第二章 离合器设计

第2章离合器设计教学提示：离合器是汽车传动系的一个组成部分，直接与发动机连接，本章主要讲解离合器的分类、工作原理，离合器和扭转减振器的设计等基本内容，还介绍了离合器的设计实例。

教学要求：了解离合器的结构方案、离合器的操纵机构以及离合器的结构元件，熟练掌握离合器主要参数的选择，离合器的设计与计算，扭转减振器的设计。

通过设计实例深入理解和掌握离合器的设计过程。

2.1 概述现代汽车一般都以内燃机为动力，其传动系中离合器处于首端，它具有如下基本功用：(1) 在汽车起步时，通过离合器主动部分(与发动机曲轴相连)和从动部分(与变速器第一轴相接)之间的滑磨，转速逐渐接近，使旋转着的发动机和原为静止的传动系平稳地接合，以保证汽车平稳起步。

(2) 当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力传递，以减轻换挡时轮齿间的冲击，便于换挡。

(3) 当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩(即离合器的最大摩擦力矩)时，其主、从动部分将产生滑磨。

这样，离合器就起着防止传动系过载的作用。

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。

其中离合器主动部分主要包括飞轮、离合器盖和压盘；从动部分主要是从动盘；压紧机构主要是压紧弹簧；操纵机构主要包括分离叉、分离轴承、离合器踏板和传动部件。

主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。

目前离合器发展的趋势是：提高可靠性和使用寿命；适应高转速，增加传递转矩的能力；简化操纵(当采用自动离合器时，可省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵)。

对汽车离合器设计有如下基本要求：(1) 既能可靠传递发动机最大转矩，又能防止传动系过载。

(2) 接合完全且平顺、柔和，使汽车起步时无抖动、无冲击；分离彻底、迅速。

(3) 工作性能(最大摩擦力矩或后备系数)稳定，即作用在摩擦片上的总压力不应因摩擦表面的磨损而有明显变化，摩擦系数在离合器工作过程中应稳定。

第二章离合器设计1.设计离合器、离合器操纵机构需要满足哪些基本要求？答:(1)离合器基本要求:①可靠地传递Temax,并有适当转矩储备;②接合完全、平顺、柔和，保证起步时无抖动和冲击；③分离迅速、彻底；④从动部分转动惯量小，减轻换档齿轮间的冲击；⑤防止传动系产生扭转共振，有吸振、缓冲和减小躁声的能力；⑥吸热能力高，散热效果好；⑦操纵轻便；⑧作用在从动盘上的压力和衬片上的摩擦因数使用过程中变化小；⑨强度足够，动平衡良好；⑩结构简单，质量小，工艺性能好，拆装、维修、调整工作方便；(2)离合器操纵机构基本要求:①操纵轻便；②有踏板自由行程调整机构，用来恢复分离轴承的自由行程；③有踏板行程限位装置，防止操纵机构过载；④有足够的刚度；⑤ 高;(传动效率)⑥发动机振动、车架、驾驶室变形等不会影响其正常工作。

2.盘形离合器有几种？各有何优缺点？答：①单片盘形离合器；②双片盘形离合器；③多片盘形离合器。

3.离合器的压紧弹簧有几种形式？各有何优缺点？答：①圆柱；②圆锥；负荷大，受离心力影响小，轴向尺寸变大；③膜片。

4.离合器的压紧弹簧布置形式有几种？各有何优缺点？答：①圆周布置；②中央布置；③斜向布置。

5.离合器的摩擦衬片与从动钢板的连接方式有几种？各有何优缺点？答：①铆接法：连接可靠，更换摩擦片方便，采用较广泛，铜铆钉的高温强度和耐腐蚀强度性能比铝铆钉好；②粘接法：可充分利用摩擦片厚度，增加摩擦面积，但摩擦片更换不便，无法从动钢片上装波型弹簧片以获得轴向弹性。

6.离合器的操纵机构有几种？各有何优缺点？答：常用的离合器操纵机构，主要有机械式、液压式等。

机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。

杆式传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。

但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难。

绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用吊挂式踏板结构。

但其寿命较短，机械效率仍不高。

多用于轻型轿车。

液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高，质量小、布置方便、便于使用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作，离合器接合较柔和等优点。

汽车设计之离合器复习题第⼆章离合器设计⼀、学习⽬的和要求1、掌握离合器结构，⼯作原理及功⽤；2、熟练掌握膜⽚弹簧离合器,周置圆柱螺旋弹簧的优缺点；单⽚离合器与多⽚离合器的优缺点;3、熟练掌握离合器主要参数的概念和计算（离合器后备系数、传递的最⼤静转矩、等效半径等）；4、熟练掌握离合器后备系数、单位压⼒、从动盘的内外径的选择原则，以及后备系数范围；5、掌握离合器扭转减振器的作⽤，以及双质量飞轮的特点及应⽤；6、掌握膜⽚弹簧离合器的膜⽚弹簧⼏何参数对弹性特性的影响特性；7、掌握膜⽚弹簧的⼯作特性（⼯作点，磨损极限点，分离点的特点）。

⼆、课程内容和考核⽅法1、离合器结构及功⽤（多选题，简答题）2、离合器⼯作原理（判断说明或判断改错）3、离合器参数选择原则（术语，选择，简答，计算，综合应⽤）4、膜⽚弹簧与周置弹簧离合器优缺点⽐较（简答、选择、填空）5、单⽚离合器与多⽚离合器特点⽐较（选择、判断说明或改错、简答、填空）6、扭转减振器的作⽤与双质量飞轮的作⽤，以及应⽤（填空、选择）三、章节练习题1、汽车离合器由哪⼏部分组成？应满⾜的功⽤是什么？2、试⽐较膜⽚弹簧离合器与周置弹簧离合器的优缺点？3、膜⽚弹簧的⼯作点最佳位置特点？4、根据离合器⼯作原理，推算离合器传递的最⼤静转矩，根据发动机的最⼤扭矩计算其后备系数？5、膜⽚弹簧的弹性特性有何特点？影响弹性特性的主要因素是什么？⼯作点的最佳位置如何确定？6、选择离合器后备系数应考虑的因素？7、从动盘的内外径如何确定，其原则是什么？8、扭转减振器的作⽤和功能是什么？9、双质量飞轮的优点是什么？在什么车上应⽤？四、历年试题（1）单选题1．周置弹簧离合器的压紧弹簧均采⽤圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应⽤较为⼴泛，【】不是周置弹簧离合器的缺点。

【 D 】A．压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退⽕B．当发动机最⼤转速很⾼时，周置弹簧向外弯曲，使弹簧压紧⼒下降C．弹簧靠到它的定位⾯上，造成接触部位严重磨损D．压盘通风散热不良，因⽽容易烧坏摩擦⽚ 2008 2.下列【】不是周置弹簧离合器的缺点。

教案课题章节第二章§2.1离合器的概述课型专业课课时2（3）教具学具电教设施多媒体离合器实物教师鲍晓沾教学目标知识教学点1、汽车离合器的作用、组成和工作原理2、汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程能力培养点1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程德育渗透点工作过程中培养学生5S理念，同时遵守职业道德养成吃苦耐劳的精神教学重点难点重点汽车离合器的作用、组成和工作原理难点汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程学法引导多媒体、举例、分组讨论、问答与练习教学内容更新、补充、删节无参考资料《汽车底盘构造与维修》周林福主编《汽车底盘常见维修项目实训教材》朱军主编课后体会教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间§2.2（1）离合器概述知识回顾：1、汽车传动系有哪些常见的布置形式？2、画出汽车传动系组成结构图（前置后驱）学习目标：1、掌握汽车离合器的作用、组成和工作原理2、掌握汽车离合器各组成部分的结构、工作原理及工作过程课程内容：●问题：什么是离合器？离合器装在哪里？离合器有什么功用？一、离合器的功用1) 使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步；2) 暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺；3) 限制所传递的转矩，防止传动系过载。

二、离合器的分类●摩擦离合器●液力：耦合器，变矩器●电磁离合器目前使用最多的使用最多的是摩擦式离合器，按照不同的方式还可以再分：1．根据摩擦表面的工作条件：干式、湿式（如自动变速器中）回答问题，上黑板画出示意图了解本节学习目标思考问题1、看实物2、了解作用实物比较了解离合器类型10分3分2分钟5分钟5分钟教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间2．根据从动盘的数目：单片（EQ1090、BJ2020、轿车）双片（CA1091）多片离合器3．压紧弹簧的不同：周布弹簧式（EQ1090、CA1091、BJ2020）膜片弹簧式（广泛应用）中央弹簧式、和斜置弹簧式4．操纵机构的不同：机械式、液压式、气压式和空气助力式等。

第二章 离合器设计本 本章的主要内容 内容1 汽车离合器设计的基本要求 汽车离合器设计的基本要求； 2 各种形式汽车离合器的特点及应用； 3 离合器基本参数的选择及优化； 4 膜片弹簧主要参数的选择及优化；（难点）第二章 离合器设计2.1 2 1 概述 2.2 离合器的结构方案分析 2.3 离合器主要参数的选择 2.4 离合器的设计与计算 2.5 2 5 扭转减振器的设计(简介) 2.6 离合器的操纵机构(简介)2.1 概述(1) 离合器的主要作用 (2) 离合器的组成和分类 (3) 离合器的设计要求（1）离合器的主要作用平稳 起步传递和 切断动 力源离合 器防止 过载减震 降噪（2）离合器的组成和类型组成分离叉 分离轴承 离合器踏板 传动部件压紧弹簧飞轮 压盘 离合器盖操纵机 构 主动部 分压紧机 构从动盘离合 器从动部 分（2）离合器的组成和类型类型从动盘片数单片 双片 多片 螺旋弹簧摩擦式离合器压紧弹簧膜片弹簧 机械式离合器液力耦合器 操作机构 电磁离合液压式 空气助力（3）离合器的设计要求传递最大转矩 接合平顺柔和 分离 热稳定性 工作稳定性 减震 结构• 在任何行驶条件下，能可靠地传递发 动机的最大转矩 • 保证汽车起步时没有抖动和冲击 • 分离迅速、彻底 • 有良好的吸热能力和通风散热效果， 保证离合器的使用寿命 • 从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因 数在使用过程中变化要尽可能小 • 避免传动系产生扭转共振，具有吸收 振动、缓和冲击的能力。

• 结构简单 紧凑 质量小 拆装 维 结构简单、紧凑、质量小，拆装、维 修、调整方便。

2.2 离合器的结构方案分析单片从动盘数 盘 摩擦式离合器 压紧弹簧 操作机构双片 多片。

第二章离合器设计第一节概述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，以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。

为了保证离合器具有良好的工作性能，对汽车离合器设计提出如下基本要求：1. 在任何行驶条件下均能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备；2. 接合时要平顺柔和，以保证汽车起步时没有抖动和冲击；3. 分离时要迅速、彻底；4. 离合器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散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命；6. 应使传动系避免扭转共振，并具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力；7. 操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳；8. 作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦系数在使用过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能；9. 应有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、寿命长；10. 结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

摩擦离合器主要由主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘等）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）四部分组成。

主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。

随着汽车发动机转速和功率的不断提高，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结构发展，传统的操纵型式正向自动操纵的型式发展，因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。

第二章离合器设计§2-1 概述在机械传动系中，离合器按其传递转矩的方式分类，除摩擦式外还有电磁式。

汽车上广泛采用摩擦式离合器。

一、摩擦离合器组成：1、主动部分：发动机飞轮、离合器盖、压盘2、从动部分：从动盘3、压紧机构：压紧弹簧4、操纵机构：分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件二、功用：1、切断和实现（对传动系的）动力传递，→平稳起步（起步平稳取决于两因素：人的操作；分离彻底，否则飞轮惯量将传到变速箱，会把齿轮打断）2、换档时，将发动机和传动系分离，减少齿轮间冲击，便于换档3、过载保护4、降低传动系振动和噪声三、设计要求：1、可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载2、接合平顺3、分离要迅速彻底4、从动部分转动惯量小，减轻换档冲击5、吸热和散热能力好，防止温度过高6、应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力7、操纵轻便8、作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小9、强度足，动平衡好10、结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便§2-2 离合器结构方案分析汽车应用最广泛的是干式盘形摩擦离合器。

干式盘形摩擦离合器分类：1、按从动盘数：单、双、多2、按弹簧布置形式：周、中央、斜3、按弹簧形式：圆柱、圆锥、膜片4、作用力方向：推、拉一、从动盘数选择：（盘形摩擦离合器）条件：转矩一样；盘尺寸一样；操纵机构一样。

二、压紧弹簧和布置形式的选择1 周置弹簧离合器：多用圆柱弹簧，一般用单圆周，重型货车用双圆周。

优：结构简单、制造方便、缺：弹簧易回火，发动机转速很大时，传递力矩能力下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。

应用：广泛2 中央弹簧离合器：离合器中心用一至两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。

优：压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火缺：结构复杂、轴向尺寸大应用：转矩大于400～450N·m的商用车上3 斜置弹簧：优：工作性能稳定，踏板力较小缺：结构复杂、轴向尺寸较大应用：总质量大于14t的商用车4 膜片弹簧：轿车、轻、中型货车及客车（大部分）1）优：a.弹簧压力在使用过程中不变→传递转矩的能力大致不变分离时，弹簧压力↓，踏板力↓b.膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用、结构紧凑、尺寸小、零件少、质量小。