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第二章离合器设计 第一节概述 一、 传动系概述 离合器是汽车传动系中的重要部件，它的构造特性与发展和传动系紧密相关，因此首先必须了解汽车传动系的概貌。 运输车辆传动系统的型式与所用的发动机类型有密切关系。这是由于不同类型发动机，例如，内燃机和电动机，它们的转矩一转速特性有着很大的差别 。 图1 内燃机的外特性曲线 传动系的类型 机械式传动系统 自动传动系统 ( 1 ）液力一机械自动式（ AT ) ; ( 2 ）机械无级式（ CVT 及 IVT ) ; ( 3 ）机械有级自动式（ AMT ） 机械式传动系统 机械传动最主要的优点是传动效率高、可靠、价格便宜。 它有以下两个方面的缺点： ( 1 ）传动系的操纵需靠驾驶员的体力 ( 2 ）机械式传动系统传动比的改变是有级的 理想的传动系统应该是能自动适应各种行驶情况无需人力操纵控制的无级式传动系统。 自动传动系统 1 ．液力一机械自动传动系统（液力自动变速器 AT ) 2.机械无级式 ( 1 ）由一挠性三角带和带轮组成的无级传动（现称 CVT ) ， ( 2 ）由牵引环和传动盘组成的无级传动（现称 IVT ) 。 3.机械有级自动式 机械有级自动式（ AMT ）是在原机械式变速器（ MT ）的基础上，对离合器及变速器的操纵系统进行改造，采用电脑控制实现对离合器及变速器的自动操纵，从而达到简化操纵、改善汽车的动力性和燃油经济性的目的。 AMT 和 MT 的区别主要在操纵控制上， MT 是靠人脑控制人工操作，而 AMT 是靠电脑控制机械操作，因此，从机械的角度来看两者没有质的区别。 汽车传动系统由手动向自动方向进展或过渡，从生产的继承性来说，采用． AMT 最为合适。近期，国外结合 AMT 的开发，已试制成变速器换挡时无需中断功率传递的离合器，这样 AMT 只剩下惟一的缺点－一一换挡是有级的。 离合器的历史 在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功 离合器的历史 也曾出现过蹄一鼓式离合器来替代锥形离合器 无论锥形离合器或蹄一鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象 离合器的组成 设计离合器应满足的基本要求 1 ）在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。 2 ）接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。 3 ）分离时要迅速、彻底。 4 ）从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损。 5 ）应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命。 设计离合器应满足的基本要求 6 ）应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力。 7 ）操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳。 8 ）作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。 9 ）具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长。 10 ）结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。 离合器的结构方案 离合器的工作特性 离合器接合过程分析及滑磨功计算 离合器工作过程一般大致分成两个阶段： ( 1 ）压紧力p很快增长，但摩擦力矩开始还不足以克服外界阻力让汽车很快起步，由此，发动机转速 n 。较离合器从动盘转速 n 。上升快。这一段时间约0.5s 。 ( 2 ）工作压力P几乎不变，从动盘转速 n 。增长很快，尽管驾驶员继续加大油门开度，发动机转速还是几乎成直线下降，直到和离合器从动盘转速同步，停止打滑为止。 滑磨功 L 可由下式来决定： a．分析计算法 分析计算法的基础是系统建模。汽车起步时，离合器在滑磨情况下的系统动力学模型图如图15所示，并根据实际状况作如下假设： ( 1 ）发动机转矩 Te 和离合器摩擦力矩天在整个汽车起步过程中不变； ( 2 ）汽车是在平直良好路面上起步，道路阻力变化不大； ( 3 ）忽略汽车在起步前的离合器滑磨（其值很小）。 摩擦离合器接合过程的力学模型 由图可列出以下的动力学方程。对于主动件： 对于从动件： 最后可得滑磨功为 根据公式，如果离合器起步时，其摩擦力矩 Tc 就等于发动机的转矩Te，且忽略道路阻力矩 T 。（良好的平坦路面上T很小），则 图解法 离合器的热负荷 在确定离合器的热工况时，通常是计算压盘的温度，因为飞轮的质量要比压盘的质量大得多，其温升相对不大。计算时假设它们不向周围散热。则热平衡方程式为 离合器的热负荷 压盘的温升则为