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　　(1)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。
　　(2)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。
　　(3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，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。
　　(4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。
　　(5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。
　　(6)操纵省力，维修保养方便。
　　离合器传递扭矩的大小，取决于摩擦力的大小，而摩擦力受下列因素影响：
　　螺旋弹簧压紧力
　　摩擦系数
　　摩擦面的数目
　　摩擦面的尺寸
　　摩擦力：F=u*P
　　其中&&&&& u―摩擦系数；（取决于材料本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等）
　　P――压力。
　　摩擦力与压力成正比；但压力过大，易造成离合器接合不柔和。为此，有的汽车采用增加摩擦片数，减小压紧弹簧弹力的做法，同样可以增加摩擦力。
　　基本组成以下四个部分包括：
　　主动部分：飞轮、离合器盖、压盘
　　从动部分：从动盘、从动轴
　　压紧机构：压紧弹簧
　　操纵机构：离合器踏板、分离拉杆、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆等
　　变速器第一轴的前端由轴承支承在飞轮中心孔内，后端由轴承支承在变速器壳上。离合器片毅借滑动花键与变速器第一轴相联。压板弹簧将压板和离合器片紧压在飞轮上，使离合器经常处于接合状态。发动机的扭矩就靠飞轮、压板与离合器片的摩擦作用向变速器第一轴输出。
　　当需要使离合器分离时，踏下离合器踏板，使离合器压板克服弹簧的张力向后移动，离合器片便与压板、飞轮分离，离合器便处于分离状态，发动机的扭矩就不能传到变速器了。当需要离合器重新接合，可以缓抬起离合器踏板。压板在弹簧的作用下向前移动，将离合器片逐渐压在飞轮上，直至离合器片完全停止滑磨状态，离合器便全部接合。
　　摩擦式离合器，按其离合器片数可分为单片离合器和双片离合器两种；按照压紧弹簧的形式又可分为多弹簧式、中央弹簧式和膜片弹簧式三种。
　　由离合器工作原理可知，摩擦式离合器所能传递最大扭矩的数值，取决于摩擦面的压紧力、摩擦系数、摩擦表面的径向尺寸和摩擦面数量。
　　1.离合器打滑
　　现象：起步困难、加速无力、汽车上坡行驶有焦臭味。
　　原因：自由行程小、弹簧软（断）、摩擦片薄(硬、钉露、油污）、固定螺栓松。
　　诊断：拉手制动起步或转发动机
　　排除：按原因有外向里进行。
　　2、离合器分离不彻底
　　现象：挂挡困难（齿轮撞击声）、挂挡后不抬离合器自行（或熄火）。
　　原因：自由行程大、分离杠杆不在同一平面（断）、摩擦片厚（翘曲、钉松）调整不当（双片式）、从动盘移动困难。
　　诊断：踩踏板置空挡，起子拨不动摩擦片。
　　排除：按原因有外向里进行。
　　3.离合器异响
　　现象：使用时又不正常响声。
　　原因：分离轴承磨损（缺油）及回位弹簧软(断、脱）、分离杠杆支撑销孔磨损、片钉松或碎裂、减振弹簧断、复位弹簧软（断、脱）传动销孔磨损、花键磨损。
　　诊断：少许踩踏板响，加油后仍响。
　　踩下放松踏板响。
　　踩到底响放松不响。
　　连续踩踏板，接合分离瞬间出现响。
　　发动机一起动就响。
　　4.起步时发抖
　　现象：起步时，经常不能平稳接合，使车身发抖。
　　原因：分离杠杆不在同一平面（断）、压盘从动盘（翘曲、钉松）、压紧弹簧力不均、固定螺钉松动。
　　诊断：起步试验
　　排除：按原因有外向里进行。
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汽车离合器从动盘扭转耐久试验中弹簧疲劳断裂的自动识别
2003 年 ( 第 25 卷) 第 3 期汽　 　 　 车 工 程 　 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 Automotive Engineering 2003 ( Vol. 25) No. 32003057汽车离合器从动盘扭转耐久试验中弹簧 疲劳断裂的自动识别蒋和生 　 席治国 　 　 　 刘 刚 张军华( 重庆大学 ,重庆 　 400044)　　[ 摘要 ] 　 对汽车离合器从动盘扭转耐久试验中弹簧断裂的自动识别技术进行研究 ,提出一种以弹簧刚度特性 变化为识别特征的识别原理 ,进行了相关的分析计算 ; 介绍了基于此原理的自动识别方案及测试过程 ,并给出实际 运行结果 。此技术提高了测试智能化水平 。叙词 : 从动盘 ,弹簧 ,断裂 ,自动识别Automatic detection of Spring Fatigue Rupt ure in Torsion Durability Test of Automotive Clutch Driven DiskJiang Hesheng , Xi Zhiguo ,Liu G ang & Zhang JunhuaChongqi ng U niversity , Chongqi ng 400044　　 Abstract] 　The paper st udies t he automatic detection technology for spring rupt ure in t he test of driven [ disk of automotive clutch. It put s forward an automatic detection rationale ,taking t he change of torsion stiff ness as t he identification feat ure ,and carries out t he corresponding analysis and calculation. It describes t he testing process and automatic detection scheme based on t he rationale and gives t he result s. The technique enhances t heintelligence level of t he testing. Keywords :Driven disk , Spring , Rupture , Automatic detection1　 弹簧断裂的刚度时域法识别原理111 　 弹簧断裂后的刚度分析汽车离合器从动盘在扭转耐久试验中的破坏形 式几乎都是弹簧的疲劳断裂 [ 1 ] , 但通常弹簧折断后 并不脱落 ,而仍保持在盘片和减振盘的矩形孔 ( 弹簧 座) 中 ( 图 1 ) 。其后的工作状态可分为两种情况 : ( 1) 在断簧尚未重新贴拢的间隙区间 , 因弹簧失效 , 试件的综合刚度下降 ; ( 2 ) 随着试件摆角的增大 , 断 簧之间的间隙将逐渐减小 ,直至重新贴紧 ,此后断簧 将受压而重新传递扭矩 ,使试件扭转刚度重新增大 。 因此 ,及时准确识别到弹簧在失效区的刚度下降是 识别弹簧断裂的有效方法 。 下面分单段刚度和多段刚度两种情况对弹簧断 裂后刚度变化的情况作分析 。图1　 从动盘弹簧断裂示意图原稿收到日期为 2002 年 7 月 23 日 ,修改稿收到日期为 2002 年 11 月 4 日 。11111 　 单段刚度 　 单段刚度 ( 如奥拓车型所用离合 器) 的从动盘一般为 4～6 段相同刚度的弹簧均布在试件的圆周 。设其扭转刚度为 K , 则 K = ( 4 ～ 6 ) K1 , K1 为单根弹簧的扭转刚度 。若某一弹簧发生 断裂 , 则在弹簧失效区 , 刚度下降至 K′且有 ,2003 年 ( 第 25 卷) 第 3 期 　　　　　　　　　　　 　 　 　 汽 车 工 程?247 ?K′ =3 K/ 4 　( 4 段弹簧结构) 5 K/ 6 　( 6 段弹簧结构)( 1)ΔM ′ Δ ΔM ′ i/ φ i K′ = φ = ΔM i K φ = φi ΔM i / Δ( 5)设在两个不同的扭转周期中 , 在某一相同转角 φi 处 , 当产生相同转角增量 Δ 时 , 扭矩变化量分 φ 别为 ΔM i 和ΔM ′, 则在该位置处 , 刚度比值为 i可见弹簧断裂后 , 在失效区 , 试件刚度将降低 17 % ～25 % 。 11112 　 多段刚度 　 一般为 2～3 段刚度 。现以三段 刚度为例 ( 如五十铃车型 ) , 此类从动盘以两根相同 弹簧为一组 , 共三组不同刚度的弹簧均布在试件圆 转刚度降为1 K′ K = K 2 3( 3)可见 , 扭转刚度信息的比较可以转换为扭矩增量信 息的比较 , 即以扭矩时域波形特征的变化为依据识 别弹簧的疲劳折断 。 上述识别原理 , 要求试件各次扭转周期的转角 初值及转角增量都必须相同 , 只有这样 , 所采集的扭 矩增量才具有可比性 。为此采用了以霍尔计数脉冲 及采样序号点作为转角同步信息的方法 。因磁钢在 试验机飞轮上的位置固定 , 所以通过霍尔传感器计 数脉冲可以保证各个扭转周期起始转角的一致 。在 扭转过程中转角是时间的函数 , 即 φj = φj ( t ) ( j =1 , 2 , 3 , ……, n 为循环次数) 。若忽略各个扭转周期周 。设各组弹簧刚度分别为 K1 、 2 、 3 , 则综合刚 K K 度 ( 2) K = K1 + K2 + K3 　( K1 & K2 & K3 ) 因为一般情况下 , 硬弹簧首先断裂 , 故当扭转刚 度为 K3 的某一弹簧断裂后 , 在断簧失效区 , 试件扭在实际中 , 有 K3 & K1 + K2 , 即 K & 2 K3 , 代入K′ K =( 3) 式 , 得1 1 3 K & KK= K = 75 % K ( 4) 2 3 4 4的转角函数的差异 , 采样时间间隔是固定一致的 , 故可用采样点的序号 i 表示转角 , 即 φ = f ( i ) , 并 以各采样序号点作为扭矩波形采集的转角同步信 号。可见 , 无论单段刚度或多段刚度的从动盘 , 只要发生 弹簧断裂 , 试件扭转刚度一般会降到原刚度的 83 % ～75 %以下 。这样明显的刚度变化 , 是易于检测和 识别的 。2　 弹簧断裂识别过程弹簧刚度时域识别法分以下几个步骤进行 。 ( 1) 首先采集正常运转期的扭矩波形 。试验开 始后 ,通过数据采集与处理 ,首先提取正常运转期内 一个周期的扭矩时域波形 ,称为一次扭矩波形 ,它将 作为以后扭矩比较的基准 。 ( 2) 按等扭矩增量取点原则确定一次扭矩波形 上的特征采样序号点 。一次扭矩波形的采样点多 , 数据量大 ,且各相邻点的扭矩增量小 ,不便于刚度比 较 。实际中采用在一次扭矩波形基础上确定出一些 特征采样点和相应的采样点序号 。这些特征序号点 将作为实际的比较位置 。特征点按等扭矩增量间隔 划分 ,扭矩增量 ΔM 的确定方法如下 。 设从动盘矩形弹簧座的节径为 D ( 见图 1 ) , 弹 簧断裂后 , 两段弹簧之间可能产生的间隙为 Δ , 则弹 θ 簧失效区的试件转角 Δ 近似为 Δ = 360° /πD θ Δ ( 6) 又设单段弹簧刚度或多段弹簧刚度的高刚度区的扭 θ 转刚度为 K , 则弹簧未断前试件在转动 Δ 时产生 的扭矩增量ΔM ′ 为 ΔM ′ K?θ Δ ( 7) = 只要在采集扭矩时所选扭矩增量间隔 ΔM 小 于ΔM ′ 的一半 , 则所确定的扭矩波形就会包含弹簧 失效区扭转刚度的变化 [ 2 ] 。 ( 3) 提取一次扭矩波形上各特征采样序号点处图2　 从动盘弹簧断裂前后刚度比较图 2 是实测到的某从动盘弹簧断裂前后刚度曲线的比较 ( 曲线在刚度测量机上测得 ) 。可以看 出 , 在断簧失效区 , 两者刚度确有较明显的区别 。112 　 弹簧刚度时域比较法原理采用刚度识别法时 , 由于试件扭转刚度为扭矩 φ 增量与转角增量的比值 , 即 Ki = ΔM i / Δ i , 因此刚 度测量需要用到扭矩传感器和角位移传感器 。为了 不需要角位移传感器的刚度时域测量比较法 , 原理 如下 。 简化结构 , 并避免转角测量引入的误差 , 提出了一种?248 ?汽 　 　 　 　　　　　　　　　　　 车 工 程 2003 年 ( 第 25 卷) 第 3 期的扭矩增量序列 [ ΔM i ]0 ( i = 0 , 1 , 2 , …, N 为特征序 号点) 。[ΔM i ]0 将作为初始基准扭矩时域波形 。( 4) 定期采集各特征序号点的扭矩时域波形 ΔM i ] j ( j 为定期间隔循环次数编号 ) , 并与基准波 [ 形 [ΔM i ]0 比较 , 若某一个特征序号点处的扭矩增3　 弹簧断裂自动识别程序[3]序根据上述识别原理 , 编制出图 3 所示识别程 。图中仅给出有关自动识别的内容 , 而实际上量下降比例达到规定数值 ,则判定有弹簧断裂 。 ( 5) 定期更换基准扭矩时域波形 。 其中 ,前三个步骤在试验初期只需执行一次 ,而 后两个步骤在试验过程中反复定期执行 。这些内容被分成数据采集和数据处理两部分任务分 别安插在自动测试模块的相应分时处理区段内完 成 。弹簧折断的自动识别每隔一定扭转次数定期执 行一次 ,其中特征采样点序号的确定在执行一次后 , 置已完成标志 ,在后续过程中不再执行 。4　 试验在试验中采用了 368Q 型从动盘总成 。该试件 是 6 段弹簧构成的对称单刚度型结构 , 刚度 K 为 20N? (° 。表 1 列出试验采集到的弹簧断裂前后 m/ ) 扭矩增量数据的比较 ( 扭矩增量ΔM = 25N ? ) 。 m 由 表 1 看出 ,弹簧断裂后 , 在正 、 反加载的第一个采样 位置处出现了弹簧失效特征 ,扭矩的降幅达到 17 % 左右 。运行中 ,测试程序成功识别到了弹簧的断裂 , 并报警停机 。 表1　 试验结果扭 正向加载 矩 测 增 量 点 1 2 3 状态 断裂前
26135 断裂后
2516 下降比例 ( %)
论文 ] . 重庆 : 重庆大学 ,2002 反向加载1
616N? m　　 由表 1 中还可以看到 ,在测点 2 、 处 ,断簧又重 3 新贴合 ,但是由于正反向贴合的不稳定性 ,测点的扭 矩已出现差异 。5　 结论针对从动盘扭转耐久试验机中的弹簧断裂自动 识别 ,提出一种以弹簧扭转刚度特性为识别特性的 识别方法 ,并完成了实际的运行试验 。实践表明 ,该 方法是可行的 ,同时也提高了测试的智能化水平 。 参考文献1　 汽车干摩擦式离合器台架试验方法摘登 . 传动技术 . 99 (4)2　 罗得扬 . 时域同步平均原理与应用 . 振动 、 测试与诊断 ,1999 (9)图3　 弹簧断裂自动识别框图3　 刘刚 . 汽车离合器从动盘总成新型扭转耐久试验机的研制 : [ 学位
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