汽车双片摩擦片离合器项目设计方案

汽车双片摩擦片离合器项目设计方案

第1章离合器的设计原理及其要求

1.1离合器简介

联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三大器。它们涉及到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。

离合器是一种可以通过各种操作方式，在机器运行过程中，根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。

对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。

离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构。

1.2汽车离合器的主要的功用

1.2.1保证汽车平稳起步：

起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑动磨擦的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。

1.2.2 便于换档：

汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传动力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。

1.2.3防止传动系过载：

汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。

膜片弹簧离合器的优点：

1、弹簧压紧力均匀，受离心力影响小

2、即使摩擦片磨损，压紧负荷也不减小

3、离合器结构简单，轴向尺寸小，动平衡性能好

由于离合器上述三方面的功用，使离合器在汽车结构上有着举足轻重的地位。然而早期的离合器结构尺寸大，从动部分转动惯量大，引起变速器换档困难，而且这种离合器在结合时也不够柔和，容易卡住，散热性差，操纵也不方便，平衡性能也欠佳。因此为了克服上述困难，可以选择膜片弹簧离合器，它的转矩容量大且较稳定，操纵轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。

第2章离合器设计的相关参数和要求

设计涉及的车辆技术参数：某货车总5800a m kg =质量，后桥驱动质量分配前轴占40%。后轴占60%。轴距，2750L mm =，质心高度980g h mm =，要求设计最高车速max 50/u km h =，最低车速为min 5.0/u km h =。

设计涉及的发动机参数；功率150马力即110KW ，转速n =2000r/min ，最大转矩T e max =545 N.m 。

基本参数主要有性能参数β和P 0，尺寸参数D 和d 及摩擦片厚度b 。以及结构参数摩擦面数Z 和离合器间隙Δt ，最后还有摩擦因数f 。

为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足如下基本要求：

1）能可靠的传递发动机的最大转矩。

2）结合过程要平顺柔和，使汽车岂不是没有抖动和冲击。

3）分离时要迅速彻底。

4）离合器从动部分的转动惯量要小，以减轻换挡是变速器轮齿间的冲击力并方便换挡。

5）高速旋转时具有可靠的强度，应注意平衡免受离心力的影响。

6）应使汽车传动系避免共振，具有吸收振动，冲击和减小噪声的能力。

7）操纵轻便，工作性能稳定，使用寿命长。

以上这些要求中最重要的是使用可靠，寿命长以及生产和使用中的良好技术经济指标和环保指标。

第3章离合器摩擦片参数设计

3.1离合器摩擦片参数设计基本原理

摩擦离合器是靠存在于主从动部分摩擦表面尖的摩擦力矩来传递发动机扭矩的.

离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为

c C T fFZR = (2.1)

式中f 为摩擦面间的摩擦因数；F 为压盘施加在摩擦面上的工作压力；Rc 为摩擦片的平均摩擦半径；Z 为摩擦面数；单片摩擦离合器Z=2，双片摩擦离合器Z=4。

假设摩擦片上工作压力均匀，则有

4)(2200d D A F -==πρρ (2.2)

式中p 0为单位压力；D 为摩擦片外径；d 为摩擦片内径。

摩擦片的平均摩擦半径R C 根据压力均匀的假设，可表示为

(2.3)

当d/D ≥0.6时，R C 可相当准确地由下式计算

(2.4) 则有： (2.5)

式中，c 为摩擦片内外径之比，c=d/D ，一般在0.53～0.70之间。

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T C 应大于发动机最大转矩，即

c max =e T T β (2.6)

式中，max e T 为发动机最大转矩。

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。

基本参数主要有性能参数β和P 0，尺寸参数D 和d 及摩擦片厚度b 。以及结构参数摩擦面数Z 和离合器间隙Δt ，最后还有摩擦因数f 。

3.2离合器摩擦片参数设计计算

)(3223

3d D d D R c --=4d D R c +=)1(12330c D fZ T c -=ρπ