离合器各部分的选择

2023年11月29日发(作者：长安cs75试驾视频)

四、从动盘总成

从动盘有两种结构型式：带扭转减振器的和不带扭转减振器的，不带扭转减

振器的。从动盘结构简单，重量较轻。但目前小轿车上无一例外的都采用带扭转

减振器的从动盘，用以避免汽车传动系统的共振，缓和冲击，减少噪音，提高传

动系零件的寿命，改善汽车行驶的舒适性，并使汽车起步平稳。

从动盘总成由摩擦片，从动片，减震器和从动盘穀等组成。它虽然对离合器

工作性能影响很大的构件，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。从动盘总成应满足如下设计要求：

（1）转动惯量要小，以减小变速器换档时轮齿简单冲击；

（2）应具有轴向弹性，使离合器接合平顺，便于起步，而且使摩擦面压力

均匀，减小磨损。

（3）应装扭转减振器，以避免传动系共振，并缓和冲击。

1、摩擦片

由计算结果查表选得摩擦片的外径D=180mm，内径d=125mm，厚度

b=3.5mm。本题目所设计的离合器为单片膜片弹簧离合器，因此，摩擦片数为2

片。由于离合器摩擦片在离合器接合过程中将遭到严重的滑磨，在相对很短的时

间内产生大量的热，因此，要求摩擦片应有如下一些综合性能：

（1）摩擦系数值比较稳定，不受工作温度、滑磨速度、单位压力变化的影响；

（2）足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨；

（3）足够的机械强度，尤其是高温时的机械强度应较好；

（4）热稳定性好，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）接合时应平顺而无“咬住”或“抖动”现象。

本题目摩擦片选择石棉基材料。石棉基摩擦材料是由石棉或石棉织物、粘结

剂（树脂或硅胶）和特种添加剂热压制成，其摩擦系数为0.25~0.3，密度小，

价格便宜，多年来在汽车离合器上使用效果良好，在汽车离合器摩擦片的选用上

比较常用。摩擦片从动钢片用铆钉连接，连接可靠，更换摩擦片方便。

2、扭转减震器

扭转减震器几乎是现代汽车离合器从动盘上必备的部件，主要由弹性元件和

阻尼元件组成。弹性元件可降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系

统的某阶固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避免由发动机转矩主谐量

激励引起的共振。但是,这种共振往往难以避免。汽车行驶在不平的道路上行驶

阻力也会时刻变化。当由于路面不平引起的激力频率与传动系的某阶自振频率重

合时，也会发生共振现象。阻尼元件则可有效的耗散此时的振动能量，因而扭转

减震器可有效地降低传动系共振载荷与噪声。

扭转减震器的弹性特性，有线性和非线性两种。弹性元件采用圆柱螺旋弹簧

的减震器，其弹性特点为线性。阻尼元件采用摩擦片通过碟形弹簧建立阻尼默片

的正应力，其阻尼力矩比较稳定。因此发动机的扭矩实际上是通过一些弹性元件

传递到传动系的。

（1）减振弹簧的分布半径R：

1

R的尺寸应尽可能大一些。一般取R=（0.6~0.75）d/2 式中，d为离合

11

器摩擦片内径。

取R=0.6d/2=0.6×125÷2=37.5mm。

1

（2）减振弹簧数量Z：

减震弹簧的数目可参照摩擦片的外径大小选择，参照下表

离合器摩擦片外径D/mm 减振弹簧数量Z

225~250 4~6

250~325 6~8

325~350 8~10

＞350 10以上

本题目摩擦片外径D=180mm，故取减振弹簧数量Z=4

（3）

3、从动盘毂

发动机转矩是经从动盘毂的花键孔输出，变速器第1轴花键轴就插在该花键

孔内。从动盘毂和变速器第1轴的花键结合方式，眼下都采用齿侧定心的矩形花

键。花键之间为动配合，这样，在离合器分离和结合过程中，从动盘毂就能在花

键轴上自由滑动。下表是按国标GB1144―1974选定的花键标准，设计时花键的

结构尺寸可根据从动盘外径和发动机转矩选取。

从动盘发动机花键齿花键外花键内齿厚 有效齿挤压应

外径 转矩 数 径 径 长 力

D/mm n l/mm b/mm

T/N?m D′d′/mm σ/MPa

e

/mm

160 50 10 23 18 3 20 10

180 70 10 26 21 3 20 11.8

200 110 10 29 23 4 25 11.3

225 150 10 32 26 4 30 11.5

250 200 10 35 28 4 35 10.4

280 280 10 35 32 4 40 12.7

300 310 10 40 32 5 40 10.7

325 380 10 40 32 5 45 11.6

350 480 10 40 32 5 50 13.2

380 600 10 40 32 5 55 15.2

410 720 10 45 36 5 60 13.1

430 800 10 45 36 5 65 13.5

450 950 10 52 41 6 65 12.5

本题目的摩擦片外径D=180mm，因此选择花键齿数n=10，花键外径D′

=26mm，花键内径d′=21mm，齿厚b=3mm，齿长l=20mm，其他尺寸参照资料

及现有从动盘毂数据选定，其值见从动盘毂零件图。

4、从动片

设计从动片时，要尽量减轻其重量，并应使其质量的分布尽可能地靠近旋转

中心，以获得最小的转动惯量。这是因为在汽车行驶中进行换档时，首先要分离

离合器，从动盘的转速必然要在变速器换档的过程中发生变化，或是增速（由高

档换低档时），或是降速（由低档换高档时）。离合器从动盘转速的变化将引起惯

性力，而使变速器换档齿轮轮齿间产生冲击或使变速器中的同步装置加速磨损。

惯性力的大小与从动盘的转动惯量成正比，因此为了减小转动惯量，从动片一般

都做得比较薄，通常是用1.3~2.0毫米厚的钢板冲压而成。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薄至0.65~1.0毫米厚，使其质量

分布更加靠近旋转中心。

为了使离合器接合乎顺，以保证汽车平稳起步，单片离合器的从动片一般都

做成具有轴向弹性的结构。这样，在离合器的接合过程中，主动盘和从动盘之间

的压力是逐渐增加的，从而保证了离合器所传递的力矩和缓增长。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，有利于摩擦片的均匀磨损。

当然，离合器接合是否平顺也与驾驶员的操作技术有关，但采用具有轴向弹

性的从动片结构将大大改善这个性能。

具有轴向弹性的从动片有以下三种结构型式：

（1）整体式弹性从动片

从动片沿半径方向开槽，将外缘部分分割成许多扇形，并将扇形部分冲压成

依次向不同方向弯曲的波浪形，使其具有轴向弹性。两边的摩擦片则分别铆在每

相隔一个的扇形片上。在离合器接合时，从动片被压紧，弯曲的波浪形扇形部分

逐渐被压平，从动盘上的压力和所传递的扭矩逐渐增大，使接合过程较平顺柔和。

根据从动片尺寸的大小，可制成6~12个切槽。这种切槽还有利于减少从动

片的翘曲。为了进一步减小从动片的刚度，增加其弹性，常常将扇形部分与中央

部分的连接处切成T形槽。

（2）分开式弹性从动片

上述整体式弹性从动片能达到轴向弹性的要求，但其缺点是很难保证每片扇

形部分的刚度完全一致。为了消除这个不足，从动片有时采用分开式结构，波形

弹簧片与从动片分开做成两件，然后用铆钉铆在一起。由于波形弹簧片是由同一

模具冲制而成，散其刚度比较一致。另外，这种结构的从动片也较容易得到较小

的转动惯量。如北京BJ212轻型越野汽车离合器从动片本身的厚度为2毫米，而

波形弹簧片的厚度仅为0.7毫米。

（3）组合式弹性从动片

上述两种结构的从动片在小轿车上采用较多，在载重汽车上则常采用一种所

谓组合式从动片。在这种结构中，靠近压盘的一边的从动片上铆有波形弹簧片，

摩擦片用铆钉铆在弹簧片上。靠近飞轮一边的摩擦片则是直接铆在从动片土上。

显然，这种组合式从动片的转动惯量是比较大的，但对于要求刚度较高的，外形

稳定性较好的大型从动片来说，这个缺点是可以容忍的。至于直径在380毫米以

下的载重汽车离合器，其从动片仍可采用前述的两种结构。

在设计时，为了保证从动片的弹性作用，波形弹簧片的压缩行程可取为

0.8~1.1毫米之间，但至少不应小于0.6毫米。从动片轴向弹性的变化规律(即轴

向加载与其变形的关系)。其大致的趋向是抛物线形，即在开始变形时力较小，

而后随着变形的增加，力的增长很快，最后被压平。下图为几种类型从动片弹性

特性的变化曲线。

综上所述，本题目的从动片选择分开式弹性从动片。从动片的材料选用低碳

钢板，波形弹簧片用弹簧钢板。从动片厚度为1.5mm，波形弹簧片厚度为0.8mm，

其他结构形状及尺寸见从动片和从动盘片零件图。

5、减振盘

减振盘与从动盘片通过限位销定位，再与从动盘毂用铆钉连接。其结构与从

动盘片相似，其结构尺寸见减振盘零件图。

二、压盘和离合器盖总成

（一）压盘的设计

压盘的设计包括传力方式的选择及其几何尺寸的确定两个方面。

1、压盘传力方式的选择

压盘是离合器的主动部分，在传递发动机扭矩时，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分离过程

中能自由地作轴向移动，常用的连接方式有以下几种。

如图所示，共三种连接方式：凸台式连接方式、键式连接方式、销式连接方

式。目前最常用的还有一种连接方式是传动片式连接方式，它用弹簧钢制的传动

片将压盘与离合器盖连接在一起，布置方向是沿压盘的弦向布置。

过去，在单片离合器中常采用凸台式连接方式，离合器盖固定在飞轮上，在

盖上开有长方形的窗口，压盘上则铸有相应的凸台，凸台伸进窗口以传递扭矩。

在设计时，考虑到摩擦片磨损后，压盘将向前移，因此应使凸台高出窗口以外，

以保证扭矩的可靠传递。这种结构目前在北京BJ212和跃进NJ130等车上采用。

此外，在单片离合器中也有采用键的连接办法。在双片离合器中一般都采用综合

式的连接方法，即中间压盘通过键，压盘则通过凸台。双片离合器也有用销式连

接方式。

上述的这几种传力方式有一个共同的缺点，即连接件之间有间隙（如凸台和

窗口之间的间隙约为0.2毫米左右）。这样，在传动时，将产生冲击和噪音。随

着接触部分磨损的增加，间隙加大，引起更大的冲击和噪音，有可能使凸台根部

出现裂纹而造成零件的早期损坏。

另外，在离合器分离时，由于零件之间有摩擦，将降低离合器操纵部分的传

动效率。

为了消除上述缺点，近年来广泛采用传动片的传力方式。由弹簧钢带制成的

传动片的一端铆在离合器盖上，另一端用螺钉固定在压盘上。为了改善传动片的

受力状况，它一般都是沿圆周切向布置。这种传动片的连接方式还简化了压盘的

结构，降低了对装配精度的要求，并且还有利于压盘的定中。

压盘的结构形状除与传力方式有关外，还与压紧方式和分离方式有关。在采

用沿圆周分布的圆柱螺旋弹簧作压紧弹簧时，压盘上应铸有圆柱形凸合作为弹簧

的导向座。而在采用膜片弹簧或中央弹簧时，则在压盘上铸有一圈凸起以供支承

膜片弹簧或弹性压杆之用。

2、压盘几何尺寸的确定

压盘与摩擦片相接触，压盘的尺寸应大于摩擦片尺寸。因此，压盘的径向尺

寸就很好确定了，压盘的尺寸确定就主要是厚度的确定。压盘厚度的确定主要依

据以下两点：

（1）压盘应具有足够的质量

由前面有关离合器工作过程的叙述中我们已经知道，在离合器的接合过程中，

由于滑磨功的存在，每接合一次都要产生大量的热，而每次接合的时间又短（大

约3秒钟左右），因此热量根本来不及全部传到周用空气中去，这样必然导致摩

擦副的温升。在使用频繁和困难条件下工作的离合器，这种温升就更为严重。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。由于用石棉材料制成的摩擦片导热性很差，在滑磨过程中所产生的热主

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，故要求压盘具

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毫

米）。此外，压盘的结构设计还应注意加强通风冷却，如双片离合器的中间压盘

体内开有许多径向通风孔，近年来这种结构也开始在单片离合器的压盘中采用。

压盘设计时，在初步确定压盘厚度以后，应校核离合器接合一次时的温升。它不

应超过8~10℃。若温升过高，可适当增加压盘的厚度。

综上所述，选择压盘的外径190mm，内径120mm，厚度20mm，其连接方

式为传动片式连接方式，传动片选择三组，每组2片，每片厚度1mm。压盘形

状一般都比较复杂，而且还要求耐磨，传热性好和具有较高的摩擦系数，故通常

由灰铸铁铸成，其金相组织呈珠光体结构，硬度为HB170~227。为了增加其机械

强度，可另外增添少量合金元素（如镍、铁锰合金等），而传动片由弹簧钢带65Mn

制成。压盘的结构形式主要为8个凸台均匀分布3个吊耳均匀分布，其位置形状

尺寸见压盘零件图。

（二）、离合器盖的设计

离合器盖与飞轮固定在一起，通过它传递发动机的部分扭矩。此外它还是离

合器压紧弹簧和分离杆的支承壳体。离合器分离杆支承在离合器盖上，如果盖的

刚度不够，则当离合器分离时，可能会使盖产生较大的变形，这样就会降低离合

器操纵部分的传动效率，严重时还可能导致分离不彻底。引起摩擦片的早期磨损，

还会造成变速器换档困难。为了减轻重量和增加刚度，小轿车和一般载重汽车的

离合器盖常用厚度约为3~5毫米的低碳钢板（如08钢板）冲压成带加强筋和卷

边的复杂形状。重型汽车由于批量少，为了降低成本、增加刚度则常采用铸铁的

离合器盖。

本题目的离合器盖选择4mm厚的08钢板冲压成形。其形状结构尺寸见压

盘和离合器盖总成图。

三、离合器的分离装置

离合器的分离装置包括分离杆、分离轴承和分离套筒。

1、分离杆的设计

本设计采用的是膜片弹簧的压紧机构，分离杆的作用由膜片弹簧中的分离指

来完成。其结构尺寸参数在之前设计中已经确定（见膜片弹簧零件图）。

2、分离轴承和分离套筒的设计

分离轴承在工作中主要承受轴向力，在离合器分离时，由于分离轴承的旋转，

在受离心力的作用下，还承受径向力。在传统离合器中采用的分离轴承主要有径

向止推轴承和止推轴承。而在现代汽车离合器中主要采用了角接触式的径向推力

球轴承，并由轴承内圈转动。

分离轴承在工作中主要承受轴向力，在分离离合器时由于分离轴承旋转产生

离心力，形成其径向力。故离合器的分离轴承主要有径向止推轴承和止推轴承两

种。前者适合于高速低轴向负荷，后者适合于相反情况.常用含润滑油脂的密封

止推球轴承;小型车有时采用含油石墨止推滑动轴承。分离轴承与膜片弹簧之间

有沿圆周方向的滑磨，当两者旋转中不同心时也伴有径向滑磨。为了消除因不同

心导致的磨损并使分离轴承与膜片弹簧内端接触均匀，膜片弹簧离合器广泛采用

自动调心式分离装置。它有内圈旋转轴承，轴承罩，波形片簧4，它由厚约为0.7mm

的65Mn钢带制成，油淬、模内回火度HRC43～51）及分离套筒组成。由于轴承

与套筒间都留有足够径向间隙以保证分离轴承相对于分离套筒可以径向移动

1mm左右，所以当膜片相对分离套筒有偏斜时，由于波形片簧能够产生变形，允

许分离轴承产生相对的偏斜，以保证膜片弹簧仍能被均匀的压紧，也防止了膜片

弹簧分离指处的异常磨损并减少了噪音。另外由于分离指与直径较小的轴承内圈

接触，则增大了膜片弹簧的杠杆比。

分离套筒支撑着分离轴承并位于变速器第一轴轴承盖的轴颈上，可以轴向移

动。分离器结合后，分离轴承与分离杠杆之间一般有3~~4mm间隙，以免在摩擦

片磨损后引起压盘压力不足而导致离合器打滑使摩擦片以及分离轴承烧坏。此间

隙使踏板有段自由行程。有的轿车采用无此间隙的内圈恒转式结构，用轻微的油

压或弹簧力使分离轴承与杠杆端（多为膜片弹簧）经常贴合，以减轻磨损和减少

踏板行程。