单向离合器的设计(DOC)
单向离合器的设计
一、了解超越离合器的主要功能、一般特点及其分类
1、超越离合器的主要功能：
超越离合器是靠主从动部分的相对速度变化或回转方向变换能自动结合或脱开的离合器。超越离合器有嵌合式与摩擦式之分；摩擦式又分为滚柱式与楔块式。
单向超越离合器只能在一个方向传递转矩，双向超越离合器可双向传递转矩。超越离合器的从动件可以在不受摩擦力矩的影响下超越主动件的速度运行。带拨爪的超越离合器，拨爪为从动件。
2、超越离合器的一般特点：
（1）改变速度：在传动链不脱开的情况下，可以使从动件获得快、慢两种速度；
（2）防止逆转：单向超越离合器只在一个方向传递转矩，而在相反方向转矩作用下则空转；
（3）间歇运动：双向超越离合器与单向超越离合器适当组合，可实现从动件做某种规律的间歇运动。
3、超越离合器的分类
超越离合器可分为棘轮式超越离合器、滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器。其中，棘轮式超越离合器又可分为内齿棘轮式超越离合器和外齿棘轮式超越离合器；滚柱式超越离合器又可分为单向滚柱式、带拨爪单向滚柱式和带拨爪双向滚柱式超越离合器；楔块式超越离合器又可分为单向超越离合器、双向超越离合器和非接触式单向超
越离合器。
二、接下来将主要研究单向滚柱式超越离合器的设计：
1、单向滚柱式超越离合器的机构简图为：
图1
2、单向滚柱式超越离合器的特点及应用：
滚柱3受弹簧4的弹力，始终与外环1和星轮2接触。滚柱在滚道内自由转动，磨损均匀，磨损后仍能保持圆柱形，短时过载滚柱打滑不会损坏离合器。星轮加工困难，装配精度要求较高。星轮与外环运动关系比较多元化。
外环1主动（逆时针转）时：当n1=n2,离合器接合；
当n1 星轮2主动（顺时针转）时：当-n2=-n1,离合器接合； 当12n n -<-，离合器超越。 滚柱式超越离合器的结构简单、制造容易，溜滑角小，主要用于机床和无级变速器等的传动装置中。 三、滚柱式单向超越离合器的设计计算 图2 注：表1中公式均摘自《机械设计手册》第2卷第六篇第三章第 307页，化学工业出版社，第五版。 1、设计计算 表1 型式编 号计算项目计算公式说明 单向超越离合器1 楔紧平面 至轴心线 的距离 r r z- - =α cos ) R C（ β——工作储备系数1.4-5； t T——需要传递的转矩； z R——滚柱离合器外环内半径，mm； r R z ) 15 5.4(～ =，一般取r R z 8 =； b——滚柱长度，mm，r b） ～8 5.2( =， 一般取r b） ～ （4 3 =； v E——当量弹性模数，钢对钢 2 5/ 10 06 .2mm N E v ? =； Hp σ——许用接触应力，2 /mm N，见 表2； μ——摩擦因数，一般取1.0 = μ； m——滚柱质量，kg； n——星轮转速，min /r； z——滚柱数目，见表3； L——楔块长度，mm； D——外环内径，mm； d——滚柱直径，mm； α——楔角，） （。，α小，楔合容易， 脱开力大；α大，不易楔合或易打滑。 为保证滚柱不打滑，应使压力角2/ α小 于滚柱对星轮或内外环接触面的最小摩 擦角 min ρ，即min 2/ρ α<。当星轮工作 面为平面时，取。 。～8 6 = α；当工作面 为对数螺旋面或偏心圆弧面时，取 。 。～10 8 = α；最大极限值取 。 。～17 14 max = α； r——滚柱半径，mm。 2 计算转矩 t c T Tβ = 3 正压力z r) (L N μ + = Tc 4 接触应 力Hp H 42 .0σ ρ σ≤ = v v b NE 5 当量半径 r = v ρ 6 弹簧压力 4 2 10 18 ) ( ? - ≥ mn d D P E μ 表2 表3：滚柱数及尺寸参数参考值 注：表2和表3均摘自《机械设计手册》第5版第2卷 (注：以下公式均摘自《滚柱式超越离合器的设计》，钮心宪，交通部上海船舶运输科学研究所学报） 2、楔角α的各主要结构要素的关系如下： r R r C ++=cos arc α 其中:C 为内星轮的平面高度, R =D/2 , r = d/2 。 C , R , r 的选择应满足设计楔角的要求。此外, 滚柱数Z 及滚柱长度b 也应选择。这些结构参数是相互制约的, 需经优化计算方可确定。Z 可取3-12 , 特殊结构可取得更大, 但常用为3-5 。R/ r 可取5-9 , 但8 较为常用。如果将滚子直径稍加增大, 使R/ r 降至6 .5-7 .0 , 则可提高内爪寿命2-3 倍。 3、接触强度的计算 如果不考虑弹簧压力及滚动摩擦, 则滚子的正压力N 为: α ZR T N t 2= 接触应力σc 可用赫茨公式计算, 如果滚子与内爪的弹性模数E 相同, 则对平面内星轮式可有: br NE c 418 .0=σ 如干摩擦系数取0 .2 , 泊桑系数取0 .3 , 则接触处的最大剪应力τmax 为: α στrbZR E T br NE t c 2 .0412 .034.0max === 如α以“度”表示, 则有: α τrbZR E T t 5 .1max = 应使][max ττ≤ t T 不应该用平均值或额定值, 应由下式计算: 321t )(T k k k T n += 其中: n T ———额定扭矩; 1k ———由原动机形式决定的动力系数, 可参照表4决定; 2k ———由从动机形式决定的动力系数, 可参照表5决定; 3k ———由离合器精度决定的反映各滚子受力不均匀的系数, 对平 面内星轮式可取1.1-1.5 。加工精度高时,3k 取较小值。 表4：由原动机形式决定的动力系数 表5：由从动机形式决定的动力系数 当离合器楔合次数较少时, 许用剪应力[ τ] 可由下式确定: c R ）—128(][=τ MPa 其中:Rc ———材料的洛氏硬度。 当楔合频繁时, 许用剪应力可用齿面的许用应力, 楔合次数与[ τ] 的关系为: 6 7 110] [][Q ττ= 其中: [ τ] ———710次之许用剪应力; [ 1τ] ———Q 次之许用剪应力; Q ———总楔合次数。 也可由滚柱的比压力来估算接触强度。比压力P 定义为: F N = P 式中F 为滚柱的投影面积, F =2rb 。 许用比压力[ P] 可取42-49 MPa , 如取[ P] =44 MPa , 则有: α????≤R Z F 22T t 接触应力的计算一般以内星轮为对象, 因内星轮的接触应力大于外 圈, 且每次楔合接触点的位置不变。但内星轮的变形较均匀, 而外圈因其一端常有法兰, 会产生不均匀变形, 使接触应力不均匀, 在设计中应予注意。 4、外圈强度校核 外圈在工作时受有拉力及弯矩, 通常对其合成应力σ进行校核, 可不与接触应力叠加。 ］［）Ｓ Ｒ＋ｆ（ｆＢＳＮ１ ２１σσ≤= 其中: [ σ] ———许用应力, 可取700 ～ 800 MPa N ———滚子压力, B ———外圈宽度; S ———外圈厚度; R1 ———外圈平均半径; f 1 f 2 ———与滚子数有关的系数, 由表6查得。 外圈厚度的经验取值为:S =(0 .8 -1 .2)d ;如外圈压入另 一机件, 则S =(1 ～ 1 .6)d ;大尺寸的离合器S 取小值, 反之取 大值。 表6：与滚子有关的系数f 1、 f 2 、 f 3 5、外圈刚度的计算 外圈变形后使楔角变化, 但楔角变化的计算工作量很大, 为简化计, 可计算滚子接触点的变形量Δr , 以此变形量作为外圈内径之增大量, 推算楔角的变化, 应小于1°。这一推算偏于安全, 因两滚子之间的外圈是向内变形的。 33 1 r f EJ R T t =? 其中： J-外圈之惯性, 对矩形为BS/12 ; f 3 ———系数。见表6 。 6、公差 选择超越离合器零部件公差的原则为: （1）各零部件极限偏差的综合作用应保证楔角偏差Δε在-1°～ +0 .5°之间;各零部件有比较接近的公差等级; （2）在进行高精度等级加工时, 应能更接近设计的名义楔角。 建议用表7 的公差。表中e 为内星轮及外圈轴承的不同心度。 如采用GB 4661-89 标准圆柱滚子, 公差为+0 .005/ -0 .010 。 公差确定后尚须校核在极限偏差下, 当滚子处于极限位置时, 仍与外圈有一定间隙。否则可能咬死, 特别在同心度变差时容易发生。 表7：公差 7、设计计算程序 具体的设计计算程序请参考：《滚柱式超越离合器的设计》，钮心宪，交通部上海船舶运输科学研究所学报。 四、超越离合器主要零件的材料和热处理 超越离合器的材料要求具有较高的硬度和耐磨性。对于滚柱，还要求心部具有韧性，能承受冲击载荷而不碎裂。具体见表4。 表4 注：表4摘自《机械设计手册》第5版第2卷 五、滚柱式超越离合器压紧弹簧的选择 滚柱式超越离合器根据星轮型式的不同,又可分为内星轮型与外星轮型两种,其中除滚柱、座圈和星轮外还采用了压紧弹簧。 压紧弹簧的作用是: (1)将滚柱压向座圈与星轮之间楔形槽的狭窄部分,以保持滚柱与座圈、星轮之间的接触,由于弹簧压力较小,因此在超越运转时不致于产生楔紧作用。 (2)在滚柱楔紧过程中,可以最大限度地缩短、甚至完全避免空行程(从超越运转过渡到接合运转所经过的行程称为空行程),以提高动作灵敏性,并减少接合时的冲击。 (3)保证各滚柱之间受载均匀。在压紧弹簧装置的设计中,最主要的参数是压紧弹簧的压力PS与它的安装角e。这两个参数的选择是否正确合理,往往会直接影响到滚柱式超越离合器的工作性能与使用寿命。 滚柱式超越离合器压紧弹簧压力的具体计算参考《江苏工学院学报》1987年第8卷第3期林世裕的《滚柱式超越离合器压紧弹簧压力的计算》。 弹簧的具体选择与计算参考《机械设计手册》第3卷第11篇第2章第15页到第34页，化工出版社，第五版。 通过对已知车型所给的离合器参数进行分析和计算，找出离合器摩擦片烧伤的原因，是因为装载机在最大坡道起步时单位摩擦面积滑摩功小于其许用值。通过比较选择离合器的改进方案。对离合器摩擦片参数进行优化，增大离合器的摩擦面积，使装载机在最大坡道起步时单位摩擦面积滑摩功大于其许用值，从根本上解决了离合器烧伤的问题。扭转减振器采用14个减振弹簧，有效的起到了减振作用。压盘驱动方式采用传力片式，使制造变的简单。压紧弹簧采用膜片弹簧形式使装载机起步更加平稳。 The models are known to clutch the parameters for analysis and calculations, the clutch friction-burn identify the reasons is because most loader in the ramp area of friction units start at power sliding friction is less than its allowable value. By comparing select clutch of improvement programmes. Friction parameters of the film to optimize and increase the friction clutch size, the largest vehicle in the ramp area of friction units start at the Mount Gong big slide in its value-use, and fundamentally solve the problem of the clutch burns. Reversing the shock absorber damping spring by 14, has played an effective role in damping. Pressure-driven approach of chip-use, easy to manufacture. Pinched by spring diaphragm spring to form a more stable car started. 第1章绪论 1.1选题的目的 本次设计，我力争把离合器设计系统化，为离合器设计者提供一定的参考价值。抛弃传统的推式膜片弹簧离合器，设计新式的拉式膜片弹簧离合器是本次设计的主要特点。 1.2离合器发展历史 近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展汽车工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此汽车工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接听总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才采用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式离合器[1]。 近来，人们对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 随着汽车发动机转速、功率不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。随着计算机的发展，设计工作已从手工转向电脑，包括计算、性能演示、计算机绘图、制成后的故障统计等等。 1.3离合器概述 按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是“离”与“合”矛盾的统一体。离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合，以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要 常州澳德龙离合器有限公司：DC楔块单向离合器(单向内芯) 安装和使 用 该产品安装时需有轴承径向支撑，外滚道尺寸Φ71.427±0.013，表面硬度60-64HRC,硬化层深度≥0.9，表面粗糙度不大于0.8.内滚道尺寸Φ54.765＋0.008／－0.005，表面硬度60-64HRC,硬化层深度≥0.9，表面粗糙度不大于0.8。使用时需有油润滑，冷却，防止局部发热温度过高而退火，影响使用寿命。安装时先把产品按入Φ71.427的孔中，再把Φ54.765的轴按空转方向慢慢旋入。如遇问题与厂家联系。 1．接合或脱开的离合器，是机电一体化机械传动中的基础元件 2。主要功能是防止逆转、精确定位、传递转矩、切断转矩，也称逆止器或单向轴承 3。使用范围:单向超越离合器主要是用于通用机械、包装机械、印刷机械、纺织机械、传动机械、食品机械、塑料机械、石化机械、起重运输机械、高压开关、风机、减速机、压缩机、机床等 4。选用原则：离合器规格的选定：离合器规格主要根据公称转矩Tn，原动机的功率和额定转速及连接尺寸选定，一般超越离合器计算转矩Tc应使之满足下列公式Tc=βT 用光洁平整的金属厚垫在离合器端面用锤轻击垫板，严禁硬敲和强行装配 6。润滑与保养：各类型号的离合器，在出厂时已加够耐高温、品质稳定的油脂根据情况可在三个月到半年之内不再重新添加油脂，在此期限之后，应定期检查、清洗、更换油脂 建议，每半年更换一次油脂，恶劣环境下应三个月一次 DC系列单向离合器轴承工作介绍 DC型式为楔块保持器单向离合器但不含内环与外环。 ·此型号必须配合客户自行设计的内环及外环，轴承支撑轴向及径向的负载，与润滑油脂及油封。 ·不规则作动子接触面之空间公差必需在范围内，外环与内环之接触面的宽度不可小于尺寸“e”，接触面不可有任何沟槽以确保功能正常。 ·原厂可提供标准型式的内环与外环。 ·若自行制造经硬化处理过的钢制轴心及工件机壁直接套入。 ·研磨加工处理过的接触面硬度为HRC 60~62硬化深度须大于0.6m。 ·接触面之内部硬度为HRC 35~45，接触面之表面光滑度必需小于22 CLA，接触面可接受之最大歪斜度为25mm宽度为0.007之歪斜度。 产品特色 1摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动。 2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便。 3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小。 4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长。 5、可以同时承受径向和推力组合载荷； 6、在很大的载荷-速度范围内，独特的设计可以获得优良的性能； 7、轴承性能对载荷、速度和运行速度的波动相对不敏感。 保管 摩擦式离合器试验台的设计 摘要：离合器是汽车的重要组成部分，是汽车传动部分核心部件，它的性能指标的好坏直接关系到汽车整体的质量，因而对其性能的测定有着十分重要的意义。本文介绍了摩擦盘式离合器的主要结构和工作原理，概述了摩擦盘离合器实验台的作用、基本组成和工作原理；进行了摩擦盘离合器实验台的方案和结构设计，主要包括离合器组件的选择、实验台架设计、零部件的布置、动力选择、传感器的选择和有关参数测量与计算。可为汽车开发和研究提供实验参考。 关键词：摩擦盘离合器实验台性能测试 前言 摩擦盘式离合器是现代汽车的主要部件，它的出现使汽车操作更加简单，使用更加方便。但摩擦式离合器作为传动系的主要部件，工作状态多变。如何评测摩擦式离合器的性能特性是汽车研究人员和生产厂家面临的重要问题。如何来分析各种性能，只有通过在实验台上来模拟分析和实验，通过实验台的分析后，可以及时发现离合器在运行过程中的隐患，减少事故损失，降低维修费用，提高摩擦盘式离合器运行的安全性、可靠性和经济效益，而实验台的设计过程又变得尤其重要，它的性能好坏直接关系到被测离合器的各种性能指标的检测结果。怎样去优化实验台的设计，是当前我们研究所需要解决的问题。 离合器的接合与分离操作主要是由于离合器的摩擦盘的接合、分离来实现的，这对离合器摩擦盘的摩擦性能要求尤其重要。为了实时监测离合器的操纵性能和安全性能，现代企业和研究部门都在研究离合器实验台，试图通过实验台对离合器进行研究，以掌握离合器的性能。 1.离合器的结构和工作原理 离合器位于发动机和变速箱之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件，通常离合器与发动机曲轴飞轮组的飞轮安装在一起，是发动机与汽车传动系中之间切断和传递动力的部件。在汽车从起步到正常行驶直至停车的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机与传动系暂时分离或逐渐结合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。 1.1离合器的结构 离合器是汽车传动系重要组成部分，安装在发动机与变速器之间，主要由主动部分，从动部分、压紧装置、分离机构和操纵机构五大部分组成。见图1。 中华人民共和国教育部 X X X X X大学 课程设计说明书 设计题目：拉式膜片弹簧离合器设计学生： 指导教师： 学院： 专业： 拉式膜片弹簧离合器设计 摘要 离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，设计的离合器应在任何行驶条件下，都能可靠地传递发动机所在工况的最大转矩，有适当的转矩储备并且防止传动系过载。本设计在参考了多种离合器结构形式的基础上，具体设计了一个拉式膜片弹簧离合器。 关键词：拉式；膜片弹簧离合器；结构设计 目录 1 离合器主要参数的选择 (1) 2 离合器基本参数的优化 (1) 2.1 设计变量 (1) 2.2 目标函数 (1) 2.3 约束条件 (2) 3 膜片弹簧的设计 (3) 3.1 膜片弹簧的基本参数的选择 (3) 3.2 膜片弹簧的弹性特性曲线 (4) 3.3 强度校核 (4) 4 扭转减振器的设计 (4) 4.1 扭转减振器主要参数 (4) 4.2 减振弹簧的计算 (6) 5 从动盘总成的设计 (8) 5.1 从动盘毂 (8) 5.2 从动片 (8) 5.3 波形片和减振弹簧 (8) 6 压盘设计 (8) 6.1 离合器盖 (8) 6.2 压盘 (8) 6.3分离轴承 (8) 7 小结 (10) 参考文献 (11) 1 离合器主要参数的选择 1.1 初选摩擦片外径D 、内径d 、厚度b 根据《汽车离合器》（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）式3.2.1，有D =A T e max 100 ，对于小轿车 A=47，得D=100 32847 264.173= 根据《汽车离合器》（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）表3.2.1可知，取D=325mm ，d=172mm ，b=3.5mm 1.2 后备系数β 由于所设计的离合器为膜片弹簧离合器，在使用过程中其摩擦片的磨损工作压力几乎不会变小（开始时还有些增加），再加上小轿车的后备功率比较大，使用条件较好，宜取较小值，故取β＝1.25。 1.3 单位压力0P 根据《汽车离合器》（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）3.2.3节可知，对于小轿车 当D ≥230mm 时,则0P ＝1.18/D Mpa ； 当D< 230mm 时，则0P ＝0.25Mpa ； 所以由于D ＝325mm,取0P ＝0.165Mpa ； 故根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）表2－2，摩擦片材料选择石棉基材料。则取0P ＝0.2Mpa 1.4 摩擦因数f 、离合器间隙Δt 故根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）表2－4摩擦因数f=0.3 离合器间隙Δt=3mm 选用单片从动片所以摩擦面数取 Z=2 2 离合器基本参数的优化 2.1 设计变量 后备系数β取决于离合器工作压力F 和离合器的主要尺寸参数D 和d 。单位压力P 也取决于离合器工作压力F 和离合器的主要尺寸参数D 和d 。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为： T T FDd x x x X ] [] [321== 2.2 目标函数 离合器基本参数优化设计追求的目标，是在保证离合器性能要求的条件下使 1 《汽车设计》课程设计 题目:汽车离合器设计 专业：交Y 班级：091 学号：200900207XXX 姓名：XXX 指导老师：韦志林 完成日期： 成绩: 1 目录 任务与背景分析 (4) 1离合器主要参数选择 (5) 1.1 初选摩擦片外径D、内径d、厚度b (5) 1.2 后备系数β (5) P (6) 1.3 单位压力 1.4 摩擦因数f、离合器间隙Δt (6) 2 离合器基本参数的优化 (6) 2.1 设计变量 (6) 2.2 目标函数 (7) 2.3 约束条件 (7) 3摩擦片尺寸校核与材料选择。 (7) 4膜片弹簧的设计 (8) 5.扭转减振器的设计 (11) 6减振弹簧的计算 (12) 6.1减振弹簧的分布半径R0 (12) 6.2单个减振器的工作压力P (12) 6.4减振弹簧刚度k (13) 6.5减振弹簧有效圈数 (13) 6.6减振弹簧总圈数n (13) l (14) 6.7减振弹簧最小高度min 6.8全部减震弹簧总的工作负荷 (14) 6.9单个减震弹簧的工作负荷P (14) 6.9.1减震弹簧总变形量 (14) 6.9.2减震弹簧自由高度 (14) 6.9.3减震弹簧预变形量 (14) 6.9.4减震弹簧安装高度 (14) 6.9.5从动片相对从动毂的最大转角 (14) 7.1从动盘毂 (15) 7.2从动片 (15) 7.3波形片和减振弹簧 (15) 8压盘设计 (15) 8.1离合器盖 (15) 8.2压盘 (16) 8.2.3分离轴承 (16) 9.总结 (17) 10参考文献 (17) 1 前言 对于内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。目前，目前汽车上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操作机构等四部分。 离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其主要功用是：切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系统平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系统分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系统所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 随着汽车发动机转速、功率的不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 设计的目的和意义：本次设计，我力争把离合器设计系统化，让离合器在任何行驶条件下，既能可靠的传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。结合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。分离是要迅速、彻底。从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。应有猪狗的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。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。为离合器设计者提供一定的参考价值 拨爪超越离合器的设计 一、带拨爪单向滚柱式超越离合器的机构简图、特点及应用 1、带拨爪单向滚柱式超越离合器的结构简图为： 图1 2、带拨爪单向滚柱式超越离合器的特点及应用： 外环和星轮不论哪一个做主动，都只能单向传递运动。如果用拨爪1拨动滚柱2，可以使运动中断。拨爪与起操纵作用的另一条运动相连接，在传动链未中断前和离合器一起转动。 二、单向滚柱式超越离合器的选用计算 选用离合器时，离合器的计算转矩T c 要小于等于离合器的额定转矩，即： T ≤=t c T T β 注：公式摘自《机械设计手册》第2卷第六篇第三章第307页， 化学工业出版社，第五版。 Tc——离合器的计算转矩； β； β——工作储备系数5 = ~ 4.1 T——需要传递的转矩； t T——离合器的额定转矩； 三、滚柱式超越离合器的设计计算 图2 说明：以下公式均摘自《机械设计手册》第2卷第六篇第三章第307页，化学工业出版社，第五版。 表1 型式编 号计算项目计算公式说明 单向超越离合器1 楔紧平面 至轴心线 的距离 r r z- - =α cos ) R C（ β——工作储备系数1.4-5； t T——需要传递的转矩； z R——滚柱离合器外环内半径，mm； r R z ) 15 5.4(～ =，一般取r R z 8 =； b——滚柱长度，mm，r b） ～8 5.2( =， 一般取r b） ～ （4 3 =； v E——当量弹性模数，钢对钢 2 5/ 10 06 .2mm N E v ? =； Hp σ——许用接触应力，2 /mm N，见 表2； μ——摩擦因数，一般取1.0 = μ； m——滚柱质量，kg； n——星轮转速，min /r； z——滚柱数目，见表3； L——楔块长度，mm； D——外环内径，mm； d——滚柱直径，mm； α——楔角，） （。，α小，楔合容易， 脱开力大；α大，不易楔合或易打滑。 为保证滚柱不打滑，应使压力角2/ α小 于滚柱对星轮或内外环接触面的最小摩 擦角 min ρ，即min 2/ρ α<。当星轮工作 面为平面时，取。 。～8 6 = α；当工作面 为对数螺旋面或偏心圆弧面时，取 。 。～10 8 = α；最大极限值取 。 。～17 14 max = α； r——滚柱半径，mm。 2 计算转矩 t c T Tβ = 3 正压力z r) (L N μ + = Tc 4 接触应 力Hp H 42 .0σ ρ σ≤ = v v b NE 5 当量半径 r = v ρ 6 弹簧压力 4 2 10 18 ) ( ? - ≥ mn d D P E μ 设计题目锥面式摩擦离合器的设计 学院 一、小型摩擦离合器设计任务书 《林业与园林机械》课程设计 1.目的 通过本课程设计，掌握锥面式摩擦离合器的设计方法、步骤，进一步了解离合器的工作状况和性能，提高机械产品的设计能力。 2.时间 两周（截止于11月11日下午六时） 3.应完成的设计文件 3.1 设计计算说明书（包括离合器性能曲线） 3.2 完整的工程设计图（包括总装配图、部件图和零件图） 要求： 1. 图纸幅面和标题栏采用国标，总装配图为A3幅面复印纸，其余为A4幅面复印纸； 2. 总装配图为手工绘图，其余图纸可以是计算机绘制。 4.设计原始参数 4.1发动机参数表 发动机型号B&S-10.5 轴端定位方式内螺纹M10×60 怠速(rpm) 1650 离合器与轴安装形式同轴 最高转速(rpm) 3200 离合器主动面与被动 面间隙 1～1.5mm 额定功率/转速(kw/rpm) 6/2800 圆盘与圆锥摩擦离合 器安装轴直径 Ф25mm 最大输出扭矩/转速(N.m/rpm) 12.5/2500 输出功率要求 1.5kW 动力输出轴直径(mm) Ф25 动力输出轴连接形式6mm宽单键连接 轴伸出长度（mm）75 离心式离合器允许外经(mm) Φ125 mm 4.2 其他参数要求表 离合器设计类型配用的发动机型号摩擦表面摩擦系数 锥面式摩擦离合器B&S-10.5 铸铁-铸铁f＝0.15 5.设计参考步骤 5.1 确定离合器需要传递的扭矩 M f ＝β·M emax （N·m） 式中： β≥1─扭矩储备系数，一般β＝1.2～2 5.2 圆锥式摩擦离合器设计 参照《机械设计手册》第4卷第29篇第7章“圆锥摩擦离合器”设计。 设计说明书 1、离合器概述 对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，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；在换档时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 1）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止过载。 2）接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。 3）分离时要迅速、彻底。 4）从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换档和减小同步器的磨损。 5）应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高，延长寿命。 6）操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7）具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。 技术参数: 车型：华丽特锐2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（N·m/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm 3、结构方案分析 3.1从动盘数的选择：单片离合器 单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t的商用车而言，发动机的最大转矩 一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。 单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。 3.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。 1. 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点： 1) 具有较理想的非线性弹性特性。 2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4) 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) 通风散热良好，使用寿命长。 6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。 3.3膜片弹簧的支撑形式 图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖杀中的支承环上。 图3-1 单向离合器的设计 一、了解超越离合器的主要功能、一般特点及其分类 1、超越离合器的主要功能： 超越离合器是靠主从动部分的相对速度变化或回转方向变换能自动结合或脱开的离合器。超越离合器有嵌合式与摩擦式之分；摩擦式又分为滚柱式与楔块式。 单向超越离合器只能在一个方向传递转矩，双向超越离合器可双向传递转矩。超越离合器的从动件可以在不受摩擦力矩的影响下超越主动件的速度运行。带拨爪的超越离合器，拨爪为从动件。 2、超越离合器的一般特点： （1）改变速度：在传动链不脱开的情况下，可以使从动件获得快、慢两种速度； （2）防止逆转：单向超越离合器只在一个方向传递转矩，而在相反方向转矩作用下则空转； （3）间歇运动：双向超越离合器与单向超越离合器适当组合，可实现从动件做某种规律的间歇运动。 3、超越离合器的分类 超越离合器可分为棘轮式超越离合器、滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器。其中，棘轮式超越离合器又可分为内齿棘轮式超越离合器和外齿棘轮式超越离合器；滚柱式超越离合器又可分为单向滚柱式、带拨爪单向滚柱式和带拨爪双向滚柱式超越离合器；楔块式超越离合器又可分为单向超越离合器、双向超越离合器和非接触式单向超 越离合器。 二、接下来将主要研究单向滚柱式超越离合器的设计： 1、单向滚柱式超越离合器的机构简图为： 图1 2、单向滚柱式超越离合器的特点及应用： 滚柱3受弹簧4的弹力，始终与外环1和星轮2接触。滚柱在滚道内自由转动，磨损均匀，磨损后仍能保持圆柱形，短时过载滚柱打滑不会损坏离合器。星轮加工困难，装配精度要求较高。星轮与外环运动关系比较多元化。 外环1主动（逆时针转）时：当n1=n2,离合器接合； 当n1 QC/T 25-2004（2004-02-10发布，2004-08-01实施）代替QC/T 25-1992 前言 本标准是在QC/T 25—1992的基础上修订而成。 本标准自实施之日起，同时代替QC/T 25—1992。 本标准与QC/T 25—1992的主要技术差异如下： ——调整了原标准中离合器的滑动摩擦力矩和热负荷等要求； ——增加了滑动摩擦系数和盖总成静态分离耐久性要求。 本标准由中国汽车工业协会提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：上海离合器总厂(现改名为上海萨克斯动力总成部件系统有限公司)、南京法雷奥离合器有限公司、长春一东离合器股份有限公司、东传公司苏州汽车配件分公司。 本标准主要起草人：赵永彬、陈祥、袁念诗、宋顺东、朱福培。 QC/T 25-2004 汽车干摩擦式离合器总成技术条件 1 范围 本标准规定了汽车干摩擦式离合器总成(包括盖总成和从动盘总成，以下简称离合器)的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于汽车干摩擦式离合器。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 QC/T 27—2004汽车干摩擦式离合器总成台架试验方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 分离行程release travel 在规定工况下，离合器从完全接合到彻底分离时的分离指(杆)行程。 3.2 分离力release load 分离过程中，施加于盖总成分离指(杆)端的作用力。 3.3 压盘升程lift 在规定的分离行程条件下，压盘工作平面上各点位移中的最小值。 3.4 压盘倾斜量pressure plate parallelism 在规定的分离行程条件下，压盘工作平面上各点位移中最大值与最小值之差。 3.5 滑动摩擦系数sliding coefficient of friction 在离合器由分离到接合过程中，压盘表面与摩擦片摩擦面之间达到完全接合时期，滑摩转矩所对应的摩擦系数。 膜片式离合器的设计 摘要：离合器装在发动机与变速器之间，汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。离合器类似开关，接合或断离动力传递作用，因此，任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。现在，电子技术也进入了离合器系统。一种由控制单元（ECU）控制的离合器已经应用在多款的轿跑车上。 关键词：从动盘总成传动系膜片弹簧非线性弹性特性 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 离合器设计指导书 一、设计的目的、任务及要求 1.目的 1）通过选型能了解不同型式离合器之间的差异及优缺点； 2）根据给定车型要求选择合适结构形式的离合器； 3）熟悉离合器设计的一般过程； 4）对离合器选材、设计和制造工艺有一定了解。 2.任务和要求 任务：设计给定车型离合器总成（不包括操纵机构）。 要求：在组长的领导下，各小组成员分工开展设计工作。设计完成后，每组要提交离合器设计说明书一份，从动盘总成装配图一张（1号）和零件图X张（3号）（每位成员需绘制一张图）。以组长为主进行设计工作，每位小组成员都要参方案论证，承担部分设计计算工作。 3.基本参数：按总体设计时给出的，缺少的参数上网查找（类似车型的即可）。 4.参考资料 1）《汽车工程手册》第二分册，机械工业出版社； 2）《离合器》，徐石安等编，人民交通出版社。 二、离合器结构方案选择 离合器结构方案很多，本设计采用盘形摩擦式离合器，主要结构选择如下： 1.从动盘数：单片； 2.压紧弹簧形式：膜片弹簧； 3.分离时离合器受力形式：推式； 4.压盘驱动形式：传力片式； 1）扭转减振器：有； 2）离合器操纵机构：机械式。 一、离合器设计的目的及离合器概述 了解轿车离合器的构造，掌握轿车离合器的工作原理。了解从动盘总成的结构，掌握从动盘总成的设计方法，了解压盘和膜片弹簧的结构，掌握压盘和膜片弹簧的设计方法，通过对以上几方面的了解，从而熟悉轿车离合器的工作原理。学会如何查找文献资料、相关书籍，培养学生动手设计项目、自学的能力，掌握单独设计课题和项目的方法，设计出满足整车要求并符合相关标准、具有良好的制造工艺性且结构简单、便于维护的轿车离合器，为以后从事汽车方面的工作或工作中设计其它项目奠定良好的基础。通过这次课程设计，使学生充分地认识到设计一个工程项目所需经历的步骤，以及身为一个工程技术人员所需具备的素质和所应当完成的工作，为即将进入社会提供了一个良好的学习机会，对于由学生 离合器设计与计算 本次设计主要是对离合盖器总成中的膜片弹簧、压盘，从动盘总成中的从动片等主要零部件进行详细的计算与设计，其他零部件采用进行简略设计。 设计时已知参数如下： （1）发动机起步转矩； （2）整车质量； （3）车轮滚动半径； （4）发动机起步转速； （5）变速器起步档变速比； （6）主传动比。 3.1离合器设计基本结构尺寸及参数 在初步确定离合器结构形式后，要通过离合器的基本结构尺寸和参数具体确定离合器。 离合器设计时所需的基本结构尺寸、参数主要有： （1）摩擦片外径D； （2）单位压力p； （3）后备系数β； 在选定以上参数时，以下车辆参数对其有重大影响： （1）发动机最大转矩； （2）整车总质量； （3）传动系总传动比（变速器传动比主减速器传动比）； （4）、车轮滚动半径； 3.2 离合器基本参数选取和主要尺寸设计计算 3.2.1 离合器转矩容量的确定 离合器的基本结构是摩擦传动机构，离合器依靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递转矩。所以可根据摩擦定律表示出离合器转矩容量公式： (3.1) 式中：为离合器转矩容量； f为摩擦面间的静摩擦因数，一般取0.25—0.30； F为作用在摩擦面上的总压紧力，单位N； 为摩擦片的平均摩擦半径，单位m； Z为摩擦面数，单片为2，双片为3。 摩擦片上工作压力F一般在设计离合器时假设摩擦片上压力均匀分布： (3.2)式中：为摩擦面上均匀压力，单位N； A为摩擦面积，单位； D为摩擦片外径，单位m； d为摩擦片内径，单位m。 式(3.1)中有效作用半径公式如下： (3.3) 式中：D为摩擦片外径，单位m； d为摩擦片内径，单位m。 将式(3.2)与式(3.3)代人式(3.1)得： (3.4)式中：为摩擦片内、外径之比，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，设计时应应大于发动机最大转矩，确定离合器转矩容量时应含有设计因子，即： (3.5) 式中：为发动机最大转矩，单位； 工学院 课程设计 离合器设计 （设计题目） 1310111006俊男 （学生） 专业名称：车辆工程 课程名称：汽车设计 指导教师 (职称)：飞豹（副教授） 完成日期： 2014 年6月25日 2014年6月 摘要 离合器是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成，其主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，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；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；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；有效地降低传动系中的振动和噪声。 本文通过对轿车整车参数的分析，并在拆装轿车膜片弹簧离合器及对其进行结构分析的基础上，对轿车离合器进行重新设计，使得轿车离合器设计更合理。首先对轿车离合器的结构型式进行合理选择，主要是对从动盘数及干湿式的选择、压紧弹簧的结构型式及布置和从动盘的结构型式选择，并利用CAXA电子图板软件绘制轿车膜片弹簧离合器装配图；再进行离合器的基本结构尺寸和参数的选择及计算；最后进行离合器零件的结构选型及设计计算，主要是对从动盘总成设计，压盘、传力片的设计校核，膜片弹簧主要参数的选择、设计和强度校核，并绘制离合器零件图。 关键词：轿车离合器膜片弹簧设计校核 Abstract Clutch is the assembly which is directly connected with engine in the automobile power train. And its main function is to cut off or implement the power transmission in the power train. It ensured the engine and the power train perfectly smooth join together when the automobile starting up and insure the automobile smooth starting up. The clutch is disconnected the engine and the power train when the automobile stage changeover. It reduced the impact between the shift gears of the transmission. When the transmission worked by the great dynamic load, the clutch can limit the breakdown torque of the power train, to prevent the accessory of the power train damage due to overload. It effectively reduced the vibration and noise of the power train. In this paper, based on the analysis of the car parameters, on the basis of dismantle and install diaphragm spring clutch of sedans and its structural analysis to redesign the sedan clutch for it makes the design of the car clutch more reasonable. First, we should be choose the structure of the car clutch reasonable. It is mainly choose the structure of the driven disk that wet or dry, the structure of pinched spring and the layout. And I make use of CAXA electronic drawing board software draw the assembly drawing of the cars Diaphragm spring clutch. Than I make sure the choice and design calculation of the clutch structure size and the basic parameters. Finally, I carry on the structure type slection of clutch parts and the design calculation. It is mainly design and checking the driven disk assembly, platen and patch of force. And I make sure diaphragm spring main parameters of the selection, design, strength check and draw the clutch detail drawing. Keywords：Car clutch; Diaphragm spring; Design; Checking 摘要 汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。 膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。此设计说明书详细的说明了轻型汽车膜片弹簧离合器的结构形式，参数选择以及计算过程。 本文主要是对狮跑轻型汽车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：利用Pro/E、CAD等计算机辅助设计软件进行相关设计，并用MATLAB软件对膜片弹簧的弹性变形进行了建模。主要进行了以下工作：根据发动机最大转矩，转速，整车质量，车轮半径等设计狮跑汽车离合器的各部件，主要有摩擦片的选择，从动盘总成设计，圆柱螺旋弹簧设计,膜片弹簧设计，压盘设计以及离合器盖的设计。 关键词:离合器;膜片弹簧;从动盘;压盘;摩擦片 ABSTRACT Automobile Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell, with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft。 In recent years theca spring clutch is a kind of clutch that widely Adopted in vehicle and light vehicle.It has great capacity of torque And more stabley ,manipulate easy and convenient ,well equilibrium ,And also can produce batch .so the research of the clutch is more and more important . This design manual elaborated on the construction form,parametre choose and process of calculate of the light vehicle. This article is Sportage light vehicles Diaphragm spring clutch design. In accordance with the conditions of vehicles and vehicle parameters, in accordance with the clutch system design steps and requirements, mainly for the following work: the use of Pro / E, CAD and other computer-aided design software related to design and use of MATLAB software, the flexibility of the diaphragm spring deformation modeling. Mainly the work of the following: In accordance with the largest engine torque, speed, vehicle quality and design of the wheel radius, such as the Lions ran the auto clutch parts, mainly the choice of friction plate, follower plate assembly design, the design of cylindrical helical spring, designed diaphragm spring, pressure plate design and the design of the clutch cover. Key Words: Clutch;Theca Spring;Driven Plate;Friction disc摩擦离合器设计
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