汽车离合器设计详案

《汽车离合器设计》教学详案

西南科技大学城市学院 徐学林

一、 教学目标：

1、了解汽车离合器工作过程。

2、了解汽车离合器的结构和功能。

3、掌握离合器中摩擦片力学模型的建立方法。

4、掌握离合器中摩擦片的设计计算方法。

5、了解摩擦片中平均半径公式的推导意义。

二、 教学重点：

1、 摩擦片的力学模型分析。

2、 根据发动机参数计算摩擦片外径的值。

三、 教学难点:

离合器摩擦片力学模型建立及外径计算公式推导。

四、 课前准备：

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汽车离合器工作原理视频、汽车离合器实体照片、PPT课件。

五、 教学方法：

以视频为引导，从离合器结构功能到摩擦片的力学模型建立层层深入到摩擦片外径尺寸的设计计算。

六、 教学过程：

揭题导入

师：我们今天讲解汽车离合器中的摩擦片设计，相信很多同学已经有了驾驶汽车的经验，我想知道在坐的各位有谁知道汽车离合器是怎么工作的吗？

学生：…..

师：对学生的回答做点评，然后播放《汽车离合器工作原理》视频，并在其中关键的离合结合工作部分暂停作提示：请大家注意此时的状态。视频播放完后（视频4分钟左右），提问

师：看了刚才的视频，大家对汽车离合器的工作过程有没有一个大概的印象？

学生：……

师：不了解没有关系，我们会在接下来的时间详细讲解离合器的工作过程。

板书：

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汽车离合器设计

一、 汽车离合器功能：切断和接通发动机转矩的传递。

师：汽车发动机输出的是转矩，我们大家通常听到的是汽车功率概念，在这里要说明一下，汽车转矩和功率是可以相互转换的。转矩是在汽车零部件设计中会经常用到的汽车性能参数，特别涉及一些零部件的强度计算校核时都会用到转矩。

板书：

二、 离合器的组成

师：（打开课件P4）大家看到的这是一个单盘离合器结构图，从图中我们可以看到离合器由四部分组成：（1）主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘等）；（2）从动部分（从动盘）在这里要说明一下：对于只有一个从动盘的离合器称为单盘离合器，有两个从动盘的离合器称为双盘离合器，有三个从动盘以上的离合器称为多盘离合器，现在市场上常见的是双盘离合器；（3）压紧机构（压紧弹簧）；（4）操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）。离合器的工作过程:驾驶人员通过放开踏板，压紧机构把力通过（1）主动部分的压盘作用在（2）从动部分的摩擦片上，从动盘上的摩擦片和压盘之间通过一个从速度不等到相等完成离合器的结合过程。此时发动机的转矩通过摩擦片传递到变速器的第一轴上。

师：通过我刚才的讲解，大家现在对离合器的基本结构及工作原理有没有一个整体的认识？

学生：

师：（打开课件P6）我们今天主要讲离合器中摩擦片的力学模型建立分析及外径设计计算，大家

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现在看到的是一个从动盘实体，外环形状即是摩擦片。因为时间关系对于其他部分在这里就不再详细介绍了。摩擦片属于从动盘部分的零件，下面我们来具体分析。首先给大家介绍几个参数：

板书：

三、摩擦片设计

Tc.Temax

师：

Temax是离合器的静摩擦力矩；是离合器的后备系数，4.01;Temax是发动机最大转矩对于不同的车型，取值不一样，例如轿车一般取1.4；

师：（打开课件P7）这是一个摩擦片的模型图，假设摩擦片各处所受的力均匀，我们用字母P0表示；（板书：p0）；为了分析摩擦片所受到的力矩，我们现在假设有一块很小的区域dS，它所受到摩擦力为dF；

板书：

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dS= (d)ddF= dS * p0 dT=dF* f* 

TRy20rfp0(d)dfp2R00dr2dfp302[]R3rfp230[Rr33]2D3d33fp0[8]

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2(Dd)1D3d3fp022348(Dd)421D3d3fF2238(Dd)41D3d3fF23Dd2D3d3fF[]223(Dd)fFRc

22Fp0(D2d2)4

D3d3Rc3(D2d2)

TcTyZfFZRcfp0C(D2d2)43D3d3Z3(D2d2)fZ12d3p0D(1)D3p0D3(1C3)fZ12d是摩擦片内外径比D

师：到此我们可以选定一个直径系数C，查机械设计手册确定f、p0、；根据单片离合器选择Z=2，双片离合器Z=4；根据汽车发动机输出最大转矩Temax就可以初步算摩擦片外径D，再根据直径系数C可以得到摩擦片小径d。但初选尺寸后还要进行校核，只有校核没有问题的尺寸才能进行下一步的设计计算。

七、 作业：

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查资料确定丰田2009RAV4款型车的发动机参数，并根据这些参数确定这款车型的离合器摩擦片外径值。注：不需要校核，摩擦片材料及各项参数查手册自行选择。

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