离合器研究现状及发展趋势汽车是作为一种交通工具而产生的，但是汽车发展到今天已经不能把它理解为单纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。人类社会及人民生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常生活的活动范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。随着社会节奏的加速以及人们生活水平的提高，对汽车来说，人们要求它有自重轻、行使速度高、加速性能好、使用于各种路面上甚至无路地区行驶及机动灵活等特点。为了满足汽车各种行使的需求，在汽车上要需要有一套复杂的传动系统。现代汽车上最常用的是机械式传动系统，它是由发动机以及离合器、变速器、万向节传动轴、主减速器、差速器和驱动车轮的传动装置（如半轴）等部件组成。其中离合器是作为一个独立的部件而存在的。它在传动系统中起着传扭、分离传动、减振和过载保护多重功用，其品质攸关汽车的性能，对于使用工况复杂、超载严重的中国汽车更是如此。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结果正逐步地向拉式结果发展，传统的操作形式正向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器的发展趋势。另外，离合器是靠摩擦力来传递动力的。离合器的摩擦片也由于摩擦而不断磨损。当摩擦片磨损到一定程度后，就须要对其进行处理或更换摩擦片。但是摩擦片是安装在离合器内的，很难及时处理或更换已磨损了的摩擦片。所以需要一个报警装置来及时提醒驾驶员更换已磨损到了一定程度的摩擦片。鉴于以上情况和针对目前汽车的发展状况、人们的需求，再根据我国目前的技术水平，结合实际生产，编者设计了带摩擦片厚度报警器的离合器。带摩擦片厚度报警器的离合器的设计，是根据离合器的工作原理，针对东风雪铁龙C2轻型轿车车型，在传统离合器的基础上进行创新设计的。经过将近四年的专业知识学习，我已较好地掌握了力学、机械以及与汽车相干的理论知识。我以严谨的科学态度和实事求是的思维理念把这些知识运用到实践中去。在计算中力求做到每一个数据都有据可查，在绘图上每一条线段都有据可依。虽然我编者投入了大量的时间和精力于本书的编写、校订中，但百密难免一疏，恳请读者批评指正。第一章 绪论现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。我国自1953年创建第一汽车制造厂至今，已有130多家汽车制造厂，700多家汽车改装厂。随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提出新的要求。目前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。第一节 离合器的发展概况在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过 93）。因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。据说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。这些都需要进一步改善。随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。第二节 离合器的功用及分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可以根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机和变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。双离合器机械式自动变速器（Double Clutch Transmission, DCT）,可以简单地描述为由一个带奇数档和一个带偶数档的两个手动变速系统组成，两离合器分别与发动机相连并经各自连接的输入轴将其动力传递到系统的主输出轴，通过两离合器工作状态的转换即原档位变速箱离合器的分离和新档位变速箱离合器的接合来实现动力不中断换档。DCT不仅具有良好的换档品质，同时又具有手动变速器传动效率高、结构简单紧凑、扭矩适应范围广、适合于各种车型装车使用的优点。本文重点分析了DCT的工作原理、结构特点、换档工作特性以及离合器压力控制系统，确定了应采用的具体工作方案和各部分控制策略。全文共分五章：第一章介绍了自动变速器的发展过程，分析了双离合器式自动变速器的优点和应用前景，提出了本文的研究目的、意义和主要研究内容。第二章分析了双轴式DCT的结构特点，以一挡升二档为例，分析了在不同档位时的功率流向和换档过程；并简要介绍了双中间轴式DCT的布置方案。详细介绍了DCT的系统构成、控制框图；逐一介绍了扭转减振系统、离合器系统、液压控制系统。在DCT扭转减振器的设计过程中，详细分析了双质量飞轮式扭转减振器的优点，确定采用双质量飞轮式扭转减振器。比较干式离合器和湿式离合器工作特点，确定湿式离合器为工作元件。分析了液压系统的三个组成部分；液压控制系统的油压分成三个压力等级进行控制，采用高速开关阀脉宽调制控制分离和结合过程中的离合器压力。最后介绍了混合驱动型DCT的几种工况及其优势。第三章介绍了DCT换档品质，提出了以换档时间和冲击度做为换档品质的评价指标；从三个方面分析了影响换挡品质的因素；详细分析了DCT换档的过渡过程，以找出各阶段的扭矩扰动情况；提出了三种改善换档品质的控制途径；就DCT升、降档特性曲线进行了分析。建立了发动机的空载、有载稳态和动态模型，分析了常用的三种发动机控制方式。在深入掌握DCT运行机理的基础上，应用Matlab-Simulink建立双离合器动力传动系统动态模型，主要内容包括动力传动系统运动动力学分析，离合器摩擦特性分析及其在仿真过程工作状态转换的判断原理和方法，离合器和发动机仿真控制器设计等，给出了仿真结果。第四章详细介绍了离合器液压系统的组成，分析了充油和放油阶段对离合器油压的控制方法。分析了离合器油缸特性的三种换档重叠情况，换档重叠主要决定于两个油缸油压开始起作用时间和油压增减规律；介绍了车辆中常用的三种离合器压力缓冲控制方法：液压缓冲阀控制、电液比例压力控制和高速开关阀脉宽调制控制。分析了高速开关阀结构与阀芯运动过程，及其理想空载流量特性、实际空载流量特性、流量压力特性等。然后对其开启和关闭时间也进行了详细的研究，并提出了提高其响应速度的方法。