(16)-2.2 离合器的结构方案分析

2.2离合器的结构方案分析[P2]先来说下离合器的分类：[P3]汽车离合器大多是盘形摩擦离合器，按其从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类；根据压紧弹簧布置形式不同，可分为圆周布置、中央布置和斜向布置等形式；根据使用的压紧弹簧不同，可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器；根据分离时所受作用力的方向不同，又可分为拉式和推式两种形式。[P4]1．从动盘数的选择[P5]对乘用车和轻型商用车来说，发动机的最大转矩不大，离合器通常只设一片从动盘。单片离合器（如图）结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。[P6]双片离合器（如图）与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力较小，接合也较为平顺。但中间压盘通风散热不良，起步时两片负载不均，容易烧坏摩擦片，分离也不够彻底。[P7]多片离合器多为湿式，它有分离不彻底、轴向尺寸和质量大等缺点，以往主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。优点是接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长，主要应用于重型商用车上。[P8]2．压紧弹簧和布置形式的选择[P9]（全屏或小窗口，注意切换版式）周置弹簧离合器的压紧弹簧均采用圆柱螺旋弹簧（如图），特点是结构简单、制造容易。此结构中弹簧压力直接作用于压盘上。为了保证摩擦片上压力均匀，压紧弹簧的数目不应太少，要随摩擦片直径的增大而增多，而且应当是分离杠杆的倍数。在某些重型汽车上，由于发动机最大转矩较大，所需压紧弹簧数目较多，可将压紧弹簧布置在两个同心圆周上。螺旋周置弹簧离合器的主要缺点是：压紧弹簧直接与压盘接触，易受热退火，当发动机转速高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使弹簧压紧力下降，因此离合器传递转矩的能力也随之下降。另外，弹簧定位面接触部位磨损严重，会出现弹簧断裂现象。[P10]中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大，可选较大的杠杆比，得到足够的压紧力，且有利于减小踏板力。[P11]斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。这种结构的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。同时工作性能稳定、踏板力较小。（人物居中）中央弹簧离合器和斜置弹簧离合器这两种结构目前应用很少，在部分重型商用车上有采用。[P12]膜片弹簧离合器（如图）是目前应用最广泛的离合器结构形式，膜片弹簧是一种具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分和分离指组成，它与其它形式的离合器相比具有如下优点：[P13]（全屏或小窗口）1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性（如图），弹簧压力在摩擦片允许磨损范围内基本不变（从安装时工作点B变化到A点），因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；对于圆柱螺旋弹簧，其压力大大下降（从B点变化到A′点）。离合器分离时，弹簧压力有所下降（从B点变化到C点），从而降低了踏板力；对于圆柱螺旋弹簧，压力则大大增加（从B点变化到C′点）。[P14]2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使结构简单紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。3）高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定；而圆柱螺旋弹簧压紧力则明显下降。4）由于膜片弹簧大断面环形与压盘接触，故其压力分布均匀，摩擦片磨损均匀，可提高使用寿命。5）易于实现良好的通风散热，使用寿命长。6）平衡性好。7）有利于大批量生产，降低制造成本。[P15]膜片弹簧的制造工艺较复杂，对材质和尺寸精度要求高，其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来随着材料性能的提高，以及制造工艺和设计方法的完善，膜片弹簧的制造已日趋成熟。因此，膜片弹簧离合器不仅在乘用车上被大量采用，在轻、中、重型货车以及客车上也被广泛采用。[P16]（全屏或小窗口）膜片弹簧离合器依据安装形式分拉式和推式，拉式膜片弹簧离合器（如图），其膜片弹簧的安装方向与推式相反。在接合时，膜片弹簧的大端支承在离合器盖上，以中部压紧在压盘上。分离时将分离轴承向外拉离飞轮，也是拉式结构命名的由来。[P17]（全屏或小窗口，注意切换板式）与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有如下优点：1）由于取消了中间支承各零件，并只用一个或不用支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小。2）由于拉式膜片弹簧是以中部与压盘相压，因此在同样压盘尺寸条件下可采用直径较大的膜片弹簧，提高了压紧力与传递转矩的能力，并不增大踏板力。3）在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，分离效率更高。4）拉式的杠杆比大于推式杠杆比，中间支承少，减少了摩擦损失，传动效率较高，使踏板操纵更轻便，拉式踏板力比推式可减少30％左右。5）拉式无论在接合状态或分离状态，膜片弹簧大端与离合器盖支承始终保持接触，在支承环磨损后不会产生冲击和噪声。6）使用寿命更长。[P18]拉式膜片弹簧结构的缺点是分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起的，需专门的分离轴承（如图），安装和拆卸较困难，分离行程比推式略大。拉式膜片弹簧离合器的应用有越来越广的趋势。[P19]3．膜片弹簧支承形式[P20]推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种。双支承环形式（如图）a结构用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统形式；b结构在铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但结构较复杂；C结构取消了铆钉，在离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好，其应用日益广泛。[P21]单支承环形式（如图）。a结构在冲压离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环，使结构简化，b结构是在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。[P22]无支承环形式，a结构利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环；b结构在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，离合器盖上环形凸台代替后支承环，使结构更简化；C结构取消铆钉，离合器盖内边缘处伸出的许多舌片将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上的环形凸台弯合在一起，结构最简单。[P23]拉式膜片弹簧支承结构形式，（如图）a结构为无支承环形式，将膜片弹簧的大端直接支承在离合器盖冲出的环形凸台上；b结构为单支承环形式，将膜片弹簧大端支承在离合器盖中的支承环上。拉式膜片弹簧的这两种支承形式常用于乘用车和货车上。[P24]4.最后我们来看下压盘的驱动方式[P25]转矩从发动机经离合器盖要传递到压盘，离合器盖驱动压盘的方式有凸块一窗孔式、销钉式、键块式和传动片式多种。其中凸块一窗孔式、销钉式、键块式的共同缺点是在联接件之间都有间隙，驱动中产生冲击和噪声，目前很少采用。[P26]传动片式是目前广泛采用的结构，沿周向布置的三组或四组钢带传动片两端分别与离合器盖和压盘用铆钉铆接或螺栓联接（如图），传动片的弹性又允许压盘分离时作轴向移动。当发