XX理工大学课程设计论文
3 离合器基本参数的优化
3.1 设计变量
后备系数β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P也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。因此，离合器基本参数的优化设计变量选为：
X?[x1x2x3]T?[FDd]T
3.2 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的条件下使其结构尺寸尽可能小，即目标函数为
?f(x)?min[(D2?d2)]
43.3 约束条件
3.3.1 最大圆周速度
根据《汽车设计》式（2－10）知，
?vD?nemaxD?10?3?65~70m/s
60式中，vD为摩擦片最大圆周速度（m/s）; nemax为发动机最高转速（r/min） 所以，vD=3.14／60×2000×0.30=62.8≤65故符合条件。 3.3.2 摩擦片内、外径之比c
c=d/D=0.58，满足0.53≤c≤0.70的条件范围。 3.3.3 后备系数β
初选后备系数β＝1.5,满足1.2≤β≤4.0 3.3.4 扭转减振器的优化
对于摩擦片内径d=175mm, 而减振器弹簧位置半径： R0＝0.6d/2＝0.6×155÷2=52.5(mm)，取R0为54mm 所以d-2R0＝175－2×54＝67mm>50mm 故符合d>2R0+50mm的优化条件 3.3.5 单位压力P0
为降低离合器滑磨时的热负荷，防止摩擦片损伤，选取单位压力P0的最大范围为
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0.1Mpa—1.5Mpa
由公式 Tc=
?12Tc=βTemax
fZP0D3(1-c3)
得P0=0.15 Mpa 在规定范围内，故满足要求 3.3.6总摩擦功w
根据《汽车设计》式（2－13）为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面过高而发生烧伤，离合器每一次接合的单位摩擦面积滑磨功应小于其许用值，即：
?2nemarr24W() w???w?，其中W=21800i02igπZ(D2?d2)m0为整车质量1458kg，rr为轮胎轨动半径300mm，ig为一档传动比3.62,i0为主减速比3.863,汽车总质量ma=m0+65n+?n
W=
2?2ne2marr21800(ii220g)=23878.35J/mm
w?4W?0.29??w? 符合要求。 22πZ(D?d)3.3.7 单位摩擦面积传递的转矩Tc0
为反映离合器传递的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
式中，Tc0为单位摩擦面积传递的转矩3-1选取。
表3-1 单位摩擦面积传递转矩的允许值 ；Tc0为其允许值
，按表
离合器规D/mm 0.28 0.30 0.35 0.40 其中 Tc=βTemax=1.5x204=306 代入数据Tc0=0.32<0.35 符合要求
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4 膜片弹簧的设计
4.1 膜片弹簧的基本参数的选择
4.1.1 比值
H和h的选择 hH一般 h为了保证离合器压紧力变化不大和操纵轻便，汽车离合器用膜片弹簧的为1.5～2.0，板厚h为2～4mm
H故初选h=3mm, =1.6则H=4.8mm.
h
图4.1
4.1.2
R比值和R、r的选择 r比值R/r对弹簧的载荷及应力特性都有影响，从材料利用率的角度，比值在1.8～
2.0时，碟形弹簧储存弹性的能力为最大，就是说弹簧的质量利用率和好。因此设计用来缓和冲击，吸收振动等需要储存大量弹性能时的碟簧时选用。对于汽车离合器的膜片弹簧，设计上并不需要储存大量的弹性能，而是根据结构布置与分离的需要来决定，一般R/r取值为1.2～1.3.对于R,膜片弹簧大端外径R应满足结构上的要求和摩擦片的外径相适应，大于摩擦片内径，近于摩擦片外径。此外，当H，h及R/r等不变时，增加R有利于膜片弹簧应力的下降。
由于摩擦片平均半径Rc=(D+d)/4=(300+175)/4=118.75mm， 对于拉式膜片弹簧的R值，应满足关系r?Rc
故取r=120mm,再结合实际情况取R/r=1.2,则R=144mm。 4.1.3 α的选择
α＝arctanH/(R-r)=arctan4.8(144-120)≈11°，满足9°～15°的范围。 4.1.4 分离指数目n的选取 根据实际情况通常为18。 4.1.5 膜片弹簧小端内半径r0
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根据《汽车设计》（王望予编著，机械工业出版社出版）式（2－28） 拉式： （D+d）/4?r1?D/2 1?R-R1?7 0?r1?r?6 2.3?r1?rfR1?r1?4.5
r0由离合器的结构决定，其最小值应大于变速器第一轴花键的外径。根据《汽车离合器》表4.2.1初选r0=42mm 4.1.6 膜片弹簧工作点位置的选择
图4.2
膜片弹簧工作点如图所示，该曲线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置，而且
λ1H=（λ1M+λ1N）／2
新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点Ｍ和拐点Ｈ之间，且靠近或在Ｈ点处，一般λ1B=（0.8~1.0）λ1H,以保证摩擦片在最大磨损限度△λ范围内的压紧力从Ｆ1B到F1A变化不大。当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C。为最大限度的减少踏板力，C点应尽量靠近N点 4.1.7 切槽宽度δ1、δ2及半径re
取δ1＝3.2mm, δ2=10mm, re满足r-re?δ2,则re?r-δ2=120-10=110mm 故取re＝110mm.
4.2 强度校核
膜片弹簧大端的最大变形量?1N?4.6mm，
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取R1=140，r1=120 则由下列公式，
代入数据，有?1=6.12
代入数据，有?2=0.75
代入数据，有P2=7382.643
根据《汽车离合器》（徐石安，江发潮编著，清华大学出版社出版）公式4 .6.13可知:
??????H3r?rfP2E??R?r1?1N??1Nh?1N??????B?????1????????R?r2r?R?r?? ?r?2h21??2??rlnR??R?r2R?r11?1111???????r???σB=1528Mpa.许用值1500-1700MPa,故符合要求。
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