第8单元 离合器难点.doc

第8单元 离合器、手动变速器和传动系统课文A 离合器和手动变速器 1.离合器在采用手动变速器或手动变速驱动桥的小汽车和货车上，离合器总成的功能是连接或切断从发动机到传动系统的动力传送。虽然离合器设计有许多种，但是它们的工作原理都基本相同。1）离合器的作用离合器是一个为连接或切断从一个工作部件到另一个工作部件的动力传递而设计的机构。在车辆上，离合器用来传递发动机动力，并在换档时，使发动机与变速器之间分离。当汽车停止行驶，却没有将变速器置于空档的情况下，离合器还能使发动机运转。2）离合器的构造现代离合器为单片、干盘式（图8-1）。它有5个主要部件：飞轮、离合器从动盘、压盘组件、分离轴承和离合器分离杠杆。构成离合器总成的其他部件有变速器输入轴和离合器壳。（1）飞轮除了用来安装起动机齿圈外，飞轮还构成了安装离合器其他部件的基础件。与手动变速器一起使用的飞轮较厚，从而能使它吸收离合器工作时所产生的大量的热。飞轮的离合器一侧经过机械加工，表面平整，用作摩擦表面。飞轮上钻有若干孔，以便安装离合器总成。通常，有一个孔直接钻到曲轴中心，这个孔可使一个轴承装入飞轮中心。飞轮中心内的这个轴承将用来支承变速器输入轴的外端。该轴承被称为导向轴承。导向轴承可以是球轴承，或是青铜衬套。（2）双质量飞轮有时，柴油机采用双质量飞轮。为了吸收发动机作功行程的脉动，当飞轮两部分相对压缩时，飞轮内安装的弹簧起到了减震器的作用，从而使功率流均匀分布。这些弹簧还有助于降低离合器和变速器部件的应力。（3）从动盘从动盘为圆形部件，它是由优质薄钢片与位于中心部位的花键毂构成。花键毂的花键与变速器输入轴上的花键相啮合。从动盘可以在变速器输入轴上来回滑动，而当从动盘转动时，变速器输入轴也必须转动。从动盘外缘两侧覆盖有摩擦材料。摩擦材料常常为石棉或其他耐高温材料与铜丝编制或模压在一起所形成的材料。摩擦材料用铆钉铆接到从动盘上。为了平稳啮合，从动盘的外缘常常做成分开式的，并且每一段钢片均呈弧形。每一段钢片上都铆有摩擦材料。当从动盘受压时，弧形钢片起到弹簧缓冲垫的作用。（4）压盘在每一种压盘总成中，压盘具有相同的特点。它是一块厚厚的铸铁块（以获取最大的吸热效果），它呈圆形并与从动盘具有相同的直径。压盘的一侧加工成平面，该侧将把从动盘的摩擦区压向飞轮。压盘的外侧有各种形状，以便于安装弹簧和分离机构。（5）操纵机构操纵机构包括通常被称为分离轴承的球轴承。该轴承安装在一个套筒上，并随这个套筒在一个毂（与变速器前轴承改制成一体）上来回滑动。分离轴承已在制造厂注入润滑脂，在使用期间无需维修。还有一种分离轴承是石墨型分离轴承。该轴承采用一个石墨圈，从而可以推压一个固定到离合器分离杠杆上的平板。分离轴承套筒在分离叉即离合器拨叉的作用下移动。分离叉通常支承在球头支销上。回位弹簧的作用是拉动分离叉，使之离开压盘。（3）离合器工作原理飞轮、离合器盖、分离杠杆和压盘作为一个部分一起旋转。变速器输入轴和离合器从动盘用花键连接在一起，形成另一个部分。离合器从动盘只有在挤紧在飞轮与压盘之间时，才会转动（汽车静止）。当分离杠杆拉动压盘，使之离开飞轮后，离合器从动盘才停止不转，而其他的每个零件都继续转动。当压盘重新移向飞轮时，从动盘又被挤紧，从而带动变速器输入轴转动，见图8-2。2.手动变速器（M/T）1）变速器速比现代手动变速器能够为驾驶员提供多达6个前进速比。减速齿轮为1档提供大约3.5:1的速比，为最高档提供大约1.5:1的速比。直接档的速比为1:1。超速档的速比约为0.7:1。通过在若干速比中进行选择，就可能使汽车在所有的正常情况下工作。另外，通过这些不同的档，转矩又得到放大。不同的汽车，根据发动机功率和车辆重量情况，速比也是变化的。还要用到倒档，倒档的速比通常约为3:1。5速变速器设有超速档。超速档速比加入新型变速器，提高了燃油经济性，降低了排放。2）变速器构造一台典型的手动变速器是由变速器箱体、四根轴、轴承、齿轮、同步器和换档机构组成。图8-3给出了四根轴及其齿轮在箱体中的相对位置。（1）变速器箱体变速器箱体用于保持变速器齿轮、轴、轴承和垫圈的位置。变速器箱体固定到发动机的后部，或者固定到离合器壳上。许多变速器箱体和离合器壳制成一体。大多数变速器箱体用铸铁或铝制成，并采用一个单独的后壳，来支承输出轴。后壳内还装有车速表传感器齿轮。发动机后支撑通常也装到后壳上。（2）变速器齿轮变速器齿轮是由高质量钢制成，经过精心的热处理，从而使轮齿表面平滑、坚硬，而轮齿内部较软、韧性很好。齿轮在赤热状态时下，经过锤锻加工（机械锻造成形）。轮齿以及其他重要区域在精密机床上进行切削加工。变速器齿轮被加工成直齿型或者斜齿型。斜齿齿轮比较优越，原因在于它同时有多个轮齿接触，不仅运转噪声小，而且坚固耐用。由于斜齿齿形的原因，相啮合的齿轮存在相互分开的趋势，因此，斜齿齿轮必须安装牢固。塔齿轮、其他齿轮和轴的端隙通过采用黄铜和钢推力垫圈加以控制。这些垫圈安装在齿轮轴的端部，位于转动的齿轮与固定的变速器壳之间。考虑到润滑、膨胀以及可能的尺寸误差，轮齿之间必须留有间隙。这个间隙非常小（千分之几英寸）（3）同步器汽车行驶之后，传动系统就会连续不停的带动变速器输出轴转动。结果，滑动齿轮也跟着转动。当企图使滑动齿轮与任何一个塔齿轮（踏下离合器踏板时，就会停止转动）啮合时，轮齿就会受到破坏性的冲击作用。换档时的齿轮撞击声就是来自于滑动齿轮轮齿与塔齿轮轮齿之间的猛烈撞击。显然，要让一个齿轮与另一个齿轮平稳安静地啮合并且没有损坏，这两个齿轮必须以几乎相同的转速转动。现代手动变速器和变速驱动桥均采用同步器（见图8-4），用内离合装置来防止换档时的齿轮冲击。同步器的作用就是先将一个齿轮移到另一个待啮合齿轮的跟前，然后保持该齿轮不动，并使两个齿轮的转速逐步接近。课文B 传动系统 1.传动轴后轮驱动的传动轴采用空心结构，以便减轻重量，但是轴的直径很大，以便具有足够的强度（图8-5）。传动轴结构中采用通了钢、铝和石墨。有些传动轴采用了橡胶扭转减振器。在空心轴的两端分别焊接有一个万向节叉和花键短轴（有的不用）。传动轴必须经过严格的试验和精心的平衡，以免发生振动。传动轴经常高速转动，因此，如果弯曲，不平衡，或者柔性万向节有磨损，都会引起严重破坏。2.万向节十字轴式万向节由位于中间的一个十字轴和两个万向节叉所组成，见图8-6。万向节叉通过通常叫作轴承盖的滚针轴承组件连接到十字轴上。通过卡环、U形螺栓或者用螺钉固定的压板，将轴承盖固定在万向节叉内。轴承盖内的滚子包围着十字轴轴端（这些轴端也叫做耳轴）。这样就使万向节叉能够在十字轴上以最小的摩擦摆动。3.等速万向节等速万向节（CV节）的功能与后轮驱动汽车上的万向节相同。CV节能驱动汽车并对转向运动进行补偿，而比万向节的振动更小。图8-7为一个前轮驱动CV节和传动轴总成。前轮驱动车桥装有内、外CV节。图8-7就是这样的一种布置型式。CV节用于某些前轮驱动汽车的前桥和采用独立后悬架的后轮驱动汽车上。CV节有两种基本类型：三销式和Rzeppa（也叫做球笼式）式，这两种都是等速万向节。Rzeppa式万向节是目前最常见的万向节。1）三销式等速万向节图8-8是三销式等速万向节的组成。该万向节由三销式耳轴和三沟槽外壳组成。与球笼式等速万向节不同，在万向节转动时，三销式等速万向节的耳轴在外壳的槽中来回滑动。这就通过万向节维持相等的驱动角度，从而使动力传送时无转速波动。内万向节通常采用三销式万向节。2）球笼式等速万向节图8-9为球笼式等速万向节的组成，这种万向节是由Alfed H. Rzeppa于1926年发明的。该万向节是将一系列的钢球装入带槽的滑块与外壳组件所构成。工作时，随着万向节的动，钢球在槽中来回滑动。由于经过万向节的动力传动角度不会变动，经过万向节的任何角度的功率传递都会平稳进行。4.主减速器这个由齿圈和小齿轮组成的机构用于将发动机的动力从传动轴传给后轮。除了传递动力外，主减速器还必须在传动轴于后轮之间将动力改变90。主减速器还必须具有正确的传动比。小齿轮主动齿轮，齿圈总是作从动齿轮。5.差速器汽车转弯时（外侧车轮必须以更快的速度滚动），两侧后轮必须以不同的速度转动。与此同时，两个后轮还必须能够继续驱动汽车行驶。因此，必须利用差速器来带动半轴转动，这样，两根半轴都能得到驱动力，而在必要时，又能以不同的转速自由转动。差速器工作原理：传动轴带动主减速器小齿轮轴转动。小齿轮再带动齿圈转动，齿圈再带动差速器壳转动。当差速器壳转动时，差速器小齿轮（行星齿轮）轴也随着转动。由于行星齿轮安装在这根轴上，所以行星齿轮被迫随着差速器壳一起转动。由于行星齿轮与半轴齿轮相啮合，所以行星齿轮也就带动半轴齿轮一起运动。当汽车直线行驶时，齿圈带动差速器壳转动。行星齿轮和半轴齿轮一起随着差速器壳转动，行星齿轮与半轴齿轮之间无相对运动。整个差速器就像一个实心装置一样。转弯时，差速器壳继续带动行星齿轮绕着半轴转动。但是，由于外侧车轮必须在较大区域上转动，所以外侧半轴齿轮的转速就高于内侧半轴齿轮。旋转的行星齿轮不仅要带动两个半轴齿轮，而且还要在半轴齿轮上滚动的同时，绕自己的轴上转动。这就能使行星齿轮既带动两侧半轴齿轮，同时又通过在自己的轴上转动的方法来弥补两个半轴齿轮的转速差。当汽车沿直线行驶时，行星齿轮带动两个半轴齿轮，但自己并不转动。当汽车左转弯时，右侧半轴齿轮比左侧半轴齿轮转得快。行星齿轮仍然以同样的速度运动，它仍然带动半轴齿轮转动，但是却开始绕着行星齿轮轴转动。这种转动作用增加了半轴的转速，导致了右侧半轴齿轮转速的增加。对左侧半轴齿轮的倒退作用使左侧半轴齿轮减速。这种差动作用的程度与半轴转速的变动自行相适应。如果一个车轮打滑，那么在坚硬路面上的车轮将保持不转。此时差速器壳继续带动行星齿轮旋转，但是行星齿轮只绕着不转的半轴齿轮转动，并驱动旋转的半轴转动。因此，常常采用限滑差速器来克服车轮打滑。6.限滑差速器为了避免一只车轮打滑时出现驱动力损失，限滑差速器内装有能自动地将转矩转移给不打滑的车轮。这样就能使汽车继续向前行驶。与普通差速器相比，这种差速器会提供更好的牵引性能，因此，在路滑的时候，这种差速器特别有用。因为能够提供更好的加速性，所以这种差速器在高性能汽车上也很有价值。如果采用普通的差速器，在急加速期间，高性能汽车的大功率发动机常常会引起一侧车轮滑转。大多数限滑差速器利用摩擦原理，对正常的差速作用产生抑制作用。有些限滑差速器则采用了蜗杆蜗轮机构。这些都将在下面部分进行介绍。1）离合器片限滑差速器离合器片限滑差速器有时也叫做Sure-Grip差速器、Positraction差速器或Traction-Lok差速器，这是一种典型的摩擦式限滑差速器。这种限滑差速器的结构与普通的差速器类似，但另外增加了若干重要零件。半轴齿轮由四个行星齿轮驱动。这就需要两根分开的行星齿轮轴。这两根轴交叉在一起，但也能够相互独立地运动。行星齿轮轴的外端不是圆形的，而是有两个形成V形的平面。这些滑轨一样的平面能与差速器壳上的类似的平面相啮合。2）托森差速器托森（Torson）差速器（见图8-10）采用蜗轮副和齿轮（正齿轮），以便在所有条件下提供牵引力。托森差速器是根据这样的事实来工作的：蜗杆能很容易地带动蜗轮转动，但是蜗轮却不能带动蜗杆转动。这样就使托森差速器能将功率传递给车轮，获得最大牵引力。课文C 离合器与手动变速器故障的排除 1.离合器基本故障的排除故障现象故障原因离合器响声过大在将离合器踏板踏到底时，分离轴承响声更大。通常的原因是：脚始终放在离合器踏板上离合器踏板自由行程过小分离轴承润滑不良导向轴承损坏将会在离合器分离和变速器挂在档位上，或者在离合器踏板行程的前2英寸之内，出现高频噪声。离合器传动杆件的响声是一种嘎嘎响声，当踏板完全踏到底或完全放松时，可以听到或感觉到这种响声。发动机的响声传递到离合器，得到离合器壳的放大，这种响声在乘客室可以听到。通常这种响声是踏板自由行程不足所导致，并且通过操纵离合器踏板可以改变离合器打滑（离合器接合时，汽车并不运动）这种情况在汽车静止起步时最为明显。一个苛刻的试验是：启动发动机，使用制动器制动，换入高档并慢慢放松离合器踏板。离合器如果正常，发动机应该熄火。如果离合器打滑，可能的原因有： 压盘或从动盘磨损从动盘粘有机油踏板自由行程不足 离合器发咬或不能分离在离合器分离后，离合器从动盘和某些变速器齿轮短时间滑转。在一般温度的正常情况下，最大滑转时间为3s。不能正常分离的原因有： 传动润滑油太稀或有为太低 离合器传动机构未得到正常调整 离合器寿命缩短通常是由于不良驾驶习惯或负荷过重所引起。脚离不开离合器踏板，车辆负荷太重，汽车停放在坡道上使用离合器而不是用制动器，离合器啮合速度快都回导致离合器寿命缩短2.手动变速器故障的排除故障现象故障原因排除方法换档困难离合器调整不当调整离合器离合器传动杆或拉索卡滞润滑或按需修理 变速轨卡滞 检查变速杆定位销是否错位，变速器盖的螺栓是否松动，变速轨是否磨损，油封是否变形，后壳与箱体是否未对正。必要时修理换档拨叉、选择板或同步器组件引起的变速器内部卡滞 拆卸、解体并检查变速器，按需更换磨损或损坏的零件离合器壳未对准检查离合器壳后端面的跳动润滑不良放掉润滑油并重新加注锁环和摩擦锥磨损 锁环宇短齿圈断面之间间隙必须大于等于0.030in ，如果间隙正确，仍然需要检查锁环和摩擦锥是否有过度磨损，必要时进行修理换档时齿轮撞击离合器调整不当调整离合器离合器传动杆或拉索卡滞润滑或按需修理离合器壳未对准检查离合器壳后端面的跳动润滑油油位过低或润滑剂不正确如果油位过低，放掉润滑油并重新加注，并检查有无泄漏。必要时进行修理换档零件，或同步器组件磨损或损坏拆卸、解体并检查