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发布时间:2020-09-29 19:11:00

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作者:李伟

出版社:机械工业出版社

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图解新型汽车底盘拆装与检修 第2版

图解新型汽车底盘拆装与检修 第2版试读:

前言

随着我国经济持续高速发展,汽车的普及率迅速提高,汽车在国民经济和家庭生活中的作用越来越大,与之相配套的汽车服务市场需要更多的汽车维修、汽车配件、汽车营销、汽车维护等专业人才。本书主要是为了使汽车维修人员能够较为深入地了解当今汽车底盘及其结构、掌握实际操作技能而编写的。

本书注重理论与实践相结合,针对目前汽车技术更新速度越来越快的情况,在立足于成熟技术和规范的同时,重视新技术、新知识、新工具、新规范,力求做到内容与行业技术同步更新。本书还安排了拆装实训和故障排除与诊断分析,以提高学生和汽车维修人员在实际生产中的知识应用能力。

本书的主要特点:

1.以市场主流车型为例进行讲解,尽可能突出新结构。

2.本书图文并茂,实际操作内容多,且与4S店作业同步,具有较强的实用性。

3.系统地介绍了汽车底盘的总体及各部件的结构、拆装及常见故障的诊断与排除方法,还讲解了专用工具的使用,使读者能够较快地掌握维修、调试技术。

4.大量实物图片与结构原理相配合,拆装、检修操作步骤详细。

本书在向读者全面介绍结构知识的同时,更注重结构分析能力与动手故障排除能力的培养,使读者对汽车底盘的认识和理解更加深化,并能达到举一反三的效果。

本书可作为高职高专院校的教材,也可供汽车维修人员、汽车行业工程技术人员及相关专业的师生参考阅读。

本书由李伟、于洪燕、李校航、李春山、吕春影编著。由于经验不足,书中的错误和不完善之处在所难免,恳请广大读者批评指正。编者

第一章 底盘的基本知识

汽车发动机是汽车的动力装置,它的作用是使供入其中的燃料燃烧而发出动力。而底盘则接受发动机的动力,使汽车产生运动,并能在驾驶人的操纵下运动,底盘由以下几部分组成。

(1)传动系传动系将发动机的动力传递给驱动车轮,传动系统包括离合器、变速器、传动轴、主减速器及差速器、传动轴(半轴)等部分。

(2)行驶系行驶系将汽车各总成及部件安装在适当的位置,对全车起支承作用,同时对路面起附着作用,缓和道路的冲击和振动,以保证汽车的正常行驶。它包括支承全车的承载式车身及车架、前悬架、前轮、后悬架、后轮等部分。

(3)转向系转向系保证汽车按驾驶人选定的方向行驶。它由带方向盘的转向器及转向传动机构组成,有的汽车还有转向助力装置。

(4)制动系制动系可使汽车减速或停车,并保证驾驶人离车后能使汽车可靠地停驻原处。它包括前轮制动器、后轮制动器及其控制装置,以及传动装置和供能装置。

一、传动系的功能分类与布置形式

图1-1 新型机械式传动系的组成及布置1—发动机 2—从动盘 3—离合器模块(由压盘、离合器从动盘和带传递板的双质飞轮构成) 4—前差速器 5—驱动轴(主轴) 6—带侧轴的前轴主动齿轮7—输出轴 8—手动变速器 9—中间差速器 10—传动轴 11—后轴主动齿轮 12—后轴差速器 Ⅰ—1档位 Ⅱ—2档位 Ⅲ—3档位 Ⅳ—4档位 Ⅴ—5档位 Ⅵ—6档位 R—倒车档 S—中间传动的圆柱齿轮 A1—前轴主减速器 A2—后桥主减速器1.传动系的功能

新型机械式传动系的组成及布置形式如图1-1所示,发动机发出的动力经过离合器、变速器和由万向节及传动轴组成的万向传动装置以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴传到驱动轮。传动系功用如下:

(1)实现汽车的减速增矩 只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时,汽车才能正常起步。由试验得知,即使汽车在平的沥青路面上以低速匀速行驶,也需要克服数值约相当于1.5%汽车总重力的滚动阻力。若发动机发出的转矩直接传给驱动轮,则驱动轮所得的驱动力很小,不足以驱动汽车运动;另一方面,发动机的转速较高时,此转速直接传到驱动轮上,汽车将达到几百公里的时速,这样高的车速既不实用,也不可能实现(因为牵引力太小,汽车根本无法起步)。

为解决上述矛盾,必须使传动系具有减速增矩作用,即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一,相应地驱动轮所得到的转矩即增大到发动机转矩的若干倍。在机械式传动系统中,若不计摩擦,则驱动轮转矩与发动机转矩之比等于发动机转速与驱动轮转速之比。该比值称为传动系的传动比,以符号i表示。这一功能一般由主减速器(传动比以i。表示)来实现。

(2)实现汽车变速 汽车的使用条件,诸如汽车的实际装载质量、道路坡度、路面状况,以及道路宽度和曲率、交通情况所允许的车速等,都在很大范围内不断变化。这就要求汽车牵引力和速度也有相当大的变化范围。就活塞式内燃机而言,在其整个转速范围内,转矩的变化不大,而功率及燃油消耗率的变化却很大,因而保证发动机功率较大而燃油消耗率较低的曲轴转速范围,即有利转速范围是很窄的。为了使发动机能保持在有利转速范围内工作,而汽车牵引力和速度又能在足够大的范围内变化,应当使传动比能在最大值与最小值之间变化,即传动系应具有变速功能。该功能由变速器来实现。

(3)实现汽车倒车汽车在某些情况下(如进入停车场或车库、在窄路上掉头时),需要倒向行驶。然而,内燃机是不能反向旋转的,故与内燃机共同工作的传动系必须保证在发动机旋转方向不变的情况下,能使驱动轮反向旋转。一般结构措施是在变速器内加设倒档(具有中间齿轮的减速齿轮副)。

(4)必要时中断传动系的动力传递内燃机只能在无负荷情况下起动,而且起动后的转速必须保持在最低稳定转速以上,否则可能熄火。所以在汽车起步之前,必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断,以便起动发动机。发动机进入正常怠速运转后,再逐渐地恢复传动系的传动能力,即从零开始逐渐对发动机曲轴加载,同时加大节气门开度,以保证发动机不熄火,且汽车能平稳起步。此外,在变换传动系传动比档位(换档)以及对汽车进行制动之前,也都有必要暂时中断动力传递。为此,在发动机与变速器之间,可装设一个依靠摩擦来传动,且其主动和从动部分可在驾驶人操纵下彻底分离,随后再柔和接合的机构——离合器。

在汽车长时间停驻时,以及在发动机不停止运转的情况下,使汽车暂时停驻,或在汽车获得相当高的车速后,欲停止对汽车供给动力,使之靠自身惯性进行长距离滑行时,传动系应能长时间保持在中断动力传递状态。为此,变速器应设有空档,即所有各档齿轮都能自动保持在脱离传动位置的档位。

(5)应使车轮具有差速功能当汽车转弯行驶时,左右车轮在同一时间内滚过的距离不同。如果两侧驱动轮仅用一根刚性轴驱动,则二者角速度必然相同,因而在汽车转弯时必然产生车轮相对于地面滑动的现象。这将使转向困难,汽车的动力消耗增加,传动系内某些零件和轮胎加速磨损。所以,驱动桥内装有差速,使左右两驱动轮可以不同的角速度旋转。动力先从主减速器传到差速器,再由差速器分配给左右两半轴,最后传到两侧的驱动轮。2.传动系的分类

根据汽车传动系中传动部件的特征,传动系可分为机械式、液力式、静液式和电力式四大类。

(1)机械式传动系机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成。其中万向传动装置由万向节和传动轴组成,驱动桥由主减速器和差速器组成。发动机前置前轮驱动机械式传动系布置如图1-2所示。发动机发出的动力经过离合器、变速器、主减器从动齿轮、差速器和半轴传递到驱动车轮,使汽车产生运动。(2)液力机械传动系 液力机械传动系又称动液传动系,其特点是将液力与机械传动有机地组合起来,其结构如图1-3所示。液力传动以液体为传力介质,利用液体在主动件和从动件之间的循环流动过程中动能的变化来传递动力。液力机械传动系能根据道路阻力的变化,自动地在若干个车速范围内分别实现无级变速,而且其中的有级式机械变速器还可以实现自动或半自动操纵,使驾驶人的操作大为简化。(3)静液式传动系 静液式传动系如图1-4所示,特点是通过液体传动介质静压力能的变化传递动力,利用发动机带动油泵产生静压力,通过控制装置控制液压马达转速,用一个液压马达带动驱动桥或用两个液压马达直接驱动两个驱动轮。静液式传动系统的主要缺点是机械效率低、造价高、使用寿命短、可靠性差等,故还没有得到广泛应用。图1-2 发动机前置前轮驱动机械式传动系布置1—发动机 2—从动盘 3—离合器模块(由压盘、离合器从动盘和带传递板的双质飞轮) 4—差速器 5—驱动轴(主轴) 6—带边轴的主动齿轮 7—从动轴 8—手动变速器 Ⅰ—第1档 Ⅱ—第2档 Ⅲ—第3档 Ⅳ—第4档 Ⅴ—第5档 Ⅵ—第6档 R—倒档 A—主减速器 S—中间传动的圆柱齿轮图1-3 液力机械式传动系图1-4 静液式传动系(4)电力式传动系 电力式传动系的主动部件是由发动机驱动的发电机,从动部件是牵引电动机。牵引电动机发出的动力经传动轴、主减速器传到驱动轮,也可以在每个驱动轮上单独安装牵引电动机,这个牵引电动机发出的动力也要经过一套减速机构才能传给驱动轮,目的是降速增矩,这套减速机构称为轮边减速器,如图1-5所示。图1-5 电力式传动系3.传动系的布置方案

(1)发动机前置后轮驱动(FR)方案(简称前置后驱动)主要用于货车、部分客车和部分高级轿车。

(2)前置前驱动(FF) 主要用于轿车和微型、轻型客车等。

(3)后置后驱动(RR) 发动机布置在后轴之后,用后轮驱动。主要用于大中型客车和少数跑车。

(4)中置后驱动(MR) 发动机布置在前后轴之间,用后轮驱动。用于跑车和少数大中型客车。

(5)全轮驱动(AWD) 传动系增加了分动器,动力可以同时传给前后轮。主要用于越野车及重型货车,如图1-6所示。图1-6 传动系布置方案

二、行驶系的组成与功用

1.组成

轮式汽车行驶系一般由车架、车桥、车轮和悬架等组成。车轮支承着车桥,车桥又通过弹性悬架与车架相连接。车架是整个汽车的基体,它将汽车的各相关总成连接成一个整体,构成汽车的装配基础,如图1-7所示。2.汽车行驶系的功用

1)接受由发动机经传动系传来的转矩,并通过驱动轮与路面间的附着作用,产生路面对驱动轮的牵引力,以保证汽车正常行驶。

2)支持全车,传递并承受路面作用于车轮上各向反力及其所形成的力矩。

3)尽可能缓和不平路面对车身造成冲击,并衰减其振动,保证汽车行驶系平顺性。

4)与转向系统协调配合工作,实现泊车行驶方向的正确控制,以保证汽车操纵稳定性。图1-7 行驶系的组成与受力分析

三、转向系的功用与分类

1.转向系的功用与组成

汽车在行驶过程中,需要驾驶人的操纵改变其行驶方向,即所谓的汽车转向。转向系除改变汽车的行驶方向,使其按驾驶人规定的方向行驶,还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向,恢复汽车原来的行驶方向。

汽车转向系主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。2.转向系的分类

汽车转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。(1)机械转向系 机械转向系以驾驶人的体力作为转向能源,如图1-8所示。驾驶人对方向盘施加一个转向力矩,该力矩通过转向轴输入机械转向器,经转向器减速传动副放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆,再传给固定于转向节上的转向节臂,使转向节和它所支承的转向轮偏转,从而改变了汽车的行驶方向。(2)动力转向系 动力转向系是兼用驾驶人体力和发动机(或电动机)动力为转向能源的转向系。它是在机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而形成的。液压式动力转向系的组成和液压转向加力装置的管路布置如图1-9所示。当驾驶人转动方向盘时,转向摇臂摆动,通过转向直拉杆、转向横拉杆、转向节臂,使转向轮偏转,从而改变汽车的行驶方向。同时,转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产液压作用力,这样驾驶人施于方向盘上很小的转向力矩,便可克服地面作用——转向轮上的转向阻力矩。图1-8 机械转向系图1-9 动力转向系

四、制动系的功用、类型及工作原理

1.制动系的功用及类型

为使行驶中的汽车减速甚至停车,使下坡行驶的汽车的速度保持稳定,以及使已停驶的汽车保持不动,这些作用统称为汽车制动。

(1)按制动系功用分类 一般汽车应包括两套独立的制动系统:行车制动系和驻车制动系。行车制动系俗称脚制动系,其功用是使正在行使中的汽车减速或在最短的距离内停车。驻车制动系又称第二制动系,俗称手制动系,其功用是使已经停在各种路面上的汽车驻留原地不动。驻车制动系是在行车制动失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定驻车制动系是必须具备的。

辅助制动系(排气制动)是汽车下长坡时稳定车速的一套装置。排气缓速开关由驾驶人控制,在需要使用时将开关拉到闭合位置,接通电源,排气缓速指示灯点亮,显示排气缓速式辅助制动系处于工作状态。不踩加速蹬板和在离合器处于接合状态时,加速开关与离合器开关处于接通状态,电流流经电磁阀打开压缩空气通道。从储气筒来的压缩气体进入控制缸,把控制缸推杆向前推进,使安装在排气通道上的排气节流阀关闭,急速降低发动机转速,从而迅速降低车速。例如,经常行驶在山区的汽车,若单靠行车制动系来达到下长坡时稳定车速的目的,则可能导致行车制动系的过热,从而使制动效能降低,甚至完全失效,故山区用的汽车还应具备此装置。

(2)按制动系制动能源分类

1)人力制动系是以驾驶人的肌体作为唯一的制动能源的制动系。

2)动力制动系是完全靠发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。

3)伺服制动系是兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。

传动机构采用单一的气压或液压回路的制动系为单回路制动系。这种制动系,只要有一处损坏而渗漏气体或液体,整个制动系统即行失效。因此,现在汽车上均使用双回路制动系或多回路制动系,这样,若其中一个回路失效,还能利用另一个回路获得一部分制动力。2.制动系的工作原理

汽车制动系简单的工作原理如图1-10所示。它由制动器和液压传动机构组成。,车轮制动器主要由旋转部分(制动鼓)、固定部分(包括制动鼓和制动底板)和张开机构组成。传动机构主要南制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和油管等组成。

制动系不工作时,制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦的外圆面之间留有一定的间隙,使制动鼓可以随车轮自由旋转。

制动时,踩下制动踏板,推杆便推动主缸活塞,使制动主缸中的油液以一定压力流入制动轮缸,通过轮缸活塞使两制动蹄的上端向外张开,从而使摩擦片压紧在制动鼓内圆面上。这样,不旋转的制动蹄就对旋转着的制动鼓产生一个摩擦力矩M,其作用方向与车轮旋转μ方向相反。制动鼓将该力矩M传到车轮后,由于车轮与路面间的附μ着作用,车轮对路面作用一个向前的周缘力F,同时,路面给车轮作μ用一个向后的反作用力F,即制动力。制动力F由车轮经车桥和悬BB架传给车架及车身,迫使整个汽车产生一定的减速。制动力越大,则汽车减速也越大。当放开制动踏板时,复位弹簧即将制动踏板拉回原位,摩擦力矩M和制动力F消失,制动作用即行终止。μB图1-10 制动系工作原理图

第二章 离合器

第一节 离合器的构造原理与分类

离合器位于发动机和变速器之间,是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。通常离合器与发动机曲轴飞轮组的飞轮安装在一起,是发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件。在汽车从起步到正常行驶直至停车的整个过程中,驾驶人可根据需要操纵离合器,使发动机与传动系暂时分离或逐渐接合,以切断或传递发动机向传动系输出的动力。一、离合器的功用

离合器是用来分离或接合发动机与变速之间的动力传递。(1)保证汽车平稳起步 汽车起步前,发动机应在无载荷的情况下起动。若没有离合器,发动机与传动系刚性连接,一旦变速器挂上档,正常运转的曲轴将与传动系在极短的时间内发生接触,曲轴将受到很大的冲击,发动机转速会急剧下降到最低稳定转速(一般为300~500r/min)以下,直至熄火。设置离合器后,驾驶人就可柔和地接合离合器,逐渐加大对传动系的作用力矩,避免了对曲轴造成的反向冲击。同时,逐渐踩下加速板能增加对发动机的燃油供给量,使发动机始终维持不熄火,到驱动力足以克服起步阻力时,汽车便开始逐渐加速。(2)保证传动系换档时工作平顺 在汽车行驶过程中,为了适应不断变化的行驶条件,需要经常换用不同的档位。换档时,需先踩下离合器踏板,切断发动机与变速器的动力传递,使变速器内相啮合的齿轮间或其他啮合副间不再传递动力,并使原档位啮合副退出传动;待变速器挂入新档位后,再逐渐抬起离合器踏板,踩下加速踏板,使新档位啮合副啮合部位的速度趋于同步,这样可减轻进入啮合的齿轮的冲击,保证了换档平顺。(3)防止传动系过载 当车速急剧变化时,传动系内各转动件将产生很大的惯性力矩,该力矩有可能大大超出发动机正常工作时所输出的转矩,从而超过传动系能承受的载荷,易使机件损坏。有了离合器后,由于离合器所能传递的转矩有限,当出现过大转矩时,其主动部分与从动部分之间将相互打滑,从而避免了传动系出现过大载荷的可能。二、离合器的分类

离合器可分为液力式变矩器、电磁式离合器和摩擦式离合器。摩擦式离合器有干式和湿式两种。

1.液力式变矩器

液力式变矩器靠液压油传递转矩,其结构如图2-1所示。泵轮是主动件,涡轮为从动件,涡轮与泵轮相对安装。当泵轮转速较低时,涡轮不能转动,主动件与从动件之间处于分离状态;随着泵轮转速的提高,涡轮在液压油的冲击下开始转动,主动件与从动件处于接合状态,发动机转矩便传到变速器轴上。

2.电磁式离合器

电磁式离合器通过线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。为了增加主、从动件之间的动力传递,可在两者之间放置磁粉。磁粉式电磁式离合器如图2-2所示。图2-1 液力变矩器图2-2 磁粉式电磁式离合器

3.摩擦式离合器

目前与手动变速器相匹配的离合器绝大多数为干式离合器。根据所用压紧弹簧布置位置的不同,可分为周布式弹簧离合器(图2-3)和膜片弹簧离合器(图2-4)等。图2-3 周布式弹簧离合器图2-4 膜片弹簧离合器三、离合器的工作原理(1)接合状态 离合器处于接合状态时,压紧弹簧使压盘、飞轮及从动盘互相压紧。发动机转矩经飞轮及压盘通过摩擦面的摩擦力矩传递到从动盘,再经变速器输入轴向传动系输入,如图2-5a所示。(2)分离过程 踏下离合器踏板时,离合器分泵向前移动带动分离叉向前移动;分离叉内端则通过分离轴承推动分离杠杆内端向前移动;分离杠杆外端依靠安装在离合器盖上的支点拉动压盘向后移动,使其在进一步压缩压紧弹簧的同时解除对从动盘的压力。这样离合器的主动部分处于分离状态而中断动力的传递,如图2-5b所示。图2-5 摩擦式离合器的工作原理(3)接合过程 若要接合离合器,驾驶人应松开离合器踏板,控制操纵机构使分离轴承和分离叉向后移,压盘弹簧的张力迫使压盘和从动盘压向飞轮。发动机转矩再次作用在离合器从动盘摩擦面和带花键的毂上,从而驱动变速器的输入轴。

离合器的要求应满足以下要求:

1)保证离合器能传递发动机的最大转矩,其所能传递的最大转矩M应大于发动机输出的最大转矩M,其关系式为:M=βMcemaxcemax式中,Β为离合器的后备系数。

对于小客车:β=1.25~1.75;对于载重车:β=1.60~2.25;后备系数β不宜过大,否则将失去离合器对传动系过载的保护作用。

2)分离彻底、接合柔和、散热良好、工作稳定。

3)从动部分转动惯量要尽可能小,以便在换档时,减轻齿轮间的冲击。

4)操纵省力、轻便,维修保养容易。四、离合器的结构

离合器主要是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。现以摩擦式离合器为例进行介绍。

1.主动部分

离合器的主动部分包括飞轮、离合器盖、压盘等。离合器盖与压盘的总成分解如图2-6所示。它们与发动机曲轴连在一起,并始终与曲轴一起转动。离合器盖与飞轮用螺栓连接,压盘与离合器间靠3个或4个传动片传动转矩。离合器盖及压盘总成结构如图2-7所示。传动片用弹簧钢片制成,沿压盘周边均匀分布,切线方向安装,其两端分别被铆钉铆在离合器盖和压盘上。离合器分离时,传动片发生弯曲变形。

2.从动部分

从动部分即离合器从动盘,它由从动盘本体、摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。离合器从动盘的结构如图2-8所示。图2-6 离合器盖和压盘的总成分解图图2-7 离合器盖及压盘总成结构图2-8 离合器从动盘结构a)从动盘的分解 b)从动盘本体

离合器从动盘本体、从动盘毂和减振器盘都开有6个长方孔,每个孔中装有一个减振器弹簧。从动盘本体和减振器盘上圆周方向的长方孔边处设有翻边,将减振器弹簧卡在长方孔中。减振器盘与从动盘本体用铆钉铆接在一起,并将从动盘毂及其两侧的减振器阻尼片夹在中间。从动盘毂与从动盘本体间可转动一个角度。图2-9 捷达离合器从动盘图2-10 膜片弹簧的工作原理a)离合器自由状态 b)离合器接合状态 c)离合器分离状态

离合器接合时,发动机输出的转矩经飞轮和压盘传到了从动盘两侧的摩擦片,继而带动从动盘本体和减振器盘转动,然后通过6个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有减振弹簧作用,所以传动系受的冲击在此得到了缓冲。

捷达轿车离合器的从动盘有两级减振装置,如图2-9所示:第一级为预减振装置;第二级为减振弹簧。

第一级预减振装置很软,主要是在发动机怠速工况下起作用,能消除怠速时变速器的噪声;第二级减振器刚度很大,它可降低曲轴与传动系接合部分的扭转刚度,缓和汽车改变行驶状态时对传动系产生的扭转冲击,并改善离合器的接合柔和性。

3.压紧机构

压紧机构主要部件是螺旋弹簧或膜片弹簧。它们以离合器盖为依托,将压盘压向飞轮,从而将从动盘压紧。膜片弹簧是近年来广泛采用的离合器压紧元件。膜片弹簧制作成碟形弹簧,其上有若干个径向开口,形成若干个弹性杠杆。弹簧中部两侧有钢丝支承圈,用支承铆钉将其安装在离合器盖上。

膜片弹簧的工作原理如图2-10所示。在离合器盖未固定到飞轮上时,膜片弹簧处于自由状态,离合器盖与飞轮接合面间有一距离L。用螺栓将离合器盖固定到飞轮上时,离合盖通过后钢丝支承圈把膜片弹簧中部向前移动一段距离。由于膜片弹簧外端位置没有变化,所以膜片弹簧被压缩变形,其外缘通过压盘把从动盘压靠在飞轮后端面上,这时离合器为接合状态。离合器分离时,分离轴承前移,膜片弹簧将以前钢丝支承圈为支点,其外缘向后移动,在分离钩的作用下,压盘离开从动盘后移,使离合器处于分离状态。

4.分离机构

离合器的分离机构主要由分离杠杆、带分离轴承的分离套筒和分离叉组成。(1)分离叉 分离叉用来传递离合器操纵系统的控制力,与其转轴制成一体,通过轴的两端衬套支承在离合器壳上。分离叉前端装有分离轴承,该分离轴承松套在变速器第一轴轴承盖的分离轴承导套的外圆面上,如图2-4所示,并在分离轴承回位卡的作用下,以其两侧的凸台平面,抵靠在分离叉两股的圆弧表面上。分离叉以其中段分离叉座支承在飞轮壳中的球头螺栓上,其外侧拨叉的延伸端伸出飞轮壳与离合器操纵机构相连。分离叉以球头螺栓为支点向前移动,推动分离轴承向飞轮方面移动,而对分离杠杆内端施加推力。由于离合器工作时分离轴承外壳并不转动,而分离杠杆则是随离合器壳和压盘转动的,故为了避免二者之间的直接摩擦,设置分离轴承结构形式为推力式或径向推力式。(2)分离杠杆 如图2-3所示,分离杠杆一般有3~6个,用薄钢板冲压制成,随离合器主动部分一起旋转,其内端与分离轴承相连,外端与压盘相连,中间由支承柱支承,采用支点移动、重点摆动的综合式防干涉机构。其支承柱的前端插入压盘相应的孔中,中部有方孔,通过浮动销支承在方孔的平面上,并用扭簧使它们靠紧,后端用调整螺母的球面支承在离合器盖相应的孔上。这种方式结构简单,且分离杠杆的高度是通过螺母调整支点高度来调整的。(3)分离轴承 离合器分离时,分离套筒沿其轴线移动,推动分离轴承向前移动,推动分离叉内端向前摆动,分离叉外端使压盘后移,实现离合器分离(在正常情况下分离轴分离叉的间隙为1~3mm)。分离轴承广泛采用轴向或径向推力轴承,在轴承装配之前一次加足润滑脂,是封闭式预润滑轴承。在小尺寸的离合器上也采用结构简单的石墨滑动轴承。有的离合器在分离叉内端用卡簧浮动地安装一个分离环,一起转动,利用其环形平面与分离轴承接触传动,降低了滑动接触面的单位压力,减小了磨损。分离杠杆随离合器主动部分一起旋转,与分离轴承间存在周向滑动和径向滑动,当二者在旋转中不同心时,径向滑动加剧。为了消除因不同心引起的磨损,在膜片弹簧式离合器中广泛采用自动调心式分离轴承。

5.操纵机构

驾驶人通过操纵机构使离合器分离与接合。操纵机构由分离机构、离合器踏板及传动机构等组成。

按传动方式划分,离合器操纵机构有机械式、液压助力式和气压助力式三种。下面主要介绍机械式离合器操纵机构和液压助力式离合器操纵机构。(1)机械式离合器操纵机构 捷达轿车离合器的操纵机构不仅颇具特色,而且和离合器一样,是国产轿车中独一无二的能够自动调节离合器踏板自由行程的新型机构。它由外部操纵机构和内部操纵机构两大部分组成。

1)外部操纵机构采用的是一种新型拉索式机构,它具有自动调整离合器踏板自由行程的功能,如图2-11所示。拉索护套上端固定在驾驶室的底板上,拉索护套的下端固定在拉索下端固定架上。在拉索护套的下端安装有波顿拉索弹簧,拉索护套的末端固连有锁止锥块。锁止锥块外面包着滚子保持架及滚子。在滚子保持架的下部是夹持块。拉索的上端固联在踏板臂上,拉索下端固定在离合器分离臂口上。分离杠杆轴安装在变速器壳体内。

离合踏板自由行程(驾驶人在踩下离合器踏板后,先要消除定间隙,然后才能开始分离离合器,为消除这一间隙所需要的离合器踏板行程,称为离合器踏板自由行程,自由行程为30~40mm)自动调整接索机构的工作原理是:

①静止时,锁止锥块在外壳体上端波顿拉索弹簧张力的作用下固定在滚子保持架内,锁止锥块和滚子不接触。

②当踏下离合器踏板时,拉索被踏板臂拉出。拉索试图在上下固定点之间沿直线运动,而拉索护套的弧度(拉索在任何情况下都不应是一条直线,它应是在上下固定点之间的一条自由曲线,否则就无法补偿离合器踏板自由行程的变化)则阻碍了这种运动趋势。此外,随着离合器踏板的踏下及拉索的拉出,拉索上下固点之间的弧长势必要缩短,若忽略拉索护套的微量变形,拉索护套下端及固定在护套下端的锁止锥块一同下移,直到锁止锥块将滚子保持架上的滚子楔紧在外壳的内壁上。此时,离合器踏板自由行程自调机构被锁死。此拉索机构的工作情况和普通拉索机构一样,即拉索机构将离合器分离臂拉起一定的角位移,分离杠杆轴随之转动一定角度,进而通过安装在变速器内的内部操纵机构使离合器分离。

③当松开离合器踏板时,在内部操纵机构回位弹簧的作用下,离合器分离臂带动拉索下端下移,夹持块在拉索摩擦力的作用下被拉到滚子保持架的底部。同时,拉索护套的下部在波顿拉索弹簧张力的作用下,带动固联在护套末端的锁止锥块上移,并脱离与滚子的接触,锁止机构被松开,滚子保持架在夹持块和拉索弹簧的共同作用下,保持一个适当的位置上。

离合器踏板自由行程的大小与滚子保持架在外壳体内的位置有关,而滚子保持架在壳体内的位置,是在锁止机构松开状态下由波顿拉索弹簧、拉索弹簧及夹持块与拉索之间的摩擦力决定的。离合器踏板处在自由状态时,离合器分离臂活动端不断下移,在回位弹簧的作用下,拉索及拉索护套下部克服波顿拉索弹簧张力,随离合器分离臂的活动端一起下移;同时,夹持块在拉索摩擦力的作用下,带动滚子保持架向下移动与拉索护套相同的距离,该距离便是摩擦片磨损所需要的修正量,从而起到了自动调整离合器踏板自由行程的作用。

2)内部操纵机构如图2-12所示,离合器内部操纵机构主要由分离盘、轴中心的推杆、分离轴承、分离杠杆、回位弹簧及一端固定在离合器分离臂上的分离杠杆轴等组成。当踏下离合器踏板时,拉索机构拉动离合器分离臂,并带动分离杠杆轴转动,分离杠杆压向分离轴承,进而推动推杆和分离盘使离合器分离。图2-11 离合器拉索调整机构1—离合器踏板 2—拉索上固定点 3—拉索 4—拉索护套 5—波顿拉索弹簧 6—锁止锥块 7—滚子 8—滚子保持架 9—夹持块 10—外壳体 11—拉索下端固定架 12—离合器分离臂 13—分离杠杆轴 14—拉索弹簧图2-12 捷达离合器内部操纵机构1—压盘 2—中间盘 3—螺栓 4—分离盘 5—卡簧 6—从动盘 7—离合器推杆 8—飞轮 9—螺栓 10—离合器盖 11—传动片 12—膜片弹簧(2)液压式离合器操纵机构 其结构如图2-13所示,主要由主缸、工作缸以及管路系统组成。图2-13 离合器液压操纵机构1—变速器壳体 2—分离板 3—工作缸 4—储液罐 5—进油软管 6—回位弹簧 7—推杆接头 8—离合器踏板 9—油管总成 10—主缸 11—分离轴承

液压式操纵机构具有摩擦阻力小、传动效率高、质量轻、接合柔及布置方便等优点,并且不受车身车架变形的影响,因此应用广泛。例如桑塔纳2000GSI型轿车、一汽红旗CA7220型轿车、宝来、奥迪100型轻型越野车等的离合器均采用液压式操纵机构。

桑塔纳2000GSI型汽车离合器液压操纵机构主要由离合器踏板、储液罐、进油软管、主缸、工作缸、油管总成、分离板、分离轴承等组成。储液罐有两个出油孔,分别把制动液输送到制动总泵和离合器液压操纵系统。

主缸结构如图2-14所示。主缸补偿孔A、进油孔B通过进油软管与储液罐相通。主缸体内装有活塞,活塞中部较细,且为十字形断面,使活塞右方的主缸内腔形成油室。活塞两端有皮碗。活塞左端中部装有止回阀,经小孔与活塞右方主缸内腔的油室相通。当离合器踏板处于初始位置时,活塞左端皮碗位于补偿孔A与进油孔B之间,两孔均开放。

踩下离合器踏板时,通过主缸推杆使活塞向左移动,止回阀关闭。当皮碗将补偿孔A关闭后,管路中油液压力升高。在油压作用下,工作缸活塞被推向右移,工作缸推杆顶头直接推动分离板,从而带动分离轴承,使离合器分离。工作缸的结构如图2-15所示。图2-14 主缸结构1—皮碗 2—保护塞 3—壳体 4—保护套 5—管接头 6—阀芯7—固定螺栓 8—卡簧 9—挡圈 10—护套 11—推杆A—补偿孔 B—进油孔图2-15 工作缸结构1—壳体 2—活塞 3—管接头 4—皮碗 5—挡圈 6—护套 7—推杆 A—放气孔 B—进油孔

工作缸活塞直径为22.2mm,主缸活塞直径为19.05mm。由于前者略大于后者,故液压系统稍有增力作用,以补偿液流通道的压力损失。当迅速放松离合器踏板时,踏板复位弹簧通过主缸推杆使主缸活塞较快右移,而由于油液在管路中流动有一定阻力,流动较慢,使活塞左面形成一定的真空度。在左、右压力差的作用下,少量油液通过进油孔经过主缸活塞的止回阀流到左面。当原先已由主缸压到工作缸去的油液又流回到主缸时,由于已有少量补偿油液经止回阀流入,故总油量过多。这多余的油液即从补偿孔A流回储液罐。当液压系统中因漏油或因温度变化引起油液的容积变化时,就会借补偿孔A适时地使整个油路中油量得到适当的增减,以保证正常油压和液压系统工作的可靠性。

目前,欧洲开始流行将离合器的分泵直接和分离轴承集成在一起,成为同心式分缸(Concentric Slave Cylinder,CSC),如图2-16所示。同心式分缸的主要优点是,简化了离合器操纵传动的组装,可在一个紧凑的分缸单元里集成多种功能,如尖峰转矩限制功能(即在分缸内有一开闭式流道,能随时改变流道大小,在离合器分离时可使液流变慢增加接合时间,而分离时却毫无阻力)和踏板阻尼功能(减小操纵系统工作时踏板的振动)等。

把CSC通过轴承直接安装在离合器盖上,如图2-17和图2-18所示,这不仅可使发动机曲轴在离合器分离时免受轴向力作用,还可减轻曲轴发生轴向运动时引发的转矩波动,以免造成离合器接合时的抖动。图2-16 同心式分缸布置图1—离合器总成 2—同心式液压分缸(和分离轴承集成一体) 3—主缸储液罐 4—离合器踏板 5—液压主缸 6—变速器输入轴 7—管路图2-17 离合器和CSC组合模件1—供油管(保障定向阻尼)力矩 2—轴向定位器 3—从离合器盖延伸出的座体

6.气压助力式操纵机构

气压助力式离合器操纵机构一般是利用由发动机带动的空气压缩机作为主要的操纵能源,驾驶人的肌体则作为辅助的和后备的操纵能源。由于包括空气压缩机、储气罐在内的一整套压缩空气源,结构复杂,所以单为离合器操纵机构设置整套能源系统是不适宜的,一般都是与汽车的气压制动系及其他气动设备共用一套压缩空气源。(1)结构 东风系列载货车多采用液压操纵、气压助力形式,它主要由储液罐、离合器主缸、离合器助力器组成,如图2-19所示。

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