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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12章离合器12.1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'bPb，Pb＜Pa，即膜片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zL时，螺旋弹簧的压紧力由Pb直线下降'cP。而膜片弹簧的压紧力Pc却几乎等于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，在次基础上具体介绍了周布弹簧离合器和膜片弹簧离合器的具体结构和典型特点。其中膜片弹簧离合器是现代轿车和轻型汽车上广泛采用的结构形式，其结构形式和弹性特点是本章的重点内容。思考与练习题：1．汽车传动系中为什么要装离合器?摩擦式离合器分为哪些类型?2．叙述离合器的基本组成和工作原理。3．什么是离合器踏板的自由行程，为什么要有自由行程?4．压盘和中间压盘的传动方式有哪些结构型式?各有何特点?5．膜片弹簧离合器有何特点？6．简述带扭转减振器的从动盘的构造和工作情况。7．离合器的操纵机构有哪些类型？各有何特点?