离合器设计更新资料.pptx

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1、第一节 概述复习1.离合器的功用？离合器的功用？2.摩擦离合器的基本组成部件有哪些？摩擦离合器的基本组成部件有哪些？第1页/共98页离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。主要作用：(1)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；(2)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；(3)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；(4)有效地降低传动系中的振动和噪声。第2页/共98页摩擦离合器基本组成 摩擦离合器主要由主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘等）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传

2、动部件等）四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构。操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。第3页/共98页汽车离合器设计的基本要求 1）在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。2）接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3）分离时要迅速、彻底。4）从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。5）有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。7）操纵轻便、准确。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变化要尽可能小，保证有稳定的工作性能。9）应有足够的

3、强度和良好的动平衡。10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。第4页/共98页第二节 离合器的结构方案分析 现代汽车上，应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器。按从动盘数目摩擦离合器分类单片双片多片按压紧弹簧布置形式圆周布置中央布置斜向布置按压紧弹簧形式圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧按分离时所受作用力的方向拉式推式第5页/共98页n周布弹簧离合器定义：采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。周布弹簧离合器组成（1）主动部分飞轮离合器盖压盘（2）从动部分从动盘组件（3）压紧机构压紧弹簧（4）操纵机构：位于离合器壳外与驾驶室的部分略。分

4、离杠杆分离轴承第6页/共98页n膜片弹簧离合器从动盘及扭转减振器飞轮离合器壳（飞轮壳）压盘及离合器盖膜片弹簧分离轴承变速器输入轴定义：采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器。膜片弹簧材料：优质弹簧钢板，形状：碟状膜片弹簧作用：既是压紧弹簧，又是分离杠杆（在操纵机构的作用下，可使压盘与摩擦片分开第7页/共98页一、从动盘数的选择 图2-1 单片离合器单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。第8页/共98页对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。双片离合器与单片离合器相比，由

5、于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大。第9页/共98页图2-2 双片离合器双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，分离也不够彻底。第10页/共98页多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量较大等缺点，主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小，使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。第11页/共98页二、压紧弹簧和布置形式的选择 周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使

6、离合器传递转矩能力随之降低。中央弹簧离合器的压紧弹簧，布置在离合器的中心。可选较大的杠杆比，有利于减小踏板力。通过调整垫片或螺纹容易实现对压紧力的调整，多用于重型汽车上。斜置弹簧离合器的显著优点是摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点。此结构在重型汽车上已有采用。第12页/共98页膜片弹簧离合器（图2-3）的优点图2-3 膜片弹簧离合器 1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性；2）结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；4）压力分布均匀，摩擦片磨损均匀；5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6）

7、平衡性好；第13页/共98页第14页/共98页膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高。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，膜片弹簧离合器不仅在轿车上被大量采用，而且在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。第15页/共98页三、膜片弹簧支承形式 图2-5 推式膜片弹簧双支承环形式 推式膜片弹簧支承结构按支承数目不同分为三种：离合器盖压盘膜片弹簧支承环第16页/共98页图2-6 推式膜片弹簧单支承环形式 压盘膜片弹簧第17页/共98页图2-7 推式膜片弹簧无支承环形式 膜片弹簧压盘第18页/共98页图2-8 拉式膜片弹簧支承形式 拉式膜片弹簧支承结构压盘膜片弹簧第

8、19页/共98页拉式膜片弹簧离合器特点：拉式膜片弹簧需专门的分离轴承，结构较复杂，安装和拆卸较困难，且分离行程略比推式大些。但由于拉式膜片弹簧离合器综合性能优越，已经得以应用。1）结构简单，零件数目更少，质量更小；2）膜片弹簧的直径较大，提高了传递转矩的能力；3）离合器盖的变形量小，分离效率高；4）杠杆比大，传动效率较高，踏板操纵轻便。5）在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。6）使用寿命更长。第20页/共98页四 压盘的驱动方式 压盘的驱动方式主要有凸块-窗孔式、传力销式、键块式和弹性传动片式多种。前三种的共同缺点是在连接键之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损

9、，降低了离合器传动效率。弹性传动片式是近年来广泛采用的结构(P76)。第21页/共98页第三节 离合器主要参数的选择（2-1）离合器的静摩擦力矩Tc：压盘加在摩擦面上的工作压力摩擦面数，单片Z=2，双片Z=4摩擦片平均摩擦半径单片离合器，加在变速器第1轴上的力矩是由摩擦片两侧的摩擦力（矩）平衡的。第22页/共98页单个摩擦面上的摩擦力矩T（积分法）：摩擦面单位压力2R2r第23页/共98页Z个摩擦面的离合器，摩擦力矩Tc：第24页/共98页（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）第25页/共98页 式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/D，一般在0.530.70之间。（2-6）Tc表示

10、离合器能传递的力矩。第26页/共98页 为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时Tc应大于发动机最大转矩，即 Tc=Temax （2-7）式中，Temax为发动机最大转矩。为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。第27页/共98页离合器基本参数性能参数性能参数和和p0，尺寸参数，尺寸参数D和和d及摩擦片厚度及摩擦片厚度b,结结构参数摩擦面数构参数摩擦面数Z，离合器间隙，离合器间隙t，摩擦因数，摩擦因数f。第28页/共98页一、后备系数 后备系数是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时

11、，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。因此，在选择时应考虑以下几点：1）为可靠传递发动机最大转矩，不宜选取太小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；第29页/共98页4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；5）汽车总质量越大，也应选得越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；8）膜片弹簧离合器选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；9）双片离合器的值应大于单片离合器。第30页/共98页车型型

12、轻货车、轿车1.201.75中、重、中、重、载货车1.52.25越野越野车、牵引引车1.84.0第31页/共98页二、单位压力p0 单位压力p0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，p0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，p0应取小些；后备系数较大时，可适当增大p0。第32页/共98页 KD为直径系数，轿车：KD=14.5；轻、中型货车：单片KD=16.018.5，双片KD=13.515.0；重型货车：KD=22.524.0。摩擦片的厚度b主

13、要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三种。三、摩擦片外径D、内径d和厚度b在离合器结构形式及摩擦片材料选定、其他参数已知或选取后，结合式（2-6）和式（2-7）即可估算出摩擦片尺寸。（2-9）第33页/共98页第四节 离合器的设计与计算 X=x1 x2 x3 T=F D d T 一、离合器基本参数的优化一、离合器基本参数的优化1 设计变量设计变量(彼此无关，不重复、不遗漏，其它参数是设计变量的函数彼此无关，不重复、不遗漏，其它参数是设计变量的函数)压盘加在摩擦面上的工作压力后备系数后备系数取决于离合器工作压力取决于离合器工作压力F和离合器的主要尺和离合器的主要尺寸参数寸参数D和和d。式（式（

14、28）单位压力单位压力p0也取决于也取决于F和和D及及d。式（式（22）第34页/共98页2 目标函数目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为能要求条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为优化问题本质上是高等数学的极值！优化问题本质上是高等数学的极值！无约束优化即无条件极值。无约束优化即无条件极值。有约束优化问题即条件极值（问题）。有约束优化问题即条件极值（问题）。第35页/共98页3 约束条件1)摩擦片的外径D(mm)的选取应使最大圆周速度D不超过6570ms，即（210）2)摩

15、擦片的内外径比c应在0.530.70范围内，即 0.53c0.70 3)为保证离合器可靠传递转矩，并防止传动系过载，不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0，即1.24.0 第36页/共98页4)为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2Ro约50mm，即d 2Ro+505)为反映离合器传递转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即:211第37页/共98页6)为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力p0对于不同车型，根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，最大范围p0为0.101.50MPa，即 0.10MPap01.50MPa7

16、)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，每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即(2-12)第38页/共98页W为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功(W),可根据下式计算 （213）第39页/共98页优化问题本质上是高等数学中的极值问题！优化问题本质上是高等数学中的极值问题！无约束优化即无条件极值。无约束优化即无条件极值。有约束优化问题即条件极值（问题）。有约束优化问题即条件极值（问题）。简单实例：简单实例：y=x2-8x+98在在5,9处的最小值。处的最小值。有约束优化问题即条件极值问题有约束优化问题即条件极值问题MATLAB编程求解示例：编程求

17、解示例：在在MATLAB中，可调用库函数中，可调用库函数fmincon编程求解该类问编程求解该类问题！题！第40页/共98页MATLAB库函数库函数fmincon描述：描述：目标函数约束条件（等式、不等式）编程格式第41页/共98页MATLAB库函数库函数fmincon求解例：求解例：目标函数约束条件先编一个M文件再编一个再编一个M文件定义约束，先将不等式文件定义约束，先将不等式整理成整理成 的形式。的形式。第二个第二个M文件为：文件为：第42页/共98页程序：程序：第二个第二个M文件为（名称任意）：文件为（名称任意）：A=-1-1-2 1 2 2;b=0 72;x0=10;10;10;x,f

18、val=fmincon(gaohongfun,x0,A,b)第一个第一个M文件（名称：文件（名称：gaohongfun）：）：function f=gaohongfun(x)f=-x(1)*x(2)*x(3);第43页/共98页运行结果运行结果:x=24.0000 12.0000 12.0000fval=-3456离合器基本参数优化的MATLAB求解程序如何编写？车辆专题课程设计第44页/共98页二、膜片弹簧的载荷变形特性子午线：过地面上一点的南北线。子午断面：膜片弹簧旋转体的母线！支承环第45页/共98页离合器结合时，膜片弹簧预紧所受轴向载荷与预变形之间关系！第46页/共98页第47页/共9

19、8页（2-15）（2-16）（2-17）式（2-14）（2-17）在膜片弹簧优化建模中有应用！第48页/共98页三、膜片弹簧的强度校核(自学)图-膜片弹簧的主要参数第49页/共98页膜片膜片弹簧簧 1.膜片膜片弹簧簧载荷荷变形特性形特性 t膜片膜片弹簧本身兼起簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，簧和分离杠杆的作用，使得离合器使得离合器结构构简化，化，质量减小，并量减小，并缩短了离合短了离合器的器的轴向尺寸；向尺寸；t由于膜片由于膜片弹簧与簧与压盘以整个以整个圆周接触，是周接触，是压力分力分布均匀，摩擦片的接触良好，磨布均匀，摩擦片的接触良好，磨损均匀；均匀；t膜片膜片弹簧所具有的非簧所具有的非

20、线性特性性特性胜过螺旋螺旋弹簧簧第50页/共98页2.弹簧特性簧特性计算公式算公式 H内截内截锥高度高度 E弹性模量性模量 E=21 104 N/mm2 泊松比泊松比=0.3第51页/共98页四、膜片弹簧基本参数的选择 膜片弹簧分离指第52页/共98页膜片弹簧基本参数膜片弹簧自由状态下碟簧部分的内截锥高度 H；膜片弹簧钢板厚度 h；自由状态下碟簧部分大端半径 R自由状态下碟簧部分小端半径 r自由状态时碟簧部分的圆锥底角 分离指数目 n第53页/共98页1.1.比值比值H Hh h和和h h的选择的选择H/h H/h 对膜片弹簧弹性特性的影响对膜片弹簧弹性特性的影响第54页/共98页比值Hh对膜

21、片弹簧的弹性特性影响极大。由上图可知，当Hh 时，F1=(1)有一极大值和一极小值；当Hh=2 时，F1=(1)的极小值落在横坐标上。MATLABMATLAB图形仿真图形仿真不难验证不难验证第55页/共98页 为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车为保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器膜片弹簧的离合器膜片弹簧的H/h一般为一般为1.62.2，板厚为，板厚为24mm.第56页/共98页2.比值Rr和R、r的选择 根据结构布置和压紧力的要求，Rr一般为1.201.35。为使摩擦片上压力分布较均匀，推式膜片弹簧的R值应取为大于或等于摩擦片的平均半径Rc，拉式膜片弹簧的r值宜取为大于或等

22、于Rc。3.的选择 膜片弹簧自由状态下圆锥底角与内截锥高度H关系密切，=arctan H(Rr)H(Rr)。一般在915范围内。第57页/共98页4.膜片弹簧工作点位置的选择 膜片弹簧的弹性特性曲线，如图2-11所。该曲线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置，而且1H=(1M+1N)2。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1B=(0.81.0)1H，以保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力从F1B到F1A变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度地减小踏板力，C点应尽量靠近N点。图2-12 膜片弹簧的弹性特性曲线第58页/共98页5

23、5、的选取6、膜片弹簧小端内半径、膜片弹簧小端内半径ro及分离及分离轴承作用半径轴承作用半径rf的确定。的确定。ro有有离合器的结构决定，其最小值离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外应大于变速器第一轴花键的外径。径。rf应大于应大于 ro7、切槽宽度、切槽宽度 、及半径及半径re的确定。的确定。re的取值应满足的要求。的取值应满足的要求。第59页/共98页8、压盘加载点半径、压盘加载点半径R1和支和支承环加载点半径承环加载点半径r1的确的确定定R1和和r1的取值将影响膜片的取值将影响膜片弹簧的刚度。弹簧的刚度。r1应略大应略大于于r 且尽量接近且尽量接近r，R1应应略大于略大于

24、R且尽量接近且尽量接近R。五、膜片弹簧材料及制造工艺（参考课本）第60页/共98页六、膜片弹簧的优化设计 确定一组弹簧的基本参数，使其载荷变形特性满足离合器的使用性能要求，而且弹簧强度也满足设计要求，以达到最佳的综合效果。1.目标函数关于膜片弹簧优化设计的目标函数主要有以下几种：1)弹簧工作时的最大应力为最小。2)从动盘摩擦片磨损前后弹簧压紧力之差的绝对值为最小。3)在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。4)在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。5)选3)和4)两个目标函数为双目标。选取5)作为目标函数，通过两个目标函数分配不同权重来协调它们

25、之间的矛盾，并用转换函数将两个目标合成一个目标，构成统一的总目标函数。第61页/共98页式中，1和2分别为两个目标函数1(x)和2(x)的加权因子，视设计要求选定。（2-25）3)在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。4)在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。5)选3)和4)两个目标函数为双目标。目标函数1(x)和2(x)均可（也必须）具体化为基本变量的函数。（2-17）、（2-14）第62页/共98页3)在分离行程中，驾驶员作用在分离轴承装置上的分离操纵力平均值为最小。4)在摩擦片磨损极限范围内，弹簧压紧力变化的绝对值的平均值为最小。目标函

26、数1(x)和2(x)均可（也必须）具体化为基本变量的函数。目标函数1(x)与式（2-17）有关：将其中的 2改为离合器分离轴承的工作位移即可。2(x)与式（2-14）有关：将其中的 1改为 1+（摩擦片磨损量）第63页/共98页X=x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 T=H h R r R1 r1 1B T (2-26)2.设计变量 从膜片弹簧载荷变形特性公式(214)可以看出，应选取H、h、R、r、R1、r1这六个尺寸参数以及在接合工作点相应于弹簧工作压紧力F1B的大端变形量1B(图214)为优化设计变量，即：第64页/共98页3.约束条件 1)应保证所设计的弹簧工作压紧

27、力F1B与要求压紧力FY相等，即 F1B=FY 2)为了保证各工作点A、B、C有较合适的位置(A点在凸点M左边，B点在拐点H附近，C点在凹点N附近，如图2-14所示)，应正确选择1B相对于拐点1H的位置，一般1B1H=0.81.0，即(2-27)3)为了保证摩擦片磨损后仍能可靠地传递转矩，摩擦片磨损后弹簧工作压紧力F1A 应大于或等于新摩擦片时的压紧力F1B，即 F1AF1B 第65页/共98页 4)为了满足离合器使用性能的要求，弹簧的Hh与初始底锥角H(R-r)应在一定范围内，即 1.6Hh2.2 9H(R-r)15 5)弹簧各部分有关尺寸比值应符合一定的范围，即1.20Rr1.35 702

28、Rh100 3.5Rr05.0 (2-24)6)为了使摩擦片上的压紧力分布比较均匀，推式膜片弹簧的压盘加载点半径R1(或拉式膜片弹簧的压盘加载点半径r1)应位于摩擦片的平均半径与外半径之间，即 推式：(D+d)4R1D2 拉式：(D+d)4r1D2第66页/共98页7)根据弹簧结构布置的要求，R1与R、r1与r、rf与r0之差应在一定范围，即 1R1-R7；0r1-r6；0rf-r048)膜片弹簧的杠杆比应在一定范围内选取，即 推式：2.3(r1-rf)(R1-r1)4.5 拉式：3.5(R1-rf)(R1-r1)9.09)为了保证避免弹簧力衰减要求，弹簧在工作过程中B点的最大压应力rBmax

29、应不超过其许用值，即 rBmaxrB第67页/共98页10)弹簧在工作过程中A点(或A点)的最大拉应力tAmax(或tAmax)应不超过其相应许用值，即 tAmaxtA 或tAmaxtA11)由主要尺寸参数H、h、R和r制造误差引起的弹簧压紧力的相对偏差不超过某一范围，即0.05 (2-29)第68页/共98页12)由离合器装配误差引起的弹簧压紧力的相对偏差也不得超过某一范围，即 0.05 (2-30)式中，F1B为离合器装配误差引起的弹簧压紧力的偏差值。第69页/共98页摩擦片正面摩擦片正面摩擦片正面摩擦片正面摩擦片背面摩擦片背面摩擦片背面摩擦片背面扭转减振器第五节 扭转减振器的设计（结合实

30、物讲）第70页/共98页扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，改变系统的固有振型，尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振。阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。第71页/共98页 扭转减振器具有如下功能：1）降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。2）增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。3）控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺

31、性。第72页/共98页扭转减振器线性和非线性特性 扭转减振器具有线性和非线性特性两种形式。单级线性减振器的扭转特性如图 2-13所示，其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。图2-13 单级线性减振器的扭转特性 第73页/共98页 当发动机为柴油机时，怠速时引起变速器常啮合齿轮齿间的敲击，从而产生怠速噪声。在扭转减振器中另设置一组刚度较小的弹簧，使其在怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声，此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级的刚度较大。目前，在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。三级非线性减振器的扭转特性如图2-14所示。图2

32、-14 三级非线性减振器的扭转特性第74页/共98页减振器的主要参数减振器的扭转刚度k和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩T是两个主要参数。其设计参数还包括极限转矩TJ、预紧转矩Tn和极限转角等J。1 极限转矩TJ 极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙1(图2-15)时所能传递的最大转矩，一般可取 TJ=(1.52.0)Temax (2-31)图2-15 减振器尺寸简图 第75页/共98页2 扭转角刚度kk决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸。设减振弹簧分布在半径为Ro的圆周上，当从动片相对从动盘毂转过弧度时，弹簧相应变形量为Ro。此时所需加在从动片上的转矩为T=1000KZj(2-3

33、3)根据扭转刚度的定义k=T，则减振器扭转刚度设计时可按经验来初选k k13Tj (2-30)k=1000KZj(2-34)图2-15 减振器尺寸简图 第76页/共98页3 阻尼摩擦转矩T 为了在发动工作转速范围内最有效地消振，必须合理选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩T。一般可按下式初选 T=(0.060.17)Temax (2-31)4 预紧转矩Tn 减振弹簧在安装时都有一定的预紧。研究表明，Tn增加，共振频率将向减小频率的方向移动，这是有利的。但是Tn不应大于T，否则在反向工作时，扭转减振器将提前停止工作，故取 Tn=(0.050.15)Temax (2-32)第77页/共98页5 减振弹

34、簧的位置半径Ro Ro的尺寸应尽可能大些，如图2-15所示，一般取 Ro=(0.600.75)d/2 (2-38)6 减振弹簧个数Zj减振弹簧个数参照表26的选取摩擦片外径Dmm 225250 250325 325350 350 Zj 46 68 810 107 减振弹簧总压力F 当限位销与从动盘毂之间的间隙1或2被消除，减振弹簧传递转矩达到最大值TJ时，减振弹簧受到的压力F为 F=Tj/Ro (2-39)第78页/共98页8 极限转角 减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂的极限转角为(2-27)式中，为减振弹簧的工作变形量。第79页/共98页目前从动盘减振器在特性上存在如下局

35、限性：1)通用的从动盘减振器不能使传动系振动系统的固有频率降低到怠速转速以下，因此不能避免怠速转速时的共振。2)它在发动机实用转速10002000rmin范围内，难以通过降低减振弹簧刚度得到更大的减振效果。第80页/共98页双质量飞轮的减振器双质量飞轮减振器具有以下优点1)可以降低发动机、变速器振动系统的固有频率，以避免在怠速转速时的共振。2)可以加大减振弹簧的位置半径，降低减振弹簧刚度K，并允许增大转角。图2-16 双质量飞轮减振器 扭转减振器第81页/共98页3)由于双质量飞轮减振器的减振效果较好，在变速器中可采用粘度较低的齿轮油而不致产生齿轮冲击噪声。由于从动盘没有减振器，可以减小从动盘

36、的转动惯量，这也有利于换挡。但由于减振弹簧位置半径较大，高速时受到较大离心力的作用，使减振弹簧中段横向翘曲而鼓出，与弹簧座接触产生摩擦，使弹簧磨损严重，甚至引起早期损坏。双质量飞轮减振器主要是用于发动机前置后轮双质量飞轮减振器主要是用于发动机前置后轮驱动的转矩变化大的柴油汽车中驱动的转矩变化大的柴油汽车中第82页/共98页第六节 离合器的操纵机构 1对操纵机构的要求1）踏板力要小，轿车：80150N，货车：150200N。2）踏板行程在一定的范围内，轿车：80150mm，货车：180mm。3）摩擦片磨损后，踏板行程应能调整复原。4）有对踏板行程进行限位的装置，防止操纵机构因受力过大而损坏。5）

37、应具有足够的刚度。6）传动效率要高。7）发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。第83页/共98页2操纵机构结构形式选择常用的离合器操纵机构主要有机械式、液压式等。机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。杆系传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难。绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用吊挂式踏板结构。但其寿命较短，机械效率仍不高。多用于轻型轿车中。液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点。广泛应用于各种形式

38、的汽车中。第84页/共98页3离合器操纵机构的主要计算 踏板行程S由自由行程S1和工作行程S2两部分组成：(2-41)第85页/共98页S0f为分离轴承自由行程，一般为1.53.0mm，反映到踏板上的自由行程S1一般为030mm；d1、d2分别为主缸和工作缸的直径；Z为摩擦面面数；S为离合器分离时对偶摩擦面间的间隙，单片：S=0.851.30mm，双片：S=0.750.90mm。a1、a2、b1、b2、c1、c2为杠杆尺寸第86页/共98页为操纵机构总传动比，踏板力Ff可按下式计算 式中，F为离合器分离时，压紧弹簧对压盘的总压力；=；为机械效率，液压式：；机械式：；Fs为克服回位弹簧1、2的

39、工作缸直径d2的确定与液压系统所允许的最大油压有关。考虑到橡胶软管及其他管接头的密封要求，最大允许油压一般为58Mpa。对于机械式操纵机构的上述计算，只需将d1和d2取消即可。拉力所需的踏板力，在初步设计时，可忽略之。(2-42)第87页/共98页第七节 离合器的结构元件1 1 弹性从动盘应满足的设计要求：一、从动盘总成 第88页/共98页2、摩擦片、摩擦片(1)要求：要求：t摩擦系数摩擦系数稳定，工作温度、滑磨速度、定，工作温度、滑磨速度、单位位压力力的的变化化对其影响其影响较小；小；t有足有足够的机械的机械强度和耐磨性；度和耐磨性；t热稳定性好定性好t磨合性能好磨合性能好 t材料密度小材料

40、密度小 t有利于接合平有利于接合平顺 t长期停放，离合器摩擦面之期停放，离合器摩擦面之间不不发生生“粘着粘着”现象象第89页/共98页(2)材料：材料：t石棉基摩擦材料：石棉基摩擦材料：f=0.30.45 缺点：受温度影响大，缺点：受温度影响大，T，f优点：价格低，密度小点：价格低，密度小 t烧结金属、金属陶瓷：金属、金属陶瓷：优点：高温耐磨，点：高温耐磨，传热好，摩擦系数大，允好，摩擦系数大，允许大大单位位压力力 缺点：价格高，密度大，接合不柔和缺点：价格高，密度大，接合不柔和第90页/共98页(3)摩擦片和从摩擦片和从动钢片片连接：接：t铆接法：接法：铆钉头应沉于沉于衬片内，片内，连接可靠

41、，更接可靠，更换方便，但方便，但铆钉孔占据工作面孔占据工作面积，有效利用厚度小，有效利用厚度小 t粘粘结法：增大法：增大实际摩擦面摩擦面积，摩擦片厚度利用率，摩擦片厚度利用率高，有高，有较高的抗离心力和切向力的能力，但更高的抗离心力和切向力的能力，但更换困困难，难以安装波形片，无以安装波形片，无轴向向弹性，可靠性低。性，可靠性低。第91页/共98页3.从从动盘（花花键）毂：一般采用：一般采用齿侧对中的矩中的矩形花形花键，花，花键轴与孔采用与孔采用动配合配合 4.从从动片：要求片：要求质量量轻，具，具轴向向弹性，硬度和性，硬度和平面度高平面度高。5.波形片和减振波形片和减振弹簧：采用簧：采用65

42、Mn，表面，表面发蓝处理。理。第92页/共98页二、离合器盖二、离合器盖总成成1.对离合器盖要求离合器盖要求（1）应有足有足够的的刚度度（2）与）与飞轮保持良好的保持良好的对中中（3）盖的膜片）盖的膜片弹簧支承簧支承处应有高的尺寸精度有高的尺寸精度（4）便于通）便于通风，可开通，可开通风口口第93页/共98页2.对压盘的要求的要求（1）有）有较大大质量，增大量，增大热容容（2）具有）具有较大大刚度度（3）与）与飞轮保持良好的保持良好的对中中（4）高度尺寸公差要小）高度尺寸公差要小第94页/共98页3.对分离杠杆分离杠杆设计要求：要求：u应使分离杠杆支承机构与使分离杠杆支承机构与压盘的的驱动机构

43、在运机构在运动上不上不发生干涉；生干涉；u保保证有足有足够的的刚度；度；u支承采用支承采用滚针轴承、承、滚销、刀口支承等型式、刀口支承等型式u支承支承处的摩擦的摩擦损失要小；失要小；u要便于要便于调整分离杠杆内端的位置；整分离杠杆内端的位置；u要避免高速要避免高速时因分离杠杆的离心力造成因分离杠杆的离心力造成压紧力降力降低。低。第95页/共98页三、分离三、分离轴承承总成成以前主要采用推力球轴承（5类滚动轴承）目前国外已采用角接触推力球轴承。第96页/共98页四、离合器的通四、离合器的通风散散热在在压盘上上设散散热筋或鼓筋或鼓风筋；筋；在离合器盖上开在离合器盖上开较大的通大的通风口；口；在离合器外壳上在离合器外壳上设通通风窗；窗；在双在双盘离合器的中离合器的中间压盘内内铸出通出通风槽；槽；将离合器盖和将离合器盖和压杆制成特殊的叶杆制成特殊的叶轮形状，用形状，用以鼓以鼓风；在离合器外壳内装一在离合器外壳内装一导流罩，加流罩，加强通通风。第97页/共98页感谢您的观看！第98页/共98页