离合器的检修（一）离合器的工作原理
学习目标：了解离合器的功用和要求；掌握离合器的基本结构组成和工作原理；掌握离合器自由间隙和踏板自由行程。
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，驾驶员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。（离合器结构实体认识）
一、离合器功用和要求（针对汽车使用过程讲解）
1 离合器的功用
离合器的具体功用有如下三个方面：
⑴使发动机与传动系平顺地接合，保证汽车起步平稳
汽车起步时，有静止到行驶的过程中，其速度由零逐渐增大。此时，如果发动机与传动系刚性联系，一旦变速器挂上挡，汽车将因突然接受动力而猛烈地向前蹿动，使汽车未能起步而迫使发动机熄火。在传动系装置离合器后，汽车起步之前驾驶员先踏下离合器踏板，是发动机与传动系分离，再将变速器挂上适当挡位，然后驾驶员缓慢抬起离合器踏板，使离合器的主、从动部分逐渐接合，与此同时，逐渐踩下加速踏板，以增加发动机的输出转矩，这样发动机的转矩便可由小到大传给传动系。当牵引力足以克服汽车起步时的行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢逐渐加速，实现平稳起步。
⑵暂时切断发动机的动力传动，保证传递系换挡时工作平顺
汽车在行驶过程中，由于行驶条件的变换，需要不断变换挡位。对于机械式齿轮变速器，换挡时不同的齿轮副要退出啮合或进入啮合，这就要求换挡前踩下离合器踏板，中断发动机的动力传动，以减少齿面间的压力，便于退出原有齿轮副的啮合、进入新齿轮副的啮合。如果没有离合器或离合器分离不彻底使动力不能完全中断，原有齿轮副之间会因压力大而难以脱开，而待啮合齿轮副之间因圆周速度不同而难以进入啮合，勉强啮合也会产生很大的冲击和噪声，甚至会打齿。
⑶限制所传递的转矩，防止传动系过载
汽车紧急制动时，如果没有离合器，则发动机与传动系刚性连接，发动机转速将急剧下降，其所有零件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使其机件损坏。有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会通过主、从动部分之间的打滑来消除这一危险，从而起到过载保护的目的。
2 离合器的要求
根据离合器的功用，它应满足下列主要要求：
⑴保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。
⑵能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力，防止离合器温度过高。
⑶从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换挡时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。
⑷具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。
⑸压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。
⑹操纵省力，以减轻驾驶员的疲劳，维修保养方便。
3 离合器的分类
汽车上应用的离合器主要有以下三种形式：
⑴摩擦离合器：指利用主、从动部分的摩擦作用来传递转矩的离合器。目前在汽车上广泛采用。
⑵液力偶合器：指利用液体作为传动介质的离合器。原来多用于自动变速器，目前在汽车几乎不采用。
⑶电磁离合器：指利用磁力传动的离合器，如在空调中应用的就是这种离合器。
下面我们只介绍在汽车传动系中应用最广泛的摩擦离合器。
二、摩擦离合器（运用多媒体技术动画+视频+结构实体讲解）
1 基本组成（插入视频：离合器的工作原理）
摩擦离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成，如图2-1所示。
离合器的主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。飞轮用螺栓和曲轴固定在一起，离合器盖通过螺钉固定在飞轮后端面上，压盘边缘的凸台伸入离合器盖上相应的窗口，并可沿窗口轴向移动，这样，只要曲轴旋转，发动机发出的动力便可经飞轮、离合器盖传至压盘，使它们一起旋转。
装在压盘和飞轮之间的两面带摩擦衬片的从动盘和从动轴组成离合器的从动部分。从动盘通
过内花键空与从动轴滑动配合。从动轴前端用轴承支承在曲轴后端中心孔中，从动轴后端支承在变速器课题上并伸入变速器，所以离合器的从动轴通常又是变速器的输入轴。
图2-1  摩擦离合器的基本组成示意图
离合器压紧装置是产生压紧力的部分。图示中压紧装置由若干根沿圆周均匀布置的螺旋弹簧组成，它们装于压盘与离合器盖之间，用来对压盘产生轴向压紧力，将压盘压向飞轮，并将从动盘夹紧在压盘和飞轮之间。
图2-2  离合器结构实体图
离合器操纵机构由离合器踏板、拉杆及拉杆调节叉、分离拨叉、分离套筒和分离轴承、分离杠杆、回位弹簧和等组成。分离杠杆中部支承在装于离合器盖的支架上，外端与压盘铰接（称为重点），内端处于自由状态（称为力点）。分离轴承压装在分离套筒上，分离套筒松套在从动轴的轴套上。分离拨叉是中部带支点的杠杆，内端与分离套筒接触，外端与拉杆铰接。离合器踏板中部铰接在车架（或车身）上，一端与拉杆铰接。分离杠杆、分离轴承及分离套筒、分离拨叉常铜离合器主、从动部分及压紧装置一起装于离合器壳（也称为飞轮壳）
内，其他构件装在离合器壳外部。
2 摩擦式离合器的工作原理（插入动画：摩擦式离合器的工作原理）
摩擦式离合器的工作原理（见图2-1）
a) 离合器处于接合状态时，踏板12处于最高位置，分离套筒在回位弹簧10作用下与分离拨叉11内端接触，此时分离杠杆7内端与分离轴承9之间存在间隙，压盘5在压紧弹簧16作用下压紧从动盘3，发动机的转矩即经飞轮及压盘通过两个摩擦面的摩擦作用传给从动盘，再由从动盘2输入变速器。
b）需要离合器分离时，只要踏下离合器踏板，待消除间隙后，分离杠杆外端即可拉动压盘克服压紧弹簧的压力而向后移动（图中向右移动）从而解除作用于从动盘的压紧力，摩擦作用消失，离合器主、从动部分分离，中断动力传递。
c）当需要恢复动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧压力作用下，压盘向前移动并逐渐压紧从动盘，使接触面之间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮、压盘和从动盘接合还不紧密，产生的摩擦力矩比较小时，主、从动部分可以不同步旋转，即
离合器处于打滑状态。随飞轮、压盘和从动盘压紧程度的逐步加大，离合器主、从动部分转速也渐趋相等，直至离合器完全接合而停止打滑时，接合过程即告结束。
离合器的自由间隙与踏板的自由行程（插入动画：离合器的工作过程）
从离合器的工作原理可知，从动盘摩擦片经使用磨损变薄后，在压紧弹簧作用下，压盘要向前（图2-1中向飞轮方向）移动，分离杠杆内端则相应地要向后移动，才能保证离合器完全接合。如果未磨损前分离杠杆内端和分离轴承之间没有预留一定间隙，则在摩擦片磨损后，分离杠杆内端因抵住分离轴承而不能后移，使分离杠杆外端牵制压盘不能前移，从而不能将从动盘压紧，则离合器难以完全接合，传动时会出现打滑现象。这不仅会降低离合器所能传递的最大转矩，而且会加速磨损摩擦片和分离轴承。因此，当离合器处于正常接合状态时，在分离杠杆内端与分离轴承之间必须预留一定量的间隙，即离合器的自由间隙。
图2-3  离合器的自由间隙
由于自由间隙的存在，踏下离合器踏板时，首先要消除这一间隙，然后才能开始分离离合器。为消除这一间隙（严格讲还包括机件的弹性变形）所需的离合器踏板行程，称为离合器踏板的自由行程。通过拧动拉杆调节叉，改变拉杆的工作长度，可以调整自由间隙的大小，从而调整踏板的自由行程。
为使离合器分离彻底，须使压盘向后移动足够的距离，这一距离通过一系列杠杆的放大，反映到踏板上就是踏板的有效行程。
离合器踏板的自由行程和有效行程之和即为踏板的总行程。
③分离杠杆的运动干涉及其防止措施
从离合器的分离过程看，若分离杠杆中间支承是固定铰链，则其外端与压盘铰接处的运动轨迹将是一弧线 ，而压盘上该点只能作轴向直线运动，二者要产生一个距离差δs，这就使分离杠杆产生运动干涉而不能正常运动。要防止这种干涉，在结构上就得使支点或杠杆与压盘连结点(重点)处能沿径向移动(平移或摆动)，如图所示为几种防干涉结构形式。
图2-4  分离杠杆的运动防干涉结构
3 摩擦离合器的结构类型
现代汽车所采用的摩擦式离合器，随着所用从动盘的数目(摩擦表面的数目)、压紧机构的型式、同样的压紧机构元件安装和布置的不同以及操纵机构型式的不同，其构造和结构有较大的差异。
摩擦式离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和工作表面状况  (摩擦系数的大小、工作表面所处的介质性质)以及摩擦面的数目和平均作用半径(反映摩擦面的径向尺寸)的大小。
⑴ 按从动盘的数目（插入视频：单片离合器总成、多片离合器总成）汽车离合器工作原理
可以分为单片离合器和双片离合器。轿车、客车和部分中、小型货车多采用单片离合器，因为发动机的最大转矩一般不是很大，单片从动盘就可以满足动力传动的要求；双片离合器由于增加了一片从动盘，使得在其他条件不变的情况下，比单片离合器所能传动的转矩增大一倍（由于一个从动盘是两个摩擦面传递动力，而二个从动盘则是四个摩擦面传递动力），多用于重型车辆上。
⑵ 按压紧弹簧的形式
可以分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和膜片弹簧离合器。周布弹簧离合器和中央弹簧离合器采用螺旋弹簧，分别沿压盘的圆周和中央布置；膜片弹簧离合器采用膜片弹簧，目前应用最广泛。