)3.2.3 传动片的选择 (16)3.2.4 支承环 (16)3.2 分离轴承的总成 (16)4 膜片弹簧的设计 (17)4.1 拉式膜片弹簧的结构特点 (17)4.2膜片弹簧基本参数的选择 (17)4.3 膜片弹簧的弹性特性 (18)4.4 膜片弹簧的强度计算 (19)4.5 膜片弹簧的材料及制造工艺 (21)5 扭转减振器的设计 (23)5.1 扭转减振器的概述 (23)5.2 扭转减振器的参数选择 (23)5.2.1 扭转减振器的主要参数 (23)5.2.2 扭转减振器参数的具体选择 (23)5.3 减振弹簧的设计 (24)5.3.1 减振弹簧的分布半径 (25)5.3.2 单个减振弹簧的工作压力 (25)5.3.3 减振弹簧的尺寸设计 (25)6 离合器操纵机构的设计 (27)6.1 离合器操纵机构的设计要求 (27)6.2 离合器操纵机构形式的选择 (27)6.3 离合器操纵机构的设计计算 (28)6.3.1 操纵力传动比的计算 (28)6.3.2 操纵机构踏板行程的计算 (28)6.3.3 操纵力的计算及校核 (29)6.3.4 分离离合器所做的功 (29)结论 (30)参考文献 (31)前言随着科技的飞速发展，特别是液压技术、电子技术在汽车领域的广泛应用，汽车传动系发生了巨大的变化，作为传动系重要组成部件之一的离合器总成，担负着传力、减震和防止系统过载等重要作用。

伴随着自动变速器技术及与之相配套的离合器技术的完善，离合器产品不论是性能结构方面还是生产制造方面都发生了很大的变化。

随着汽车运输业的发展，离合器还要在原有的基础上不断地提高改进，以适应新的使用条件。

从国外的发展动向来看，近年来汽车的各项性能指标有了新的提高，载货汽车趋于大型化，国内也有类似情况。

此外，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。

从提高离合器的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结构发展，传统的操纵结构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。

汽车传动系的设计对汽车动力学和燃油经济性有重大影响，而离合器又是汽车传动系中的重要部件。

在离合器设计中，合理的选择离合器的结构形式和设计参数不仅保证了其在任何情况下都能可靠地传递发动机转矩，还使其有足够的使用寿命。

1汽车离合器的整体描述1.1离合器的概述离合器为与发动机与变速器之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速器的输入轴。

在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐结合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

1.1.1离合器的基本组成一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、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、传动部件）等四大部分组成。

1.1.2离合器的功用和分类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平顺的结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器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。

汽车离合器有摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。

目前在汽车上广泛采用的是干式盘形摩擦离合器，按从动盘数目不同可分为单片离合器、双片离合器和多片离合器；按压紧弹簧布置形式的不同可分为周置弹簧离合器、中央弹簧离合器和斜置弹簧离合器；按弹簧形式不同可分为圆柱螺旋弹簧离合器、圆锥螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器；按作用力方向不同可分为拉式膜片弹簧离合器和推式膜片弹簧离合器。

1.1.3离合器的设计要求为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足如下基本要求：（1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。

（2）结合要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。

（3）分离时要迅速、彻底。

（4）从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡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）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。

（7）操作轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。

（8）作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。

（9）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。

（10）结构简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

1.2摩擦离合器的组成主动部分：包括飞轮、离合器盖、压盘等构件。

这部分与发动机曲轴连在一起，离合器盖和飞轮用螺栓连接，压盘与离合器盖之间靠弹性传动片传递转矩。

从动部分：从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速输入轴。

从动盘由从动盘本体、摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。

压紧机构：压紧机构主要由螺旋弹簧或膜片弹簧（又称碟簧）组成，与主动部分一起转动，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和压盘间的从动盘压紧。

操纵机构：操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与结合程度的一套专设机构，它是由位于离合器盖内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳体外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。

其他部件：为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减振器。

为了使汽车能够平稳起步，离合器应能柔和结合，这就需要从动盘在轴间具有一定的弹性，为此，往往在从动盘本体圆周部分，沿径向或周向切槽。

再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲或做成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲或波浪的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到结合柔和的效果。

1.3从动盘的选择对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大。

在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。

单片离合器机构简单，尺寸紧凑，散热良好，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。

因此，广泛应用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000N·m的大型客车和货车上也有推广。

双片离合器与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；结合更为平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热，加快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易分离彻底，设计时在结构上必须采取相应的措施；轴向尺寸较大，结构复杂；从动部分转动惯量较大。

这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。

多片离合器多为湿式，具有结合更加平顺、柔和，摩擦表面温度较低，磨损较小，使用寿命长等优点。

但分离行程长，分离不彻底，轴向尺寸和从动部分转动惯量大，主要应用于最大总质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换挡机构中。

本次设计为三菱帕杰罗乘用车膜片弹簧离合器的设计，设计的原始数据为：最大转矩T=215N·m，其小于1000N·m，故选用单片式摩擦离合器。

1.4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，并均匀地布置在一个或同心的两个圆周上，其结构简单、制造容易，过去广泛应用于各类汽车上。

此结构的弹簧压力直接作用在压盘上，为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目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。

因压紧弹簧直接与压盘接触，易受热回火失效。

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，使弹簧压紧力显著下降，离合器传递转矩的能力也随之降低。

此外，弹簧靠在其定位座上，造成接触部位严重磨损，甚至会出现弹簧断裂的现象。

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。

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；压紧弹簧不与压盘直接接触，不会使弹簧受回火失效；通过调整垫片或螺纹容易实现压盘对压紧力的调整。

这种结构较复杂，轴向尺寸较大，多用于发动机最大转矩大于400～500N·m的商用车上，以减轻其操纵力。

斜置弹簧离合器的弹簧压紧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不变。

与上诉两种离合器相比，它具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。

此结构在总质量大于14t的商用车上已有采用。

膜片弹簧离合器是由一种弹簧钢支撑的具有特殊结构的蝶形弹簧，主要由碟簧部分与分离指部分组成。

膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器传递的转矩大致不变；兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能很稳定；以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；易于实现良好的通风散热，使用寿命长；膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。