第二章-离合器设计讲课稿
《离合器设计》课件
离合器的制造工艺
铸造法
通过将熔融的金属倒入模具中，待其冷却凝固后形成离合器的各个部件。铸造 法适用于批量生产离合器。
锻造法
通过施加外力将金属坯料塑造成离合器的各个部件。锻造法生产的离合器具有 较高的机械性能。
离合器的热处理工艺
退火处理
降低金属材料的硬度，提高其塑性和韧性。退火处理常用于消除铸 造或锻造过程中产生的内应力。
ABCD
效率原则
离合器设计应尽量减小摩擦损失，提高传动效率 ，降低能耗。
维护性原则
离合器设计应便于维护和保养，方便拆装和更换 易损件。
离合器设计的参数选择
摩擦片直径
根据所需传递的扭矩和转速选 择合适的摩擦片直径。
摩擦片材质
根据工作条件选择耐磨、耐高 温的摩擦片材料。
弹簧刚度
根据工作需求选择合适的弹簧 刚度，确保离合器的正常工作 。
材料优化
采用高强度、耐磨、耐高温的材料，提高离合器的性 能和寿命。
结构设计优化
优化离合器的结构设计和装配工艺，提高传递效率和 降低振动、噪声。
控制策略优化
采用先进的控制策略和算法，实现离合器的智能控制 ，提高驾驶舒适性和安全性。
05
离合器设计的实例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREA、能量回收系统等，提高离合器的能效和环保性能 。
THANKS
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按照控制方式
离合器可以分为机械式离合器和液压式离合 器。
离合器的工作原理
摩擦式离合器
通过摩擦力将动力传递 或断开，当摩擦力消失 时，动力传输被切断。
啮合式离合器
通过齿的相互咬合传递 动力，当齿的相对位置 发生变化时，动力传输
被切断。
汽车设计0206第二章 离合器设计 第六节 操纵机构
机械式和液压式操纵机构的助力器、气压式和自动 操纵机构等。
1.机械式：机械式操纵机构有杆系和绳索两种形 式。
普通杆系：结构简单、工作可靠，被广泛应用。 但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较 困难。
绳索式：传动机构可克服上述缺点，且可采用 吊挂式踏板结构。但其寿命较短，机械效率仍不高。 多用于轻型轿车中。
§2-6 离合器的操纵机构
一、对操纵机构的要求
4.应具有踏板行程限位器（限位螺钉），防止 操纵机构因受力过大而损坏。
5.具有足够刚度。 6. 传动效率要高。 7.发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响
其正常工作，操纵机构与车架、发动机无运 动干涉。 8.工作可靠、寿命长、维修保养方便。
§2-6 离合器的操纵机构
§2-6 离合器的操纵机构
液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和 管路等部分组成，具有传动效率高、质量小、 布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易 密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工 作、离合器接合较柔和等优点。广泛应用于 各种形式的汽车中。
§2-6 离合器的操纵机构
三、操纵机构的设计计算
踏板行程
S
S1 S2
(S0 f
ZS
c2 c1
)
a2b2d22 a1b1d12
§2-6 离合器的操纵机构
三、操纵机构的设计计算
踏板力（式2-43）
F
Ff i Fs
不考虑回位弹簧的作用，分离离合器所作功为：
WL
0.5
(F1
F )ZS
30J
§2-6 离合器的操纵机构
一、对操纵机构的要求 1.操纵轻便，踏板力要小，乘用车：80～150N， 商用车：<150～200N。 2. 踏板行程在一定的范围内，轿车：80～ 150mm，货车：<180mm 3.应具有踏板行程调整装置，以保证摩擦片磨 损后自由行程可以恢复。程（mm） ≤80~150 80~150 ≤150~200 ≤180
汽车设计讲稿-第二章 离合器设计
第二章离合器设计§2-1 概述在机械传动系中，离合器按其传递转矩的方式分类，除摩擦式外还有电磁式。
汽车上广泛采用摩擦式离合器。
一、摩擦离合器组成：1、主动部分：发动机飞轮、离合器盖、压盘2、从动部分：从动盘3、压紧机构：压紧弹簧4、操纵机构：分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件二、功用：1、切断和实现（对传动系的）动力传递，→平稳起步（起步平稳取决于两因素：人的操作；分离彻底，否则飞轮惯量将传到变速箱，会把齿轮打断）2、换档时，将发动机和传动系分离，减少齿轮间冲击，便于换档3、过载保护4、降低传动系振动和噪声三、设计要求：1、可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载2、接合平顺3、分离要迅速彻底4、从动部分转动惯量小，减轻换档冲击5、吸热和散热能力好，防止温度过高6、应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力7、操纵轻便8、作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小9、强度足，动平衡好10、结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便§2-2 离合器结构方案分析汽车应用最广泛的是干式盘形摩擦离合器。
干式盘形摩擦离合器分类：1、按从动盘数：单、双、多2、按弹簧布置形式：周、中央、斜3、按弹簧形式：圆柱、圆锥、膜片4、作用力方向：推、拉一、从动盘数选择：（盘形摩擦离合器）条件：转矩一样；盘尺寸一样；操纵机构一样。
二、压紧弹簧和布置形式的选择1 周置弹簧离合器：多用圆柱弹簧，一般用单圆周，重型货车用双圆周。
优：结构简单、制造方便、缺：弹簧易回火，发动机转速很大时，传递力矩能力下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。
应用：广泛2 中央弹簧离合器：离合器中心用一至两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。
优：压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火缺：结构复杂、轴向尺寸大应用：转矩大于400～450N·m的商用车上3 斜置弹簧：优：工作性能稳定，踏板力较小缺：结构复杂、轴向尺寸较大应用：总质量大于14t的商用车4 膜片弹簧：轿车、轻、中型货车及客车（大部分）1）优：a.弹簧压力在使用过程中不变→传递转矩的能力大致不变分离时，弹簧压力↓，踏板力↓b.膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用、结构紧凑、尺寸小、零件少、质量小。
第二章 离合器
教案课题章节第二章§2.1离合器的概述课型专业课课时2（3）教具学具电教设施多媒体离合器实物教师鲍晓沾教学目标知识教学点1、汽车离合器的作用、组成和工作原理2、汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程能力培养点1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程德育渗透点工作过程中培养学生5S理念，同时遵守职业道德养成吃苦耐劳的精神教学重点难点重点汽车离合器的作用、组成和工作原理难点汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程学法引导多媒体、举例、分组讨论、问答与练习教学内容更新、补充、删节无参考资料《汽车底盘构造与维修》周林福主编《汽车底盘常见维修项目实训教材》朱军主编课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间§2.2（1）离合器概述知识回顾：1、汽车传动系有哪些常见的布置形式？2、画出汽车传动系组成结构图（前置后驱）学习目标：1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程课程内容：●问题：什么是离合器？离合器装在哪里？离合器有什么功用？一、离合器的功用1) 使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步；2) 暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺；3) 限制所传递的转矩，防止传动系过载。
二、离合器的分类●摩擦离合器●液力：耦合器，变矩器●电磁离合器目前使用最多的使用最多的是摩擦式离合器，按照不同的方式还可以再分：1．根据摩擦表面的工作条件：干式、湿式（如自动变速器中）回答问题，上黑板画出示意图了解本节学习目标思考问题1、看实物2、了解作用实物比较了解离合器类型10分3分2分钟5分钟5分钟教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间2．根据从动盘的数目：单片（EQ1090、BJ2020、轿车）双片（CA1091）多片离合器3．压紧弹簧的不同：周布弹簧式（EQ1090、CA1091、BJ2020）膜片弹簧式（广泛应用）中央弹簧式、和斜置弹簧式4．操纵机构的不同：机械式、液压式、气压式和空气助力式等。
离合器设计介绍PPT
可靠性和耐久性
离合器应能在各种工况 下可靠地工作，保证车
辆的正常运行。
轻量化
在满足性能要求的前提 下，离合器应尽可能地 轻量化，以降低整车重
量。
成本优化
在保证性能的前提下， 应尽可能地降低离合器
的制造成本。
材料选择
01
02
03
高强度材料
离合器片应采用高强度材 料，以承受发动机的高扭 矩输出。
04
离合器设计案例分析
案例一：汽车离合器设计
总结词
汽车离合器设计是离合器设计中最常见的一种，它涉及到汽车的动力传输和驾驶性能。
详细描述
汽车离合器设计的主要目的是确保汽车在换挡时平稳过渡，防止传动系统过载，并确保发动机的稳定 运行。在设计过程中，需要考虑离合器的摩擦性能、热容量、耐久性以及与发动机和变速器的匹配等 因素。
为了便于维护和更换，离合器的模块化设计越来越受到重 视。模块化设计可以提高生产效率、降低成本，并方便维 修和升级。
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离合器设计介绍
目录
• 离合器概述 • 离合器设计基础 • 离合器设计流程 • 离合器设计案例分析 • 离合器设计的挑战与展望
01
离合器概述
离合器的定义和作用
离合器的定义
离合器是一种机械装置，用于控 制机械系统中的动力传输。
离合器的作用
离合器的主要作用是在不需要或 需要暂时中断动力传输时，将动 力源与负载分离或结合。
轴承和密封件设计
轴承和密封件用于保证离 合器的旋转和密封性能， 其设计应考虑耐磨性、耐 高温性和可靠性等因素。
性能测试
摩擦性能测试
测试离合器片的摩擦系数、摩擦稳定性和热容量 等性能指标。
第二章离合器
2．扭转减振器的作用
发动机传到汽车传动系统中的转矩是周 期地不断变化着的，这就使得传动系统中产生 扭转振动。如果其振动的频率与传动系统的固 有频率相一致就会发生共振，这对传动系统零 件寿命有很大影响。此外在不分离离合器的情 况下进行紧急制动或猛烈接合离合器时，瞬间 将造成对传动系统极大的冲击载荷，从而缩短 零件的使用寿命。 为了避免共振，缓和
压盘及传动方式
压盘是离合器的主动部分，在传递发动 机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动， 所以它必须和飞轮连接在一起；但这种连接 应保证压盘在离合器分离过程中能自由地作 轴向移动。常用的连接方式主要有凸块一窗 孔式、键连接式、传力销式和弹性传动片式 等。
二、中央弹簧离合器
仅采用一个或两个轴线重合、刚度较大的 内外螺旋弹簧作压紧弹簧，并布臵在离合 器中央的，称为中央弹簧离合器。
六、离合器的通风散热措施
离合器的从动片上开有径向的窄切口 在压紧弹簧和压盘之间装有石棉混合物制成的 隔热垫 离合器盖一般用钢板冲压成特殊的形状，在其 侧面与飞轮接触处开有4个缺口，当离合器旋 转时，空气将不断地循环流动，以使离合器通 风散热。 除了上述方法以外，还可采取以下方法来确保 离合器良好的通风散热：
第二章离合器
第一节 概述 第二节 摩擦离合器 第三节 离合器操纵机构
第一节概述
一、离合器的基本功用 1)在汽车起步时，通过离合器主、从动部分之间 的滑磨、转速的逐渐接近，确保汽车起步平稳。 2)当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的 迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮轮齿 间的冲击，保证换挡时工作平顺。 3)当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转 矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，防止 传动系统过载。
长征XD2150型汽车所用的即为中央弹簧双 盘离合器。
《离合器设计》课件
欢迎来到《离合器设计》的PPT课件。本课程将深入介绍离合器的定义、结 构、工作原理、设计参数、选型和安装、维修和保养以及发展趋势。让我们 一起探索离合器的奥秘吧。
什么是离合器
离合器是一种机械装置，主要用于控制动力传递，将发动机的动力通过轴系 传递给车辆的变速器。根据其工作原理和结构不同，离合器可以分为多种类 型。
离合器的设计涉及许多参数，包括摩擦片材料、接触面积、压盘弹簧和分离扭矩等。合理选取和计算这些参数 可以确保离合器的正常工作。
离合器的选型安装
选择合适的离合器需要考虑多个因素，如功率需求、应用环境和使用条件。正确安装离合器也是确保其正常运 行的重要步骤。
离合器的维修和保养
离合器可能会出现故障，通过诊断故障并进行适当的维修可以延长离合器的使用寿命。保养离合器也是确保其 正常工作的关键。
离合器的结构
离合器由多个组成部分构成，包括压盘、分离器、驱动盘、摩擦片等。每个 部分在离合器的工作中起着特定的作用，共同实现动力的传递和控制。
离合器的工作原理
离合器的工作原理是基于摩擦力的传递和分离。通过操作操作杆或踏板来控制离合器的接合和分离，实现发动 机与变速器之间的连接和断开。
离合器的设计参数
离合器的发展趋势
离合器的发展经历了多个阶段，从手动操作到自动化控制，以及液压、电子 技术的应用。未来，离合器将继续演进，适应新的技术和市场需求。
总结
通过本课程，我们了解了离合器的定义、结构、工作原理、设计参数、选型和安装、维修和保养以及发展趋势。 离合器设计的重要性和应用价值不可忽视。希望这些知识点回顾能够帮助您更好地理解离合器。
离合器的设计教学PPT
离合器设计
2.3.1从动盘数的选择
离合器结构选择
离合器设计
2.3.2压紧弹簧的型式 和布置
周置弹簧离合器
中央弹簧离合器
斜置弹簧离合器 F=Q*COSα
当磨擦片磨损时，压杆内端左移，弹簧伸 长，弹簧力Q 降低；与此同时，夹角α减 小，COSα增大。这样在磨擦片磨损范围 内乘积Q*COSα几乎保持不变。同样，当 分离时右拉传力套，Q*COSα也大致不变。
离合器结构选择
离合器设计
膜片弹簧离合器
离合器结构选择
离合器设计
2.3.3压盘的驱动方式:
凸块一窗孔式，销钉式、键 块式和钢带式
2.3.4分离杠杆和分离轴承
主要解决分离杠杆和压盘运动 的干涉问题
2.3.5离合器的散热通风 2.3.6从动盘
离合器结构选择
离合器设计
磨擦片 从动盘轴向弹性
离合器结构选择
离合器设计
主要内容
2.1概述 2.2离合器的接合过程 2.3离合器结构选择 2.4离合器基本参数和主要尺寸的选择 2.5压紧弹簧的设计 2.6扭转减振器 2.7传动系载荷
离合器设计
离合器基本参数和主要尺寸的选择
后备系数β
Tc =β.Temax
单位压力Po 摩擦片外径D 内径d
摩擦定理
离合器设计
膜片弹簧主要 参数的选择
比值H/h 和板厚h 膜片弹簧工作点位置的选择 比值R/r 膜片弹簧处于自由状态时的
圆锥底角α和分离指数
膜片弹簧的材 料与制造 膜片弹簧的支撑
压紧弹簧的设计
离合器设计
主要内容
2.1概述 2.2离合器的接合过程 2.3离合器结构选择 2.4离合器基本参数和主要尺寸的选择 2.5压紧弹簧的设计 2.6扭转减振器 2.7传动系载荷
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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
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
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
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：
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
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
离合器基本参数的选择
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
…… 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Hale Waihona Puke 的设计与计算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。
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
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。
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
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；
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。
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