武汉理工大学华夏学院车辆工程专业课程设计说明书
4 离合器从动盘设计
4.1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4.1 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
4.2 从动盘设计
从动盘总成由摩擦片、从动片、减振器和从动盘毂等组成。它对离合器工作性能影响很大，但是其工作寿命薄弱，因此在结构和材料上的选择是设计的重点。从动盘总成应满
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足如下设计要求：
（1）为了减少变速器换档时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小。 （2）为了保证汽车平稳起步、摩擦面片上的压力分布均匀等，从动盘应具有轴向弹性。 （3）为了避免传动系的扭转共振以及缓和冲击载荷，从动盘中应装有扭转减振器。 （4）要有足够的抗爆裂强度。
4.2.1 从动片的选择和设计
设计从动片时要尽量减轻质量，并使质量的分布尽可能靠近旋转中心，以获得小的转
动惯量。这是因为汽车在行驶中进行换档时，首先要分离离合器，从动盘的转速必然要在离合器换档的过程中发生变化，或是增速（由高档换为低档）或是降速（由低档换为高档）。离合器的从动盘转速的变化将引起惯性力，而使变速器换档齿轮之间产生冲击或使变速器中的同步装置加速磨损。惯性力的大小与冲动盘的转动惯量成正比，因此为了见效转动惯量，从动片都做的比较薄，通常是用1.3~2.0㎜厚的薄钢板冲压而成,为了进一步减小从动片的转动惯量,有时将从动片外缘的盘形部分磨至0.65～1.0㎜,使其质量更加靠近旋转中心。
为了使离合器结合平顺，保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都作成具有轴向弹性的结构，这样，在离合器的结合过程中，主动盘和从动盘之间的压力是逐渐增加的，从而保证离合器所传递的力矩是缓和增长的。此外，弹性从动片还使压力的分布比较均匀，改善表面的接触，有利于摩擦片的磨损。 具有轴向弹性的的传动片有以下三种形式：
整体式的弹性从动片、分开式的弹性从动片及组合式弹性从动片。
在本设计中，因为设计的是长丰猎豹飞腾6400A微型轿车的离合器，故可以采用整体式弹性从动片，，离合器从动片采用2㎜厚的的薄钢板冲压而成，其外径由摩擦面外径决定，在这里取225㎜，内径由从动盘毂的尺寸决定，这将在以后的设计中取得。为了防止由于工作温度升高后使从动盘产生翘曲而引起离合器分离不彻底的缺陷，还在从动刚片上沿径向开有几。
4.2.2 从动盘毂的设计
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受发动机传来的全部转矩。它一般采用齿侧对的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径D与发动机的最大转矩Temax按国标GB1144－74选取。
从动盘的轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0-1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（如35、45、40Cr等），并经调质处理。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺：对减振弹簧窗口及从动片配合，应进行高频处理。
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花键选取后应进行挤压应力σj（MPa）及剪切应力τj（MPa）的强度校核：
?j?8Temax?[?j] （4.1） 22(D?d)znl4Temax?[?j]?15 （4.2）
(D?d)znlb?j?式中，z为从动盘毂的数目；其余参数见表（4-1）。
表4-1 离合器从动盘毂花键尺寸系列
摩擦片 外径 D/mm 160 180 200 225 250 280 300 325 350
根据摩擦片的外径D=225mm与发动机的最大转矩Temax=168 N·m，由表4-1查得n=10，D′=32mm，d′=26mm，b=4mm，l=30mm，σj=11.5Mpa，则由公式校核得：
σj=8.0MPa<[σj]=11.3 MPa。 τj=7.5 MPa < [τj]=15 MPa。
所以，所选花键尺寸能满足使用要求
发动机的 最大转矩 齿数 Temax/N·m N 50 70 110 150 200 280 310 380 480 10 10 10 10 10 10 10 10 10 外径 D′/mm 23 26 29 32 35 35 40 40 40 花键尺寸 内径 d′/mm 18 21 23 26 28 32 32 32 32 齿厚 b/mm 3 3 4 4 4 4 5 5 5 有效齿长 挤压应力 l/mm 20 20 25 30 35 40 40 45 50 σj/Mpa 10 11.8 11.3 11.5 10.4 12.7 10.7 11.6 13.2 4.2.3摩檫片的材料选取及与从动片的固紧方式
摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据汽车的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求：
（1）应具有较稳定的摩擦系数、温度、单位压力和滑磨速度的变化，对摩擦系数的影响小。
（2）要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨。
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（3）要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好
（4）热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦。 （5）磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面。 （6）油水对摩擦性能的影响应最小。
（7）结合时应平顺而无“咬住”和“抖动”现象。
由以上的要求,目前车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，石棉塑料摩擦片是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在0.3左右。这种摩擦片的缺点是材料的性能不稳定，温度，滑磨速度及单位压力的增加都将摩擦系数的下降和磨损的加剧。 所以目前正在研制具有传热性好、强度高、耐高温、耐磨和较高摩擦系数（可达0.5左右）的粉末冶金摩擦片和陶瓷摩擦材料等。
在该设计中选取的是粉末冶金材料。固紧摩擦片的方法采用较软的黄铜铆钉直接铆接，采用这种方法后，当在高温条件下工作时，黄铜铆接有较高的强度，同时，当钉头直接与主动盘表面接触时，黄铜铆钉不致像铝铆钉那样会加剧主动盘工作表面的局部磨损，磨损后的生成物附在工作表面上对摩擦系数的影响也较小。这种铆接法还有固紧可靠和磨损后换装摩擦片方便等优点。
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5 离合器压盘设计
5.1压盘的传力方式的选择
压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起，但这种连接应允许压盘在离合器的分离过程中能自由的沿轴向移动。如前面所述采用的传力方式。由弹簧钢带制成的传动片一端铆在离合器盖上，另一端铆在压盘上，为了改善传动片的受力情况，它一般都是沿圆周布置。
5.2压盘的几何尺寸的确定
由于摩擦片的的尺寸在前面已经确定，故压盘的内外径也可因此而确定。 压盘外径D=230㎜ 压盘内径d=146㎜ 压盘的厚度确定主要依据以下两点： （1）压盘应有足够的质量
在离合器的结合过程中，由于滑磨功的存在，每结合一次都要产生大量的热，而每次结合的时间又短（大约在3秒钟左右），因此热量根本来不及全部传到空气中去，这样必然导致摩擦副的温升。在频繁使用和困难条件下工作的离合器，这种温升更为严重。它不仅会引起摩擦片摩擦系数的下降，磨损加剧，严重时甚至会引起摩擦片和压盘的损坏。 由于用粉末冶金材料制成的摩擦片导热性比较差，在滑磨过程中产生的热主要由飞轮和压盘等零件吸收，为了使每次接合时的温升不致过高，故要求压盘有足够大的质量以吸收热量。
（2）压盘应具有较大的刚度
压盘应具有足够大的刚度，以保证在受热的情况下不致产生翘曲变形，而影响离合器的彻底分离和摩擦片的均匀压紧。
鉴于以上两个原因压盘一般都做得比较厚（载重汽车上一般不小于15㎜），但一般不小于10㎜
在该设计中，初步确定该离合器的压盘的厚度为15㎜
5.3压盘传动片的材料选择
压盘形状一般比较复杂，而且还需要耐磨，传热性好和具有较高的摩擦系数，故通常用灰铁铸造而成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为170～227HBS，其摩擦表面的光洁度不低与1.6。为了增加机械强度，还可以另外添加少量合金元素。在本设计中用材料为HT200，工作表面光洁度取为1.6。
5.4离合器盖的设计
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