淺談汽車離合器的發(fā)展與作用

周海濤 商佳園

摘要：離合器在我們的生活中并不陌生。生活中的很多機(jī)械裝置都包含離合器。雖然具體的安裝和結(jié)構(gòu)形式不同，但它們的作用都是相同的。深入了解離合器的工作原理，對(duì)我們更好地理解生活中的機(jī)械有很大的益處。本論文將從汽車離合器的發(fā)展歷程、作用、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹，同時(shí)，運(yùn)用Solidworks軟件進(jìn)行實(shí)物的三維建模。

關(guān)鍵詞：離合器 ：摩擦片；Solidworks一、汽車離合器的發(fā)展

1889年，戴姆勒發(fā)明了鋼輪汽車離合器，它是通過腳踏板來工作。踩下離合器踏板，通過分離撥叉拉回錐形座圈，釋放彈簧，從而使離合器分離。隨后出現(xiàn)了摩擦片，其發(fā)展也經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，最初使用駝毛做為錐形盤摩擦面的材料，但很快被皮革取代。幾年后，單盤離合器又淘汰了錐形盤離合器。De Dion和Bouton是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到單盤離合器是離合器未來發(fā)展方向的人。后來，隨著Ferodo石棉摩擦片的出現(xiàn)，離合器技術(shù)取得了一大進(jìn)步。石棉摩擦片從1920年代起一直使用到當(dāng)代，直到其被非石棉摩擦片取代。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，離合器變得越來越重。除此以外，用來作用于分離杠桿的分離軸承一直處在受壓狀態(tài)下，使其和離合器外罩很容易發(fā)生磨損，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)換檔。為了克服，人們便開發(fā)出了膜片彈簧離合器，膜片彈簧離合器誕生于1936年通用汽車的研究實(shí)驗(yàn)室里，并在1930年代后期在美國(guó)大批量生產(chǎn)。1960年代末至今，幾乎所有的汽車制造商都采用膜片彈簧離合器。

二、汽車離合器的作用

第一是保證汽車平穩(wěn)起步。這是離合器的首要功能。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，駕駛員先踩下離合器踏板，將離合器分離，使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系脫開，再將變速器掛上檔，然后逐漸松開離合器踏板，使離合器逐漸接合。在離合器逐漸接合的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受工作阻力越來越大，為了不使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，故應(yīng)踩油門，加大燃料的供應(yīng)量。與此同時(shí)，由于離合器的接合緊密程度逐漸增大，發(fā)動(dòng)機(jī)傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加，當(dāng)牽引動(dòng)力力足以克服起步阻力時(shí)，汽車便開始起步加速。第二是實(shí)現(xiàn)平順的換檔。在汽車行駛過程中，為適應(yīng)不斷變化的行駛條件，傳動(dòng)系經(jīng)常要更換不同檔位工作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動(dòng)齒輪或其他掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副推出傳動(dòng)，再使另一檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前必須踩下離合器踏板，中斷動(dòng)力傳動(dòng)，便于使原檔位的嚙合副脫開，同時(shí)使新檔位嚙合副的嚙合部位的速度逐步趨向同步，這樣進(jìn)入嚙合時(shí)的沖擊可以大大的減小，實(shí)現(xiàn)平順的換檔。第三是防止傳動(dòng)系過載。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)將因和傳動(dòng)系剛性連接而急劇降低轉(zhuǎn)速，因而其中所有運(yùn)動(dòng)件將產(chǎn)生很大的慣性力矩，對(duì)傳動(dòng)系造成超過其承載能力的載荷，而使機(jī)件損壞。有了離合器，便可以依靠離合器主動(dòng)部分和從動(dòng)部分之間可能產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以消除這一危險(xiǎn)。因此，我們需要離合器來限制傳動(dòng)系所承受的最大扭距，以保證安全。

三、汽車離合器的結(jié)構(gòu)及其SOLIDWOKS建模

圖1汽車離合器實(shí)物圖

Solidworks軟件是一款功能強(qiáng)大的工程繪圖軟件。它操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用，因而，廣泛應(yīng)用在各種行業(yè)中。

本文選擇SolidWorks作為汽車離合器的建模軟件?；玖鞒淌窍葘?duì)實(shí)際零件進(jìn)行測(cè)繪，獲得各構(gòu)件的尺寸及形狀信息，然后，分別對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行建模，繪制出三維圖。最后，對(duì)建模得到的各部分零件的進(jìn)行組裝，得到如圖2所示的汽車離合器的裝配圖。

圖2 汽車離合器模型圖

從圖2我們可以清晰地看到離合器的各零件結(jié)構(gòu)及其安裝位置。汽車離合器的整體結(jié)構(gòu)可分為五個(gè)部分，包括主動(dòng)部分，從動(dòng)部分，壓緊機(jī)構(gòu)，分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)。其中，主動(dòng)部分，從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)的作用是保證離合器處于接觸狀態(tài)并傳遞動(dòng)力。而分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)是使離合器分離的裝置。如圖1所示，主動(dòng)部分由離合器蓋，飛輪和壓盤組成。從動(dòng)部分由從動(dòng)盤，扭轉(zhuǎn)減振器和從動(dòng)軸組成。操縱機(jī)構(gòu)由離合器踏板到分離桿（或離合器分泵）之間的一系列零件組成。

四、汽車離合器的優(yōu)點(diǎn)

嵌合式離合器和摩擦式離合器是機(jī)械行業(yè)最常見的兩種離合器類型。汽車離合器廣泛采用摩擦式。與嵌合式離合器相比較，摩擦式離合器具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）兩軸能在任何不同角速度下進(jìn)行聯(lián)接；（2）改變摩擦面間的壓力就能調(diào)節(jié)從動(dòng)軸的加速時(shí)間；（3）接合時(shí)的沖擊和振動(dòng)較小；（4）過載時(shí)將發(fā)生打滑，可免使其他零件受到損壞等。

由于實(shí)際汽車行駛過程中，速度不穩(wěn)定，再加上摩擦式離合器柔度高，能減少離合器結(jié)合過程的沖擊和振動(dòng)，對(duì)其他零件的損傷小，因而廣泛應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域。

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