汽车膜片弹簧离合器应用与发展.doc

月汽车膜片弹簧离合器应用与发展汽车膜片弹簧离合器应用与发展肖啸摘要：离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。离合器是汽车传动系中的重要部件，主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。关键词：离合器 膜片弹簧 摩擦片 操纵机构 压盘Automobile diaphragm spring clutch application and development Xiao XiaoAbstract：the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now.Key words：clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat0 国内外研究现状汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。液力偶合器：靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。电磁离合器：靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。摩擦式离合器：按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。单片干式摩擦离合器其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能接合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上，在发动机转矩不大于1000Nm的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可采用双片离合器。双片干式摩擦离合器与单片离合器相比，由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大，接合也更平顺、柔和；在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，踏板力较小。但轴向尺寸加大且结构复杂；中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂；分离行程大，调整不当分离也不易彻底；从动件转动惯量大易使换档困难等。仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。多片湿式离合器摩擦面更多，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小。但分离行程大、分离也不易彻底，特别是在冬季油液粘度增大时；轴向尺寸大；从动部分的转动惯量大，故过去未得到推广。近年来，由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善，重型车上又有采用，并有不断增加的趋势。因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却，使起步时即使长时间打滑也不会过热，起步性能好，据称其使用寿命可较干式高出56倍。压紧弹簧的结构型式及布置分类离合器压紧弹簧的结构型式有：圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置，离合器分为：周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便，过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达50007000rmin或更高)，在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力；另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。中央弹簧离合器至某些总质量达2832t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。当前，膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装，并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近，使结构简化、零件减少、拆装方便；膜片弹簧的应力分布也得到改善，最大应力下降；支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。从1891年摩擦式汽车离合器的诞生，到1948年液力变矩器的出现，再到各种智能控制技术不断应用于汽车工业，汽车离合器技术始终伴随着汽车工业的发展而发展。随着新兴汽车传动技术的越来越普及应用，传统的汽车离合器将逐渐淡出历史舞台。从企业内部能力分析，总体上看，我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面，我国企业处于明显优势；在市场营销能力、采购成本和交货期方面，我国企业与国外竞争者基本持平；在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面，我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。在产品技术方面， 国内汽车离合器企业经过不断地产品结构调整，国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求，跟踪国外动力传动系统技术，研发新一代产品也取得了可喜成果，如双质量飞轮、液力变矩器、适用于300马力以上动力配套的由430拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。在发展过程中，离合器企业无论是为了提高自身的竞争力， 还是为了进入配套、出口市场，都十分重视强化企业内部管理。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且由于在结构上采取一定措施，已能做到接合盘式平顺，因此现在广泛采用于大、中、小各类车型中。如今单片干式离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系统噪声和载荷。随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更好地降低传动系的噪声。对于重型离合器，由于商用车趋于大型化，发动机功率不断加大，但离合器允许加大尺寸的空间有限，离合器的使用条件日酷一日，增加离合器传扭能力，提高使用寿命，简化操作，已成为重型离合器当前的发展趋势。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上可采用双片干式离合器。从理论上讲，在相同的径向尺寸下，双片离合器的传扭能力和使用寿命是单片的2倍。但受到其他客观因素的影响，实际的效果要比理论值低一些。近年来湿式离合器在技术上不断改进，在国外某些重型车上又开始采用多片湿式离合器。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制冷却的结果，摩擦表面温度较低(不超过93)，因此，起步时长时间打滑也不致烧损摩擦片。查阅国内外资料获知，这种离合器的使用寿命可达干式离合器的5-6倍，但湿式离合器优点的发挥是一定要在某温度范围内才能实现的，超过这一温度范围将起负面效应。目前此技术尚不够完善。如干式双离合器的研究：国内研究现状干式双离合器的研究在国内还处于起步阶段,各方面发展还不成熟,虽然目前已取得一定的进展,但与发达国家相比还是有一定的差距的。1 主要研究成果国内目前，我国离合器技术发展也由传统摩擦弹簧离合器向多种传动技术方式的发展。螺旋弹簧离合器基本上即将退出市场，目前只是在维修市场因价格便宜还有一些车主使用。膜片弹簧已经成为我国目前离合器的主流技术。一些特殊需求如要求传递扭矩大的多片干式离合器、拉式离合器等，在我国也实现了量产。双质量飞轮、自适应离合器由于市场原因，国内企业还没有批量生产，但双质量飞轮也有望今年在湖北三环、吉林大华等企业实现量产。在自动档领域，液力变矩器我国已经在上海萨克斯实现了产业化，国内还有数家企业的液力变矩器也已经实现小批量生产。目前，国内技术开发最困难的是双离合器。由参考文献1可知目前，国内的杭维柯、上汽变速器等都已经推出了双离合器变速器样品，但核心技术主要还是来自国外。目前对干式双离合器的研究主要集中和体现在一些大学和研究机构。吉林大学牛铭奎、葛安林等在2002年开始对双离合器的工作原理及其换挡控制进行了研究。2004年在江苏汽车开放基金的支持下,葛安林、牛铭奎、程秀生等人进一步研究了双离合器实现动力换挡的原理,并对其换挡特性进行了仿真试验,为双离合器的自主开发设计奠定了基础。2007年,雷雨龙等对干式离合器的结构进行了分析,并发明了一种结构新型的干式双离合器。近两年吉林大学与杭州依维柯汽车变速器有限公司一起对干式双离合器自动变速器快速控制原型进行研究,并做相关台架试验。重庆大学刘振军、秦大同等在2007年对双离合器自动变速器起步控制仿真分析,在近两年还对干式双离合器自动变速器换挡控制、双离合器的传动方案及电控单元温度场进行分析研究,还对干式双离合器的结构、工作原理、系统运动学和动力学分析进行了分析与比较,制定出较详细的干式双离合器的设计方法与原则。此外,国内的其他高校也逐渐展开对干式双离合器自动变速器的研究。其中,哈尔滨工业大学占东红、崔胜民等进行了干式双离合器的结构参数化设计,并利用有限元软件对其进行静力学和热力学分析。同济大学赵志国等对干式双离合器自动变速器的故障诊断、容错控制及换挡规律进行了研究。孙伟等针对干式双离合器的结构特点,提出了起步过程的评价指标和离合器的两种控制方式,并进行起步试验研究,通过比较分析试验结论,得出比较理想的起步控制策略。上海交通大学倪春生、鲁统利等对干式双离合器的摩擦片磨损对换挡规律的影响和起步换挡的优化控制进行了研究,郑欣等则对干式双离合器频繁换挡工况下的温度场进行了研究。我国汽车离合器行业将取得一些突破点。首先，吉林大华给奇瑞汽车配套开发的双质量飞轮，在经过多次延宕之后，奇瑞汽车带双质量飞轮的新车型终于上市，这也意味着吉林大华的双质量飞轮有望在国内率先进入产业化阶段。据吉林大华方面透露，估计于今年6月就能实行量产。其次，重庆红宇的液力变矩器项目获得了初步进展，取得了吉利JL160YB等5个项目的开发试制，并建成了产能1万套的小批量生产线。2010年将继续在关键工艺取得突破，使自主品牌的液力变矩器在能容系数、变矩比和效率等方面达到进口同类液力变矩器水平。第三，国产的双离合器变速器有望实现批量供货。据杭维柯透露，该公司计划于今年低开始量产干式离合器。上汽的双离合器已经从去年8月就开始台架试验了，如果进展顺利，也有望在今年实现量产。2 发展趋势我国汽车变速器技术未来的发展趋势，直接影响到我国汽车离合器产品未来技术发展趋势。我国汽车变速器技术未来的发展，主要取决于以下两种因素：第一、我国政府的态度很关键。目前，国家相关部门越来越表现出对DCT技术发展的重视态度，尤其是去年底国家发改委牵头中发联与博格华纳合资成立生产DCT的动向来看，这是表明政府重视DCT技术的一个重大标志事件。但从总体来看，国家对何种变速器技术发展还是不明确，多数人认为国家还是让市场去决定。我们认为，国家目前真正重视的，是新能源汽车，而新能源汽车与传统的变速器技术发展有没有太大的关联。第二，就是要看美国、日本、欧洲车系在中国汽车市场角力的最终结果。美国是以AT技术为主导的国家，AT占到95%以上。日本是CVT、AT占主导，两者占到70%以上。欧洲目前是MT技术占主导，未来DCT技术将比重将增加很快。据相关机构对OEM配套和售后市场的调研，2015年DCT在欧洲变速器市场所占份额将达到29%，在亚太(不含日本)市场，DCT销售将快速增长，市场份额可能达到13%。中国的汽车市场基本上被上述三种车系所主导，它们左右着未来我国汽车技术市场的走向。按目前来看，欧系车产量在我国比重有所下降，日系车产量上升增加很快。据日本爱信的人士讲，它们虽然对欧洲DCT技术发展趋势也在研究，但它们对AT还是很有信心。在欧洲，由于AMT不能解决舒适性的问题，所以AMT在欧洲的用量也越来越少，据LuK公司的人认为，AMT是一种要淘汰的技术，它的致命伤就是换档过程中仍然存在不舒适性。如：干式双离合器自动变速器是基于传统手动变速器开发而来,以其特有的结构实现了动力性换挡,使得车辆运行过程中展现出良好的动力传递性、燃油经济性和驾驶舒适性;相比于湿式双离合器自动变速器,其结构简单,又具有较高的传动效率,生产成本较低;这些特性决定了干式双离合器自动变速器具有较好的发展前景。此外,中国有大量手动变速器的生产设备,可以充分利用现有的生产条件开发干式双离合器自动变速器,因此中国具有合适的干式双离合器自动变速器开发生产基础和条件。干式双离合器自动变速器是一项创新性的变速器系统,是未来变速器技术的发展方向,相信随着上述几个技术难点方面的改善和提高,干式双离合器自动变速器会逐渐走向市场,最终取代手动变速器。(1)介绍了干式双离合器的概念、特点和工作原理,详细阐述了干式双离合器的分类情况和国内外6种干式双离合器结构,对比了两类干式双离合器结构布置形式的优缺点,总结了干式双离合器的国内外发展现状及其研究焦点。(2)根据目前国内外对干式双离合器的研究现状,提出了干式双离合器开发过程中的技术难点,为今后干式双离合器发展提供了研究方向。最后提出了干式双离合器的发展趋势和前景1。3 待解决问题通过上中国知网查找相关的论文，我了解到我国离合器的发展现状，和一些困难。其中主要是干式双离合器的论文，现在国内离合器的技术主要还在国外，这是一个核心的问题。而DCT开发中有很多难点，第一个是离合器的问题，离合器的是DCT的核心部件，因为离合器的结合分离动作的实现的精确度是控制质量的关键因素。而离合器要涉及到材料、温升影响，磨损补偿，控制的非线性等问题，相当的复杂。难点二就是控制器的问题，奥迪装车的DCT是用液压的，通过电磁阀控制，精度非常高。我们能不能设计制造出这么高精度的液压控制系统还是个问题。还有一种就是用电机作为执行器，控制离合器的分离接合，但是电机本身就是非线性的，能不能实现精确控制还是个问题。另外一点就是这样高精度电机我们是生产不出来的，要到国外去买。难点三，就是还有很多DCT的控制机理还弄不清楚，这也不是我们的研究人员苯，主要是我们的基础学科太落后了。比如大众的DCT的变速齿轮做的很光滑，精度很高。参 考 文 献 1赵韩,冯关华,黄康,等.干式双离合器的发展动态J.机械传动，2012，36(12):121-125. 2石晓辉，黄心龙，张志刚，姚炼红.离合器膜片弹簧热结构耦合分析.汽车工程Automotive Engineering,2013 年，35 (5 ):435-438. 3王望予主编.汽车设计M