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汽車離合器的設計

對於以內燃機為動力的汽車,離合器在機械傳動系中是作為一個獨立的總成而存在的,它是汽車傳動系中直接與發動機相連線的總成。目前,各種汽車廠 泛採用的摩擦離合器是一種依靠主、從動部分之間的摩擦來傳遞動力且能分離的裝置。它主要包括主動部分、從動部分、壓緊機構和操縱機構等四部分,其組成如下:主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處於接合狀態並能傳遞動力的基本結構,操縱機構是使離合器主、從動部分分離的裝置。

汽車離合器的設計

離合器的主要功用是切斷和實現發動機對傳動系的動力傳遞,保證汽車起步時將發動機與傳動系平順地接合,確保汽車平穩起步;在換擋時將發動機與傳動系分離,減少變速器中換擋齒輪之間的衝擊:在工作中受到較人的動載荷時,能限制傳動系所承受的最大轉矩,以防止傳動系各零部件因過載而損壞;有效地降低傳動系中的振動和噪聲。為了保證離合器具有良好的工作效能,設計離合器應滿足如下基本要求:

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1)在任何行駛條件下,既能可靠地傳遞發動機的最大轉矩,並有適當的轉矩儲備,又能防止傳動系過載。

2)接合時要完全、平順、柔和,保證汽車起步時沒有抖動和衝擊。

3)分離時要迅速、徹底。

4)從動部分轉動慣量要小,以減輕換擋時變速器齒輪間的衝擊,便於換擋和減小同步器的磨損。

5)應有足夠的吸熱能力和良好的通風散熱效果,以保證工作溫度不致過高,延長其使用壽命。

6)應能避免和衰減傳動系的扭轉振動,並具有吸收振動、緩和衝擊利降低噪聲的能力。

7)操縱輕便、準確,以減輕駕駛員的疲勞。

8)作用在從動盤上的總壓力和摩擦材料的摩擦因數在離合器工作過程中變化要儘可能小,以保證有穩定的工作效能。

9)具有足夠的強度和良好的動平衡,以保證其工作可掌,使用壽命長。

10)結構應簡單、緊湊,質量小,製造工藝性好,拆裝、維修、調整方便等。隨著汽車發動機轉速、功率的不斷提高和汽車電子技術的高速發展,人們對離合器的要求越來越高。從提高離合器工作效能的角度出發,傳統的唯式膜片彈簧離合器緒構正逐步地向拉式膜片彈簧離合器結構發展,傳統的操縱形式正向自動操縱的形式發展。因此,提高離合器的可靠性和延長其使用壽命,適應發動機的高轉速,增加離合器傳遞轉矩的能力和簡化操縱,已成為離合器的發展趨勢。

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第二節離合器的結構方案分析

現代各類汽車上應用最廣泛的離合器是乾式盤形摩擦離合器,可按從動盤數目不同、壓緊彈簧佈置形式不同、壓緊彈簧結構形式不同和分離時作用力方向不同分類如下:

一、從動盤數的選擇1。單片離合器

對乘用車和最大總質量小於6t發動機的最大轉矩一般不大,在佈置尺的商用車而言,尺寸緊湊,散熱良好,維修調整方便,”從動部分轉動慣量小,在使用時能保證分離徹底,採用軸向有彈性的從動盤可保證接合平順。

2。雙片離合器

雙片離合器(圖2-2)與單片離合器相比, 徑向尺寸較小,踏板力較小:中間較大;接合更為平順、柔和;在傳遞相同轉壓盤通風散熱性差,容易引起摩擦片過熱,加快其磨擬甚至燒壞:分離行程較大,不易分離物底,所以設計時在結構上必須採取相應的措施;軸向尺寸較大,結構複雜;從動部分的轉動慣量較大。這種結構一般:用在傳遞轉矩較大且徑向尺寸受到限制的場合。

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3。 多片離合器

多片離合器求為溼式,具有接合更加平順、柔和,摩擦表面溫度較低,磨損較小,使用壽命長等優點。但分離行程大,分離不徹底,軸向尺寸和從動部分轉動慣量大,主要應用於最大總質量大於14t的商用車的行星齒輪變速器換擋機構中。

二、壓緊彈簧和布形式的選擇1。周置彈簧離合器

周置彈簧離合器(圖2-1)的壓緊彈簧均採用圓柱螺旋彈簧,並均勻地佈置在一一個或同心的兩個圓周上(圖2-2),其特點懸結構簡單、製造容易,過去廣泛應用於各類汽車上。此結構的彈簧壓力直接作用於壓盤上,為了保證摩擦片上壓力均勻,壓緊彈簧的數目要隨摩擦片直徑的增大而增多,而且應當是分離槓桿的倍數。因壓緊彈簧直接與壓盤接觸,易受熱回火失效。當發動機最大轉速很高時,周置彈簧由於受離心力作用而向外彎曲,使彈簧壓緊力顯著下降,離合器傳遞轉矩的能力也隨之降低。此外,彈簧靠在其定位座上,造成接觸部位嚴重磨損,甚至會出現彈簧斷裂現象。

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2中央彈簧離合器

中央彈簧離合器採用一至兩個圓柱螺旋彈簧或用一個圓錐彈簧作為壓緊彈簧,並且佈置在離合器的中心。由於可選較大的槓桿比,因此可得到足夠的壓緊力,且有利於減小踏板力,使操縱輕便;壓緊彈簧不與壓盤直接接觸,不會使彈簧受熱回火失效:透過調整墊片或螺紋容易實現壓盤對壓緊力的調整。這種結構較複雜,軸向尺寸較大,多用於發動機最大轉矩大於400 - 500N 的商用車上,以減輕其操縱力。

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3。斜置彈簧離合器

斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤上,並透過壓桿作用在壓盤上。這種結構的顯著優點是在摩擦片南損成分離商合器時,壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。與上述兩種離合器相比,它具有工作效能穩定、踏板力較小的實出優點。此結構在最大總質量大於14的商用車上已有采用。

4。膜片彈簧離合器

膜片彈黃是種由彈黃鋼製成的具有特殊結構的邵形彈贊,主要由謀簧部分和分高指部分組成。

膜片彈簧離合器(圖2-3)與其他形式的離合器相比,具有一系列優點:①膜片彈簧具有較理想的非線性彈性特性(圖2-14),彈簧壓力在摩擦片的允許磨損範圍內基本保持不變(從安裝時的工作點B變化到A點),因而離合器工作中能保持傳遞的轉矩大致不變:相對圓柱螺旋彈簧,其壓力大大下降(從B點變化到A點),離合器分離時,彈簧壓力有所下降(從B點變化到C點),從而降低了踏板力。對於圓柱螺旋彈簧,其壓力則大大增加(從B點變化到C點),②膜片彈寶兼起壓緊彈簧和分離槓桿的作用,結構簡單、緊湊,軸向尺寸小,零件數目少,質量小。③高速旋轉時,彈簧壓緊力降低很少,效能較穩定;而圓柱螺旋彈簧壓緊力則明顯下降。④膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸,使壓力分佈均勻,摩擦片接觸良好,磨損均勻。⑤易於實現良好的通風散熱,使用壽命長。⑥膜片彈簧中心與離合器中心線重合,平衡性好。

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但膜片彈簧的製造工藝較複雜,製造成本較高,對材質和尺寸精度要求較高,其非線性彈性特性在生產中不易控制,開口處容易產生裂墳,端部容易磨損。近年來,由於材料效能的提高,製造工藝和設計方法的逐步完善,膜片彈簧的製造已日趨成熟。因此,膜片彈簧離合器不僅在乘用車上被大量採用,而且在各種形式的商用車上也被廣泛採用。

拉式膜片彈簧離合器(圖24)中的膜片彈簧安裝方向,與傳統的推式結構相反,並將支承點移到了膜片彈簧的大端附近。接合時,膜片彈簧的大端支承在離合器蓋上,以中部壓緊在壓盤上,將分離軸承向外拉離飛輪實現離合器的分離。

三、膜片彈簧的支承形式

5a用臺肩式物釘將膜片彈贊、兩個支承環與離合器遊在錦釘上裝硬化村套和剛性擋環,提高了耐磨性,推式膜片彈簧支承結構按支承環數目不同分為三種。圖2-5位鉚合在一起,為雙支承環形式,其中圖2。結構簡單:圖2。5取消了柳釘,在離合器蓋內邊緣上伸出許多舌片,越長了使用方命,但結構較復條,用230在一起,使結構緊湊、簡化,耐久性良好,應用日益廣泛。)精照片彈勢、兩個支展環與商合養意有臺圖2-6為單支承環形式,在衝壓離合器蓋上衝出一個環形凸臺來代替後支承環(圖2-6a),使結構簡化,或在鉚釘前側以彈性擋環代替前支承環(圖2-6b), 以消除膜片彈簧與支承環之間的軸向間隙。

圖2-7為無支承環形式,利用斜頭鉚釘的頭部與衝壓離合器蓋上衝出的環形凸臺將膜片彈簧鉚合在一起而取消前、後支承環(圖2-7a),或在鉚釘前側以彈性擋環代替前支承環,離合器蓋上的環形凸臺代替後支承環(圖2-7b),使結構更簡化或取消鉚釘,離合器蓋內邊緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環和離合器蓋上的環形凸臺彎合在起(圖2-70), 結構最為簡單。

圖28為拉式膜片彈簧的支承結構形式,其中圖2-8a 為無支承環形式,將膜片彈費的大端直接支承在離合器蓋衝出的環形凸臺上:圖2-8b 為單支承環形式,將膜片彈簧大端支承在離合器蓋中的支承環上。

四、壓盤的驅動方式

壓盤的驅動方式主要有凸塊一窗孔式、 傳力銷式、鍵塊式和彈性傳動片式等多種。前三種的共同缺點是在連線件之間都有問原,在傳動中將產生衝擊和噪聲,而且在零件相對滑動中有摩擦和磨損,降低了離合器的傳動效率。彈性傳動片式是近年來廣泛採用的驅動方式,沿圓周切向佈置的三組或四組薄彈貸鋼帶傳動片兩端分別與離合器蓋和壓盤以佛釘或螺栓聯結(圖2-2),傳動片的彈性允許其作軸向移動。當發動機驅動時,傳動片受拉,當拖動發動機時,傳動片受壓。彈性傳動片驅動方式的結構簡單,壓盤與飛輪對中效能好,使用平衡性好。工作可靠,壽命長。但反向承載能力差,汽車反拖時易折斷傳動片,故對材料要求較高,一般採用高碳鋼。

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