第六章 离合器.doc

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第六章 离合器
一、离合器的功用
①． 保证汽车平稳起步
若传动系与发动机刚性连接，则变速器一挂上档，汽车从静止到前冲时产生很大的惯性力，对发动机造成很大的阻力矩，发动机将熄火不能工作。即使发动机能工作，由于动力瞬间很大输出，驱动轮对地面的冲击很大，会破坏轮胎与地面的附着力（尤其是对潮湿土路面的剪切力很大），使轮胎打滑。
②． 保证传动系换档工作平顺
换档前必须踩下离合器，中断动力传递，便于使原档位的啮合齿轮副脱开，同时有可能使新档位啮合齿轮副不啮合部位的速度逐渐趋向同步，这样可使啮合时的冲击大为减轻。
③． 防止传动系过载
汽车在紧急制动时，若没有离合器，所有运动部件产生很大的惯性力矩，对传动系造成超过其承载能力的载荷，使其机件损坏。有了离合器可依靠离合器的主动部分和从动部分之间产生的相对运动来消除这一危险。
二、离合器的基本要求
①． 在任何情况下能可靠地传递发动机的最大扭矩，而且传递扭矩的能力有适当的储备；
②． 分离时彻底迅速，接合平顺柔和，起步平稳，没有抖动和冲击；
③． 离合器从动部分转动惯量要小，减轻换档时的齿轮间的冲击和减少同步器的磨损；
④． 应使汽车传动系避免危险的扭转共振，具有吸收振动缓和冲击减少噪声的能力；
⑤． 有足够的吸热能力，且散热通风良好；
⑥． 操作轻便，工作可靠，寿命长；
⑦． 正压力和摩擦力在使用过程中变化小；
⑧． 结构简单，紧凑，好造易维修。
三、摩擦离合器的结构工作原理
1． 离合器所能传递的扭矩大小正比于以下参数：
压盘的压紧力F，摩擦系数μ，摩擦片的尺寸（中径）R，摩擦表面个数Z。
2． 摩擦离合器的基本组成：主动部分、从动部分、压紧部分和操纵机构四部分
四、为什么要求离合器的从动部分转动惯量尽可能小？

§6-1 摩擦离合器
摩擦离合器分类如下
按摩擦面的数目（从动盘的数目）分：单盘式、双盘式（多盘式）；
按压紧弹簧安装位置分：周布弹簧离合器、中央弹簧离合器；
按压紧弹簧的形式分：螺旋弹簧离合器、膜片弹簧离合器；
按操纵机构形式不同：人力式、气压助力式。
一 周布弹簧离合器（multi-coil spring clutch）
一、主要组成
主动部分：飞轮、离合器盖（不是离合器壳）、压盘；
从动部分：带有扭转减振器的从动盘组件（从动轮毂、从动盘本体、摩擦片）；
压紧部分：16个圆周分布的螺旋弹簧；
操纵机构：分离杠杆、带分离轴承的分离套筒和分离叉（位于离合器内部的部分）
注意：离合器工作时分离套筒并不转动，而分离杠杆则随离合器壳和压盘转动的。为避免二者之间的直接摩擦，设置推力式或径向推力式分离轴承（withdrawal bearing）。

二、动力路线（扭矩传递路线）
飞轮→摩擦片→从动盘本体→从动盘本体→扭转减振器→从动盘轮毂→一轴；
飞轮→离合器盖→传动片+正压力→压盘→摩擦片→从动盘本体→从动盘本体→扭转减振器→从动盘轮毂→一轴；
操纵机构：[ 踏板→踏板臂→拉杆→分离拉杆→分离叉臂→分离叉→分离套筒 静止部分 ]→[分离轴承→分离杠杆 运动部分 ]→压盘
三、分离杠杆的运动情况
若分离杠杆的支点是简单的铰链，当杠杆转动时，其外端的轨迹是一圆弧；
若分离杠杆的外端与压盘也用简单铰链，则分离杠杆外端只能随压盘作直线运动；
为消除这一运动干涉现象，东风EQ1090E型汽车离合器的分离杠杆支点采取了浮动销；与压盘之间采取了刀口支承。
调整螺母23用以保证四个分离杠杆的内端位于平行与飞轮端面的同一平面上。
离合器自由行程：
当离合器处于正常接合状态，分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置时，在分离轴承和分离杠杆内端（膜片弹簧分离指）之间应保留有一定量的间隙（3~4mm），以保证摩擦片在正常磨损范围内离合器仍能完全接合，为消除这一间隙所需的离合器踏板行程（30~40mm），称为离合器自由行程。
摩擦片磨损后压盘将会朝飞轮方向移动，这样膜片簧分离指或螺旋弹簧的分离杠杆将退近分离轴承，使自由间隙变小。一旦膜片弹簧分离指或螺旋弹簧的分离杠杆完全顶上了分离轴承，则弹簧的压力就不能完全起作用，离合器就会打滑。
四、新结构

F
Q
周布弹簧的轴线相对于离合器轴线倾斜一个角度，对摩擦片磨损起补偿作用。，，，，F基本不变。
§6-3 膜片弹簧离合器（diaphragm spring clutch）
螺旋弹簧
磨损
分离
压紧力P
变形量

λb
λc
膜片弹簧
Δλ’
Δλ’’
λb是装配好后正常工作的位置

结构形式：
压式
拉式

构造工作原理见图 优缺点
1. 由上图可知,在摩擦片磨损达容许的极限位置Δλ’时，弹簧压缩变形量减小到，此时螺旋弹簧压紧力下降较大，将使离合器压紧力不足而产生滑磨； 膜片弹簧压紧力相差不多，离合器仍能继续工作。当离合器分离量Δλ’‘，膜片弹簧离合器所需作用力比螺旋弹簧离合器的作用力小的多，膜片弹簧离合器操作轻便。
2. 膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，质量减少，并显著缩短了离合器的轴向尺寸；
3. 由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；
4. 膜片弹簧是一种旋转对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很小，而周置的螺旋弹簧在高速下因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低对压盘的压紧力；
5. 易于实现良好的通风散热。
缺点：
拉式
压盘
铰接点位于离合器盖上。
红线代表膜片自然状态
支承点磨损Δ
分离轴承增加的行程
压式
压盘
支承点磨损Δ

分离拉环增加的行程
离合器盖
飞轮
膜片处于自然状态，膜片要工作时将离合器盖与飞轮螺栓连接，消除离合器盖与飞轮间隙

在一般的压式膜片弹簧离合器中，在支承环磨损时，在膜片弹簧与支承环之间形成的间隙导致离合器踏板自由行程增大，但在拉式膜片弹簧离合器中能消除上述缺点。
§6-4 离合器操纵机构
离合器操纵机构始于驾驶室内的离合器踏板，终于离合器内的分离轴承。
作用：将踏板上的人力变为推动分离套筒的推力。
离合器操纵机构分类：（按离合器所需的操纵能源分）
人力式：机械式、液压式；
动力式：助力式、伺服式。
机械式：杆系。机构简单，容易制造，摩擦大，布置困难。
绳系。绳索寿命短，拉伸刚度小，可远距离操作。
机械式操纵装置结构简单，制造成本低，故障少。但机械效率低，绳索拉伸变形导致踏板自由行程增大。
液压式：操纵机构具有摩擦阻力小，质量小，布置方便，接合柔和，不受车身变形的影响。
助力弹簧作用总的原理：在离合器踏板的前段行程中，离合器压紧弹簧压缩量和压缩力还不大，造成的踏板阻力与助力弹簧附加阻力的总和在允许范围内；在踏板行程的后半程，离合器分开，为了换档或制动等操作，需在这最低位置保持一段时间，这时助力弹簧释放前半程储存的能量，减少驾驶员的踏板力。但这种助力效果不大。
气压助力十离合器操纵机构：
利用发动机带动的空气压缩机作为主要的操纵能源，驾驶员的肌体作为辅助的和后备的操纵能源。驾驶员能随时感知并控制离合器分离和接合程度（依靠气压助力装置的输出压力必须与踏板力和踏板行程成一定的递增函数关系）。当气压助力系统失效时，保证仍能人力操纵离合器。
§6-5 从动盘和扭转减振器
一、为什么要设扭转减振器？
发动机传到汽车传动系中的转矩是周期性的，为避免共振，缓和传动系所受的冲击载荷，传动系中设置了扭转减振器。
二、从动盘分类及组成
从动盘主要有带扭转减振器的和不带扭转减振器的两种。
两种从动盘的基本组成：从动盘本体、摩擦片和从动盘毂。
为了使离合器接合平和，起步平稳，不管采用何种结构，从动盘应具有轴向弹性。
三、从动盘的构造及工作原理（东风EQ1090E汽车离合器）
构造：4（摩擦片）通过7（铆钉）与5（从动盘本体）铆接，减振器阻尼弹簧2套在1（阻尼弹簧铆钉）上，补偿由10（减振器阻尼片）磨损造成的轴向力下降，5和12（减振器盘）通过1和3铆接，其中9套在3上并穿过11（从动盘毂）的凹槽起限位作用（允许从动盘本体与从动盘毂之间有相对转动），5和12的扭矩通过6（减振器弹簧）传递给11，10通过8与11铆接，借助1与5与12套接。
动力是经过摩擦片→从动盘本体→减振器（减振器盘和减振器弹簧）+阻尼片→从动盘毂
从动盘毂量侧的阻尼片是使扭转振动导致的从动盘本体和减振器盘与从动盘毂的三者间相对运动摩擦使扭转振动迅速衰减。
从动盘本体被径向切槽分割成扇形，沿周向翘曲成波浪形，摩擦片分别与其波峰和波谷部分铆接，使得从动盘有一定的轴向弹性。接合过程中从动盘有轴向压缩量，使压紧力逐渐增加，摩擦力（扭矩）逐渐增加，从而使得接合柔和起步平稳。
扭转减振器弹簧是放在从动盘本体5和减振器盘12形成的矩形窗孔与从动盘毂上的矩形窗孔间。根据弹簧刚度可将扭转减振器分为等刚度和变刚度扭转减振器。变刚度扭转减振器可获得更好的避免共振的区域。

离合器的常见故障：打滑、分离不彻底、发响和抖动
打滑：
① 自由行程太小或没有；
② 摩擦片磨损变薄、硬化、铆钉外落或沾有油污；
③ 离合器和飞轮连接螺栓松动。
分离不彻底：
① 自由行程过大；
② 分离杠杆（膜片弹簧分离指）不处于同一平面（弹簧力不均）；
③ 从动盘翘曲，铆钉松脱或摩擦片过厚；
④ 从动盘毂键槽与变速器输入轴锈蚀，从动盘移动困难。
发响：
① 分离轴承磨损或严重缺油，轴承回位弹簧过软、折断或脱落；
② 从动盘铆钉松动，减振簧折断；
③ 踏板回位弹簧过软、脱落或折断。
发抖：（原因同分离不彻底类似）。