第二章   离合器设计 汽车设计教案 第一节  概  述  离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是:        1.切断和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；       2.在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；       3.在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；       4.有效地降低传动系中的振动和噪声。 ?第二节?????? 离合器的结构方案分析 汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分 为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可 分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压 紧弹簧不同，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹 簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可分为拉 式和推式两种形式。 10)为了保证疲劳强度要求，弹簧在工作过程中A`点(或A点)的最大拉应力σtA'max(或σtAmax)应不超过其相应许用值，即                       σtA`max≤[σTtA`]  或σtAmax≤[σtA]  11)由于弹簧在制造过程中，其主要尺寸参数H、h、R和r都存在加工误差，对弹簧的压紧力有一定的影响。因此，为了保证在加工精度范围内弹簧的工作性能，必须使由制造误差引起的弹簧压紧力的相对偏差不超过某一范围，即     式中，△FH、△Fh、△FR、△Fr分别为由于H、h、R、r的制造误差引起的弹簧压紧力的偏差值。 12)在离合器装配误差范围内引起的弹簧压紧力的相对偏差也不得超过某一范围，即      式中，    为离合器装配误差引起的弹簧压紧力的偏差值。  第五节  扭转减振器的设计      扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。所以，扭转减振器具有如下功能：       1)降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。      2)增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，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与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。        4)缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。     扭转减振器具有线性和非线性特性两种。单级线性减振器的扭转特性如图所示，其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。在扭转减振器中另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声，此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级的刚度较大。目前，在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。   单级线性减速器的扭转特性  * * 摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。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结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。    ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????  1-飞轮 2-从动盘 3-压盘 4-膜片弹簧 1．从动盘数的选择     对轿车和轻型、微型货车而言，离合器通常只设有一片从动盘。双片离合器一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片离合器多为湿式，主要应用于重型牵引车和自卸车上。  2．压紧弹簧和布置形式的选择? 推式膜片弹簧双支承环形式               推式膜片弹簧单支承环形式  推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种，拉式膜片弹簧支承结构形式按支承环数目不同分为两种。   三、膜片弹簧的支承形式 推式膜片弹簧无支承环形式  拉式膜片弹簧支承形式  四、压盘的驱动方式     压盘的驱动方式主要有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。前三种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器传动效率。      传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。此结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。  第三节????离合器主要参数的选择 摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为    式中，   为静摩擦力矩；    为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.25—0.30；  为压盘施加在摩擦面上的工作压力；  为摩擦片的平均摩擦半径；    为摩擦面数，是从动盘数的两倍。  假设摩擦片上工作压力均匀，则有  式中，  为摩擦面单位压力，  为一个摩擦面的面积；      为摩擦片外径；       为摩擦片内径。  摩擦片的平均摩擦半径Rc，根据压力均匀的假设，可表示为  (2—2)  (2—1)  (2—3)  当d／D≥0．6时，Rc可相当准确地由下式计算  将式(2—2)与式(2—3)代人式(2—1)得  (2—4) 式中，c为摩擦片内外径之比，c=d／D，一般在0.53～0.70之间。  为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时Tc应大于发动机最大转矩，即  (2—5) 式中，Temax为发动机最大转矩；β为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，β必须大于1。  离合器的基本参数主要有性能参数  和  ，尺寸参数 D和d及摩擦片厚度b以及结构参数摩擦面数Z和离合器间隙     ,摩擦因数   。 一、后备系数β          后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择β时，应考虑以下几点：  1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。  2)要防止离合器滑磨时间过长。  3)要能防止传动系过载及操纵轻便。      为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，β不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；货车总质量越大，β也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的β值应大于单片离合器。  各类汽车口值的取值范围通常为：
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