拉式膜片弹簧离合器设计

备，又能防止传动系过载。

2) 接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3) 分离要迅速、彻底。

4) 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，便于换挡和减

小同步器的磨损。

5) 具有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延

长其使用寿命。

6) 应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声

的能力。

7) 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。

8) 作用在从动盘上的总压力和摩擦离合器和摩擦材料的摩擦因数在离合器工

作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。

9) 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。 10) 结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便。

3 离合器基本参数及尺寸的确定

摩擦片外径是离合器的主要参数，它对离合器的轮廓尺寸、质量和使用寿命有决定性的影响。

当离合器结构形式及摩擦片材料已选定，发动机最大转矩Temax已知，适当选取后备系数β和单位压力P0，可估算出摩擦片外径。

摩擦片外径D（mm）也可以根据发动机最大转矩Temax（N.m）按如下经验公式选用

D?KDTemax （3.1）

式中，KD为直径系数，取值范围见表3-1。 由选车型得Temax= 88N·m，KD=14.6， 则将各参数值代入式后计算得 D=137mm

表3-1 直径系数KD的取值范围

车 型 乘用车 最大总质量为1.8～14.0t的商用车 最大总质量大于14.0t的商用车

根据离合器摩擦片的标准化，系列化原则，根据下表3-2

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直径系数KD 14.6 16.0～18.5(单片离合器) 13.5～15.0(双片离合器) 22.5～24.0

表3-2 离合器摩擦片尺寸系列和参数（即GB1457—74）

外径D/mm 内径d/mm 厚度h/ C?=d/D 160 110 3.2 180 125 3.5 200 140 3.5 225 150 3.5 250 155 3.5 280 165 3.5 300 175 3.5 325 190 3.5 350 195 4 0.687 0.694 0.700 0.667 0.589 0.583 0.585 0.557 0.540 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 0.827 132 160 221 302 402 466 546 678 1－C?3 单位面积F/cm3 106 可取：摩擦片相关标准尺寸： 外径D=180mm 内径d=125mm 厚度h=3.5mm

内径与外径比值C′=0.69 1－C?3=0.667

4 离合器后备系数β的确定

后备系数β是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择β时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. 要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车β=1.2～1.75。

本设计的是1.3吨微型轿车离合器，参看有关统计质料“离合器后备系数的取值范围”（见下表4-1），并根据最大总质量不超过6吨的载货汽车?=1.20—1.75，结合设计实际情况，故选择β=1.5。

表4-1 离合器后备系数的取值范围 车 型 乘用车及最大总质量小于6t的商用车 最大总质量为6～14t的商用车 挂车 后备系数β 1.20～1.75 1.50～2.25 1.80～4.00

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5单位压力P的确定

摩擦面上的单位压力P的值和离合器本身的工作条件,摩擦片的直径大小,后备系数,摩擦片材料及质量等有关.

离合器使用频繁,工作条件比较恶劣(如城市用的公共汽车和矿用载重车),单位压力P较小为好。当摩擦片的外径较大时也要适当降低摩擦片摩擦面上的单位压力P。因为在其它条件不变的情况下，由于摩擦片外径的增加，摩擦片外缘的线速度大，滑磨时发热厉害，再加上因整个零件较大，零件的温度梯度也大，零件受热不均匀，为了避免这些不利因素，单位压力P应随摩擦片外径的增加而降低。

前面已经初步确定了摩擦片的基本尺寸；

外径D=180㎜ 内径d=125㎜ 厚度h=3.5㎜ 内径与外径比值C′=0.69 1－C?3=0.667 由公式D 3πfZP（1-c 3）=12βTemax得 P=0.26mpa

6 离合器膜片弹簧设计

6.1 膜片弹簧的结构特点

由前面可以知道，本设计中的压紧弹簧是膜片弹簧。而膜片弹簧离合器分推式和拉式，在本设计中采用拉式结构。

膜片弹簧在结构形状上分为两部分。在膜片弹簧的大端处为一完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子和一般机械上用的碟形弹簧完全一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。碟形弹簧的弹性作用是这样：沿其轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形所。可以说膜片弹簧是碟形弹簧的一种特殊结构形式。所不同的是，在膜片弹簧上还包括有径向开槽部分。膜片弹簧上的径向开槽部分像一圈瓣片，它的作用是，当离合器分离时作为分离杠杆。故它又称分离爪。分离爪与碟簧部分交接处的径向槽较宽呈长方圆形孔。这样做，一方面可以减少分离爪根部应力集中，一方面又可用来安置销钉固定膜片弹簧，分离爪根部的过渡圆角R＞4.5。

6.2 膜片弹簧的变形特性和加载方式

由于膜片弹簧采用推式结构，故其正装。离合器在分离和接合时，膜片弹簧的加载情况不一样，相应的有两种加载方式和变形情况：

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（1）接合时：离合器接合时，膜片弹簧起压紧弹簧之用，在压盘——离合器盖总成未与飞轮装合以前，膜片弹簧近似处于自由状态，膜片弹簧对压盘无压紧作用。当压盘——离合器盖总成与飞轮装合时，离合器盖前端面向飞轮前端面靠拢。因此，离合器盖通过支承环4对膜片弹簧施加载荷P1，膜片弹簧几乎变平。同时在压盘处也作用有载荷P1。我们把P1称作压紧力。支承环4和膜片弹簧压盘接触处之间的高度变化称作大端变形?1，膜片弹簧分离轴承相对于压盘高度的变化称之为小端变形?2。

（2）分离时：当分离轴承以P2力作用在膜片弹簧的小端时，支承环4逐渐不起作用，而支承环5开始起作用。当P2力达到一定值时，膜片弹簧被压翻。分离时在膜片弹簧的大端处及小端处将进一步产生附加变形?1f和?2f。此时膜片弹簧大端处的变形?1=?1f+?1b。

6.3 膜片弹簧的弹性变形特性

前面说过膜片弹簧起弹性作用的部分是其碟簧部分，碟簧部分的弹性变形特性和螺旋弹簧是不一样的，它是一中非线性的弹簧，其特性和碟簧部分的原始内截锥高H及弹簧片厚h的比值H/h有关。不同的H/h值可以得到不同的特性变形特性。一般可以分成下列四中情况：

⑴

Hh＜2

如下图6.1中H/h=0.5的曲线,其曲线形状表现为:载荷P的增加,变形?总是不断增加.这种弹簧的刚度很大,可以承受很大的载荷,适合与作为缓冲装置中的行程限制器。

⑵

Hh=2

如图6.1中H/h=1.5≈2的曲线,弹性特性曲线在中间有一段很平直,变形的增加,载荷P几乎不变.这种弹簧叫做零刚度弹簧.

⑶2＜

Hh＜22

Hh如图6.1中=2.75者,弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域,即当变形增

加时,载荷反而减少具有这种特性的膜片弹簧很适合用于作为离合器的压紧弹簧,因为可利用其负刚度区,达到分离离合器时载荷下降,操纵省力的目的,当然负刚度过大也不适宜,以免弹簧工作位置略微变动造成弹簧压紧力过大. ⑷

Hh＞2

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