机械工程学报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING汽车膜片弹簧离合器应用与发展肖啸摘要:离合器在我们的生活中并不陌生厂、生活中的很多机械装置都包含离合器。
虽然具体的安装和结构形式不同,但它们的作用都是相同的。
深入了解离合器的工作原理,对我们更好地理解生活中的机械有很大的益处。
离合器是汽车传动系中的重要部件,主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递,保证汽车平稳起步,保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系统所承受的最大转矩,防止传动系统过载。
膜片弹簧离合器是近年来在轿车和轻型汽车上广泛采用的一种离合器,它的转矩容量大而且较稳定,操作轻便,平衡性好,也能大量生产,对于它的研究已经变得越来越重要。
膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点:膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变,保证离合器工作性能更稳定;膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用,这样,省去了多组分离杠杆装置,零件数目减少,质量也减轻;在满足相同压紧力的情况下,膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小,在有限的空间内便于布置,使离合器的结构更为紧凑;同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件,平衡性好,在高速时,其压紧力降低很少。
并且制造工艺水平的不断提高,膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。
关键词:离合器膜片弹簧摩擦片操纵机构压盘Automobile diaphragm spring clutch application and developmentXiao XiaoAbstract:the clutch in our life, life is no stranger to plant many mechanical devices are included in the clutch. Though the installation and structure is different, but their functions are the same. Insight into the working principle of the clutch for us to understand life better machinery is of great benefit. Clutch is an important part in automotive transmission system, is the main function is to cut off the and realize the engine to the transmission of power transmission, ensure smooth start of the car, for ensuring the smooth and transmission when shifting transmission system on the maximum torque, to prevent the transmission system overload. Diaphragm spring clutch is widely used in cars and light motor vehicles in recent years of a clutch, its great capacity of torque and relatively stable, convenient operation, good balance, can also be a large number of production, has become more and more important for its research. Diaphragm spring clutch is relative to the spiral spring clutch has a series of advantages: the nonlinear characteristics of diaphragm spring to make the whole process of wear and tear in friction, maintain invariable pressure plate by basic compaction force, to ensure the clutch performance is more stable; Separation of the diaphragm spring refers to the separation of leverage effect, in this way, eliminating the leverage multiple sets of separation device, part number, quality and to reduce; To meet the same compression force, axial size of the diaphragm spring is a spiral spring is small, within the limited space to decorate, make the structure of the clutch is more compact; Diaphragm spring is round rotation symmetric parts at the same time, good balance, at high speed, reduce the pressure force is seldom. And manufacturing technology level unceasing enhancement, the diaphragm spring clutch is more and more widely used in the car now.Key words:clutch Diaphragm spring friction plate Operating mechanism Pressure plat0 国内外研究现状汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。
摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。
液力偶合器:靠工作液(油液)传递转矩,外壳与泵轮连为一体,是主动件;涡轮与泵轮相对,是从动件。
当泵轮转速较低时,涡轮不能被带动,主动件与从动件之间处于分离状态;随着泵轮转速的提高,涡轮被带动,主动件与从动件之间处于接合状态。
电磁离合器:靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。
如在主动与从动件之间放置磁粉,则可以加强两者之间的接合力,这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。
摩擦式离合器:按其从动盘的机械工程学报数目,又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。
湿式摩擦式离合器一般为多盘式的,浸在油中以便于散热。
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接合平顺。
因此,广泛用于各级轿车及微、轻、中型客车与货车上,在发动机转矩不大于1000N·m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离合器。
双片干式摩擦离合器与单片离合器相比,由于摩擦面增多使传递转矩的能力增大,接合也更平顺、柔和;在传递相同转矩的情况下,其径向尺寸较小,踏板力较小。
但轴向尺寸加大且结构复杂;中间压盘的通风散热性差易引起过热而加快摩擦片的磨损甚至烧伤碎裂;分离行程大,调整不当分离也不易彻底;从动件转动惯量大易使换档困难等。
仅用于传递的转矩大且径向尺寸受到限制时。
多片湿式离合器摩擦面更多,接合更加平顺柔和;摩擦片浸在油中工作,表面磨损小。
但分离行程大、分离也不易彻底,特别是在冬季油液粘度增大时;轴向尺寸大;从动部分的转动惯量大,故过去未得到推广。
近年来,由于多片湿式离合器在技术方面的不断完善,重型车上又有采用,并有不断增加的趋势。
因为它采用油泵对摩擦表面强制冷却,使起步时即使长时间打滑也不会过热,起步性能好,据称其使用寿命可较干式高出5~6倍。
压紧弹簧的结构型式及布置分类离合器压紧弹簧的结构型式有:圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。
可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。
根据压紧弹簧的型式及布置,离合器分为:周置弹簧离合器周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。
有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。
周置弹簧离合器的结构简单、制造方便,过去广泛用于各种类型的汽车上。
现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达5000~7000r/min或更高),在高转速离心力的作用下,周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力;另外,也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。
因此,现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。
但在中、重型货车上,周置弹簧离合器仍得到广泛采用。
中央弹簧离合器至某些总质量达28~32t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。
但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。
膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。
当前,膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。
后者的膜片弹簧为反装,并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近,使结构简化、零件减少、拆装方便;膜片弹簧的应力分布也得到改善,最大应力下降;支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。
而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。
从1891年摩擦式汽车离合器的诞生,到1948年液力变矩器的出现,再到各种智能控制技术不断应用于汽车工业,汽车离合器技术始终伴随着汽车工业的发展而发展。
随着新兴汽车传动技术的越来越普及应用,传统的汽车离合器将逐渐淡出历史舞台。
从企业内部能力分析,总体上看,我国汽车离合器企业与国外企业相比处于明显劣势。
在劳动力成本、售价、售后服务、客户关系和供应商关系等方面,我国企业处于明显优势;在市场营销能力、采购成本和交货期方面,我国企业与国外竞争者基本持平;在品牌价值、产品技术含量、产品质量、规模效应、生产效率、技术水平、研发能力和员工素质方面,我国企业与国际同类先进企业相比差距较大。
在产品技术方面,国内汽车离合器企业经过不断地产品结构调整,国产膜片弹簧离合器的品种已经能全面覆盖国内重、中、轻、轿、微及农用等车型的需求,跟踪国外动力传动系统技术,研发新一代产品也取得了可喜成果,如双质量飞轮、液力变矩器、适用于300马力以上动力配套的由430拉式膜片弹簧离合器都获得了成功。