膜片式離合器的設計
摘要：離合器裝在發動機與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經常需要使用離合器。它的作用是使發動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩起步；暫時切斷發動機與變速器之間的聯絡，以便於換檔和減少換檔時的衝擊；當汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統過載，起到一定的保護作用。
離合器類似開關，接合或斷離動力傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已。現在，電子技術也進入了離合器系統。一種由控制單元（ecu）控制的離合器已經應用在多款的轎跑車上。
關鍵詞：從動盤總成傳動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 tr**el 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
一、離合器簡介3
1.1離合器的功用3
1.2離合器設計要求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、離合器的結構形式12
3.1摩擦離合器的型別分類12
3.2膜片彈簧離合器的構造和工作理13
3.3周布彈簧離合器13
3.4**彈簧離合器18
四、離合器結構的選擇20
4.1從動盤盤的選擇20
4.2壓緊彈簧和布置形式的選擇21
4.3從動盤總成23
4.4離合器蓋總成24
五、膜片彈簧離合器基本引數和主要尺寸的選擇25
5.1摩擦尺寸的選擇25
5.3碟形彈簧的計算31
5.4膜片彈簧的具體計算32
5.5花鍵的強度校核34
5.6鉚釘的強度校核35
六、結論37
七、致謝38
八、參考文獻39
一離合器簡介
1.1離合器的功用
汽車傳動系的基本功用是將發動機發出的動力傳給驅動輪。離合器是汽車傳動系中直接與發動機相聯絡的部件。在汽車起步前，先要起動發動機，這時應使變速器處於空擋位置，將發動機與驅動輪之間聯絡斷開，以卸除發動機負荷。
待發動機已起動並開始正常的轉速運轉後，方可將變速器掛上一定檔位，使汽車起步。汽車起步時，汽車是從完全靜止的狀態逐步加速的。如果傳動系（它聯絡著整個汽車）與發動機剛性地聯絡，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前衝動一下，但並未能起步。
這是因為汽車從靜止到前衝時，產生很大慣性力。對發動機造成很大的阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發動機在瞬時間轉速急劇下降到最低轉速（一般為300-500r/min）以下，發動機即熄火而不能工作，當然汽車也不能起步。
離合器的首要功用是保證汽車平穩起步。在傳動系中裝設了離合器後，在發動機起動後，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，發動機所受阻力矩也逐漸增加，故應同時逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對發動機的燃料供給量，使發動機的轉速始終保持在最低穩定轉速以上，不致熄火。由於離合器的接合緊密程度增大，發動機經傳動系傳給驅動車輪的轉矩便逐漸增加。
到牽引力足以克服起步阻力時，汽車即從靜止開始運動並逐步加速。
離合器的另一項功用是保證傳動系換檔時工作平穩。在汽車行使過程中，為了適應不斷變化的行使條件，傳動系經常要換用不同檔位工作。實現齒輪式變速器的換檔，一般是撥動齒輪或其它掛檔機構，使原用檔位的某一齒輪副退出傳動，再使另一檔位的齒輪副進入工作。
在換檔前也必須踩下離合器踏板，中斷動力傳遞，便於使原用檔位的齒輪副脫開，同時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，進入嚙合時的衝擊可以大為減輕。
離合器的第三功用是防止傳動系過載。當汽車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發動機將因和傳動系剛性相連而急劇降低轉速，因此其中傳動件會產生很大的慣性力矩（數值可能大大超過發動機正常工作時所發出大最大轉矩），對傳動系造成超過其承載能力的載荷,而是其機件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產生的相對運動以消除這一危險。
欲使離合器起到以上幾個作用，離合器應該是這樣乙個傳動機構，其主動部分和從動部分可以暫時分離，又可以逐漸接合，並且在傳動過程中還要有可能相對轉動。所以，離合器的主動件與從動件之間不可採用剛性聯絡，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞轉矩（摩擦離合器），或是利用液體作為傳動的介質（液力耦合器），或是利用磁力傳動（電磁離合器）。在摩擦離合器中，為產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離合器設計要求
離合器的具體結構，首先，應在保證發動機最大轉矩的前提下，滿足兩個基本效能要求：1.分離徹底；2.接合柔和。
1）離、合迅速，平穩無衝擊，分離徹底，動作準確可靠。
2）結構簡單，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，散熱條件好。
4）操縱方便省力，製造容易，調整維修方便
其次，離合器從動部分的轉動慣量要盡可能小。離合器的功用之一是當變速器換檔時，中斷動力傳遞，以減輕齒輪衝擊。如果與變速器主動軸相連的離合器從動部分的轉動慣量大，當換檔時，雖然由於分離了離合器，使發動機與變速器之間聯絡脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當於分離不徹底，就不能很好的起到減輕齒輪間衝擊的作用。
此外，還要求離合器散熱良好。因為在汽車行駛過程中，駕駛員操縱離合器的次數是很多的，這就使離合器中由於摩擦面間頻繁地相對滑磨而產生大量的熱。離合器接合愈柔和，產生熱量愈大。
這些熱量如不及時地散發，對離合器的工作將產生嚴重影響。
摩擦離合器所能傳遞的最大轉矩的數值取決於摩擦面間的壓緊力和摩擦係數，以及摩擦面的數目和尺寸。若欲增大離合器所能傳遞的最大轉矩，可選用摩擦係數較大的摩擦材料，或適當加強壓緊彈簧的壓緊力，或加大摩擦面的尺寸。
1.3離合器的分類
摩擦離合器根據從動盤的數目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。採用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，並沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有乙個或兩個較強力的螺旋彈簧，並安置在**的離合器則稱為**彈簧離合器。
還有一種採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
離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質(液力偶合器)，或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。目前在汽車上廣泛採用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。
發動機發出的轉矩，通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，傳給從動盤。當駕駛員踩下離合器踏板時，通過機件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動壓盤後移，此時從動部分與主動部分分離。
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於壓緊狀態，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。假如所設計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。
當摩擦片磨損量達到容許的極限值時，彈簧壓縮變形量減小到。此時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。當離合器分離時，如兩種彈簧的進一步壓縮均為，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
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