1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目:GD1041型商用车离合器设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师： 年 月 日目 录1 绪论11.1 概述11.2 离合器的设计要求12 离合器概述22.1 离合器的主要结构22.2 离合器的工作原理32.3 离合器的功用及分类43 离合器方案的选定43.1 离合器从动盘数选择43.2 离合器压紧弹簧的选择53.3 离合器分离方式的选择64 离合器的设计计算74.1 离合器设计要求74.2 离合器基本参数的确定75膜片弹簧的设计135.1 膜片弹簧主要参数的确定135.2 膜片弹簧的弹性特性155.3 膜片弹簧材料及制造工艺175.4单位面积滑磨功185.5
2、 离合器温升验算195.6 单位面积传递的转矩196 扭转减震器设计206.1 扭转减振器的结构206.2扭转减振器的功能206.3 扭转减震器参数的选择206.4减振弹簧尺寸237离合器操纵机构的设计247.1 离合器操纵机构的基本要求247.2 操纵机构结构的选择257.3 离合器操纵机构的设计计算258离合器主要零部件的结构设计278.1从动盘总成设计278.2离合器盖总成的设计计算28设计总结32参考资料33致谢341 绪论1.1 概述现代各类汽车应用的最为广泛的便是干式摩擦离合器。它由主动部分、从动部分，压紧机构，分离机构及操纵机构等五部分组成。其中离合器得主、从动部分和压紧机构是能
3、够使离合器处于接合状态并传动发动机动力的基本结构，而离合器的分离机构则是中断发动机动力传递的机构。离合器用来切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时发动机与传动系能够平顺的结合，使汽车平稳起步；在汽车即将换挡时，它能够将发动机与传动系迅速的彻底的分离，大幅度减少变速器齿轮间的冲击，以便于变速器顺利换挡；当汽车在工作过程中受过较大的动载荷时，能够靠离合器打滑来保护传动系，防止传动系的零件因过载而损坏。大部分的离合器都是根据摩擦原理设计的。摩擦式离合器的工作表面形状大致有盘形，锥形，鼓形等三种。虽然后两种能够传递较大扭矩，但是有从动部分的转动惯量太大，换挡困难，结合不够平顺，同心度不好调整的
4、缺点，因此这两种已经被淘汰。1.2 离合器的设计要求离合器的设计应满足一定的要求，具体要求如下：(1)汽车在任何行驶工况下，离合器均能可靠地传递发动机的最大转矩，而且要有一定的转矩储备，同时也要防止传动系过载；(2)离合器在接合时，要保证完全，平顺，柔和，以此减少汽车起步时的抖动和冲击现象；(3)离合器分离时要保证迅速、彻底；(4)离合器从动部分的转动惯量要小，减轻变速器换挡时齿轮间的冲击，便于变速器换挡，同时减少同步器的磨损；(5)离合器应具有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，从而使其工作温度不致过高，延长它的使用寿命；(6)离合器应具有避免和衰减传动系的扭转共振的结构，使其具有吸收振动、
5、缓和传动系冲击和减小离合器工作噪声的能力；(7)作用在离合器从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中过程中变化要尽量小，以保证它稳定的工作性能；(8)离合器的操纵机构应保证操纵轻便、准确，从而减轻驾驶员的疲劳；(9)离合器应有一定的强度和良好的动平衡，使其能可靠地工作；(10)离合器的结构应简单、紧凑，较好的制造工艺，同时具有拆装、维修、调整方便的特点。提高离合器的可靠性和延长它的使用寿命，同时适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力，简化离合器的结构、降低成本而且便于拆装维修，已成为离合器未来的发展趋势。2 离合器概述2.1 离合器的主要结构2.1.1 离合器主动部分 离合器
6、的主动部分由发动机的飞轮、离合器盖、压盘等机件等几部分组成，它与发动机曲轴连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓连接，离合器压盘与离合器盖之间是靠一定的结构传递转矩的，可以通过凸块窗孔式、键块式、传力销式和弹性传动片式等几种结构来驱动压盘。针对本次设计车型GD1041，压盘的驱动方式采用弹性传动片式。 2.1.2 离合器从动部分 从动部分包括单片、双片或多片从动盘，它是依据摩擦原理将离合器主动部分传来的动力传给变速器的第一轴轴。从动盘总成由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂等三个部分组成。大部分汽车都在离合器的从动盘上装有扭转减震器，以此缓和传动系受到的冲击载荷。2.1.3离合器压紧机构压紧机构主要由膜片弹
7、簧组成，与主动部分一起旋转，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和压盘间的从动盘压紧，实现动力的传递。2.1.4离合器扭转减振器离合器在接合时，发动机所发出的转矩经过飞轮和压盘传给了从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。从动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传递给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系所受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的减震阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，从而将扭转振动衰减下来。为了能使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴
8、向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体圆周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力沿翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。2.2 离合器的工作原理发动机飞轮是离合器总成的主动件，带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与从动轴（即变速器的第一轴）相连。压紧弹簧将从动盘总成压紧在飞轮端面上。发动机转矩靠飞轮与从动盘总成中的摩擦片的接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再经过变速器，传动轴，主减速器，差速器传给驱动轮。一般情况下，压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。汽车在行
9、驶过程中，需经常保持动力传递，而中断传动只是暂时的需要，因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合状态的。摩擦副采用弹簧压紧装置即是为了适应这一要求。当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在分离套筒环槽中的拨叉便推动分离叉克服压紧弹簧的压力向松开的方向移动，与飞轮分离，此时主动部分和从动部分之间的摩擦力消失，从而中断动力的传递。a.结合状态 b.分离状态图2-1 离合器工作原理图当需要恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速变化比较平稳，应适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力作用下，向接合的方向移动，与飞轮恢复接触。随着二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩
10、擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，二者之间摩擦力矩比较小时，离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者转速渐趋相等，直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正比。2.3 离合器的功用及分类离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间动力联系。其功用为：(1)保证汽车平稳起步；(2)保证传动系换挡时工作平顺；(3)防止传动系统过载。 汽车离合器有摩擦式离合器、液力变矩器(液力偶合器)、电磁离合器等几种。现代汽车广泛使用的是摩擦式离合器，它又分为湿式和干式两种。目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器。离合器有多种
11、分类，按其从动盘的数目，分为单片式、双片式和多片式；按弹簧布置形式的不同，可分为圆周布置，中央布置和斜向布置；按弹簧形式的不同，可分为圆柱螺旋弹簧，圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧；按作用力可分为推式和拉式两种。3 离合器方案的选定在设计离合器时，主要根据车型的类别、使用要求、制造条件以及“三化”要求等而合理的选择离合器的结构。3.1 离合器从动盘数选择按从动盘数分类，摩擦离合器可分为单片式离合器（如图3-1），双片式离合器（如图3-2）和多片式离合器。单片式离合器与双片式离合器相比较：单片式结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用中能保证分离彻底、结合平顺。适用于乘用车和
12、最大总质量小于6t的商用车。图3-1 单片离合器图3-2双作用离合器双片离合器（图3-2）摩擦面数是单片离合器的两倍，传递转矩能力较大，但是中间压盘通风散热性不好，两片起步负载不均，因而容易烧坏摩擦片，分离不够彻底。此结构一般只用于传递转矩较大的场合。针对此次设计任务，首选单片式摩擦离合器。3.2 离合器压紧弹簧的选择弹簧压紧式离合器的压紧力可由布置在圆周上的若干个螺旋弹簧产生，也可以由一个中央弹簧或膜片弹簧产生。在大多数结构中，弹簧直接压紧压盘，也有采用中央弹簧，压紧力通过分离杠杆传至压盘，此时压紧力应考虑杠杆比的影响。在离合器中应用较多的是圆柱螺旋弹簧和膜片弹簧，其中膜片弹簧由于它自身的优
13、势，应用的最为广泛。故本次设计的压紧弹簧采用膜片弹簧（如图3-3）。图3-3膜片弹簧离合器膜片弹簧是一种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。与其它形式的离合器相比较膜片弹簧离合器有以下特点： （1) 弹簧具有较理想的非线性弹性特性（如图3-4），膜片弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变（从安装工作点B变化到A点），因而离合器工作时能保持传递转矩大致不变。离合器分离时，弹簧压力有所降（从B点变化到C点），从而降低了踏板力。 （2) 膜片弹簧能起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器的结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。 （3)高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能稳定；
14、而圆柱螺旋弹簧压紧力明显下降。图3-4膜片弹簧工作点（4) 由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，使用寿命长。（5) 易于实现良好的通风散热，使用寿命长。（6) 平衡性好。 （7) 有利于大批量生产，降低制造成本。但是它也有一定的缺点：（1) 制造工艺复杂，对材质和尺寸精度要求高。（2) 非线性特性不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。（3) 分离指舌尖部易磨损。近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟，因此，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在货车、客车和拖拉机上也被广泛的采用。3.3 离合器分离方式的选择
15、分离轴承总成由分离轴承和分离套筒等组成。分离轴承在工作中主要承受轴向力。在分离离合器时，由于分离轴承的旋转，在离心力的作用下，它同时还承受径向力。膜片弹簧离合器根据分离时分离指内端的受力不同，可分为推式膜片弹簧离合器和拉式膜片弹簧离合器。在同样压盘尺寸下，拉式膜片弹簧离合器可采用直径较小的膜片弹簧，从而可提高压紧力和转矩容量；或者在传递相同转矩的情况下，尺寸较小的拉式膜片弹簧离合器可以代替尺寸较大的推式膜片弹簧离合器。但是拉式膜片弹簧离合器分离轴承的结构复杂，拆装较困难等缺点。 参考同类车型，本次设计采用推式膜片弹簧离合器。4 离合器的设计计算4.1 离合器设计要求载货汽车广泛采用片式摩擦离合器，其结构简单、接合后传递动力时几乎没有功率损失。对离合器的设计要求是：（1）要能够可靠地
