第二章 离合器设计总结

支 承 磨 损
压盘的驱动方式
间隙连接 弹簧钢
驱动方式 连接方式 特点
凸块-窗孔式 传力销式
键式（键齿 弹性传动片 、键槽-指销 ） 将飞轮与压 盘相连 连接间隙 冲击噪声 效率低 将压盘与离 合器盖铆接 无间隙 效率高
将压盘与离 合器盖相连 连接间隙 冲击噪声 效率低
将飞轮与中 间压盘、压 盘相连 连接间隙 冲击噪声 效率低
第二节
从动盘 数目
离合器的结构方案分析
单片 双片
摩擦式离合器 分类：
多片
压紧 弹簧 不同 螺旋弹簧 圆锥螺旋弹簧 膜片弹簧
摩擦式
压紧 弹簧 布置 形式 受力 方向
周围布置 中央布置 斜向布置 拉式
推式
离合器分类
电磁式 液力式
第二节
离合器的结构方案分析
• 从动盘数的选择 • 压紧弹簧和布置形 式的选择 • 膜片弹簧支承形式 • 压盘的驱动方式
离合器主动摩擦片数 K1
≤3 1
4 0.97
5 0.94
6 0.91
7 0.88
8 0.85
9 0.82
10 0.79
11 0.76
3、传递转矩计算条件
1 ( D 2 d 2 ) D m Zfp0 K1 Tc 8000 8000Tc 8000Tc Z 或 ( Z 1 ) p0 p p ( D 2 d 2 )D m fp p ( D 2 d 2 )D m fZ Tcp
离合器基本参数（D, β, p0）的关系式 β D p0 D
离合器基本参数的确定
滑磨功：
L
2 n 2e0
Ja T J 1 1800 (1 ) a ( 1) Tc Je
2 fZ d3 3 3 3 Tc Zfp0 ( R r ) p0 D (1 3 ) 3 12 D
离合器基本参数的确定
具有Z个摩擦面积上产生的总摩擦力矩
2 fZ d3 3 3 3 Tc Zfp0 ( R r ) p0 D (1 3 ) Te max 3 12 D
其中，单位摩擦面积上产生的压力
p0 P (R2 r 2 )
摩擦面积外径
D 2R 2.53 Te max / fZp0
dT fp0 2 dd
离合器基本参数的确定
整个摩擦面积上产生的总摩擦力矩
R3 r 3 Tc fp0 dd 2fp0 r 0 3 具有Z个摩擦面积上产生的总摩擦力矩
R 2 2
R3 r 3 Tc Z (2fp0 ) 3
Tc Te max ZfP Rm
防止系统过载
第一节
概述
离合器功能：切换和实现对传动系的动力传递，以
保证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；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；在工作中受到大的 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。 摩擦离合器的主要构成：主动部分（发动机飞轮 、离合器盖和压盘等）、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、 离合器踏板以及传动部件等）四部分组成。前三部分 保证离合器处于接合状态并能传递动力；第四部分使 离合器主、从动部分分离。
P p0 ( R 2 r 2 )
摩擦片平均摩擦半径Rm
1 D3 d 3 2 R3 r 3 Rm 2 2 3 D dFra bibliotek3 R2 r 2
Rm
Dd Rr 4 2
简化
摩擦式离合器计算
1.6 1.4
1、计算转矩
T——离合器理论转矩； KV——离合器滑动速度系数； Km——离合器接合频率系数；
踩离合器
挂1档 逐渐放开离合器踏板 离合器处于脱开状态
产生瞬间的冲击
发动机处于最小稳 定转速以下
踩加速踏板
离合器逐渐进入结合 状态
完成起步 熄火
离合器处于结合状态
第一节
b. 换档工况
如果没有离合器
直接挂档
概述
离合器的功用：2.保证换档工作平顺
X档行驶 离合器处于结合状态 离合器处于脱开状态 可以达到同步 离合器逐渐进入结 合状态 离合器处于结合状态
离合器基本参数的确定
2、离合器单位面积压力p0的选取原则 离合器单位面积压力p0的减小，热负荷小，传递转矩减小； 离合器单位面积压力p0的增大，热负荷大，传递转矩增大。 石棉基 粉末冶金 金属陶瓷 0.10~0. 35MPa 0.35~0.60MPa 0.7~2.0MPa 轿车：0.18~0.28 货车：0.14~0.23 公交：0.10~0.13
L
2 n 2e0
Ja T J 1 1800 (1 ) a ( 1) Tc Je
2 fZ d3 3 3 3 Tc Zfp0 ( R r ) p0 D (1 3 ) 3 12 D
离合器后备系数β 的选取原则
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）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机 大些； 7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些； 8）膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些； 9）双片离合器的β值应大于单片离合器。
其中，β为离合器的后备系数：离合器所能传递的最大静摩擦力 矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。 假设：1、摩擦表面所承受的摩擦力均匀分布 2、摩擦表面所承受的压力均匀分布 单位摩擦面积上产生的单元摩擦力
dF fp0 dS fp0 dd
dα dρ
dS R ρ r
单位摩擦面积上产生的单元摩擦力矩
KV
1.35
1.19
1.08
1.00
0.94
0.86
0.80
0.75
0.68
0.63
0.59
0.55
0.48
40
Tc
T
Kv Km
1
2
3
4
5
6
8
摩擦式离合器计算
2、许用传递转矩
1.2
1 Tcp ( D 2 d 2 ) D m Zfp0 K1 8000
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
结构特点
性能特点
压紧弹簧和布置形式的选择
圆柱螺旋弹簧 矩形圆锥螺旋弹簧 圆柱螺旋弹簧
周置弹簧 中央弹簧 斜置弹簧 离合器 离合器 离合器 结构特点
磨损后压紧 力无法调节 磨损后压紧 力容易调节 摩擦片磨损或 分离离合器时 ，压盘所受的 压紧力几乎保 后备系数较小 持不变。 不稳定
膜片弹簧 离合器
在允许磨损 范围内传递 转矩不变
多片干式摩擦式 单片干式摩擦式
自动离合器（离心 方便 式、电磁摩擦式、 单项离合器、磁粉 式）
离合器设计基本要求：
在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机最大转矩，并有适当的 转矩储备； 接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击； 分离时要迅速、彻底； 离合器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； 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； 应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击与减小噪 声的能力； 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳； 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要尽 可能小，以保证有稳定的工作性能； 应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长； 结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整 方便等。
离合器的发展
离合器型式 锥形摩擦式 湿式多片摩擦式 优点 结合比较平稳 冲击小、传递转矩大、 散热好 冲击小、传递转矩大、 分离彻底（装配好） 惯量小、散热好、分离 彻底 缺点 惯量大、易卡住，主 要用于小功率传动。 惯量大、换档困难、 分离不彻底（液体黏 度） 惯量大、换档困难、 散热不好 传递转矩小（ 1000N.m以下）、冲 击大、 传递转矩太小
离合器温升：
L / mc

传到离合器压盘的热量所占的比率：单片取0.5；双片 取0.25；中间压盘取0.5.
离合器基本参数的确定
离合器基本参数（D, β, p0）的选取原则 1、离合器后备系数β的选取原则 离合器后备系数β的减小，传递转矩减小，滑磨功增大，热负荷大 ，寿命缩短；离合器后备系数β的增大，传递转矩增大，离合器外 径增大，传动系统容易发生过载，惯量大。 离合器的后备系数经验设计值 车型 β 轿车，轻型货车 中、重型货车 越野车、牵引车、重型带拖挂车 1.30~1.75 1.60~2.25 2.0~3.5
Ja L T J 1 1800 (1 ) a ( 1) Tc Je
2 fZ d3 3 3 3 Tc Zfp0 ( R r ) p0 D (1 3 ) 3 12 D
2 n 2e0
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 。
后备系数大
高速稳定 性 应用范围
不稳定
较稳定
稳定
低速＼大转 矩发动机
大于450N.m 重型车（开始 发动机 使用）
除重型车的 各种车型
弹簧与压盘接触 弹簧容易受热失效
无接触
无接触
无接触
膜片弹簧支承形式
推式膜片弹簧 支承形式 结构特点 性能特点 双支承环 单支承环 结构不断简化 应力大，自由行程增大（支承磨损） 无支承环 拉式膜片弹簧 单支承环 无支承环 结构更简化 最大应力下降 自由行程不变