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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
汽車離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。目前，各種汽車廣泛采用的摩擦離合器是一種依靠主從動(dòng)部分之間的摩擦來傳遞動(dòng)力且能分離的裝置。
本設(shè)計(jì)主要是對(duì)中型貨車的膜片式彈簧離合器進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)車輛使用條件和車輛參數(shù)，按照離合器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求，首先進(jìn)行了基本參數(shù)的選擇，其次對(duì)零部件設(shè)計(jì)：壓盤、離合器蓋、彈性傳動(dòng)片，分離裝置，以及從動(dòng)盤、從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂，操縱機(jī)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)減震器中的螺旋彈簧的設(shè)計(jì)。根據(jù)各零部件的工作條件，并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)校核。確保所設(shè)計(jì)的離合器能最大限度傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。
關(guān)鍵詞：壓盤；膜片彈簧；摩擦片；操縱機(jī)構(gòu)；離合器
ABSTRACT
Automobile clutch gearbox is located between the engine and flywheel shell, with screw assembly will be fixed in the clutch after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the car, the driver can be down or release the clutch pedal, so that the temporary separation of the engine and gearbox, and the gradual bonding to cut off or transfer the engine to the transmission input power. At present, widely used in all kinds of cars on friction clutch is a moving part of the friction between the subordinate to transfer power and can separate device.
This design is mainly to the medium truckloads of diaphragm type spring clutch on the design. According to the using conditions and vehicle parameters of vehicles, according to clutch system design steps and requirements, the basic parameters of the first choice, second to parts design: pressure plate, clutch cover, elastic transmission piece, separation device, and driven plate, driven plate and platen hub, operation, reverse design of the spiral spring shock absorber. According to various spare parts working conditions, and analyses the relevant respectively. Ensure that the design of the clutch can utmost transfer engine torque.
Keywords: Pressure Plate; Diaphragm Spring; Friction Disc; Control agencies;Clutch
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 離合器的研究背景 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.3 離合器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4
第2章 離合器方案設(shè)計(jì)及功能 5
2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)方式 5
2.2膜片彈簧離合器性能構(gòu)造 6
2.3 膜片彈簧離合器工作原理 6
2.4 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 6
2.5 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)基本要求 7
2.6 本章小結(jié) 7
第3章 膜片彈簧離合器零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1 摩擦片基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇 9
3.2 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì) 11
3.2.1 從動(dòng)片設(shè)計(jì) 11
3.2.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì) 11
3.3 壓盤設(shè)計(jì) 13
3.3.1 壓盤參數(shù)的選擇和校核 13
3.3.2 傳動(dòng)片設(shè)計(jì) 15
3.3.3 離合器蓋設(shè)計(jì) 16
3.4 離合器分離裝置的設(shè)計(jì) 17
3.4.1 分離軸承及分離套筒 17
3.4.2 分離軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.5 膜片彈簧的設(shè)計(jì) 18
3.5.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn) 18
3.5.2 膜片彈簧的變形特性 19
3.5.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇 19
3.5.4 膜片彈簧參數(shù)的校核 21
3.5.6 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算 22
3.6 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 25
3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能 25
3.6.2 扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型的選擇 25
3.6.3 扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)確定 26
3.7 本章小結(jié) 31
第4章 離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32
4.1操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 32
4.2 液壓式操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理 32
4.3 操縱系統(tǒng)周邊工作環(huán)境和時(shí)間因素的影響 33
4.4 離合器踏板的設(shè)計(jì) 34
4.5 操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)比計(jì)算 34
4.6主缸及工作缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 35
4.6.1 主缸的設(shè)計(jì) 36
4.6.2 分缸的設(shè)計(jì) 36
4.7 本章小結(jié) 37
結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 41
附錄 42
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 離合器的研究背景
自十九世紀(jì)末第一輛貨車誕生以來，貨車工業(yè)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展過程。由于社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，也推動(dòng)了貨車設(shè)計(jì)日臻精巧，并且其運(yùn)輸能力和各項(xiàng)性能也得到不斷提高?，F(xiàn)今貨車不管是國(guó)民經(jīng)濟(jì)，還是人們的日常生活中都是一種不可缺少的交通工具。因此貨車工業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術(shù)水平往往標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平和科技水平[1]。
貨車傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪。離合器是貨車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件。在貨車起步前，先要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)應(yīng)使變速器處于空擋位置，將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間聯(lián)系斷開，以卸除發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。待發(fā)動(dòng)機(jī)已起動(dòng)并開始正常的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)后，方可將變速器掛上一定檔位，使貨車起步。貨車起步時(shí)，貨車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)貨車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，貨車將突然向前沖動(dòng)一下，但并未能起步。這是因?yàn)樨涇噺撵o止到前沖時(shí)，產(chǎn)生很大慣性力。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低轉(zhuǎn)速（一般為300-500r/min）以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然貨車也不能起步。
??離合器的首要功用是保證貨車平穩(wěn)起步。在傳動(dòng)系中裝設(shè)了離合器后，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，貨車起步之前，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器逐漸接合，在離合器逐漸接合過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩也逐漸增加，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以上，不致熄火。由于離合器的接合緊密程度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加。到牽引力足以克服起步阻力時(shí)，貨車即從靜止開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。
?離合器的另一項(xiàng)功用是保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平穩(wěn)。在貨車行使過程中，為了適應(yīng)不斷變化的行使條件，傳動(dòng)系經(jīng)常要換用不同檔位工作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動(dòng)齒輪或其它掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳遞，便于使原用檔位的齒輪副脫開，同時(shí)有可能使新檔位齒輪副的嚙合部位的速度逐漸相等（同步），這樣，進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大為減輕。
離合器的第三功用是防止傳動(dòng)系過載。當(dāng)貨車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動(dòng)件會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對(duì)傳動(dòng)系造成超過其承載能力的載荷,而是其機(jī)件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。
欲使離合器起到以上幾個(gè)作用，離合器應(yīng)該是這樣一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉(zhuǎn)矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)（液力耦合器），或是利用磁力傳動(dòng)（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產(chǎn)生摩擦所需的壓緊力，可以是彈簧力、液壓作用或電磁吸力。如圖1.1所示：
圖1.1 離合器
離合器的具體結(jié)構(gòu)，首先，應(yīng)在保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足四個(gè)基本性能要求：
（1）離合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。
（3）接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。
（4）操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。
其次，離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當(dāng)變速器換檔時(shí)，中斷動(dòng)力傳遞，以減輕齒輪沖擊。如果與變速器主動(dòng)軸相連的離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，當(dāng)換檔時(shí)，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間聯(lián)系脫開，但離合器從動(dòng)部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當(dāng)于分離不徹底，就不能很好的起到減輕齒輪間沖擊的作用。
此外，還要求離合器散熱良好。因?yàn)樵谪涇囆旭傔^程中，駕駛員操縱離合器的次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相對(duì)滑磨而產(chǎn)生大量的熱。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生熱量愈大。這些熱量如不及時(shí)地散發(fā)，對(duì)離合器的工作將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛采用的一種離合器[2]。因其作為壓簧，可以同時(shí)兼起分離杠桿的作用，使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減少，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻。另外由于膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，彈簧仍能可靠的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致產(chǎn)生滑離。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，因膜片彈簧是一種對(duì)稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少，而周布置彈離合器在高速時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向撓曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力下降[3]。那么可以看出，對(duì)于輕型車膜片彈簧離合器的設(shè)計(jì)研究在改善汽車離合器各方面的性能具有十分重要的意義。
由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧離合器的工藝水平在不斷提高，因此這種離合器在轎車及微型、輕型客車上得到廣泛運(yùn)用，而且正大力擴(kuò)展到載貨汽車和重型汽車上，國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)出了傳遞轉(zhuǎn)矩為80~2000N.m、最大摩擦片外徑達(dá)420的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上[1]。甚至某些總質(zhì)量達(dá)28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的，但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。膜片彈簧離合器的操縱曾經(jīng)都采用壓式機(jī)構(gòu)，即離合器分離時(shí)膜片彈簧彈性杠壓桿內(nèi)端的分離指處是承受壓力。當(dāng)前膜片彈簧離合器的操縱機(jī)構(gòu)已經(jīng)為拉式操縱機(jī)構(gòu)所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件減少、裝拆方便；膜片彈簧的應(yīng)力分布也得到改善，最大應(yīng)力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結(jié)構(gòu)中支承圈的磨損會(huì)形成間隙而增大踏板的自由行程[2]。
近年來濕式離合器在技術(shù)上不斷改進(jìn)，在國(guó)外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的結(jié)果，摩擦表面溫度較低(不超過93℃)，因此，起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國(guó)內(nèi)外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的5-6倍，但濕式離合器優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)的，超過這一溫度范圍將起負(fù)面效應(yīng)。目前此技術(shù)尚不夠完善。
1.3 離合器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值取決于摩擦面間的壓緊力和摩擦系數(shù)，以及摩擦面的數(shù)目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦材料，或適當(dāng)加強(qiáng)壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。
摩擦離合器根據(jù)從動(dòng)盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧，并安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。
主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：
（1）從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)，包括從動(dòng)片、從動(dòng)盤轂；
（2）壓盤設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)片、壓盤；
（3）分離裝置設(shè)計(jì)，包括分離套筒、分離軸承；
（4）膜片彈簧設(shè)計(jì)；
（5）扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)，包括減振片、減振彈簧；
（6）離合器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主缸、分缸。
第2章 離合器方案設(shè)計(jì)
2.1膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)方式
膜片彈簧離合器的主要特點(diǎn)是用一個(gè)膜片彈簧代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺旋彈簧和分離杠桿。膜片彈簧離合器的主要結(jié)構(gòu)為飛輪，離合器蓋，分離軸承，夾扣，分離叉，保護(hù)罩。
(l)主動(dòng)部分
離合器凡直接與發(fā)動(dòng)機(jī)連接在一起的機(jī)件稱為主動(dòng)部分,主要要由飛輪、膜片彈簧和離合器蓋組戚。離合器蓋由螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上,與發(fā)動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。因此,離合器蓋必須具有良好的旋轉(zhuǎn)平衡性和散熱性能。
膜片彈簧是用優(yōu)質(zhì)彈簧薄鋼板制成碟形的彈簧,開有若干徑向的槽,槽的末端有圓孔,形成若干個(gè)彈性桿件,它既可以起壓緊機(jī)構(gòu)的作用,又可起分離杠桿的作用。這樣可使離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,縮短了離合器的軸向尺寸。
(2)從動(dòng)部分
它由鋼片總成、摩擦片和扭轉(zhuǎn)減振器組成。鋼片的周圍用鉚釘固裝著波浪形曲面的扇形彈簧片,在波浪形彈簧片兩側(cè)分別鉚著摩擦片,在其摩擦面上開有許多槽,以防止真空吸附作用,也有助于分離徹底。
(3)操縱機(jī)構(gòu)
中型貨車的離合器操縱機(jī)構(gòu)均為液壓機(jī)械傳動(dòng),它主要由踏板、離合器總泵、撓性軟管、分離叉、離合器分泵、分離軸承等組成。離合器總泵由貯液筒、活塞、連接管、防塵套等組成。總泵采用制動(dòng)液,其液壓是由活塞在泵體內(nèi)的滑動(dòng)而產(chǎn)生的,離合器分泵主要由泵體、彈簧、活塞、防塵套、推桿、溢流孔塞等組成。
離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦片，帶動(dòng)從動(dòng)盤本體和與從動(dòng)盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)使從動(dòng)盤轂相對(duì)于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰減下來。
當(dāng)離合器接合時(shí)，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉(zhuǎn)速不等到轉(zhuǎn)速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時(shí)嚴(yán)重得多，而離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功來衡量.
2.2膜片彈簧離合器性能構(gòu)造
膜片彈簧離合器所用的壓緊彈簧是一個(gè)用薄彈簧鋼板制成的帶有一定錐度，中心部分開有許多均布徑向槽的圓錐形彈簧片。膜片彈簧是碟形彈簧的一種，它可以看成由碟簧部分和分離指部分所組成。
膜片彈簧：用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼板制成，形狀為碟形，開有徑向切槽，切槽內(nèi)端連通，外端為圓孔。兩個(gè)切槽之間鋼板形成一個(gè)彈性杠桿，即是壓緊彈簧又是分離杠桿。
壓緊裝置：壓緊裝置由壓盤、離合器蓋、膜片彈簧、支承圈、定位鉚釘、分離鉤、傳動(dòng)片組成。
接合狀態(tài)：彈簧將壓盤、飛輪及從動(dòng)盤互相壓緊，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪及壓盤通過摩擦面的摩擦力矩傳至從動(dòng)盤。
分離過程：踩下踏板，套在從動(dòng)盤轂滑槽中的撥叉，便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力右移而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力傳動(dòng)。
接合過程：緩慢地抬起離合器踏板，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下左移與飛輪恢復(fù)接觸，二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩逐漸增加，離合器從完全打滑、部分打滑，直至完全接合。
2.3 膜片彈簧離合器工作原理
由圖2.1可知，離合器蓋1與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪用螺栓緊固在一起，當(dāng)膜片彈簧3被預(yù)加壓緊，離合器處于接合位置時(shí)，由于膜片彈簧大端對(duì)壓盤5的壓緊力，使得壓盤與從動(dòng)盤6摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)離合器蓋總成隨飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(構(gòu)成離合器主動(dòng)部分)，就通過摩擦片上的摩擦轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)盤總成和變速器一起轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力要分離離合器時(shí)，將離合器踏板8踏下，通過操縱機(jī)構(gòu)，使分離軸承總成7前移推動(dòng)膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳動(dòng)片的彈力作用下離開摩擦片，使從動(dòng)盤總成處于分離位置，切斷了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳遞。
2.4 膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)
膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：
（1）膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性；
（2）膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；
（3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；
（4）膜片彈簧以整個(gè)圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻；
（5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，使用壽命長(zhǎng)；
（6）膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好[12]。
（a）接合位置 （b）分離位置
1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤
6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸
圖2.1 膜片彈簧離合器的工作原理圖
2.5 膜片彈簧離合器設(shè)計(jì)基本要求
膜片彈簧設(shè)計(jì)的基本要求如下：
（1）能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；
（2）接合過程要平衡、柔和，使汽車起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊；
（3）分離時(shí)要迅速、徹底；
（4）離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換擋時(shí)變速器齒輪輪齒間的沖擊并方便換擋；
（5）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有可靠的強(qiáng)度，應(yīng)注意平衡并免受離心力的影響；
（6）應(yīng)使汽車傳動(dòng)系避免共振，具有吸收共振、沖擊和減小噪聲的能力；
（7）操縱輕便，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)[22]。
2.6 本章小結(jié)
本章主要介紹了膜片彈簧離合器的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式及其組成和工作原理，通過對(duì)膜片彈簧離合器的類型對(duì)比，確定本設(shè)計(jì)的離合器為拉式膜片彈簧離合器。還介紹了膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本要求。
第3章 膜片彈簧離合器零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 摩擦片基本結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的選擇
為了可靠地利用離合器中的摩擦傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩,離合器靜摩擦力矩(實(shí)為力偶矩)T應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
Tc= βT0max （3.1）
式中：β-離合器的后備系數(shù),必須大于1。
根據(jù)摩擦定律, 靜摩擦力矩可寫為:
Tc=?F∑ZRc （3.2）
式中：F∑-壓盤加于摩擦片的工作壓力，N;
Z-摩擦面數(shù)目;
? -摩擦系數(shù),計(jì)算時(shí)一般取0.25-0.30;
Rc-摩擦片平均半徑，mm。
假定摩擦片上的壓力均勻分布,則:
Rc= D3-d33D2-d2 （3.3）
式中：D-摩擦片外徑，mm;
d-摩擦片內(nèi)徑，mm。
當(dāng)d/D0.6時(shí), Rc可相當(dāng)準(zhǔn)確地由下式計(jì)算:
Rc= D+d4 （3.4）
壓盤工作壓力F∑為摩擦面單位壓力ρ0與一個(gè)摩擦面的面積A之積
F∑=ρ0A=ρ0πD2-d24
將上式與式3.3代入式3.2可得:
Tc=βTemax=π?Z12ρ0D3(1-C3) （3.5）
式中: C-摩擦片內(nèi)、外半徑之比，Ｃ＝d/Ｄ。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax已知，離合器結(jié)構(gòu)型式和摩擦片材料已定，Ｚ和f便已定，根據(jù)式3.5便可求出后備系數(shù)、單位壓力和摩擦片尺寸應(yīng)滿足的關(guān)系式，例如，選好β和ρ0，則摩擦片尺寸即可確定。
后備系數(shù)β是離合器的重要參數(shù)，它能反映離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度．在選擇β時(shí)，應(yīng)從以下考慮出發(fā)，摩擦片在使用中磨損后，離合器還能確保傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；要能防止離合器自身滑磨過大；要防止傳動(dòng)系過載。為了可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和防止離合器滑磨過大, β不可過小；為使離合器尺寸不致過大，防止傳動(dòng)系嚴(yán)重過載，保證操縱輕便，β又不可過大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較大，當(dāng)使用條件較好，離合器壓緊彈簧壓力在使用過程中可以調(diào)整或變化不大時(shí)，β應(yīng)選小些。使用條件惡劣，需要拖帶掛車時(shí)，為提高起步能力，減少離合器滑磨，β應(yīng)選大些為宜．通常β值，對(duì)于中型貨車為1.60～2.25。
單位壓力ρ0的選擇應(yīng)考慮離合器的工作條件、發(fā)動(dòng)機(jī)后備系數(shù)的大小、摩擦片外徑、摩擦片材料以及質(zhì)量等因素．若離合器使用頻繁，發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率較小，則ρ0應(yīng)取小些，反之則可取大些．當(dāng)摩擦外徑較大時(shí)，為降低摩擦片外援的熱負(fù)荷，ρ0應(yīng)降低．當(dāng)采用摩擦材料時(shí)，ρ0在0.14-0.3MPa(N/mm2)范圍內(nèi)選取。
摩擦片尺寸主要外徑Ｄ和內(nèi)徑d．Ｄ可根據(jù)已知參數(shù)按式3－5估算．摩擦片尺寸應(yīng)符合尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)ＪＢ1457-74。所選的D應(yīng)使 最大圓周速度不超過65-70m/s。內(nèi)、外徑之比C在0.53-0.7之間。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查資料可知Temax=165N?m（35000r/min）；Pemax=100kw（10000r/min）。
查資料選取?=0.3，Z=2，P0=0.3 MPa，C=0.7，β=2
由公式3.5
D = 312βTemaxπ?ZP01-C3 = 239.50mm
取D= 250mm 則d=155mm
3.2 從動(dòng)盤總成設(shè)計(jì)
從動(dòng)盤總成主要由從動(dòng)盤轂、摩擦片、從動(dòng)片、扭轉(zhuǎn)減震器等組成。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。
設(shè)計(jì)從動(dòng)盤時(shí)應(yīng)該注意滿足以下幾個(gè)方面的要求：
（1）為了減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能??；
（2）為了保證汽車平穩(wěn)起步摩擦面上的壓力分布均勻，從動(dòng)盤應(yīng)具有軸向彈性；
（3）為了避免傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)共振以及緩和沖擊載荷，從動(dòng)盤應(yīng)裝有扭轉(zhuǎn)減震器；
（4）要有足夠的抗爆裂力[17]。
3.2.1 從動(dòng)片設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)從動(dòng)片時(shí)，要盡量減輕其重量，并應(yīng)該使其質(zhì)量的分布盡可能的靠近旋轉(zhuǎn)中心，以獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這是因?yàn)樵谄囆旭傊羞M(jìn)行換擋時(shí)，首先要切斷動(dòng)力分離離合器，而在變速器掛擋的過程中，與變速器第一軸相連的離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速一定要發(fā)生變化，或者是增速，或者是減速。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的變化將引起慣性力，慣性使變速器換擋齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊或使變速器中的同步器裝置加速磨損。慣性力的大小與從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比，因此為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以減輕變速器換擋時(shí)的沖擊，從動(dòng)片一般都做得比較薄，通常用1.3～2.0mm厚的鋼板沖壓而成。從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，本設(shè)計(jì)選用整體式從動(dòng)片，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，用高碳鋼(50或85號(hào)鋼)或65Mn鋼板，熱處理硬度38～48HRC，厚度選取為1.8mm。
3.2.2 從動(dòng)盤轂設(shè)計(jì)
從動(dòng)盤毅的花鍵孔與變速器第一軸前端的花鍵軸以齒側(cè)定心矩形花鍵的動(dòng)配合相聯(lián)接，以便從動(dòng)盤毅能作軸向移動(dòng)。花鍵的結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)從動(dòng)盤外徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩按GB1144-74選取(見表3.1)。從動(dòng)盤轂花鍵孔鍵齒的有效長(zhǎng)度約為花鍵外徑尺寸的(1.0～1.4)倍(上限用于工作條件惡劣的離合器)，以保證從動(dòng)盤毅沿軸向移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生偏斜。從動(dòng)盤毅通常由40Cr、45號(hào)鋼、35號(hào)鋼鍛造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，表面和心部硬度在28～32HRC，本設(shè)計(jì)選45號(hào)鋼。
表3.1 GB1144-74
從 動(dòng) 盤外 徑D/mm
發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn)矩/N·m
花 鍵
齒 數(shù)
n
花 鍵
外 徑
D/mm
花 鍵
內(nèi) 徑
d/mm
鍵 齒寬
b/mm
有 效
齒 長(zhǎng)
l/mm
擠 壓
應(yīng) 力
/MPa
160
50
10
23
18
3
20
10
180
70
10
26
21
3
20
11.8
200
110
10
29
23
4
25
11.3
225
150
10
32
26
4
30
11.5
250
200
10
35
28
4
35
10.4
280
280
10
35
32
4
40
12.7
300
310
10
40
32
5
40
10.7
325
380
10
40
32
5
45
11.6
350
480
10
40
32
5
50
13.2
380
600
10
40
32
5
55
15.2
410
720
10
45
36
5
60
13.1
由于本次設(shè)計(jì)從動(dòng)盤外徑為D=250mm由表3.1選取得：
花鍵齒數(shù)n=10；
花鍵外徑=35mm；
花鍵內(nèi)徑=28mm；
鍵齒寬b=4mm；
有效齒長(zhǎng)=35mm；
擠壓應(yīng)力=10.4MPa。
花鍵尺寸選定后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于花鍵損壞的主要形式是由于表面受擠壓過大而破壞，所以花鍵要進(jìn)行擠壓應(yīng)力計(jì)算，
擠壓應(yīng)力的計(jì)算公式：
（MPa） （3.6）
式中：P—花鍵的齒側(cè)面壓力，N。它由下式確定：
（3.7）
式中：，—分別為花鍵外徑及內(nèi)徑，mm；
—從動(dòng)盤轂的數(shù)目；
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
—花鍵齒數(shù)；
—花鍵齒工作高度，m；h=(-)/2；
—花鍵有效長(zhǎng)度，m。
代入公式（3.7）得：
代入公式（3.6）得：
經(jīng)校核所選尺寸符合強(qiáng)度要求。
3.3 壓盤設(shè)計(jì)
對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：
（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，有時(shí)可設(shè)置各種形狀的散熱筋或鼓風(fēng)筋，以幫助散熱通風(fēng)。中間壓盤可鑄出通風(fēng)槽，也可采用傳熱系數(shù)較大的鋁合金壓盤。
（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，以免影響摩擦片的均勻壓緊及與離合器的徹底分離，厚度約為15～25mm。
（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（從承壓點(diǎn)到摩擦面得距離）公差要小[18]。
3.3.1 壓盤參數(shù)的選擇和校核
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。
壓盤的外徑可根據(jù)摩擦片的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了使每次接合的溫升不致過高，壓盤應(yīng)具有足夠大的質(zhì)量以吸收熱量；為了保證在受熱情況下不致翹曲變形，壓盤應(yīng)具有足夠大的剛度且一般都較厚(載貨汽車的離合器壓盤，其厚度一般不小于15mm)。本設(shè)計(jì)初選壓盤厚為24mm。壓盤的外徑略大于摩擦片外徑D，取壓盤外徑為272mm，內(nèi)徑略小于摩擦片內(nèi)徑d，取壓盤內(nèi)徑為150mm。此外，壓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)注意其通風(fēng)冷卻要好，例如在壓盤體內(nèi)鑄出導(dǎo)風(fēng)槽。
壓盤的厚度初步確定后，應(yīng)校核離合器一次接合的溫升不應(yīng)超過8℃～10℃溫升τ的校核按式為：
（3.8）
式中：—溫升，℃；
—傳到壓盤的熱量所占的比率。對(duì)單片離合器，=0.5；
—壓盤的質(zhì)量，kg。
（3.9）
式中：—鑄鐵密度為。
代入公式（3-8）：
= 7.57kg
式中：—壓盤的比熱容，鑄鐵的比熱容為=544.28J/(kg·K)；
—滑磨功，J。
L = 0.5JaW0 （3.10）
式中：—離合器開始滑磨時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)角速度；=334.9rad/s；
—汽車整車質(zhì)量轉(zhuǎn)化為相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量。
(3.11)
式中：—汽車總質(zhì)量，kg； =1760kg
—車輪滾動(dòng)半徑，cm；=30cm
—主減速器傳動(dòng)比； =4.56
—變速器傳動(dòng)比。 =4.87
代入公式（3.11）得：
0.32
代入公式（3.10）得：
選擇壓盤厚度為=24mm，外徑=272mm，內(nèi)徑=150mm。
代入公式（3.8）進(jìn)行校核計(jì)算，
℃
=1.78℃＜8℃ 符合要求，壓盤厚度選擇的合理。
3.3.2 傳動(dòng)片設(shè)計(jì)
傳動(dòng)片在膜片彈簧離合器中要承擔(dān)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，還有依靠傳動(dòng)片的彈性作用使壓盤分離。利用傳動(dòng)片來分離壓盤，在離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要簡(jiǎn)單些，但傳動(dòng)片受力狀況要復(fù)雜得多，傳動(dòng)片的負(fù)荷也更嚴(yán)重，故必須仔細(xì)地對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。壓盤通過傳動(dòng)片和離合器蓋相連而被驅(qū)動(dòng)。根據(jù)對(duì)傳力片的功能要求，決定了它一端用鉚釘固定在壓盤上，另一端用螺釘與離合器蓋相連，它們沿圓周切向布置，本設(shè)計(jì)布置3組，而每組由4個(gè)彈性薄片組成。這里取長(zhǎng)為65mm，寬為20mm，片厚為1mm保證其既有足夠的軸向彈性使壓盤容易分離，又有足夠的強(qiáng)度不至于因彎曲拉壓而斷裂。
在布置傳動(dòng)片是要注意，通常情況下（即發(fā)動(dòng)機(jī)正向輸出轉(zhuǎn)矩）傳動(dòng)片應(yīng)該受拉力，但是當(dāng)由車輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，傳動(dòng)片將受壓，此時(shí)要當(dāng)心它受壓時(shí)的壓桿穩(wěn)定性問題。傳動(dòng)片與壓盤、離合器連接時(shí)的安裝高度，這樣設(shè)計(jì)：在離合器徹底分離時(shí)，壓盤由傳動(dòng)片拉離至極端位置，此時(shí)，傳動(dòng)片應(yīng)處于或接近于非彎曲狀態(tài)（平直狀態(tài)，相當(dāng)于彎曲應(yīng)力為零）。按照這一設(shè)計(jì)思路，當(dāng)離合器在結(jié)合狀態(tài)并傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，傳動(dòng)片將在彎、拉聯(lián)合作用下工作[20]。
傳動(dòng)片有效長(zhǎng)度為，則
（為螺釘孔直徑） （3.12）= 65-1.5×20=35mm
每組傳動(dòng)片總剛度
Kn = 12Ejxn/l13 （3.13）
全部 組傳動(dòng)片合成的總剛度為
K∑ = Kn = 12Ejxni/l13 （3.14）
式中：E—為傳動(dòng)片的彈性模量，為
代入公式（3.14）得：
K∑=12×2×105×1/12×20×4×3/353×1/1000=0.112MN/M
壓盤與飛輪通過彈性傳動(dòng)片連接時(shí)，則傳動(dòng)片應(yīng)進(jìn)行拉伸應(yīng)力的強(qiáng)度校核；若通過凸塊一窗孔、傳力銷或鍵連接時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核：
(3.15)
式中：—考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分配到壓盤上的比例系數(shù)，單片離合器取；
—力的作用半徑，1.2m；
—工作元件(例凸塊一窗孔、傳動(dòng)銷、鍵)的數(shù)目，這里取3組每組4片；
—接觸面積，mm2，這里取長(zhǎng)為65mm，寬為20mm，所以F=1300 mm2 。
計(jì)算得=15.22符合標(biāo)準(zhǔn)。
3.3.3 離合器蓋設(shè)計(jì)
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)，如果分離軸承與曲軸中心線不同心，可引起鉚釘?shù)倪^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^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，一般采用厚2. 5～5mm的低碳鋼鋼板沖壓制造。離合器蓋的形狀和尺寸由離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意的是剛度、對(duì)中、通風(fēng)散熱等問題。離合器蓋的剛度不夠，會(huì)產(chǎn)生較大變形，這不僅會(huì)影響操縱系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，還可能導(dǎo)致分離不徹底、引起摩擦片早期磨損，甚至使變速器換檔困難。離合器蓋內(nèi)裝有壓盤、分離杠桿、壓緊彈簧等，因此，其對(duì)于飛輪軸線的對(duì)中十分重要。對(duì)中方式可采用定位銷或定位螺栓以及止口對(duì)中。為了加強(qiáng)通風(fēng)散熱和清除摩擦片的磨損粉末，在保證剛度的前提下，可在離合器蓋上設(shè)置循環(huán)氣流的入口和出口，甚至將蓋設(shè)計(jì)成帶有鼓風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)離合器蓋要求離合器蓋內(nèi)徑大于離合器摩擦片外徑，能將其他離合器上的部件包括其中即可，選厚度為5mm的低碳鋼。
3.4 離合器分離裝置的設(shè)計(jì)
3.4.1 分離軸承及分離套筒
分離軸承在工作中主要承受軸向力。在分離離合器時(shí)，由于分離軸承的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，它同時(shí)還承受徑向力。所以在離合器中采用的分離軸承主要有兩類：徑向推力軸承和推力軸承。徑向推力類適用于高速、低軸向負(fù)荷的情況；推力類則使用低速、高軸向負(fù)荷的情況。除此之外。在某些輕型汽車上還采用由浸油的碳和石墨混合壓制而成的滑動(dòng)推軸承。
在以往的設(shè)計(jì)中，分離軸承的內(nèi)圈通常壓配在鑄造的分離套筒上，而分離套筒則裝在變速器第一軸軸承蓋套管外軸頸上，可以自由移動(dòng)，分離離合器時(shí)軸承內(nèi)座圈不動(dòng)，外座圈旋轉(zhuǎn)。在離合器處于接合狀態(tài)時(shí)，分離軸承的端面與分離桿的內(nèi)端之間應(yīng)留有間隙δ=3～4mm，以備在摩擦片磨損的情況下，分離桿內(nèi)端后退而不致妨礙壓盤繼續(xù)壓緊摩擦片，以保證可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。
由于現(xiàn)今大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過了6000r/min，離心力造成的徑向力很大，因此，汽車離合器分離軸承廣泛采用了角接觸式的徑向推力球軸承，并把它做成完全密封，充滿耐高溫的鋰基潤(rùn)滑脂的軸承，而且把傳統(tǒng)的由軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)變成為由軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，這些結(jié)構(gòu)措施使軸承的使用壽命更加長(zhǎng)并免維護(hù)。
3.4.2 分離軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
分離軸承選取推力球軸承，經(jīng)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得如下尺寸
D=85, d=45, T=28, B=12,額定動(dòng)載荷=75.8kN，額定靜載荷=150KN。
1、 軸承壽命的計(jì)算
L = 10660ncp3 （3.16）
式中：P—當(dāng)量動(dòng)載荷：P = ?pFa；
—載荷系數(shù)：=1.2～1.8 選取=1.8。
P = 1110.1MPa
額定壽命 L=8.14×h
2、 分離軸承在離合器徹底分離時(shí)的載荷
=1916.7N≤75.8KN
3、 分離軸承靜強(qiáng)度計(jì)算
（3.17）
式中：為靜載荷安全系數(shù)，選取=4
代入公式（3-17）得：
=4440.4N
= 150kN≥
故所選分離軸承符合設(shè)計(jì)要求。
3.5 膜片彈簧的設(shè)計(jì)
膜片彈簧的大端處為一完整的截錐，類似無底的碟子，和一般機(jī)械上用的碟形彈簧一樣，故稱作碟簧部分。膜片彈簧起彈性作用的正是其碟簧部分。與碟形彈簧不同的是在膜片彈簧上還有徑向開槽部分，形成許多稱為分離指、起分離杠桿作用的彈性杠桿。分離指與碟簧部分小端交接處的徑向槽較寬且呈長(zhǎng)方孔，分離指根部的過渡圓角半徑應(yīng)大于4.5mm，以減少分離指根部的應(yīng)力集中，長(zhǎng)方孔又可用來安置銷釘固定膜片彈簧。
3.5.1 膜片彈簧結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)
膜片彈簧是由彈簧鋼板沖制而成的。膜片彈簧在結(jié)構(gòu)形狀上分成兩部分，第一部分在膜片彈簧大端處，為一完整的截錐體，它的形狀像一個(gè)無底的碟子，是膜片彈簧實(shí)際起彈性作用的部分，它和一般機(jī)械上所有的碟形彈簧完全類似，故把它稱為膜片彈簧的碟簧部分。碟形彈簧的工作原理為：沿碟簧的軸線方向加載，碟簧受到軸向載荷逐漸變平，卸載后又恢復(fù)原形。這就是碟形彈簧的彈性作用所反映出來的彈性表現(xiàn)現(xiàn)象。
3.5.2 膜片彈簧的變形特性
膜片彈簧的彈性特性是由其碟簧部分所決定，是非線性的，與自由狀態(tài)下碟簧部分的內(nèi)錐高H及彈簧的鋼板厚h有關(guān)。不同的H/h值有不同的彈性特性(見圖3.1)。當(dāng)(H/h)<時(shí)，P為增函數(shù)，這種彈簧的剛度大適于承受大載荷并用作緩沖裝置中的行程限制。當(dāng)(H/h)=，特性曲線上有一拐點(diǎn)，若(H/h)=1.5≈，則特性曲線中段平直，即變形增加但載荷P幾乎不變，故這種彈簧稱零剛度彈簧。當(dāng)
2，則特性曲線具有更大的負(fù)剛度區(qū)且具有載荷為負(fù)值的區(qū)域。這種彈簧適于汽車液力傳動(dòng)中的鎖止機(jī)構(gòu)[20]。
圖3.1 不同時(shí)的無彈性特性曲線
3.5.3 膜片彈簧基本參數(shù)的選擇
1、比值(H/h)的選擇和H、h的確定
H為膜片彈簧內(nèi)截錐高，h為膜片彈簧鋼板厚度，比值(H/h)對(duì)膜片彈簧的彈性特性影響極大，因此，要利用H/ h對(duì)彈簧特性的影響正確地選擇該比值，以得到理想的特性曲線及獲得最佳的使用性能。一般汽車的膜片彈簧離合器多取：
鋼板厚度h為2～4之間。
選取h=3mm，H/h比值為1.5則膜片彈簧原始內(nèi)截錐高H=4.5。
R/r和R、r的選擇
R為膜片彈簧大端半徑。
r為膜片彈簧分離指半徑。
膜片彈簧的大端半徑R應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和摩擦片的尺寸來確定。大于摩擦片內(nèi)徑，近于摩擦片外徑。比值R/r的選定影響到材料的利用效率。R/r愈小，則彈簧材料的利用效率愈好。碟形彈簧儲(chǔ)存彈性能的能力在R/r=1.8～2.0為最大，用于緩和沖擊、吸收振動(dòng)等需要儲(chǔ)存大量彈性能的碟簧最佳。但對(duì)汽車離合器膜片彈簧來說，并不要求儲(chǔ)存大量的彈性能，而應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置及壓緊力的需要，通常取R/r =1.2～1.3(即1.25左右)。
本設(shè)計(jì)選取R=125mm；R/r=1.2
計(jì)算得r =104mm。
3、膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α
膜片彈簧在自由狀態(tài)下的圓錐底角α與膜片彈簧內(nèi)截錐高H關(guān)系密切，一般在10°～12°范圍內(nèi)選擇。
α = arctanHR-r = arctan4.5125-104 = 12.09 （3.18）
取α=13°。
4、分離指的數(shù)目n的選擇
汽車離合器膜片彈簧的分離指數(shù)目n＞12，一般在18左右，采用偶數(shù)，便于制造時(shí)模具分度：n取18。
5、膜片彈簧小端半徑及分離軸承作用半徑
膜片彈簧小端半徑由離合器的結(jié)構(gòu)決定，其最小值應(yīng)大于變速器第一軸的花鍵外徑。變速器第一軸的花鍵外徑為35mm，取膜片彈簧小端半徑=30mm。
分離軸承作用半徑應(yīng)大于。按花鍵外徑選用=35.5mm。
6、切槽寬度、窗孔槽寬及半徑的確定
=4mm =12mm =91.8mm
7、支承圈作用半徑L和膜片彈簧與壓盤的接觸半徑l
支承圈平均半徑與膜片彈簧與壓盤的接觸半徑的取值將影響膜片彈簧的剛度。應(yīng)略大于r且盡量接近r；應(yīng)略小于R且盡量接近于R。
=124 =100.25
3.5.4 膜片彈簧參數(shù)的校核
（1）摩擦片外徑D的選取應(yīng)使最大圓周速度不超過65～70m/s
（3.19）
=（3.14/60）×5000×0.25=65.42m/s
所以摩擦片外徑D選取合適。
（2）為了減少汽車起步過程中離合器的滑磨防止摩擦表面溫度過高而發(fā)生燒傷，離合器每一次結(jié)合的單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值，即
（3.20）
該車型
（3.21）
式中：—車輪的滾動(dòng)半徑
rr=Fd2π （3.22）
式中： F=3.05 (子午線胎) d=750 mm
代入公式（3.22）（3.21）得：
W = 5802.6J
所以該離合器離合器單位面積滑磨功符合要求。
3.5.6 膜片彈簧的強(qiáng)度計(jì)算
已選定 H=4.5mm, h=3mm，R=125mm，r=104mm，=124mm， =100.25mm，n=18，=30mm，=35.5mm，=4mm，=12mm，=91.8mm。
工作壓力和膜片彈簧在壓盤接觸點(diǎn)S處的軸向變形關(guān)系式
P1=πEhλ161-μ2?lnRrL-l2H-λ1R-rL-lH-λ12R-rL-l+h2 (3.23)
設(shè)
式中： —彈性模數(shù)，?。?
—泊松比，取；
—大端變形，mm；
—碟簧部分內(nèi)截錐高，mm。
因此公式就成為
(3.24)
把有關(guān)數(shù)值代入上述各式，得
= 1617.4
= 3
=0.738-0.553-0.67
1、確定彈簧工作點(diǎn)的位置
取離合器結(jié)合時(shí)大端變形量=0.65H=2.9,得== 5465N。
校核后備系數(shù) ：
(3.25)
其中103.6mm =2
把數(shù)值代入得 符合1.7～2.25 之間
離合器徹底分離時(shí)，大端的變形量為
(3.26)
式中：— —壓盤升程 =2.4mm
離合器剛開始分離時(shí)，壓盤的行程，此時(shí)膜片彈簧大端的變形量為，摩擦片磨損后，最大，磨損量。
2、求離合器徹底分離時(shí)分離軸承的載荷
由公式
(3.27)
取==5.3mm則得：
(3.28)
代入有關(guān)數(shù)值，得
=1689N
3、求分離軸承行程
由公式
(3.29)
取，則
由公式得
由公式得
把有關(guān)數(shù)值代入(3.29)，得：
1.85mm
故
4、強(qiáng)度校核
膜片彈簧大端的最大變形（離合器徹底分離時(shí)）。
(3.30)
把有關(guān)數(shù)值代入(3.30)中，得：
=1735MPa
3.6 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)
汽車傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)減振器，按其所在位置可分成兩類：一類裝在從動(dòng)盤總成中，另一類裝在飛輪處。本設(shè)計(jì)選裝在從動(dòng)盤總成中的扭轉(zhuǎn)減振器。
3.6.1 扭轉(zhuǎn)減振器的功能
扭轉(zhuǎn)減震器主要由彈性元