《重型汽车》HEAVY TRUCK 2010.2.
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膜
片弹簧离合器的应用越来越普遍，与之相对应的关键件—离合器传动片的应用更加广泛起来，甚至在很多原来传统的周置螺旋弹簧离合器的应用中，也出现了
利用离合器传动片替代原来的凸块-窗口式、销钉式结构的情况，从而解决了以前所不能解决的问题。本文结合离合器传动片的设计及实际应用情况对离合器传动片进行详细分析。
１ 工作原理、使用状态及其优势
汽车在正常行驶时，离合器处于接合状态，离合器压盘和发动机飞轮将从动盘夹紧，依靠三者间的摩擦将发动机扭矩传递到汽车传动系统，在这个状态时，因为离合器压盘总成与发动机飞轮紧固在一起，并且离合器传动片连接离合器盖和压盘，使压盘能够与发动机飞轮一起转动，因此离合器传动片将发动机的一部分扭矩传递压盘；当离合器处于分离状态时，离合器传动片依靠其弹性变形产生的回复力，将离合器压盘与从动盘分离，从而切断发动机到变速器之间的动力传递，方便选择合理的档位。
离合器传动片在离合器工作过程中通常有3种使用状态：当发动机驱动离合器时，离合器传动片承受拉伸载荷；当车轮通过传动系统拖动离合器与发动机飞轮时，离合器传动片此时承受压缩载荷。除此两种情况外，在离合器的整个工作过程中，离合器传动片还承受着弯曲载荷。
离合器传动片驱动方式有着其它结构形式无法比拟的优越性，以前传统的凸块-窗口式、销钉式结构等形式的共同缺点是：连接件之间都有间隙，在驱动过程中产生冲击和噪音；零部件相对滑动中有摩擦及磨损，降低力传动效率，而离合器传动片这种驱动方式的优点是：没有传动间隙和冲击，没有摩擦和磨损，对中性好，使用可靠，使用寿命长，传动效率高等等。此外由于各个离合器传动片沿圆周均匀分布，它们的变形不会影响到压盘的对中性和离合器压盘总成的平衡。
２ 受力分析及强度校核
２．１ 离合器传动片的三种受力情况
根据1.2中讲到的离合器传动片的3种使用状态，相对应的离合器传动片的三种受力情况如下。２．１．１ 拉伸载荷
汽车正常行驶时，发动机产生的动力通过固定在发动机飞轮上的离合器盖拉动离合器传动片并将其中一部分发动机扭矩传递给压盘，压盘再通过与从动盘之间的摩擦传递给传动系统，此时，离合器传动片在传递发动机的扭矩
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□文／张子强 崔慧萍 许佳成（中国重汽集团技术发展中心）
时所承受的载荷为拉伸载荷，离合器受到的最大扭矩是由离合器猛接合造成的冲击载荷。由该冲击载荷造成的离合器传动片的拉伸载荷为离合器传动片的最大拉伸载荷，可以按照下面公式计算。
图１ 离合器传动片的装配示意图
１．限位螺栓 ２．离合器传动片 ３．铆钉 ４．离合器盖 ５．离合器压盘
（１）
式中M
emax
——发动机最大扭矩（kN・m）
β——离合器后备系数，详见表2
R ——离合器传动片安装半径（mm）
i——离合器传动片总片数
φ——载荷分配系数，详见表1
表１ 载荷分配系数φ
２．１．２ 压缩载荷
当发动机制动时，由车轮通过传动系统拖动离合器与发动机飞轮，此时离合器传动片所承受的为压缩载荷，其受到的最大压缩载荷可以按照下面公式计算。
(2)
式中M
Tmax
——发动机制动产生的最大反向力矩，kN・m ２．１．３ 弯曲载荷
离合器传动片作为膜片弹簧离合器的关键零部件之一，不仅仅起着传递扭矩的能力，而且在整个离合器工作过程中，离合器传动片时刻承受着弯曲载荷，并且载荷随着离合器压盘相对离合器盖的位移的变化而变化。当离合器分离时，离合器传动片依靠其弹性变形产生的回复力，将离合器压盘向后拉动一定距离λ，从而使离合器压盘与从动盘分离，切断发动机与变速器的动力传递。
离合器传动片的形变与弯矩计算公式如下
(3)
式中 f ——离合器传动片的弹性形变（mm）
E ——材料的弹性模量
F ——施加在离合器传动片上的载荷（N）
I——截面惯性矩
l——离合器传动片计算长度（mm）
该数据与传动片两端固定的铆钉直径等有一定关系，因此需加以修正：
l =l`-l
d
式中l` ——离合器传动片两铆钉孔的实际距离（mm）
l
d
——与离合器传动片铆钉直径有关的参数（mm）由该公式可推出如下离合器弯曲载荷及应力求解公式
(5)
(6)式中l`——离合器传动片两铆钉孔的实际距离；
b——传动片宽度；
h——传动片厚度。
图２ 离合器传动片的结构简图
汽车传动带２．２ 弯曲与拉伸的强度校核
弯曲与拉伸组合的强度条件为：
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《重型汽车》HEAVY TRUCK 2010.2.
10式中 M max ——离合器传动片最大弯曲变形f 时的弯矩（Mm ）
F ——取离合器传动片最大拉伸载荷（N ） A ——离合器传动片截面积（mm 2） n ——安全系数，n ＝2 W ——抗弯截面模量
式中 b ——离合器传动片的宽度（mm ）
h ——离合器传动片的厚度（mm ）
图３ 传动片台架试验装置
图４ 传动片检测曲线
３ 传动片的设计及具体步骤
3.1 确定要设计的膜片弹簧离合器所匹配发动机的最大扭矩参数M emax 及发动机制动产生的最大反向力矩M Tmax 。
3.2 选择合理的离合器的后备系数β，具体车型选择的后备系数详见表2。
表２ 离合器后备系数β
3.3 确定离合器传动片在离合器上的分布半径：R （mm ）
3.4 按照上述公式（1）、（2）分别计算出离合器传动片的最大拉伸载荷F 正max 以及最大压缩载荷F 反max
，(N)3.5 确定离合器传动片的宽度b 以及厚度h 等参数3.6 根据实际工作要求，确定离合器传动片的最大弯曲变形f （mm ）
3.7 按照公式（5）、(6)，将上述参数代入，求得传动片的最大弯曲载荷F max 及最大弯曲应力σmax ，根据设计要求，在离合器处于分离状态时，离合器传动片的变形量f 最小，此时的离合器传动片的弯曲载荷要求不小于1.5倍压盘的重量。
3.8 根据弯曲与拉伸组合强度条件公式(7)，验证所设计离合器传动片是否满足强度要求。
４ 传动片材料的选择
离合器传动片在正常工作过程中，不仅要承受弯曲载
荷、拉伸载荷、压缩载荷及周期交变应力，而且经常在动负荷条件下使用，受振动和冲击影响载荷的作用，其应力在材料表面上达到最高，通过弹性变形来吸收或者释放能量缓和冲击。
常用材料如65Mn 、60Si2MnA 、50CrVA 等均可用于离合器传动片，这几种常用材料由于合金元素的不同而使用条件也略有差别。这其中65Mn 是最常用的离合器传动片材料，其中Mn 元素的加入是为了提高材料的淬透性，因此，它比普通的弹簧钢要好，但有过热倾向，热敏感度差；60Si2MnA 中由于Si 、Mn 两种元素的加入，提高材料淬透性较好，可以在250℃以下工作；50C r V A 的淬透性比60Si2MnA 还要好一些，它具有较高的弹性极限和强度，同时具有较高的耐冲击性和高温强度，可以在300℃工作。从前面的材料要求及用途来看，50CrVA 在性能上无疑是最佳选择，但如果使用条件不是非常苛刻的话，65Mn 是最好的选择，毕竟在材料价格上要比其余两者要低上不少。
参考文献略。
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