摩擦式离合器实验台的设计

摩擦式离合器试验台的设计

摘 要：离合器是汽车的重要组成部分，是汽车传动部分核心部件，它的性能指标的好坏直接关系到汽车整体的质量，因而对其性能的测定有着十分重要的意义。本文介绍了摩擦盘式离合器的主要结构和工作原理，概述了摩擦盘离合器实验台的作用、基本组成和工作原理；进行了摩擦盘离合器实验台的方案和结构设计，主要包括离合器组件的选择、实验台架设计、零部件的布置、动力选择、传感器的选择和有关参数测量与计算。可为汽车开发和研究提供实验参考。

关键词：摩擦盘离合器 实验台 性能测试

前言

摩擦盘式离合器是现代汽车的主要部件，它的出现使汽车操作更加简单，使用更加方便。但摩擦式离合器作为传动系的主要部件，工作状态多变。如何评测摩擦式离合器的性能特性是汽车研究人员和生产厂家面临的重要问题。如何来分析各种性能，只有通过在实验台上来模拟分析和实验，通过实验台的分析后，可以及时发现离合器在运行过程中的隐患，减少事故损失，降低维修费用，提高摩擦盘式离合器运行的安全性、可靠性和经济效益，而实验台的设计过程又变得尤其重要，它的性能好坏直接关系到被测离合器的各种性能指标的检测结果。怎样去优化实验台的设计，是当前我们研究所需要解决的问题。

离合器的接合与分离操作主要是由于离合器的摩擦盘的接合、分离来实现的，这对离合器摩擦盘的摩擦性能要求尤其重要。为了实时监测离合器的操纵性能和安全性能，现代企业和研究部门都在研究离合器实验台，试图通过实验台对离合器进行研究，以掌握离合器的性能。

1. 离合器的结构和工作原理

离合器位于发动机和变速箱之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件，通常离合器与发动机曲轴飞轮组的飞轮安装在一起，是发动机与汽车传动系中之间切断和传递动力的部件。在汽车从起步到正常行驶直至停车的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机与传动系暂时分离或逐渐结合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。

1.1离合器的结构

离合器是汽车传动系重要组成部分，安装在发动机与变速器之间，主要由主动部分，从动部分、压紧装置、分离机构和操纵机构五大部分组成。见图1。

图1 摩擦离合器的结构图

离合器盖用螺钉固定在飞轮上，压盘后端圆周上的凸台伸入离合器盖的窗孔中，并可沿窗孔轴向滑动。这样，曲轴旋转，便通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动，构成离合器的主动部分。双面带摩擦忖片的从动盘式从动部分，从动盘通过滑动花键毂装在从动轴上，轴前端采用轴承支撑于曲轴后端的中心孔中。安装在离合器盖和压盘之间，沿圆周均匀的压紧弹簧组成离合器的压紧装置。压紧弹簧将压盘和从动压向飞轮，使压盘与从动盘、飞轮与从动盘的两个摩擦面压紧。分离杠杆是离合器摁里机构的组成零件，分离杠杆外端与压盘铰接。中部通过铰接支承在离合器盖上。分离轴承、分离套筒、分离叉、拉杆、离合器踏板组成李核武器的操纵机构，分离轴承和分离套筒压装成一体。松套在从动轴的轴套上，分离叉中部支承在飞轮壳上。

1.2离合器的作用

（1）保证汽车平稳起步

汽车由静止到行驶的过程，其速度由零逐渐增大。有了离合器，在汽车起步时离

合器逐渐接合（与此同时，逐渐踩下加速踏板以增加发动机的输出转矩），这样，离合器所能传递的转矩也就逐渐增大，于是发动机的转矩便可有小变大地传给传动系，当牵引力足以克服汽车的行驶阻力时，汽车便由静止状态开始缓慢地加速，实现平稳起步。

（2）便于换档

汽车在行驶过程中，为了适应行驶条件的变化，变速器需要经常换用不同的挡位工作，而普通齿轮式变速器换档时通过拨动换档机构来实现的，即在用挡位的一对齿轮副退出啮合，待用挡位的一对齿轮副进入啮合，换档时，如果没有离合器将发动机与变速器之间的动力暂时切断，在用挡位齿轮副之间将因压力很大而难以脱开，待用挡位的齿轮副将因两者圆周速度不等而难以进入啮合，即使能进入啮合也会产生很大的冲击和噪声，损坏机件，装设了离合器后，换档前先使离合器分离，暂时切断传动系动力传递，然后再进行换档操作，以保证换档操作过程的顺利进行，并减轻或消除换档时的冲击。

（3）防止传动系过载

当汽车紧急制动时，车轮突然紧急降速。若发动机与传动系刚性连接，将迫使发动机也随着急剧降速，其所有运动件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使机件损坏，有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会自动打滑以消除这一危险，从而起到过载保护的作用。

1.3 摩擦式离合器的类型

现代汽车上广泛采用摩擦式离合器，这种离合器是利用主、从动元件间的摩擦作用来传递转矩的。摩擦式离合器的类型较多，分类如下：

（1）盘的数目可分为单片式、双片式和多片式。

（2）簧的形式及布置形式可分为州布螺旋弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式、和斜

置弹簧式等。

（3）机构可分为机械式（杆式和绳式）、液压式、气压式和空气助力式等。

1.4摩擦盘式离合器的工作原理

摩擦式离合器因其结构简单、性能可靠、维修方便、目前被绝大多汽车所采用。 离合器的工作原理

（1）接合状态

离合器在接合状态时，压紧弹簧压盘、从动盘、飞轮互相压紧。发动机的转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩转到从动盘，再经从动轴向传动系输出。离合器除了在机构与尺寸上保证传递转矩外，设计是还考虑到离合器在使用过程中因

摩擦因数的下降、摩擦件磨损变薄和弹簧本省的疲劳至使弹力下家昂等因素的影响，造成离合器所能传递的最大转矩下降，因此离合器所能传递的最大转矩MC 应适应当地高于发动机的最大转距M emax ，其间的关系为

Mc =Zp ∑UR c =BMemax 式中

摩擦面数;

P ∑--------------- 压盘对摩擦片的总压紧力;

u --------------- 摩擦因数;

摩擦片的平均摩擦半径

后备系数, 轿车及轻型货车B=1.25～1.75 中型及重型货车B=1.60～2.25; 带拖挂的重型货车及牵引车B=2.0～4.0; 但后备系数也不宜过高, 以便在紧急制动时, 能通过滑磨来防止传动系过载。

（2）分离过程

踩下离合器踏板时, 拉杆拉动分离叉外端向右移动，分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆的内端向前移动，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、从动部分处于分离装态而中断动力的传递。

（3）接合过程

当需要恢复动力传递时，缓慢地抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的压力 ，压盘便在压紧弹簧作用下逐渐压紧从动盘，并使所传递的转矩逐渐增大。当所能传递的转矩小于汽车起步阻力时，汽车不动。从动盘粗转，主、从动摩擦面完全打滑；当所能传递的转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，即摩擦面间仍存在部分打滑现象。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。由此可知，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，在复位弹簧作用下，踏板回到最高位置，分离叉内端回到最右位置。分离轴承则在复位弹簧的作用下分离杠杆， 向右紧靠在分离叉上。

压盘的传动、导向和定心方式。

压盘是离合器的主动部分的重要组成零件之一，工作过程中既要接受离合器盖传来的动力，又要在分离与接合过程中轴向移动。为了将离合器盖的动力顺利传递给压盘。并保证压盘只作沿轴线方向的平移而不发生歪斜，通常压盘的传动、导向和定心方式有：传动片式、凸台窗孔式、传动块式和传动销式。

2. 汽车离合器实验台研究概况