二、膜片弹簧的载荷变形特性
1. 膜片弹簧载荷与 变形的关系

膜 片 弹 簧
2f
1
r1
H
rf
λ
λ
1
R1
a)自由状态
1f
F1 b)压紧状态
λ
c)分离状态
膜片弹 簧在接合与 分离状态时的 受力及变形
λ
F2
F1
λ
rf
rf
F2
2
（1） 压紧力F1与膜片大端变形λ1的关系
Eh1 ln(R / r ) Rr 1 R r 2 F1 f (1 ) ( H 1 )(H )h 2 2 6(1 ) ( R1 r1 ) R1 r1 2 R1 r1
车型 轿、微、轻型货车 中、重货车 越、牵引车
β 1.20~1.75 1.50~2.25 1.80~4.00
2. 单位压力p0
影响
因素：
1）离合器使用：频繁， p0 取小些 ，反之p0取大些； 2）发动机后备功率大小：较小， p0 取小些 ，反之p0取大些； 3）离合器外径：D大， p0 取小些 ，反之p0取大些；
减少踏板力，操纵轻便。（单位压力小） 发动机缸数多，转矩平稳， β可取小些。 膜片弹簧离合器可以取小。（压紧力稳定）
下列因素要求β不宜选取过小
衬片磨损后，仍能可靠传递Temax，β 宜取大些。 防止离合器接合时滑磨过大，导致寿命下降； 使用条件恶劣，有拖挂，为提高起步能力； 柴油机因工作粗暴，转矩不平稳，β 宜取大些。
材料的摩擦因数变化要小
9. 具有足够的强度和良好的动平衡→工作
可靠、寿命长
10. 结构简单、紧凑、质量小，制造工艺好，
拆装、维修、调整方便
发展方向：
推式膜片弹簧离合器→拉式结构
传统操纵形式→自动操纵形式
§2-2
分类依据 从动盘数目
离合器的结构方案分析
分类
分类 单片 双片 多片 圆周布置 中央布置 斜向布置 圆柱弹簧 圆锥弹簧 膜片弹簧 拉式 推式 备注 轿、轻型车 重、轻型车 轻、中型车 重型车
双片
大
大
较 差
较 差
大
小
①外径尺寸相同，Temax一样，操纵机构传动比一样。
二、压紧弹簧和布置型式的选择
优点：结构简单，制造容易，应用较为广泛
缺点：受离心力产生严重变形，弹簧易受热退火
周布弹簧离合器
中央弹簧离合器

特点：弹簧压紧力是通过杠杆放大后作用于压盘上, 可选择刚度较小的弹簧

× cosα 特点：摩擦片磨损后，弹簧压紧力基本不变
第二章 离合器设计
§2-1 概述
一、离合器的功用 1. 确保起步平稳 切断和实现对传动系的动力传递，
2. 3.
以保证汽车起步时将发动机与传动 系平顺地结合，确保汽车平稳起步。
减少冲击 限制过载 减振降噪
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与噪声。
w
式中：
Z ( D2 d 2 ) 4
W
[w]
(2 9)
要求：减少滑磨、 防止温度过高，单 位摩擦面积滑磨功 应小于其许可值

W—汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（J）。
w—单位摩擦面积滑磨功(J/mm2)； [w]—w的允许值(J/mm2)；
单位摩擦面积滑磨功许用值 车型 [w]
凸块—窗孔式、销钉式、键块式、钢带式 为单片离合器长期采用的传统结构 用于双盘离合器 用于驱动中间压盘 轴向或径向布置
凸块—窗孔式
销钉式 键块式 钢带式
特点：无摩擦和磨损，无传动间隙，效率高，
无噪声，定中精度高，使用中平衡性好
§2-3 离合器主要参数的选择
离合器传递转矩的能力取决于摩擦面间的静摩擦力矩Tc ：
4、摩擦因数f、摩擦面数Z和间隙Δt
摩擦因数 f 取决于摩擦片所用材料及其工作温度、单位压
力和滑磨速度等因素 摩擦片材料主要有石棉基材料、粉末冶金和金属陶瓷等。 石棉基材料摩擦因数受工作温度、单位压力和滑磨速度 影响较大，而粉末冶金和金属陶瓷的摩擦因数较大且稳 定。 各种材料的 f 见表2-4。 Z—摩擦面数(从动盘数的2倍) 间隙Δ t一般为3～4 mm
讨 论：
1. 设工作压力均匀：
F p0 A p0
(D2 d 2 )
4
3 3
（2-3）
p0—摩擦面单位压力； D、d—摩擦片外、内径
1 D d 2. Rc(为摩擦片平均半径)： Rc 2 2 3 D d
当d/D≥0.6时，Rc=（D+d）/ 4
将(2)、(3)代入(1)：
接合处

膜片弹簧离合器——拉式和推式
主要区别——膜片弹簧安装方向相反，支承方式不同
形式 特点 膜片弹簧大端 膜片弹簧中部 分离轴承移动方向 拉式 支承在离合器盖上 压到压盘上 向右 推式 压在压盘上 支撑在支点上 向左
拉式和推式膜片弹簧离合器 特点比较
形式 特点 结构 质量 零件 压紧力 传递转矩 离合器盖变形 杠杆比 操纵 ① 拉式 简单 小 少 大 大 小 大 轻便 推式 复杂 大 多 小 小 大 小 略沉重 备注 拉式无中间支撑件 及支撑环数少
4.
二、摩擦离合器构成：
主动部分：
发动机飞轮、离合器盖、压盘
从动部分：
从动盘、减振弹簧、花键、从动盘毂
压紧部分：
压紧弹簧
操纵机构：
分离叉、分离弹簧、离合器踏板及传动部件、回位弹簧
三、对离合器的要求
1.可靠地传递发动机最大转矩Temax Tc=β·Temax β—后备系数 2.接合平顺柔和→确保起步平稳
减振器弹簧位置直径
（5） 离合器的能力限定范围
TC 0

4
Tc Z ( D2 d 2 )
[TC 0 ]
要求：在保证 离合器传递转矩 并保护过载的要 (2 8) 求下，单位摩擦 面积传递的转矩 应小于其许可值

式中： T —单位摩擦面积传递的转矩(N· m/mm2)； C0
[TC0]—TC0的允许值(N· m/mm2)。
（2-4）
3. Tc：
Tc

12
f Z p0 D3 (1 c3 ) （2-5）
式中： c= d/D，一般取 c= 0.53~0.70
二、离合器基本参数的选择
基本参数： β 和 p0 、D 和 d 及 b 1. 后备系数β：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 =Tc/ Temax
选取 原则 ：

摩擦片磨损后，离合器还能可靠地传递发动机最大转矩 要防止离合器滑磨过大 要能防止传动系过载
考虑以下因素，β不宜选取过大
防止传动系过载
紧急接合离合器，TC≥（2~3）Temax 不松开离合器、紧急制动，TC=（15~20）Temax
保证离合器尺寸小，结构简单。
单位摩擦面积传递转矩的许用值
离合器规格D/mm [TC0]×10 -2 ≤210 0.28
(N· m/mm2) ＞325 0.40
＞210~250 ＞250~325 0.30 0.35
（6） 离合器热负荷对p0的限定范围
0.10MPa p0 1.50MPa
（7） 离合器滑磨功的限定范围
式中：
（2-11）
E—材料的弹性模量，钢：E=21×104(N/mm2)； μ—泊松比，钢： μ=0.3； λ1—从自由状态算起的膜片弹簧大端加载点的变形量； h—弹簧钢板厚度； H—在自由状态下，碟簧部分的内截锥高度； R、r—在自由状态下，碟簧部分的大、小端半径； R1、r1—压盘加载点和支承环加载点半径。
§2-4 离合器的设计与计算 一、离合器基本参数的优化
基本参数：性能参数、尺寸参数
1.
设计变量
特点：β ∝ f (F，D，d) ；p0 ∝ f (F，D，d)
T T
X x1 x2 x3 F D d
2.
目标函数
目标：保证离合器性能要求下，使结构尺寸最小
2 2 f ( x) min ( D d ) 4
压紧弹簧布置形式
压紧弹簧种类 作用力方向
重型车 各式汽车
一、从动盘数的选择
特点 传递 转矩 能力 结 合 平 顺 较 差 较 好 从动 部分 转动 惯量 小 分 离 彻 底 好 散 热 能 力 好 轴 向 尺 寸 小 结 构 踏 板 力 ① 大 应用
片数 单片
小
简 单 复 杂
轿车、微、 轻型货车 （客） 中、重型货 车
措施：
将从动盘做成具有弹性的盘
在从动盘上装波形钢片
3.主动与从动部分分离要彻底
措施：
分离杠杆要有足够的刚度，在分离轴承推力作用下不变形 分离时压盘从动盘之间要有足够大的间隙 单盘0.85~1.3mm 从动盘片上开槽 作用：排屑、避免吸附作用
4. 从动部分转动惯量要小 →减轻换挡时的冲

3. 约束条件
（1） D(mm)的选取应使VD≯65~70m/s VD ne max D 10 3 65 ~ 70 m / s (2 7) 60 （2）内外径比c的限定范围
0.53 c 0.70
（3）β的限定范围
1.2 4.0
（4）d 的限定范围
d 2R0 50 mm
石棉基
p0的推荐值：
： p0=0.10~0.35MPa ： p0=0.35~0.60MPa ： p0=0.70~1.50MPa