第二章-离合器设计讲课稿
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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。 10）若β过大，在D、d、F不变条件下，Z↑，结构复杂； 11）若β过大,在其它尺寸及片数不变时, F↑、p0↑,寿命↓；
车型
轻货车、轿车 中、重、载货车 越野车、牵引车
式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/D，一般在0.53～0.70之间。
❖D不变，C取大，d↑则Tc↓或者p0 ↑则磨损↑，寿命 ↓ ； ❖D不变，C取小则d与D差值大，圆周速度相差大，磨损不均 匀，平整性被破坏，接触不良使Tc ↓，虽A ↑但Rc ↓ ；
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最 大转矩，设计时Tc应大于发动机最大转矩：
推式膜片弹簧离合器
3．膜片弹簧支承形式
只有一个支承环位于膜片弹簧 的前端或后端，另一个支承环 用离合器盖的凸台或弹性挡环 替代。
膜片弹簧的前后都没有支承环。
推式膜片弹簧离合器
3．膜片弹簧支承形式
拉式膜片弹簧离合器
拉式膜片弹簧离合器特点：
1）结构简单，零件数目更少，质量更小； 2）膜片弹簧直径较大，提高了传递转矩的能力； 3）离合器盖的变形量小，分离效率高； 4）杠杆比大，传动效率较高，踏板操纵轻便。 5）在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。 6）使用寿命更长。
分转动 性 性 平顺 尺寸 转矩
惯量
性
单小 盘
好 彻底 不够 小 小 平顺
结构 踏板 应用 力
简单
大 轿车、 微轻货
双 中 较差 不够 平顺 较长 较大 较复杂 较小 中重货
盘
彻底
多大 盘
好 不彻 平顺 长 大 复杂 小 牵引、
底
自卸
2．压紧弹簧和布置形式的选择
周置弹簧离合器采用圆柱
中央弹簧离合器采用
螺旋弹簧，优点是结构简单、 圆柱弹簧或圆锥弹簧。可 制造容易。当发动机最大转速 选较大杠杆比来减小踏板
很高时，周置弹簧受离心力作 力，与压盘不直接接触即
用而向外弯曲，压紧力降低。 不会受热退火，调整压紧
力较容易，多用于重型车
。
斜置弹簧离合器：摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所 受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小 的优点，重型汽车上采用。
Tc=βTemax
β为离合器的后备系数，定义为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，β必须大于1。
摩擦离合器的滑磨
❖ 第一阶段0-ta ：作用在从 动部分摩接力矩Tc小于换 算到离合器从动部分汽车 阻力矩Tφ ，汽车不动， 但离合器开始滑磨。
❖ 第二阶段ta-ts：Tc大于 Tφ，汽车开始起步，到ts 时刻，主、从动部分角速 度达到一致时，离合器的 滑磨停止，整个接合过程 结束。ts为滑磨时间。
拉式膜片弹簧需专门的分离轴承，结构较复 杂，安装拆卸较困难，且分离行程略比推式大。
拉式膜片弹簧离合器
4.压盘的驱动方式
离 合 器 通 风 散 热 措 施
第二节 离合器主要参数的选择
离合器的静摩擦力矩，根据摩擦定律
dTfp0dsfp02dd
Tc fFZRc
R2π
T r
0
fp0
2dd2πfp0R 33 r3
…… 200 1000
DKD Temax
KD为直径系数，取值范围如下表
轿车
14.5
轻、中型 货车
重型货车
单片 16.0～18.5 双片 13.5～15.0
22.5～24.0
摩擦片内径确定？
摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三种。
第三节 离合器的设计与计算
滑 磨 功 L ＝ 0 T c d 滑 磨 角 , d ＝ e - c d t
L＝ts 0
Tc
e-cdt
主动部分： 从动部分： 解得滑磨时间：
三角形OSD的面积相当于滑磨角的值。
滑磨功可表示为
L
1 2
Tc e 0 t
s
离合Βιβλιοθήκη Baidu基本参数的选择
性能参数β、p0，尺寸参数D、d及摩擦片厚度b。 一、后备系数β
第二章-离合器设计
第一节 离合器的结构方案分析
汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。
按其从动 盘的数目
单片 双片 多片
根据压紧弹簧 布置形式
圆周布置 中央布置 斜向布置等
圆柱螺旋弹簧
根据使用的 压紧弹簧形式
圆锥螺旋弹簧
膜片弹簧离合器
根据分离时所受 拉式 作用力的方向 推式
1．从动盘数的对比
从动部 散热 分离 结合 轴向 传递
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； 4）使用条件恶劣的牵引车，为提高起步能力、减少滑磨，β 不宜取小； 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；
β
1.20~1.75 1.5~2.25 1.8~4.0
二、单位压力p0
1.离合器使用频繁则p0↓
2.发动机后备功率小则p0↓ 3.摩擦片外径大则p0↓ 4.材料
p0
0.30
轿车
材料
p0
0.15 货车
轿车 石棉基
货车 烧结金属
0.18~0.35 0.10~0.24 0.35~0.60
石棉基 D
金属陶瓷
0.70~1.50
三、摩擦片外径D、内径d、厚度b
TT cc DT 3m ax1 fZ 2p 0D 3(1 C 3)
增加D受以下因素限制：
1.圆周速度当v>65~70m/s时，衬片飞离 2.国标GB5764-86
D db
160 110 3.2 … …… 430 230 4.0
Temax 下限 上限 40 60
假设摩擦片上工作压力均匀，则有
2 R3 r3
p0π
4F D2d2
F π R2r2
Tc
fZF 3
R2 r2
对比Tc表达式，可得平均摩擦半径
2 R3 r3 Rc 3 R2 r2
当d/D≥0.6时，Rc可相当准确地由下式计算
Dd Rr Rc 4 2
Tc 12fZp0D3(1c3)
膜片弹簧离合器优点：
1）具有较理想的非线性特性,平衡性好 ； 2）结构简单,轴向尺寸小,零件数目少,质量小； 3）高速旋转时,压紧力降低很少,性能稳定； 4）压力分布均匀,摩擦片磨损均匀； 5）易于实现良好的通风散热,使用寿命长。
制造工艺 较复杂，对材 质和尺寸精度 要求高。
3．膜片弹簧支承形式
车型
轻货车、轿车 中、重、载货车 越野车、牵引车
式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/D，一般在0.53～0.70之间。
❖D不变，C取大，d↑则Tc↓或者p0 ↑则磨损↑，寿命 ↓ ； ❖D不变，C取小则d与D差值大，圆周速度相差大，磨损不均 匀，平整性被破坏，接触不良使Tc ↓，虽A ↑但Rc ↓ ；
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最 大转矩，设计时Tc应大于发动机最大转矩：
推式膜片弹簧离合器
3．膜片弹簧支承形式
只有一个支承环位于膜片弹簧 的前端或后端，另一个支承环 用离合器盖的凸台或弹性挡环 替代。
膜片弹簧的前后都没有支承环。
推式膜片弹簧离合器
3．膜片弹簧支承形式
拉式膜片弹簧离合器
拉式膜片弹簧离合器特点：
1）结构简单，零件数目更少，质量更小； 2）膜片弹簧直径较大，提高了传递转矩的能力； 3）离合器盖的变形量小，分离效率高； 4）杠杆比大，传动效率较高，踏板操纵轻便。 5）在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。 6）使用寿命更长。
分转动 性 性 平顺 尺寸 转矩
惯量
性
单小 盘
好 彻底 不够 小 小 平顺
结构 踏板 应用 力
简单
大 轿车、 微轻货
双 中 较差 不够 平顺 较长 较大 较复杂 较小 中重货
盘
彻底
多大 盘
好 不彻 平顺 长 大 复杂 小 牵引、
底
自卸
2．压紧弹簧和布置形式的选择
周置弹簧离合器采用圆柱
中央弹簧离合器采用
螺旋弹簧，优点是结构简单、 圆柱弹簧或圆锥弹簧。可 制造容易。当发动机最大转速 选较大杠杆比来减小踏板
很高时，周置弹簧受离心力作 力，与压盘不直接接触即
用而向外弯曲，压紧力降低。 不会受热退火，调整压紧
力较容易，多用于重型车
。
斜置弹簧离合器：摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所 受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小 的优点，重型汽车上采用。
Tc=βTemax
β为离合器的后备系数，定义为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，β必须大于1。
摩擦离合器的滑磨
❖ 第一阶段0-ta ：作用在从 动部分摩接力矩Tc小于换 算到离合器从动部分汽车 阻力矩Tφ ，汽车不动， 但离合器开始滑磨。
❖ 第二阶段ta-ts：Tc大于 Tφ，汽车开始起步，到ts 时刻，主、从动部分角速 度达到一致时，离合器的 滑磨停止，整个接合过程 结束。ts为滑磨时间。
拉式膜片弹簧需专门的分离轴承，结构较复 杂，安装拆卸较困难，且分离行程略比推式大。
拉式膜片弹簧离合器
4.压盘的驱动方式
离 合 器 通 风 散 热 措 施
第二节 离合器主要参数的选择
离合器的静摩擦力矩，根据摩擦定律
dTfp0dsfp02dd
Tc fFZRc
R2π
T r
0
fp0
2dd2πfp0R 33 r3
…… 200 1000
DKD Temax
KD为直径系数，取值范围如下表
轿车
14.5
轻、中型 货车
重型货车
单片 16.0～18.5 双片 13.5～15.0
22.5～24.0
摩擦片内径确定？
摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三种。
第三节 离合器的设计与计算
滑 磨 功 L ＝ 0 T c d 滑 磨 角 , d ＝ e - c d t
L＝ts 0
Tc
e-cdt
主动部分： 从动部分： 解得滑磨时间：
三角形OSD的面积相当于滑磨角的值。
滑磨功可表示为
L
1 2
Tc e 0 t
s
离合Βιβλιοθήκη Baidu基本参数的选择
性能参数β、p0，尺寸参数D、d及摩擦片厚度b。 一、后备系数β
第二章-离合器设计
第一节 离合器的结构方案分析
汽车离合器多采用盘形摩擦离合器。
按其从动 盘的数目
单片 双片 多片
根据压紧弹簧 布置形式
圆周布置 中央布置 斜向布置等
圆柱螺旋弹簧
根据使用的 压紧弹簧形式
圆锥螺旋弹簧
膜片弹簧离合器
根据分离时所受 拉式 作用力的方向 推式
1．从动盘数的对比
从动部 散热 分离 结合 轴向 传递
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； 4）使用条件恶劣的牵引车，为提高起步能力、减少滑磨，β 不宜取小； 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；
β
1.20~1.75 1.5~2.25 1.8~4.0
二、单位压力p0
1.离合器使用频繁则p0↓
2.发动机后备功率小则p0↓ 3.摩擦片外径大则p0↓ 4.材料
p0
0.30
轿车
材料
p0
0.15 货车
轿车 石棉基
货车 烧结金属
0.18~0.35 0.10~0.24 0.35~0.60
石棉基 D
金属陶瓷
0.70~1.50
三、摩擦片外径D、内径d、厚度b
TT cc DT 3m ax1 fZ 2p 0D 3(1 C 3)
增加D受以下因素限制：
1.圆周速度当v>65~70m/s时，衬片飞离 2.国标GB5764-86
D db
160 110 3.2 … …… 430 230 4.0
Temax 下限 上限 40 60
假设摩擦片上工作压力均匀，则有
2 R3 r3
p0π
4F D2d2
F π R2r2
Tc
fZF 3
R2 r2
对比Tc表达式，可得平均摩擦半径
2 R3 r3 Rc 3 R2 r2
当d/D≥0.6时，Rc可相当准确地由下式计算
Dd Rr Rc 4 2
Tc 12fZp0D3(1c3)
膜片弹簧离合器优点：
1）具有较理想的非线性特性,平衡性好 ； 2）结构简单,轴向尺寸小,零件数目少,质量小； 3）高速旋转时,压紧力降低很少,性能稳定； 4）压力分布均匀,摩擦片磨损均匀； 5）易于实现良好的通风散热,使用寿命长。
制造工艺 较复杂，对材 质和尺寸精度 要求高。
3．膜片弹簧支承形式