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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
200 8年3月1日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
膜片式離合器的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
劉必柱
職稱
高級(jí)工程師
專業(yè)名稱
機(jī)電一體化技術(shù)
班級(jí)
機(jī)電50532
學(xué)生姓名
郁 建
學(xué)號(hào)
5020053236
設(shè)計(jì)要求
1.完成資料翻譯一份（3000字以上）
2.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告一份；
3.完成膜片式離合器的設(shè)計(jì)
4.完成相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
5.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份；
6.完成相關(guān)圖紙。
完成畢業(yè)課題的計(jì)劃安排
序號(hào)
內(nèi)容
時(shí)間安排
1
外文資料翻譯
2008.2.1至
2008.3.5
2
搜集相關(guān)資料并調(diào)研，完成調(diào)研報(bào)告
2008.3.6至
2008.3.14
3
進(jìn)行離合器結(jié)構(gòu)的選擇，以及膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要尺寸的選擇。編寫說明書，繪制相關(guān)圖紙。
2008.3.15至
2008.4.5
4
整理畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書并定稿，準(zhǔn)備答辯
2008.4.6 至
2008.4.11
5
答辯
2008.4.12
答辯提交資料
外文資料翻譯，畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告，
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，相關(guān)圖紙。
計(jì)劃答辯時(shí)間
2007.4.12
XXXX學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院
2008 年 3 月 1日
膜片式離合器的設(shè)計(jì)
摘要: 離合器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，汽車從啟動(dòng)到行駛的整個(gè)過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已?，F(xiàn)在，電子技術(shù)也進(jìn)入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元（ECU）控制的離合器已經(jīng)應(yīng)用在多款的轎跑車上。
關(guān)鍵詞：從動(dòng)盤總成 傳動(dòng)系 膜片彈簧 非線性彈性特性
Diaphragm type coupling's design
Abstract: The coupling installs between the engine and the transmission gearbox, the automobile from the start to the travel entire process, needs to use the coupling frequently. Its function is causes between the engine and the transmission gearbox can join gradually, thus guaranteed that the automobile starts steadily; Shuts off between the engine and transmission gearbox's relation temporarily, is advantageous shifts gears and reduces shifts gears the time impact; When automobile emergency brake can play the separation role, prevents transmission systems and so on transmission gearbox to overload, plays certain protective function. The coupling similar switch, the joint or breaks to the power transmission function, therefore, any form's automobile has the engaging and disengaging gear, is only the form is different. Now, the electronic technology also entered the coupling system. One kind the coupling which (ECU) controlled by the control unit already applied on many patterns sedan race car.
Key words: Driven disc unit , Power transmission , Disk spring , Misalignment elastic property
目 錄
一、離合器簡(jiǎn)介 ……………………………………………………… 3
1.1離合器的功用…………………………………………………… 3
1.2離合器設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………… 4
1.3離合器的分類 ………………………………………………… 4
二、離合器的工作原理及過程 ………………………………… 5
2.1離合器的工作原理 …………………………………………… 5
2.2 離合器的工作過程 …………………………………………… 6
三、離合器的結(jié)構(gòu)形式 ………………………………………… 12
3.1摩擦離合器的類型分類 ………………………………… 12
3.2膜片彈簧離合器的構(gòu)造和工作理 ……………………… 13
3.3周布彈簧離合器 ………………………… …………………… 13
3.4中央彈簧離合器 ……………………………………………… 18
四、離合器結(jié)構(gòu)的選擇 ………………………………………… 20
4.1從動(dòng)盤盤的選擇 ……………………………………………… 20
4.2壓緊彈簧和布置形式的選擇 …………………………… 21
4.3從動(dòng)盤總成 ……………………………………………………… 23
4.4離合器蓋總成 …………………………………………………… 24
五、膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要尺寸的選擇 ……… 25
5.1摩擦尺寸的選擇 ………………………………………………… 25
5.3碟形彈簧的計(jì)算 ………………………………………………… 31
5.4膜片彈簧的具體計(jì)算 ………………………………………… 32
5.5花鍵的強(qiáng)度校核 ………………………………………………… 34
5.6鉚釘?shù)膹?qiáng)度校核 ………………………………………………… 35
六、結(jié)論…………………………………………………………………… 37
七、致謝 …………………………………………………………… 38
八、參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 39
一 離合器簡(jiǎn)介
1.1離合器的功用
汽車傳動(dòng)系的基本功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪。離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件。在汽車起步前，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，使汽車起步。汽車起步時(shí)，汽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)汽車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖動(dòng)一下，但并未能起步。這是因?yàn)槠噺撵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)然汽車也不能起步。
????離合器的首要功用是保證汽車平穩(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，汽車起步之前，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)，汽車即從靜止開始運(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)。在汽車行使過程中，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)汽車進(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。
1.2離合器設(shè)計(jì)要求
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，滿足兩個(gè)基本性能要求：1.分離徹底；2.接合柔和。
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)樵谄囆旭傔^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。
?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。
1.3離合器的分類
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。
二 離合器的工作原理及過程
2.1 離合器的工作原理
離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(dòng)(電磁離合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡(jiǎn)稱為摩擦離合器)。
發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動(dòng)盤接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離。
圖2-1所示為摩擦離合器中的兩種壓緊彈簧（膜片彈簧和螺旋彈簧）的彈性特性，在離合器蓋總成中的螺旋彈簧處于壓緊狀態(tài)，其彈性特性的曲線如圖中曲線1所示。膜片彈簧彈性特性曲線如圖中曲線2所示。假如所設(shè)計(jì)的兩種離合器的壓緊力均相同，即壓緊力均為,軸向壓緊變形量為。當(dāng)摩擦片磨損量達(dá)到容許的極限值時(shí)，彈簧壓縮變形量減小到。此時(shí)螺旋彈簧壓緊力便降低到〈，兩值相差較大，將使離合器中的壓緊力不足而產(chǎn)生滑磨，而膜片彈簧壓緊力則只降低到與相差無幾的，使離合器仍能可靠得工作。當(dāng)離合器分離時(shí)，如兩種彈簧的進(jìn)一步壓縮均為，由圖可知，膜片彈簧所需的作用力為不螺旋彈簧所需的作用力減小約20%。可見，膜片彈簧離合器操縱輕便。
圖2-1離合器兩種壓緊彈簧的彈性曲線
顯然在離合器中采用膜片彈簧作壓緊彈簧有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，膜片彈簧具有壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，質(zhì)量減小，并顯著得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，摩擦片的接觸良好，磨損均勻。另外，由于膜片彈簧具有上述的非線性彈性特性，故能在從動(dòng)盤摩擦片磨損后，仍能可靠得傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不產(chǎn)生滑磨。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，因膜片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少。而螺旋彈簧在高速時(shí)，因受離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫向饒曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對(duì)壓盤的壓緊力。
2.2離合器的工作過程
2.2.1離合器的接合過程
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，以下討論起步時(shí)離合器的接合過程和滑磨功。
圖2-2離合器的接合過程的力學(xué)模型
圖2-2為討論汽車起步時(shí)離合器接合過程的力學(xué)模型．為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和離合器主動(dòng)部分的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．為簡(jiǎn)化到離合器從動(dòng)軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．在計(jì)算時(shí)，為簡(jiǎn)便起見，忽略從離合器從動(dòng)盤到驅(qū)動(dòng)輪全部旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，僅把看成汽車平移質(zhì)量，即汽車總質(zhì)量換算到離合器從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．根據(jù)動(dòng)能相等的原理，有：
２－１
而 ２－２
式中 ?。x合器從動(dòng)軸角速度；
?。囁伲?
?。嚳傎|(zhì)量；
－車輪滾動(dòng)半徑；
、－分別為變速器和主減速器傳動(dòng)比；
由此得：
２－３
由于離合器從動(dòng)軸上的阻力矩和上坡阻力矩引起，可表示為：
?。玻?
式中 -重力加速度；
－滾動(dòng)阻力系數(shù)；
－坡度阻力系數(shù)．
圖2-3汽車起步時(shí)離合器的接合過程
離合器的接合過程如圖２－3所示，可分為兩個(gè)階段：第一階段從離合器摩擦面開始接觸到等于汽車行駛阻力轉(zhuǎn)矩，時(shí)間從０至；第二階段從到，即離合器從動(dòng)角速度從０至發(fā)動(dòng)機(jī)角速度相等．
第一階段的滑磨功為：
２－５
第二階段的滑磨功為：
２－６
滑磨功的大小取決于和的數(shù)值以及駕駛員的操縱狀況．當(dāng)駕駛員操縱狀況一定時(shí)大，時(shí)間就長(zhǎng)，如圖２－２所示，就大；大，dw/dt小，增長(zhǎng)就慢，從而滑磨時(shí)間（-）長(zhǎng)，大．聯(lián)立式２－３和２－４，汽車總質(zhì)量愈大，變速器檔位愈高，和愈大，滑磨功愈大．當(dāng)駕駛員放松離合器踏板較快，接合較猛時(shí)，增加較猛，滑磨時(shí)間較短，滑磨功較?。?dāng)操作油門使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，滑磨功就較大．
當(dāng)在平坦的瀝青路或混凝土路上起步時(shí)，阻力矩很小，可以忽略不計(jì)，于是和中的第一項(xiàng)可視為零，則總滑磨功：
假定在此滑磨過程中不變，于是得到：
２－７
式中 －發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，［ ］為r/min.
此式表明，離合器在上述假定條件下的滑磨功等于汽車在起步過程中獲得的動(dòng)能．也就是說，在起步過程中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能，一半用來使汽車加速餓而變?yōu)閯?dòng)能，一半消耗于離合器的滑磨，變?yōu)闊崮軗p失掉了．
離合器應(yīng)能經(jīng)受滑磨，同時(shí)由滑磨功轉(zhuǎn)換的熱量不應(yīng)使離合器零件溫度升高過大．由于壓盤質(zhì)量較飛輪為小，受熱引起的溫升較大．根據(jù)滑磨功可算出壓盤的升高溫度：
?。玻?
式中 ?。瓬厣踭］為oC
－壓盤的比熱容，鑄鐵比熱容為481.4/(㎏·oC);
-壓盤的質(zhì)量,[m ]為㎏;
γ- 傳到壓盤的熱量所占的比例.對(duì)于單盤離合器,γ=0.5;對(duì)于雙盤離合器壓盤,γ=0.25;中間壓盤,γ=0.5;
-滑磨功,[]為 N·m.
2.1.2離合器的工作過程
圖2-4摩擦；離合器的工作原理
1.飛輪， 2.從動(dòng)盤， 3 踏板，4 壓緊彈簧，5 從動(dòng)軸，6 從動(dòng)盤轂
如圖2-4所示為摩擦離合器的工作原理和構(gòu)造示意圖
發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪1是離合器的主動(dòng)件。帶有摩擦片的從動(dòng)盤2和從動(dòng)盤轂6借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸5(即變速器的主動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧4將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過從動(dòng)軸和傳動(dòng)系統(tǒng)中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)車輪。彈簧4的壓緊力愈大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也愈大。
由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，故汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分應(yīng)經(jīng)常處于接合狀態(tài)。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。欲使離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板3，套在從動(dòng)盤轂6的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力向右移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力傳遞。
當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧4壓力作用下，向左移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。
摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由于摩擦面最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質(zhì)決定。故對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的離合器來說，靜摩擦力矩是一個(gè)定值。輸人轉(zhuǎn)矩達(dá)到此值，則離合器將打滑，因而限制了傳動(dòng)系統(tǒng)所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。
三 離合器的結(jié)構(gòu)形選擇
由離合器的工作原理可以看出，摩擦離合器基本上由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)。而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)汽車離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求：
1）在任何行駛條件下均能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，并具有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩儲(chǔ)備。
2）接合時(shí)要平順柔和，以保證汽車起步時(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)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，以減輕換檔時(shí)變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。
5）應(yīng)有足夠的吸熱能力和良好的通風(fēng)散熱效果，以保證工作溫度不致過高，延長(zhǎng)其使用壽命。
6）應(yīng)使傳動(dòng)系避免扭轉(zhuǎn)共振，并具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊和減小噪聲的能力。
7）操縱輕便、準(zhǔn)確，以減輕駕駛員的疲勞。
8）作用在從東盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，以保證有穩(wěn)定的工作性能。
9）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡，以保證其工作可靠、壽命長(zhǎng)。
10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小，制造工藝性好，拆裝、維修、調(diào)整方便等。
汽車離合器大多是盤形摩擦離合器，按其從動(dòng)盤數(shù)目可分為單片、雙片和多片三類；根據(jù)壓緊彈簧布置形式不同，可分為圓周布置、中央布置和斜向布置等形式；根據(jù)使用的壓緊彈簧不同，可分為圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧離合器；根據(jù)分離時(shí)所受到作用力的方向不同，可分為拉式和推式兩種形式。
3.1摩擦離合器的類型分類
摩擦離合器，隨著所用摩擦面的數(shù)目（從動(dòng)盤的數(shù)目）、壓緊彈簧的形式及安裝位置，以及操縱機(jī)構(gòu)形式的不同，其總體構(gòu)造也有差異。
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。
1．摩擦離合器按從動(dòng)盤的數(shù)目分：?jiǎn)伪P離合器和雙盤離合器。
單盤離合器具有一個(gè)從動(dòng)盤，其前后兩面都裝有摩擦襯片，因而它有兩個(gè)摩擦表面。對(duì)于轎車和輕型貨車而言，因發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值一般不太大，可足以滿足傳遞最大轉(zhuǎn)矩的要求。
雙盤離合器對(duì)中、重型汽車而言，要求離合器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩更大。這樣，勢(shì)必要采取一些措施來提高所傳遞最大轉(zhuǎn)矩的能力。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)短，可選用摩擦系數(shù)較大的摩擦襯片材料，或適當(dāng)加強(qiáng)壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。但是，采用這幾種結(jié)構(gòu)措施，可能仍滿足不了要求。因?yàn)槟Σ料禂?shù)的提高受到摩擦襯片材料的限制；磨擦面尺寸的增加又為發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪（離合器主動(dòng)件之一）尺寸所限制；過分加大彈簧的壓緊力，在采用螺旋彈簧的條件下，又將使操縱費(fèi)力。在這種情況下，最有效的措施是增加摩擦面的數(shù)目，如增加一個(gè)從動(dòng)盤，即采用具有兩個(gè)從動(dòng)盤的離合器，可使離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩增大一倍。
2．摩擦離合器按壓緊彈簧的結(jié)相形分:螺旋彈簧離合器和膜片彈簧離合器．
螺旋彈簧離合器按彈簧在壓盤上的布置又分為：周布彈簧離合器和中央彈簧離合器．
采用若干個(gè)螺旋彈簧作為壓緊彈簧，井沿壓盤（或從動(dòng)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（圓柱形螺旋彈簧或矩形斷面的錐形螺旋
彈簧），并與壓盤（或從動(dòng)盤）同心安置在離合器中央的，稱為中央彈簧離合器。
采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的稱為膜片彈簧離合器．
3.2膜片彈簧離合器的構(gòu)造和工作原理
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Ａ和分離指部分Ｂ所組成（圖3-1b）．
圖（3-1a）所示為某微型汽車的膜片彈簧離合器．在膜片彈簧8上，靠中心部分開有，18個(gè)徑向切口，形成18個(gè)分離指，起彈性杠桿作用。膜片彈簧兩側(cè)有鋼絲支承圈15，借6個(gè)鉚釘9將其安裝在離合器蓋14上．在離合器蓋未固定到飛輪2上時(shí)，膜片彈簧不受力，處于自由狀態(tài)，如圖（3-1a）所示。此時(shí)離合器蓋14與飛輪2安裝面有一距離to當(dāng)將離合器蓋用螺釘固定到飛輪上時(shí)（圖3-1b），
由于離合器蓋靠向飛輪，鋼絲支承圈15壓膜片彈簧8使之發(fā)生彈性變形（錐角變?。?。同時(shí)，在膜片彈簧外端對(duì)壓盤4產(chǎn)生壓緊力而使離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)一分離離合器時(shí)，公離軸承13左移（圖3-1c），膜片彈簧被壓在鋼絲支承圈上，其徑向截面以支承圈為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)（膜片彈簧呈反錐形），于是膜片彈簧外端右移，并通過分離彈簧鉤7拉動(dòng)壓盤使離合器分離．
3.3周布彈簧離合器
一、單盤周布彈簧離合器
單盤周布彈簧離合器的構(gòu)造
圖3-2所示為東風(fēng)EQ1090E型汽車的單盤周布彈簧離合器的構(gòu)造。發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪2和壓盤16是離合器的主動(dòng)部分。離合器蓋19和壓盤之間是通過四組傳動(dòng)片33來傳遞轉(zhuǎn)矩的。傳動(dòng)片用彈簧鋼片制成，每組兩片，其一端用鉚釘32鉚在離合器蓋19上，另一端則用螺釘34與壓盤連接，離合器蓋用螺釘固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上。因此壓盤能隨飛輪一起旋轉(zhuǎn)。在離合器分離時(shí)，彈性的傳動(dòng)片產(chǎn)生彎曲變形（其兩端沿離合器軸向作相對(duì)位移）。為使離合器分離時(shí)不至于破壞壓盤的對(duì)中和離合器的平衡，四組傳動(dòng)片是相隔900沿圓周切向均勻分布的。
在飛輪2和壓盤16之間裝有一片帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤轂10和從動(dòng)盤本體4組成。從動(dòng)盤本體的兩面各鉚有摩擦片5。從動(dòng)盤轂10的花鍵孔套在從動(dòng)軸（即變速器主動(dòng)軸）11前端的花鍵上，并可在花鍵上作軸向移動(dòng)。16個(gè)沿圓周分布的螺旋彈簧31將壓盤壓向飛輪，并將從動(dòng)盤夾緊在中間，使離合器處于接合狀態(tài)。這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一部分將由飛輪經(jīng)與之接觸的摩擦片直接傳給從動(dòng)盤本體；另一部分則由飛輪通過8個(gè)固定螺釘傳封離合器蓋19，并由此經(jīng)四組傳動(dòng)片傳到壓盤，最后也通過摩擦片傳給從動(dòng)盤本體。從動(dòng)盤本體再將轉(zhuǎn)矩通過從動(dòng)盤毅的花鍵傳給從動(dòng)軸I1，由此輸人變速器。
離合器須與曲軸飛輪組組裝在一起進(jìn)行動(dòng)平衡校正。為了在拆下離合器后重新組裝時(shí)保持動(dòng)平衡，離合器蓋與飛輪的相對(duì)角位置由定位銷17定位。
二、雙盤周布彈黃離合器
為了增大離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩，并考慮到飛輪的徑向尺寸有限，在重型貨車上廣泛采用了雙盤離合器。
圖所示為黃河JN1181C13型汽車雙片離合器的構(gòu)造．其主動(dòng)部分由飛輪８、壓盤６、中間壓盤７及離合器蓋16組成，兩個(gè)從動(dòng)盤3和4夾在飛輪、中間壓盤及壓盤的中間。離合器中沿圓周均布12個(gè)壓緊彈簧，使壓盤和中間壓盤緊緊地壓向飛輪．中間壓盤的邊緣上有四個(gè)缺口，飛輪上的四個(gè)定位塊即嵌裝在這四個(gè)缺口中，用以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)保證中間壓盤的正確位置。這種傳力方法與前述的用傳力片傳力的方法比較起來，傳動(dòng)更為可靠，但其傳力件接觸部分的尺寸和位置的精確度要求較高，而且在分離與接合的過程中，傳力件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦及磨損均為較大。磨損后的傳力件在離合器傳動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪聲．
由于摩擦片數(shù)增多，其接合較為柔和，但是必須有專門裝置，以保證主動(dòng)盤和從動(dòng)盤之間能徹底分離。在圖中，當(dāng)離合器分離時(shí)，壓盤被四個(gè)分離杠桿以支承銷9為中心轉(zhuǎn)動(dòng)而拉向右方，而中間壓盤則被裝在它和飛輪之間的分離彈簧2推向后方，與前從動(dòng)盤4脫離接觸。同時(shí)為了使后從動(dòng)盤3不被中間壓盤和壓盤夾住，在離合器蓋上裝有四個(gè)限位螺釘17，用以限制中間壓盤的行程。限位螺釘?shù)奈恢每梢哉{(diào)節(jié)。
3.4中央彈簧離合器
中央彈簧離合器只采用一個(gè)或軸線重合的內(nèi)外兩個(gè)壓緊彈簧，且位于離合器的中央．
長(zhǎng)征XD2150型汽車所用的中央彈簧雙盤離合器如圖3-5所示。飛輪6、離合器蓋10、壓盤8和中間主動(dòng)盤２組成離合器的主動(dòng)部分．傳動(dòng)銷１的尾部壓入飛輪6內(nèi)圓面上的徑向孔中，而其頭部則伸入中間主動(dòng)盤2邊緣的切口內(nèi)。鑄造的離合器蓋10的內(nèi)表面有凸起部，嵌入壓盤上相應(yīng)的一切口中。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力一部分從飛輪經(jīng)傳動(dòng)銷傳給中間主動(dòng)盤；另一部分由飛輪經(jīng)離合器蓋傳給壓盤。中央壓緊彈簧13的前端通過一個(gè)用鋼板沖壓制成的支承盤支于離合器蓋上，其后端則抵靠著分離套筒14。軸向安裝在分離套筒上的三根拉桿分別與三根壓緊杠桿17的內(nèi)端相連。壓緊杠桿以固定在離合器蓋上的支承銷16為支點(diǎn)，其外端與壓盤相接觸。于是中央彈簧的壓緊力便通過分離套筒14、拉桿和壓緊杠桿17將離合器的主動(dòng)和從動(dòng)部分壓緊。
圖3-5 長(zhǎng)征XD2150汽車中央彈簧離合器
1- 傳動(dòng)銷；2-中間主動(dòng)盤；3-扭轉(zhuǎn)減振器；4、5-從動(dòng)盤；6-飛輪
7-分離擺桿；8-壓盤；9-分離彈簧；10-離合器蓋；11-調(diào)整環(huán)；12-傳動(dòng)桿
13-中央彈簧；14-分離套筒；15-平衡盤；16-支撐銷；17-壓緊杠桿
四 離合器結(jié)構(gòu)的選擇
在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用要求、制造條件以及“三化”（即系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化）要求等，合理選擇離合器的結(jié)構(gòu)。
4.1從動(dòng)盤數(shù)選擇
單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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。
雙片離合器與單片離合器相比，由于摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大；在傳遞相同轉(zhuǎn)矩的情況下，徑向尺寸較小，踏板力較小，另外接合較為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，兩片起步負(fù)載不均，因而容易燒壞摩擦片，分離也不夠徹底。
多片離合器多為濕式，它有分離不徹底，軸向尺寸和質(zhì)量大等缺點(diǎn)，以為主要用于行星齒輪變速器換檔機(jī)構(gòu)中。但它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)過對(duì)以上幾種形式的比較和根據(jù)在大眾轎車的性能要求，選取單片離合器為大眾轎車的離合器。
4.2壓緊彈簧和布置形式的選擇
周置彈簧離合器的壓緊彈簧均采用圓柱螺旋彈簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。此結(jié)構(gòu)中彈簧壓力直接作用于壓盤上。為了保證摩擦片上壓力均勻，壓緊彈簧的數(shù)目不應(yīng)太少，要隨摩擦片直徑的增大而增多，而且應(yīng)當(dāng)是分離杠桿的倍數(shù)。在某些重型汽車上，由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩較大，所需壓緊彈簧數(shù)目較多，可將壓緊彈簧布置在兩個(gè)同心圓周上。壓緊彈簧直接與壓盤接觸，易受熱退火，且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使彈簧壓緊力下降，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力隨之降低。此外，彈簧靠到它的定位片面上，造成接觸面部位嚴(yán)重磨損，甚至?xí)霈F(xiàn)彈簧斷裂現(xiàn)象。
中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓緊彈簧，并且布置在離合器的中心，此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。由于可選較大的杠桿比，因此可得到足夠的壓緊力，且有利于減小踏板力，使操縱輕便。此外，壓緊彈簧不與壓盤直接接觸，不會(huì)使彈簧受熱退火，通過調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊力的調(diào)整。
斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳動(dòng)盤上，并通過壓桿作用在壓盤上。這種結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。與上述兩種離合器相比，具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。
膜片彈簧離合器中的膜片彈簧是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的蝶形彈簧部分分離組成，它與其它形式的離合器相比具有以下一系列優(yōu)點(diǎn)：
1）膜片彈簧具有較理想的非線性特性，彈簧壓力在摩擦片允許磨損范圍內(nèi)基本不變，因而離合器工作中能保持傳遞的轉(zhuǎn)矩大致不變；對(duì)于圓柱螺旋彈簧，其壓力大大下降。離合器分離時(shí)，彈簧壓力有所下降，從而降低了踏板力；對(duì)于圓柱螺旋彈簧，壓力則大大增加。
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)單緊湊，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小。
3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。
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）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。
但膜片彈簧的制造工藝較復(fù)雜，對(duì)材質(zhì)和尺寸精度要求高，其非線性特性在生產(chǎn)、中不易控制，開口處容易產(chǎn)生裂紋，端部容易磨損。近年來，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，膜片彈簧離合器不僅在轎車上被大量采用，而且在輕、中、重型貨車以及客車上被廣泛采用。
膜片彈簧離合器，按分離時(shí)離合器蓋總成的分離指處是承受壓力或拉力，可分為推式和拉式兩種。
壓式膜片彈簧離合器是常見的一種結(jié)構(gòu)。膜片彈簧常用的幾種支撐型式如圖所示。圖a是早期出現(xiàn)的一直在采用的結(jié)構(gòu)。當(dāng)分離軸承與曲軸中心線不同心時(shí)，可引起鉚釘?shù)倪^度磨損。提高鉚釘硬度可減少磨損。圖b，在鉚釘上裝硬度高的套筒和支撐圈，是提高耐磨性的結(jié)構(gòu)措施，但使零件增多。圖c所示的結(jié)構(gòu)中、取消了鉚釘，原鉚釘?shù)淖饔糜呻x合器蓋內(nèi)邊緣上伸出的多個(gè)小彎板代替，小彎板從膜片彈
簧徑向槽根部穿過，大大減少了離合器蓋總成的零件數(shù)。圖d中的結(jié)構(gòu)，將鉚釘?shù)囊欢酥瞥尚泵?，在離合器蓋靠鉚釘頭的一端制成斜面，在離合器蓋靠鉚釘附近做成凸起，省去了兩個(gè)支撐環(huán)。
拉式膜片彈簧離合器中，其膜片彈簧的安裝方向與推式相反。在接合時(shí)，膜片彈簧的大端支承在離合器蓋上，而以中部壓緊在壓盤上。將分離軸承向外拉離飛輪，即可實(shí)現(xiàn)分離。與推式相比，拉式膜片彈簧離合器具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1） 由于取消了中間支承各零件，并只用一個(gè)或不用支承環(huán)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，零件數(shù)目更少，質(zhì)量更小。
2） 由于拉式膜片彈簧是以中部與壓盤相壓，因此在同樣壓盤尺寸條件下可采用直徑較大的膜片彈簧，從而提高了壓緊力與傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，而并不增大踏板力；或在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，可采用尺寸較小的結(jié)構(gòu)。
3） 在接合或分離狀態(tài)下，離合器蓋的變形量小，剛度大，故分離效率更高。
4） 拉式的杠桿比大于推式杠桿比，且中間支承少，減少了摩擦損失，傳動(dòng)效率較高，使踏板操縱更輕便。拉式踏板力比推式一般約可減少25%-30%。
5） 拉式在接合狀態(tài)或分離狀態(tài)，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)產(chǎn)生沖擊和噪聲。
6） 使用壽命更長(zhǎng)。
但是，拉式膜片彈簧的分離指是與分離軸承套筒總成嵌裝在一起的，需專門的分離軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和拆卸困難，且分離行程略比推式大些。由于拉式膜片彈簧離合器綜合性能優(yōu)越，它已在一些汽車中得以應(yīng)用
因此大眾Polo選用拉式離合器。
4.3.從動(dòng)盤總成
從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將主動(dòng)部分通過摩擦傳來的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器的從動(dòng)盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。
為了使汽車能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和接合，這就需要從動(dòng)盤在軸向具有一定彈性。為此，往往在動(dòng)盤本體園周部分，沿徑向和周向切槽。再將分割形成的扇形部分沿周向翹曲成波浪形，兩側(cè)的兩片摩擦片分別與其對(duì)應(yīng)的凸起部分相鉚接，這樣從動(dòng)盤被壓縮時(shí)，壓緊力隨翹曲的扇形部分被壓平而逐漸增大，從而達(dá)到接合柔和的效果。
從動(dòng)盤總成主要由摩擦片、從動(dòng)片、和花鍵轂等組成。從動(dòng)盤對(duì)離合器工作性能影響很大，應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：
1)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小，以減小變速器換檔齒輪間的沖擊。
2)應(yīng)具有軸向彈性，使離合器接合平穩(wěn)，便于起步，而且使摩擦面壓力均勻,減小磨損。
為了使從動(dòng)盤具有軸向彈性,常用的方法有:
1)動(dòng)盤上開“T”形槽，外緣形成許多扇形，并將扇形部分壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩側(cè)的摩擦片則分別鉚在每相隔一個(gè)的扇形上。“T“形槽還可以減小由于摩擦發(fā)熱而引起的從動(dòng)片翹曲變形。、
2)將扇形波形片的左、右凸起段分別與左、右側(cè)摩擦片鉚接。由于波形片比從動(dòng)片薄，故這種結(jié)構(gòu)軸向彈性較好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，適宜高速旋轉(zhuǎn)。
3)利用階段梯形鉚釘?shù)募?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。這種結(jié)構(gòu)彈性行程大，彈性特性較理想，可使汽車起步極為平順。
4)將靠近飛輪的左側(cè)摩擦片直接鉚合從動(dòng)片上，只在靠近壓盤側(cè)的從動(dòng)片鉚在波形片，右側(cè)摩擦片用鉚釘與波形片鉚合。這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，但強(qiáng)度較高，傳遞轉(zhuǎn)矩能力大。
離合器摩擦片在性能上應(yīng)滿足如下要求：
1)剛性系數(shù)較高且較穩(wěn)定,工作溫度、單位壓力、轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化對(duì)其影響要小。
2)較高的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性。
3)密度要小,以減小從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
4)定性好，在高溫下分離出的粘合劑少，無味，不易燒焦。
5)表面粗糙度好，不致刮傷飛輪和壓盤表面。
6)應(yīng)平順而不產(chǎn)生“咬合”或“動(dòng)”現(xiàn)象。
7)放后，摩擦面間不發(fā)生“粘著”現(xiàn)象。
離合器摩擦片所用的材料有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金屬陶瓷摩擦材料。
石棉基摩擦材料具有摩擦因數(shù)較高(大約0.3-0.45)、密度較小、制造容易、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。但它性能不夠穩(wěn)定，摩擦因數(shù)受工作溫度、單位壓力、滑磨速度的影響大，目前主要應(yīng)用于中、輕型貨車中。由于石棉在生產(chǎn)和事業(yè)過程中對(duì)環(huán)境有污染，對(duì)人體有害，所以現(xiàn)在正以玻璃纖維、金屬纖維等來替代是石棉纖維。粉末冶金和屬陶瓷摩擦材料具有傳熱性好、熱穩(wěn)定性與耐磨性好、摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定、能承受的壓力較高以及壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴，密度較大，接合平順性較差，主要用于重型汽車上。
摩擦片與從動(dòng)片的連接方式有鉚接和粘接兩種。鉚接方式連接可靠，更換摩擦片方便，適宜從動(dòng)片上裝波形片，但其摩擦面積利用率小，使用壽命短。粘接方式可增大實(shí)際摩擦面積，摩擦片厚度利用率高，具有較高的抗離心力和切向力的能力，但更換摩擦片困難，且使從動(dòng)片難以裝波形片，無軸向彈性，可靠性低。
花鍵轂軸向長(zhǎng)度不宜過小，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?；ㄦI轂一般采用鍛鋼(如45鋼,40Cr等)，表面和心部硬度一般再26-32HRC。
4.4離合器蓋設(shè)計(jì)
從動(dòng)片要求質(zhì)量輕，具有軸向彈性，硬度和平面度要求高。材料常用中碳鋼板如50鋼或低碳鋼板如10鋼，一般厚度為1.3-2.5，表面硬度35-40HRC。
波形片一般采用65Mn,厚度小于1mm，硬度為40-46HRC，并經(jīng)過表面發(fā)藍(lán)處理。對(duì)壓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：
1)壓盤具有較大的質(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)置各種形狀的散熱肋和鼓風(fēng)肋，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以及與離合器的徹底分離。
3)與飛輪應(yīng)保持良好的對(duì)中，并要進(jìn)行靜平穩(wěn)。
4)壓盤的高度尺寸(從承壓點(diǎn)到摩擦面的距離)公差要小。
壓盤通常采用灰鑄鐵，一般采用HT200，HT250，HT300，也有少數(shù)采用合金壓鑄件。
5膜片彈簧離合器基本參數(shù)和主要尺寸的計(jì)算
5.1摩擦片尺寸的選擇
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:
5-1
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:
5-2
式中 -壓盤加于摩擦片的工作壓力;
-摩擦面數(shù)目;
-摩擦系數(shù),計(jì)算時(shí)一般取0.250.30;
-摩擦片平均半徑.
假定摩擦片上的壓力均勻分布,則:
5-3
式中 D-摩擦片外徑;
d-摩擦片內(nèi)徑.
當(dāng)d/D0.6時(shí), 可相當(dāng)準(zhǔn)確地由下式計(jì)算:
5-4
壓盤工作壓力為摩擦面單位壓力與一個(gè)摩擦面的面積A之積
將上式與式5-3代入式5-2可得:
5-5
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５－５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，選好和，則摩擦片尺寸即可確定．
后備系數(shù)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, 不可過??；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，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)，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，應(yīng)選大些為宜．通常值，對(duì)于轎車和輕型貨車為1.2-1.75。
單位壓力的選擇應(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，應(yīng)降低．當(dāng)采用摩擦材料時(shí)，在0.14-0.3M(N/)范圍內(nèi)選取，對(duì)于轎車, 為0.18-0.3 M；貨車，0.14-0.24 M。
墨擦片尺寸主要外徑Ｄ和內(nèi)徑d．Ｄ可根據(jù)已知參數(shù)按式５－５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=165（35000轉(zhuǎn)/分）；=100kw（10000轉(zhuǎn)/分）。
查資料選取=0.3，Z=2，=0.3 M，C=0.7，=1.5
由公式5-5
=
=211.8㎜
取D= 220㎜ 則d=150㎜
從動(dòng)盤的其它尺寸見圖紙。
5.2膜片彈簧的設(shè)計(jì)和校核
5.2.1膜片彈簧的載荷和變形
碟形彈簧的形狀如一錐形墊片，它具有獨(dú)特的彈性特性，廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造業(yè)。膜片彈簧是具有特殊結(jié)構(gòu)的碟形彈簧，如圖5-1所示，其碟形彈簧部分的小端，伸出許多由徑向槽隔開的指狀部分—分離指。膜片彈簧的彈性特性與尺寸如其碟形彈簧部分的碟形彈簧的彈性特性完全相同（當(dāng)加載位置相同時(shí)）。因此，碟形彈簧的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式，對(duì)膜片彈簧同樣適用。
圖5-2膜片彈簧子午斷面繞中性點(diǎn)o轉(zhuǎn)動(dòng)
假定膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性得圍繞此斷面上的某一中性點(diǎn)o轉(zhuǎn)動(dòng)（參看圖5-2）。由此假定可導(dǎo)出膜片彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系和應(yīng)力計(jì)算公式。
圖５－３膜片彈簧在不同改組狀態(tài)時(shí)的變形
a）自由狀態(tài)； b）壓緊狀態(tài)； c）分離狀態(tài)
圖5-3畫出了膜片彈簧在自由狀態(tài)、壓緊狀態(tài)和分離狀態(tài)時(shí)的受載與變形的示意圖。通過支撐環(huán)和壓盤加在膜片彈簧上的沿圓周分布的載荷，假想的集中在支撐點(diǎn)，用表示。加載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為。壓緊力與變形之間的關(guān)系式為：
5-6
式中 E-彈性模量，對(duì)于鋼，E=2.1；
-泊松比，對(duì)于鋼，=0.3；
h--彈簧鋼板厚度;
H-膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟形彈簧部分的內(nèi)截高度，如圖5-3a;
R、r-膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，其碟形彈簧部分大端和小端半徑，如圖5-2;
、-壓盤加載點(diǎn)和支撐環(huán)加載點(diǎn)半徑。
當(dāng)離合器分離時(shí)，膜片彈簧的加載點(diǎn)發(fā)生變化。如圖5-3c設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧分離指所加的載荷為，對(duì)應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為。應(yīng)當(dāng)指明，在分離與壓緊兩種加載情況下，只要膜片彈簧變形到相同的位置，及其碟形彈簧部分的子午斷面從自由狀態(tài)的初始位置轉(zhuǎn)過相同的轉(zhuǎn)角，便有如下的對(duì)于關(guān)系：
5-7
5-8
式中 -膜片彈簧分離指與分離軸承接觸點(diǎn)的半徑.
當(dāng)-曲線已知,利用式5-7和5-8很容易求出-曲線.如果想知道分離指對(duì)膜片彈簧的推力與該彈簧在同壓盤接觸點(diǎn)的變形(如圖5-3c)之間的關(guān)系,只要將式5-6即可求出.
必須指出，為自然狀態(tài)算起的膜片彈簧分離指加載點(diǎn)的變形位置，與分離軸承推分離指的移動(dòng)行程不同（如圖5-3c），而是與壓盤分離行程相對(duì)應(yīng)的，有=。如果考慮分離指在力作用下的彎曲變形，由圖5-4可見。分離軸承推膜片彈簧分離指的總移動(dòng)行程為。
圖5-4膜片彈簧分離指受載時(shí)的變形示意圖
5.2.2膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算
我們假定膜片彈簧在承載過程中，其子午斷面剛性得繞此斷面上的某一中性點(diǎn)o轉(zhuǎn)動(dòng)（參看圖5-2）。由此可知，斷面在o點(diǎn)處沿圓周方向的切向應(yīng)變?yōu)榱悖蚨鴒點(diǎn)的切向應(yīng)力為零；o點(diǎn)以外的斷面上的點(diǎn)一般均發(fā)生切向應(yīng)變，故產(chǎn)生切向應(yīng)力。如選一坐標(biāo)固定于子午斷面，使坐標(biāo)原點(diǎn)位于中性點(diǎn)o，令x軸平行于子午斷面的上下邊且方向如圖5-2所示，則端面上的任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為：
5-9
式中 -碟形彈簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角（自由狀態(tài)初始位置算起）；
-碟形彈簧部分自由狀態(tài)時(shí)的圓錐底角；
-碟形彈簧部分子午斷面中性點(diǎn)的半徑，。
分析表明，膜片彈簧的碟形彈簧部分凸面內(nèi)緣點(diǎn)B處的切向應(yīng)力最大。將B點(diǎn)的坐標(biāo)和代入式5-9，則得B點(diǎn)的切向應(yīng)力的表達(dá)式如下：
5-10
令，可求出切向應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角。由此表明，B點(diǎn)壓應(yīng)力的極大值發(fā)生在這樣的轉(zhuǎn)角位置上；比碟形彈簧壓平位置（轉(zhuǎn)角等于）再多轉(zhuǎn)角度。
當(dāng)離合器徹底分離時(shí)，膜片彈簧子午斷面的轉(zhuǎn)角，應(yīng)把式5-10中的取為；計(jì)算；如果，B點(diǎn)切向應(yīng)力應(yīng)徹底分離時(shí)的變形位置（轉(zhuǎn)角）計(jì)算。
B點(diǎn)作為分離指根部的一點(diǎn)，分離軸承推力作用下還有彎曲應(yīng)力，其表達(dá)式為：
5-11
式中 n-分離指數(shù)目；
-一個(gè)分離指的根部寬度。
由于為切向壓應(yīng)力垂直的拉應(yīng)力，所以，根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論，B點(diǎn)的當(dāng)量應(yīng)力為：
5-12
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常用此當(dāng)量應(yīng)力校核膜片彈簧的強(qiáng)度，即讓不超過許用應(yīng)力。
5.2.3 主要參數(shù)的選取
（1）比值H/h的選取
此值對(duì)膜片彈簧的彈性影響極大。
為了保證離合器壓緊力變化不大，選取H/h=2；h=3㎜；則H=6㎜。
（2）R/r分析表明，R/r愈小應(yīng)力愈大，彈簧越硬，彈性曲線受直徑誤差影響愈大，故選取R=1000㎜；R/r=1.26，則r=750㎜。
（3）膜片彈簧在自由狀態(tài)時(shí)，圓錐底角一般在左右，故選取=，分離指數(shù)目取12
（4）選取60作為膜片彈簧的制造材料，當(dāng)量應(yīng)力的許用應(yīng)力可取為。
５.３碟形彈簧的計(jì)算
離合器中的碟形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算,主要根據(jù)其剛度條件―載荷－變形公式10，強(qiáng)度條件－應(yīng)力－變形公式33
10
33
１已知：通常為下列參數(shù)：
（１） 載荷；
（２） 碟形彈簧的外徑Ｄ和內(nèi)徑d；
（３） 所需要的載荷－變形特性曲線型式（即表示比值的范圍）．
２求：
（１） 內(nèi)截錐高度Ｈ；
（２） 彈簧板厚度h；
（３） 載荷－變形特性（載荷與變形量的關(guān)系）和各特性點(diǎn)的位置．
３設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：
（１） 所設(shè)計(jì)碟形彈簧的載荷－變形特性要符合使用的需要（剛度條件）；
（２） 所設(shè)計(jì)碟形彈簧的最大工作應(yīng)力仍不超過許用應(yīng)力（強(qiáng)度條件）．
４設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：
先選擇碟形彈簧的材料，并確定其許用應(yīng)力．
由于在式10和式33的兩個(gè)公式中，尚有三項(xiàng)未知數(shù)，不能聯(lián)立求解，而且即使已知一項(xiàng)，兩式仍不便聯(lián)立求解，因在式10中項(xiàng)為三次方．因此只有通過先假設(shè)兩項(xiàng)參數(shù)的試算方法．
（１） 可先假設(shè)H(根據(jù)錐角或地位的限制等等)，再假設(shè)h(根據(jù)比值)或(根據(jù)地位等),然后由式10用試算法求得或h ．
（２） 根據(jù)已得的代入式33，試算是否滿足強(qiáng)度條件（但應(yīng)注意，有時(shí)計(jì)算所用的并不等于計(jì)算所用的）．如不能滿足式33的要求，就要另行假設(shè)，再進(jìn)行計(jì)算，如此反復(fù)多次，直到所假設(shè)同時(shí)滿足式10和式33兩個(gè)條件．
（３） 繪出所計(jì)算碟形彈簧的載荷－變形特性曲線，必要時(shí)繪出應(yīng)力－變形曲線．
5.4膜片彈簧的具體計(jì)算
1已知:
膜片彈簧的主要尺寸為：
，，，，，， ，，，，槽數(shù),
膜片彈簧的材料：號(hào)硅鋼，，。
2求：
（１）膜片彈簧的載荷－變形特性。
（２）膜片彈簧的最大應(yīng)力。
3解：
（１）膜片彈簧的載荷－變形特性
１） 特性曲線及特性曲線的繪制
將式28改寫為
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得=
= (拉伸)
最大切向應(yīng)力為
當(dāng)比值時(shí)，查得=0.36， =1.023，=1.059
產(chǎn)生最大切向應(yīng)力的變形量，應(yīng)取如下：
由式39求得毫米，而毫米。因?yàn)?，所以取=毫米，代入上式得
=-13455公斤/厘米2。
于是，可得最大等效應(yīng)力
公斤/厘米2。
號(hào)硅鋼的屈服點(diǎn)=140公斤/毫米2，可取許用應(yīng)力=14000公斤/厘米2。因此，<,能滿足強(qiáng)度要求.
5.5花鍵的強(qiáng)度校核
華鍵聯(lián)接的可能失效有: 齒面有壓潰或磨損和齒根的剪斷或彎斷