拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

拉式膜片彈簧離合器設(shè)計(jì).net馬棚網(wǎng)1-軸承2-飛輪3-從動(dòng)盤4-壓盤5-離合器蓋螺栓6-離合器蓋7-膜片彈簧8-分離軸承9-軸圖1.1

離合器總成一，拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有許多優(yōu)點(diǎn)：取消了中間支承各零件，并不用支承環(huán)或只用一個(gè)支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)樸、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更少；拉式膜片彈簧是中部與壓盤相壓在同樣壓盤尺寸的條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，且并不增大踏板力，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)；在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，分離效率更高；拉式的杠桿比大于推式的杠桿比，且中間支承減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，踏板操縱更輕便，拉式的踏板力比推式的一般可減少約；無(wú)論在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，拉式結(jié)構(gòu)的膜片彈簧大端與離合器蓋支承始終保持接觸，在支承環(huán)磨損后不會(huì)形成間隙而增大踏板自由行程，不會(huì)產(chǎn)生沖擊和哭聲；使用壽命更長(zhǎng)。二，設(shè)計(jì)的預(yù)期成果本次設(shè)計(jì)，我將取得如下成果：1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：（1）離合器各零件的結(jié)構(gòu)；（2）離合器重要參數(shù)的選擇與優(yōu)化；（3）膜片彈簧的計(jì)算與優(yōu)化；（4）扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)；（5）離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。2、圖紙有：扭轉(zhuǎn)減振器、摩擦片、膜片彈簧、從動(dòng)盤、軸、壓盤、離合器總成。三，離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了達(dá)成計(jì)劃書(shū)所給的數(shù)據(jù)規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用規(guī)定、制造條件，以及“系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”的規(guī)定等，合理選擇離合器結(jié)構(gòu)。3.1離合器結(jié)構(gòu)選擇與論證3.1.1

摩擦片的選擇

單片離合器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底接合平順，所以被廣泛使用于轎車和中、小型貨車，因此該設(shè)計(jì)選擇單片離合器。摩擦片數(shù)為2。3.1.2

壓緊彈簧布置形式的選擇離合器壓緊裝置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、斜置彈簧式、膜片彈簧式等。其中膜片彈簧的重要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧與其他幾類相比又有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）由于膜片彈簧有抱負(fù)的非線性特性,彈簧壓力在摩擦片磨損范圍內(nèi)能保證大體不變，從而使離合器在使用中能保持其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力不變。當(dāng)離合器分離時(shí)，彈簧壓力不像圓柱彈簧那樣升高，而是減少，從而減少踏板力；（2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小；（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力減少很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱彈簧壓緊力明顯下降；（4）由于膜片彈簧大斷面環(huán)形與壓盤接觸，故其壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻，可提高使用壽命；（5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；（6）平衡性好；（7）有助于大批量生產(chǎn)，減少制導(dǎo)致本。但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材料質(zhì)量和尺寸精度規(guī)定高，其非線性特性在生產(chǎn)中不易控制，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來(lái)，由于材料性能的提高，制造工藝和設(shè)計(jì)方法的逐步完善，膜片彈簧的制造已日趨成熟。因此，我選用膜片彈簧式離合器。3.1.3

壓盤的驅(qū)動(dòng)方式在膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤的方法有三種：

（1）凸臺(tái)—窗孔式：它是將壓盤的背面凸起部分嵌入在離合器蓋上的窗孔內(nèi)，通過(guò)兩者的配合，將扭矩從離合器蓋傳到壓盤上，此方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，應(yīng)用較多；缺陷：壓盤上凸臺(tái)在傳動(dòng)過(guò)程中存在滑動(dòng)摩擦，因而接觸部分容易產(chǎn)生分離不徹底。（2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：這種方式使用彈簧剛制的徑向片將離合器蓋和壓盤連接在一起，此傳動(dòng)的方式較上一種在結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜一些，但它沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)部分，因而不存在磨損，同時(shí)踏板力也需要的小一些，操縱方便；此外，工作時(shí)壓盤和離合器蓋徑向相對(duì)位置不發(fā)生變化，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件不會(huì)失去平衡而產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲。（3）徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：它用彈簧鋼制的傳動(dòng)片將壓盤與離合器蓋連接在一起，除傳動(dòng)片的布置方向是沿壓盤的弦向布置外，其他的結(jié)構(gòu)特性都與徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式相同。經(jīng)比較，我選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。3.1.4分離杠桿、分離軸承分離杠桿的作用由膜片彈簧承擔(dān)，其作用是通過(guò)度離軸承克服離合器彈簧的推力并推動(dòng)壓盤移動(dòng)，從而使壓盤與從動(dòng)盤和從動(dòng)盤與飛輪互相分離，截?cái)鄤?dòng)力的傳遞，分離杠桿要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受反復(fù)作用在其上面的彎曲應(yīng)力，分離軸承的作用是通過(guò)度離叉的作用使分離軸承沿變速器前端蓋導(dǎo)向套作軸向移動(dòng)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)中的膜片彈簧中部分離前端，使離合器起到分離作用。分離本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承，它可以將潤(rùn)滑脂密封在軸承殼內(nèi)，使用中不需要增長(zhǎng)潤(rùn)滑，相比供油式軸承則需增長(zhǎng)。3.1.5離合器的散熱通風(fēng)實(shí)驗(yàn)表白，摩擦片的磨損是隨壓盤溫度的升高而增大的，當(dāng)壓盤工作表面超過(guò)°C時(shí)摩擦片磨損劇烈增長(zhǎng)，正常使用條件的離合器盤，工作表面的瞬時(shí)溫度一般在°C以下。在特別頻繁的使用下，壓盤表面的瞬時(shí)溫度有也許達(dá)成。過(guò)高的溫度能使壓盤受壓變形產(chǎn)生裂紋和碎裂。為使摩擦表面溫度不致過(guò)高，除規(guī)定壓盤有足夠大的質(zhì)量以保證足夠的熱容量外，還規(guī)定散熱通風(fēng)好。改善離合器散熱通風(fēng)結(jié)構(gòu)的措施有：在壓盤上設(shè)散熱筋，或鼓風(fēng)筋；在離合器中間壓盤內(nèi)鑄通風(fēng)槽；將離合器蓋和壓桿制成特殊的葉輪形狀，用以鼓風(fēng)；在離合器外殼內(nèi)裝導(dǎo)流罩。膜片彈簧式離合器自身構(gòu)造能良好實(shí)現(xiàn)通風(fēng)散熱效果，故不需作此外設(shè)立。

3.1.6從動(dòng)盤總成從動(dòng)盤總成由摩擦片，從動(dòng)片，減震器和從動(dòng)盤穀等組成。它雖然對(duì)離合器工作性能影響很大的構(gòu)件，但是其工作壽命薄弱，因此在結(jié)構(gòu)和材料上的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。從動(dòng)盤總成應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)規(guī)定：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減小變速器換檔時(shí)輪齒簡(jiǎn)樸沖擊；（2）應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，并且使摩擦面壓力均勻，減小磨損。（3）應(yīng)裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。1、摩擦片規(guī)定摩擦系數(shù)穩(wěn)定、工作溫度、單位壓力的變化對(duì)其影響要小，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；熱穩(wěn)定性好，磨合性好，密度?。挥兄诮Y(jié)合平順，長(zhǎng)期停放離合器摩擦片不會(huì)粘著現(xiàn)象的。綜上所述，選擇石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑（樹(shù)脂或硅膠）和特種添加劑熱壓制成，其摩擦系數(shù)為0.25～0.3，密度小，價(jià)格便宜，數(shù)年來(lái)在汽車離合器上使用效果良好。同時(shí)，摩擦片從動(dòng)鋼片用鉚釘連接，連接可靠，更換摩擦片方便，并且適宜在從動(dòng)鋼片上裝波形彈簧片以獲得軸向彈性。2、從動(dòng)盤的軸向彈性從動(dòng)盤的軸向彈性可改善離合器性能，使離合器接合柔和，摩擦面接觸均勻，磨損較小。為使從動(dòng)盤有軸向彈性，單獨(dú)制造扇形波狀彈簧與從動(dòng)鋼片鉚接。波狀彈簧可用比鋼片輕薄的材料制造，軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適宜高速旋轉(zhuǎn)，且彈簧對(duì)置分布，彈性好。因此設(shè)計(jì)中選用此類彈簧。3、扭轉(zhuǎn)減震器扭轉(zhuǎn)減震器幾乎是現(xiàn)代汽車離合器從動(dòng)盤上必備的部件，重要由彈性元件和阻尼元件組成。彈性元件可減少傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而減少傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡也許避免由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振。但是,這種共振往往難以避免。汽車行駛在不平的道路上行駛阻力也會(huì)時(shí)刻變化。當(dāng)由于路面不平引起的激力頻率與傳動(dòng)系的某階自振頻率重合時(shí)，也會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼元件則可有效的耗散此時(shí)的振動(dòng)能量，因而扭轉(zhuǎn)減震器可有效地減少傳動(dòng)系共振載荷與噪聲。扭轉(zhuǎn)減震器的彈性特性，又線性和非線性兩種。彈性元件采用圓柱螺旋彈簧的減震器，其彈性特點(diǎn)為線性。阻尼元件采用摩擦片通過(guò)碟形彈簧建立阻尼默片的正應(yīng)力，其阻尼力矩比較穩(wěn)定。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩事實(shí)上是通過(guò)一些彈性元件傳遞到傳動(dòng)系的。摩擦式扭轉(zhuǎn)減震器工作原理：離合器工作時(shí)，扭矩從摩擦片傳給從動(dòng)鋼片再傳給從動(dòng)盤轂，此時(shí)彈簧被壓縮，從動(dòng)鋼片相對(duì)從動(dòng)盤轂前移（從動(dòng)轂邊沿上的缺口控制著鋼片與轂的最大位移）。二，離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在進(jìn)行離合器的具體設(shè)計(jì)時(shí)，一方面應(yīng)保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為前提，然后滿足下列條件:（1）如前所述，扇形波狀彈簧對(duì)置分布鉚接在從動(dòng)鋼片上，并在從動(dòng)盤上設(shè)立扭轉(zhuǎn)減震器保證離合器接合柔和，摩擦片制成一定錐度（從動(dòng)盤錐形量約為0.5mm）使其大端面向飛輪，這樣從動(dòng)盤轂在從動(dòng)軸（即變速器第一軸）花鍵上易于滑動(dòng)，有助于離合器徹底分離。（2）離合器積極部分與從動(dòng)部分的連接和支撐形式，離合器的積極部分涉及飛輪，離合器蓋與他們一起轉(zhuǎn)動(dòng)并能軸向移動(dòng)的壓盤，壓盤通過(guò)鋼片與離合器蓋相連，離合器從動(dòng)部分有從動(dòng)盤，從動(dòng)軸，從動(dòng)軸裝在飛輪與壓盤之間，可在從動(dòng)軸花鍵上滑動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)把離合器從動(dòng)軸的前軸承安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的中心孔內(nèi)。（3）離合器從動(dòng)軸的軸向定位及軸承潤(rùn)滑，離合器從動(dòng)軸在安裝后應(yīng)保持軸向定位，在拆卸時(shí)便于離合器中抽出來(lái)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)使從動(dòng)軸前軸承外圓與飛輪為過(guò)渡配合，而前軸承內(nèi)圈與從動(dòng)軸為間隙配合，離合器的從動(dòng)軸軸向定位是靠從動(dòng)軸后軸承來(lái)保證的。離合器分離軸承靠注入黃油潤(rùn)滑的，而從動(dòng)軸前軸承靠油杯定期注入潤(rùn)滑。為防止?jié)櫥土鞯侥Σ烈r面，導(dǎo)致離合器打滑，除在軸承處安有自緊油封外，還在飛輪上開(kāi)泄油孔。（4）離合器運(yùn)動(dòng)零件的限位，離合器處在接合時(shí)為使壓盤與摩擦片很好接合，應(yīng)使分離彈簧與分離軸承之間保持一定間隙，這是分離軸承回位彈簧加以保證。分離時(shí)，應(yīng)對(duì)踏板的最大行程加以限制。三，

離合器重要零件的設(shè)計(jì)3.1從動(dòng)盤扇形波狀彈簧兩兩對(duì)置鉚接與從動(dòng)鋼片上，兩側(cè)在鉚接摩擦片，鉚釘都采用鋁制埋頭鉚釘，摩擦襯面在鉚接后腰磨削加工，使其工作表面的不平度誤差小于0.2mm，從動(dòng)盤本體采用45號(hào)鋼沖壓加工得到，為防止其彎曲變形而引起分離不徹底，一般在從動(dòng)盤本體上設(shè)徑向切口。3.2摩擦片摩擦片在性能上要滿足如下規(guī)定：（1）摩擦系數(shù)穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對(duì)其影響；（2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好；（3）有助于接合平順；4.長(zhǎng)期停放離合器摩擦面會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。（4）摩擦片選用材料為石棉基摩擦材料，它是由石棉或石棉織物、粘結(jié)劑和特種添加劑熱壓而成，其摩擦系數(shù)為。石棉基摩擦材料密度小，工作溫度小于180℃，價(jià)格便宜，使用效果良好，在汽車離合器中廣泛使用。3.3

膜片彈簧膜片彈簧使用優(yōu)質(zhì)高精質(zhì)鋼。其碟簧部分的尺寸精度規(guī)定高，碟簧材料為60SiMnA。為了提高膜片彈簧的承載能力，要對(duì)膜片彈簧進(jìn)行調(diào)質(zhì)解決，得具有高抗疲勞能力的回火索氏體。要防止膜片內(nèi)緣離開(kāi)，同時(shí)對(duì)膜片彈簧進(jìn)行強(qiáng)壓解決（將彈簧壓平并保持小時(shí)），使其高壓力區(qū)產(chǎn)生塑性變形以產(chǎn)生殘余反向應(yīng)力，對(duì)膜片彈簧的凹表面進(jìn)行噴丸解決，噴丸是φ0.8的白口鐵小丸，可提高彈簧的疲勞壽命。同時(shí)，為提高分離指的耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。采用乳白鍍鉻，若膜片彈簧許用應(yīng)力可取為1500～1700N/mm2。3.4

壓盤壓盤的材料選用HT20-40鑄造制成。它要有一定的質(zhì)量和剛度，以保證足夠的熱容量和防止溫度升高而產(chǎn)生的彎曲變形。壓盤應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中，并進(jìn)行靜平衡。壓盤的摩擦工作面需平整光滑，其端面粗糙不低于0.8。壓盤殼用M8×12mm螺栓將其一端固定在飛輪端面上，另一端固定在壓盤端面上。3.5

離合器蓋離合器蓋的膜片彈簧支撐處須具有較大的剛度和較高的尺寸精度，壓盤高度（叢承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支撐環(huán)和支撐鉚釘?shù)陌惭b尺寸精度要高，耐磨性好，膜片彈簧的支撐形式采用鉚釘作支承時(shí)，假如分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^(guò)度磨損。提高鉚釘硬度的套筒和支承與曲軸中心線不同心，亦可引起鉚釘?shù)倪^(guò)度。提高鉚釘硬度的套筒和支承圈是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，采用10鋼材材料、HRc40-50。四，

摩擦片重要參數(shù)的選擇：4.1：采用單片摩擦離合器是運(yùn)用摩擦來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的，為保證可靠度，離合器靜摩擦力矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩摩擦片的靜壓力：

（3.1）

后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的可靠限度，選擇β時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：a.摩擦片在使用中有一定磨損后，離合器還能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；b.防止離合器自身滑磨限度過(guò)大；c.規(guī)定可以防止傳動(dòng)系過(guò)載。通常轎車和輕型貨車β=1.2～1.75。結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，表3.2離合器后備系數(shù)的取值范圍車型后備系數(shù)β乘用車及最大總質(zhì)量小于6t的商用車1.20～1.75最大總質(zhì)量為6～14t的商用車1.50～2.25掛車1.80～4.00取B=1.3,Temax=169N.M

,Nemax=4300rpm,則Tc=219.7N.M

摩擦片的外徑可有式:（3.3）求得

直徑系數(shù)的取值范圍車型直徑系數(shù)乘用車14.6最大總質(zhì)量為1.8～14.0t的商用車16.0～18.5(單片離合器)13.5～15.0(雙片離合器)最大總質(zhì)量大于14.0t的商用車22.5～24.0為直徑系數(shù)，取值見(jiàn)表3.3

取KD=14.6

得D=189.8mm.摩擦片的摩擦因數(shù)取決于摩擦片所用的材料及基工作溫度、單位壓力和滑磨速度等因素?？捎杀聿榈茫耗Σ撩鏀?shù)Z為離合器從動(dòng)盤數(shù)的兩倍，決定于離合器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小及其結(jié)構(gòu)尺寸。本題目設(shè)計(jì)單片離合器，因此Z=2。離合器間隙Δt是指離合器處在正常接合狀態(tài)、分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時(shí)，為保證摩擦片正常磨損過(guò)程中離合器仍能完全接合，在分離軸承和分離杠桿內(nèi)端之間留有的間隙。該間隙Δt一般為3～4mm。取Δt=4mm。摩擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍摩擦材料摩擦因數(shù)石棉基材料模壓0.20～0.25編織0.25～0.35粉末冶金材料銅基0.25～0.35鐵基0.30～0.50金屬陶瓷材料0.4離合器的靜摩擦力矩為：

（3.4）與式（3.1）聯(lián)立得：

Tc=ZT=2fPoZ((R.R.R-r.r.r)/3)

代入數(shù)據(jù)得：?jiǎn)挝粔毫Pa。摩擦片單位壓力的取值范圍摩擦片材料單位壓力/MPa石棉基材料模壓0.15~0.25編織0.25~0.35粉末冶金材料模壓0.35~0.50編織金屬陶瓷材料0.70~1.50

4.2：摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化（1）摩擦片外徑D（mm）的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過(guò)65～70m/s，即

Vd=(3.14/60).Nemax.D.0.001=42.73m/s<=65-70m/s,符合規(guī)定。式中，Vd為摩擦片最大圓周速度（m/s）；為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)。（2）摩擦片的內(nèi)、外徑比應(yīng)在0.53～0.70范圍內(nèi)，即0.53<=C<=0.70,故取C=0.68,則d=CD=129.06mm.（3）為了保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并防止傳動(dòng)系過(guò)載，不同車型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，最大范圍為1.2～4.0。（4）為了保證扭轉(zhuǎn)減振器的安裝，摩擦片內(nèi)徑d必須大于減振器振器彈簧位置直徑約50mm，即mm

（6）為減少離合器滑磨時(shí)的熱負(fù)荷，防止摩擦片損傷，對(duì)于不同車型，單位壓力的最大范圍為0.11～1.50MPa,即MPa<=PoMPa，故取Po=0.35MPa,綜上所述，經(jīng)計(jì)算可得摩擦片的相關(guān)參數(shù)為：Tc=219.7N.M,B=1.3,D=189.8mm,d=129.06mm,b=3.5mm,f=0.256,Z=2,t=4mm,C=0.68,Po=0.35MPa,Ro<39.53mm,材料為銅基。五，膜片彈簧重要參數(shù)的選擇5.1：比較H/h的選擇此值對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，分析式（3.10）中載荷與變形1之間的函數(shù)關(guān)系可知，當(dāng)時(shí)，F(xiàn)2為增函數(shù)；時(shí)，F(xiàn)1有一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)；時(shí)，F(xiàn)1有一極大值和極小值；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1極小值在橫坐標(biāo)上，見(jiàn)圖3.1。1-

2-

3-4-

5-

膜片彈簧的彈性特性曲線5.2：為保證離合器壓緊力變化不大和操縱方便，汽車離合器用膜片彈簧的H/h通常在1.5～2范圍內(nèi)選取。常用的膜片彈簧板厚為2～4mm，本設(shè)計(jì)，h=3mm，則H=4.8mm。5.3：R/r選擇通過(guò)度析表白，R/r越小，應(yīng)力越高，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響越大。汽車離合器膜片彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和壓緊力的規(guī)定，R/r常在1.2～1.3的范圍內(nèi)取值。本設(shè)計(jì)中取R/r=1.30，摩擦片的平均半徑Rc=(2/3).(R.R.R-r.r.r)/(R.R-r.r)=80.68mm，取r=81mm,則R=105.3mm取整R=106mm則R/r=1.31。5.4：.圓錐底角汽車膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角α一般在°范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)中得a=11.2°在°之間，合格。分離指數(shù)常取為18，大尺寸膜片彈簧有取24的，對(duì)于小尺寸膜片彈簧，也有取12的，本設(shè)計(jì)所取分離指數(shù)為18。5.5：.切槽寬度mm，mm，?。?=3.3mm,b2=9.5mm，應(yīng)滿足的規(guī)定。5．6：.壓盤加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的擬定應(yīng)略大于且盡量接近r，應(yīng)略小于R且盡量接近R。本設(shè)計(jì)取R1=103.3mm，r1=85mm。膜片彈簧應(yīng)用優(yōu)質(zhì)高精度鋼板制成，其碟簧部分的尺寸精度要高。國(guó)內(nèi)常用的碟簧材料的為60SizMnA，當(dāng)量應(yīng)力可取為1600～1700N/mm2。5.7：.公差與精度離合器蓋的膜片彈簧支承處，要具有大的剛度和高的尺寸精度，壓力盤高度（從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離）公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好。5.8：

膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）為了滿足離合器使用性能的規(guī)定，彈簧的與初始錐角應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即1.6<=（H/h=1.6）<=2.29<=(a=H/(R-r))<=15（2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合一定的范圍，即1.20<=(R/r=1.3)<=1.3570<=(2R/h=70.2)<=100（3）為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，推式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑（或拉式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑）應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間，即拉式：

((D+d)/4=79.72mm)<=(r1=85mm)<=(D/2=94.9mm)（4）根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)布置規(guī)定，與，與之差應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即1<=(R-R1=2)<=70<=(r1-r=4)<=6（5）膜片彈簧的分離指起分離杠桿的作用，，因此杠桿比應(yīng)在一定范圍內(nèi)選取，即拉式：

由（4）和（5）得：(R1-rf)/(R1-r1)=3.94,符合規(guī)定。5.9：膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系（1）碟形彈簧的形狀如以錐型墊片，見(jiàn)圖3.2，它具有獨(dú)特的彈性特性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，在碟簧的小端伸出許多由徑向槽隔開(kāi)的掛狀部分——分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟簧部分的碟形彈簧完全相同（當(dāng)加載點(diǎn)相同時(shí)）。因此，碟形彈簧有關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也合用。通過(guò)支承環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假象集中在支承點(diǎn)處，用F1表達(dá)，加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為λ1，則壓緊力F1與變形λ1之間的關(guān)系式為:

（3.10）式中：E——彈性模量，對(duì)于鋼，μ——泊松比，對(duì)于鋼，μ=0.3H——膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟簧部分的內(nèi)錐高度h——彈簧鋼板厚度R——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑r——彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑R1——壓盤加載點(diǎn)半徑r1——支承環(huán)加載點(diǎn)半徑膜片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖（2）當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧加載點(diǎn)發(fā)生變化。設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為F2，相應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為λ2。則：λ2=(r1-rf)/(R1-r1),F2=(R1-r1)/(r1-rf)F1

膜片彈簧工作點(diǎn)位置的選擇。從膜片彈簧的彈性特性曲線圖分析出，該曲線的拐點(diǎn)H相應(yīng)著膜片彈簧壓平位置，而。新離合器在接合狀態(tài)時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)B一般取在凸點(diǎn)M和拐點(diǎn)H之間，且靠近或在H點(diǎn)處，一般,以保證摩擦片在最大磨損限度Δλ范圍內(nèi)壓緊力從F1B到F1A變化不大。當(dāng)分離時(shí)，膜片彈簧工作點(diǎn)從B變到C，為最大限度地減小踏板力，C點(diǎn)應(yīng)盡量靠近N點(diǎn)。為了保證摩擦片磨損后仍能可靠的傳遞傳矩，并考慮摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于或等于新摩擦片時(shí)的壓緊力。膜片彈簧工作點(diǎn)位置式中

φ——碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（從自由狀態(tài)算起）α——碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角e——碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑e=（R-r）/In(R/r)

故該膜片彈簧的基本參數(shù)為：H=4.8mm,h=3mm,R=105.3mm,r=81mm,a=11.2,n=18,ro=29.25mm,rf=31.25mm,b1=3.3mmb2=9.5mm,re=71mm,R1=103.3mm,r1=85mm。

六,扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì):6.1:減震器極轉(zhuǎn)矩:Tj=2.0Temax=338N·m

摩擦轉(zhuǎn)矩

:Tv=0.15Temax=25.35N.m

預(yù)緊轉(zhuǎn)矩:Tn=0.13Temax=21.97N.m

極限轉(zhuǎn)角:

￡j=3.18°

扭轉(zhuǎn)角剛度:

K￡=12Tj=4056N.m/rad

6.2:減振彈簧的設(shè)計(jì):(1),減振彈簧的安裝位置:，結(jié)合mm，得取40mm，則Ro=0.62.d/2。

(2),所有減振彈簧總的工作負(fù)荷Pz=Tj/Ro=8450N(3)．單個(gè)減振彈簧的工作負(fù)荷P=Pz/Z=1408.3N式中Z為減振彈簧的個(gè)數(shù)，按下表選擇：取Z=4減振彈簧個(gè)數(shù)的選取摩擦片的外徑D/mm225～250250～325325～350〉350Z4～66～88～10〉10

扭轉(zhuǎn)減振器4．減振彈簧尺寸（1）選擇材料，計(jì)算許用應(yīng)力根據(jù)《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》(機(jī)械工業(yè)出版社)采用65Mn彈簧鋼絲，設(shè)彈簧絲直徑mm;（2）選擇旋繞比，計(jì)算曲度系數(shù)根據(jù)下表選擇旋繞比旋繞比的薦用范圍d/mmC擬定旋繞比，曲度系數(shù)（3）強(qiáng)度計(jì)算：d>=1.6.(P.K.C)0.5/￠=5.0mm,故需重新選擇d。重新取d=5.0mm,C與K不變，代入上式計(jì)算得：d>=5.07mm,故該選擇基本符合規(guī)定。中徑

D2=Cd=20mm；外徑

D=D2+d=25mm（4）極限轉(zhuǎn)角其中，△l=P/K=1408.3/422.5=3.33mm,故=4.8（8）減振彈簧的自由高度lo=22mm（9）減振彈簧預(yù)緊變形量l1=Tn/Ro/K=1.3mm（10）減振彈簧的安裝高度l=lo-l1=20.7mm七，操縱機(jī)構(gòu)：汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員用來(lái)控制離合器分離又使之柔和接合的一套機(jī)構(gòu)。它始于離合器踏板，終止于離合器殼內(nèi)的分離軸承。由于離合器使用頻繁，因此離合器操縱機(jī)構(gòu)一方面規(guī)定操作輕便。輕便性涉及兩個(gè)方面，一是加在離合器踏板上的力不應(yīng)過(guò)大，另一方面是應(yīng)有踏板形成的校正機(jī)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)按分離時(shí)所需的能源不同可分為機(jī)械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機(jī)械式、氣壓助力液壓式等等。7.1,離合器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的規(guī)定是：（1）踏板力要小，轎車一般在80～150N范圍內(nèi)，貨車不大于150～200N；（2）踏板行程對(duì)轎車一般在mm范圍內(nèi)，對(duì)貨車最大不超過(guò)180mm；（3）踏板行程應(yīng)能調(diào)整，以保證摩擦片磨損后分離軸承的自由行程可復(fù)原；（4）應(yīng)有對(duì)踏板行程進(jìn)行限位的裝置，以防止操縱機(jī)構(gòu)因受力過(guò)大而損壞；（5）應(yīng)具有足夠的剛度；（6）傳動(dòng)效率要高；（7）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)及車架和駕駛室的變形不會(huì)影響其正常工作。7.2,機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)有杠系傳動(dòng)和繩索系兩種傳動(dòng)形式，杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，工作可靠，但是機(jī)械效率低，質(zhì)量大，車架和駕駛室的形變可影響其正常工作，遠(yuǎn)距離操縱桿系，布置困難，而繩索傳動(dòng)可消除上述缺陷，但壽命短，機(jī)構(gòu)效率不高。本次設(shè)計(jì)的普通輪型離合器操縱機(jī)構(gòu)，采用機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)。a2=130mm,a1=30mm,d2=110mm,d1=65mm,c2=50mm,c1=20mm,b1=20mm,b2=90mm.7.3,離合器踏板行程計(jì)算踏板行程由自由行程和工作行程組成：S=S1+S2=(Sof+Z

.

△S.c2/c1).a2.b2/a1.b1

（3.19）式中，為分離軸承的自由行程，一般為mm，取Sof=2.0mm；反映到踏板上的自由行程一般為mm；Z為摩擦片面數(shù)；為離合器分離時(shí)對(duì)偶摩擦面間的間隙，單片：mm，取△S=1.1mm；、、、、、為杠桿尺寸。得：S=146.25mm，S1=39mm，合格。7.4,踏板力的計(jì)算踏板力為（3.20）式中，為離合器分離時(shí)，壓緊彈簧對(duì)壓盤的總壓力；為操縱機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比，；為機(jī)械效率，液壓式：%，機(jī)械式：%；為克服回位彈簧1、2的拉力所需的踏板力，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略之。F=(R1-r1)/(r1-rf)=2311.5N，取=0.8則Ff=59.27N,符合規(guī)定。分離離合器所作的功為式中，為離合器拉接合狀態(tài)下壓緊彈簧的總壓緊力，F(xiàn)1=6789.24N，則WL=12.51J<30J,符合規(guī)定。八，離合器重要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：8.1，從動(dòng)盤總成：從動(dòng)盤總成重要由從動(dòng)盤轂，摩擦片，從動(dòng)片，扭轉(zhuǎn)減振器等組成。從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足如下規(guī)定：從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡也許小，以減小變速器換擋時(shí)輪齒間的沖擊。從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平順，便于起步，并且使摩擦面壓力均勻，以減小磨損。應(yīng)安裝扭轉(zhuǎn)減振器，以避免傳動(dòng)系共振，并緩和沖擊。8.1.1：軸向彈性從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)形式：為了使從動(dòng)盤具有軸向彈性，常用的方法有：在從動(dòng)片外緣開(kāi)6∽12個(gè)“T”形槽，形成許多扇形，并將扇形部分沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。將扇形波形片的左，右凸起段分別與左，右摩擦片鉚接。運(yùn)用階梯形鉚釘桿的細(xì)段將成對(duì)波形片的左片鉚在左側(cè)摩擦片上，并交替地把右片鉚在右側(cè)摩擦片上。將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合在從動(dòng)片上，只在靠近壓盤側(cè)的從動(dòng)片鉚有波形片，右側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。8.1.2：從動(dòng)盤轂：從動(dòng)盤轂是離合器中承收載荷最大的零件，它一般采用齒側(cè)對(duì)中的矩形花鍵安裝在變速器的第一軸上。根據(jù)摩擦片的外徑D與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax,由表選取可得：該花鍵的齒數(shù)為10，外徑33mm,內(nèi)徑26mm,齒厚4mm,有效齒長(zhǎng)32mm.從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度不宜過(guò)小，以免在花鍵軸上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏斜而使分離不徹底，一般取1.0～1.4倍的花鍵軸直徑，故從動(dòng)盤轂軸向長(zhǎng)度可取為：1.3.35=45.5mm.從動(dòng)盤轂一般采用鍛鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)解決。8.1.3：從動(dòng)片從動(dòng)片規(guī)定質(zhì)量輕，具有軸向彈性,平面度規(guī)定高。材料常用中碳鋼板或低碳鋼板。一般厚度為1.3～2.5mm,這里取2.0mm。8.1.4：波形片和減振彈簧波形片一般采用65Mn,厚度小于1mm,并通過(guò)表面發(fā)藍(lán)解決。減振彈簧采用65Mn等彈簧鋼絲。8.2：離合器蓋總成：離合器蓋總成除了壓緊彈簧外，尚有離合器蓋，壓盤，傳動(dòng)片，分離杠桿裝置及支承環(huán)等。8.2.1：離合器蓋：對(duì)離合器蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定：（1），應(yīng)具有足夠的剛度，否則將影響離合器的工作特性，其板厚一般為2.5～4.0mm,這里取為3.5mm,在蓋上沖制加強(qiáng)肋或在蓋內(nèi)圓周外翻邊。（2），應(yīng)與飛輪保持良好的對(duì)中。（3），蓋的膜片彈簧支承處應(yīng)具有高的尺寸精度。（4），為了便于通風(fēng)散熱，防止摩擦表面溫度過(guò)高，可在離合器蓋上開(kāi)較大的通風(fēng)窗孔或在蓋上加設(shè)通風(fēng)扇片等。乘用車和載質(zhì)量較小的商用車的離合器蓋一般用08，10鋼等低碳鋼板。8.2.2：壓盤對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定：（1），壓盤應(yīng)具有較大的質(zhì)量，以增大熱容量，減小溫升，防止其產(chǎn)生裂紋和破碎。（2），壓盤應(yīng)具有較大的剛度，使壓緊力在摩擦面上的壓力分布均勻并減小受熱后的翹曲變形，其厚度約為15～25mm,這里取20mm。(3),與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平衡，壓盤單件的平衡精度應(yīng)不低于15～20g.cm。（4），壓盤高度公差要小。壓盤形狀較復(fù)雜，規(guī)定傳熱性好，具有較高的摩擦因數(shù)，通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200,HT250,HT300.8.2.3：傳動(dòng)片傳動(dòng)片的作用是在離合器接合時(shí)，離合器蓋通過(guò)它來(lái)驅(qū)動(dòng)壓盤共同旋轉(zhuǎn)，分離時(shí)，又可運(yùn)用它的彈性來(lái)牽動(dòng)壓盤軸向分離并使操縱力減小。傳動(dòng)片常用3～4