離合器設(shè)計(jì) §2-1離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇

1、第第2 2章章 離合器設(shè)計(jì)離合器設(shè)計(jì)2-12-1離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇 一、概述一、概述（一）功能（一）功能 切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞（二）作用（二）作用1 1、車輛起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保車輛起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保車輛平穩(wěn)起步；車輛平穩(wěn)起步；2 2、在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；換擋齒輪之間的沖擊；3 3、限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過(guò)載而損壞；件因過(guò)載而損壞；4 4、有效地降低傳

2、動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。（三）組成（三）組成主動(dòng)部分（發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）主動(dòng)部分（發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）從動(dòng)部分（從動(dòng)盤）從動(dòng)部分（從動(dòng)盤）壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動(dòng)部件）部件） 主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)。狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)。 操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。從動(dòng)盤本體從動(dòng)盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動(dòng)部分

3、是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將主動(dòng)部分通過(guò)摩擦傳來(lái)的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。主動(dòng)部分通過(guò)摩擦傳來(lái)的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂三個(gè)基從動(dòng)盤轂三個(gè)基本部分組成。為本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向了避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向的共振，緩和傳的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖動(dòng)系受到的沖擊載荷，大多數(shù)擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器汽車都在離合器的從動(dòng)盤上附裝的從動(dòng)盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。有扭轉(zhuǎn)減震器。 （四）（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求離合器設(shè)計(jì)的基本要求v在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大在任何行駛條件下，能可

4、靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，且具有一定的能力儲(chǔ)備轉(zhuǎn)矩，且具有一定的能力儲(chǔ)備 。v接合時(shí)平順柔和，保證車輛起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖接合時(shí)平順柔和，保證車輛起步時(shí)沒(méi)有抖動(dòng)和沖擊。擊。v分離時(shí)要迅速、徹底。分離時(shí)要迅速、徹底。v從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減輕換擋時(shí)變速器齒輪間從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊。的沖擊。v有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命的使用壽命v避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。沖擊的能力。v操縱輕便、準(zhǔn)確。操縱輕便、準(zhǔn)確。v作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩

5、擦因數(shù)在作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作使用過(guò)程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。性能。v應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡。應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡。v結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。方便等。二、二、離合器的接合過(guò)程離合器的接合過(guò)程（一）（一）工作原理工作原理 摩擦式摩擦式 正壓力正壓力差速差速摩擦力摩擦力TcTc從動(dòng)從動(dòng) 主從件具有相對(duì)轉(zhuǎn)速，壓緊力作用下，主從件主從件具有相對(duì)轉(zhuǎn)速，壓緊力作用下，主從件之間產(chǎn)生摩擦力，對(duì)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩使主從件轉(zhuǎn)之間產(chǎn)生摩擦力，對(duì)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生

6、的力矩使主從件轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速上升，速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)主從件轉(zhuǎn)速相同時(shí)，接合完畢。當(dāng)主從件轉(zhuǎn)速相同時(shí)，接合完畢。離合器摩擦力離合器摩擦力（二）（二）接合過(guò)程接合過(guò)程 當(dāng)離合器安裝在當(dāng)離合器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，壓緊彈發(fā)動(dòng)機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓縮，簧進(jìn)一步受壓縮，此時(shí)踏板處于最高此時(shí)踏板處于最高位置，飛輪、從動(dòng)位置，飛輪、從動(dòng)盤、壓盤三者之間盤、壓盤三者之間處于壓緊狀態(tài)。此處于壓緊狀態(tài)。此時(shí)分離軸承與分離時(shí)分離軸承與分離杠桿之間應(yīng)有個(gè)間杠桿之間應(yīng)有個(gè)間隙，保證離合器處隙，保證離合器處于接合狀態(tài)。于接合狀態(tài)。主離合器接合過(guò)程的力學(xué)模型主離合器

7、接合過(guò)程的力學(xué)模型 MmMeMnMeH假設(shè)：在滑磨接合過(guò)程中，離合器摩擦轉(zhuǎn)矩始終都等假設(shè)：在滑磨接合過(guò)程中，離合器摩擦轉(zhuǎn)矩始終都等于最大值于最大值 ；發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和外界阻力矩和外界阻力矩均保持常數(shù)為均保持常數(shù)為。 nnnmeeemJMMJMMeJkg m2nJkg m2erads/2nrads/2 換算到離合器主動(dòng)盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量換算到離合器主動(dòng)盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；）； 換算到離合器從動(dòng)盤上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（換算到離合器從動(dòng)盤上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；）； 主動(dòng)盤的角減速度（主動(dòng)盤的角減速度（）；）； 從動(dòng)盤的角加速度（從動(dòng)盤的角加速度（）。）。 計(jì)算計(jì)算J Je e時(shí)

8、可按下式計(jì)算：時(shí)可按下式計(jì)算： J Je e=1.2J=1.2Jf f 式中式中：J Jf f 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgmkgm2 2）。）。 計(jì)算計(jì)算J Jn n時(shí)，僅把時(shí)，僅把J Jn n看成是機(jī)械平移質(zhì)量換算到離合器從動(dòng)軸上看成是機(jī)械平移質(zhì)量換算到離合器從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)動(dòng)能相等的原理進(jìn)行換算，的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)動(dòng)能相等的原理進(jìn)行換算， 而而 可得：可得： 式中式中 整機(jī)質(zhì)量（整機(jī)質(zhì)量（kgkg）；）； 車輪動(dòng)力半徑或驅(qū)動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑（車輪動(dòng)力半徑或驅(qū)動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑（m m）；）； 傳動(dòng)系總傳動(dòng)比。傳動(dòng)系總傳動(dòng)比。2222vmJanniiirvokkn22ir

9、MJdn2222fokkaniiirmJ Mrdi離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過(guò)程離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過(guò)程M Mn n：由滾阻和上坡阻力引起：由滾阻和上坡阻力引起M M：可變，隨的增大而：可變，隨的增大而增大，增大，：0 0 maxmax， 則則M M：0 0 T Tcmaxcmax第一階段：第一階段：0 0t t1 1， M M：0 0T TM MM Mn n，車不動(dòng)，車不動(dòng)， n n0 0相對(duì)轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)速 h h e e n n e e第二階段：第二階段：t t1 1t t2 2，M MM Mn n， e e ， n n ， 相對(duì)轉(zhuǎn)速：相對(duì)轉(zhuǎn)速： h h e e n n第三階段：第三階段：

10、t t2 2： e e n n ， 相對(duì)轉(zhuǎn)速：相對(duì)轉(zhuǎn)速： h h0 0，接合后，變?yōu)殪o摩擦，接合后，變?yōu)殪o摩擦。（三）（三）分離過(guò)程分離過(guò)程踩下踏板踩下踏板 分離分離叉頂壓分離軸承前叉頂壓分離軸承前移移 壓向分離杠壓向分離杠桿內(nèi)端桿內(nèi)端 分離杠分離杠桿內(nèi)端向前外端向桿內(nèi)端向前外端向后運(yùn)動(dòng)后運(yùn)動(dòng) 拉動(dòng)壓拉動(dòng)壓盤克服壓緊彈簧彈盤克服壓緊彈簧彈力向后移動(dòng)力向后移動(dòng) 解解除飛輪、從動(dòng)盤、除飛輪、從動(dòng)盤、壓盤三者之間的壓壓盤三者之間的壓緊狀態(tài)緊狀態(tài) 中斷動(dòng)中斷動(dòng)力傳遞力傳遞 。三、三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇離合器的結(jié)構(gòu)選擇 汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。（一）分類（一）分類1

11、、按其從動(dòng)按其從動(dòng) 盤的數(shù)目盤的數(shù)目單片單片雙片雙片多片多片2、根據(jù)壓緊彈根據(jù)壓緊彈 簧布置形式簧布置形式周布彈簧離合器周布彈簧離合器中央彈簧離合器中央彈簧離合器斜向斜向彈簧離合器彈簧離合器3、根據(jù)使用的根據(jù)使用的壓緊彈簧形式壓緊彈簧形式圓柱螺旋彈簧圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧蝶形彈簧離合器蝶形彈簧離合器（二）（二）從動(dòng)盤數(shù)的選擇從動(dòng)盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證在使用時(shí)能保證分離徹底、接合分離徹底、接合平順。平順。MN meH700雙片離合器傳

12、遞雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較板力較小，接合較為平順。但中間壓為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，盤通風(fēng)散熱不良，分離也不夠徹底。分離也不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引損較小，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。車和自卸車上。 （三）（三）摩擦片工作條件的選擇摩擦片工作條件的選擇1 1、濕式離合器：濕式離合器：離合器的工作離合器的工

13、作可靠性可靠性和和使用壽命使用壽命高，高，使用壽命可達(dá)干式離合器的使用壽命可達(dá)干式離合器的5 5 6 6倍。所以濕式離合器倍。所以濕式離合器適用于惡劣的工況適用于惡劣的工況( (頻繁的結(jié)合，重負(fù)荷下的起步等頻繁的結(jié)合，重負(fù)荷下的起步等) )下使用。濕式摩擦表面的下使用。濕式摩擦表面的摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)較小，但可大大較小，但可大大提高許用比壓，可通過(guò)增加壓緊力使摩擦片尺寸減提高許用比壓，可通過(guò)增加壓緊力使摩擦片尺寸減小，故在鏟土運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。小，故在鏟土運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2 2、干式離合器：干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦表面的摩擦系數(shù)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高較

14、濕式高3434倍，則傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，干式壓緊力倍，則傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，干式壓緊力小，操縱省力。故在工程機(jī)械上廣泛被采用。小，操縱省力。故在工程機(jī)械上廣泛被采用。散熱散熱差，磨損大。差，磨損大。（四）（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇 杠桿壓緊機(jī)構(gòu)杠桿壓緊機(jī)構(gòu)常開(kāi)式離合器，常用于履帶常開(kāi)式離合器，常用于履帶式工程機(jī)械，特別是對(duì)于經(jīng)常停車，起步，倒車式工程機(jī)械，特別是對(duì)于經(jīng)常停車，起步，倒車的推土機(jī)尤為適宜。的推土機(jī)尤為適宜。 彈簧壓緊機(jī)構(gòu)彈簧壓緊機(jī)構(gòu)常閉式離合器。常閉式離合器。（五）（五）操縱機(jī)構(gòu)的選擇操縱機(jī)構(gòu)的選擇 機(jī)械式、液壓式機(jī)械式、液壓式踏板踏板拉桿拉桿分離叉分離叉機(jī)械式機(jī)械式

15、液壓式操縱機(jī)構(gòu)液壓式操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖：結(jié)構(gòu)原理圖：踏板儲(chǔ)液室主缸工作缸分離軸承分離杠桿分離叉推桿推桿（六）（六）壓緊彈簧和布置形式的選擇壓緊彈簧和布置形式的選擇 1 1、周置彈簧離合器的壓周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，因此應(yīng)用較制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大為廣泛。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧由于受離心力作用而向由于受離心力作用而向外彎曲，使離合器傳遞外彎曲，使離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力隨之降低。轉(zhuǎn)矩能力隨之降低。2 2、中央彈簧離中央彈簧離合器的壓緊彈簧，合器的壓緊彈簧，布置在離合器

16、的布置在離合器的中心?？蛇x較大中心?？蛇x較大的杠桿比，有利的杠桿比，有利于減小踏板力。于減小踏板力。通過(guò)調(diào)整墊片或通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊力的調(diào)整，壓緊力的調(diào)整，多用于重型汽車多用于重型汽車上。上。 3、斜置彈簧離合斜置彈簧離合器的顯著優(yōu)點(diǎn)是摩器的顯著優(yōu)點(diǎn)是摩擦片磨損或分離離擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持的壓緊力幾乎保持不變。具有工作性不變。具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。此小的突出優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。已有采用。 4 4、碟、碟形彈簧離合器形彈簧離合器v碟碟形彈簧具有較理想的非線性特性；形彈簧具有較理想的非線性特性；v結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，零件數(shù)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量小；少，質(zhì)量?。籿高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；能較穩(wěn)定；v壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻；壓力