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附 錄
How Clutches Work
If you drive a manual transmission car, you may be surprised to find out that it has more than one clutch. And it turns out that folks with automatic transmission cars have clutches, too. In fact, there are clutches in many things you probably see or use every day: Many cordless drills have a clutch, chain saws have a centrifugal clutch and even some yo-yos have a clutch.
Clutch Image Gallery
Diagram of car showing clutch location. See more clutch images
In this article, you'll learn why you need a clutch, how the clutch in your car works and find out some interesting, and perhaps surprising, places where clutches can be found.
Clutches are useful in devices that have two rotating shafts. In these devices, one of the shafts is typically driven by a motor or pulley, and the other shaft drives another device. In a drill, for instance, one shaft is driven by a motor and the other drives a drill chuck. The clutch connects the two shafts so that they can either be locked together and spin at the same speed, or be decoupled and spin at different speeds.
In a car, you need a clutch because the engine spins all the time, but the car's wheels do not. In order for a car to stop without killing the engine, the wheels need to be disconnected from the engine somehow. The clutch allows us to smoothly engage a spinning engine to a non-spinning transmission by controlling the slippage between them.
To understand how a clutch works, it helps to know a little bit about friction, which is a measure of how hard it is to slide one object over another. Friction is caused by the peaks and valleys that are part of every surface -- even very smooth surfaces still have microscopic peaks and valleys. The larger these peaks and valleys are, the harder it is to slide the object. You can learn more about friction in How Brakes Work.
A clutch works because of friction between a clutch plate and a flywheel. We'll look at how these parts work together in the next section.
Fly Wheels, Clutch Plates and Friction
In a car’s clutch, a flywheel connects to the engine, and a clutch plate connects to the transmission. You can see what this looks like in the figure below.
When your foot is off the pedal, the springs push the pressure plate against the clutch disc, which in turn presses against the flywheel. This locks the engine to the transmission input shaft, causing them to spin at the same speed.
Pressure plate
The amount of force the clutch can hold depends on the friction between the clutch plate and the flywheel, and how much force the spring puts on the pressure plate. The friction force in the clutch works just like the blocks described in the friction section of How Brakes Work, except that the spring presses on the clutch plate instead of weight pressing the block into the ground.
When the clutch pedal is pressed, a cable or hydraulic piston pushes on the release fork, which presses the throw-out bearing against the middle of the diaphragm spring. As the middle of the diaphragm spring is pushed in, a series of pins near the outside of the spring causes the spring to pull the pressure plate away from the clutch disc (see below). This releases the clutch from the spinning engine.
Common Problems
From the 1950s to the 1970s, you could count on getting between 50,000 and 70,000 miles from your car's clutch. Clutches can now last for more than 80,000 miles if you use them gently and maintain them well. If not cared for, clutches can start to break down at 35,000 miles. Trucks that are consistently overloaded or that frequently tow heavy loads can also have problems with relatively new clutches.
Photo courtesy Carolina Mustang
Clutch plate
The clutch only wears while the clutch disc and the flywheel are spinning at different speeds. When they are locked together, the friction material is held tightly against the flywheel, and they spin in sync. It's only when the clutch disc is slipping against the flywheel that wearing occurs. So, if you are the type of driver who slips the clutch a lot, you'll wear out your clutch a lot faster.
Sometimes the problem is not with slipping, but with sticking. If your clutch won't release properly, it will continue to turn the input shaft. This can cause grinding, or completely prevent your car from going into gear. Some common reasons a clutch may stick are:
Broken or stretched clutch cable - The cable needs the right amount of tension to push and pull effectively.
Leaky or defective slave and/or master clutch cylinders - Leaks keep the cylinders from building the necessary amount of pressure.
Air in the hydraulic line - Air affects the hydraulics by taking up space the fluid needs to build pressure.
Misadjusted linkage - When your foot hits the pedal, the linkage transmits the wrong amount of force.
Mismatched clutch components - Not all aftermarket parts work with your clutch.
A "hard" clutch is also a common problem. All clutches require some amount of force to depress fully. If you have to press hard on the pedal, there may be something wrong. Sticking or binding in the pedal linkage, cable, cross shaft, or pivot ball are common causes. Sometimes a blockage or worn seals in the hydraulic system can also cause a hard clutch.
Another problem associated with clutches is a worn throw-out bearing, sometimes called a clutch release bearing. This bearing applies force to the fingers of the spinning pressure plate to release the clutch. If you hear a rumbling sound when the clutch engages, you might have a problem with the throw-out.
Types of Clutches
There are many other types of clutches in your car and in your garage.
An automatic transmission contains several clutches. These clutches engage and disengage various sets of planetary gears. Each clutch is put into motion using pressurized hydraulic fluid. When the pressure drops, springs cause the clutch to release. Evenly spaced ridges, called splines, line the inside and outside of the clutch to lock into the gears and the clutch housing. You can read more about these clutches in How Automatic Transmissions Work.
An air conditioning, compressor in a car has an electromagnetic clutch. This allows the compressor to shut off even while the engine is running. When current flows through a magnetic coil in the clutch, the clutch engages. As soon as the current stops, such as when you turn off your air conditioning, the clutch disengages.
Most cars that have an engine-driven cooling fan have a thermostatically controlled viscous clutch -- the temperature of the fluid actually drives the clutch. This clutch is positioned at the hub of the fan, in the airflow coming through the radiator. This type of clutch is a lot like the viscous coupling sometimes found in all-wheel drive cars. The fluid in the clutch gets thicker as it heats up, causing the fan to spin faster to catch up with the engine rotation. When the car is cold, the fluid in the clutch remains cold and the fan spins slowly, allowing the engine to quickly warm up to its proper operating temperature.
Many cars have limited slip differentials or viscous couplings, both of which use clutches to help increase traction. When your car turns, one wheel spins faster than the other, which makes the car hard to handle. The slip differential makes up for that with the help of its clutch. When one wheel spins faster than the others, the clutch engages to slow it down and match the other three. Driving over puddles of water or patches of ice can also spin your wheels. You can learn more about differentials and viscous couplings in How Differentials Work.
Gas-powered chain saws and weed eaters have centrifugal clutches, so that the chains or strings can stop spinning without you having to turn off the engine. These clutches work automatically through the use of centrifugal force. The input is connected to the engine crankshaft. The output can drive a chain, belt or shaft. As the rotations per minute increase, weighted arms swing out and force the clutch to engage. Centrifugal clutches are also often found in lawn mowers, go-karts, mopeds and mini-bikes. Even some yo-yos are manufactured with centrifugal clutches.
Clutches are valuable and necessary to a number of applications. For more information on clutches and related topics, check out the links on the following page.
離合器工作原理
如果您駕駛手動變速箱的汽車,您可能會驚訝地發(fā)現,它有一個以上的離合器。事實證明,與自動變速器汽車離合器相比,有許多種類離合器在你可能看到或每天使用:許多無繩演習有離合器,鏈鋸有離心離合器,甚至一些部件也有一個離合器。
Diagram of car showing clutch location. See more clutch images.
在本文中,您會了解為什么你需要一個離合器,在您的汽車離合器工程和一些有趣的發(fā)現,也許不足為奇。
離合器是有用的設備,有兩個旋轉軸。在這些設備中,其中一個軸通常是驅動馬達或滑輪,其他軸驅動其他設備。例如,一軸驅動電機和其他驅動鉆夾頭。離合器連接從動盤和壓盤,以便它們可以被貼在一起,旋轉同樣的速度,或脫鉤,并以不同的速度旋轉。
在汽車中,您需要一個離合器,因為發(fā)動機的轉速所有的時間中,但并不是所有的時間都傳遞動力。為了讓汽車停止傳遞動力不造成發(fā)動機過載,車輪需要斷開發(fā)動機傳遞動力。離合器使我們能夠順利地進行旋轉發(fā)動機的非線性傳遞,通過控制離合器壓盤與摩擦片之間的滑動。
了解離合器的特點,它有助于了解一點摩擦片,這是衡量離合器的標準。摩擦所造成的傳力高峰和低谷的每一部分,每一個平面-甚至是非常平滑的表面仍然有微小的高峰和低谷。這些較大的高峰和低谷,就是摩擦片研究的對象。您可以了解更多關于離合器如何摩擦工作。
離合器的工作,產生于摩擦離合器壓盤和飛輪。我們將探討如何共同工作,這些零件將在下面介紹。
飛輪,離合器片和摩擦在汽車的離合器,一個飛輪連接到發(fā)動機,離合器踏板連接傳輸。
當你的腳離開踏板,彈簧推動壓力板對離合器盤,而這反過來壓力又回位。這種轉速控制包括發(fā)動機,變速器輸入軸,使他們自旋同樣的速度。
壓盤
離合器傳遞的動力取決于摩擦離合器盤和飛輪,有多少轉矩通過飛輪壓盤傳遞給膜片彈簧。摩擦離合器作用就像描述的摩擦制動器的工作一樣,但彈簧壓力離合器壓盤不是像制動器那樣依靠抱緊制動盤。
當離合器踏板被踏下時,機械或液壓活塞推動撥叉,這些壓力通過分離軸承對中間的膜片彈簧起作用。把膜片彈簧是推離了壓盤的附近達到讓離合器分離的效果。
請注意彈簧離合器從動盤。這些彈簧有助于緩解傳輸的過大動力沖擊離合器盤轂。這種設計通常非常有效,但它確實有一些缺點。讓我們分別看看離合器問題和其他用途的離合器在以下的內容中講解。
從動盤
常見問題:
從20世紀50年代到20世紀70年代,你可以指望得到5萬至七萬里程汽車的離合器。離合器現在可以超過去年八點零零零萬英里如果您使用它們輕輕地和維持好。如果不是照顧,離合器就可以開始打破在35000英里。卡車一貫超載或經常拖重物,也可以有問題相對較新的離合器。
最常見的問題是,離合器摩擦材料的磨損。摩擦材料在離合器盤非常相似的摩擦材料的墊片的盤式制動器的鼓式制動器-過了一段時間,它磨穿了。當大部分或全部的摩擦材料已經一去磨損了了,離合器效率將開始下滑,并最終將不會傳送任何轉矩從發(fā)動機到車輪。
離合器只能傳送離合器盤和飛輪的旋轉速度不同。當他們被鎖在一起,摩擦材料是緊密舉行接合與飛輪,他們自旋同步。只有當離合器盤下滑對飛輪的穿著發(fā)生。因此,如果您是一個司機,踩離合器的次數多,您的離合器磨損快得多。
有時,問題不在于傳遞的摩擦力下滑,但問題是。如果您的離合器裝配不正確,它將繼續(xù)聯入輸入軸。這可能會導致磨,或完全防止您的車進入齒輪。一些常見的原因可能導致離合器出問題:
? 損壞或拉伸離合器拉線-拉線需要適量的張緊力。
? 液壓泵有缺陷/或主離合器液壓瓶-泄漏保持液壓瓶必須建立必要的壓力。
? 空氣中的氣壓線-空氣影響液壓,空氣流體需要建立適當壓力。
? 不匹配的離合器組件-并非所有的售后配件與您的離合器能匹配。
“硬”離合器也是一種常見的問題。所有離合器需要一些相應的轉矩范圍。如果您必須緊逼踏板上,可能會有一些錯誤的。堅持或有約束力的踏板聯系,電纜,交叉軸或旋轉球的常見原因。有時堵塞或磨損在液壓系統(tǒng)也可能導致硬離合器。
另一個問題與離合器是一個破舊投擲出軸承,有時稱為離合器釋放軸承。以手指旋轉壓力板松開離合器。如果你聽到隆隆聲時,離合器繼續(xù)接合,您可能有一個問題,間隙沒有調整好。
離合器診斷試驗
如果您發(fā)現您的離合器已經失效,這是一個在家的診斷測試,任何人都可以執(zhí)行:
啟動你的車,設置停車休息,并把汽車停在原位。
讓您的汽車空轉,聽取了咆哮的噪音的前提下,如果你聽到離合器有這種聲音,這是最有可能傳輸裝置有問題。如果您沒有聽到噪音,請繼續(xù)執(zhí)行步驟 。
讓汽車仍處于原地,開始推動離合器和聆聽噪音。如果你能聽到一些唧唧噪音,這是最有可能的離合器分離軸承的故障。如果您沒有聽到噪音,請繼續(xù)執(zhí)行步驟 用盡全力推動離合器。如果你聽到尖叫聲的噪音,可能故障出自軸承或套管。
如果你聽不到任何噪音在這四個步驟,那么你的問題可能不是出自離合器。如果你能聽到的噪音,并在停止時消失時,離合器可能的一個問題是離合器的操縱機構出了問題。
在以下的內容中,我們會研究一些不同類型的離合器以及他們如何使用。
各類離合器:
還有許多其他類型的離合器在并不在您的知識庫。自動變速器包含幾個離合器。這些離合器接觸和脫離接觸的各種成套行星齒輪。每個離合器付諸實施使用加液壓油。當壓力下降,彈簧導致離合器分離。間隔均勻的離合器鎖環(huán),稱為樣條線的內部和外部的離合器鎖定齒輪和離合器。你可以看到更多關于這些離合器在自動變速器如何工作。
空調壓縮機的汽車有一個電磁離合器。這使得壓縮機即使在引擎關閉也能正常運行。當電流流經磁場線圈的離合器,如當您關閉您的空調,離合器分離。
大多數汽車的發(fā)動機驅動的冷卻風扇的溫控粘性離合器-溫度流體實際驅動離合器。這離合器是處于樞紐的地位,氣流通過散熱器。這種類型的離合器是一種很像粘性聯軸器,在全輪驅動汽車經常出現。液體離合器較多,因為它熱量大,導致風扇旋轉的速度要快趕上發(fā)動機旋轉。當汽車是冷車時,流體在離合器仍然寒冷,風扇轉速慢,使發(fā)動機迅速升溫,以適當的操作溫度。
許多汽車有限滑差或粘性聯軸器,兩者都使用離合器,以提高牽引力。當您的汽車變成一個車輪轉動速度超過了其它車輪時,這使汽車難以應付。在防滑差速器以及離合器的幫助下,當一個車輪轉動速度超過了其它車輪,這樣會使離合器緩慢下來,并符合其它三個車輪的轉速。車下有水坑的水或浮動的冰塊也可以讓車輪空轉。您可以了解更多關于差速粘性聯軸器在如何工作。
天然氣動力鏈鋸離心式離合器,從而使鏈反轉可以停止旋轉,而您不需要關掉引擎。這些工作自動離合器通過利用離心力。輸入連接到發(fā)動機曲軸。輸出可以驅動鏈條,皮帶或骨干。由于輪調,每分鐘增加,逼迫滾珠移出,并迫使離合器進行。離心離合器也常常發(fā)現于割草機,卡丁車,輕便摩托車和小型摩托車。甚至一些纜車離心離合器。
XX學院
畢業(yè)設計說明書
課 題: 離合器(DS 395)的設計
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名
班 組
學 號
指導教師
完成日期 2007-4-26
摘要
離合器(DS 395)的設計
摘要
本文介紹了汽車離合器的發(fā)展過程及其在汽車工業(yè)上的應用, 多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦力離合器,因為它具有從動部分轉動慣量小,散熱性好,結構簡單,調整方便,尺寸緊湊,分離徹底等優(yōu)點,而且由于在結構上采取一定措施,已能做到接合平順,因此現在廣泛用于大,中,小各類車型中。
如今單片干式摩擦離合器在結構設計方面相當完善.采用具有軸向彈性的從動盤,提高了離合器的接合平順性.離合器從動盤總成中裝有扭矩減震器,防止了傳動系統(tǒng)的扭轉共振,減少了傳動系噪聲和動載荷。
隨著人們對汽車舒適性能要求的提高,離合器已在原有基礎上得到不斷的改善,乘用車上越來越多地采用具有雙質量飛輪的扭矩減震器,能更有效地降低傳動系的噪音。
闡述了離合器(DS 395)的摩擦傳動機構設計, 壓盤設計, 離合器蓋設計的步驟。又分析了離合器常見的故障對離合器的影響,以及常見故障排除的一般方法。
關鍵詞: 摩擦傳動機構 壓盤 離合器蓋 常見故障排除
II
Abstract
Coupling (DS 395) design
Abstract
This article introduced the automobile clutch developing process andits in the automobile industry application, in many years experienceand the technical improvement causes the people gradually to tend tothe first choice list type friction force coupling, because ithas the driven partial rotations inertia young, radiation good,structure simple, adjustment convenient, size compact, separationthorough and so on merit, moreover because takes the certain measurein the structure, has been able to achieve the joint to be smooth,therefore the present widely uses in a big way, center, in small eachkind of vehicle type.
Now the list type friction clutch quite consummates in thestructural design aspect Uses has axial elastic enhancedthe coupling joint smoothness Clutch driven disk always becomes theChinese dress to have the torque shock absorber, had prevented thetransmission system reverse resonated, reduced the noise andmoves the load.
Along with the people to the automobile comfortable performancerequirement enhancement, the coupling had the unceasing improvement inthe original foundation, while more and more many uses with thevehicle on has the double quality flywheel the torque shock absorber,can effectively reduce noise.
Elaborated coupling (DS 395) the friction drive organization design,presses the plate design, design step. Also has analyzedthe coupling common breakdown to the coupling the influence, as wellas common trouble shooting general method.
Key word: the friction drive organization ; presses plate;
lid of coupling; common trouble shooting
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………I
ABSTRACT…………………………………………………………………………II
第一章 引言………………………………………………………………………1
第二章 離合器(DS 395)的設計………………………………………3
2.1摩擦傳動機構………………………………………………………3
2.2壓盤設計……………………………………………………………4
2.2.1壓盤傳力方式的選擇………………………………………4
2.2.2壓盤幾何尺寸的確定………………………………………5
2.2.3傳力片的設計及強度校核………………………………5
2.3 離合器蓋設計……………………………………………………6
2.3.1 在設計時應特別注意以的問題…………………………6
2.3.2 離合器的分離裝置………………………………………6
2.3.3 分離桿的材料與熱處理…………………………………8第三章 摩擦離合器使用維護………………………………………9
3.1 摩擦離合器的概念………………………………………………9
3.2 摩擦離合器應能滿足的基本要求………………………………9
3.3 離合器常見的故障………………………………………………9
3.3.1 離合器故障大致的分類…………………………………9
3.3.2 故障原因分析……………………………………………9
3.3.3 離合器打滑的概述………………………………………10
3.3.4 離合器抖動的分析………………………………………11
3.3.5 檢查、故障排除和安裝…………………………………13
結語………………………………………………………………………………15
參考文獻…………………………………………………………………………17
致謝………………………………………………………………………………18
畢業(yè)設計說明書
第一章 引言
離合器裝在發(fā)動機與變速器之間,汽車從啟動到行駛的整個過程中,經常需要使用離合器。
它的作用是使發(fā)動機與變速器之間能逐漸接合,從而保證汽車平穩(wěn)起步;暫時切斷發(fā)動機與變速器之間的聯系,以便于換檔和減少換檔時的沖擊;當汽車緊急制動時能起分離作用,防止變速器等傳動系統(tǒng)過載,起到一定的保護作用。
離合器類似開關,接合或斷離動力傳遞作用,因此,任何形式的汽車都有離合裝置,只是形式不同而已。
自動變速器的液力變扭器已經具有離合作用,而手動變速器的離合器主要是采用摩擦形式,并獨立成為一種裝置,有自己的控制系統(tǒng)。
因此,普通手動變速器汽車都有離合器踏板裝置,安裝在駕車者座椅地面前左端。本文內容主要闡述手動變速器轎車上的摩擦片式離合器及其控制形式。
轎車采用膜片離合器,它由主動部分(由殼體、膜片彈簧、壓盤等組成的整體并用螺釘固定在發(fā)動機飛輪上),被動部分(由摩擦片與從動盤組成)和操縱部分組成。
被動部分裝在飛輪與壓盤之間,通過滑動花鍵套在變速器的輸入軸上。在膜片彈簧的彈力作用下,從動盤、壓盤與飛輪夾緊,發(fā)動機工作時,飛輪和壓盤通過它們與摩擦片之間的摩擦帶動從動盤一起旋轉,將扭矩傳遞給變速器主動軸。當駕車者踩下離合器踏板,操縱部分的分離叉將分離軸承推向前,推動膜片彈簧下端,使膜片彈簧上端繞支點轉動并拉動壓盤向后移動,解除了壓盤與摩擦片之間的壓緊力,發(fā)動機只能帶動主動部分旋轉,無法將扭矩傳遞給變速器。當駕車者松開離合器踏板,操縱部分將分離軸承拉回來,膜片彈簧下端壓力解除,恢復原位,壓盤在膜片彈簧壓力下又向前移動并將摩擦片壓緊,發(fā)動機又可將扭矩傳遞至變速器。
摩擦片上還均勻分布了若干只橫置的螺旋小彈簧,用于減少離合時的沖擊和振動。
目前,汽車離合器操縱形式有拉線和液壓式兩種,轎車多用液壓操縱式,它具有噪聲小、省力、平穩(wěn)、布置方便的優(yōu)點,由總泵、分泵、軟管、踏板等組成。當駕車者踩下離合器踏板時,推桿推動總泵活塞使油壓增高,通過軟管進入分泵,迫使分泵拉桿推動分離叉,將分離軸承推向前;當駕車者松開離合器踏板時,液壓解除,分離叉在回位彈簧作用下逐漸退回原位,離合器又處在接合狀態(tài)。
實際上早在1920年就出現了單片干式離合器,這和前面提到的與發(fā)明石棉基的摩擦面片有關.但在那時相當一段時間內,由于技術設計上的缺陷,造成了單片離合器的接合時不
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夠平順等問題.第一次世界大戰(zhàn)后初期,單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的摩擦面片是帖附在主動輪飛輪和壓盤上,彈簧布置在中央,通過杠桿放大后作用在壓盤上.后來改用多個直徑較小的彈簧(一般至少6個),沿著圓周布置直接壓在壓盤上,成為現今最為通用的螺旋彈簧布置方法.這種布置在設計上帶來了實實在在的好處,使壓盤上彈簧的工作壓力分布更均勻,并減少了軸向尺寸。
多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦力離合器,因為它具有從動部分轉動慣量小,散熱性好,結構簡單,調整方便,尺寸緊湊,分離徹底等優(yōu)點,而且由于在結構上采取一定措施,已能做到接合平順,因此現在廣泛用于大,中,小各類車型中。
如今單片干式摩擦離合器在結構設計方面相當完善.采用具有軸向彈性的從動盤,提高了離合器的接合平順性.離合器從動盤總成中裝有扭矩減震器,防止了傳動系統(tǒng)的扭轉共振,減少了傳動系噪聲和動載荷。
隨著人們對汽車舒適性能要求的提高,離合器已在原有基礎上得到不斷的改善,乘用車上越來越多地采用具有雙質量飛輪的扭矩減震器,能更有效地降低傳動系的噪音。
對于重型離合器,由于商用車趨于大型化,發(fā)動機功率不斷加大,但離合器允許加大尺寸的空間有限(現離合器從動盤的直徑已達430mm),離合器的使用條件日酷一日,增加離合器的傳扭能力,提高其使用壽命,簡化操作,已成為重型離合器當前的發(fā)展趨勢.為了提高離合器的傳扭能力,在重型汽車上可采用雙片干式離合器.從理論上講,在相同的徑向尺寸下,雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的1倍.但受到其他客觀因素的影響(如散熱等),實際的效果要比理論值低一點。
現在,電子技術也進入了離合器系統(tǒng)。一種由控制單元(ECU)控制的離合器已經應用在多款的轎跑車上。其ECU匯集油門踏板、發(fā)動機轉速傳感器、車速傳感器等信號,驅動伺服馬達機構施行自動變速。
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第二章 離合器(DS 395)的設計
2.1摩擦傳動機構
摩擦離合器的基本結構是摩擦傳動機構,它依靠摩擦來傳遞轉矩。摩擦力F是一種耗散力,它的作用方向與運動方向相反。
摩擦力定律說明,摩擦力F的大小和正壓力N成正比。比例系數為摩擦系數μ。摩擦力本質是非線性的,他有多個值,其最大值為μN.如果,作用力F<μN,則摩擦力就只能等于作用力F,當F>μN時,滑塊就要產生運動,引起滑塊加速的力為
Fa=F-μΝ=F-Ff.
當滑塊繞作用半徑等速轉動時,此時最大的摩擦力Ff(假想)產生的摩擦力矩為Tf:
Tf=ReFf=ReμN
式中,Re為有效作用半徑。
Tf就是摩擦機構利用摩擦的轉矩容量。轉矩容量(或扭矩容量)反映的是摩擦所傳遞轉矩的極限能力而不一定是它實際傳遞轉矩的大小。其中Re如何確定非常重要,它是兩種數學模型可用。一種模型是認為正壓力均勻分布于摩擦面上,現如下分析。
設定一圓環(huán),其上作用有一正壓力N和轉矩T,圓環(huán)外徑為Ro,內徑為Ri。若圓環(huán)產生轉動,則轉動會產生摩擦力矩。
因假定壓力均勻分布,則圓環(huán)上單位面積的壓力為
P=N/π(Ro2-Ri2)
現考慮圓環(huán)上微圓面積上產生的摩擦力矩dTf,它距離中心為r,圓環(huán)厚dr,則該微圓環(huán)面積上產生的摩擦力矩dTf為 dTf=2πrdrpμr
摩擦盤上壓力均勻分布時其有效的摩擦作用半徑Re為 Re=2(R3o-R3i)μN/3(R2o-R2i)
實際上,由于溫度等因素影響造成接觸表面的翹曲使正壓力分布不均,摩擦系數在各處也并不相等,于是提出了另一種模型。該模型認定壓力從Ri到Ro遞減,它是1/R的函數,此時認為有效的摩擦半徑Re為 Re=(Ro+Ri)/2
下面根據轉矩容量的概念來確定實際離合器的轉矩容量Tc。由于離合器的從動盤兩面都是摩擦面,而且離合器所用的從動盤不止1個,這樣離合器轉矩容量Tc的基本計算公式為 Tc=ZTf=ZreμN Tc=2×(297+260)/2×10-3×3100=1726.7(N?m)
式中,Z為離合器摩擦工作面數,單片為2,雙片為3…
若把兩種模型不同的Re代入式,就得到兩種不同的離合器轉矩容量Tc的計算公式,
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它們之間的差別之是反映了兩種不同的假設。不管怎樣解釋,對上述兩種模型既不能說誰對誰錯,也難分清楚那一種模型更好。這是由于二者都只是把復雜的現象作一系列簡化后得出的,它們只能起對離合器的轉矩容量作估算的作用。而現實情況時,溫度、時間因素都會影響離合器容量的大小,所以不能肯定上述簡單公式何者更準。
在初步確定離合器的結構形式(如單片、采用有機面片、膜片彈簧等)之后,就要確定其基本結構尺寸、參數,它們是:
(1) 摩擦片外徑D=297mm;
(2) 單位壓力p=25N/cm2;
(3) 后備系數β=0.36;
在選定這些尺寸參數時,下列一些車輛參數對它們有重大影響:
(1) 發(fā)動機最大轉矩Temax;
(2) 整車總質量ma;
(3) 傳動系總的速比i∑;
(4) 車輪滾動半徑rk;
2.2壓盤設計
2.2.1 壓盤傳力方式的選擇
壓盤是離合器的主動部分,在傳遞發(fā)動機轉矩時,它和飛輪一起帶動從動盤轉動,所以它必須和飛輪有一定的聯系,但這種聯系又應允許壓盤在離合器分離過程中能自由地做軸向移動,使壓盤和從動盤脫離接觸。壓盤和飛輪間常用的連接方式以下幾種 。離合器蓋用螺栓固定在飛輪上,在蓋上開有長方形的窗口,壓盤上則鑄有相應的凸臺,凸臺伸進蓋上的窗口,由離合器蓋帶動壓盤??紤]到摩擦片磨損后壓盤將向前移,因此在設計新離合器時,應使壓盤凸臺適當高出蓋上窗口以外,以保證摩擦片磨損至極限時仍能可靠傳動。
此外,在單片離合器中也采用鍵式連接方法,中間壓盤通過鍵,壓盤則通過凸臺?,F在廣泛采用傳力片的傳動方式,由彈簧鋼帶制成的傳力片的一端鉚在離合器蓋上,另一端用螺釘固定在壓盤上。為了改善傳力片的受力情況,它一般都是沿圓周切向布置。這種傳力片的連接方式還簡化了壓盤的結構,降低了對裝配精度的要求,并且還有利于壓盤的定中。
壓盤的結構形狀除與傳力方式有關外,還與壓緊方式和分離方式有關。在采用沿圓周分布的圓柱螺旋彈簧作壓緊彈簧時,壓盤上應鑄有圓柱形凸臺作為彈簧的導向座。而在采用膜片彈簧或中央彈簧時,則在壓盤上鑄有一圈凸起以供支承膜片彈簧或彈性壓桿之用。
2.2.2 壓盤幾何尺寸的確定
壓盤厚度的確定主要依據以下兩點:
1) 壓盤應具有足夠的質量
在離合器的接合過程中,由于滑磨的存在,每接合一次的過程中都要產生大量的熱,而每次接合的時間又短(大約3s左右),因此熱量根本來不及全部傳到周圍空氣中去,必然導致摩擦副的溫升.在使用頻繁和艱難條件下工作的離合器,這種溫升就更為嚴重.它不僅會引起摩擦片摩擦系數下降,加劇磨損,嚴重時甚至會引起摩擦片和壓盤的燒損.
由于用石棉(或其他有機物)材料制成的摩擦片導熱很差,在滑磨過程中所產生的熱主要有飛輪和壓盤等零件吸收,為了使每次接合時的溫升不致過高,故要求壓盤具有足夠大的質量來吸收熱量.
2) 壓盤應具有較大的剛度
壓盤應具有足夠大的剛度和合理的結構形狀,以保證在受熱的情況下不致因產生翹曲變形而影響離合器的徹底分離和摩擦片的均勻壓緊.
鑒于以上兩個原因,壓盤一般都做的比較厚(一般不小于10mm),而且在內緣做成一定錐度以彌補壓盤因受熱變形后內緣的凸起.此外,壓盤的結構設計還應注意加強通風冷卻,如雙片離合器的中間壓盤體內開有許多徑向通風孔,近年來這種結構也開始在單片離合器的壓盤中采用.
壓盤設計時在初步確定壓盤厚度以后,應校核離合器接合一次時的溫升,它不應超過8~10.若溫升過高,可適當增加壓盤的厚度.
校核計算的公式如下:
τ=γL0.50/cm壓
式中,τ-溫升
L-滑磨功
γ-分配到壓盤上的滑磨功所占的百分比:單片離合器壓盤,γ=0.50;雙片離合器壓盤,γ=0.25;雙片離合器中間壓盤,γ=0.50;
c-壓盤的比熱容,對鑄鐵壓盤,c=544.28J/(kg.K);
m壓-壓盤質量 τ=γL/cm=0.50×6.3×106/6.43×102×544.28=9℃
2.2.3 傳力片的設計及強度校核
傳力片在不同的離合器結構中,起的作用不完全相同。基本上有兩種情況,對于周置螺旋彈簧離合器的傳力片,它主要承擔離合器壓盤傳遞發(fā)動機的轉矩,使之成為摩擦副中的主動件,而壓盤的分離由分離桿來完成。而現在膜片彈簧離合器中的壓盤傳力片,除了要承擔傳遞發(fā)動機的轉矩之外,還要依靠傳力片的彈性作用使壓盤分離(如果不想用傳力片來分離壓盤也可以)。利用傳力片來分離壓盤,在離合器結構設計上要簡單些,但傳力片受力狀況要復雜得多,傳力片的負荷也更嚴重,故必須仔細的對它進行強度校核。
2.3 離合器蓋設計
離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起,通過它傳遞發(fā)動機的一部分轉矩給壓盤。此外它還是離合器壓緊彈簧和分離桿的支承殼體。
2.3.1 在設計時應特別注意以的問題
1. 剛度問題
離合器分離桿支承在離合器蓋上,如果蓋的剛度不夠,則當離合器分離時,可能會使蓋產生較大的變形,這樣就會降低離合器操縱部分的傳動效率,嚴重時可能導致分離不徹底,引起摩擦片的早期磨損,還會造成變速器換擋困難。
為了減輕重量和增加剛度,小轎車和一般載貨汽車的離合器常用厚度約為3-5mm的低碳鋼板沖壓成比較復雜的形狀。重型汽車由于批量少,為了降低成本,增加剛度則長常采用鑄鐵的離合器蓋。
2. 通風散熱問題
為了加強離合器的冷卻,離合器蓋上必須開許多通風窗口。
3. 對中問題
離合器內裝有壓盤、分離桿、壓緊彈簧等零件,因此它相對發(fā)動機飛輪曲軸中心線必須要有良好的定心對中,否則會破壞系統(tǒng)整體的平衡,嚴重影響離合器的正常工作。
對中方式常用的有以下兩種:一是用止口對中,鑄造的離合器蓋以外圓與飛輪上的內緣圓止口對中。二是用定位銷或定位螺栓對中。
2.3.2 離合器的分離裝置
離合器的分離裝置包括分離桿和分離軸承
1. 分離桿結構型式的選擇
在離合器分離和接合的過程中,踏板與壓盤之間運動聯系的最后環(huán)節(jié)為分離桿。周置螺旋彈簧離合器的分離桿數目一般采用3-6個。分離桿的結構型式與壓緊彈簧的類型有著密切的關系,在中央彈簧離合器中,只有彈性壓桿而沒有分離桿一詞,廣義上來說,離合器分離時它已不再傳遞彈簧的工作壓力,故也可算分離桿。
2. 分離桿設計
分離桿設計時要注意如下幾個問題。
1) 分離桿要有足夠的剛度
在分離離合器時,分離桿要承受很大的力,如果剛度不夠,會引起較大的變形,這不僅要降低離合器操縱機構的傳動效率,甚至還可能出現離合器分離不徹底。因此在結構設計時,一定要設法增加分離桿的剛度,提高其抗彎曲的能力,以減少在受力時的變形。分離桿都有加強筋。
2) 分離桿的鉸接處應避免運動上的干涉
分離離合器時,壓盤沿其軸線做平行移動,分離桿與壓盤的鉸接點也是跟著壓盤一起平移。與此同時,這個鉸接點還必須繞分離桿的中間點做圓弧運動。顯然,同一個點同時要做兩種運動是不可能的,這就是所說的運動干涉現象。為了避免這中運動干涉,保證離合器能順利地分離,在分離桿鉸接處的結構上必須采取相應的措施。
分離桿的中間支承叉用螺釘固緊在離合器蓋上,分離桿插在支承的槽內。支承叉孔中插入一圓柱銷上銑削有平面的支承銷,并固定在支承叉中不能轉動,分離桿上的中間孔徑較大。還能放入一短的小滾柱,分離桿就支承在支承銷及與支承銷切削面平面相接觸的小滾住上。由于小滾住在分離桿孔內有配合間隙,因此當離合器分離時,小滾住可在支承銷的平面上移動,使分離桿的中間支點成為一個可以活動的支承,以適應壓盤運動的要求。
分離桿的支承叉與離合器蓋的連接處采用了帶球面調整螺母,而且支承叉的軸個離合器蓋上的孔之間還留有間隙。這樣,在離合器分離時,支承叉可在離合器的孔中擺動,以避免分離桿的運動干涉。
擺動塊式分離桿有分離桿,浮動銷,調整螺栓及擺動塊、分離桿彈簧等組成。當離合器處于結合狀態(tài)時,在離心力的作用下,柘城著分離桿的浮動銷處于支承調整螺栓的孔的靠外處。在分離桿分離時,分離桿的內端向左運動,浮動銷沿螺栓孔中的平面向內運動,與此同時擺動塊繞其在壓盤上的支承處擺動,而擺動塊的另一端則在分離桿上做圓弧移動,移動量一般都不大(約1mm)。
3)分離桿內端的高度應可以調整
為了保證在離合器分離時分離軸能同時壓緊所有的分離桿,使每個分離桿的受力均衡,并使壓盤不致產生歪斜,造成離合器分離不徹底和結合過程中離合器的抖動現象,要求各分離桿的內端必須位于壓盤的同一平面上(其高度差一般不超過0.2mm)。為了達到這個要求,分離桿在結構上都有相應的調整環(huán)節(jié)。
4)分離桿的鉸接處應采用滾針軸承或刀口支承
為了減少磨損和提高效率,分離桿的鉸接處應采用滾針軸承或刀口支承。如在北京212吉普車上的離合器分離桿與壓盤的鉸接撤采用了19個¢1.60-0.010的軸承滾針;SH361型汽車離合器分離桿的鉸接處采用了19個¢2.5的軸承滾針。
2.3.3 分離桿的材料與熱處理
分離桿一般由低碳鋼板(08剛)沖壓或由中碳鋼(3號鋼)鍛造而成。為了提高耐磨性能,表面進行氰化處理,層深0.5~0.3mm,硬度HRC58~63。
擺動塊由中碳鋼板沖壓而成,擺動塊由厚2.5mm的35號鋼帶制成,表面氰化,層深0.5~0.3mm,硬度HRC56~62。
第三章 摩擦離合器使用維護
3.1 摩擦離合器的概念
離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用,或是用液體作為傳動介質(液力偶合器),或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉矩,使兩者之間可以暫時分離,又可逐漸接合,在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。
目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。
發(fā)動機發(fā)出的轉矩,通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用,傳給從動盤。當駕駛員踩下離合器踏板時,通過機件的傳遞,使膜片彈簧大端帶動壓盤后移,此時從動部分與主動部分分離。
3.2 摩擦離合器應能滿足的基本要求
(1)保證能傳遞發(fā)動機發(fā)出的最大轉矩,并且還有一定的傳遞轉矩余力。
(2)能作到分離時,徹底分離,接合時柔和,并具有良好的散熱能力。
(3)從動部分的轉動慣量盡量小一些。這樣,在分離離合器換檔時,與變速器輸入軸相連
部分的轉速就比較容易變化,從而減輕齒輪間沖擊。
(4)具有緩和轉動方向沖擊,衰減該方向振動的能力,且噪音小。
(5)壓盤壓力和摩擦片的摩擦系數變化小,工作穩(wěn)定。
(6)操縱省力,維修保養(yǎng)方便。
3.3 離合器常見的故障
3.3.1 離合器故障大致的分類
(1) 分離不徹底;
(2) 離合器打滑;
(3) 離合器接合時發(fā)抖
(4) 振動、噪聲;
(5) 零件損壞;
(6) 踏板力過大;
離合器的某一故障也許會是若干種原因綜合作用的結果。
3.3.2 故障原因分析
分離不徹底
造成離合器分離不徹底的原因大致有以下3個方面
1. 變速器第1軸(輸入軸)前端在飛輪孔中的導向軸承磨損
導向軸承磨損會引起變速器第1軸的徑向跳動或者軸承不能自由轉動,這兩種情況都會造成即使離合器分離,變速器第1軸仍然轉動,表現出離合器沒有分離。
2. 從動盤的原因
這可能有3種情況:
(1) 從動盤故障:由于零件的失效、操作不當或安裝技術不恰當引起從動件損壞或變行等,造成離合器從動盤轂在變速器第1軸花鍵上不能自由滑動。
(2) 從動盤轂花鍵膠合:從動盤轂花鍵在花鍵軸上的活動不靈活,移動受阻。其表現為離合器壓盤已分離,而從動盤不易從飛輪面處脫開,使得變速器第1軸繼續(xù)旋轉。造成這種情況的原因可能是,花鍵配合面生銹、沾污、配合不恰當,或花鍵軸上有刻痕、毛刺、飛邊等。
(3) 從動盤摩擦面附著于飛輪或壓盤表面:引起從動盤附著的原因通常是較長時間沒有使用離合器,在摩擦材料和對偶件鑄鐵零件間引起化學性生銹結合。這類問題通常和氣候條件有關。
3. 離合器蓋總成安裝不當,變形過大
離合器蓋總成安裝到飛輪面上后,若安裝不當則會引起蓋的扭曲,造成壓盤的升程不勻,壓盤發(fā)生歪斜。壓盤的歪斜會造成分離不徹底。此外,離合器蓋、摩擦片組合不當,也會出現壓盤升程不勻現象。如果離合器蓋剛度不夠,在分離時變形過大,也會造成因分離行程過大而不能徹底分離。
3.3.3 離合器打滑的概述
引起離合器打滑的結構因素很多:
1. 離合器從動盤
1) 摩擦面上沾油
離合器打滑可能是從動盤摩擦面片上有油污,這可能是由于發(fā)動機曲軸后主油封的滲漏所致。應該設法讓滲漏出的油進到離合器蓋前面的飛輪并通過甩油孔甩出。一旦摩擦面片上有油,摩擦面片的摩擦系數就會立即變小從而發(fā)生滑動。離合器打滑后生成大量的熱,最終導致離合器燒損失效。
摩擦面片上的油污也可能是從變速器第1軸油封處滲過來的,這可能是因為變速器第1軸油封失效所致,變速器第1軸導向軸承的磨損,或者變速器第1軸和發(fā)動機曲軸不同心都會使該油封提前失效。
在變速器第1軸花鍵上潤滑脂過多也容易使摩擦面片上沾油污。為了便于把變速器第1軸插入離合器從動盤轂花鍵孔中,其花鍵軸上常涂抹適量潤滑脂,若潤滑脂過量,在離心力作用下,將沿花鍵槽流出甩到從動盤的摩擦面片上,使離合器打滑。
2) 摩擦面磨損
摩擦面磨損若是在正常的范圍之內不應有問題,若摩擦片的磨損超過了設計上允許的限度,則夾緊載荷將過分減少,帶一定程度即要發(fā)生打滑。駕駛員操作野蠻或離合器操縱系統(tǒng)調整不當,都會造成摩擦面的早期磨損。
3) 從動盤厚度不恰當造成夾緊力不夠。
2. 離合器蓋總成
離合器蓋總成的問題關鍵是夾緊載荷不夠。其原因可能是預緊力過大、離合器蓋總成中的一些不匹配、彈簧損壞.離合器在接合過程中產生的熱量過多會使溫度升高過于劇烈,從而引起壓盤鑄件的翹曲和彈簧彈力的減弱,這些又將進一步加劇離合器的打滑,形成一種惡性循環(huán).
3.操縱系統(tǒng)
操縱系統(tǒng)如果不能及時復位,分離間隙就不能及時調整而使離合器不能正常全部接合,從而引起打滑.
3.3.4 離合器抖動的分析
1. 離合器從動盤
摩擦面上油污.摩擦面上有油污會引起離合器發(fā)抖.離合器發(fā)抖通常只在接合時覺察到,而在低速起步時會持續(xù)發(fā)生.它給人的感覺是汽車在震竄.因為摩擦面上油污改變了摩擦副的摩擦系數,其值不再穩(wěn)定.斷續(xù)的摩擦形成了摩擦副對偶件間的咬合-滑動,從而引起離合器抖動.軸向彈性失效.離合器發(fā)抖是離合器接合過程中不能忍受的結合品質.在一些車輛中,離合器從動盤有適當的軸向彈性,它能影響到接合品質并消除離合器的發(fā)抖.在這類車中從動盤軸向彈性失效的后果是嚴重的.
2. 離合器蓋總成不符合技術要求
如果壓盤表面和離合器蓋與飛輪相接合的表面不平行,那么當離合器接合時,在360°的轉動范圍內所傳遞的轉矩就會改變,這種轉矩的改變在轉動中呈周期性,這種周期性的脈動會變成激勵力,若傳動系的固有頻率和它一致,就會引起抖動.從動盤兩側的摩擦面若互不平行,也會有類似的情況.傳動系的特性和剛度會受到如發(fā)動機懸置、懸架彈簧、減震器等元件老化的影響,并隨傳動系中一些零件的磨損、開裂、破損、滲漏等因素而改變。
3. 離合器操縱系統(tǒng)布置
離合器操縱系統(tǒng)布置不當會引起抖動的現象。發(fā)動機-離合器-變速器動力總成是通過彈性懸置安裝在車架上的,在汽車起步離合器接合過程中,汽車后驅動橋受到一反轉矩作用。橋殼受力的平衡只能靠懸架彈簧力,由于懸架彈簧受力后的變形,橋殼將沿順時針方向轉過一個角度,這樣,傳動軸長度要發(fā)生變化,如果傳動軸花鍵內阻力較大,就無法使傳動軸長度改變。但由于發(fā)動機懸置的彈性,使發(fā)動機-離合器-變速器動力總是相對車架在縱向方向產生位移,而離合器操縱系統(tǒng)安裝在車架上的,這樣,就可能造成離合器重新分離。
4. 發(fā)動機運轉不均勻有時發(fā)動機運轉不均勻也會造成離合器抖動。
噪音和振動和離合器有關的引起噪音和振動的原因有多方面:
1. 前導向軸承損壞
由于前導向軸承損壞引發(fā)的噪音。只要離合器分離必定出現噪音,離合器一旦接合噪聲就沒有了。有時會把這種噪聲誤解為分離軸承的失敗所致,所以要注意分辨。變速器安裝不當,往往使導向軸承額外受力,在離合器使用若干次后就使它損壞,很快出現噪聲。
2. 分離軸承損壞
任何類型的分離軸承失效后都會出現尖銳噪聲。如果分離軸承有故障,那么噪聲隨離合器踏板力的增加而增加。如果噪聲在離合器分離后才出現,那就是前導向軸承有故障。離合器完全接合后出現的噪聲,會來自于變速器。離合器操縱系統(tǒng)軸承預緊度不夠。也能引發(fā)噪聲。
3. 扭轉減震器有問題
如果變速器在空擋,發(fā)動機在運轉,可以在車廂內聽到“格格”聲,這是變速器中發(fā)生的噪聲。這和離合器從動盤中的扭轉減震器結構性能改變有很大關系。
4. 分離軸承、變速器第1軸、飛輪、離合器蓋不同心
這是制造、安裝綜合性問題。不同心會使分離軸承和分離桿接觸時偏心或成角度接觸,從而導致分離軸承要承擔更大的負荷,加速磨損并出現噪聲。
5. 飛輪-離合器總成不平衡
離合器總成安裝到飛輪上時,注意將“質量偏重的一面”和“質量偏輕的一面”相對應安裝,這有助于飛輪-離合器總成的整體平衡。如果安裝時與上述情況相反,將會更加不平衡,引起強烈振動。
6. 離合器蓋總成安裝螺釘松動
有的離合器蓋總成用螺釘的圓柱凸肩或定位銷來定位,確保離合器蓋總成和發(fā)動機曲軸同心。如果這些定位機構在安裝時沒能起到定心作用,就會引發(fā)系統(tǒng)的振動。
3.3.5 檢查、故障排除和安裝
(1)拆下離合器后注意是否漏油。如果漏油,請檢查油封并更換。
(2)檢查同心度問題。注意離合器分離桿或膜片彈簧分離指和分離軸承有否偏心磨損,根據需要進行校正。
(3)檢查飛輪表面是否有磨損、翹曲、變色、裂紋等不良現象,通??捎媚ハ鞯姆椒▽⑵湫迯汀H绻麢z查出飛輪表面有裂紋應予以更換。
(4)檢查分離軸承套管磨損的均勻性或者它是否出現損壞跡象。磨損不均勻表示分離撥叉-球頭支柱有問題或液壓力連桿系統(tǒng)有問題,根據需要校正。
(5)檢查在曲軸孔中的導向軸承是否需要更換。
(6)檢查分離軸承是否需要更換。
(7)檢查離合器機械操縱系統(tǒng)中各磨損點和液壓操縱系統(tǒng)中管路、儲油罐、主缸和分缸的狀況。在有問題處校正修理,必要時更換。
(8)確認飛輪殼內無潤滑油和碎片。
(9)確認分離軸承在分離軸承座安裝良好,軸承座在其套管上能自由滑動。
(10)檢查變速器第1軸上是否生銹、有刻痕和毛刺,必要時修正并抹少量潤滑脂。
(11)用定心工具,使從動盤和對中,注意從動盤上標記“飛輪側”的符號,使它對準飛輪面。
(12)離合器蓋總成用定位裝置使其和飛輪定心。把所有安裝螺栓擰入飛輪。如果設計上只有螺栓,先上緊幾個螺栓,然而再擰緊其余的螺栓。若除了螺栓外還有導向螺柱,則首先上緊導向螺柱,然后前后交叉擰緊螺栓,每次擰緊不超過兩圈。
(13)安裝變速器時一定要用支承物,小心地使變速器第1軸的花鍵對準離合器從動盤轂的花鍵孔,使之能順利插入,而不損壞導向軸承或使從動盤彎曲,一定不能使變速器無支承地僅依靠第1軸懸掛在飛輪殼上,否則會嚴重損壞從動盤總成。
(14)要很好地調整離合器操縱系統(tǒng),根據安裝要求,要有適當的踏板自由行程。在發(fā)動機啟動前,檢查離合器的分離情況。變速器掛上高擋讓離合器分離,使之能輕輕地轉動傳動軸,確認從動盤能自由轉動。
(15)最終要進行路駛,開車上路中不斷換變速器擋位,檢查各擋下離合器能否正確分離、平順接合。
結語
在早期研發(fā)的離合器結構中,錐形離合器最為成功.它的原形設計曾裝在1889年德國戴姆勒公司生產的鋼質車輪的小汽車上,它是將發(fā)動機飛輪的內孔做成錐體作為離合器的主動件.采用錐形離合器方案一直延續(xù)到20世紀20年代中葉,對當時來說,錐形離合器的制造比較容易,摩擦面容易修復.它的摩擦材料曾用過蹄-鼓式離合器來代替錐形離合器,這種結構形式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面.蹄-鼓式離合器用的摩擦元件為木塊皮革等,蹄-鼓式離合器的重量較錐形離合器輕.無論錐形離合器或蹄-鼓式離合器,都容易造成分離不徹底甚至出現主,從動件根本無法分離的自鎖現象(當時所提供的材料復合體的摩擦系數變化很大,容易引起自鎖).
現如今所用的盤片式離合器的先驅是多片式離合器,它是直到1925年以后才出現的.多片離合器最主要的優(yōu)點是,在汽車起步時離合器的接合比較平衡,無沖擊.早期的設計中,多片按成對布置設計,一個鋼盤片對著一青銅盤片.采用純粹的金屬的摩擦副,把它們浸在油中工作,能達到更為滿意的性能.
浸在油中的盤片式離合器,盤子直徑不能太大,以避免在高速時把油甩掉.此外,油也容易把金屬盤片粘住,不易分離.但畢竟還是優(yōu)點大于缺點.因為在當時,許多其他離合器還在原創(chuàng)階段,性能很不穩(wěn)定.
石棉基摩擦材料的引進和改進,使得盤片式離合器可以傳遞更大的扭矩,能耐受更高的溫度.此外,由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積,因此可以減少摩擦片數,這是因由多片離合器向單片離合器轉變的關鍵.20世紀20年代末,直到進入30年代時,只有工程車輛,賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器
早期的單片干式離合器有與錐形離合器相類似的問題,即離合器接合時不夠平穩(wěn).但是,由于單片干式離合器結構緊湊,散熱良好,轉動慣量小,所以以內燃機為動力的汽車經常采用它,尤其是成功的開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此.
全套離合器應由兩部分組成:離合器和離合器操縱.
就摩擦式離合器本身而言,按其功能要求,結構上應由下列幾部分組成:主動件、從動件、壓緊彈簧和分離杠桿.
蓋總成通過螺栓安裝到發(fā)動機的飛輪上.飛輪和壓盤為主動件,發(fā)動機的轉矩通過這兩個主動件輸入.飛輪和壓盤之間為從動盤總成,它作為從動件通過摩擦接受由主動件傳來的輸入扭矩,并通過其中間的從動盤轂花鍵輸出轉矩.壓緊彈簧通過壓盤把從動盤總成緊緊壓在飛輪上,形成工作壓力.當發(fā)動機帶動飛輪和壓盤一道旋轉時,通過壓盤上壓緊彈
簧產生的工作壓力所形成的摩擦力,帶動從動盤總成旋轉,完成轉矩的輸出.
離合器通??偸翘幱诮雍蠣顟B(tài).當需要切斷動力時,駕駛員通過離合器操縱系統(tǒng)中的踏板,并經過操縱傳動桿系及分離撥叉推動分離套筒向前,消除間隙,使分離桿繞其在離合器蓋上的支點轉動,克服壓緊彈簧的工作壓力后,壓盤向后移動,從動盤總成不再輸出轉矩.分離套筒向左移動時,在消除間隙后,輸出軸受到了制動,轉速很快下降.此種狀況稱為離合器制動,其目的是為了容易換擋.但這種離合器制動主要用在重型離合器上,一般離合器不一定采用.分離桿和分離軸承之間的間隙通常是需要的,因為從動盤總成因摩擦面磨損后會使壓盤向左移動,如果這一移動受到分離軸承的限制,就會導致壓盤不能很好地壓緊摩擦面,從而造成從動盤在傳扭時發(fā)生打滑現象.離合器使用一段時間后由于間隙消失需要重新調整.現今許多離合器都設計有自動調整間隙的結構,此時間隙就可以為零,并能在任何時候都保持零間隙而不影響離合器的正常工作.這樣就可省卻使用中需經常調間隙的麻煩.
采用能良好潤滑的油料和封閉式的分離軸承,可以免除定期或經常加注潤滑油.采用能自動調整并消除間隙的結構,就無需對它進行經常性的保養(yǎng).合理選擇離合器的結構參數,是保證離合器可靠使用的關鍵因素之一,設計時應允許予以重視.但是一些零件在使用過程中達到一定里程后進行維修更換還是必需的、正常的.這些零件主要是摩擦片、從動盤轂、分離軸承、分離套筒和其他一些分離機構零件.
環(huán)境保護的要求是,希望離合器工作時不產生有害的粉塵和不良氣味.因為要求車身或飛輪外殼全封閉是不可能的,也是不恰當的,因此只能從離合器上著手解決.離合器粉塵來源于從動盤總成摩擦片的磨損.以石棉基為原料的摩擦材料,其粉塵特別有害人體健康,應避免使用.
高的技術經濟指標指的是具有高性能質量的離合器且有相對便宜的價格.這主要由結構設計、制造工藝和生產組織管理等方面予以保證;減少零件數目,采用通用化、系統(tǒng)化設計和大批量生產,都有利于提高離合器的技術指標.在這一領域中還有更廣闊的天空,我們需要繼續(xù)研究和探索,追求更大的發(fā)展.
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致謝
非常感謝聶榮興,周琦老師在此次說明書撰寫過程中給了我耐心的指導和幫助,使我對離合器(DS 395)有了深刻的認識,它由主動部分(由殼體、膜片彈簧、壓盤等組成的整體并用螺釘固定在發(fā)動機飛輪上),被動部分(由摩擦片與從動盤組成)和操縱部分組成。
被動部分裝在飛輪與壓盤之間,通過滑動花鍵套在變速器的輸入軸上。在膜片彈簧的彈力作用下,從動盤、壓盤與飛輪夾緊,發(fā)動機工作時,飛輪和壓盤通過它們與摩擦片之間的摩擦帶動從動盤一起旋轉,將扭矩傳遞給變速器主動軸。當駕車者踩下離合器踏板,操縱部分的分離叉將分離軸承推向前,推動膜片彈簧下端,使膜片彈簧上端繞支點轉動并拉動壓盤向后移動,解除了壓盤與摩擦片之間的壓緊力,發(fā)動機只能帶動主動部分旋轉,無法將扭矩傳遞給變速器。當駕車者松開離合器踏板,操縱部分將分離軸承拉回來,膜片彈簧下端壓力解除,恢復原位,壓盤在膜片彈簧壓力下又向前移動并將摩擦片壓緊,發(fā)動機又可將扭矩傳遞至變速器。對摩擦傳動機構,壓盤設計,離合器蓋設計,有了深刻的了解。對摩擦離合器應能滿足的基本要求與離合器常見的故障,還有檢查、故障排除和安裝的方法有了深刻的認識。老師同學們并在設計過程中給予鼓勵,使我能成功的完成實習任務,能夠順利的完成設計說明書。