车辆与交通工程学院课程设计说明书设计类型汽车设计课程设计设计题目周置螺旋弹簧离合器设计姓名何祥聪学号************完成日期 2017.2.26 指导教师郭占正河南科技大学目录第一章离合器概述 (3)1.1离合器的基本组成和分类 (3)1.2 离合器的功用 (3)1.3离合器的工作原理 (3)1.4汽车离合器设计的基本要求 (4)第二章离合器结构方案选取 (5)2.1离合器设计的技术条件 (5)2.2离合器基本结构尺寸、参数的选择 (5)2.2.1 离合器后备系数β (6) (6)2.2.2 离合器转矩容量Tc.2.2.3摩擦片尺寸 (6)2.2.4单位压力的确定 (8)2.3摩擦片的一些约束条件 (8)2.3.1最大圆周速度的约束 (8)2.3.2扭转减振器布置半径的约束 (8)2.3.3摩擦片内外径之比的约束 (8)2.3.4单位摩擦面积传递的转矩的约束 (9)2.3.5单次接合的单位摩擦面积滑磨功的约束 (9)第三章离合器零部件的结构选型及设计计算 (10)3.1 从动盘选型 (11)3.1.1 设计从动片 (11)3.1.2 从动盘毂 (11)3.1.3从动盘摩擦材料 (13)第四章压盘和离合器盖 (13)4.1.压盘设计 (11)4.1.1压盘的几何尺寸的确定 (13)4.1.2压盘传动片的材料选择 (13)4.2离合器盖的设计 (14)第五章离合器的分离装置 (12)5.1分离杆设计 (15)5.2 分离轴承及分离套筒 (15)第六章圆柱螺旋弹簧设计 (16)6.1 结构设计要点 (16)6.2 结构设计 (16)6.3 弹簧的材料及许用应力 (17)6.4 弹簧的参数计算 (17)第七章扭转减震器 (19)结论 (24)参考文献 (25)第一章离合器概述1.1离合器的基本组成和分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，它的输出轴就是变速箱的输入轴。
在汽车行使过程中，驾驶员可根据需要踩下离合器或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。
一般由主动部分（飞轮、离合器盖、压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）、分离机构（分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等）和操纵机构（离合器踏板）五大部分组成。
摩擦离合器按从动盘的数目分为：单片离合器和双片离合器；按压紧弹簧的结构形式分为：螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。
图1-11.2 离合器的功用离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。
其主要作用；①.汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；②.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；③.限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；④.有效地降低传动系中的振动和噪声。
1.3离合器的工作原理离合器觉体来说应该由两部分组成：离合器和离合器操纵机构就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结结构上应有下列几部分：主动件、从动件、压紧弹簧和分离杠杆。
结构原理如下图：图1-2 汽车摩擦式离合器结构简图（a)接合（b）分离1-飞轮；2-从动盘总成；3-压盘；4-分离杆；5-分离套筒；6-离合器制动；7-离合器踏板；8-压紧弹簧；9-离合器盖；10-变速器第一轴（离合器输出轴）；11-分离拨叉及操纵连接杆图中可以看到，压盘3、分离杆4和压紧弹簧8一起组装在离合器盖9内，俗称为离合器盖总成。
盖总成通过螺栓安装到发动机飞轮上。
飞轮1和压盘3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。
飞轮1和压盘3之间为从动盘总成2，它作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入转矩，并通过其中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴10接受）。
压紧弹簧8通过压盘3把从动盘总成紧紧压在飞轮上，形成工作压力。
当发动机工作带动飞轮1和压盘3一道旋转时，通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。
离合器通常总是处于接合状态如图1-2（a）所示，当需要切断动力时，驾驶员通过踩踏离合器操纵系统中的离合器踏板7，并经过操纵传动杆系及分离拨叉11推动分离套筒5向前，消除间隙，使分离杆4绕其在离合器盖9上的支点转动，克服压紧弹簧8的工作压力，压盘3向后移动，从动盘总成2和压盘3脱离接触。
离合器分离时的状态如图1-3（b）所示，此时，从动盘总成2不再输出转矩。
分离套筒向左移时，在消除间隙后，输出轴10受到制动，转速很快下降。
此种状况成为离合器制动，其目的是为了容易换挡。
但这种离合器制动主要用在重型离合器上，一般离合器不一定采用。
1.4汽车离合器设计的基本要求在设计离合器时，应根据车型的类别，使用要求制造条件以及“三化”（系列化，通用化，标准化）要求等，合理选择离合器的结构。
在离合器的结构设计时必须综合考虑以下几点：①.在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。
②.接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。
③.分离时要迅速、彻底。
④.从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。
⑤.应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。
⑥.避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。
⑦.操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。
⑧.作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，保证有稳定的工作性能。
⑨.具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。
⑩.结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。
第二章离合器结构方案选取2.1 离合器设计的技术条件发动机基本参数如下：型号：EQB210-20最大功率（kw/r/min）：155/2500最大扭矩（Nm/r/min): 700/1600整车最大总质量：8590 kg最高车速：110 km/h由发动机内型号：EQB210-20，在网上搜索资料，与所给整车参数最像的是东风牌DHZ6980KT客车，轮胎参数10R22.5。
2.2离合器基本结构尺寸、参数的选择汽车上所用的摩擦离合器，一要传递发动机的转矩，二要靠它的滑磨使得汽车平稳起步，工作条件非常恶劣。
所以在设计离合器时，要求它在所有情况下都能可靠的传递发动机的转矩另外还要有足够的使用寿命，这就要合理的选择离合器的结构尺寸和其设计参数。
在确定离合器的结构之后，要确定其基本尺寸参数，它们是：摩擦片外径D 、单位压力p、后备系数β下列一些参数对上面参数的选择有很大的影响：发动机的最大转矩T max 、整车质量m a 、传动系总的速比i 0、变速器传动比和主减速器速比的积、车轮滚动半径r k2.2.1 离合器后备系数β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。
本设计是9吨商用车离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取值范围”（见下表2.2.1），结合设计实际情况，故选择β=1.4。
则有β可有表2.2.1查得 β＝1.6表2.2.1 离合器后备系数的取值范围2.2.2 离合器转矩容量T c离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。
离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为max c T T e β= 式中，β是离合器的后备系数 。
Nm11207006.1T c =⨯= 2.2.3摩擦片尺寸D 、d 、h摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。
当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩max e T 已知，适当选取后备系数β和单位压力P0，可估算出摩擦片外径。
表2.2.3 直径系数K D车 型直径系数K D 乘用车14.6 最大总质量为1.8～14t 的商用车单片离合器16～18.5 最大总质量大于14t 的商用车 22.5～24.0发动机转矩是重要的参数，当按发动机最大转矩来确定D.可由经验公式：max e D T K D =mm T K D e D 28.3867006.14max =⨯==初取D 后，还需注意摩擦片尺寸系列化和标准化，并且选取时选取尺寸应略大于计算尺寸可承受较大静摩擦力矩。
摩擦片内径d 不作为一个独立的参数，它和外径D 有一定的关系。
C =d /0.53~0.70D '=表2.2.5离合器摩擦片尺寸系列表由表选D=405mm,d=220mm对于摩擦片厚度h,我国已规定了三种规格: 3.2mm, 3.5mm , 4mm 。
初选h=4mm综上初选摩擦片参数为：Ｄ＝405ｍｍｄ＝220ｍｍｈ＝4ｍｍ543.0d/D C =='2.2.4单位压力的确定0P单独考虑p 的大小对摩擦片摩擦损耗的影响没有意义。
但是对于离合器，降低0P 就意味着要增加摩擦片面积，提高了允许磨耗，直接意义是提高了摩擦片的磨耗距离。
所以0P 的大小在一定程度上反映了离合器的使用寿命。
0P 值小，寿命长；0P 值大，寿命短。
所以确定摩擦片上的单位压力值0P 大小，就要考虑到离合器本身的工作条件、摩擦片的直径大小、摩擦材料及其品质等因素。
当摩擦片的外径比较大的时候要适当降低摩擦面上的单位压力0P 。
因为在其它条件不变时，摩擦片外径的增加会造成摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热严重，再加上整个零件尺寸较大，造成零件的温度梯度也大，零件受热不均匀。
趋利避害。
单位压力0P 应随摩擦片的外径增加而降低实际上是降低0P v 值。
由于采用的是螺旋弹簧，一般情况下不拖挂，基本上在公路上行驶，用以下公式计算0P333max 0(1/)e T fZP D d D βπ•=-取f =0.25，其他已知参数，代入求得0P =0.0135MPa单位压力ｐ０在容许范围之内认为所选离合器的尺寸、参数合适。
因此摩擦片材料是石棉基，模压成型。
2.3摩擦片的一些约束条件2.3.1最大圆周速度的约束摩擦片的外径D(mm)的选取应使最大圆周速度ＶＤ不超过65—70m/ss m D n p d /70~65V ≤=π由已知参数求得 : s m d /92.3360104051600V 3=⨯⨯⨯=-π最大圆周速度：d V 满足要求。
2.3.2扭转减振器布置半径的约束d>2R ０+50是为了保证扭转减振器的安装和其总刚度，这个由后面的扭转减振器安装半径决定，这里不作校核。
2.3.3摩擦片内外径之比的约束摩擦片内外径之比C 应在0.53-0.70范围内543.0d/D C == 摩擦片内外径之比满足要求。