2.8 离合器主要零部件的结构设计

2.8.1 从动盘总成的设计

（1）从动盘

由从动盘毂、摩擦片、从动片、扭转减振器等是从动盘总成的主要组成部件。从动盘是影响离合器工作性能的关键因素之一，设计时应满足如下要求：

1）从动盘应具有较小的转动惯量，避免变速器换档时轮齿间产生较大的冲击。

2）应具有轴向弹性，使得离合器在接合时平顺、起步平稳，而且使摩擦面压力均匀，以降低磨损、延长使用寿命。

3）应安装扭转减振器，以缓和冲击并避免传动系共振。

为了使从动盘具有轴向弹性，常用的方法有：

1）在从动片的外缘开6～12个“T”形槽，形成许多扇形，并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。在每相隔一个的扇形上铆一个摩擦片。“T”形槽还有减小由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形的作用。这种结构主要应用在商用车上。

2）将扇形波形片的左、右凸起段分别与左、右侧摩擦片铆接，由于波形片（厚度小于1.0mm）比从动片（厚1.5～2.5mm）薄，这种结构的轴向弹性较好，转动惯量较小，适宜高速旋转，主要应用于乘用车和最大总质量小于6t的商用车上。

3）利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上，并交替地把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构的弹性行程大，弹性特性较理想，可使汽车平顺起步。主要应用于发动机排量大于2.5L的乘用车上。

4）将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上，只在靠近压盘侧的从动片铆有波形片，右侧摩擦片用铆钉与波形片铆合。这种结构的转动惯量大，但强度较高，传递转矩的能力大，主要应用于商用车上。

（2）从动盘毂

离合器中承受载荷最大的零件就是从动盘毂，它承受着由发动机传来的绝大多数转矩。一般采用齿侧对中的矩形花键安装在变速器的第一轴上，花键的尺寸可根据摩擦片的外径 D 与发动机的最大转矩 T _emax 由表2-7选取。不应取较小的从动盘毂轴向长度，避免造成在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底，一般取1.0～1.4倍的花键轴直径。从动盘毂一般采用锻钢（如35Cr、45Cr、40Cr等），并经调质处理，表面和心部硬度一般在26～32HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性，可采用镀铬工艺；针对减振弹簧窗口及与从动片配合处，应采用高频处理工艺。

（3）摩擦片

离合器摩擦片在性能上应满足如下要求：

1）摩擦因数较高且较稳定，工作温度、单位压力、滑摩速度的变化对其影响小。

2）具有足够的机械强度与耐磨性。

3）密度较小，减少从动盘的转动惯量。

4）热稳定性优秀，在高温下分离出的黏合剂少，无味，不易烧焦。

5）具备优良的磨合性能，不会导致刮伤飞轮和压盘表面。

6）接合时应平顺，不应有“咬合”或“抖动”现象。

7）车辆长期停放后，摩擦面间不发生黏着现象。

石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料是离合器摩擦片主要选用的材料。石棉基摩擦材料具有较高摩擦因数（0.3～0.45）、较小的密度、制造工艺性优良、价格低廉等优点。但其性能稳定性偏低，摩擦因数易受影响，故目前主要应用于中、轻载荷工况。又因石棉在生产和使用过程中对环境有污染，对人体有害，故以玻璃纤维、金属纤维等来替代石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料的传热性、热稳定性和耐磨性都比较好，摩擦因数较高且稳定，且能承受的单位压力较高，使用寿命较长，但因其价格昂贵，密度较大，接合平顺性较差，故主要应用承载质量较大的商用车上。

摩擦片与从动片主要有铆接和粘接两种接连方式。铆接的连接方式连接比较牢固，易于更换摩擦片，适合在从动片上安装波形片，但其摩擦面积利用率较小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积，摩擦片厚度利用率高，具有较高的抗离心力和切向力的能力，但不便于更换摩擦片，也不合适安装波形片，无轴向弹性，可靠性低。

（4）从动片

从动片要具有质量轻和硬度和平面度高的特点，并且要具备轴向弹性。材料常用中碳钢板（如50号）或低碳钢板（如10号）。一般厚度为1.3～2.5mm，表面硬度为35～40HRC。

（5）波形片和减振弹簧

波形片一般采用65Mn，厚度小于1mm，硬度为40～46HRC，并经过表面发蓝处理。减振弹簧常采用60Si2Mn、50CrV、65Mn等弹簧钢丝。

2.8.2 离合器盖总成

离合器盖总成除去压紧弹簧，由离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支承环等部件组成。

（1）离合器盖

对离合器盖结构设计的要求如下：

1）为满足离合器的工作特性，应具有足够的刚度，否则操纵时会增大分离行程，减小压盘升程，严重时会造成摩擦面不能彻底分离。为此可采取如下措施：适当增大盖的板厚，一般为2.5～4.0mm；在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边；尺寸大的离合器盖可改用铸铁制造。

2）离合器盖应较好地对中飞轮，避免对总成的平衡产生影响。对中的方式采用定位销和定位螺栓，或者采用止口对中。

3）离合器盖的膜片弹簧支承处应具有尺寸精度。

4）为具备良好的通风散热能力，防止摩擦表面温度过高，可在离合器盖上设置较大的通风孔，或在盖上加设散热片等。

乘用车或者承载质量较小的商用车离合器盖一般用08、10钢等低碳钢板，承载质量较大的商用车则常用铸铁件或铝合金压铸件。

（2）压盘

对压盘结构设计的要求如下：

1）需要具有较大的质量以增大热容量、降低温度，防止产生裂纹，降低使用寿命。在一定情况下，可利用各种形状的散热肋或鼓风肋，以增强散热通风能力。中间压盘可以采用传热系数较大的铝合金压盘或者可铸通风槽。

2）具有足够的刚度，保证压紧力在摩擦面上的压力分布均匀，缓解受热后的翘曲变形，避免造成摩擦片压紧不均匀及与离合器分离不彻底。

3）为较好地对中飞轮，必须要进行静平衡。

4）压盘高度尺寸（从承压点到摩擦面的距离）应选用较小的公差等级。

压盘的温升可根据滑磨功由下式确定，即

式中， t 为压盘温升（℃），不超过8～10℃； c 为压盘比热容，铸铁 c =481.4J/(kg·℃)； m 为压盘质量（kg）； γ 为传到压盘的热量所占的比例，对单片离合器压盘： γ =0.5，对双片离合器压盘： γ =0.25，中间压盘： γ =0.5。压盘通常采用灰铸铁制造，一般为HT200、HT250、HT300，也有少数采用合金压铸件制造。

（3）传动片

在离合器接合时，传动片的作用是通过它来驱动压盘共同旋转离合器盖，在分离时，利用传动片的弹性特性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各传动片沿圆周均匀分布，其变形不会影响到压盘的对中性和离合器的平衡。传动片常用3～4组，每组2～4片，每片厚度为0.5～1.0mm，一般由弹簧钢带65Mn制成。

（4）分离杠杆装置

对于分离杠杆装置的结构设计要求如下：

1）具有良好的弯曲刚度，在分离时，避免杆件弯曲变形过大减短了压盘行程，使分离不彻底。

2）应避免分离杠杆支承机构与压盘的驱动机构发生运动干涉。

3）应能对分离杠杆内端高度进行调整，使各内端位于平行于压盘的同一平面，其高度差不大于0.2mm。

4）分离杠杆的支承处应采用滚针轴承、滚销或刀口支承，以减小摩擦和磨损，延长使用寿命。

5）在高速转动时，应能避免因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力。

6）为增强散热性，可以利用分离杠杆，将其制成特殊的叶轮形状，用以鼓风。分离杠杆主要由08低碳钢板冲压和35等中碳钢锻造成形（锻件硬度为131～156HBS）而成。

（5）支承环

支承环和支承铆钉的安装尺寸精度要高，耐磨性要好。支承环一般采用直径3.0～4.0m的碳素弹簧钢丝制造。

2.8.3 分离轴承总成

分离轴承、分离套筒等组成了分离轴承总成。在工作的过程中，分离轴承主要承受轴向分离力，并且承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。在过往的离合器中通常采用推力球轴承（图2-18a）或向心球轴承。但因其具有润滑条件差、磨损严重、噪声大和使用寿命低等缺点，目前已被角接触推力球轴承（图2-18b、c）所取代。角接触推力球轴承采用全密封结构，添加高温锂基润滑脂，其分离指舌尖部为平面时，采用球形端面；舌尖部为弧形面时，采用平端面或凹弧形端面。

图2-19是适用于推式离合器的自动调心式分离轴承装置，图2-20为适用拉式离合器的自动调心式分离轴承装置。在图2-20中，径向间隙存在于轴承外圈2与分离套筒5外凸缘和外罩壳3之间以及内圈1与分离套筒内凸缘之间，这些间隙保证了分离轴承相对于分离套筒可径向移动1mm左右。波形弹簧4装配在轴承外圈2与分离套筒5的端面之间，令轴承在不工作时不会发生晃动。为了应对当膜片弹簧旋转轴线与轴承不同心的状况，分离轴承会自动径向浮动到与其同轴的位置，以保证分离轴承能均匀压紧各分离指舌尖部。这样不仅可以减小振动、噪声以及分离指与分离轴承端面的磨损，同样也会防止轴承现过热而造成润滑脂的流失分解，延长轴承寿命。

另外，如今分离轴承多为内圈转动、外圈固定不转。相较于传统的外圈转动，由内圈来推动分离指的结构，适当地增大了膜片弹簧的杠杆比。同时在离心力作用下，润滑脂在内、外圈间的循环得到改善，轴承使用寿命得到延长。这种拉式分离轴承是将膜片弹簧分离指舌尖直接压紧在碟形弹簧6与挡环7之间，再用弹性锁环8卡紧，结构相对简单，制造工艺性好。