离合器的结构元件.doc

第七节 离合器的结构元件

1．从动盘总成
从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大，应满足如下设计要求：
1)转动惯量应尽量小，以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。
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。
为了使从动盘具有轴向弹性，常用的方法有：
1)在从动盘上开“T”形槽，外缘形成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两侧的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形上。“T”形槽还可以减小由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形。这种结构主要应用在货车上。
2)将扇形波形片的左、右凸起段分别与左、右侧摩擦片铆接。由于波形片比从动片薄，故这种结构轴向弹性较好，转动惯量较小，适宜于高速旋转，主要应用于轿车和轻型货车。
3)利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上，并交替地把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构弹性行程大，弹性特性较理想，可使汽车起步极为平顺。它主要应用于中、高级轿车。
4)将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上，只在靠近压盘侧的从动片铆有波形片，右侧摩擦片用铆钉与波形片铆合。这种结构转动惯量大，但强度较高，传递转矩能力大，主要应用于货车上，尤其是重型货车。
离合器摩擦片在性能上应满足如下要求：
1) 摩擦因数较高且较稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小。
2) 有足够的机械强度与耐磨性。
3) 密度要小，以减小从动盘转动惯量。
4) 热稳定性好，在高温下分离出的粘合剂少，无味，不易烧焦。
5)磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面。
6)接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象。
7)长期停放后，摩擦面间不发生“粘着”现象。
离合器摩擦片所用的材料有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。
石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高(大约为0．3～0．45)、密度较小、制造容易、价格低廉等优点。但它性能不够稳定，摩擦因数受工作温度、单位压力、滑磨速度的影响大，目前主要应用于中、轻型货车中。由于石棉在生产和使用过程中对环境有污染，对人体有害，所以现在正以玻璃纤维、金属纤维等来替代石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿命较长等优点，但价格较贵，密度较大，接合平顺性较差，主要用于重型汽车上。
摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种。铆接方式连接可靠，更换摩擦片方便，适宜从动片上装波形片，但其摩擦面积利用率小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高的抗离心力和切向力的能力，但更换摩擦片困难，且使从动盘难以装波形片，无轴向弹性，可靠性低。
花键毂是离合器中承受载荷最大的零件，它装在变速器输入轴前端的花键上，一般采用齿侧对中的矩形花键，花键轴与孔采用动配合。
花键毂轴向长度不宜过小，以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1．0～1．4倍的花键轴直径。花键毂一般采用锻钢(如45钢，40Cr等)，表面和心部硬度一般在26～32HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺，对减振弹簧窗口及与从动片配合处应进行高频处理。
从动片要求质量轻，具有轴向弹性，硬度和平面度要求高。材料常用中碳钢板(如50钢)或低碳钢板(如10钢)，一般厚度为1．3～2．5mm，表面硬度35～40HRC。
波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度为40～46HRC，并经过表面发蓝处理。
减振弹簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等弹簧钢丝。
2．离合器盖总成
离合器盖总成除了压紧弹簧外还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支承环等。
对离合器盖结构设计的要求：
1)应具有足够的刚度，以免影响离合器的工作特性，增大操纵时的分离行程，减小压盘升程，严重时使摩擦面不能彻底分离。为此可采取如下措施：适当增大盖的板厚，一般为2．5～4．0mm；在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边；尺寸大的离合器盖可改用铸铁铸造。

2)应与飞轮保持良好的对中，以免影响总成的平衡和正常的工作。对中方式采用定位销或定位螺栓，也可采用止口对中。
3)盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。
4)为了便于通风散热，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上开较大的通风口，将离合器制成特殊的叶轮形状，或在盖上加设通风扇片等，用以鼓风。
中、轻型货车及轿车的离合器盖一般用08F、08Al、08钢等低碳钢板，重型汽车则常用铸铁件或铝合金压铸件。
对压盘结构设计的要求：
1)压盘应具有较大的质量以增大热容量、减小温升，防止其产生裂纹和破碎，有时可设置各种形状的散热肋或鼓风肋，以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽，也可采用传热系数较大的铝合金压盘。
2)压盘应具有较大的刚度，使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的翘曲变形，以免影响摩擦片的均匀压紧以及与离合器的彻底分离。
3)与飞轮应保持良好的对中，并要进行静平衡。
4)压盘高度尺寸(从承压点到摩擦面的距离)公差要小。
压盘的温升可根据滑磨功W由下式来确定
(2-38)
式中，2为压盘温升(oC)；c为压盘的比热容，铸铁：c=481．4J／(kg·C’)；m为压盘质量(kg)；v为传到压盘的热量所占的比例，单片离合器压盘：v=0．50，对双片离合器压盘：v=0．25，中间压盘：v=0．50。
压盘通常采用灰铸铁，一般采用HT200、HT250、HT300，也有少数采用合金压铸件。
传动片的作用是在离合器接合时，离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转，分离时，又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各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的平衡。
传动片常用3～4组，每组2～4片，每片厚度为0．5～1．0mm，一般由弹簧钢带65Mn制成。
对于分离杠杆装置的结构设计要求：
1)分离杠杆应具有较大的弯曲刚度，以免分离时杆件弯曲变形过大，减小了压盘行程，使分离不彻底。
2)应使分离杠杆支承机构与压盘的驱动机构在运动上不发生干涉。
3)分离杠杆内端高度应能调整，使各内端位于平行于压盘的同一平面，其高度差不大于0．2mm。
4)分离杠杆的支承处应采用滚针轴承、滚销或刀口支承，以减小摩擦和磨损。
5)应避免在高速旋转时因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力。
6)为了提高通风散热能力，町将分离杠杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。
分离杠杆主要有钢板冲压和锻造成形两种生产方式。
支承环和支承铆钉的安装尺寸精度要高，耐磨性要好。支承环一般采用3．0～4．0mm的碳素弹簧钢丝。
3．分离轴承总成
分离轴承总成由分离轴承、分离套等组成。分离轴承在工作中主要承受轴向分离力，同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。以前主要采用推力球轴承(图2—18a)或深沟球轴承，但其润滑条件差，磨损严重，噪声大，可靠性差，使用寿命低。目前，国外已采用角接触球轴承(图2—18b、c)，并采用全密封结构和高温锂基润滑脂，其端部形状与分离指舌尖部形状相配合，舌尖部为平面时采用球形端面，舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。
图2—19为一种拉式膜片弹簧离合器广泛采用的自动调心式分离轴承装置。在轴承外圈2与分离套筒5外凸缘和外罩壳3之间以及轴承内圈1与分离套筒内凸缘之间都留有径向间隙，这些间隙保证了分离轴承相对于分离套筒可径向移动lmm左右。在外圈2与套筒5的端面之间装有一波形弹簧4，用以将外圈紧紧顶在分离套筒凸缘的端面上，使轴承在不工作时不会发生晃动。当膜片弹簧旋转轴线与轴承不同心时，分离轴承便会自动径向浮动到与其同心的位置，以保证分离轴承能均匀压紧各分离指舌尖部。这样可减小振动和噪声，减小分离指与分离轴承端面的磨损，使轴承不会出现过热而造成润滑脂的流失分解，延长轴承寿命。另外，分离轴承由传统的外圈转动改为内圈转动、外圈固定不转而由内圈来推动分离指
的结构，适当地增大了膜片弹簧的杠杆比，且由于内圈转动，在离心力作用下，润滑脂在内、外圈间的循环得到改善，提高了轴承使用寿命。这种拉式分离轴承是将膜片弹簧分离指舌尖直接压紧在碟形弹簧6与挡环7之间，再用弹性锁环8卡紧，结构较为简单。

图2-18 分离轴承形式 图2—19 自动调心式分离轴承装置
1一轴承内圈 2一轴承外圈 3一外罩壳 4一波形弹簧5一分离套筒 6一碟形弹簧 7一挡环 8一弹性锁环