膜片弹簧式离合器的设计(附件)
汽车离合器是汽车传动系中一个不可或缺的组成部分，主要作用是让汽车起步平稳，换挡平顺，防止传动系超过许用载荷。时至今日离合器已经有众多类型，其中膜片弹簧离合器凭借其特有的非线性特性，结构简单，大批量生产成本低等优点而被汽车厂家广泛使用。本文设计的膜片弹簧离合器用于家用轿车。以选定车辆的主要参数为前提，按照离合器设计要求开展了以下工作：计算了各总成及零部件尺寸，选择合适结构，设计了摩擦片、膜片弹簧、扭转减振器、从动盘总成和压盘总成。同时运用CatiaV5软件建立了其几何模型。通过CAXA2013绘制对应工程图。使用Microsoft Office Excel组件制作出膜片弹簧弹性特性曲线。本文关于膜片弹簧离合器设计的研究，对该产品的开发和设计有重要参考价值。关键词 离合器，膜片弹簧，弹性特性，从动盘，压盘，catia目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 国内外膜片弹簧离合器的研究现状 2
1.3 本文主要研究的内容 3
2 膜片弹簧离合器结构分析与选型 4
2.1 膜片弹簧离合器的结构及原理 4
2.2 膜片弹簧离合器结构方案的选择 5
2.2.1 从动盘数及干、湿式的选择 5
2.2.2 操纵机构的选择 5
2.2.3 压盘传力方式的选择 5
3 膜片弹簧离合器参数的计算 6
3.1 膜片弹簧离合器基本参数的计算 6
3.2 摩擦片的约束计算 8
4 膜片弹簧离合器主要零部件的设计 9
4.1 膜片弹簧的设计计算 9
4.1.1 膜片弹簧基本参数的选择 9
4.1.2 膜片弹簧的弹性特性和工作点位置 11
4.1.3 膜片弹簧的强度计算 14
4.2 扭转减震器的设计计算 16
5 从动盘总成的设计 18
5.1 从动片设计 19
5.2 从动盘毂设计计算 19
6 压盘总成的设计 21
6.1 压盘的设计 21
6.2 离合器盖的设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
片弹簧的弹性特性和工作点位置 11
4.1.3 膜片弹簧的强度计算 14
4.2 扭转减震器的设计计算 16
5 从动盘总成的设计 18
5.1 从动片设计 19
5.2 从动盘毂设计计算 19
6 压盘总成的设计 21
6.1 压盘的设计 21
6.2 离合器盖的设计 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
汽车是人类发展史上一项重要的发明，同互联网技术一样，对人类的生活带来了巨大的改变。它改变了人们以往的出行方式，改变了人们对于空间距离的认识，直到今天还依然在改变着世界。
汽车中有很多非常重要的组成部分，离合器可以说是其中之一。它是发动机和变速器之间的桥梁，根据需要将发动机转矩传递给变速器，继而传递给驱动轮。在汽车的起步过程中，离合器保证了平稳起步；在换挡时，离合器保证换挡的平顺，减小换挡齿轮之间的冲击；在传递的转矩过载时，离合器之间的摩擦片会发生打滑，从而防止传动系过载导致零件损伤甚至与报废。由于离合器是柔性连接，因此还可以很好的减小振动及噪声。
摩擦式离合器种类有很多，膜片弹簧离合器是其中突出的一种。膜片弹簧由优质弹簧钢制成，如图1-1所示，在离合器中干着两份工作：既当压紧弹簧又当分离杠杆，所以膜片弹簧离合器比螺旋弹簧离合器的零件数量要少、结构上更加紧凑[1]。同时膜片弹簧又着与众不同的非线性特性，如图1-2所示，反映出膜片弹簧具有高速稳定性好，转矩容量大的优点。膜片弹簧离合器的操纵机构比较简单，踏板操纵也比较轻便。综合上述优点，说明膜片弹簧离合器的综合性能十分优秀。它不仅用在家用轿车和小吨位货车上，还被用在一些转矩不大的中等及大吨位货车上。随着膜片弹簧离合器研究的不断深入，日后其市场必然会更广阔。
图1-1 膜片弹簧示意图
图1-2 膜片弹簧和螺旋弹簧特性曲线对比图
但是膜片弹簧的设计比较复杂，而且很难一次就得到理想结果，这就降低了对于膜片弹簧离合器的开发效率。本文的目的就是探讨更好的设计方法，提高研发膜片弹簧离合器的效率。
1.2 国内外膜片弹簧离合器的研究现状
膜片弹簧离合器最先诞生于美国通用汽车工程研究室，于二十世纪三十年代后期开始在美国大批量生产。欧洲汽车在二战之后才使用到膜片弹簧离合器，当时是由美军的车辆将这一技术带进欧洲的大门的。德国最先使用膜片弹簧离合器的汽车有Porsche 356，Goggomobil，BMW 700和OPEL Rekord车型。随着有限元技术的发展，众多学者都利用有限元计算方式进行膜片弹簧离合器的研究，并获得了可喜的成绩：都灵工业大学Professor Koti和德国济根大学Professor Nipec通过运用NON-SAP计算了高度和厚度比不一样的膜片弹簧的载荷-变形特性。德国汉诺威大学瓦格纳教授编写了AXISHELL程序，可以用于计算多种碟形弹簧的多种特性。总体来说，利用有限元技术，计算机模拟出的结果与实验数据极为接近，表明了这种研究方法的先进性。
由于国内对膜片弹簧的研究起步相对较晚，而且膜片弹簧的研究难度要远大于螺旋弹簧，所以国内在这个领域还没有形成标准化的设计方式。在这种劣势的竞争条件下，国内离合器相关企业自强不息，积极进行产业结构调整，从英国、法国、德国、美国等国家引进先进技术，现在国产离合器的种类相对比较齐全了，在各类车型中都有其对应的产品。目前国内对于膜片弹簧离合器的研究主要集中于优化设计，例如对单目标函数进行优化，多目标函数优化等等，都取得了一定的成果。
1.3 本文主要研究的内容
离合器的性能直接影响到发动机动力传递的能力和换挡的平顺性等，是汽车众多零部件中十分重要的一员。膜片弹簧离合器作为离合器中极为重要的一个分支，被广泛的使用。本论文对某款乘用车进行了膜片弹簧离合器的设计，并以此为研究对象，利用CaitaV5软件建立了膜片弹簧离合器的三维模型，如图1-3、图1-4所示，并绘制相应工程图，以此指导设计中的参数选择，并验证结构设计的合理性，为以后膜片弹簧离合器的设计和生产提供参考。
图1-3 膜片弹簧离合器总成
图1-4 膜片弹簧离合器总成爆炸图
2 膜片弹簧离合器结构分析与选型
2.1 膜片弹簧离合器的结构及原理
膜片弹簧离合器主要由膜片弹簧，扭转减振器，传动片，压盘，分离轴承，离合器盖及操纵机构组成，如图2-1所示。
图2-1 膜片弹簧离合器
相较于以往的各类离合器，膜片弹簧优点十分突出：a）膜片弹簧的非线性弹性特性（nonlinear characteristics）较为理想，压紧力（膜片弹簧压紧压盘）几乎可以保持恒定，只要摩擦片的磨损程度不是太大。b）在膜片弹簧推广使用之前，螺旋弹簧离合器需要单独
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 国内外膜片弹簧离合器的研究现状 2
1.3 本文主要研究的内容 3
2 膜片弹簧离合器结构分析与选型 4
2.1 膜片弹簧离合器的结构及原理 4
2.2 膜片弹簧离合器结构方案的选择 5
2.2.1 从动盘数及干、湿式的选择 5
2.2.2 操纵机构的选择 5
2.2.3 压盘传力方式的选择 5
3 膜片弹簧离合器参数的计算 6
3.1 膜片弹簧离合器基本参数的计算 6
3.2 摩擦片的约束计算 8
4 膜片弹簧离合器主要零部件的设计 9
4.1 膜片弹簧的设计计算 9
4.1.1 膜片弹簧基本参数的选择 9
4.1.2 膜片弹簧的弹性特性和工作点位置 11
4.1.3 膜片弹簧的强度计算 14
4.2 扭转减震器的设计计算 16
5 从动盘总成的设计 18
5.1 从动片设计 19
5.2 从动盘毂设计计算 19
6 压盘总成的设计 21
6.1 压盘的设计 21
6.2 离合器盖的设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
片弹簧的弹性特性和工作点位置 11
4.1.3 膜片弹簧的强度计算 14
4.2 扭转减震器的设计计算 16
5 从动盘总成的设计 18
5.1 从动片设计 19
5.2 从动盘毂设计计算 19
6 压盘总成的设计 21
6.1 压盘的设计 21
6.2 离合器盖的设计 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
汽车是人类发展史上一项重要的发明，同互联网技术一样，对人类的生活带来了巨大的改变。它改变了人们以往的出行方式，改变了人们对于空间距离的认识，直到今天还依然在改变着世界。
汽车中有很多非常重要的组成部分，离合器可以说是其中之一。它是发动机和变速器之间的桥梁，根据需要将发动机转矩传递给变速器，继而传递给驱动轮。在汽车的起步过程中，离合器保证了平稳起步；在换挡时，离合器保证换挡的平顺，减小换挡齿轮之间的冲击；在传递的转矩过载时，离合器之间的摩擦片会发生打滑，从而防止传动系过载导致零件损伤甚至与报废。由于离合器是柔性连接，因此还可以很好的减小振动及噪声。
摩擦式离合器种类有很多，膜片弹簧离合器是其中突出的一种。膜片弹簧由优质弹簧钢制成，如图1-1所示，在离合器中干着两份工作：既当压紧弹簧又当分离杠杆，所以膜片弹簧离合器比螺旋弹簧离合器的零件数量要少、结构上更加紧凑[1]。同时膜片弹簧又着与众不同的非线性特性，如图1-2所示，反映出膜片弹簧具有高速稳定性好，转矩容量大的优点。膜片弹簧离合器的操纵机构比较简单，踏板操纵也比较轻便。综合上述优点，说明膜片弹簧离合器的综合性能十分优秀。它不仅用在家用轿车和小吨位货车上，还被用在一些转矩不大的中等及大吨位货车上。随着膜片弹簧离合器研究的不断深入，日后其市场必然会更广阔。
图1-1 膜片弹簧示意图
图1-2 膜片弹簧和螺旋弹簧特性曲线对比图
但是膜片弹簧的设计比较复杂，而且很难一次就得到理想结果，这就降低了对于膜片弹簧离合器的开发效率。本文的目的就是探讨更好的设计方法，提高研发膜片弹簧离合器的效率。
1.2 国内外膜片弹簧离合器的研究现状
膜片弹簧离合器最先诞生于美国通用汽车工程研究室，于二十世纪三十年代后期开始在美国大批量生产。欧洲汽车在二战之后才使用到膜片弹簧离合器，当时是由美军的车辆将这一技术带进欧洲的大门的。德国最先使用膜片弹簧离合器的汽车有Porsche 356，Goggomobil，BMW 700和OPEL Rekord车型。随着有限元技术的发展，众多学者都利用有限元计算方式进行膜片弹簧离合器的研究，并获得了可喜的成绩：都灵工业大学Professor Koti和德国济根大学Professor Nipec通过运用NON-SAP计算了高度和厚度比不一样的膜片弹簧的载荷-变形特性。德国汉诺威大学瓦格纳教授编写了AXISHELL程序，可以用于计算多种碟形弹簧的多种特性。总体来说，利用有限元技术，计算机模拟出的结果与实验数据极为接近，表明了这种研究方法的先进性。
由于国内对膜片弹簧的研究起步相对较晚，而且膜片弹簧的研究难度要远大于螺旋弹簧，所以国内在这个领域还没有形成标准化的设计方式。在这种劣势的竞争条件下，国内离合器相关企业自强不息，积极进行产业结构调整，从英国、法国、德国、美国等国家引进先进技术，现在国产离合器的种类相对比较齐全了，在各类车型中都有其对应的产品。目前国内对于膜片弹簧离合器的研究主要集中于优化设计，例如对单目标函数进行优化，多目标函数优化等等，都取得了一定的成果。
1.3 本文主要研究的内容
离合器的性能直接影响到发动机动力传递的能力和换挡的平顺性等，是汽车众多零部件中十分重要的一员。膜片弹簧离合器作为离合器中极为重要的一个分支，被广泛的使用。本论文对某款乘用车进行了膜片弹簧离合器的设计，并以此为研究对象，利用CaitaV5软件建立了膜片弹簧离合器的三维模型，如图1-3、图1-4所示，并绘制相应工程图，以此指导设计中的参数选择，并验证结构设计的合理性，为以后膜片弹簧离合器的设计和生产提供参考。
图1-3 膜片弹簧离合器总成
图1-4 膜片弹簧离合器总成爆炸图
2 膜片弹簧离合器结构分析与选型
2.1 膜片弹簧离合器的结构及原理
膜片弹簧离合器主要由膜片弹簧，扭转减振器，传动片，压盘，分离轴承，离合器盖及操纵机构组成，如图2-1所示。
图2-1 膜片弹簧离合器
相较于以往的各类离合器，膜片弹簧优点十分突出：a）膜片弹簧的非线性弹性特性（nonlinear characteristics）较为理想，压紧力（膜片弹簧压紧压盘）几乎可以保持恒定，只要摩擦片的磨损程度不是太大。b）在膜片弹簧推广使用之前，螺旋弹簧离合器需要单独
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