车用膜片弹簧离合器及其液压操纵系统设计(附件)
汽车离合器在传动系中是一个不可或缺的重要部件，它安装在发动机和变速箱之间的飞轮壳内。所以它的主要作用是实现发动机与变速箱的分离与接合，以达到切断和传递动力的目的。
离合器操纵机构是离合器系统的重要组成部分，是驾驶员用以使离合器分离、接合的一套装置，它始于离合器的踏板，终止于离合器壳内的分离轴承。
本文主要是以桑塔纳3000结构参数为参考，采用目前主流的膜片弹簧离合器。针对膜片弹簧离合器的从动盘总成，压盘总成，膜片弹簧总成，以及液压操纵系统进行设计，最后用AUTOCAD软件画出工程图。
关键词：膜片弹簧离合器；液压操纵系统；结构参数；设计
目 录
1 绪论 1
2 膜片弹簧离合器结构及工作原理 1
2.1 离合器结构 1
2.2 离合器工作原理 1
3 离合器结构方案选择 2
3.1 车型选择 2
3.2 离合器结构方案选择 3
4 离合器主要参数的选择 4
4.1 后备系数β 4
4.2 单位压力p 4
4.3 摩擦片外径D、内径d和厚度b 5
4.4 摩擦因数f、离合器间隙Δt、摩擦面数Z 6
5 离合器的设计与计算 7
5.1 膜片弹簧的选择 7
5.2 膜片弹簧基本参数的确定 7
5.3 膜片弹簧的弹性特性 9
5.4 膜片弹簧的强度校核 10
6 离合器从动盘设计 11
6.1 从动盘结构介绍 11
6.2 从动盘总成设计要求 11
7 扭转减震器设计 13
7.1 减震弹簧个数 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
7.2 扭转减震器设计参数 14
7.3 减振弹簧尺寸 15
8 离合器盖总成设计 16
8.1 离合器盖 17
8.2 压盘 17
8.3 传动片 18
8.4 分离轴承总成 18
9 离合器液压操纵系统设计 18
9.1 离合器操纵机构结构特点 18
9.2 离合器操纵机构设计的约束条件 20
9.3 离合器工作缸及主缸直径计算与分析 21
9.4 压盘的工作压力F及缸径的计算 21
9.5 离合器操纵机构主要参数 23
9.6 离合器踏板力与踏板行程的计算 23
9.7 踏板工作行程校核 24
9.8 自由行程校核 24
10 膜片弹簧离合器及其液压操纵机构主要元件图形绘制 24
10.1 AutoCAD软件的简介 24
10.2 基于AutoCAD的膜片弹簧离合器及其液压操纵机构部件制图 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
膜片弹簧离合器使用的膜片弹簧相当于一般螺旋弹簧以及分离杆机构。通过对比膜片弹簧与螺旋弹簧的特性曲线，可知膜片弹簧分离时的压力小于接合时的压力。螺旋弹簧的弹性会跟随着摩擦片厚度的减小而下降，对于膜片弹簧，它的弹力可以保持基本不变，膜片弹簧具备压紧力可以自我调节的特点，而且转速的大小不会影响膜片弹簧的弹性压力，具有在高速时压紧力保持不变的特点。
膜片弹簧离合器在汽车上运用广泛，拥有扭矩容量大和工作相对平稳，操作方便，平衡性能好，能大规模生产等特点，无论是在现在还是在将来对汽车传动系更好和更可靠的传递动力都具有重要意义。
2 膜片弹簧离合器结构及工作原理
2.1 离合器结构
膜片弹簧离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构这四个部分组成，结构如图2-1所示。主、从动部分和压紧机构的作用是控制离合器的接合，并能够传递动力，而离合器的操纵机构的作用相反，主要是控制离合器分离。
图2-1 膜片弹簧离合器
1-压盘；2-从动盘；3-分离轴承；4-膜片弹簧；5-飞轮
2.2 离合器工作原理
膜片弹簧离合器主要工作原理如图2-2所示：
（a）自由状态 （b） 压紧状态 （c） 分离状态
图2-2 膜片弹簧离合器工作原理
1-飞轮；2-摩擦片；3-离合器盖；4-分离轴承；5-压盘；6-膜片弹簧；7-支撑环
当离合器盖没有被固定到飞轮（1）上时，膜片弹簧没有受力，处于一种自由状态，如图2-2(a)所示。在离合器盖与飞轮安装面之间设有一距离△l。当用螺钉将离合器盖固定到飞轮上时，如图2-2（b）所示，由于离合器盖逐渐靠向飞轮，膜片弹簧支撑环（7）则开始压向膜片弹簧，使膜片弹簧出现弹性变形，这样使得膜片弹簧的圆锥底角变小，这时接近于压平的状态。同时，在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力，使离合器处于接合状态。当离合器开始分离，分离轴承（4）开始向左移动，如图2-2（c）所示，此时膜片弹簧被压在支撑圈上，其径向截面以支撑环为支点发生转动，此时膜片弹簧状态则发生改变，变成了反锥形状，迫使膜片弹簧大端向右移动，并通过分离弹簧钩拉动压盘，实现离合器逐渐分离[5]。
在接合过程中，逐渐松开离合器踏板，压盘（5）在膜片弹簧（6）的作用下向左移动，首先消除分离间隙，并在压盘、从动盘和飞轮工作表面上作用足够的压紧力；之后分离轴承在复位弹簧的作用下向右移动，产生自由间隙，离合器接合。
3 离合器结构方案选择
3.1 车型选择
考虑到桑塔纳3000这种车型结构比较典型，得到的数据更具有说服力，故本设计选用桑塔纳3000进行设计。
该车型相关参数：
整车质量（Kg）：1220
最大功率（KW）：74
最大功率转速（r/min）：5200
最大扭矩（Nm）：155
最高扭矩转速（r/min）：3800
3.2 离合器结构方案选择
3.2.1 从动盘的选择
考虑到桑塔纳3000属于乘用车，发动机的转矩不大，而单片式离合器结构简单，散热性也好，同时它的轴向尺寸紧凑，从动部分的转动惯量小，能够满足离合器在使用的过程中分离彻底、接合平顺的要求，故使用单片从动盘。
3.2.2 压紧弹簧的选择和布置
离合器压紧弹簧的布置形式主要有：周布弹簧式，中央弹簧式，斜置弹簧式以及此次设计采用的的膜片弹簧式。通过比较膜片弹簧离合器与前面所提到的三种形式的离合器，我们发现膜片弹簧离合器具有着以下几个优点：①膜片弹簧具有着较为理想的非线性弹性特性，这样就能使得离合器能在工作中保持传递的转矩大致不变。与圆柱螺旋弹簧相比，降低了弹簧压力，从而降低了踏板力。②膜片弹簧同时具备了压紧弹簧和分离杠杆这两个零部件的作用，使得结构更加简单紧凑，轴向尺寸减小，零件数目减少，质量降低。③高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱弹簧压紧力则明显下降。④膜片弹簧的大断面环形与压盘相接触，保证其压力均匀分布，使摩擦片能够磨损均匀，这样可提高其使用寿命。⑤易于实现良好的通风散热，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[1]。
1 绪论 1
2 膜片弹簧离合器结构及工作原理 1
2.1 离合器结构 1
2.2 离合器工作原理 1
3 离合器结构方案选择 2
3.1 车型选择 2
3.2 离合器结构方案选择 3
4 离合器主要参数的选择 4
4.1 后备系数β 4
4.2 单位压力p 4
4.3 摩擦片外径D、内径d和厚度b 5
4.4 摩擦因数f、离合器间隙Δt、摩擦面数Z 6
5 离合器的设计与计算 7
5.1 膜片弹簧的选择 7
5.2 膜片弹簧基本参数的确定 7
5.3 膜片弹簧的弹性特性 9
5.4 膜片弹簧的强度校核 10
6 离合器从动盘设计 11
6.1 从动盘结构介绍 11
6.2 从动盘总成设计要求 11
7 扭转减震器设计 13
7.1 减震弹簧个数 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
7.2 扭转减震器设计参数 14
7.3 减振弹簧尺寸 15
8 离合器盖总成设计 16
8.1 离合器盖 17
8.2 压盘 17
8.3 传动片 18
8.4 分离轴承总成 18
9 离合器液压操纵系统设计 18
9.1 离合器操纵机构结构特点 18
9.2 离合器操纵机构设计的约束条件 20
9.3 离合器工作缸及主缸直径计算与分析 21
9.4 压盘的工作压力F及缸径的计算 21
9.5 离合器操纵机构主要参数 23
9.6 离合器踏板力与踏板行程的计算 23
9.7 踏板工作行程校核 24
9.8 自由行程校核 24
10 膜片弹簧离合器及其液压操纵机构主要元件图形绘制 24
10.1 AutoCAD软件的简介 24
10.2 基于AutoCAD的膜片弹簧离合器及其液压操纵机构部件制图 24
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
膜片弹簧离合器使用的膜片弹簧相当于一般螺旋弹簧以及分离杆机构。通过对比膜片弹簧与螺旋弹簧的特性曲线，可知膜片弹簧分离时的压力小于接合时的压力。螺旋弹簧的弹性会跟随着摩擦片厚度的减小而下降，对于膜片弹簧，它的弹力可以保持基本不变，膜片弹簧具备压紧力可以自我调节的特点，而且转速的大小不会影响膜片弹簧的弹性压力，具有在高速时压紧力保持不变的特点。
膜片弹簧离合器在汽车上运用广泛，拥有扭矩容量大和工作相对平稳，操作方便，平衡性能好，能大规模生产等特点，无论是在现在还是在将来对汽车传动系更好和更可靠的传递动力都具有重要意义。
2 膜片弹簧离合器结构及工作原理
2.1 离合器结构
膜片弹簧离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构这四个部分组成，结构如图2-1所示。主、从动部分和压紧机构的作用是控制离合器的接合，并能够传递动力，而离合器的操纵机构的作用相反，主要是控制离合器分离。
图2-1 膜片弹簧离合器
1-压盘；2-从动盘；3-分离轴承；4-膜片弹簧；5-飞轮
2.2 离合器工作原理
膜片弹簧离合器主要工作原理如图2-2所示：
（a）自由状态 （b） 压紧状态 （c） 分离状态
图2-2 膜片弹簧离合器工作原理
1-飞轮；2-摩擦片；3-离合器盖；4-分离轴承；5-压盘；6-膜片弹簧；7-支撑环
当离合器盖没有被固定到飞轮（1）上时，膜片弹簧没有受力，处于一种自由状态，如图2-2(a)所示。在离合器盖与飞轮安装面之间设有一距离△l。当用螺钉将离合器盖固定到飞轮上时，如图2-2（b）所示，由于离合器盖逐渐靠向飞轮，膜片弹簧支撑环（7）则开始压向膜片弹簧，使膜片弹簧出现弹性变形，这样使得膜片弹簧的圆锥底角变小，这时接近于压平的状态。同时，在膜片弹簧的大端对压盘产生压紧力，使离合器处于接合状态。当离合器开始分离，分离轴承（4）开始向左移动，如图2-2（c）所示，此时膜片弹簧被压在支撑圈上，其径向截面以支撑环为支点发生转动，此时膜片弹簧状态则发生改变，变成了反锥形状，迫使膜片弹簧大端向右移动，并通过分离弹簧钩拉动压盘，实现离合器逐渐分离[5]。
在接合过程中，逐渐松开离合器踏板，压盘（5）在膜片弹簧（6）的作用下向左移动，首先消除分离间隙，并在压盘、从动盘和飞轮工作表面上作用足够的压紧力；之后分离轴承在复位弹簧的作用下向右移动，产生自由间隙，离合器接合。
3 离合器结构方案选择
3.1 车型选择
考虑到桑塔纳3000这种车型结构比较典型，得到的数据更具有说服力，故本设计选用桑塔纳3000进行设计。
该车型相关参数：
整车质量（Kg）：1220
最大功率（KW）：74
最大功率转速（r/min）：5200
最大扭矩（Nm）：155
最高扭矩转速（r/min）：3800
3.2 离合器结构方案选择
3.2.1 从动盘的选择
考虑到桑塔纳3000属于乘用车，发动机的转矩不大，而单片式离合器结构简单，散热性也好，同时它的轴向尺寸紧凑，从动部分的转动惯量小，能够满足离合器在使用的过程中分离彻底、接合平顺的要求，故使用单片从动盘。
3.2.2 压紧弹簧的选择和布置
离合器压紧弹簧的布置形式主要有：周布弹簧式，中央弹簧式，斜置弹簧式以及此次设计采用的的膜片弹簧式。通过比较膜片弹簧离合器与前面所提到的三种形式的离合器，我们发现膜片弹簧离合器具有着以下几个优点：①膜片弹簧具有着较为理想的非线性弹性特性，这样就能使得离合器能在工作中保持传递的转矩大致不变。与圆柱螺旋弹簧相比，降低了弹簧压力，从而降低了踏板力。②膜片弹簧同时具备了压紧弹簧和分离杠杆这两个零部件的作用，使得结构更加简单紧凑，轴向尺寸减小，零件数目减少，质量降低。③高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱弹簧压紧力则明显下降。④膜片弹簧的大断面环形与压盘相接触，保证其压力均匀分布，使摩擦片能够磨损均匀，这样可提高其使用寿命。⑤易于实现良好的通风散热，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[1]。
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