GD1041型商用车离合器设计-方案论证报告.docx

1、机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: 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 次1概述11.1 离合器的功用11.2离合器基本的设计要求11.3离合器的分类21.4货车离合器设计基本参数22摩擦式离合器的结构形式及原理22.1 摩擦离合器的主要组成及结构型式22.2 摩擦式离合器的基本结构原理33扭转减震器设计43.1扭转减振器的功能43.2 扭转减振器的结构类型的选择54离合器操纵机构方案的选择65压盘传力方式的选择76膜片弹簧离合器的结构形式选择7论证结果8参考资料91概述大部分汽车以内燃机为动力，离合器在传动系中是作为一个独立总成

2、而存在，它使汽车传动系直接与发动机相连。目前，各种汽车广泛采用摩擦离合器，它是一种依靠主、从动部之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主从动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构等五个部分。1.1 离合器的功用（1）保证汽车平稳起步起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，

3、而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。（2）便于换档汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻

4、齿轮间的冲击。（3）防止传动系过载汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。同时有效降低了传动系中的震动和噪声。 1.2离合器基本的设计要求根据离合器的原理和功用，它应满足下列主要要求：（1）汽车在任何行驶情况下，既能可靠地传递发动机的最大扭矩，并有适当的转矩储备，又要防止传动系过载。为此，应选择合适的后备系数；（2）接合完全、平顺

5、、柔和。保证汽车起步时没有抖动和冲击；（3）分离迅速、彻底。换档时若离合器分离不彻底，则飞轮上的力矩继续有一部份传入变速器，会使换档困难，引起齿轮的冲击响声；（4）从动盘的转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减少同步器的磨损；（5）具有避免和衰减传动系的震动，并具有吸收振动，缓和冲击和降低噪声的能力；（6）吸热能力强，散热良好，以免摩擦零件因温度过高而烧裂，延长其使用寿命；（7）操纵轻便，准确，以减少驾驶员的疲劳；（8）作用在压盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化尽可能小，以保证稳定的工作性能；（9）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠，使用寿命长；（

6、10）结构应简单紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装维修调整方便等。 1.3离合器的分类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。 1.4货车离合器设计基本参数商用车离合器设计基本参数如表1所示。表1 商用车离合器设计参数整备质量最大总质量最高

7、车速比功率比转矩2000Kg4530Kg100km/h16kW/t30N.m/t 2摩擦式离合器的结构形式及原理2.1 摩擦离合器的主要组成及结构型式2.1.1 组成摩擦离合器由主动部分（飞轮，离合器盖和压盘等），从动部分（从动盘本体，摩擦片和从动盘毂），压紧机构（螺旋弹簧或膜片弹簧），分离机构（分离杠杆，分离轴承等）和操纵机构（离合器踏板及传动机构，助力机构等）五部分组成。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机构。分离机构和操纵机构是使离合器主、从动部分分离的基本结构。2.1.2 结构型式单片盘形离合器，因其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯

8、量小，散热性好，维修调整方便，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺，广泛应用于乘用车和最大总质量小于6t的商用车。双片盘形离合器和多片盘形离合器虽有传递转矩大，但也有结构复杂，分离不彻底，轴向尺寸大等缺点。因此本设计采用单片盘式离合器。如图2-1。螺旋弹簧虽有制造简单，加工工艺性好等优点，但也有结构复杂，易受热回火失效，压紧力随转速的增加而下降等缺点。膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的蝶形弹簧，主要有碟簧部分和分离指部分组成。膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，具有许多优点：（1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片允许的磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作过程中能

9、传递的转矩大致不变；离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力；（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，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，性能较稳定；（4）膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；（5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长；（6）膜片弹簧中心和离合器中心线重合，平衡性好。图2-1 单片盘式摩擦离合器近年来，由于材料性能的提高，制造工艺和设计方法不断完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在乘用车上被大量采用，在各种形式的商用车上也被广泛采用。本次设计采用膜片弹簧离合器。 2

10、.2 摩擦式离合器的基本结构原理就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结构上应由下列几部分组成：主动件、从动件、压紧弹簧和分离杠杆。其结构如图2-2所示。（a）接合（b）分离1飞轮；2从动盘总成；3压盘；4分离杆；5分离套筒；6分离器制动；7离合器踏板；8压紧弹簧；9离合器盖；10变速器第一轴（离合器输出轴）；11分离拨叉及操纵连接杆图2-2 离合器结构简图从图2-2中可以看出，压盘3、分离杆4和压紧弹簧8一起组装在离合器盖9内，俗称为离合器盖总成。盖总成通过螺栓安装到发动机的飞轮上。飞轮1和压盘3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。从动盘总成2和压盘3之间为从动件总成，它作为从动件通

11、过摩擦接受由主动件传来的输入转矩，并通过其中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴10接受）。压紧弹簧8（它可以是螺旋弹簧或膜片弹簧）通过压盘3把从动盘总成2紧紧压在飞轮上，形成压盘3压力。当发动机工作带动离合器盖9和压盘3一道旋转时通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。如图2-2（a）所示，离合器通常总是处于接合状态。当需要切断动力时驾驶员通过离合器操纵系统中的踏板7，并经过操纵传动杆系及分离拨叉11推动分离套筒5向前，消除间隙t，使分离杠杆4绕其在离合器盖9上的支点转动，克服压紧弹簧8的弹簧压力后，压盘3向后移动，从动盘总成2和压盘3脱离接触

12、。离合器分离时的状况如图2-2（b）所示，此时，从动盘总成2不再输出转矩。分离套筒向左移动时，在消除间隙t后，变速器第一轴10转速很快下降。3扭转减震器设计3.1扭转减振器的功能为了降低汽车传动系的振动，通常在传动系中串联一个弹性一阻尼装置，它就是装在离合器从动盘上的扭转减振器。其弹性元件用来降低传动系前端的扭转刚度，以便将较为严重的扭振车速移出常用车速范围(当然，在实际中要做到这一点是非常困难的)；其阻尼元件用来消耗扭振能量，从而可有效地降低传动系的共振载荷、非共振载荷及噪声。具有以下功能：（1）降低发动机曲轴和传动系结合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率；（2）增加传动系最佳扭振阻尼，

13、抑制扭转共振响应频幅，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和变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声；（4）缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的结合平顺性。3.2 扭转减振器的结构类型的选择图3-1给出了几种扭转减振器的结构图，它们之间的差异在于采用了不同的弹性元件和阻尼装置。采用圆柱螺旋弹簧和摩擦元件的扭转减振器(见图3-1a-d)得到了最广泛的应用。在这种结构中，从动片和从动盘毅上都开有6个窗口，在每个窗口中装有一个减振弹簧，因而发动机转矩由从动片传给从动盘毅时必须通过沿从动片圆周切向布置的弹簧，这样即将从动片和从动盘毅

14、弹性地连接在一起，从而改变了传动系统的刚度。当6个弹簧属同一规格并同时起作用时，扭转减振器的弹性特性为线性的。这种具有线性特性的扭转减振器，结构较简单，广泛用于汽油机汽车中。当6个弹簧属于两种或三种规格且刚度由小变大并按先后次序进人工作时，则称为两级或三级非线性扭转减振器(图3-1e为三级的)。这种非线性扭转减振器，广泛为现代汽车尤其是柴油发动机汽车所采用。柴油机的怠速旋转不均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮轮齿问的敲击。为此，可使扭转减振器具有两级或三级非线性弹性特性。第一级刚度很小，称怠速级，对降低变速器怠速噪声效果显著。线性扭转减振器只能在一种载荷工况(通常为发动机最大转矩)下有效地工作

15、，而三级非线性扭转减振器的弹性特性则扩大了适于其有效工作的载荷工况范围，这有利于避免传动系共振，降低汽车在行驶和怠速时传动系的扭振和噪声。采用空心圆柱形(图3-1)或星形等其他形状的橡胶弹性元件的扭转减振器，也具有非线性的弹性特性。虽然其结构简单、橡胶变形时具有较大的内摩擦，因而不需另加阻尼装置，但由于它会使从动盘的转动惯量显著增大，且在离合器热状态下工作需用专门的橡胶制造，因此尚未得到广泛采用。1-从动片；2-从动盘毂；3-摩擦片；4-减振弹簧；5-碟形弹簧垫片；6-压紧弹簧；7-减振盘；8-橡胶弹性元件图3-1 减振器结构图减振器的阻尼元件多采用摩擦片，在(图3-1a)的结构中阻尼摩擦片的正压力靠从动片与减振盘间的连接铆钉建立。其结构虽简单，但当摩擦片磨损后，阻尼力矩便减小甚至消失。为了保证正压力从而阻尼力矩的稳定，可加进碟形弹簧(图3-1c，d