《汽车构造》全书教案——第十二讲：离合器

汽车构造教案汽车构造教案 课程名称汽车构造课时6 授课班级教学方式讲授 课 题离合器任课教师 教学目 的与要求 1 了解离合器的功用 理解离合器的工作原理 2 掌握离合器的结构和具体组成部分 3 掌握膜片弹簧 周布弹簧和中央弹簧的结构特点 理解膜片弹簧的特点 重 难点离合器的工作原理 膜片弹簧 周布弹簧和中央弹簧的结构特点 主要内容 第第 12 章章 离合器离合器 12 1 离合器的功用及摩擦离合器的工作原理离合器的功用及摩擦离合器的工作原理 1 离合器的功用 1 使发动机与传动系逐渐接合 保证汽车平稳起步 2 暂时切断发动机与传动系的联系 便于发动机的起动和变速器的换档 3 限制所传递的扭矩 防止传动系过载 2 摩擦式离合器的结构和工作原理 摩擦片式离合器结构简单 性能可靠 维修方便 目前为绝大部分汽车所采 用 下面对它的结构和工作原理加以介绍 离合器由主动部分 从动部分 压紧装置 分离机构和操纵机构五部分组成 离合器盖 用螺钉固定于飞轮 上 压盘 沿圆周上的凸起伸入盖 的窗孔中 并可 沿窗孔作轴向滑动 1 接合状态 离台器接合状态时 弹 簧将压盘 飞轮及从动盘互 相压紧 发动机的转矩经飞 轮及压盘通过摩擦面的摩擦 力矩传至从动盘 再经从动 轴向传动系输出 2 分离过程 踏下踏板时 拉杆 13 拉 动分离叉 11 外端向有 后 移 动 分离叉内端则通过分离 轴承 9 推动分离杠杆 7 的内 端向前移动 分离杠杆外端 便拉动压盘向后移动 使其 在进一步压缩压紧弹簧的同 时 解除对从动盘的压力 于是离合器的主从动部分处 于分离状态而中断动力的传 递 3 接合过程 当需要恢复动力的传递时 缓慢地拾起离合器踏板 分离轴承 9 减小对分离 杠杆内端的压力 压盘便在压紧弹簧 16 作用下逐渐压紧从动盘 3 并使所传递 的扭矩逐渐增大 当所能传递的扭矩小于汽车起步阻力时 汽车不动 从动盘不 转 主 从动摩擦面间完全打滑 当所能传递的扭矩达到足以克服汽车开始起步 的阻力时 从动盘开始旋转 汽车开始移动 但仍低于飞轮的转速 即摩擦面间 仍存在着部分打滑的现象 再随着压力的不断增加和汽车的不断加速 主 从动 部分的转速差逐渐减小 直到转速相等滑磨现象消失 离合器完全接合为止 接 合过程即结束 由上可知 汽车平稳起步是靠离合器逐渐接合过程中滑磨程度的 变化来实现的 接合后 在回位弹簧 15 的作用下 踏板回到最高位置 分离叉内端回至原 有位置 分离轴承则在回位弹簧 10 的作用下离开分离杠杆 向右第靠在分离叉 上 12 2 摩擦离合器摩擦离合器 摩擦离合器按压紧弹簧形式的不同可以分为周布弹簧离合器 中央弹簧离合 器和膜片弹簧离合器 按从动盘片的数目不同可以分为单盘离合器 双盘离合器等 12 2 1 周布弹簧离合器 1 主动部分 离合器盖是用低低碳钢冲压成的 为了保证离合器与飞轮同心离合器盖通过 定位销定位 固装在飞轮上 为了散热 离合器盖的侧面制有通风口 当离合器 旋转时 热空气就由此抽出 以加强通风 压盘的平面和飞轮的平面一起组成了 主动件的摩擦面 该平面要平整并经磨光 压盘承受很大的机械负荷和热负荷 为防止使用中变形 常用强度和刚度都较大且耐磨性和耐热性能都比较好的高强 度铸铁制成 2 从动部分 从动部分的主要部件是从动盘 从动盘的基本结构是由两片摩擦衬片和 与从动钢片 从动盘鼓 组成 从动 盘钢片通常是用薄弹簧钢板制成 并与从动盘毅铆在一起 其上开有辐射状的槽 可防止热变形 摩擦村片应有较大的摩擦系数 良好的耐磨性和耐热性 衬片和 从动钢片之间一般用铜或铝铆钉铆合 也有的用树脂粘接的 为了使离合器接合 柔和 起动平稳 单片离合器从动盘铜片具有轴向弹性结构 由于发动机传到汽车传动系的转速和扭矩是周期性地不断变化的 这就使传 动系产生扭 转振动 另一方面由于汽车行驶在不平的道路亡 使汽车传动系出 现角速度的突然变化 也会引起上述扭转振动 这些都会对传动系零件造成冲击 性载荷 使其寿命缩短 甚全会损坏零件 为了消除扭转振动和避免共振 防止 传动系过载 多数汽车在离合器从动盘中装有扭转减振器 扭转减振器的构造和工作原理如图 12 4 所示 从动盘和从动盘敦 6 通过弹簧 8 弹性地连接在一起 构成减振器的缓冲机构 从动盘毂 6 夹在钢片 3 和盘 9 之间 在经 6 与钢片 3 和盘 9 之间还央有环状摩擦 片 4 摩擦片 4 是减振器的阻尼耗能元件 从动盘毂 6 钢片 3 和减震器盘 9 上 都有六个圆周均布的窗孔 减振弹簧 8 装在孔中 特种铆钉 5 将钢片 3 和盘 9 铆 接成一体 但铆钉中部和毅上的缺口存在一定的距离 从动盘毂可相对钢片和从 动盘作一定量的转动 当从动盘不受扭矩作用时 如图 所示 而受扭矩作用时 由摩擦衬片 1 和 10 传来的扭矩 首先传到钢片 3 和 9 再经弹簧传给毂 这时弹簧被进一步压缩 如图 12 4c 所示 因而 由发动机曲轴传来的扭转振动所产生的冲击即被弹簧 所缓和以及摩擦片所吸收 而不会传到变速器以后总成部件上 同样 汽车行驶 于不平路面上所引起传动系角速度的变化也不会影响发动机 3 压紧机构 图 12 2 所示 沿压盘周向对称布置的 16 个螺旋弹簧 31 将压盘和从功盘压 向飞轮 使离合 器处于接合状态 发动机的动力一部分由飞轮经摩擦作用直接传到从动盘上 另一部分由离合器盖 传动片传给压盘 最后也通过摩擦片传给从动盘 为了减小压盘向弹簧传热引起退火 压紧力降低 在压盘的弹簧座处做成凸 起的 十 字形筋条 以减小接触面积 或加隔热垫 4 分离机构 1 分离叉 分离 叉与其转轴制成 体 轴的两端靠衬 套支承在离合器壳 上 2 分离杠杆 图 12 2 所示的离合 器有 4 个用薄钢板 冲压制成的分离杠 杆 采用了支点移 动 重点摆动的综 合式防干涉机构 如图 12 5 所示 支承柱 20 前端松插入压盘 16 相应的孔中 中部有方孔 后端 用调整螺母 23 的球面支承在离合器盖 19 相应的孔上 分离杠杆 25 的中部通过 浮动销 22 支承在方孔的平面 A 上 并用扭簧使它们靠紧 凹字形的摆动支承片 21 用刀口支承于分离杠杆外端和压盘凸块之间 这样就可利用浮动销在平面 4 上的滚动和摆动支承片的摆动来消除运动干涉 这种方式结构简单 且分离杠杆 的高度是通过螺母调整支点高度来调整的 从离台器的分离过程看 若分离杠杆中间支承是固定铰链 则其外端与压盘 铰接处的运动轨迹将是一弧线 而压盘上该点只能作铀向直线运动 这就使分离 杠杆产生运动干涉而不能正 常运动 要防止这种干涉 在结构上就得使支点或杠杆和压盘连结点 重点 处能沿径向移动 平移或摆动 图 12 6 示出厂几种防干涉结构形式 5 分离杠杆 分离杠杆是随离合器主动动部分一起绕其中心转动的 而分离套筒则沿其轴 线移动 因此二 者之间装有分离轴承 分离轴承广泛采用轴向或径向推力轴承 其多为润滑脂在轴承装配之 前一次加足的封闭式 即预润滑轴承 在小尺寸的离合器小也采用结构简单的石墨滑动轴承 为降低滑动接触面的 单位压力 减小磨损 在分离杠杆内端用卡簧浮动地安装一个与之一起转动的分 离环 利用其环形平而与分离轴承接触传动 分离杠杆与分离轴承间有周向滑动 也有径内滑动 当二者在旋转中不同心 时 径向滑动加剧 为了消除固不同心引起的磨损 在膜片弹簧式离合器个广泛 采用自动调心式分离轴承 6 离合器壳 离合器在发动机与变速器之间 用离合器壳 也称飞轮壳 联接起来 大多数 离合器壳是单独用铸铁或铝合金制成的 前端面与气缸体的后端面间用定位套 销 定位 并用螺栓紧固 变速器用螺栓紧固于离合器壳后端面 并用变速器第 一轴 即离合器从动轴 的轴承盖凸缘与离合器壳后孔定心 为了保证变速器第 轴与曲轴的同轴度 离合器壳安装在气缸体上 其后端应与曲轴轴线垂直 其后 孔应与曲轴轴线同轴 12 2 2 膜片弹簧离合器 膜片弹簧离合器与周布弹簧离合器大致相同 但采用膜片弹簧作为压紧弹簧 省略了分离杠杆 捷达离合器是一种采用推式操纵的拉式膜片弹簧离合器 其特 点是膜片弹簧反装 即接合状态下锥顶向前 离合器的支承环移到膜片弹簧的外 端 分离离合器时 须通过分离套筒将膜片中央部分向后拉 主 从动部分 操纵机构组成 1 膜片弹簧 膜片弹簧用优质弹簧钢板制成 形状为碟形 其上开有若干个径向切槽 切 槽的内端开通 外端为圆孔 防止该处产生应力集中 进而产生裂纹 每两切槽 之间钢板形成一个弹性杠杆 它即是压紧弹簧又是分离杠杆 2 压紧装置及工作原理 3 膜片弹簧的 弹性特性及其特点 图 12 10 为两 种弹簧的特性曲线 曲线 1 为膜片弹簧 特性曲线 呈非线 性特性 曲线 2 为 螺旋弹簧特性曲线 呈线性特性 图中 a 点表示两 种弹簧离合器的接合状态 其压紧力都为 Pa 分离 时 两种弹簧都附加压缩变形量 此时膜片弹簧的 压力 Pb小于螺旋弹簧的压力 b Pb Pa 即膜片 b P 弹簧分离时的压力小于接合时的压力 因而具有操 纵轻便的特点 当摩擦片磨损变薄使弹簧都伸长 时 螺旋弹簧的压紧力由 Pb直线下降 而膜片弹簧的压紧力 Pc却几乎等 z L c P 于 Pa因此 膜片弹簧离合器具有自动调节压紧力的特点 另外 它不像多簧式的弹簧在高速 F 会因离心力产生弯曲而导致弹力下降 它的压紧力几乎与转速无关 即具高速时压紧力稳定的特点 综上所述 膜片弹簧式离合器具有结构简单 轴向尺小 良好的弹性性能 能自动调节压紧力 操纵轻便 高速时压紧力稳定 分离杠杆平整勿需调整等优 点 12 1 离合器的操纵机构离合器的操纵机构 人力式操纵机构 按所用传动装置的型式区分 有机械式和液压式两种 12 3 1 机械式离合器操纵机构 机械操纵机构中 广泛应用杆系传动装置和绳索传动装置 杆系传动装置中 关节点多 因而摩挨损失较大 此外其工作会受到车身或车架变形的影响 在平 头车 后置发动机汽车等离合器需要用远距离操纵时 合理布置杆系比较困难 绳索传动装置可消除上述缺点 它并有可能采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板 但是操纵索寿命较短 拉伸刚度较小 故只适用于轻型和微型汽车 机械式操纵 装置结构较简单 制造成本低 故障少 但是其机械效率低 而且拉伸变形会导 致踏板行程损失过大 如图 12 11 所示 12 3 2 液压式离合 器操纵机构 液压操纵机构主要由主缸 工作缸及管路系统组成 如图 12 12 所示 液压操纵机构 具有摩擦阻力小 质量小 布 置方便 接合柔和等优点 并 且不受车身车架变形的影响 因此应用日益广泛 离合器主缸构造见图 12 14 图 12 14a 主缸上部是储液室 主缸体借补 偿孔 A 进油孔 B 与储油室相通 主缸体内装有活塞 3 活塞中部较细 使活塞 右方的主缸内腔形成环形油室 活塞两端装有密封圈 2 与皮碗 5 活塞顶有沿圆 周分布的六个小孔 回位弹簧 6 将皮碗 5 弹簧片 4 压向活塞 盖住小孔 形成 单向阀 并把活塞推向最右位置 使皮碗位于补偿孔 A 与进油孔 B 之间 两孔 都开放 工作缸的构造如图 12 15 所示 工作缸内装有活塞 4 皮碗 3 和限位块 2 为防止活塞自工作缸体内脱出 在缸体右端装有挡环 5 在缸体左端装有进油管 接头 9 与放气螺钉 8 当管路内有空气存在而影响离台器操纵时 则可拧出放气 螺钉 8 进行放气 12 3 3 弹簧助力式操纵机构 为了尽可能减小作用于离合器踏板上的力 减轻驾驶员的劳动强度 在离合 器的操纵机构中采用弹簧助力式操纵机构 本章小结 本章首先介绍了离合器的功用 组成和工作原理 在次