离合器的设计计算及说明

第3章 离合器的设计计算及说明

3.1 离合器设计所需数据

表3.1 离合器原始数据

汽车的驱动形式 4×2

汽车最大加载质量 2000 kg 汽车的质量 4325 kg

发动机位置 前置

发动机最大功率 75KW 发动机最大转速 4500r/min

发动机最大扭矩 ≥170N.m

离合器形式 机械、干式、单片、膜片弹簧（压式）

操纵形式 液压人力操纵 摩擦片最大外径 f=225mm 踏板行程 150~80mm

i 0=6.17 i g1=5.913 i g2=2.659 i g3=1.775 i g4=1.000 汽车最大时速

≥110 km/h

3.2 摩擦片主要参数的选择

采用单片摩擦离合器是利用摩擦来传递发动机扭矩的，为保证可靠度，离合器静摩擦力矩c T 应大于发动机最大扭矩max e T

摩擦片的静压力：

max e C T T ⋅=β

（3.1）

（

式中：β离合器后备系数（1>β）

发动机的最大扭矩可由式: p

e e n P T max

max 9549

α= （3.2）求得

式中： 75max =e P Kw,4500=p n r/min 。α在 1.1～1.3之间 ，取α=1.16，则

196max =e T N.m

（1）后备系数β是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择β时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车β=1.2～1.75。结合设计实际情况，故选择β=1.5。

则有β可有表3.2查得 β＝1.5。

表3.2 离合器后备系数的取值范围

车型

后备系数β 乘用车及最大总质量小于6t 的商用车 1.20～1.75 最大总质量为6～14t 的商用车

1.50～

2.25 挂车

1.80～4.00

摩擦片的外径可有式:max e D T K D = （3.3） 求得

D K 为直径系数，取值见表3.3 取16=D K 得D=221.11mm 。

表3.3 直径系数的取值范围

车型

直径系数D K 乘用车

14.6

最大总质量为1.8～14.0t 的商用车 16.0～18.5(单片离合器) 13.5～15.0(双片离合器)

最大总质量大于14.0t 的商用车

22.5～24.0

摩擦片的尺寸已系列化和标准化,标准如下表(部分):

表3.4 离合器摩擦片尺寸系列和参数

外径D\mm 160 180 200 225 250 280 300 325 内径d\mm 110 125 140 150 155 165 175 190 厚度/mm

3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3'1C - 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 D d C ='

0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 单面面积cm 2

106

132

160

221

302

402

466

546

摩擦片的摩擦因数f 取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。可由表3.5查得：

摩擦面数Z 为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本题目设计单片离合器，因此Z=2。离合器间隙Δt 是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合

器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙Δt 一般为3～4mm 。取Δt=4mm 。

表3.5 摩擦材料的摩擦因数的取值范围

摩擦材料

摩擦因数

f

石棉基材料 模压 0.20～0.25 编织 0.25～0.35 粉末冶金材料

铜基 0.25～0.35 铁基

0.30～0.50

金属陶瓷材料

0.4

离合器的静摩擦力矩为：

c c fFZR T =

（3.4）

与式（3.1）联立得：

()

3

'3max

112C

fzD T e -πβ （3.5） 代入数据得：单位压力23.00=p MPa 。

表3.6 摩擦片单位压力的取值范围

摩擦片材料

单位压力

0p /MPa

石棉基材料

模压 0.15~0.25 编织

0.25~0.35 粉末冶金材料

模压 0.35~0.50

编织

金属陶瓷材料

0.70~1.50 3.3 摩擦片基本参数的优化

（1）摩擦片外径D （mm ）的选取应使最大圆周速度0v 不超过65～70m/s ，即

01

.531022560

1060

33max =⨯⨯=

⨯=

--π

π

D n v e D m/s 70~65≤m/s

（3.6）

式中，0v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）；max e n 为发动机最高转速(r/min)。 （2）摩擦片的内、外径比'C 应在0.53～0.70范围内，即

7.067.053.0'≤=≤C

（3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围为1.2～4.0。

（4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d 必须大于减振器振器弹簧位置直径02R 约50mm ，即

5020+>R d mm