轿车离合器总成三维设计
轿车离合器总成三维设计
作者：xxxx 指导老师：xxxx;
（ XXXX大学工学院年级专业：XXXXX（x）班合肥230036）
摘要：离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，保证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；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，能限制传动系所承受的最大转矩，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和噪声。本文通过对某款汽车整车参数的分析，从而对其离合器进行设计，首先对其离合器的结构形式进行选择，我选择了湿式摩擦膜片弹簧离合器，并利用Catia三维软件绘制轿车膜片弹簧离合器装配图；再进行离合器的基本结构尺寸和参数的选择及计算；最后进行离合器零件的结构选型及设计计算，主要是对从动盘总成设计，压盘、传力片的设计校核，膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核，并绘制离合器零件图。
关键词：膜片弹簧离合器数据分析 Catia绘制三维图设计校核
1 绪论
1.1 离合器的简介
联轴器、离合器和制动器是机械传动系统中重要的组成部分，共同被称为机械传动中的三大器。它们涉及到了机械行业的各个领域。广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺和交通运输各部门。
离合器是一种可以通过各种操作方式，在机器运行过程中，根据工作的需要使两轴分离或结合的装置。
对于以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，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的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、和操纵机构等四部分。
离合器作为一个独立的部件而存在。它实际上是一种依靠其主、从动件之间的摩擦来传递动力且能分离的机构，见图1-1离合器工作原理图
图1-1 离合器工作原理图
1—飞轮；2—从动盘；3—离合器踏板；4—压紧弹簧；5—变速器第一轴；6—从动盘
毂
1.2 我国汽车离合器的发展近况
我国汽车业的高速发展，带动我国汽车离合器市场需求持续大幅增长。随着我国自动档轿车的增加，我国传统离合器行业的发展前景日益担忧，不少企业都在寻求新的持续发展的途径。2007年以前，我国汽车产量持续增长、汽车保有量的增加、出口市场需求的扩张等三大因素推动我国汽车离合器行业连续8年快速发展，2007年我国汽车离合器的产量突破1000万套。自2008年以来，受全球金融危机影响，中国汽车销量为938万辆，增长率仅为6.7%，离合器的市场规模约为55亿元。到2010年，我国离合器总销售额将达84亿元，其中，盖总成2800万件，从动盘总成5700万件，液力变矩器100万套以上。目前国产离合器已经能够全面覆盖国内各种车型产品并具有足够的研发、制造和供货能力，干摩擦式离合器仍将是“十一五”期间汽车动力系统中的主要应用部件。在技术目标方面，离合器的可靠性和寿命指标要达到或接近国外同类产品水平，传递转矩超过3000牛米的大容量重型离合器要形成批量供货，要掌握AT、LTD、DCT和DMF等关键技术，在离合器及其电子操控系统的集成开发方面取得突破，建立离合器的综合自动检测系统，以及建立模拟工况和实车试验标准，形成更为完善的离合器产品评价体系。按照离合器行业的规划，“十一五”期间，汽车离合器行业要形成3~5家年销售量超过300万套的“小巨人”企业和5~10家年销售量超过120万套的规模企业，并出现产销规模进入世界离合器行业前10名的中国企业。
2009年9月我国共销售汽车133.18万辆，环比增长16.98%，同比增长77.88%，再创历史新高。与此同时，由于政府购车补贴计划停止导致美国汽车市场9月出现20%左右的下滑，中国汽车月销量在8月屈居第二后，9月再度跃居世界第一。2009年1-9月，我国汽车累计销售966.27万辆，同比增长34.24%，超过2008年全年28.22万辆。9月作为传统销售旺季，市场呈良好表现是在预期之中的，在10月中旬我国汽车产销有望双超千万辆，全年将有可能超过1200万辆。在汽车产销增速快速提升的带动下，行业内各项主要经济指标结束下降，呈现增长，其中主营业务收入和利润总额增长均超过两位数，经济运行形势表现良好。1-8月，汽车行业累计实现主营业务收入18905.82亿元，同比增长10.27%，实现利润1223.29亿元，同比增长17.57%。汽车出口当月表现较为出色，环比呈现明显增长。9月，共出口汽车3.05万辆，环比增长38.98%，同比下降36.74%，1-8月累计出口汽车21.74万辆，同比下降57.17%。尽管出口降幅较上半年略有减缓，但汽车出口总体仍未摆脱低迷走势。中国汽车零部件产业规模迅速扩大、出口迅速增长、零部件企业创新活动踊跃、关键零部件基本都实现了本土化生产。中国汽车零部件产业的不足一是规模比较小、实力弱；二是处在国际分工中最低端；三是研发能力严重不足。新中国成立60年、特别是改革开放30年来，中国经济飞速发展。民营企业在这个过程中异军突起，以其独特的活力迅速成长。当前零部件行业中，民营资本和境外资本已经开始占据主要地位。进入新世纪，民营企业展现出旺盛的生命力。此时，民营企业的合法权益得到法律保障，其发展被纳入国家经济发展正常轨道。民营汽车零部件企业在党的政策方针指引下得到提高和稳步发展。万向集团、万安集团、万丰奥特集团、信义玻璃、浙江银轮机械、上海久乐安全气囊等众多优秀民营零部件企业迅速成长。根据国家信息中心的调查研究，民营汽车零部件企业数量占中国零部件企业总数的49%，工业总产值所占比重为24%，营业收入所占比重为20%。面向未来，肩负重任的民营零部件企业将迎来更富挑战性的考验。在市场竞争日益激烈的背景下，最贴近市场的民营企业必须接受优胜劣汰的法则，特别是一些以低成本优势展开竞争的外向型企业，要主动转型才有出路。本研究咨询报告由中研普华咨询公司领衔撰写，在大量周密的市场调研基础上，主要依据了国家统计局、国家商务部、国家海关总署、国家工业和信息化部、国务院发展研究中心、中国汽车工业协会、中国汽车流通协会、中国汽车用品联合会、《中国汽车报》、中国行业研究网、国内外相关刊物杂志的基础信息以及汽车离合器科研单位等公布和提供的大量资料，结合中研普华公司对汽车离合器相关企业的实地调查，对我国汽车离合器行业发展现状与前景、市场竞争格局与形势、赢利水平与企业发展、投资策略与风险预警、发展趋势与规划建议等进行深入研究，并重点分析了汽车离合器行业的前景与风险。报告揭示了汽车离合器市场潜在需求与潜在机会，为战略投资者选择恰当的投资时机和公司领导层做战略规划提供准确的市场情报信息及科学的决策依据，同时对银行信贷部门也具有极大的参考价值。
1.3 现代主要离合器的两大分类
（1）操纵离合器类
（1）机械离合器：片式离合器、牙嵌离合器、圆锥离合器、摩擦块离合器、转键离合器、齿行离合器、销式离合器、键式离合器、棘轮离合器、鼓式离合器、扭簧离合器、涨圈离合器、闸带离合器、离合制动器；
（2）电磁离合器：片式电磁离合器、牙嵌电磁离合器、圆锥电磁离合器、扭簧电磁离合器、转差电磁离合器、磁粉离合器；
（3）液压离合器：片式液压离合器、牙嵌液压离合器、浮动块液压离合器、圆锥液压离合器、调速离合器、液压离合制动器；
（4）气压离合器：片式气压离合器、气胎离合器、圆锥气压离合器、浮动块气压离合器、气动离合制动器
（2）自控离合器类：
（1）超越离合器：牙嵌超越离合器、棘轮超越离合器、滚柱离合器、楔块离合器、同步离合器、滑销超越离合器；
（2）离心离合器：钢球离合器、缓冲离心离合器、橡胶弹性离心离合器、闸块离合器
1.3 目前国际上几款新型离合器
沃尔沃Powershift湿式双离合器；
经过这几年的逐渐普及，双离合器变速箱的基本技术原理已经被广泛了解，而沃尔沃在这一新的领域实现了技术上的突破。与大众最近采用干式离合器的七速DSG变速箱不同，Powershift采用的是湿式双离合器——浸泡在润滑油里的离合器片对离合器进行润滑和冷却——可以将动力输送给六个档位中的任何一个，由电脑控制的离合器根据汽车速度和转速对驾驶者的换档意图做出判断，可以预选择下一挡位从而实现档位的快速切换。
日本铃木汽车配置的Viscodrive?粘滞离合器
Viscodrive 粘滞离合器是一种紧凑、轻巧的装置，可以提供适时四驱功能，并且无需昂贵的车载电子设备或驾驶员干预，即可提高车辆的牵引性能。此外，它还可以减轻令人不悦的驱动管路噪音和振动，高度可靠，并且经过精心设计，在整个生命周期内都无需维护。这款经过充分实践检验的产品由多块浸没在硅油中的摩擦片组成。当驱动（前）桥打滑时，摩
擦片间的相对转速差将会产生剪应力，将扭矩从一块摩擦片传递到另一块摩擦片，重新分配后,传到后桥。
宝马M3配置的M DCT七速双离合器
身为全球第一款针对“高扭力、高转速”发动机所开发的七速双离合器变速箱，M-DCT 变速箱利用两组油冷式离合器，分别控制奇数挡位（包括倒挡）和偶数挡位。在进行换挡操作前，一组离合器便已预先咬合下一挡位的齿轮，在另一组离合器咬合现行挡位齿轮后，便可立即承接下一挡位，达到几近无间隙的换挡速度。根据原厂数据，采用M-DCT变速箱的M3 Coupe可在4.6秒完成0至100km/h加速，比原先六速手动车型成绩提升0.2秒；而平均油耗则为每百公里11.9升
昊锐旅行车四驱版配备的第四代Haldex离合
该系统会通过每个轮子上的ABS传感器的反馈信号，将扭矩传回给各个轮子上，这样可以有效保证车辆在雪地的行驶安全性。Haldex离合器是一种电控多片式离合器，它可以为全时四轮驱动4 MOTION的前后桥灵活分配驱动力。该离合器的调控装置可以根据每次打滑、汽车行驶动态性能以及驱动扭矩对离合器进行连续调控。电子稳定程序（ESP）内包含了Haldex离合器调节功能，帮助提高行车安全性。
大众最新型汽车配置的干式双离合器
大众公司最新的7挡DSG变速器对未来汽车双离合器系统的发展有指导性的意义,它带来了灵便、运动同时舒适的驾驶感受。总部位于德国巴登州Buehl的LuK公司是业界离合器和变速器系统的专家,和大众汽车紧密合作,开发了这款最新的干式双离合器。它在燃油经济性方面与配备湿式双离合干式离合器就是通过刚性的摩擦连接，比如说两个铁片子在接触面上很粗糙，来实现的传递能量湿式的就是在干式的基础上里面充满了油液惯性摩擦连接，干式离合器能耗下，结构较简单，少了些液压管路，在相同排量理论比湿湿省10%的油耗。
1.4 膜片弹簧离合器
1.4.1 膜片弹簧离合器具有很多优点：
首先，由于膜片弹簧具有非线性特性，因此当摩擦片磨损后，弹簧压力几乎可以保持不变，且可减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，零件数目减少，
质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸；另外，由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀，也易于实现良好的散热通风等。
图1-4 膜片弹簧示意图
2 离合器基本参数的定
表2-1 某款轿车的基本配置参数
b
2.1 离合器后备系数β
后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。后备系数β保证了离合器能可靠传递发动机转矩的同时，还有助于减少汽车起步时的滑磨，提高离合器的使用寿命。
在选择β时，应考虑以下几点：
1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。
2)要防止离合器滑磨过大。
3)要能防止传动系过载。
显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，β不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；货车总质量越大，β也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的β值应大于单片离合器。
汽车离合器的后备系数β推荐如下（供参考）：
小轿车：β=1.20～1.3 ；载货车：β=1.7～2.25 ；带拖挂的重型汽车或牵引车：β
=2.0～3.0。
国外对小轿车的离合器推荐其后备系数β值为1.2，因为小轿车的离合器都采用膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上小轿车的后备功率较大，使用条件较好，故宜取小值1.20.
2.2 单位压力p
单位压力p
对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，加应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的
热负荷，p
0应取小些；后备系数较大时，可适当增大p
。
当摩擦片采用不同材料时，p
按下列范围选取：
石棉基材料 p
=0.10～0.35MPa
粉末冶金材料 p
=0.35～0.60MPa
金属陶瓷材料 p
=0.70～1.50MPa
2.3 摩擦片外径D、内径d和厚度b
摩擦片外径是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构重量和使用寿命，它和离合器
所需传递的转矩大小有一定关系。显然，传递大的转矩，就需要有大的尺寸。发动机转矩是
重要参数，当按发动机最大转矩T
emax
（N·m）来选定D时，有下列经验公式参考：
D （2.1）
式中，系数A反映了不同结构和使用条件对D的影响，可参考下列范围：小轿车A=47；
一般载货汽车A=36（单片）或A=50（双片）；
自卸车或使用条件恶劣的载货汽车A=19。
按T
emax
初选D以后，还需注意摩擦片尺寸的系列化和标准化，表2为我国摩擦片尺寸的标准。
表2-1 离合器摩擦片尺寸系列和参数
对摩擦片的厚度h,我国已规定了3种规格：3.2mm，3.5mm和4mm
2.4 所选离合器基本参数的确定
本次毕业设计所选离合器的基本参数确定：
某款轿车的发动机最大转矩 T
emax
=146 N·m ，根据经验公式D=初选摩擦片外径D，小轿车A=47，则摩擦片外径为
D176.2mm
===
按照我国离合器摩擦片尺寸系列标准（见表2-1），最后选定摩擦片的尺寸为
D=180mm，d=125mm，h=3.5mm，c=0.694。
采用膜片弹簧离合器，使用条件较好，故取后备系数β=1.2。摩擦面片采用有机材料，
单位压力p
为0.35～0.5MPa。
用公式βT
emax =
12
π
fZp
D3(1－c3)验算单位压力p
：
式中，f 为摩擦面间的静摩擦因数，取f=0.3；Z 为摩擦面数，单片离合器的Z=2。
βT emax =
12
π
fZp 0D 3(1－c 3) （2.2） 1.2×146=
12
π
×0.3×2×p 0×0.183×0.667 则p 0=0.28MPa
单位压力p 0在容许范围之内，认为所选离合器的尺寸、基本参数合适。
图2-1 摩擦片的Catia 视图
3 离合器零件的结构选型及设计计算
3.1 从动盘总成设计
从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和从动盘毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求： 1)转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。 2)应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，减小磨损。 3)应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。摩擦面片采用有机材料。采
用带扭转减振器的从动盘（整体式弹性从动片），从动片通常用1.3～2.0mm厚的钢板冲压而成。将其外缘的盘形部分磨薄0.65～1.0mm，以减小其转动惯量。整体式弹性从动片一般用高碳钢（如50）或65Mn钢板，热处理硬度38～48HRC。
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它装在变速器输入轴前端的花键上，一般采用齿侧定心的矩形花键，花键轴与孔采用动配合。
从动盘毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0～1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢(如45，40Cr等)，表面和心部硬度一般在26～32HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺，对减振弹簧窗口及与从动片配合处应进行高频处理。
减振弹簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等弹簧钢丝。
花键的结构尺寸可根据从动盘外径和发动机转矩按国标GB1144—1974选取。
表3.1 离合器从动盘毂花键尺寸系列[2]
表3-2 所选从动盘毂花键参数
花键尺寸选定后应进行强度校核。由于花键损坏的主要形式是由于表面受挤压过大而破坏，所以花键要进行挤压应力计算，当应力偏大时可适当增加花键毂的轴向长度。
挤压应力计算公式： σ挤压=
P
nhl
（MPa ） （3.1） 式中，P 为花键的齿侧面压力，N 。它由下式确定：
花键的齿侧面压力max
4(D'')e T P d Z
=
+式中，d ′，D ′分别为花键的内外径，m ；Z 为从动盘
毂的数目；Temax 为发动机最大转矩，N ·m ；n 为花键齿数；h 为花键齿工作高度，m ；
1
()2h D d ''=-l 为花键有效长度，m 。则max 44146
12425('')(0.0260.021)1
e T P N D d Z ?=
==++?
故σ挤压=
P 1242524.810[(0.0260.021)/2]0.020
nhl ==?-?MPa<[σ挤压]=30MPa
图 3-1 从动盘总成三维视示图
3.2 离合器盖总成设计
离合器盖总成除了压紧弹簧外还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支承环等。
3.2.1 离合器盖设计
为了减轻重量和增加刚度，轿车的离合器盖常用厚度约为3～5mm的低碳钢板（如08钢板）冲压成比较复杂的形状。应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。离合器盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。为了加强离合器的冷却，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开通风窗口。
3.2.2 压盘设计
1.压盘传力方式选择采用传力片的传力方式，由弹簧钢带制成的传力片的一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上。传动片的作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转，分离时，又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各传动片沿圆周切向均匀分布，简化了压盘结构，降低了对装配精度的要求，还有利于压盘的对中性和离合器的平衡。
2.压盘几何尺寸的确定
初步确定压盘外径为200mm,内径为120mm，厚度为15mm，材料为灰铸铁HT200铸成，硬度为HB170～227。
压盘设计时，在初步确定压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升，它不应超过8～10℃。若温升过高，可适当增加压盘的厚度。
图3-2 压盘三维视图
（τ——温升，℃； W ——滑磨功，N ·m ；
γ——分配到压盘上的滑磨功所占的百分比，单片离合器压盘γ=0.50。 c ——压盘的比热容，铸铁压盘 c=544.28J/(kg ·K)； m 压盘——压盘质量，kg 。） 压盘质量 m 压盘=π[200()2
2－120()22
]×15×10-9×7.83×103=2.36kg
取 m 压盘=2.5kg
整备质量 m a =1325 Kg ，滚动半径 R=0.30 m ，汽车起步时发动机转速n e =2000 r/min ，主减速器传动比 0i =4.35，变速器最大传动比 g i =3.455。 滑磨功222
222
22
22
0 3.14200013250.301163418001800 4.35 3.455
e a g n m R W J i i π???=
==?? 温升 γW 0.511634
τ=
4.27cm 544.28 2.5
?==?压盘℃?[τ]=8℃ 所以压盘设计合理。 3.2.3 传力片的尺寸确定
传动片的作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转，分离时，又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。
布置：常用3～4组，每组2～4片，每片厚度为0.5～1.0mm 。
根据选择的条件和依据本次设计的传动片采用4组(i=4)，每组4片(n=4)的形式，具体尺寸为，宽b=20mm ，厚h=0.5mm ，两孔间距为l=40mm ，孔直径为d=6mm ，传动片切向布置，圆周半径R=70mm ；传动片弹性模量E=2510?MPa 。
(1)计算传力片的有效长度1l :
1 1.540 1.5631l l d mm =-=-?=
(2)
计算传力片的弯曲总刚度:
53
3
31112210150.54412120.20/311000
x EJ ni K MN m l ∑???????===? (3) 根据上述分析，计算以下3种工况的最大驱动应力及传力片的最小分离力：
①彻底分离时， max max max max
max 32136e e f Eh T f T l inRbh inRbh
σ=
-+
（4.3） 按照设计要求，0,0e f T ==,由上述公式可知0σ=。
②压盘和离合器盖组装成总成时,0e T =,通过分析计算可知max 3.5f mm = 计算最大应力5max max
22
133 3.52100.5109231a f Eh MP l σ????===
③离合器传扭时，分正向驱动（发动机向车轮）和反向驱动（车轮向发动机），max
f 出现在离合器摩擦片磨损到极限状况时，通过尺寸链计算可知max f =2.4mm
（Ⅰ）正向驱动：
max max max max
max 321522
363 2.42100.56146 2.410001461000
314470200.54470200.5
388.6e e a
f Eh T f T l inRbh inRbh
MP σ=
-+????????=-+????????= （Ⅱ）反向驱动：
max max max max
max 32
1522363 2.42100.56146 2.410001461000
314470200.54470200.5
1116.6e e a
f Eh T f T l inRbh inRbh
MP σ=
+-????????=+-????????=
可见反向驱动最危险，由于在取计算载荷时比较保守，明显偏大，因此传力片的许用应力可取其屈服极限。故传力片材料选择80号钢。
④传力片的最小分离力（弹性恢复力）发生在新装离合器的时候，从动盘尚未磨损，离合器在接合状态下的弹性弯曲变形量此时最小，根据设计图纸确定f=0.87mm 。传力片的弯曲总刚度0.17/K MN m ∑=，当f=0.87mm 时，其弹性恢复力为
6=K 0.20100.871000174.4F f N ∑=??÷= 弹
根据计算和校核认为该设计合理。
3.3 膜片弹簧主要参数的选择
3.3.1 H/h 比值的选择
H/h 比值是指碟簧的原始内截锥高度H 及弹簧片厚度h 之比。设计膜片弹簧时，要利用其非线性的弹性变形规律，因此要正确选择其弹性特性曲线的形状，以获得最佳的使用性能。膜片弹簧的弹性特性和H/h 比值有关，不同的H/h 比值可以得到不同的弹性特性曲线。如图4.1所示，载荷F 与变形λ之间的关系：①当2 变；③当H h <时，弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域，即当变形增加，载荷反 而减小。具有这种特性的膜片弹簧很适用于作为离合器的压紧弹簧。④当H h =时，具 有更大的负刚度区域；⑤当H h >时，具有载荷为负值的区域。一般汽车离合器膜片弹簧的H/h 值在1.5～2范围内选取。常用的膜片弹簧板厚为2～4mm ，本设计取 1.54H h =。 图4.1 膜片弹簧的弹性特性曲线 1. 2/ 2. 2/=h H 3. 22/2< 4. 22/=h H 5. 22/>h H 3.3.2 R 及R/r 的确定 通过分析表明，R/r 越小，应力越高，弹簧越硬，弹性曲线受直径误差影响越大。汽车离合器膜片弹簧根据结构布置和压紧力的要求，R/r 常在1.2～1.3的范围内取值。本设计 根据实际情况取 1.244R r =，摩擦片的平均半径76.254 c D d R += =mm ，c R R >取80R mm =则80 64.31.244 1.244 R r mm = ==。 3.3.3 膜片弹簧起始圆锥底角α 汽车膜片弹簧一般起始底角α在10°～14°之间，()()r R H r R H -≈-=arctan α。本设计取α=11.5°，则()11.5(8064.3) 3.15180H R r mm π α=-=?? ?-=? ， 2.051.54 H h mm = =。 3.3.4 膜片弹簧小端半径r f 及分离轴承作用半径r p 膜片弹簧小端半径r f 值应大于变速器第一轴花键的外径，取r f =15mm ，r p =18mm 。 3.3.5 分离指的数目n 和切槽宽δ1、δ2及半径r e n 取为18，δ1=3.2～3.5mm ，δ2=9～10mm ，r e 的取值应满足（r-r e ）>δ2。本设计取n=18，δ1=3.2mm ；δ2=10mm 。 3.3.6 支承圈平均半径l 和膜片弹簧与压盘的接触半径L l 应略大于且尽量接近r ，L 应略小于R 且尽量接近R 。本设计取L=78mm ，l=64mm 。膜片弹簧应用优质高精度钢板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。国内常用的碟簧材料的为60Si2MnA ，当量应力可取为1700～1900N/mm 2。 图3-4 弹簧膜片示图 图3-5 离合器的总装视图 结论 随着汽车的不断更新与发展，汽车的离合器也在不断的更新发展，从传统的操纵离合器和自控离合器发展到现在的干式双离合器，湿式双离合器，Viscodrive?粘滞离合器，M DCT 七速双离合器等多种新型离合器，膜片弹簧离合器由于它的各种优点，所以它的应用依然和普遍，本文依据江淮同悦系列轿车进行膜片弹簧的离合器的设计，通过Catia三维软件的应用对离合器的几大主要部件，如摩擦片，压盘，膜片弹簧，等进行了设计和校核，使其能够达到相应的强度和工作温度，大大提高了离合器的工作效率和应用范围，通过这次的毕业设计，使我们充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为我们即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于我们由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 致谢 在这次毕业设计过程中，我真正的认识自己在大学四年所学知识的不足，所以遇到了很多的困难，但是这次的毕业设计也让我学到很多的东西，让我将大学四年所学到的知识得以串联使用，让我第一次创造了属于我自己的成果，首先要感谢夏萍和黄莉莉两位指导老师。此次毕业设计是在指导老师的精心指导下完成的，指导老师安排每周一次的问题解答及指导，真的给了我很大的帮助与支持。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向夏萍导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 参考文献 [1] 陈家瑞.汽车构造(下册).北京：机械工业出版社，2005 [2] 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社，2007 [3] 徐石安，江发潮.汽车离合器.北京：清华大学出版社，2005 [4] 林世裕.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造.南京：东南大学出版社，2006 [5] 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社，2005 [6] 朱龙根.机械设计.北京：机械工业出版社，2006 [7] A. C. Rao. Trans. On the Performance of Kinematic Chains. CSME [J] 12 No. 2 ,2007 [8] D. G. Chetwynd and P. H. Phiuipsonx. New Development of the Automobile Clutch Technique. J.Phys.E:Sciinstrum.[J]2005. Abstract: clutch automobile transmission is direct and the engine connected to the assembly, whose main function is to cut off and to realize the power transmission, ensure the car started the engine and transmission system will smooth the joint, to ensure the smooth start car; the shift when the engine and transmission system will reduce the separation, transmission shift gear between the shock; in the work are subjected to large dynamic load, can limit the maximum torque transmission system, to prevent transmission of the various parts and damage due to overload; effectively reduce the vibration and noise of transmission lines. This article through to a vehicle parameter analysis, then the clutch design, the first of its clutch structure form selection, I choose the wet friction clutch diaphragm spring, and the use of three-dimensional Catia software rendering of diaphragm spring clutch assembly; then the clutch structure dimensions and parameters selection and calculation; finally, clutch parts structure selection and design calculation, mainly for the driven disc assembly design, plate, design and calibration of the force transmission piece, diaphragm spring main parameters selection, design and strength check, and draw the clutch parts diagram. 汽车设计离合器课程设 计修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】 汽车设计课程设计离合器设计说明书 目录 一、离合器设计的目的及相关概述 (1) 1.1 离合器基本功用 (1) 1.2 离合器相关结构的介绍 (1) 1.3 离合器的设计要求 (2) 1.4拉式膜片弹簧的优点 (3) 二、离合器摩擦片参数的确定 (3) 2.1摩擦片相关参数确定之前的数据准备 (3) 2.1.1后背系数确定 (3) 2.1.2单位压力的确定 (4) 2.1.3摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙 (4) 2.2 摩擦片参数的选择 (5) 2.2.1初选摩擦片参数外径D、内径d和厚度b (5) 2.2.2 离合器传递最大转矩 (6) 2.3摩擦片参数的校核 (6) 2.3.1 摩擦片最大圆周速度的校核 (6) 2.3.1 单位滑磨功的校核 (6) 三、膜片弹簧的设计 (6) 3.1 膜片弹簧参数的设计 (7) 3.2 膜片弹簧参数的校核 (9) 四、主要零部件的设计 (10) 4.1 扭转减震器的设计 (10) 4.2 扭转用弹簧的设计 (12) 4.3 从动盘毂的设计 (14) 4.4 离合器盖结构的设计 (15) 4.5 压盘的设计 (14) 4.5.1 设计要求 (15) 4.5.2 压盘几何尺寸及材料的确定 (15) 4.5.3 压盘的校核 (16) 4.6 支撑环 (16) 五、操纵机构 (16) 5.1 操纵机构的简介 (16) 5.2离合器踏板行程计算 (18) 5.3 踏板力计算 (13) 六、设计小结 (19) 七、参考文献 (21) 附录 (22) 第1章绪论 1.1选题的目的 本次设计，我力争把离合器设计系统化，为离合器设计者提供一定的参考价值。抛弃传统的推式膜片弹簧离合器，设计新式的拉式膜片弹簧离合器是本次设计的主要特点。 1.2离合器发展历史 近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接听总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片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。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采用多片离合器。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离合器[1]。 近来，人们对离合器的要求越来越高，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。 随着汽车发动机转速、功率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。随着计算机的发展，设计工作已从手工转向电脑，包括计算、性能演示、计算机绘图、制成后的故障统计等等。 1.3离合器概述 按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要 工学院 课程设计 离合器设计 （设计题目） 1310111006俊男 （学生） 专业名称：车辆工程 课程名称：汽车设计 指导教师 (职称)：飞豹（副教授） 完成日期： 2014 年6月25日 2014年6月 摘要 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，保证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；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，能限制传动系所承受的最大转矩，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和噪声。 本文通过对轿车整车参数的分析，并在拆装轿车膜片弹簧离合器及对其进行结构分析的基础上，对轿车离合器进行重新设计，使得轿车离合器设计更合理。首先对轿车离合器的结构型式进行合理选择，主要是对从动盘数及干湿式的选择、压紧弹簧的结构型式及布置和从动盘的结构型式选择，并利用CAXA电子图板软件绘制轿车膜片弹簧离合器装配图；再进行离合器的基本结构尺寸和参数的选择及计算；最后进行离合器零件的结构选型及设计计算，主要是对从动盘总成设计，压盘、传力片的设计校核，膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核，并绘制离合器零件图。 关键词：轿车离合器膜片弹簧设计校核 Abstract Clutch is the assembly which is directly connected with engine in the automobile power train. And its main function is to cut off or implement the power transmission in the power train. It ensured the engine and the power train perfectly smooth join together when the automobile starting up and insure the automobile smooth starting up. The clutch is disconnected the engine and the power train when the automobile stage changeover. It reduced the impact between the shift gears of the transmission. When the transmission worked by the great dynamic load, the clutch can limit the breakdown torque of the power train, to prevent the accessory of the power train damage due to overload. It effectively reduced the vibration and noise of the power train. In this paper, based on the analysis of the car parameters, on the basis of dismantle and install diaphragm spring clutch of sedans and its structural analysis to redesign the sedan clutch for it makes the design of the car clutch more reasonable. First, we should be choose the structure of the car clutch reasonable. It is mainly choose the structure of the driven disk that wet or dry, the structure of pinched spring and the layout. And I make use of CAXA electronic drawing board software draw the assembly drawing of the cars Diaphragm spring clutch. Than I make sure the choice and design calculation of the clutch structure size and the basic parameters. Finally, I carry on the structure type slection of clutch parts and the design calculation. It is mainly design and checking the driven disk assembly, platen and patch of force. And I make sure diaphragm spring main parameters of the selection, design, strength check and draw the clutch detail drawing. Keywords：Car clutch; Diaphragm spring; Design; Checking 1、离合器概述 对于以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，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的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、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的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平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以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和噪声。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 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）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7）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。 技术参数: 车型：华丽特锐2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（N·m/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm 3、结构方案分析 3.1从动盘数的选择：单片离合器 单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩 一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。 单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。 3.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。 1. 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点： 1) 具有较理想的非线性弹性特性。 2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4) 以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。 5) 通风散热良好，使用寿命长。 6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。 3.3膜片弹簧的支撑形式 图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。 图3-1 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生向工程技术人员转变有着重大的实际意义。 离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。 1.1离合器设计的基本要求 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)操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7)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。 1.2技术参数及论文要求 丰田车系自动变速器标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N] 丰田车系自动变速器 一、丰田车系自动变速器的型号及结构特点： （一）、变速箱型号 在丰田汽车上，采用的自动变速箱形式较多，其型号主要有：A130L、A131(L)、 A132(L)、A140E/L、A141E、A142E、A240E/L、A241E/L/H、A340E/H/F、A341E、A342E、A540E/H、A541E、A650E、A750E/F、A761E、A440F、A442F、U140E/F、U151E/F、U241E、A245E、A246E、U341E、U540E、U541E等。 丰田自动变速箱的型号与通用自动变速器的型号一样，都具有比较特定的含义，了解和掌握这些特定的含义，我们便可以先从型号上知道变速箱的一些特点，从而为我们后面的维修工作打下基础。下面以“A541E”为例，对丰田自动变速箱型号的含义进行说明： 特别说明：上述各型自动变速箱中，A340H、A340F、A540H型自动变速器，其后面均省略了“E”，它们都是电控自动变速器，并带锁止离合器；A241H、A440F、A442F型自动变速器，其后均省略了“L”，但均带有锁止离合器。对于改进后的自动变速器，只增加了锁止离合器或驱动轮的个数，其余未做改动，则只在原型号后加注“L”、“F”或“H”，原型号不变。 （二）结构特点 1、丰田自动变速器是最早采用电控系统的自动变速器之一，因此其纯液控变速器较少，现在运用较多的一般都是半电控或全电控自动变速器，半电控自动变速器都由一根节气门拉线调节主油压(图一)，这种拉线只调油压，不调换挡点。 2、在丰田汽车的自动变速器中，行星齿轮机构大多采用辛普森行星齿轮机构，其特点是共用太阳轮，整体结构比较简单，这有利于初学者理解和分析变速箱的传动路线，并掌握其维修方法。 一汽丰田柯斯达离合器设计 摘要 我国的车辆工业相对于世界其他先进国家相当落后，虽然从国外引进了许多新产品、新技术，但是离全面掌握核心技术还有很长的差距。本设计最典型的轻型客车技术参数为依据，对其进行膜片弹簧离合器设计。希望能使我国离合器的自主开发能力及产品设计水平得到一定的提高。 现代汽车摩擦离合器在设计中根据车型的类别，使用要求，与发动机的匹配要求，制造条件以及标准化、通用化、系列化要求等，合理地设计离合器总成的结构显的尤为重要。本文研究了离合器及其操纵机构系统的结构知识、设计理念及方法等。并且对离合器及其操纵机构的主要零件进行了详细的设计计算，其中重点研究了膜片弹簧、扭转减振器、操纵机构和摩擦片的设计方法、思路、理论。对结构元件分析、主要参数及零件载荷的确定、强度计算方法都有详细的介绍。 关键词：离合器，膜片弹簧，摩擦片，操纵机构，设计 FAW Toyota Coaster clutch design Abstract Vehicles industry of China is opposite to the world other advanced countries quite falls behind, although from overseas has introduced many new products, the new technology, but to comprehensively grasps the core technology also to have the very long disparity. This design most typical medium truck technology parameter is the basis, carries on the diaphragm spring coupling design to it. The hope can cause our country coupling the independent development ability and the product design level obtains the certain enhancement. The modern automobile friction clutch acts according to the vehicle type in the design the category, the operation requirements, with the engine match requirement, the manufacture condition as well as the standardization, the universalization, the serialized requirement and so on, reasonably designs the structure which the coupling always becomes to reveal especially is important. This article has studied the coupling and its the ontrols organization structure knowledge, the design idea and the method and so on. And has carried on the detailed design calculation to the coupling and its the ontrols organization major parts, has studied the disk spring, the reverse shock absorber, the ontrols organization with emphasis and the clutch plate design method, mentality, theory. To the structural element analysis, the main parameter and the components load determination, the strength calculation method all has the detailed introduction. Key Words: Clutch，Diaphragm Spring，The Clutch Plate，Ontrols Organization，Design 汽车设计课程设计离合器设计说明书 目录 一、离合器设计的目的及相关概述 (1) 1.1 离合器基本功用 (1) 1.2 离合器相关结构的介绍 (1) 1.3 离合器的设计要求 (2) 1.4拉式膜片弹簧的优点 (3) 二、离合器摩擦片参数的确定 (3) 2.1摩擦片相关参数确定之前的数据准备 (3) 2.1.1后背系数确定 (3) 2.1.2单位压力的确定 (4) 2.1.3摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙 (4) 2.2 摩擦片参数的选择 (5) 2.2.1初选摩擦片参数外径D、内径d和厚度b (5) 2.2.2 离合器传递最大转矩 (6) 2.3摩擦片参数的校核 (6) 2.3.1 摩擦片最大圆周速度的校核 (6) 2.3.1 单位滑磨功的校核 (6) 三、膜片弹簧的设计 (6) 3.1 膜片弹簧参数的设计 (7) 3.2 膜片弹簧参数的校核 (9) 四、主要零部件的设计 (10) 4.1 扭转减震器的设计 (10) 4.2 扭转用弹簧的设计 (12) 4.3 从动盘毂的设计 (14) 4.4 离合器盖结构的设计 (15) 4.5 压盘的设计 (14) 4.5.1 设计要求 (15) 4.5.2 压盘几何尺寸及材料的确定 (15) 4.5.3 压盘的校核 (16) 4.6 支撑环 (16) 五、操纵机构 (16) 5.1 操纵机构的简介 (16) 5.2离合器踏板行程计算 (18) 5.3 踏板力计算 (13) 六、设计小结 (19) 七、参考文献 (21) 附录 (22) 一、离合器设计的目的及相关概述 了解乘用车离合器的构造，掌握离合器的工作原理，了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理，同时，学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目，掌握单独设计课题和项目的方法，从而设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性，结构简单，便于维护的乘用车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作设计打下良好的基础，通过这次课程设计，使学生充分认识到设计工程所需要的步骤，以及自身所应具备的专业素质，未进入社会提供良好的学习机会，对与由学生向工程技术人员转变具有重要的现实意义。 1.1离合器基本功用 离合器通常安装在发动机和变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。 1）在汽车起步时，通过离合器主、从动部分的滑磨而使它们的转速逐渐接近，以确保汽车起步平稳。 2) 当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮的冲击，保证换挡时工作平稳。 3) 当离合器转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，以防止传动系统过载。 1.2 离合器相关结构的介绍 膜片弹簧离合器总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等部分组成。 燕山大学 课程综合训练报告课题：经济型轿车离合器设计 目录 前言 (2) 1、国内外行业和应用现状 (3) 1.1 国内外的行业现状 (3) 2.2 国内外的应用现状 (5) 2、膜片弹簧离合器的结构形式和特点 (6) 2.1膜片弹簧离合器的结构形式 (6) 2.2膜片弹簧离合器结构特点 (8) 3、膜片弹簧离合器设计注意的规范和原则 (9) 4、离合器设计采用的三维软件和效果图 (10) 4.1离合器设计采用的三维软件 (10) 4.2离合器设计效果图 (10) 5、设计小结 (15) 前言 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。离合器是机械传动中的常用部件，可将传动系统随时分离或接合。对其基本要求有:接合平稳，分离迅速而彻底;调节和修理方便;外廓尺寸小;质量小;耐磨性好和有足够的散热能力;操作方便省力，常用的分为牙嵌式与摩擦式两类。 （1）起步平稳 这是离合器的首要功能。在汽车起步前，自然要先起动发动机。而汽车起步时，汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系（它联系着整个汽车）与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，汽车将突然向前冲一下，但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时，具有很大的惯性，对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩的作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速（一般300-500RPM）以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能起步。 因此，我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器分离，使发动机和传动系脱开，再将变速器挂上档，然后逐渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合。在接合过程中，发动机所受阻力矩逐渐增大，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上，而不致熄火。同时，由于离合器的接合紧密程度逐渐增大，发动机经传动系传给驱动 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。 毕业设计-《离合器设计》 第1章绪论 1.1选题的目的 本次设计，我力争把离合器设计系统化，为离合器设计者提供一定的参考价值。抛弃传统的推式膜片弹簧离合器，设计新式的拉式膜片弹簧离合器是本次设计的主要特点。 1.2离合器发展历史[1] 近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的是摩擦式离合器，它是利用摩擦副间的摩擦力来传递转矩的离合器。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片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。进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才采用多片离合器。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离合器[1]。 随着汽车发动机转速、功率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。随着计算机的发展，设计工作已从手工转向电脑，包括计算、性能演示、计算机绘图、制成后的故障统计等等。 1.3离合器概述 按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证汽车平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面 模块二电控液力自动变速器齿轮 变速机构 课题三丰田系列轿车自动变速器 知识点 1、掌握辛普森行星齿轮机构的特点 2、掌握辛普森行星齿轮机构（A341E ）动力传动路线的分析方法（高级工）。 3、了解辛普森行星齿轮机构（A341E ）动力传动路线的分析方法（中级工）。 4、理解A341E 自动变速器执行元件工作表 5 、熟记A341E 自动变速器各零件名称。 技能点 掌握丰田A341E 自动变速器执行元件的拆装、调整方法与步骤，高级工要求掌握检修方法与技术标准。 任务引入 随着汽车技术的不断发展，现在许多豪华轿车都是采用“前置发 动机后轮驱动”的布置形式。所以，本任务主要介绍适合于后驱形式汽车使用的变速器一一丰田皇冠3.0轿车的A340和凌志LS400轿 车的A341系列变速器，其外形如图2-3-1所示 图2-3-1丰田A341自动变速器外形图 本任务要求对丰田A341E变速器机械传动部分进行拆卸与检 任务分析 在检修任何一款变速器之前，首先要对该变速器的传动路线进行分析，在此基础上，再进行针对性的解体检查。 相关知识 一、丰田A341E自动变速器行星齿轮变速机构 丰田A341E自动变速器是丰田公司为凌志LS400型豪华轿车研发的一款四速后驱变速器。该变速器的行星齿轮变速器采用辛普森式行星齿轮机构，共有3个行星排。其中最前面的超速行星排只在超速挡时起作用，称为超速排；后面两排行星齿轮在1?3挡时起作用。 图2-3-2丰田A341EH动变速器动力传动乐意图 1、换档执行元件 丰田A341E自动变速器的执行元件包括4个制动器，3个离合 器和3个单向离合器，共10个执行元件。该机构的特点是前排行星架与后排齿圈都与输出轴相连（也称前架后圈结构）、前后太阳轮共用。如表2-3-1 表2-3-1丰田A341E自动变速器的执行元件关系表 2、丰田A341E 自动变速器行星齿轮变速机构的结构 丰田A341E 自动变速器行星齿轮变速机构部件分解图如图 2-3-3 所示。 1 ）、超速档行星排组件 汽车设计课程设计离合器设计说明书 姓名：范小南 班级：B110210 学号：B11021023 目录 一、离合器设计的目的及相关概述 (1) 1.1 离合器基本功用 (1) 1.2 离合器相关结构的介绍 (1) 1.3 离合器的设计要求 (2) 1.4拉式膜片弹簧的优点 (3) 二、离合器摩擦片参数的确定 (3) 2.1摩擦片相关参数确定之前的数据准备 (3) 2.1.1后背系数确定 (3) 2.1.2单位压力的确定 (4) 2.1.3摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙 (4) 2.2 摩擦片参数的选择 (5) 2.2.1初选摩擦片参数外径D、内径d和厚度b (5) 2.2.2 离合器传递最大转矩 (6) 2.3摩擦片参数的校核 (6) 2.3.1 摩擦片最大圆周速度的校核 (6) 2.3.1 单位滑磨功的校核 (6) 三、膜片弹簧的设计 (6) 3.1 膜片弹簧参数的设计 (7) 3.2 膜片弹簧参数的校核 (9) 四、主要零部件的设计 (10) 4.1 扭转减震器的设计 (10) 4.2 扭转用弹簧的设计 (12) 4.3 从动盘毂的设计 (14) 4.4 离合器盖结构的设计 (15) 4.5 压盘的设计 (14) 4.5.1 设计要求 (15) 4.5.2 压盘几何尺寸及材料的确定 (15) 4.5.3 压盘的校核 (16) 4.6 支撑环 (16) 五、操纵机构 (16) 5.1 操纵机构的简介 (16) 5.2离合器踏板行程计算 (18) 5.3 踏板力计算 (13) 六、设计小结 (19) 七、参考文献 (21) 附录 (22) 一、离合器设计的目的及相关概述 了解乘用车离合器的构造，掌握离合器的工作原理，了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理，同时，学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目，掌握单独设计课题和项目的方法，从而设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性，结构简单，便于维护的乘用车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作设计打下良好的基础，通过这次课程设计，使学生充分认识到设计工程所需要的步骤，以及自身所应具备的专业素质，未进入社会提供良好的学习机会，对与由学生向工程技术人员转变具有重要的现实意义。 1.1离合器基本功用 离合器通常安装在发动机和变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。 1）在汽车起步时，通过离合器主、从动部分的滑磨而使它们的转速逐渐接近，以确保汽车起步平稳。 2) 当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮的冲击，保证换挡时工作平稳。 3) 当离合器转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，以防止传动系统过载。 1.2 离合器相关结构的介绍 膜片弹簧离合器总成由膜片弹簧、离合器盖、压盘、传动片和分离轴承总成等部分组成。 1）离合器盖 离合器盖一般为120o或90o旋转对称的板壳冲压结构，通过螺栓与飞轮连接在一起。离合器盖是离合器中结构形状比较复杂的承载构建，压紧弹簧的压紧力最总都要由它来承受。 2）膜片弹簧 膜片弹簧是离合器最重要的压紧元件，在其内孔圆周表面上开有许多均布的长径 项目二：离合器的认识与拆装 一、目的要求 1、认识离合器的功用、类型、结构及工作原理 2、掌握离合器的拆装方法与步骤 3、学会离合器踏板自由行程的调整方法 二、工具仪器、设备 离合器拆装常用工具、专用工具、EQ1092和桑塔纳2000离合器总成若干 任务一：离合器的认识 底盘总体结构： 汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系组成。 传动系：传递发动机动力到驱动轮，由离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥组成； 行驶系：支承和传递各种载荷，保证汽车正常行驶，由车架、车桥、车轮和悬架组成； 转向系：改变保持汽车行驶方向，由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成； 制动系：减速停车，由制动器及控制装置等组成。 （一）离合器的功用与分类 1.功用： （1）使汽车平稳起步； （2）中断动力传递，配合换挡； （3）防止传动系过载。 2.类型： （1) 按从动盘的数目 -单片式：EQ1090、BJ2020、轿车 -双片式：CA1091 -多片式：很少采用 （2) 按压紧弹簧的型式 -周布弹簧式：EQ1090、CA1091、BJ2020 -膜片弹簧式：广泛应用（如桑塔纳2000、CA1092、丰田海斯等） -中央弹簧式： 目前汽车上与手动变速器配合的大多数采用摩擦式离合器，而自动变速器中离合器与变速器制成一体。 （二）摩擦式离合器的结构及工作原理 1. 曲轴 2. 从动轴(变速器一轴) 3. 从动盘 4. 飞轮 5. 压盘 6. 离合器盖 7. 分离杠杆 8. 回位弹簧 9. 分离轴承和分离套筒10. 回位弹簧 11. 分离叉12. 离合器踏板13. 分离拉杆14. 调节叉 15. 回位弹簧16. 压紧弹簧17. 从动盘摩擦片18. 轴承 1、基本结构：摩擦式离合器由主动部分、从动部分、分离机构、压紧装置和操纵机构五 个部分组成。 主动部分：曲轴旋转，通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动。 从动部分：双面带摩擦衬片的从动盘为离合器从动部分，通过花键套装在变速器输入轴上。 分离机构：由分离杠杆、分离轴承、分离叉等组成。 压紧装置：由装在离合器盖与压盘间的压紧弹簧组成。可分为周布螺旋式、中央弹簧式和膜片弹簧式。 操纵机构：踏板到调节叉是操纵机构，目前汽车上广泛采用机械式或液压式操纵机构。 2、工作原理： 离合器设计指导书 一、设计的目的、任务及要求 1.目的 1）通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点； 2）根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器； 3）熟悉离合器设计的一般过程； 4）对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。 2.任务和要求 任务：设计给定车型离合器总成（不包括操纵机构）。 要求：在组长的领导下，各小组成员分工开展设计工作。设计完成后，每组要提交离合器设计说明书一份，从动盘总成装配图一张（1号）和零件图X张（3号）（每位成员需绘制一张图）。以组长为主进行设计工作，每位小组成员都要参方案论证，承担部分设计计算工作。 3.基本参数：按总体设计时给出的，缺少的参数上网查找（类似车型的即可）。 4.参考资料 1）《汽车工程手册》第二分册，机械工业出版社； 2）《离合器》，徐石安等编，人民交通出版社。 二、离合器结构方案选择 离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下： 1.从动盘数：单片； 2.压紧弹簧形式：膜片弹簧； 3.分离时离合器受力形式：推式； 4.压盘驱动形式：传力片式； 1）扭转减振器：有； 2）离合器操纵机构：机械式。 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生 “车到山前必有路，有路必有丰田车”，这是丰田汽车公司广为人知的名言，各型丰田汽车经济、适用且便于维修的优点深受广大汽车消费者喜爱，这使得丰田汽车在我国的汽车保有量呈稳步增长的趋势。在自动变速箱方面，丰田汽车通常采用AW公司生产的自动变速箱，为方便大家理解、掌握和维修，从本期开始，我们就针对丰田汽车自动变速箱的结构特点、改进措施以及故障诊断方法等进行详细的分析和说明。 一、丰田车系自动变速箱的型号及结构特点： （一）、变速箱型号 在丰田汽车上，采用的自动变速箱形式较多，其型号主要有：A130L、A131(L)、A132(L)、A140E/L、A141E、A142E、A240E/L、A241E/L/H、A340E/H/F、A341E、A342E、A540E/H、A541E、A650E、A750E/F、A761E、A440F、A442F、U140E/F、U151E/F、U241E、A245E、A246E、U341E、U540E、U541E等。 丰田自动变速箱的型号与通用自动变速箱的型号一样，都具有比较特定的含义，了解和掌握这些特定的含义，我们便可以先从型号上知道变速箱的一些特点，从而为我们后面的维修工作打下基础。下面以“A541E”为例，对丰田自动变速箱型号的含义进行说明： A——代表自动变速箱5——驱动形式：1、2、5--前驱，3、6、7--后驱 4——前进挡个数：3--3前速，4--4前速，5--5前速 1——变速箱的生产序号 E——类型：电控带锁止，无“E”--全液控；L--变矩器带锁止，H或F--四轮驱动 特别说明：上述各型自动变速箱中，A340H、A340F、A540H型，其后面均省略了“E”，它们都是电控自动变速箱，并带锁止离合器；A241H、A440F、A442F型自动变速箱，其后均省略了“L”，但均带有锁止离合器。对于改进后的自动变速箱，只增加了锁止离合器或驱动轮的个数，其余未做改动，只在原型号后加注“L”、“F”或“H”，原型号不变。 （二）结构特点 1、丰田自动变速箱是最早采用电控系统的自动变速箱之一，因此其纯液控变速箱较少，现在运用较多的一般都是半电控或全电控自动变速箱，半电控自动变速箱都由一根节气门拉线调节主油压(图一)，这种拉线只调油压，不调换挡点。 汽车离合器设计毕业设计 目录 1．离合器的概述................................... 错误!未定义书签。 2、设计要求及其技术参数 (1) 3、结构方案分析 (1) 3．1从动盘数的选择：单片离合器 (1) 3．2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 (2) 3．3膜片弹簧的支撑形式 ...................................................... 4、离合器主要参数的选择 (3) 4．1后备系数β (3) 4．2摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t (3) 4．3单位压力p (3) 4．4摩擦片外径D、内径d和厚度b (4) 5、离合器的设计与计算 5.1离合器基本参数的优化 (4) 5.2膜片弹簧的弹性特性曲线 (5) 5.3膜片弹簧基本参数的选择 (6) 5.4 膜片弹簧的优化设计 (7) 6、主要零部件的结构设计 (7) 6.1扭转减振器的设计 (7) 6.2从动盘总成的设计 (11) 6.3离合器盖总成的设计 (12) 6.4压盘的结构设计与选择 (13) 参考文献.......................................... 错误!未定义书签。 1、离合器概述 对于以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，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的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、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的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平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以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和噪声。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 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）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7）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。 技术参数: 车型：华丽特锐2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（N·m/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm汽车设计离合器课程设计修订版
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