摘要离合器是汽车传动系统中的重要组成，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，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。
在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。
本文主要是对轿车的膜片式弹簧离合器进行设计。
根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力的确定。
并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计和圆柱螺旋弹簧设计等。
并通过有限元软件对设计离合器进行结构分析，根据分析结果对离合器进行改进设计得出合理的设计方案。
关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；有限元分析；设计ABSTRACTThe clutch is an integral of the automotive transmission system,Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell, with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the process of moving vehicle, the driver may need Pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporary separation and progressive joint, to cut off the engine or transmission to the transmission input power.This paper is the saloon car theca spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system of steps and requirements, mainly for the following work：Select the design for the main parameters: the determination of friction-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified. And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower and cylindrical coil spring design.And through the design of finite element software for structural analysis of clutch,Based on analysis results,the improved frictional design.preferred design option,can therefore be attained.Key words：Clutch ;Theca spring;Friction disc;Finite element analysis; Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的意义 (1)1.2课题的研究现状 (1)1.3膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2)1.3.1膜片弹簧离合器的结构 (2)1.3.2膜片弹簧离合器的工作原理 (3)1.3.3膜片弹簧离合器的优点 (4)1.4设计的主要内容与技术路线 (5)第2章有限元基本理论 (6)2.1 有限元法的发展及应用 (6)2.1.1有限单元法的发展历史 (6)2.2.2有限元法的应用 (6)2.2机械结构有限元基本理论 (7)2.2.1机械结构有限元分析的基本理论 (7)2.2.2机械结构分析的有限元法 (7)2.2.3机械结构静态分析有限元法 (8)2.3 ANSYS软件简介 (9)2.4本章小结 (10)第3章方案选择与基本尺寸参数确定 (11)3.1方案选择 (11)3.2后备系数的选择 (11)3.3离合器基本性能关系式 (12)3.4摩擦片外径的确定 (12)3.5摩擦片的有限元分析 (14)3.5.1建立有限元模型 (14)3.5.2摩擦片的计算结果及结果分析 (15)3.6本章小结 (17)第4章主动部分设计 (18)4.1压盘参数的选择和校核 (18)4.2压盘的有限元分析 (18)4.2.1建立压盘有限元模型 (18)4.2.2压盘的有限元计算及结果分析 (19)4.2离合器盖设计 (21)4.3传动片设计 (21)4.4本章小结 (22)第5章从动盘总成设计 (23)5.1摩擦片设计 (23)5.2从动盘毂设计 (23)5.3从动片设计 (25)5.4扭转减振器设计 (25)5.4.1扭转减振器的功能 (25)5.4.2 扭转减振器的结构类型的选择 (25)5.4.3扭转减振器的参数确定 (27)5.4.4减振弹簧的尺寸确定 (28)5.5本章小结 (30)第6章膜片弹簧设计 (31)6.1膜片弹簧的概念 (31)6.2膜片弹簧的弹性特性 (31)6.3膜片弹簧的强度计算 (33)6.4膜片弹簧基本参数的选择 (34)6.5膜片弹簧的有限元分析 (36)6.5.1建立膜片弹簧PRO/E模型 (36)6.5.2膜片弹簧的有限元分析 (38)6.6本章小结 (40)第7章离合器分离装置的设计 (41)7.1分离杆的设计 (41)7.2离合器分离套筒和分离轴承的设计 (41)7.3本章小结 (42)第8章离合器操纵机构设计 (43)8.1操纵机构踏板力和行程 (43)8.2操纵机构结构形式 (43)8.3操纵机构设计计算 (43)8.4本章小结 (45)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 (49)第1章绪论1.1课题研究的目的意义离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的部件，其主要作用是：传递和切断发动机传给传动系的动力，以保证汽车的平稳起步、停车和换挡；当传给离合器的转矩超过它所能传递的最大摩擦转矩时，离合器主、从动部分之间产生滑磨，从而对传动系统起到保护作用。
此外，离合器还可以有效地降低传动系中的振动和噪声。
课题研究对象是应用最广泛的膜片弹簧离合器，具有结构简单紧凑、操纵轻便、传动可靠、传递准确以及效率高等特点。
主要零件包括膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等，这些关键零部件的设计对整个离合器性能具有很大的影响。
传统设计是设计工程师根据自己的理论知识和丰富的工程设计经验首先针对用户的需求进行概念设计，定出结构的类型和形式，选择材料，按规定要求和标准给出受力情况，提出初始设计方案，然后进行结构分析，再根据分析结果进行各个方面的校核;如果不符合经济和安全的要求，则修改初始设计，再进行结构的重分析，重校核，直到满足为止。
这种设计的一个主要缺点是难以找到材料的合理分布，因而不易做出比较理想的既经济又安全的设计方案。
采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。
在此基础上，再进行离合器设计不但可以获得最佳的离合器基本参数，还可以大大缩短离合器总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。
1.2课题的研究现状在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。
它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。
它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。
采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。
它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。
那时曾出现过蹄-鼓式离合器，其结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。
蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。
无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。
现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。
多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。
早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。
采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。
浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。
此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。
但毕竟还是优点大于缺点。
因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。
石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。
此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。
20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。
早期的单片干式离合器由与锥形离合器相似的问题，即离合器接合时不够平顺。
但是，由于单片干式离合器结构紧凑，散热良好，转动惯量小，所以以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功地开发了价格便宜的冲压件离合器盖以后更是如此。
实际上早在1920年就出现了单片干式离合器，这和前面提到的发明了石棉基的摩擦面片有关。
但在那时相当一段时间内，由于技术设计上的缺陷，造成了单片离合器在接合时不够平顺的问题。
第一次世界大战后初期，单片离合器的从动盘金属片上是没有摩擦面片的，摩擦面片是贴附在主动件飞轮和压盘上的，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。
后来改用多个直径较小的弹簧，沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最为通用的螺旋弹簧布置方法。
这种布置在设计上带来了实实在在的好处，使压盘上的弹簧的工作压力分布更均匀，并减小了轴向尺寸。
多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到接合盘式平顺，因此现在广泛采用于大、中、小各类车型中。