拉式膜片弹簧离合器

目录第一章离合器简介.............................. 错误!未定义书签。

1.1离合器的功用 (2)1.2离合器的工作原理 (3)1.3离合器的工作过程 (4)第二章设计任务 (9)第三章方案分析及选择 (10)3.1从动盘数的选择 (10)3.2压紧弹簧和布置形式的选择 (10)3.3膜片弹簧的支承形式 (11)3.4压盘的驱动方式 (11)第四章主要零件设计及校核计算； (11)4.1后备系数Β (11)4.2单位压力 (11)4.3摩擦片外径D、内径D和厚度B............... 错误!未定义书签。

4.4摩擦因数F、摩擦面数Z和离合器间隙△T ..... 错误!未定义书签。

第五章离合器的设计与计算...................... 错误!未定义书签。

5.1离合器基本参数的优化 ..................... 错误!未定义书签。

5.2膜片弹簧的弹性特性 ....................... 错误!未定义书签。

5.3膜片弹簧基本参数的选择 ................... 错误!未定义书签。

5.4膜片弹簧的优化设计 ....................... 错误!未定义书签。

第六章设计小结................................ 错误!未定义书签。

参考文献....................................... 错误!未定义书签。

第一章离合器简介1.1离合器的功用汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。

离合器是汽车传动系中直接与发动机相联系的部件。

在汽车起步前，先要起动发动机，这时应使变速器处于空挡位置，将发动机与驱动轮之间联系断开，以卸除发动机负荷。

待发动机已起动并开始正常的转速运转后，方可将变速器挂上一定档位，使汽车起步。

汽车起步时，汽车是从完全静止的状态逐步加速的。

如果传动系（它联系着整个汽车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，汽车将突然向前冲动一下，但并未能起步。

这是因为汽车从静止到前冲时，产生很大惯性力。

对发动机造成很大的阻力矩。

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转速（一般为300-500r/min）以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能起步。

离合器的首要功用是保证汽车平稳起步。

在传动系中装设了离合器后，在发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器逐渐接合，在离合器逐渐接合过程中，发动机所受阻力矩也逐渐增加，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速以上，不致熄火。

由于离合器的接合紧密程度增大，发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加。

到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即从静止开始运动并逐步加速。

离合器的另一项功用是保证传动系换档时工作平稳。

在汽车行使过程中，为了适应不断变化的行使条件，传动系经常要换用不同档位工作。

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

在换档前也必须踩下离合器踏板，中断动力传递，便于使原用档位的齿轮副脱开，同时有可能使新档位齿轮副的啮合部位的速度逐渐相等（同步），这样，进入啮合时的冲击可以大为减轻。

离合器的第三功用是防止传动系过载。

当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性相连而急剧降低转速，因此其中传动件会产生很大的惯性力矩（数值可能大大超过发动机正常工作时所发出大最大转矩），对传动系造成超过其承载能力的载荷,而是其机件损坏。

有了离合器，便可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。

欲使离合器起到以上几个作用，离合器应该是这样一个传动机构，其主动部分和从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能相对转动。

所以，离合器的主动件与从动件之间不可采用刚性联系，而是借二者接触面之间的摩擦作用来传递转矩（摩擦离合器），或是利用液体作为传动的介质（液力耦合器），或是利用磁力传动（电磁离合器）。

在摩擦离合器中，为产生摩擦所需的压紧力，可以是弹簧力、液压作用或电磁吸力。

1.2 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。

目前在汽车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)。

发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。

当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。

图所示为摩擦离合器中的两种压紧弹簧（膜片弹簧和螺旋弹簧）的弹性特性，在离合器盖总成中的螺旋弹簧处于压紧状态，其弹性特性的曲线如图中曲线1所示。

膜片弹簧弹性特性曲线如图中曲线2所示。

假如所设计的两种离合器的压紧力均相同，即压紧力均为b P ,轴向压紧变形量为a λ。

当摩擦片磨损量达到容许的极限值`λ∆时，弹簧压缩变形量减小到a λ。

此时螺旋弹簧压紧力便降低到`a P 〈b P ，两值相差较大，将使离合器中的压紧力不足而产生滑磨，而膜片弹簧压紧力则只降低到与b P 相差无几的a P ，使离合器仍能可靠得工作。

当离合器分离时，如两种弹簧的进一步压缩均为``λ∆，由图可知，膜片弹簧所需的作用力为c P 不螺旋弹簧所需的作用力`c P 减小约20%。

可见，膜片弹簧离合器操纵轻便。

离合器两种压紧弹簧的弹性曲线显然在离合器中采用膜片弹簧作压紧弹簧有很多优点。

膜片弹簧具有压紧弹簧和分离杠杆的作用，使得离合器的结构大为简化，质量减小，并显著得缩短了离合器的轴向尺寸。

其次，由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀。

另外，由于膜片弹簧具有上述的非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，仍能可靠得传递发动机的转矩，而不产生滑磨。

离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。

此外，因膜片弹簧是一种旋转对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少。

而螺旋弹簧在高速时，因受离心力作用会产生横向饶曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力。

1.3离合器的工作过程离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。

动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。

因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。

传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。

当离合器接合时，主、从摩擦元件总是经历转速不等到转速一致的摩擦过程。

在交通繁忙的城市使用条件下，离合器频繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨损，滑磨产生的热量使压盘和飞轮等零件的温度升高。

若摩擦表面温度过高，将加剧摩擦片磨损，降低离合器使用寿命。

离合器在起步过程中的滑磨比换档时严重得多，而离合器滑磨的严重程度常用滑磨功来衡量，以下讨论起步时离合器的接合过程和滑磨功。

离合器的接合过程的力学模型图为讨论汽车起步时离合器接合过程的力学模型．e J 为发动机旋转部分和离合器主动部分的总转动惯量．n J 为简化到离合器从动轴上的当量转动惯量，为简便起见，忽略从离合器从动盘到驱动轮全部旋转零件的转动惯量的影响，仅把n J 看成汽车平移质量，即汽车总质量a m 换算到离合器从动轴上的转动惯量．根据动能相等的原理，有：2222n n a J w m v = 而0n g r v w i i r = 式中 n w －离合器从动轴角速度；v －车速；a m －汽车总质量；r r －车轮滚动半径； g i 、0i －分别为变速器和主减速器传动比；由此得：2220a r n g m r J i i =由于离合器从动轴上的阻力矩和上坡阻力矩引起，可表示为：式中 g -重力加速0()a r g m gr T f i i i ϕ=+度；f －滚动阻力系数；i －坡度阻力系数．汽车起步时离合器的接合过程离合器的接合过程如图２－3所示，可分为两个阶段：第一阶段从离合器摩擦面开始接触到c T 等于汽车行驶阻力转矩T ϕ，时间从０至1t ；第二阶段从1t 到2t ，即离合器从动角速度n w 从０至发动机角速度e w 相等．第一阶段的滑磨功为：110c e L T w dt =⎰第二阶段的滑磨功为：22211()()()n c e n n e n dw L T w w dt T J w w dt dt ϕ=-=+-⎰⎰2210()()na w e n n e n n L T w w dt J w w dw ϕ=-+-⎰⎰滑磨功的大小取决于T ϕ和n J 的数值以及驾驶员的操纵状况．当驾驶员操纵状况一定时T ϕ大，时间1t 就长，如图所示，1L 就大；n J 大，dw/dt 小，n w 增长就慢，从而滑磨时间（1t -2t ）长，2L 大．联立式，汽车总质量a m 愈大，变速器档位愈高，nJ 和T ϕ愈大，滑磨功愈大．当驾驶员放松离合器踏板较快，接合较猛时，c T 增加较猛，滑磨时间较短，滑磨功较小．当操作油门使得发动机转速较高时，滑磨功就较大． 当在平坦的沥青路或混凝土路上起步时，阻力矩T ϕ很小，可以忽略不计，于是1L 和2L 中的第一项可视为零，则总滑磨功： 0()naw n e n n L J w w dw ≈-⎰假定在此滑磨过程中ew 不变，于是得到：2222220221800n na n c a r e g J w J w m r n L i i π=== 式中 －e n 发动机转速，［e n ］为r/min.此式表明，离合器在上述．也就是说，在起步过程中发动机输出的机械能，一半用来使汽车加速饿而变为动能，一半消耗于离合器的滑磨，变为热能损失掉了．离合器应能经受滑磨，同时由滑磨功转换的热量不应使离合器零件温度升高过大．由于压盘质量较飞轮为小，受热引起的温升较大．根据滑磨功可算出压盘的升高温度：L t mc γ= 式中 t －温升，［t ］为ºCc －压盘的比热容，铸铁比热容为481.4/(㎏·ºC);m-压盘的质量,[m ]为㎏;γ- 传到压盘的热量所占的比例.对于单盘离合器,γ=0.5;对于双盘离合器压盘,γ=0.25;中间压盘,γ=0.5;L-滑磨功,[L]为 N·m.摩擦；离合器的工作原理1.飞轮，2.从动盘， 3 踏板，4 压紧弹簧，5 从动轴，6 从动盘毂如图2-4所示为摩擦离合器的工作原理和构造示意图发动机飞轮1是离合器的主动件。