【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 22 離合器 離合器這組機(jī)構(gòu)被裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)與手動(dòng)變速箱之間，負(fù)責(zé)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到手動(dòng)變速箱。如圖所示，飛輪機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸固定在一起。在飛輪的外殼之中，以一圓盤狀的彈簧連接壓板，其間有一摩擦盤與變速箱輸入軸連接。當(dāng)離合器踏板釋放時(shí)，飛輪內(nèi)的壓板利用彈簧的力量，緊緊壓住摩擦板，使兩者之間處于沒有滑動(dòng)的連動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)成連接的目的，而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力便可以通過這一機(jī)構(gòu)，傳遞至變速箱，完成動(dòng)力傳遞的工作。　　而當(dāng)踩下踏板時(shí)，機(jī)構(gòu)將向彈簧加壓，使得彈簧的外圍翹起，壓皮便與摩擦板脫離。此時(shí)摩擦板與飛輪之間已無法連動(dòng)，即便發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)力并不會(huì)傳遞至變速箱及車輪，此時(shí)，駕駛者便可以進(jìn)行換檔以及停車等動(dòng)作，而不會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。摩擦離合器是應(yīng)用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸（即變速器的主動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。　　由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于接合狀態(tài)的。摩擦安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，套在從動(dòng)盤轂的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳出的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質(zhì)決定。故對于一定結(jié)構(gòu)的離合器來說，靜摩擦力矩是一個(gè)定值，輸入轉(zhuǎn)矩一達(dá)到此值，離合器就會(huì)打滑，因而限制了傳動(dòng)系所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。因此，對于離合器的具體結(jié)構(gòu)的要求就有這三點(diǎn)：首先是在保證傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的前提下，滿足兩個(gè)基本性能要求，即分離徹底和接合柔和；其次，離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要盡可能小。如果這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的話，當(dāng)換檔時(shí)，雖然由于分離了離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間聯(lián)系脫開，但離合器從動(dòng)部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當(dāng)于分離不徹底，就不能很好地起到減輕輪齒間沖擊地作用。此外，還要求離合器散熱良好。因?yàn)樵谄囆旭傔^程中，駕駛員操縱離合器地次數(shù)是很多的，這就使離合器中由于摩擦面間頻繁地相當(dāng)滑磨而產(chǎn)生大量地?zé)?。離合器接合愈柔和，產(chǎn)生地?zé)崃坑?，這些熱量如不技術(shù)散出，對離合地工作將產(chǎn)生嚴(yán)重地影響。以上就是摩擦離合器的總體構(gòu)造和工作原理了，而隨著所用摩擦面的數(shù)目（從動(dòng)盤的數(shù)目） 、壓緊彈簧的形式及安裝位置，以及操縱機(jī)構(gòu)形式的不同，其總體構(gòu)造也有差異，因此摩擦離合器又可分為：1.）單盤離合器：只有一片從動(dòng)盤，其前后兩面都裝又摩擦片，因而具有兩個(gè)摩擦面。雙盤離合器：即增加了一個(gè)從動(dòng)盤。周布彈簧離合器：采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布。2.）中央彈簧離合器：僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧并安安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12置在中央。3.）膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧的。離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件，其作用就是使其主動(dòng)和從動(dòng)部分可在駕駛員操縱下徹底分離，隨后再柔和接合。這里，我們將進(jìn)一步闡述其功用。 ）保證汽車平穩(wěn)起步這是離合器的首要功能。在汽車起步前，自然要先起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。而汽車起步時(shí)，汽車是從完全靜止的狀態(tài)逐步加速的。如果傳動(dòng)系（它聯(lián)系著整個(gè)汽車）與發(fā)動(dòng)機(jī)剛性地聯(lián)系，則變速器一掛上檔，汽車將突然向前沖一下，但并不能起步。這是因?yàn)槠噺撵o止到前沖時(shí)，產(chǎn)生很大慣性力，對發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大地阻力矩。在這慣性阻力矩作用下，發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬時(shí)間轉(zhuǎn)速急劇下降到最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（一般 300500RPM）以下，發(fā)動(dòng)機(jī)即熄火而不能工作，當(dāng)然汽車也不能起步。因此，我們就需要離合器的幫助了。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，汽車起步之前，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。在接合過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)所受阻力矩逐漸增大，故應(yīng)同時(shí)逐漸踩下加速踏板，即逐步增加對發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，而不致熄火。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)經(jīng)傳動(dòng)系傳給驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩便逐漸增加，到牽引力足以克服起步阻力時(shí)，汽車即從靜止開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速。 ）保證傳動(dòng)系換檔時(shí)工作平順在汽車行駛過程中，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。 ）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（其數(shù)值可能大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出的最大扭距） ，對傳動(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)部分之安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13間可能產(chǎn)生的相對運(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，保證安全。通過上面的了解，我們可以知道，離合器應(yīng)該使這樣一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過程中還要有可能相對轉(zhuǎn)動(dòng)。所以離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系，而是借二者接觸面之間的摩擦作用來傳動(dòng)扭距（即摩擦離合器） ，或是利用液體作為傳動(dòng)的介質(zhì)（即液力偶合器） ，或是利用磁力傳動(dòng)（即電磁離合器） 。我們將在后面專門介紹這幾種離合裝置。─扭力轉(zhuǎn)換器當(dāng)汽車工業(yè)繼續(xù)發(fā)展，一般消費(fèi)者開始對于控制油門、剎車以及離合器等三個(gè)踏板的復(fù)雜操作模式感到厭煩。機(jī)械工程師開始思考如何以利用機(jī)構(gòu)來簡化操作過程。扭力轉(zhuǎn)換器便是在這樣的情形之下被導(dǎo)入汽車產(chǎn)品的，成就了全新的使用感受。扭力轉(zhuǎn)換器導(dǎo)入，改變了人們駕駛汽車的習(xí)慣！扭力轉(zhuǎn)換器取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式離合器，被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速箱之間，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平順的傳送到自動(dòng)變速箱。扭力轉(zhuǎn)換器的離作方式與離合器之間截然不同。在扭力轉(zhuǎn)換器之中，左側(cè)為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸，直接與泵輪外殼連接。而在扭力轉(zhuǎn)換器的左側(cè)，則有一組渦輪，透過軸與位于右側(cè)的變速系統(tǒng)連接。導(dǎo)輪與渦輪之間沒有任何直接的連接機(jī)構(gòu)，兩者均密封在扭力轉(zhuǎn)換器的外殼之中，而扭力轉(zhuǎn)換器之內(nèi)則是充滿了黏性液體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)扭力轉(zhuǎn)換器會(huì)同樣低速運(yùn)轉(zhuǎn)，泵輪上的葉片會(huì)帶動(dòng)扭力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的黏性液體，使其進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。但是由于轉(zhuǎn)速太低，液體對于渦輪施加的力量，并不足以推動(dòng)車輛前進(jìn)，車輛便可靜止不動(dòng)，便可達(dá)到如同離合器分離的狀況。當(dāng)油門踏下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升，泵輪的轉(zhuǎn)速將會(huì)同步提升，扭力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的液體流速持續(xù)增加，對于渦輪的施力繼續(xù)增加，當(dāng)其超過運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力時(shí)，車輛便可以前進(jìn)，動(dòng)力便可傳遞至變速系統(tǒng)及車輪，達(dá)成動(dòng)力傳遞的目的。安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 變速機(jī)構(gòu)汽車在起步加速時(shí)須要比較大的驅(qū)動(dòng)力，此時(shí)車輛的速度低，而發(fā)動(dòng)機(jī)卻必須以較高的轉(zhuǎn)速來輸出較大的動(dòng)力。當(dāng)速度逐漸加快之后，汽車所須要的行駛動(dòng)力也逐漸降低，這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)只要以降低轉(zhuǎn)速來減少動(dòng)力的輸出，即可提供汽車足夠的動(dòng)力。汽車的速度在由低到高的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卻是由高變到低，要如何解決矛盾現(xiàn)象呢？于是通稱為“變速箱”的這種可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間換轉(zhuǎn)差異的裝置為此而生。變速箱為因操作上的不同而有“手動(dòng)變速箱”與“自動(dòng)變速箱”二種系統(tǒng)，這二種變速箱的工作方式也不相同。近年來由于消費(fèi)者的需求以及技術(shù)的進(jìn)步，汽車廠開發(fā)稱為“手自一體變速箱”的可以手動(dòng)操作的自動(dòng)變速箱；此外汽車廠也為高性能的車輛開發(fā)出稱為“順序式半自動(dòng)變速箱”的帶有自動(dòng)操作功能的手動(dòng)變速箱。目前的 F1 賽車全面使用“順序式半自動(dòng)變速箱”，因此使用此類型手動(dòng)變速箱的車輛均標(biāo)榜采用來自 F1 的科技。圖示如下： 圖 23 變速機(jī)構(gòu) 在手動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有離合器、手動(dòng)變速箱二個(gè)主要部份。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15離合器：是用來將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到變速箱的機(jī)構(gòu)，利用磨擦片的磨擦來傳遞動(dòng)力。一般車型所使用的離合器只有二片磨擦片，而賽車和載重車輛則使用具有更磨擦片的離合器。離和器還有干式與濕式二種，濕式離合器目前幾乎不再被使用于汽車上面。手動(dòng)變速箱：以手動(dòng)方式操作變速箱去做變換檔位的動(dòng)作，使手動(dòng)變速箱內(nèi)的輸入軸和輸出軸上的齒輪嚙合。多組不同齒數(shù)的齒輪搭配嚙合之后，便可產(chǎn)生多種減速的比率。目前的手動(dòng)變速箱均是使用同步齒輪的嚙合機(jī)構(gòu)，使換檔的操作更加的簡易，換檔的平順性也更好。3. 自動(dòng)變速系統(tǒng)為了使汽車的操作變得簡單，并讓不擅于操作手動(dòng)變速箱的駕駛者也能夠輕松的駕駛汽車，于是制造一種能夠自動(dòng)變換檔位的變速箱就成為一件重要的工作，因此汽車工程師在 1940 年開發(fā)出世界首具的自動(dòng)變速箱。從此以后駕駛汽車在起步、停止以及在加減速的行駛過程中，駕駛者就不需要再做換檔的動(dòng)作?，F(xiàn)代的自動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有液體扭力轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)變速箱、電子控制系統(tǒng)三個(gè)主要部份。在電子控制系統(tǒng)里面加入手動(dòng)換檔的控制程序，就成了具有手動(dòng)操作功能的“手自一體變速箱”。液體扭力轉(zhuǎn)換器：在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間，利用液壓油作為傳送動(dòng)力的介質(zhì)。將動(dòng)力自輸入軸傳送到對向的輸出軸，經(jīng)由輸出軸再將動(dòng)力傳送到自動(dòng)變速箱。由于液壓油在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間流動(dòng)時(shí)會(huì)消耗部份的動(dòng)力。為了減少動(dòng)力的損失，在主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間加入一組不動(dòng)葉輪使能量的傳送效率增加；以及在液體扭力轉(zhuǎn)換器內(nèi)加入一組離合器，并在適當(dāng)?shù)男旭偁顟B(tài)下利用離合器將主動(dòng)與被動(dòng)葉輪鎖定，讓主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間不再有轉(zhuǎn)速的差異，進(jìn)而提高動(dòng)力的傳送效率。自動(dòng)變速箱：以行星齒輪組構(gòu)成換檔機(jī)構(gòu)，利用油壓推動(dòng)多組的摩擦片，去控制行星齒輪組的動(dòng)作，以改變動(dòng)力在齒輪組的傳送路徑，因而產(chǎn)生多種不同的減速比率。安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16電子控制系統(tǒng)：早期的機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔控制是以油壓的壓力變化去決定何時(shí)做換檔的動(dòng)作，即使經(jīng)過多年的研究及改良，機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔性能仍然不盡人意。于是電子式自動(dòng)變速箱便因應(yīng)而出了。為了使換檔的時(shí)機(jī)更加的精確，以及獲得更加平順的換檔質(zhì)量，各汽車制造廠均投入大量的資源，針對自動(dòng)變速箱的電子控制系統(tǒng)做研究。 差速器汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。汽車差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件。作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來彌補(bǔ)距離的差異。如果后輪軸做成一個(gè)整體，就無法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。為了解決這個(gè)問題。普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼） 、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速） 。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理” ，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自