第2章離合器設(shè)計(jì)§2-1離合器的基本結(jié)構(gòu)選擇

一、概述（一）功能

切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞（二）作用1、車輛起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保車輛平穩(wěn)起步；2、在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊；3、限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過(guò)載而損壞；4、有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。（三）組成主動(dòng)部分（發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、離合器蓋和壓盤）從動(dòng)部分（從動(dòng)盤）壓緊機(jī)構(gòu)（壓緊彈簧）操縱機(jī)構(gòu)（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動(dòng)部件）

主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)。

操縱機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。從動(dòng)盤本體從動(dòng)盤轂減振器盤壓盤飛輪摩擦片從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將主動(dòng)部分通過(guò)摩擦傳來(lái)的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器的從動(dòng)盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。（四）離合器設(shè)計(jì)的基本要求在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，且具有一定的能力儲(chǔ)備。接合時(shí)平順柔和，保證車輛起步時(shí)沒有抖動(dòng)和沖擊。分離時(shí)要迅速、徹底。從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減輕換擋時(shí)變速器齒輪間的沖擊。有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。操縱輕便、準(zhǔn)確。作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡。結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。二、離合器的接合過(guò)程（一）工作原理

摩擦式

正壓力――差速――摩擦力――Tc――從動(dòng)

主從件具有相對(duì)轉(zhuǎn)速，壓緊力作用下，主從件之間產(chǎn)生摩擦力，對(duì)回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩使主從件轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)主從件轉(zhuǎn)速相同時(shí)，接合完畢。離合器摩擦力（二）接合過(guò)程

當(dāng)離合器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，壓緊彈簧進(jìn)一步受壓縮，此時(shí)踏板處于最高位置，飛輪、從動(dòng)盤、壓盤三者之間處于壓緊狀態(tài)。此時(shí)分離軸承與分離杠桿之間應(yīng)有個(gè)間隙，保證離合器處于接合狀態(tài)。主離合器接合過(guò)程的力學(xué)模型假設(shè)：在滑磨接合過(guò)程中，離合器摩擦轉(zhuǎn)矩始終都等于最大值

；發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩和外界阻力矩均保持常數(shù)為。

—換算到離合器主動(dòng)盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；

—換算到離合器從動(dòng)盤上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；

—主動(dòng)盤的角減速度（）；—從動(dòng)盤的角加速度（）。計(jì)算Je時(shí)可按下式計(jì)算：Je=1.2Jf

式中：Jf——發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）。計(jì)算Jn時(shí)，僅把Jn看成是機(jī)械平移質(zhì)量換算到離合器從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)動(dòng)能相等的原理進(jìn)行換算，而可得：

式中——整機(jī)質(zhì)量（kg）；——車輪動(dòng)力半徑或驅(qū)動(dòng)鏈輪節(jié)圓半徑（m）；——傳動(dòng)系總傳動(dòng)比。離合器在機(jī)械起步時(shí)的接合過(guò)程Mn：由滾阻和上坡阻力引起Mφ：可變，隨Ｐ的增大而增大，Ｐ：0

Ｐmax，

則Mφ：0

Tcmax第一階段：0～t1，Mφ：0～TφMφ＜Mn，車不動(dòng)，n＝0相對(duì)轉(zhuǎn)速h＝e－n＝e第二階段：t1～t2，Mφ＞Mn，e

，n

，相對(duì)轉(zhuǎn)速：h＝e－n第三階段：t2：e＝n＝，相對(duì)轉(zhuǎn)速：h＝0，接合后，變?yōu)殪o摩擦。（三）分離過(guò)程踩下踏板分離叉頂壓分離軸承前移

壓向分離杠桿內(nèi)端分離杠桿內(nèi)端向前外端向后運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)壓盤克服壓緊彈簧彈力向后移動(dòng)解除飛輪、從動(dòng)盤、壓盤三者之間的壓緊狀態(tài)中斷動(dòng)力傳遞。三、離合器的結(jié)構(gòu)選擇

汽車離合器多采用盤形摩擦離合器。（一）分類1、按其從動(dòng)

盤的數(shù)目單片雙片多片2、根據(jù)壓緊彈

簧布置形式周布彈簧離合器中央彈簧離合器斜向彈簧離合器3、根據(jù)使用的壓緊彈簧形式圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧蝶形彈簧離合器（二）從動(dòng)盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。

雙片離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較為平順。但中間壓盤通風(fēng)散熱不良，分離也不夠徹底。多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機(jī)構(gòu)中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于重型牽引車和自卸車上。（三）摩擦片工作條件的選擇1、濕式離合器：離合器的工作可靠性和使用壽命高，使用壽命可達(dá)干式離合器的5~6倍。所以濕式離合器適用于惡劣的工況(頻繁的結(jié)合，重負(fù)荷下的起步等)下使用。濕式摩擦表面的摩擦系數(shù)較小，但可大大提高許用比壓，可通過(guò)增加壓緊力使摩擦片尺寸減小，故在鏟土運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、干式離合器：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦表面的摩擦系數(shù)較濕式高3~4倍，則傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，干式壓緊力小，操縱省力。故在工程機(jī)械上廣泛被采用。散熱差，磨損大。（四）壓緊機(jī)構(gòu)型式的選擇杠桿壓緊機(jī)構(gòu)――常開式離合器，常用于履帶式工程機(jī)械，特別是對(duì)于經(jīng)常停車，起步，倒車的推土機(jī)尤為適宜。彈簧壓緊機(jī)構(gòu)――常閉式離合器。（五）操縱機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)械式、液壓式踏板拉桿分離叉機(jī)械式液壓式操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖：踏板儲(chǔ)液室主缸工作缸分離軸承分離杠桿分離叉推桿推桿（六）壓緊彈簧和布置形式的選擇

1、周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，因此應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速很高時(shí)，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使離合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力隨之降低。2、中央彈簧離合器的壓緊彈簧，布置在離合器的中心?？蛇x較大的杠桿比，有利于減小踏板力。通過(guò)調(diào)整墊片或螺紋容易實(shí)現(xiàn)對(duì)壓緊力的調(diào)整，多用于重型汽車上。3、斜置彈簧離合器的顯著優(yōu)點(diǎn)是摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在重型汽車上已有采用。4、碟形彈簧離合器碟形彈簧具有較理想的非線性特性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質(zhì)量??；高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少