车辆工程技术
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修整机
车辆技术
0 概述
离合器作为汽车传动系中直接与发动机相连接的重要部件，起着起步平稳、配合换挡和防止传动系过载的作用。如何做好离合器的设计和选型，需要大量的设计实践沉淀和积累，也是产品设计工程师重点研究的课题。 1 离合器工作原理
汽车离合器的设计与匹配
樊世玉
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000）
摘 要：离合器是汽车传动系统的重要部件，直接影响汽车动力性、安全性、经济性。本文从汽车离合
器原理、设计原则、结构设计、基本要素选择等方面进行总结和归纳。关键词：
汽车；离合器；设计；匹配
图1
离合器位于发动机和变速器之间的飞轮壳内，离合器的输出轴就是变速器的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速器暂时分离和逐渐结合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力，一般传统离合器示意图如图1所示。 2 离合器设计原则
微型显示器 （1）汽车行驶过程中能可靠地传递发动机的最大扭矩。（2）接合时平顺柔，保证汽车起步时没有抖动和冲击。（3）具有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。（4）有吸收振动、缓和冲击的能力，规避传动系统产生扭转共振。（5）结构简单、紧凑，可制造性强，便于维修、调整等。
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3 离合器结构设计手套制作
良好的离合器设计是在快速释放离合器踏板情况下，使离合器结合平稳，减缓离合器摩擦片的结合速度。离合器匹配设计选型不仅是选择好离合器，要从人机工程学角度，综合考虑踏板力的大小，行程的大小、踏板高低结合点和分离点的位置是否合适。3.1 从动盘的选择 从动盘主要有单片式和双片式两种类型。单片离合器因结构简单、尺寸紧凑、散热性好等优点被广泛应用，只有在径向尺寸受到严格限制或扭矩容量很大时，采用单片式离合器难以达到时，方才考虑选用双片式离合器。
（1）周置弹簧离合器。周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，其特点是结构简单、制造容易，因此应用较为广泛。当发动机最大转速很高时，周置弹簧由于受离心力作用而向外弯曲，使离合器传递转矩能力随之降低。（2）中央弹簧离合器。它的压紧弹簧，不致于离合器中心，可选择较大的杠杆比，有利于减小踏板力，通过调整垫片或螺纹实现对压紧力的调整，多用于重型汽车。（3）斜置弹簧离合器。磨擦盘损失或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变。具有工作性能稳定、踏板力较小的突出优点，一般应用于中型汽车。（4）膜片弹簧离合器。膜片弹簧具有较理想的非线性特性，较小的轴向尺寸，结构简单部件少，性能较稳定，散热性好等优点，保证了使用寿命，商用车一般采用膜片式离合器。（5）拉式膜片弹簧离合器。结构简单，部件小且轻，传递能力高，分离效率高，操纵
滚动灯箱制作轻便，噪音较小等优点，大多数轻型车使用拉式膜片弹簧离合器。
4 离合器基本要素选择
4.1 储备系数的确定
确定离合器的基本规格后，可根据不同的车型或工况，确定相应的储备系数，储备系数是离合器设
计中重要的参数。应考虑摩擦片磨损后仍能传递发动机的最大扭矩，同时还要避免起步后滑磨时间过长，同时应考虑传动系数过载及操纵轻便等，参考设计经验值，一般判定值大于1.2。
4.2 滑磨功的确定
滑磨是离合器工作中的一个重点的特性，离合器滑磨实现整车起步平稳并防止传动系过载。通常车辆起步时离合器主、从动部分的转速差较大，而换挡时转速较小，因此只需要分析车辆起步时离合器的结合过程。
（1）从离合器主、从动摩擦盘开始接触起，经过一段时间开始滑磨，但从动盘未转动，摩擦力矩未达到车辆行驶阻力矩，车辆仍处于静止状态，此时滑磨功可根据理论公式进行计算得出。一档起步时，车辆处于静止状态，离合器在结合过程中产生滑磨功，以单位面积滑磨功的判定离合器是否满足要求，一般判定值小于1.6J/mm。（2）摩擦力矩大于车辆行驶阻力矩，使离合器从动部分开始转动，直到发动机角速度增大至发动机转速相等为止，此时滑磨功根据理论公式进行计算得出。4.3 离合踏板分离行程和踏板力确定
离合踏板分离行程和踏板力的设计从离合系统性能及舒适性两个维度进行分析，可根据理论核算结果和经验确定。4.4 离合器热负荷确定
离合器在结合过程中所产生的滑磨功不仅消耗一部分发动机功率，引起摩擦面的磨损，而且还会转化为热量，使离合器的温度升高。一般摩擦材料的性能会随工作温度的升高而逐渐变坏，在设计选型时要充分考虑离合器的通风、散热条件。4.5 离合器起步温度确定
通常情况下对单片机离合器来说，受热最严重的是压盘和飞轮的摩擦面，由于飞轮质量远远大于离合器压盘质量，因此只需理论计算压盘的起步温度即可。4.6 摩擦材料的选择陶瓷压机
各种车辆离合器许用单位面积承受车辆总质量由于摩擦材料配方的不同，许用力往往存在较大大的差异，需根据匹配车型实际情况选择合适的摩擦材料。摩擦材料的磨损涉及对偶件的材料和表面状态、实际使用温度、摩擦材料本身的性能等，一般通过试验的方法测定。在对偶件和外界环境不变的情况下，不同膜材材料的磨损率是不一样的，可根据不同温度时摩擦材料的磨损率表现、容许总磨损量、离合器起步频度来选择适宜的摩擦材料。
5 结束语
结合人机工程学原理设计和选型离合器各部件及参数，辅以试验验证设计质量并优化设计的方法，以便满足整车对离合器系统的要求。参考文献：
[1]徐石安，江发潮.汽车离合器[M].北京：清华大学出版社,2004.[2]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社,2014.
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