螺旋弹簧离合器 设计说明书

目录引言 (1)1汽车离合器 (2)1.1离合器的基本组成和分类 (2)1.2 离合器的功用 (3)1.3设计要求 (3)2摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择 (4)2.1 摩擦片外径及其它尺寸的确定 (4)2.1.1摩擦片外径D (4)2.1.2摩擦片内径d (4)2.1.3摩擦片厚度h (5)2.1.4校核离合器所选尺寸 (5)3离合器零件的结构选型及设计计算 (7)3.1从动盘总成 (7)3.1.1从动片 (7)3.1.2从动盘毂 (7)3. 2 压盖和离合器盖 (9)3. 2. 1 压盘设计 (9)3. 2. 2 离合器盖的设计 (12)3. 3 离合器分离装置的设计 (13)3. 3. 1 分离杆 (13)3.4 圆柱螺旋弹簧设计 (15)3．4．1 结构设计要点 (15)3．4．2 弹簧的材料及许用应力 (16)3．4．3 弹簧的计算 (16)3．4．4 离合器的平衡 (19)4．参考文献 (20)1汽车离合器分析1．1 离合器的基本组成和分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，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箱的输入轴。

在汽车行使过程中，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接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

其构造如图1－1所示，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）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构（离合器踏板）五大部分组成。

摩擦离合器按从动盘的数目分为：单片离合器和双片离合器；按压紧弹簧的结构形式分为：螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。

图1－1 离合器结构示意图1．2 离合器的功用离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。

其主要作用：①.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；②.在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；③.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；④.有效地降低传动系中的振动和噪声。

1．3 汽车离合器设计的基本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化”（系列化，通用化，标准化）要求等，合理选择离合器的结构。

在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：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，又能防止过载。

②.接合时要完全、平顺、柔和，保证起初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效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。

⑥.避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。

⑦.操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。

⑧.作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，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，一保证其工作可靠、使用寿命长。

⑩.结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。

2 摩擦离合器基本结构尺寸、参数的选择2．1 摩擦片外径及其它尺寸的确定2．1．1 摩擦片外径D摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命。

它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。

显然，传递大的转矩，就需要大的尺寸。

发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩m ax T （N· m ）来选定D 时，可根据公式AT D e max100= (2-1) 式中D ——摩擦片外径，mmm ax T ——发动机最大转矩，N· mA ——和车型及使用情况有关的系数，小轿车A ＝47；一般载货汽车A ＝36（单片）或A ＝50（双片），取A ＝50.所给题目中的最大转矩为303.8 N· m ，则摩擦片外径为49.246508.303100==D 按照我国摩擦片尺寸标准，由表2－1最终选定摩擦片的尺寸为D ＝280 mm 。

2．1．2 摩擦片内径d摩擦片的内径d 不作为一个独立的参数，它和外径D 有一定的关系，用比值C '来反映，定义为DdC =' (2-2) 比值C '关系到从动片总成的结构设计和使用性能。

增加C '有利于离合器的散热和减少摩擦片内外缘滑磨速度差。

但是，过分增加C '会使得摩擦片面积减小，影响其传递转矩的能力。

按照目前的设计经验，7.0~53.0='C一般说来，发动机转速越高，C '取值越大。

由离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2－1取得589.0='C ，内径d ＝165 mm 。

表2－1离合器尺寸系列和参数2.1.3 摩擦片厚度h对摩擦片的厚度h ，我国已规定了3种规格：3.2 mm ，3.5 mm 和4 mm 。

根据离合器摩擦片的尺寸系列和参数表2－1，取厚度h ＝3.5 mm 。

综上所述，选取摩擦片外径D ＝280 mm ，内径d ＝165 mm ，厚度h ＝3.5 mm ，C '＝0.589.2.1.4 校核离合器所选尺寸离合器尺寸的校核可用如下公式 )1(12333max D d ZpD T T e C -==μπβ （2－3）式中 D ——摩擦片外径，mm ； d ——摩擦片内径，mm ； p ——单位压力，MPa ；Z ——摩擦片工作面数，单片为2，双片为3； max e T ——发动机最大转矩，N· m ； β——离合器后备系数；C T ——离合器的转矩容量，N· m 。

后备系数β是离合器一个重要的设计参数，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，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。

因此，在选择β时应考虑以下几点：1) 为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小； 2) 为减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大； 3) 当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；4) 当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些； 5) 汽车总质量越大，β也应选得越大；6) 发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些； 7) 螺旋弹簧离合器选取β值可比膜片弹簧离合器大些； 8) 双片离合器的β应大于单片离合器；9) 不同车型的β值应在一定范围内，最大范围β为1.2～4.0.综上所述，由于采用的是螺旋弹簧，基本上在公路上行使，取β＝2.4，摩擦系数μ＝0.3，m ax T ＝729.12N.m ，外径D ＝280mm ，内径d ＝165mm ，代入（2－3）得：])280165(1[28.033.0128.3034.233-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯p π可得p ＝0.249MPa单位压力p 在容许的范围内，因此所选择的离合器尺寸。

参数合理。

3 离合器零件的结构选型及设计计算3．1 从动盘总成从动盘有两种结构形式：带扭转减振器的和不带扭转减震器的，本次设计中选取的是不带扭转减振器的从动盘，其结构简单、重量较轻，从动盘中的从动片直接铆在从动盘毂上。

按从动盘数可分为单片离合器、双片离合器和多片离合器，单片离合器结构简单，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。

双片离合器传递转矩能力较大，径向尺寸较小，接合平顺。

但中间压盘通风散热不良，分离不够彻底。

多片离合器主要用于行星齿轮变速器换档机构中，它具有接合平顺柔和、摩擦表明温度较低、磨损较小，使用寿命长的优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。

根据课题及参照同类产品，本次设计选取双片离合器。

从动盘由从动片、摩擦片和从动盘毂等3个基本部分组成。

3．1．1从动片设计从动片时应满足以下要求：1、设计时要尽量减少其重量，并使其质量的分布尽可能地靠近旋转中心，以获得最小的转动惯量；2、为了使离合器接合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都做成具有轴向弹性的结构。

采用具有轴向弹性的从动片结构比较复杂，此外由于轴向弹性需要增加分离行程才能保证离合器的彻底分离。

因此在一些情况下（如双片离合器），从动片采用刚性的更有利。

根据题目要求，本次设计选取的从动片不做成具有轴向弹性的。

这首先是因为双片离合器的接合过程本身就比较平顺；其次，若双片离合器从动片做成弹性的，其结果是要大大增加踏板的工作行程（或是要缩小离合器传动装置的传动比而使踏板操纵力增大），才能保证离合器的分离彻底。

显然，这些都不利于离合器的操纵。

无论何种从动片都要保证其结构形状的热稳定性，防止翘曲变形，以免摩擦面片压力不均。

根据经验，参照同类产品，选取从动片的材料为50热处理HRC40～50，外径为280mm。

3．1．2从动盘毂发动机转矩是从动盘毂的花键孔输出，变速器第一轴花键轴就插在该花键孔内。

从动盘毂和变速器第一轴的花键结合方式，目前都采用齿侧定心的矩形花键。

花键之间为动配合，这样，在离合器分离和结合过程中，从动盘毂能在花键轴上自由滑动。

为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动不产生歪斜，影响离合器的彻底分离，从动盘毂的轴向长度不宜过小，一般取其尺寸与花键外径大小相同，对在艰难情况下工作的离合器，其盘毂的长度更大，可达花键外径的1.4倍。

1． 从动盘毂花键尺寸选择根据GB1144－1974选定从动盘毂花键尺寸系列表3－1选取其尺寸入下：从动盘外径D ＝280mm ，发动机转矩C T ＝303.8 N· m ，花键齿数n ＝10，花键外径D '＝35mm ，花键内径d '＝32mm ，齿厚b ＝4mm ，有效长度l ＝40mm ，挤压应=σ12.7MPa 。

表3－1 从动盘毂花键尺寸系列摩擦片与从动片之间有两种紧固方法：铆接法和粘接法，本次设计中选取铆接法，其优点是可靠及磨损后换装摩擦片方便。

2． 从动盘毂花键的强度校核①花键齿的侧面压力Zd D T Pe )(4max'+'=（3-1）式中Z ――从动盘毂的数目。

因此 N P 7.9068210)3235(8.30343=⨯⨯+⨯=- ②挤压应力nhlP=挤σ （3-2） 式中h ――花键齿的工作高度，m ，2)(d D h '-'=。

因此 201.15104010)23235(107.906833≤=⨯⨯⨯-⨯=--挤σMPa所以符合要求。

根据经验、参照同类产品，选取从动盘摩擦材料为石棉基摩擦材料。

采用它的原因是，一方面石棉有良好的耐热性能，而另一方面它又得到铜丝或锌丝的加强，可以说是一种性能比较良好的摩擦材料. 3．2 压盖和离合器盖 3．2．1 压盘设计压盘的设计包括传力方式的选择及其几何尺寸的确定两个方面。