轻型货车膜片弹簧离合器的设计讲解

第一章绪论

离合器技术发展史

在100多年的汽车发展史中，几乎所有的零部件在技术方面都经历过巨大的发展变化：可靠性、生产成本、维护便利性、节能减排性等，都已经且将一直成为汽车行业的追求目标，这些发展目标要求汽车工程师们不断地开发出更新更好的解决方案。

由于塞内燃机只有在达到一定转速时才能输出转矩，所以在发动机和变速器之间必须要有一个分离接合装置。汽油发动机需要借助离合器的接合功能才能起动汽车，因为只有当发动机达到一定转速时，才能输出转矩。除了离合器的接合功能，离合器的分离功能也同样重要，因为在车辆行驶中要求可以自由换档。鉴于相关问题的复杂性，早期在很多小型车设计结构中并没有离合器的接合功能，车辆是借助人力推动而起动的。

离合器的起源

第一代离合器的工作原理来自早期工业化社会使用机械装置的工厂。通过对带式变速器的类推，人们将一种平面皮带引入到汽车中。并通过皮带轮的张紧作用。但是皮带传动装置有其缺点，一方面是效率低下，容易磨损，尤其是在雨天传递动力不足时；另一方面是要求变速器增加档位以应对不断提高的发动机转矩，这就促使工程师们不断地探索更好的方法以取代此离合器。结果便是人们发明了各种各样的离合器。

早期的离合器

在1889年，戴姆勒的钢轮汽车已使用这种设计原理的基本形式：配备了一个锥形/斜面摩擦离合器。这个可以自由移动的锥形盘位于变速器轴上，与曲轴上带锥形凹槽的飞轮可以牢牢地接合.大约在1910年代，配备了另一个离合器制动或变速器制动，它通过第二个脚踏板来起作用——通常该第二踏板与离合器踏板连接在一起，并都位于踏板轴的后方。锥形盘通过皮革制的摩擦层来散热。经过一段时间的长途驾驶后，由于飞轮的热膨胀，锥形盘可能与飞轮接合的更深，但当飞轮温度下降后，却很难让锥形盘从飞轮中分离出来。

直到第一次世界大战末期，金属摩擦片才开始普及起来。而此前，人们还试验了其它不同材料，如NAG公司设计了一种薄钢片压制的驼毛锥盘，并装上像扇子似的刀片用来冷却，其在两部分间接合，皮革线状环用螺栓固定在飞轮上。该结构的两部分允许皮革线状环自由移动，从而让离合器维护简化了，并降低了离合器被卡住的次数。

传统单盘干式离合器的雏形

在板簧离合器中，有一个坚固耐磨的螺旋状板簧，其与变速器输入轴的鼓形末端相连，安装在飞轮的凹陷处。螺旋板簧的一端与飞轮相连，另一端紧固在弹簧罩壳上。离合器踏板压紧板簧，板簧在鼓形周围绕其自身越来越紧(自动增强)，驱动变速器输入轴——接合离合器。只需很小的力即可压缩弹簧，并使离合器接合柔和。大约在戴姆勒公司开发其板簧离合器的同时，来自英国的Hele-Shaw教授也完成了对多盘离合器的试验，这也被认为是现在的传统单盘干式离合器的先驱。命名为“Weston”离合器，与锥形盘离合器相比能够大规模生产的一个决定性的优点是：在较小的安装空间下，其摩擦面积却很大，并可以持续地接合。

膜片式离合器的诞生

为了解决上述这些系统性的不足，人们便开发出了膜片弹簧离合器，膜片弹簧离合器诞生于1936年通用汽车的研究实验室里，并在1930年代后期在美国大批量生产。在欧洲，是在第二次世界大战之后，人们通过美国通用公司的军用卡车才开始熟悉膜片弹簧离合器，并在1950年代中期应用在一些单一的欧洲车型上。保时捷356，Goggomobil，宝马700

和DKW Munga是第一批配备了膜片弹簧离合器的德国制造的汽车。膜片弹簧离合器大批量生产始于1965年的欧宝Rekord车型。

由于膜片弹簧离合器能够均衡、对称地转动，因而不受发动机转速的影响。膜片弹簧离合器在1960年代获得了成功，那时凸轮轴顶置式高转速发动机(Glas，宝马，阿尔法罗密欧)大范围地取代了凸轮轴下置式发动机。到1960年代末，几乎所有的汽车制造商都采用膜片弹簧离合器

与此发展相对应的是，离合器从动盘也得到了优化。往复式活塞式内燃机不断变化的转速和波动的所产生的振动从曲轴、离合器、变速器输入轴传递到变速器，导致了噪声和严重的齿轮磨损。现代汽车中不断轻量化的飞轮和整车质量，加剧了这种现象，所以人们开发了带扭矩减振器和波形弹簧片的离合器从动盘。

第二章离合器的结构分析

第一节离合器的功用

离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地结合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损害；有效地降低传动系中的振动和噪声。

第二节离合器的主要结构

1.主动部分

主动部分包括飞轮、离合器盖、压盘等机件组成。这部分与发动机曲轴连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠传动片传递转矩的。

2.从动部分

从动部分主要是由从动盘、减震器等组成。它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。

3.压紧机构

压紧机构主要由螺旋弹簧组成，与主动部分一起旋转，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和压盘间的从动盘压紧。

4.操纵结构、

操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与结合程度的一套专设机构，它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、阻力机构等组成。

第三节离合器的结构方案的分析及选择

1.从动盘数及干、湿式的选择

单片干式摩擦离合器其结构简单，调整方便，轴向尺寸紧凑，分离彻底，从动件转动惯量小，散热性好，采用轴向有弹性的从动盘时也能结合平顺。因此，广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车，在发动机转矩不大于1000牛/米的大型客车和重型货车上也有所推广。当转矩更大时可采用双片干式或双片湿式摩擦离合器。因本设计的离合器是用于轻型货车上的，选用单片干式摩擦离合器。