离合器的设计计算及说明

第3章 离合器的设计计算及说明 3.1 离合器设计所需数据 表3.1 离合器原始数据 汽车的驱动形式 4×2 汽车最大加载质量 2000 kg 汽车的质量 4325 kg 发动机位置 前置 发动机最大功率 75KW 发动机最大转速 4500r/min 发动机最大扭矩 ≥170N.m 离合器形式 机械、干式、单片、膜片弹簧（压式） 操纵形式 液压人力操纵 摩擦片最大外径 f=225mm 踏板行程 150~80mm i 0=6.17 i g1=5.913 i g2=2.659 i g3=1.775 i g4=1.000 汽车最大时速 ≥110 km/h 3.2 摩擦片主要参数的选择 采用单片摩擦离合器是利用摩擦来传递发动机扭矩的，为保证可靠度，离合器静摩擦力矩c T 应大于发动机最大扭矩max e T 摩擦片的静压力： max e C T T ⋅=β （3.1） （ 式中：β离合器后备系数（1>β） 发动机的最大扭矩可由式: p e e n P T max max 9549 α= （3.2）求得 式中： 75max =e P Kw,4500=p n r/min 。α在 1.1～1.3之间 ，取α=1.16，则 196max =e T N.m （1）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。结合设计实际情况，故选择β=1.5。 则有β可有表3.2查得 β＝1.5。 表3.2 离合器后备系数的取值范围 车型 后备系数β 乘用车及最大总质量小于6t 的商用车 1.20～1.75 最大总质量为6～14t 的商用车 1.50～ 2.25 挂车 1.80～4.00 摩擦片的外径可有式:max e D T K D = （3.3） 求得 D K 为直径系数，取值见表3.3 取16=D K 得D=221.11mm 。 表3.3 直径系数的取值范围 车型 直径系数D K 乘用车 14.6 最大总质量为1.8～14.0t 的商用车 16.0～18.5(单片离合器) 13.5～15.0(双片离合器) 最大总质量大于14.0t 的商用车 22.5～24.0 摩擦片的尺寸已系列化和标准化,标准如下表(部分): 表3.4 离合器摩擦片尺寸系列和参数 外径Dmm 160 180 200 225 250 280 300 325 内径dmm 110 125 140 150 155 165 175 190 厚度/mm 3.2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3'1C - 0.687 0.694 0.700 0.667 0.620 0.589 0.583 0.585 D d C =' 0.676 0.667 0.657 0.703 0.762 0.796 0.802 0.800 单面面积cm 2 106 132 160 221 302 402 466 546 摩擦片的摩擦因数f 取决于摩擦片所用的材料及基工作温度、单位压力和滑磨速度等因素。可由表3.5查得： 摩擦面数Z 为离合器从动盘数的两倍，决定于离合器所需传递转矩的大小及其结构尺寸。本题目设计单片离合器，因此Z=2。离合器间隙Δt 是指离合器处于正常接合状态、分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，为保证摩擦片正常磨损过程中离合 器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有的间隙。该间隙Δt 一般为3～4mm 。取Δt=4mm 。 表3.5 摩擦材料的摩擦因数的取值范围 摩擦材料 摩擦因数 f 石棉基材料 模压 0.20～0.25 编织 0.25～0.35 粉末冶金材料 铜基 0.25～0.35 铁基 0.30～0.50 金属陶瓷材料 0.4 离合器的静摩擦力矩为： c c fFZR T = （3.4） 与式（3.1）联立得： () 3 '3max 112C fzD T e -πβ （3.5） 代入数据得：单位压力23.00=p MPa 。 表3.6 摩擦片单位压力的取值范围 摩擦片材料 单位压力 0p /MPa 石棉基材料 模压 0.15~0.25 编织 0.25~0.35 粉末冶金材料 模压 0.35~0.50 编织 金属陶瓷材料 0.70~1.50 3.3 摩擦片基本参数的优化 （1）摩擦片外径D （mm ）的选取应使最大圆周速度0v 不超过65～70m/s ，即 01 .531022560 1060 33max =⨯⨯= ⨯= --π π D n v e D m/s 70~65≤m/s （3.6） 式中，0v 为摩擦片最大圆周速度（m/s ）；max e n 为发动机最高转速(r/min)。 （2）摩擦片的内、外径比'C 应在0.53～0.70范围内，即 7.067.053.0'≤=≤C （3）为了保证离合器可靠地传递发动机的转矩，并防止传动系过载，不同车型的β值应在一定范围内，最大范围为1.2～4.0。 （4）为了保证扭转减振器的安装，摩擦片内径d 必须大于减振器振器弹簧位置直径02R 约50mm ，即 5020+>R d mm