毕业设计（论文）-货车总体设计及离合器设计设计.doc

货车总体设计及各总成选型设计额定装载质量（kg）最大总质量（kg）最大车速（km/h）比功率（kw/t）比转距（nm/t）3000633010015401、 汽车采用两轴形式因为汽车从总质量上看是属于中小型货车，在符合承载规定的同时它结构简单、制造成本低廉。2、 驱动形式采用驱动形式，发动机前置后驱动。其优点在于可以采用直列、v型或卧式发动机，发现发动机故障容易；发动机 接近性良好，维修方便；离合器、变速器等操纵的结构简单，容易布置；货箱地板高度低。3、 布置形式采用平头式货车。其优点在于汽车总长和轴距尺寸段，最小转弯直径小，机动性能好；不需要发动机罩和翼子板加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；驾驶员视野得到明显改善；采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；汽车货箱与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头式货车的该指标比较高。4、 在进行汽车总体设计工作应满足一以下基本要求：1）汽车的各项性能、成本等，要达到企业在商品计划中所确定的指标。2）严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯权利。3）尽最大可能去贯彻三化。即标准化、系列化和通用化。4）进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。5）拆装与维修方便。 我国制定的有关汽车方面的法规、标准正在得到不断的完善，它们中有些是结合我国具体条件制定的，有些是参照国外的法规、标准制定的。这些法规、标准涉及的面很广，如有关汽车外廓尺寸标准（gb 1589-1989汽车外廓尺寸限界）、汽车的污染物排放标准及有关公路法规对汽车轴荷限定的要求等等。在进行总体设计工作时，要特别注意正在实施的强制性标准，我国目前有40项，随着时间的迁移还会有变化。这些强制性标准与汽车类型有关，设计时一定要严格遵守。汽车有关参数表前悬/后悬（mm）1302/1656接进角/离去角19/15箱体尺寸（长）(mm) 4200.外形尺寸（mm） 轴距（mm） 3300轮胎规格6.50-16 7.00-16.6 50r16 7.00r16前轮距(mm)1550后轮距(mm)1440钢板弹簧片数8/9+5发动机型号cy4100zlq排量()3707 3298 功率(kw)70最小离地间隙（mm）255纵向通过半径/m3.2最小转弯直径d/m12.3百公里油耗l/km 2.8l/100km静挠度f/mm85动挠度f/mm73偏频n/hz1.8汽车行车制动和应急制动性能要求行车制动 应急制动制动车速（）制动距离/m试车道宽度/m踏板力/n制动车速/制动距离/mfmdd/（）操纵力/n满载502.530手600角700空载一、 发动机的主要参数计算发动机最大功率=（+）根据资料的已知条件求得最大功率约为115.88kw 发动机最大转距=9549 经计算求得最大转距约为474.25二、 离合器的选取和主要参数计算 为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足以下要求：1、 在任何使用条件，既能可靠地传递发动机的最大力矩，并有适当的转距储备，有能防止传动系过载。2、 接合时要完全、柔和、平顺，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3、 分离时要迅速、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、 应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不至于过高，延长其使用寿命。6、 应能避免和衰减传动系的扭转震动，并具有吸收震动、缓和冲击和降低噪声的能力。7、 操作轻便、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檫材料的摩檫因素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、 结构简单、紧凑、质量小，制造工艺性好，拆装、维修和调整方便等。 1） 从动盘数的选择双片离合器-它的传递转矩较的能力较大；接合更为平顺、柔和；在传递相同转距的情况下；径向尺寸较小，踏板力较小. 2) 压紧弹簧和布置形式的选择膜片弹簧离合器它具有一系列优点：1、 膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性；2、 膜片弹簧兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑、轴向尺寸小，零件数目少，质量小；3、 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。4、 膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩檫片接触良好磨损均匀。5、 易于实现良好的通风散热，使用寿命长。6、 膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。 其膜片弹簧的支撑形式：双支撑环形式将膜片弹簧、两个支撑环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好。3) 离合器主要参数计算 摩檫片外径d= 经计算摩檫片外径为d=311.45mm 及摩檫片内径为d=193.10mm 摩檫片厚度b=3.5mm 离合器的后备系数=1.63mm摩檫片材料选用金属陶瓷材料，其单位=0.95mpa 摩檫因数f=0.4mm 摩檫面数z=2 间隙=3.6mm4） 离合器的操纵机构其要求有以下几点：1、 踏板力要尽可能小，商用车不大于150-200n。2、 踏板行程一般在80-150mm范围内，最大不应超过180mm。3、 应有踏板行程调整装置，以保证摩檫片磨损后分离轴承的自由行程可以恢复。4、 应有踏板行程限位装置，以防止操纵机构的零件因受力过大而损坏。5、 应具有足够的刚度。6、 传动效率要高。7、 发动机振动及车驾和驾驶室的变形不会影响其正常工作。8、 工作可靠、寿命长，维修保养方便。操纵机构的结构形式：选用液压式操纵机构主要由吊挂式理合器踏板、主缸、工作缸、管路系统和回位弹簧等部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、发动机的振动和驾驶室或车架变形不会影响其正常工作、离合器结合较柔和等优点。三、 机械式变速器设计 变速器是用来改变发动机传递到驱动轮上的转距和转速，目的是在原地起步、爬破、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在启动发动机、汽车滑行或停车时使发动机动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出的功能。对变速器提出如下基本要求：1、 保证汽车有必要的动力性和经济性。2、 设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。3、 设置倒挡，使汽车能倒退行驶。4、 设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。5、 换挡迅速、省力、方便。6、 工作可靠。7、 变速器应当有高的工作效率。8、 变速器的工作噪音低。除此之外还有应当满足轮廓尺寸小和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。1） 变速器传动系的布置方案 1、 采用中间轴式变速器 确定为5挡传动方案，变速器的第一轴后端与常耦合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一直线上，经耦合套将它们连接后可得到直接挡。使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动急转距经变速器等一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达到90%以上，噪音低、齿轮和轴承的磨损减少。2）变速器主要参数的选择 一挡传动比= 1.7 二挡传动比=1.35三挡传动比=1.23 四挡传动比=1.18五挡传动比=1.15中心距a=82.638mm模数=3.5mm 压力角=螺旋角= 齿宽b=22.75mm四、 万向节传动轴的设计万向传动轴由万向节、轴管及其伸缩花键组成，对于长轴距的汽车，有时还加装中间支承。它主要用于工作过程中相对位置不改变的两跟轴间传递转距和旋转运动。 万向节传动轴设计应满足如下基本要求：1）、保证所连接的两轴夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠稳定的传递动力。2）、保证连接的两轴尽可能的等速运转。3）、传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。1、 万向节结构方案即采用准等速万向节中的双联式万向节，它的主要优点是允许两轴间的夹角较大（一般可达），轴性密封性好，传动效率高，工作可靠，制造方便。五、 驱动桥设计驱动桥位于传动系的末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转距的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转距，并将转距合理的分配给左、右驱动车轮；其次，驱动桥还要受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。 驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳装置组成，转向驱动桥还有等速万向节。 设计驱动桥应满足如下基本要求：1、 选择适当的主减速器比，以保证汽车在给顶条件下具有最佳动力性和燃油经济性。2、 外廓尺寸小，保证汽车有足够的离地间隙,以满足通过性要求。3、 齿轮及其他传动件工作平稳，噪音小。4、 在各种载荷和转速工况下有高的传动效率。5、 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力距；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，以减少不平路面的冲击载荷，提高汽车行驶平顺性。6、 与悬架导向 运动协调；对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。7、 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。2）、 驱动桥的结构方案分析 驱动车轮采用非独立悬架时，则应选用非断开式驱动桥。其结构简单，成本低，工作可靠。 根据主减速器速比，应采用单级主减速器，它结构简单、质量小、尺寸紧凑、制造成本低等优点。 单级主减速器多采用一对弧齿锥齿轮传动，它传动效率高。六、 悬 架 设 计悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲快和横向稳定器等组成。对悬架提出的设计要求有：1） 保证汽车有良好的行驶平顺性。2） 具有合适的衰减振动的能力。3） 保证汽车有具有良好的操纵稳定性。4） 汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适。5） 有良好的隔声能力。6） 结构紧凑、占用空间尺寸要小。7） 可靠的传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。2、 悬架结构形式 汽车采用非独立悬架，其结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。七、 转向系设计 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。对转向系提出要求有：1） 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。2） 汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的情况下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。3） 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。4） 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动最小。5） 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。6） 操纵轻便。7） 转向轮撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。8） 转向器和转向机构的的球头处，有消除应磨损而产生间隙的调整机构。9） 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架和车身应变形而共同后移，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。10） 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。2、 机械式转向器方案分析循环球式转向系其优点是：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩檫变为滚动摩檫，因而传动效率可达到75%-85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面粗糙度和螺杆、螺母上螺旋槽经淬火忽然磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行，适合用来做整体式动力转向器。 3、 转向系主要性能参数 转向器正效率=70% 角传动比=27力传动比=116.1循环球式转向器主要参数齿轮扇数/mm3.03.54.04.55.06.06.5摇臂轴直径/mm22263032 32 35384042 45钢球中心距/mm20232525228 3032 3540螺杆外径/mm20 2325 25 28 2934 38钢球直径/mm5.5565.5566.350 6.350 7.1447.1448.000螺距/mm7.938 8.731 9.5259.52510.000 10.000 11.000工作圈数 1.5 1.52.52.5环流行数2螺母长度/mm414552 4647 58 56596272588082齿扇齿数 3 5 5齿扇整圆齿数 12 13 13 13 14 15齿扇压力角 切削角 齿扇宽/mm 2225 25 272528 30 28-32 30 34 383538八、 制动系设计 制动系的功用是使汽车一适当的减速度将速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上。制动系至少有两套独立制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。除此之外，有汽车还设有应急制动、辅助制动和自动制动装置。 设计制动系时应满足如下主要要求： 1）、具有足够的制动效能。 2）、工作可靠。 3）、在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性。 4）、防止水和污泥进入制动器工作表面。 5）、制动能力的热稳定性好。 6）、操纵轻便，具有良好的随动性。 7）、制动时，制动系产生噪音尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。 8）、作用滞后性尽可能好。 9）、摩檫衬片应有足够的使用寿命。 10、摩檫副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。11）、当制动驱动装置在任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示。2、制动系结构形式方案 汽车后轴制动器选择鼓式制动器中的领从蹄式，其制动器的效能和效能稳定性，在各式制动器中居中游；前进、倒退行驶的制动效果不变；结构简单，成本低；便于附装驻车制动驱动机构；易于调整蹄片与制动鼓之间的间隙。 前轴则采用盘式制动器，汽车制动时不易于跑偏。 与鼓式制动器相比，盘式制动器有如下优点：1）、热稳定性好。2）、水稳定性好。3）、制动力矩与汽车运动方向无关。4）、易于构成双回路制动系，使系统有较高的安全性和可靠性。5）、尺寸小、质量小、散热良好。6）、压力在制动衬快上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀。7）、更换衬块更容易。衬块与制动盘之间的间隙小，从而缩短了制动协调时间。9）、易于实现自动间隙调整。3、分路系统 一轴对一轴（）型，前轴制动器与后桥制动器各用一个回路。管路布置较为简单，可与传统的单轮缸鼓式制动器配合使用，成本较低。4、主要参数计算1.1 汽车离合器的发展在早期研发的离合器机构中，锥形离合器最成功。他的原型设计曾在1889年德国戴姆勒公司生产的钢质车轮的小汽车上，它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥体离合器的方案一直沿用到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较容易，摩擦面易修复。它的摩擦材料曾用过驴毛带、皮革带等。那是也曾出现过蹄-鼓式离合器代替锥形离合器，其结构形式有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件为木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动见根本无法分离的自锁现象。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早起设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属对金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更满意的性能。浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外有野容易把金属盘片粘住，不易分离。石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可以用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是有多片离合器向单片离合器转变的关键。早期单片干式离合器有与锥形离合器先类似的问题，即离合器接合时不够平顺。但是由于单片干式离合器结构紧凑散热量好，转动惯量小所以以内燃机为动力的汽车经常采用它，尤其是成功开发了价格便宜的冲压件离合器盖以后更是如此。第一次世界大战后初期，单片离合器的从动盘金属片上没有摩擦面片，摩擦面片是贴附在主动件飞轮和压盘上，弹簧布置在中央，通过杠杆放大后作用在压盘上。后来改用多个直径较小的弹簧（一般至少6个），沿着圆周布置直接压在压盘上，成为现今最为通用的螺旋弹簧布置方法。这种布置在设计上带来了实实在在的好处，是压盘上弹簧的工作压力分布更均匀，并减小里轴向尺寸。随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上愈来愈多地采用双质量飞轮的扭转减震器，能更有效地降低传动系噪声。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型牵引汽车和自卸汽车上有开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低（不超过93），因此起步时长时间打滑不至于的烧损摩擦片。据报道这种离合器有着良好的起步能力，其使用寿命可达干式离合器的5-6倍。1.2 离合器功用离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低转速约为300500r/min，而汽车则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是汽车猛烈攒动，就是发动机熄火。所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢地平稳起步了。虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。汽车行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档。离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在汽车紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏，起保护作用。1.3 离合器工作原理离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构五部分组成。离合器主动部分包括飞轮4(如图1.1 所示)、离合器盖6 和压盘5。飞轮用螺栓与曲轴1 固定在一起，离合器盖通过螺钉固定在飞轮后端面上，压盘与离合器盖通过传动片连接。这样，只要曲轴旋转，发动机发出的动力便经飞轮、离合器盖传至压盘，使它们一起旋转。离合器从动部分由装在压盘和飞轮之间的两面带摩擦衬片17的从动盘3和从动轴2组成。从动盘通过内花键孔与从动轴滑动配合。从动轴前端用轴承18 支承在曲轴后端中心孔中，后端支承在变速器壳体上并伸入变速器。离合器的从动轴通常又是变速器的输入轴。离合器压紧机构由若干沿圆周均匀布置的螺旋弹簧16 组成，它们装于压盘和离合器盖之间，用来对压盘产生轴向压紧力，将压盘压向飞轮，并将从动盘夹紧在压盘和飞轮之间。离合器分离机构由分离拨叉11、分离套筒和分离轴承9、分离杠杆7、回位弹簧10等组成。它们同离合器主从动部分及压紧装置一起装于离合器壳(飞轮壳)内。分离杠杆中部支承在装于离合器盖的支架上，外端与压盘铰接，内端处于自由状态。分离轴承压装在分离套筒上，分离套筒松套在从动轴的轴套上。分离拨叉是中部带支点的杠杆，内端与分离套筒接触，外端与拉杆铰接。 图1.1 离合器结构和工作原理示意图1曲轴 2从动轴 3从动盘 4飞轮 5压盘 6离合器盖 7分离杠杆 8弹簧 9分离轴承 10、15复位弹簧 11分离拨叉 12踏板 13拉杆 14调节叉 16压紧弹簧 17从动盘摩擦片 18轴承离合器操纵机构由离合器踏板12、拉杆13、拉杆调节叉14及复位弹簧15等组成。离合器踏板中部铰接在车架(或车身)上，一端与拉杆铰接。它们装在离合器壳外部。(1)接合状态 离合器处于接合状态时，踏板12(见图13.1)未被踩下，处于最高位置，分离套筒被回位弹簧10拉到后极限位置，分离杠杆7内端与分离轴承9之间存在间隙(离合器自由间隙)，压盘5 在压紧弹簧16 作用下将从动盘压紧在飞轮上，发动机的转矩即经飞轮及压盘通过两个摩擦面传给从动盘，再经从动轴2传给变速器。(2) 分离过程 需要分离离合器时，只要踏下离合器踏板，拉杆拉动分离叉，分离叉内端推动分离套筒、分离轴承首先消除离合器自由间隙；然后推动分离杠杆内端向前移动，分离杠杆外端便拉动压盘向后移动，解除对从动盘的压紧力，摩擦作用消失，中断动力传递。(3) 接合过程 当需要恢复动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的压力；压盘在压紧弹簧的作用下向前移动，并逐渐压紧从动盘，接触面间的压力逐渐增大，相应的摩擦力矩也逐渐增大。 当飞轮、压盘和从动盘接合还不紧密时，主、从动部分可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮、压盘和从动盘压紧程度的逐步加大，离合器主、从动部分转速也渐趋相等，直至离合器完全接合而停止打滑，结合过程结束。2 离合器的结构方案设计车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可以分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压紧弹簧不同，可以分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可以分为推式和拉式两种形式。2.1 摩擦片的选择 单片离合器因为结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底接合平顺，所以被广泛使用于轿车和中、小型货车，因此该设计选择单片离合器。2.2 从动盘数的选择对轿车和轻型、微型货车而言，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许的条件下，离合器通常只设有一片从动盘。单片离合器机构简单、尺寸紧凑，散热良好、维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能够保证分离彻底、接合平顺。 双片离合器与单片离合器相比较，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸小，踏板力较小，另外接合比较平顺。但是中间压盘通风散热不良，两片起步负载不均匀，因而容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。这种结构一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。但是它也有接合平顺柔和、摩擦表面湿度较低、磨损较小、使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。经过分析比较，该设计是2吨货车，属于轻型汽车，所以在设计中考虑用单片离合器，即该离合器只设有一片从动盘。2.3 压紧弹簧和布置形式的选择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。此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应该太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，且当发动机最高转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，离合器传递转矩的能力随之降低。一般轻型货车和轿车都采用这种离合器由于本次设计的是2吨轻型货车，我们决定采用周至圆柱螺旋弹簧2.4 压盘的驱动方式压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。前两种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪音，而且在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器的传动效率。传动片式是近年来广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘以铆钉或螺栓联接，传动片的弹性允许其作轴向移动。当发动机驱动时，钢带受拉；当拖动发动机时，钢带受压。此结构中压盘与飞轮对中性好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长。但反向承载能力差，汽车反拖时易折断传动片，故对材料要求较高，一般采用高碳钢。综合比较，因为传动片式其综合性能相对好些，所以在设计中首先选择该种驱动方式。2.5 离合器的散热通风试验表明，摩擦片的磨损是随压盘温度的升高而增大的，当压盘工作表面超过c时摩擦片磨损剧烈增加，正常使用条件的离合器盘，工作表面的瞬时温度一般在c以下。在特别频繁的使用下，压盘表面的瞬时温度有可能达到。过高的温度能使压盘受压变形产生裂纹和碎裂。为使摩擦表面温度不致过高，除要求压盘有足够大的质量以保证足够的热容量外，还要求散热通风好。改善离合器散热通风结构的措施有：在压盘上设散热筋，或鼓风筋；在离合器中间压盘内铸通风槽；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳内装导流罩。3 离合器基本参数及尺寸选择摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可以表示为 （ a ）式中，为静摩擦力矩；f为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0.250.30；f为压盘施加在摩擦面上的工作压力；为摩擦片的平均摩擦半径；z为摩擦面数，是从动盘数目的两倍。在该设计中，f取0.3，z取2。假设摩擦片上工作压力均匀，则有 f= （ b ）式中，为摩擦面单位压力，a为一个摩擦面的面积；d为摩擦片外径；d为摩擦片内径。摩擦片的平均摩擦半径根据压力均匀的假设，可以表示为 = （ c ）当d/d0.6时，可相当准确地由下式计算 =（d+d）/4 （ d ）将式（ b ）、式（ c ）代入式 （ a ）得 （ e ）式中，c为摩擦片内外径之比，c=d/d，一般在0.530.70之间为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，设计时应该大于发动机最大转矩，即 =t （ f ）式中，t为发动机的最大转矩；为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。由此可得出，离合器的基本参数主要有性能参数和，尺寸参数d和d以及摩擦片厚度b。3.1 离合器后备系数的确定后备系数是离合器设计时用到的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。在选择时，应该考虑到以下几点：(1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。(2)要防止离合器滑磨过大。(3)要能防止传动系过载。显然，为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为了提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应该选取得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应该大于单片离合器。各类汽车值的取值范围通常为：轿车和微型、轻型货车 =1.201.75中型和重型货车 =1.502.25越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车 =1.804.003.2 单位压力的确定单位压力对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应该考虑离合器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，应该取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，应该取小些；后备系数较大时，可以适当增加。当摩擦片采用不同材料时，按下列范围选取：石棉基材料 =0.100.35mpa粉末冶金材料 =0.350.60mpa金属陶瓷材料 =0.701.50mpa在该设计中，摩擦片材料选择是石棉基材料，故取0.20mpa。3.3 摩擦片外径d、内径d和厚度b磨擦片外径是离合器的基本尺寸,它关系到离散合器的结构重量和使用寿命,它和离合器所需传递的转矩大小有一定的关系。显然，传递大的转矩，就需要有大的尺寸。发动机转矩是重要的参数，当按发动机的最大转矩（nm）来选定d时，有下列公式，可作参考：式中，系数a反映了不同结构和使用条件对d的影响，可参考下列范围：小轿车a=47一般载货汽车a=36（单片）或a=50（双片）自卸车或使用条件恶劣的载货汽车a=19在本设计中，a=36，=156.8nm，发动机的额定功率=55kw,代入数据计算得d=208.7mm,根据表3.3离合器磨擦片尺寸系列和参数选取d=225,d=150,h=3.5,c=d/d=0.667, =0。703，单面面积为221，由公式计算得表3.1 离合器摩擦片尺寸系列和参数（即gb145774）-160180200225250280300325350内径d/mm110125140150155165175190195厚度h/3.23.53.53.53.53.53.53.54=d/d0.6870.6940.7000.6670.5890.5830.5850.5570.54010.6760.6670.6570.7030.7620.7960.8020.8000.827单位面积f/1061321602213024024665466784 离合器基本参数的优化在设计离合器的时候，首先就是要确定离合器的性能参数和尺寸参数，这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能；其次，在确定了基本参数以后，必然要对参数进行优化处理。-1、设计变量后备系数可由式（ a ）和（ f ）确定，可以看出取决于离合器工作压力f和离合器的主要尺寸参数d和d。单位压力可以由式（ b ）确定，也取决于f和d以及d。因此离合器基本参数的优化设计变量选为 =f d d2、目标函数离合器基本参数优化设计追求的目标是在保证离合器性能要求条件下，使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为 3、约束条件1）摩擦片的外径d（mm）的选取应该使最大圆周速度不超过6570m/s，即 6570m/s （ i ）式中，为摩擦片最大圆周速度（m/s）；为发动机最高转速（r/min）。2）摩擦片的内外径比c应该在0.530.70范围内，即 0.53c0.703）为保证离合器可靠传递转矩，并防止传动系过载，不同车型的值应在一定范围内，最大范围为1.24.0，即 1.24.04）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d必须大于减振器弹簧位置直径2约50mm，即 d2+505）为反映离合器传递转矩并保护过载的能力，单位摩擦面积传递的转矩应小于其许用值，即 （ j ）式中，为单位摩擦面积传递的转矩（nm/mm）；为其允许值（nm/mm），按下表选取。 6）为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，单位压力对于不同车型，根据所用的摩擦材料在一定范围内选取，最大范围为0.101.50mpa，即 0.10 mpa1.50mpa7）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即 （ k ）式中，为单位摩擦面积滑磨功（j/mm）；为其许用值（j/mm），对于轿车：=0.40j/mm，对于轻型货车：=0.33 j/mm，对于重型货车：=0.25 j/mm；w为汽车起步时离合器接合一次所产生的总滑磨功（j），可以根据下式计算 （ l ）式中，为汽车总质量（kg）；为轮胎滚动半径（m）；为起步时所用变速器挡位的传动比；为主减速器传动比；为发动机转速（r/min），计算时货车取1500r/min。5 从动盘的结构选型和设计5.1 从动盘结构介绍在现代汽车上一般都采用带有扭转减振的从动盘,用以避免汽车传动系统的共振,缓和冲击,减少噪声,提高传动系统零件的寿命,改善汽车行使的舒适性,并使汽车平稳起步。从动盘主要由从动片，从动盘毂，摩擦片等组成，由下图4.1可以看出，摩擦片1，13分别用铆钉14，15铆在波形弹簧片上，而后者又和从动片铆在一起。从动片5用限位销7和减振12铆在一起。这样，摩擦片，从动片和减振盘三者就被连在一起了。在从动片5和减振盘12上圆周切线方向开有6个均布的长方形窗孔，在在从动片 和减振盘之间的从动盘毂8法兰上也开有同样数目的从动片窗孔，在这些窗孔中装有减振弹簧11，以便三者弹性的连接起来。在从动片和减振盘的窗孔上都制有翻边，这样可以防止弹簧滑脱出来。在从动片和从动盘毂之间还装有减振摩擦片6，9。当系统发生扭转振动时，从动片及减振盘相对从动盘毂发生来回转动，系统的扭转能量会很快被减振摩擦片的摩擦所吸收。图5.1 带扭转减振器的从动盘 1，13摩擦片；2，14，15铆钉；3波形弹簧片；4平衡块；5从动片；6，9减振摩擦；7限位销；8从动盘毂；10调整垫片；11减振弹簧；12减振盘5.2 从动盘设计从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求：1）转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。2）应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力均匀，减少磨损。3）应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。为了使从动盘具有轴向弹性，常用的方法有：1）在从动盘上开“t”形槽，外缘形成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两侧的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形上。“t”形槽还可以减小由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形。这种结构主要应用在货车上。2）将扇形波形片的左、右凸起段分别与左、右侧摩擦片铆接。由于波形片比从动片薄，故这种结构轴向弹性较好，转动惯量小，适宜于高速旋转，主要应用于轿车和轻型货车。3）利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上，并交替地把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构弹性行程大，弹性特性较理想，可使汽车起步极为平顺。它主要应用于中、高级轿车。4）将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上，只在靠近压盘侧的从动片铆有波形片，右侧摩