摘 要

汽车离合器作为传动系统中的第一个重要总成，起到的是传递和切断动力传递的重要作用，相当于传动系统中的总开关。因此，离合器的优化设计对提高汽车的性能具有非常重要的意义。通过参考国内外关于离合器的文献参考资料，以及设计图册，我对膜片弹簧离合器进行了比较深入的了解。本文设计的是膜片弹簧离合器，以速腾2015年款1.6L手动时尚型的离合器设计为例，具体介绍了离合器的功用，结构，拉式膜片弹簧离合器的优点，扭转减震器在功用上的优点，设计了离合器的基本尺寸并且进行了校核。在现代机械设计中，优化设计的地位越来越重要。本文简单介绍了现代机械优化设计的优势、各种方法和一般步骤。本文以提高膜片弹簧的使用寿命为目标，以膜片弹簧应力为目标函数，并确定约束条件、建立合理的数学模型，最终用MATLAB编写相关程序完成最终优化。

关键词：离合器 ；膜片弹簧 ；优化

Abstract

Automobile clutch is used as the first important part of the transmission system, which plays an important role in the transmission and cutting off the transmission, which is equivalent to the total switch in the transmission system. Therefore, the optimal design of the clutch is of great significance to improve the performance of the automobile. By reference to domestic and foreign about the clutch bibliographic data, and design of an album of paintings, my understanding of the diaphragm spring clutch were more in-depth. In this paper, the design of the diaphragm spring clutch, with Sagitar 2015 Chevrolet 1.6L manual fashion type clutch design as an example, concretely introduces the function of the clutch, structure, the advantages of the pull type diaphragm spring clutch and the advantages of the torsional vibration damper on the function，design the basic size of the clutch and check them later.

In modern mechanical design, the position of optimal design is more and more important. This paper briefly introduces the advantages, methods and general steps of the optimization design of modern machines. In this paper, to improve the service life of the diaphragm spring as the goal, the spring stress as the objective function, and determine the constraint conditions, establish a suitable mathematical model, and then use MATLAB to prepare the final program to complete the final optimization ultimately.

Key words：clutch ；diaphragm spring ；optimization

目 录

摘要 I

Abstract II

第 1 章 绪论 1

1.1 离合器的概述 1

1.2 国内外离合器发展现状 1

1.3 离合器的作用 2

1.4 离合器类型及形式选择 2

1.4.1离合器的其它形式简介 2

1.4.2 膜片弹簧离合器及其优点 3

1.5 膜片弹簧离合器的结构和工作原理 4

1.6 本章小结 5

第 2 章 离合器的压紧弹簧设计 6

2.1 从动盘数及干、湿式的选择 6

2.2 压紧弹簧的结构形式及布置 6

2.3 压盘的驱动形式 7

2.4离合器基本参数设计 7

2.4.1 汽车车型的选择及基本参数 7

2.4..2 后备系数的选择 8

2.4.3 单位压力P₀的选择 8

2.4.4 摩擦片基本尺寸的设计计算 8

2.5 本章小结 8

第 3 章 膜片弹簧和扭转减震器设计 9

3.1 膜片弹簧基本参数的选择计算 9

3.1.1 H/h和h的选择 9

3.1.2 R/r比值和R、r的选择 9

3.1.3 圆锥底角α的选择 9

3.1.4 分离指数n的选择 9

3.1.5 膜片弹簧小端内径r_o及分离轴承作用半径r_f的确定 10

3.1.6 压盘加载点半径r₁和支承环加载点半径r_z 10

3.1.7 分离指半径及切槽宽度的确定 10

3.1.8 膜片弹簧载荷特性曲线的绘制 10

3.1.9 膜片弹簧的材料及制造工艺 12

3.2 扭转减震器的基本尺寸设计 13

3.2.1 扭转减震器的功用 13

3.2.2 扭转减震器的主要参数简单分析 13

3.2.3 极限转矩T_j 13

3.2.4 扭转角刚度K_φ 13

3.2.5 阻尼摩擦转矩T_μ 13

3.2.6 预紧转矩T_n 14

3.2.7 减振弹簧的位置半径R₀ 14

3.2.8 减振弹簧的个数Zj 14

3.2.9 减震弹簧的材料选取 14

3.3 本章小结 14

第 4 章 膜片弹簧的优化设计 15

4.1 优化设计的概述 15

4.2 优化设计的数学模型 16

4.3 优化方法的分类 17

4.4 膜片弹簧强度计算分析 17

4.5 确定约束的条件 20

4.6 建立数学模型 21

4.7 求解最终结果 21

4.8 本章小结 22

第 5 章 离合器其余结构设计 23

5.1 从动盘总成设计 23

5.1.1 从动盘总成设计要求 23

5.1.2 从动片设计 23

5.1.3 从动盘毂 23

5.1.4 摩擦片的设计 23

5.2 离合器主动部分设计 24

5.2.1 压盘尺寸材料设计 24

5.2.2 传动片的设计 24

5.2.3 离合器盖设计 24

5.3 本章小结 25

结论 26

参考文献 27

附录 28

附录A 膜片弹簧载荷特性曲线 MATLAB源程序 28

附录B 离合器参数优化MATLAB源程序 29

附录C 离合器总装及零件3D图 32

致谢 37

第 1 章 绪论

1.1 离合器的概述

“离合器是汽车的传动系统中非常重要的第一个总成的部件”^[1]。我们可以从离合器的名字中来看，离合器也就是“离”与“合”的统一体，或者说离合器是传力系统中的总开关。离合器起到的是在驾驶员的操纵下，完成汽车动力传动过程中的，或者分离，或者接合，来完成自己切断或者传递动力的作用。离合器的作用可以分为以下几点：（1）在需要时中断动力的传递，保证汽车开始启动时比较平稳；（2）确保汽车换挡时工作平稳；（3）通过后备系数等参数来限制传动系所能承受的最大转矩，超过传动系统的承受能力。在汽车离合器发展这么长时间过后，目前汽车上多采用的是带有压紧力弹簧的摩擦式离合器，这种摩擦式的离合器所能传递的最大的力，主要是根据相互接触的两个摩擦面之间的摩擦力决定的。也就是主要由离合器的各个部件的基本参数决定。膜片弹簧离合器发展到今时今日，技术已经基本成熟，经济性也比较合理，工作性能也可以达到必要的条件，同时具有结构简单、紧凑、操纵便捷等特点。并且可以在保证可靠的传递发动机最大的扭转力的前提下，具有以下的优点：

（1）离合器可以很完全的分开发动机和传力系统中的第二个总成。