汽车离合器设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020目录第一章绪论前言对于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，按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。

目前，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，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、压紧机构和操作机构等四部分。

离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其主要功用是：切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系统平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系统分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系统所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。

随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。

从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。

因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。

课程设计目的汽车设计课程是培养学生具有汽车设计能力的专业基础课，课程设计则是学生在学习了《汽车构造》、《汽车设计》等课程后一项重要的实践性教学环节，基本的目的是：①通过课程设计，综合运用汽车设计课程和其它选修课程的理论和实践知识，解决汽车设计问题，掌握汽车设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。

②学会分析和评价汽车及各总成的结构与性能，合理选择结构方案及有关参数，掌握一些汽车主要零部件的设计与计算方法。

③学会考虑所设计部件的制造工艺性、使用、维护、经济和安全等问题，培养汽车设计能力。

④通过计算，绘图，熟练运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料，进一步培养学生的专业设计技能。

⑤鼓励学生充分利用计算机进行参数的优化设计，CAD绘图，锻炼学生利用计算机进行设计和绘图的能力。

设计要求通过课程设计，对轿车离合器的结构、从动盘总成、压盘和离合器盖总成及膜片弹簧的设计有比较深入的熟悉并掌握。

首先通过查阅文献、上网查阅资料，了解汽车离合器的基本工作原理，结构组成及功能；通过对车型分析，路况分析和型式分析，制定出总体设计方案。

并对轿车膜片弹簧离合器进一步的认知和建模，并在指导老师的帮助下完成膜片弹簧离合器设计。

为了保证离合器具有良好的工作性能，设计的汽车离合器应满足如下基本要求：（1）在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。

为此，离合器的摩擦力矩应大于发动机最大扭矩；（2）接合平顺、柔和。

即要求离合器所传递的扭矩能缓和地增加，以保证汽车起步时没有抖动和冲击。

（3）分离时要迅速、彻底。

（4）离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。

（5）应具有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。

（6）应避免汽车传动系共振，具有吸收震动、缓和冲击和减小噪声能力。

（7）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳，尤其是对城市行驶的轿车和公共汽车，非常重要；（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的变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。

（9）摩擦式离合器，摩擦衬面要耐高温、耐磨损，摩擦衬面磨损在一定范围内时，要能通过调整，使离合器正常工作（10）应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长。

（11）结构应简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

技术参数及设计要求表车型参数本次设计要求如下：（1）离合器装配图一张视图投影准确，结构合理，画法规范，图面整洁，字体按规定用工程字书写，标题栏及零件明细表完整。

（2）零件图（四号图纸，非标准零件由老师指定）要求结构合理，尺寸公差标注规范，基准选择恰当。

（3）课程设计说明书一份（用统一规格）。

设计步骤（1）熟悉离合器结构及相关理论知识。

（2）根据所给题目进行车型分析，道路情况分析，所设计部件型式分析，进行主要参考型选择以及设计计算。

（3）绘制离合器总成装配图。

（4）绘制主要零件图。

（5）编写设计说明书。

第二章离合器摩擦片参数的确定后备系数β后备系数β是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

在选择β时，应考虑到摩擦片在使用中磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系统过载以及操纵轻便等因素。

各类汽车离合器β的取值范围见表2-1。

表2-1 离合器后备系数β的取值范围车型后备系数β乘用车及最大质量小于6t的商用车最大总质量为6-14t的商用车挂车根据设计要求本次课程设计的后备系数β范围为，取β=。

单位压力当摩擦片采用不用的材料时，取值范围见表2-2。

表2-2 摩擦片单位压力P0的取值范围p/MPa摩擦片材料单位压力石棉基材料模压编织0P 选择：MPa P 5.11.00≤≤,本次设计选取MPaP 2.00=离合器传递的最大静摩擦力矩C T 摩擦因数f 、摩擦面数Z 和离合器间隙△t摩擦片的摩擦因数f 取决于摩擦片所用的材料及其工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。

各种摩擦材料的摩擦因数f 的取值范围见表2-3表2-3 摩擦材料的摩擦因数f 的取值范围本次设计取f=。

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。

在前面的设计分析中已经陈述了本次设计选用的是双片推式膜片弹簧离合器，因此Z=4。

离合器间隙△t 是指离合器处于正常结合状态、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结合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。

该间隙△t 一般为3~4mm 。

本次设计取△t =3mm 。

摩擦片参数的选择初选摩擦片外径D 、内径d 、厚度b摩擦片外径是离合器基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和寿命，它和离合器所需传递转矩大小有一定关系。

D=330max)1(212C P f T e -πβ =330.6-1*0.2*4*0.2*3.141000*155*1.2*12）（≈178mm (2-1)取D =180mm离合器摩擦片尺寸系列和参数表2-4摩擦片标准系列尺寸，取mm D 180=mm d 125=mm b 5.3= 694.0=c 。

离合器基本参数的校核最大圆周速度式中，D v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）；m axe n 为发动机最高转速取4000r/min ；D 为摩擦片外径径取180mm ；故符合条件。

直径误差摩擦片的内、外径比c 应在～范围内，本次设计取c =Dd= ,代入（2-1）中 得D 1=176mm, D 1与D 的误差在1～3mm 之间，符合要求。

单位摩擦面积传递的转矩c0T0c T ==-)(422d D Z Tc π）（π22125-180x 4x 1864x 0.0008≈(N·m /2mm ) 式中，c T 为离合器传递的最大静摩擦力矩186m N ⋅； 式中，0C T 为单位摩擦面积传递的转矩（N ﹒m/2mm ）；为其许用值（N ﹒m/2mm ），按下表2-5选取。

表2-5 单位摩擦面积传递转矩的许用值当摩擦片外径D ≤210mm 时，][0c T =·m /2mm >·m /2mm ，故符合要求单位摩擦面积滑磨功为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w 应小于其许用值[w]。

汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)为：W = 1800n 2e 2π(2g202r a i i r m ) = 1800200014.322⨯(2224.1113.4551140x 0.3•) = (J) 式中，W 为汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功(J)m a 为汽车总质量取1140kg ； rr 为轮胎滚动半径；i g 为汽车起步时所用变速器档位的传动比；i 0为主减速器传动比；n e 为发动机转速(r/min),乘用车n e 取2000 r/min;w = )(422d D Z W -π = ）（22125-1803.14x24x11143.0 = mm 2式中，W 为汽车起步时离合器结合一次所产生的总滑磨功取11143J满足w < [w] = 0J/mm 2要求。

摩擦片的相关参数如表2-6第三章 膜片弹簧的设计膜片弹簧的基本参数的选择截锥高度H 与板厚h 比值hH和板厚h 的选择 为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的hH一般为～，板厚h 为2～4mm故初选h=mm ,hH=则H==mm . 自由状态下碟簧部分大端R 、小端r 的选择和rR比值 研究表明，R/r 越大，弹簧材料利用率越低，弹簧越硬，弹性特性曲线受直径误差的影响越大，且应力越高。

根据结构布置和压紧力的要求，R/r 一般为~。

则可取r=102mm ，R=125mm 。

当25.1=D d 时，摩擦片平均半径Rc=)(25.7641251804mm d D =+=+ 对于拉式膜片弹簧的r 值，应满足关系C R r >,即r=100mm 。

故取r=90,再结合实际情况取R/r=,则R=120mm 。

膜片弹簧起始圆锥底角α的选择α＝arctanH/(R-r)=(120-100)≈14°，满足9°～15°的范围。

分离指数目n 的选取取为n=18。

切槽宽度1δ、2δ及半径e r取1δ＝, 2δ=10mm, e r 满足r-e r >=δ2,则e r <=r-δ2=100-10=90mm 故取e r ＝80mm.压盘加载点半径1R 和支承环加载点半径1r 的确定1R 和1r 需满足下列条件：故选择1R ＝115mm ， 1r ＝106mm.校核： 2)(411DR d D ≤≤+(压紧)2)(411Dr d D ≤≤+(分离)210090)125180(41≤≤+(压紧)218082)125180(41≤≤+(分离) 故满足条件。

膜片弹簧工作点位置的选择膜片弹簧工作点位置如图所示，该曲线的拐点H 对应着膜片弹簧的压平位置，而且2/)(111N M H λλλ+=。

新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B 一般取在凸点M 和拐点H 之间，且靠近或在H 点处，一般H B 11)0.18.0(λλ-=，以保证摩擦片在最大磨损限度λ∆范围内的压紧力从B F 1到A F 1变化不大。