拉式膜片彈簧離合器設計說明書

課程設計（**）

比亞迪9500離合器設計

教學系：機械與汽車工程系

指導教師

專業班級

學生姓名

2023年12月30日

目錄摘要1

1 緒論2

1.1 離合器概論2

1.2 離合器的功用2

1.3 離合器的工作原理3

1.4 膜片彈簧離合器的概論4

1.5 拉式膜片彈簧離合器的優點5

2 離合器結構方案選取6

2.1 離合器車型的選定6

2.2 離合器設計的基本要求6

2.3 離合器結構設計7

2.3.1 摩擦片的選擇7

2.3.2 壓緊彈簧布置形式的選擇7

2.3.3 壓盤的驅動方式7

2.3.4 分離槓桿、分離軸承8

2.3.5 離合器的散熱通風8

3 離合器基本結構引數的確定9

3.1 摩擦片主要引數的選擇9

3.2 離合器後備係數β的確定10

3.3 單位壓力p的確定10

4 離合器從動盤設計11

4.1 從動盤結構介紹11

4.2 從動盤設計12

4.2.1 從動片的選擇和設計12

4.2.2 從動盤轂的設計13

4.2.3 摩擦片的材料選取及與從動片的固緊方式14

5 離合器壓盤設計15

5.1 壓盤的傳力方式選擇15

5.2 壓盤的幾何尺寸的確定15

5.3 壓盤傳動片的材料選擇15

5.4 離合器蓋的設計16

6 離合器分離裝置設計17

6.1 分離杆的設計17

6.2 離合器分離套筒和分離軸承的設計17

7 離合器膜片彈簧設計19

7.1 膜片彈簧的結構特點19

7.2 膜片彈簧的變形特性和載入方式19

7.3 膜片彈簧的彈性變形特性20

7.4 膜片彈簧的引數尺寸確定21

7.4.1 h/h比值的選取22

7.4.2 r及r/r確定22

7.4.3 膜片彈簧起始圓錐底角22

7.4.4 膜片彈簧小端半徑r及分離軸承的作用半徑r …………………22

7.4.5 分離指數目n、切槽寬、窗孔槽寬、及半徑r ………………22

8 扭轉減震器設計23

9 離合器殼設計23

結論24

參考文獻25

致謝26

摘要離合器是汽車傳動系中的重要部件，主要功用是是切斷和實現發動機對傳動系的動力傳遞，保證汽車平穩起步，保證傳動系統換擋時工作平順以及限制傳動系統所承受的最大轉矩，防止傳動系統過載。膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型汽車上廣泛採用的一種離合器，它的轉矩容量大而且較穩定，操作輕便，平衡性好，也能大量生產，對於它的研究已經變得越來越重要。此設計說明書詳細的說明了輕型汽車膜片彈簧離合器的結構形式，引數選擇以及計算過程。

本文基於比亞迪9500的設計要求和設計引數，確定了以拉式膜片彈簧離合器作為設計目標。根據拉式膜片彈簧離合器工作原理和使用要求，採用系統化設計方法，把離合器分為主動部分、從動部分、操縱機構。通過對各個部分設計方案的原理闡釋和優缺點的比較，確定了相關部分的基本結構及其零部件的製造材料。

根據車輛使用條件和車輛引數，按照離合器系統的設計步驟和要求，主要進行了以下工作：選擇相關設計引數主要為：摩擦片外徑d的確定，離合器後備係數β的確定，單位壓力p的確定。

並進行了總成設計主要為：分離裝置的設計，以及從動盤設計（從動盤轂的設計）和膜片彈簧設計等。

關鍵字：離合器；膜片彈簧；從動盤；壓盤；摩擦片

1 緒論

1.1離合器概述

按動力傳遞順序來說，離合器應是傳動系中的第乙個總成。顧名思義，離合器是「離」與「合」矛盾的統一體。離合器的工作，就是受駕駛員操縱，或者分離，或者接合，以完成其本身的任務。

離合器是設定在發動機與變速器之間的動力傳遞機構，其功用是能夠在必要時中斷動力的傳遞，保證汽車平穩地起步；保證傳動系換檔時工作平穩；限制傳動系所能承受的最大扭矩，防止傳動系過載。為使離合器起到以上幾個作用，目前汽車上廣泛採用彈簧壓緊的摩擦式離合器，摩擦離合器所能傳遞的最大扭矩取決於摩擦面間的工作壓緊力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面狀況等。即主要取決於離合器基本引數和主要尺寸。

膜片彈簧離合器在技術上比較先進，經濟性合理，同時其效能良好，使用可靠性高壽命長，結構簡單、緊湊，操作輕便，在保證可靠地傳遞發動機最大扭矩的前提下，有以下優點[2]：

（1）結合時平順、柔和，使汽車起步時不震動、衝擊；

（2）離合器分離徹底；

（3）從動部分慣量小，以減輕換檔時齒輪副的衝擊；

（4）散熱效能好；

（5）高速迴轉時只有可靠強度；

（6）避免汽車傳動系共振，具有吸收震動、衝擊和減小雜訊能力；

（7）操縱輕便；

（8）工作效能（最大摩擦力矩和後備係數保持穩定）；

（9）使用壽命長。

1.2離合器的功用

離合器可使發動機與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩起步。如前所述，現代車用活塞式發動機不能帶負荷啟動，它必須先在空負荷下啟動，然後再逐漸載入。發動機啟動後，得以穩定運轉的最低轉速約為300～500r/min，而汽車則只能由靜止開始起步，乙個運轉著的發動機，要帶乙個靜止的傳動系，是不能突然剛性接合的。

因為如果是突然的剛性連線，就必然造成不是汽車猛烈攢動，就是發動機熄火。所以離合器可使發動機與傳動系逐漸地柔和地接合在一起，使發動機加給傳動系的扭矩逐漸變大，至足以克服行駛阻力時，汽車便由靜止開始緩慢地平穩起步了。

雖然利用變速器的空檔，也可以實現發動機與傳動系的分離。但變速器在空檔位置時，變速器內的主動齒輪和發動機還是連線的，要轉動發動機，就必須和變速器內的主動齒輪一起拖轉，而變速器內的齒輪浸在黏度較大的齒輪油中，拖轉它的阻力是很大的。尤其在寒冷季節，如沒有離合器來分離發動機和傳動系，發動機起動是很困難的。

所以離合器的第二個功用，就是暫時分開發動機和傳動系的聯絡，以便於發動機起動。

汽車行駛中變速器要經常變換檔位，即變速器內的齒輪副要經常脫開嚙合和進入嚙合。如在脫檔時，由於原來嚙合的齒面壓力的存在，可能使脫檔困難，但如用離合器暫時分離傳動系，即能便利脫檔。同時在掛檔時，依靠駕駛員掌握，使待嚙合的齒輪副圓周速度達到同步是較為困難的，待嚙合齒輪副圓周速度的差異將會造成掛檔衝擊甚至掛不上檔，此時又需要離合器暫時分開傳動系，以便使與離合器主動齒輪聯結的質量減小，這樣即可以減少掛擋衝擊以便利換檔。

離合器所能傳遞的最大扭矩是有一定限制的，在汽車緊急制動時，傳動系受到很大的慣性負荷，此時由於離合器自動打滑，可避免傳動系零件超載損壞，起保護作用。

1.3離合器的工作原理

如圖1.1所示，摩擦離合器一般是有主動部分、從動部分組成、壓緊機構和操縱機構四部分組成。

離合器在接合狀態時，發動機扭矩自曲軸傳出，通過飛輪2和壓盤借摩擦作用傳給從動盤3，在通過從動軸傳給變速器。當駕駛員踩下踏板時，通過拉桿，分離叉、分離套筒和分離軸承8，將分離槓桿的內端推向右方，由於分離槓桿的中間是以離合器蓋5上的支柱為支點，而外端與壓盤連線，所以能克服壓緊彈簧的力量拉動壓盤向左，這樣，從動盤3兩面的壓力消失，因而摩擦力消失，發動機的扭矩就不再傳入變速器，離合器處於分離狀態。當放開踏板，回位彈簧克服各拉桿接頭和支承中的摩擦力，使踏板返回原位。

此時壓緊彈簧就推動壓盤向右，仍將從動盤3壓緊在飛輪上2，這樣發動機的扭矩又傳入變速器。

圖1.1 離合器總成

1-軸承 2-飛輪 3-從動盤 4-壓盤 5-離合器蓋螺栓

6-離合器蓋 7-膜片彈簧 8-分離軸承 9-軸

1.4 膜片彈簧離合器概述

膜片彈簧離合器是近年來在轎車和輕型載貨汽車上廣泛採用的一種離合器。因其作為壓簧，可以同時兼起分離槓桿的作用，使離合器的結構大為簡化，質量減少，並顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由於膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻。

另外由於膜片彈簧具有非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損後，彈簧仍能可靠的傳遞發動機的轉矩，而不致產生滑離。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強度。此外，因膜片是一種對稱零件，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，因受離心力作用會產生橫向撓曲，彈簧嚴重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力，從而引起離合器傳遞轉矩能力下降。

那麼可以看出，對於輕型車膜片彈簧離合器的設計研究對於改善汽車離合器各方面的效能具有十分重要的意義。

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