汽車專業畢業論文之轎車離合器故障分析和維修工藝探討
轎車離合器故障分析和維修工藝探討
摘要
離合器是手動變速汽車的重要總成，它的好壞關系著汽車能否順利起步和平穩換擋。本文主要研究離合器常見故障，對其進行分析和解決。對使用和維護汽車有著很現實的意義。
關鍵詞 北京現代轎車、 離合器、故障分析
目錄
摘要 I
1 引言 1
2離合器概述 2
3、北京現代轎車離合器的結構和特性 5
4、離合器常見故障與原因分析 6
5、北京現代轎車離合器維修實例 9
6、離合器使用檢修注意事項 11
結論 12
參考文獻 13
致謝 14
1 引言
隨著國民經濟的迅猛發展，汽車產量逐年增加，2006年已達720萬輛。我國汽車保有量越來越多，車型也越來越復雜。尤其是高科技的飛速發展，一些新技術、新材料在汽車上的廣泛應用后，給汽車故障診斷與排除增加了一定難度。本篇論文重點討論轎車離合器的故障分析及維修方法。離合器是手動變速汽車必備的一個重要總成。沒有離合器手動擋汽車將無法起步，并且難以實現擋位變換。在汽車使用中，離合器難免出現這樣、那樣的故障，直接影響汽車的正常運行。現在汽車迅速進入家庭，汽車私有化程度提高，所以汽車故障將會影響到我們每一個人。分析研究離合器故障現象、原因、探索離合器故障的排除方法和離合器的維修工藝，具有重大而現實的意義。本文重點通過北京現代轎車離合器故障的探討，正確認識離合器故障，更好的使用和維護離合器。
2 離合器概述
在汽車上，離合器是手動汽車和電控換檔機械式自動變速器汽車傳動系中的一個重要總成，是保證這樣汽車能夠起步和換檔的一個必備的獨立部件。
2.1 離合器的功用及發展概況
2.1.1 離合器的功用
離合器安裝在發動機與變速器之間，用來分離或接合前后兩者之間動力聯系。其功用是：1）使汽車平穩起步;
2）中斷給傳動系的動力，配合換擋
3）防止傳動系過載
2.1.2 離合器的發展概況
現今所用的盤片式離合器的先驅的多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現的。多片離合器最主要的優點是，在汽車起步時離合器的接合比較平順，無沖擊。20世紀20年代末，直到進入30年代時，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上使用多片離合器。多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向與首選單片干式摩擦離合器，因為它具有從動部件轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優點，而且在結構上采取一定措施，已能做到接合平順，因此現在廣泛用于大、中、小各類車型中。如今單片干式摩擦離合器在結構設計方面相當完善。采用具有軸向彈性的從動盤，提高了離合器接合時的平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉減振器，防止了傳動系統的扭轉共振，減小了傳動系噪聲和動載荷，隨著人們對汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎上得到不斷改進，乘用車上愈來愈多地采用具有雙質量飛輪的扭轉減振器，能更有效地降低傳動系的噪聲。
2.2 離合器工作原理種類以及要求
2.2.1 離合器的種類
汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。液力偶合器靠工作液(油液)傳遞轉矩，外殼與泵輪連為一體，是主動件；渦輪與泵輪相對，是從動件。當泵輪轉速較低時，渦輪不能被帶動，主動件與從動件之間處于分離狀態；隨著泵輪轉速的提高，渦輪被帶動，主動件與從動件之間處于接合狀態。
電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動與從動件之間放置磁粉，則可以加強兩者之間的`接合力，這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。
目前，與手動變速器相配合的絕大多數離合器為干式摩擦式離合器，按其從動盤的數目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。
離合器的工作原理
2.2.2 離合器工作原理
離合器的工作原理：離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質(液力偶合器)，或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合，在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。 目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。
2.2.2.1 摩擦式離合器工作原理：發動機飛輪是離合器的主動件。帶有摩擦片的從動盤和從動盤轂借滑動花鍵與從動軸（變速器主動軸）相連。壓緊彈簧將從動盤壓緊在飛輪端面上。發動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤，再由此經過從動軸和傳動系統中一系列部件驅動車輪。彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。
2.2.3 摩擦離合器應滿足的基本要求
(1)保證能傳遞發動機發出的最大轉矩，并且還有一定的傳遞轉矩余力。
(2)能作到分離時，徹底分離，接合時柔和，并具有良好的散熱能力。
(3)從動部分的轉動慣量盡量小一些。這樣，在分離離合器換檔時，與變速器輸入軸相連 部分的轉速就比較容易變化，從而減輕齒輪間沖擊。
(4)具有緩和轉動方向沖擊，衰減該方向振動的能力，且噪音小。
(5)壓盤壓力和摩擦片的摩擦系數變化小，工作穩定。
(6)操縱
省力，維修保養方便。
2.3 汽車常用典型離合器的結構與特點
2.3.1 膜片彈簧離合器
2.3.1.1 采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器稱為膜片彈簧離合器。
2.3.1.2 膜片彈簧離合器還分a、推式膜片彈簧離合器和b、拉式膜片彈簧離合器。其結構由離合器蓋及壓盤總成、離合器從動盤總成、離合器分離軸承和飛輪組成。
特點：膜片彈簧離合器轉矩容量大且較穩定；操縱輕便；結構簡單且較緊湊；散熱通風性能好；摩擦片的使用壽命長。膜片彈簧的安裝位置對離合器的旋轉軸線是完全對稱的，因此它的壓緊力不會受離心力的影響，很適于高速旋轉。并且制造膜片彈簧的工藝水平不斷提高，因而這種離合器在汽車上用的越來越多。
2.3.2 周布彈簧離合器
周布彈簧離合器目前主要用在商用載重汽車上，結構上，螺旋彈簧沿著壓盤的圓周作同心圓布置。壓盤、分離杠桿及螺旋彈簧均裝在離合器蓋內，組成離合器蓋總成。飛輪作為離合器的一個主動摩擦面，而另一個主動摩擦面為壓盤。
特點：周布彈簧離合器所用的螺旋彈簧是線性的，當摩擦片磨損后，彈簧伸長，壓緊力下降，這對離合器可靠傳扭是很不利的。為此，可改用組合周置螺旋彈簧的結構，在大彈簧的里面放一個彈簧，兩者旋轉相反，彈簧剛度也不一樣。為了保證摩擦片上壓力分布盡量均勻，壓簧的數目不應太少，且要隨摩擦片直徑的增大而增多，有時甚至布置成兩排。
2.3.3 中央彈簧離合器
采用1-2個圓柱旋彈簧或用一個矩形斷面的錐形螺旋彈簧做壓簧布置在離合器正中間的結構形式，稱為中央彈簧離合器。
其結構組成部件由：壓盤、離合器蓋、調整環、彈性壓桿、風扇葉盤、壓緊彈簧、分離軸承、分離套筒、壓盤分離彈簧。
特點：中央彈簧離合器的壓簧不和壓盤直接接觸，因此壓盤由于摩擦而生的熱量不會直接傳給彈簧使其回火失效。中央彈簧的壓緊力通過杠桿系統作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用較小的彈簧力而得到足夠大的壓盤壓緊力。有些中央彈簧離合器彈性壓桿的中段常常做成葉片形狀，成為風扇葉片、有利于離合器的通風散熱。
3 北京現代轎車離合器的結構與特性
3.1 北京現代轎車離合器的結構
北京現代轎車離合器采用膜片彈簧離合器。膜片彈簧離合器是用膜片彈簧代替了一般螺旋彈簧及分離桿機構而做成的離合器。這種離合器有很多優點。首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離桿作用，使零件數目減少，重量減輕；其次，離合器結構大大簡化并顯著地縮短了離合器的軸間尺寸；再者，膜片彈簧具有良好的非線性特性、設計合適，可使摩擦片磨損到極限，壓緊力仍能維持很少改變，且可以減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便。這種離合器的結構在設計上很緊湊，但應注意給它留有充分活動空間，防止出現活動受阻，從而影響離合器正常工作，導致出現故障。
3.2 北京現代轎車離合器的工作特性
離合器在接合狀態，離合器的主、從動件作為整體一起旋轉，直接傳遞發動機轉矩。此狀態下，離合器的主、從動件沒有相對運動，摩擦副表面就沒有磨損，也不發熱，也沒有能量損耗。但是，在汽車起步過程中需要利用離合器主、從動件間的相對滑動，也就是說，離合器在接合過程中讓其從動件的轉速增長有一過程，使汽車平穩起步。因此，離合器接合過程的滑磨是其重要特性。離合器滑磨結果，一方面使摩擦片磨損，另一方面會引起壓盤、飛輪等零件的溫度升高，而摩擦表面溫度的過分升高，將加劇摩擦片的磨損，并將嚴重影響離合器的正常工作和使用壽命。為此，必須充分了解離合器在接合過程中滑磨的特性及評價和分析計算方法、壓盤等零件的熱負荷狀況，以正確設計和使用離合器。
4 離合器常見故障與原因分析
4.1 離合器打滑
現象：汽車在起步時，離合器踏板抬得很高才能勉強起步；行駛中加速時，車速卻不能隨之提高。這些都屬離合器打滑現象。
1、液壓操縱式離合器打滑，多數是因為離合器踏板自由行程不夠從而造成分離軸承壓在分離杠桿或膜片上而隨之轉動。可調節離合器踏板的返回位置，并調整總泵推桿長度，將推桿調長并與活塞頂住，再將推干倒轉半圈，使總泵推桿與活塞之間留有間隙。然后再調整分泵調節桿長度使其伸長，感到分離軸承與分離杠桿或膜片頂住以后，再把調整螺釘調口到二者間隙為2mm左右。
2、對于機械操縱式離合器，離合器踏板自由行程不夠，可調整踏板拉桿的工作長度，使分離軸承與分離杠桿或膜片之間的間隙達到規定的值。
3、如因離合器摩擦片沾有油污而打滑，可將分離杠桿或膜片調高，增大分離間隙，用繩索或硬木將離合器踏板固定在分離位置上，之后用螺絲刀纏上一層浸過汽油的擦布，插進分開的一面，轉動飛輪，將油污擦掉，再換用干擦布徹底清潔一次。然后用螺絲刀撬開摩擦片的另一面，進行上述操作。洗凈后，重新調整分離杠桿高度即可。4、因離合器片燒蝕而打滑時，如摩擦片較厚，可將燒蝕部分打磨掉，并調整分離杠桿高度即可。
4.2 離合器分離不徹底，掛擋困難
故障現象：發動機怠速運轉時，離合器踏板雖已踩到底，但掛擋困難，變速齒輪有撞擊聲。勉強掛上擋后，尚未放松離合器踏板，汽車已行駛或熄火。
檢查：拆下離合器底蓋，將變速器掛入空擋，將離合器踩到底。然后，用起子撥動從動盤。如果能輕松撥轉，說明離合器分離良好；如果撥不動，說明離合器分離不徹底。
排除：1、檢查離合器踏板自由行程是否過大，并調整。2、檢查分離杠桿高度是否一致、是否過低。在車下撥動分離撥叉，使分離軸承前端輕輕地靠在分離杠桿內端面上，轉動離合器一周進行查看，如果分離杠桿的內端能同時和分離軸承接觸不上，說明分離杠桿的高度不一致，應進行調整。如果分離杠桿高度一
致，仍然分離不徹底，就要檢查杠桿高度。將各分離杠桿調到同樣的高度，如果能徹底分離，說明原來調整不當或是磨損過甚。分離杠桿調整之后，必須重新調整離合器踏板的自由行程。3、如果上述調整正常后，仍然分離不徹底，就要拆下離合器，檢查從動盤是否裝反、軸向移動是否困難、主從動盤有無翹曲、分離杠桿螺釘是否松動、浮動銷是否脫落。4、對于新鉚的摩擦片的離合器，要檢查從動盤和摩擦片是否過厚。如果過厚，可在離合器蓋和飛輪之間加墊片。5、對于液壓傳動的離合器，除上述檢查外，還應檢查制動液是否缺少，管道是否滲漏并排出液壓系統內的空氣。
4.3 離合器接合時抖動
現象：當離合器按正常操作平緩地接合時，汽車不是逐漸而平滑地增加速度，而是間斷起步，甚至使汽車產生抖動，直至離合器完全接合。
原因及維修方法：
1、主、從動盤間壓力分布不均。接合式離合器壓緊彈簧彈力不均，各分離杠桿調整不一致或膜片彈簧分離指端不平，會使壓緊先后時間不一致，壓盤受力不均，甚至使壓盤歪斜，造成主、從動盤接觸不良，引起離合器抖動。此時應更換離合器壓緊彈簧、調平分離杠桿。
2、離合器扭轉，減震彈簧彈力變弱，離合器壓緊彈簧彈力變弱，膜片彈簧產生裂紋等都會引起離合器接合時發抖。此時應更換彈簧。
4.4 離合器異響
現象：離合器異響多發生在離合器接合或分離的過程中以及轉速變化時。例如離合器剛接合時有時會有“沙、沙、沙”的響聲，接合、分離或轉速突然變化時會有“克啦、克啦”的響聲等。離合器產生異響是由于某些零件不正常摩擦及撞擊造成的，根據異響聲音的不同及產生的條件可判斷出異響產生的部位及原因，以采取相應的維修辦法。
原因及處理：
1、離合器踏板沒有自由行程或自由行程過小，此時分離杠桿與分離軸承總是接觸著，即使車停著也會有異響。應調整離合器踏板的自由行程。
2、離合器摩擦襯片磨損后，使離合器經常處于半接合狀態。汽車在行駛中，由于離合器分離軸承轉動而引起響聲。這種情況可通過調整離合器踏板自由行程予以排除。若通過調整自由行程仍不能消除時，應重新鉚離合器襯片。
3、離合器襯片臟污或沾油，加上摩擦生熱，逐漸使襯片硬化。這時，即使稍有打滑，也要產生異響。此時應清潔襯片或更換襯片。
4、離合器從動盤扭轉或減震彈簧折斷，會產生扭轉振動噪聲。此時應修理或更換從動盤。
5、離合器分離軸承缺油時，將產生“吱吱”聲。此時應給分離軸承注油或更換分離軸承。
6、分離杠桿(或膜片彈簧分離指端)不在同一平面時，易使減震彈簧折斷，起步時將產生連續打滑，引起振動。此外，離合器彈簧折斷、彈力變小，也會發生同樣現象。分離杠桿的回位彈簧彈力減弱，會導致離合器分離軸承回位不好，從而造成離合器分離不徹底，產生異響。此時應將分離杠桿的高度調整一致，更換彈簧。
7、從動盤轂或離合器從動軸花鍵磨損，應更換從動盤或離合器從動軸。
8、離合器、變速器、發動機曲軸主軸頸軸線沒對準，應予對準。
4.5 離合器的噪聲和振動
4.5.1前導向軸承（套）損壞
由于前導向軸承（套）損壞引發的噪聲。只要離合器分離必定出現噪聲，離合器一旦接合噪聲就沒有了。有時會把這種噪聲誤解為分離軸承的失效所致，所以要注意分辨。變速器安裝不當，往往使導向軸承額外受力，在離合器使用若干次后就使它損壞，很快出縣現噪聲。
4.5.2 分離軸承損壞
任何類型的分離軸承失效后都會出現尖銳噪聲。如果分離軸承有故障，那么噪聲將隨離合器踏板力的增加而增加。如果噪聲在離合器分離后才出現，那就是前導向軸承有故障。離合器完全接合后出現的噪聲，會來自于變速器。離合器操縱系統軸承預緊度不夠，也能引發噪聲。
4.5.3 扭轉減振器有問題
如果變速器在空擋，發動機在運轉，可以在車廂內聽到“格格”聲，這就是變速器中發生的噪聲。可以說，這是由于發動機的激勵，造成傳動系統扭轉振動在變速器中引發的噪聲。這和離合器從動盤中的扭轉減振器結構性能改變有很大關系。
4.5.4 分離軸承、變速器第一軸、飛輪、離合器蓋不同心
這是制造、安裝綜合性問題。不同心會使分離軸承和分離桿接觸時偏心或角度接觸，從而導致分離軸承承受更大的負荷，加速磨損并出現噪聲。
4.5.5 飛輪-離合器總成不平衡
離合器總成安裝到飛輪上時，注意將“質量偏重的一面”和“質量偏輕的一面”相對應安裝，這有助于飛輪-離合器總成的整體平衡。如果安裝時與上述情況相反，將會更加不平衡，引起強烈振動。
5 北京現代轎車維修實例
5.1 廠家解釋離合器異響原由和解決辦法
車型品牌(*) 伊蘭特 購車日期(*) 04.11.4 行駛里程(*) 3.5萬
離合器異響 廠家回復： 經與特約店聯系，了解事情經過如下：
首先，客戶提出其所駕車輛出現松抬離合踏板時的響聲屬于正常現象。在駕駛員抬起離合踏板時，隨發動機曲軸轉動的離合器壓盤將與轉速低（相比較壓盤）的離合器片接合，通過摩擦作用從而同步轉動。位于離合器片花鍵四周安裝有減震型彈簧，其作用是降低接合時的沖擊。彈簧在工作過程中自身拉伸直至盤片同步時恢復原狀態，若松離合踏板過快，盤片達到同步時間過短，從而造成減震彈簧拉伸到復位產生的聲響即客戶反映的離合器&l
dquo;異響”。所以，此聲響為操作時松抬離合過快產生的機械響聲并不影響使用，并且可以通過慢松離合踏板消失。
5.2 Sonata離合器異響故障分析
一輛韓國現代Sonata轎車，行駛中底盤出現異響。司機反映：加速或保持油門不動時一切正常，但在收油門滑行或發動機制動期間，便發出“咯啦、咯啦”的撞擊聲。
用舉升機支起車身，四輪離地進行模擬試驗，感覺聲響是從變速驅動橋的差速器部位傳出的，類似軸承磨損發出的噪聲。抬下變速器并分解，取出差速器總成，檢查軸承與座圈未發現劃痕和斑點。用手撥動行星齒輪軸，能感覺出有約0．10mm的徑向移動量，而兩個半軸齒輪則有近1．0mm的軸向移動量。但通過其與行星齒輪之間的嚙合面來看，配合間隙卻是極佳的。經綜合分析，認為差速器總成良好。用手轉動分離軸承，有“沙沙”的摩擦聲，決定更換。而后又檢查了離合器片，離合器壓板，兩個半軸的內、外球籠，均未發現異常現象。 如果只是分離軸承磨損，那么它所發出的噪聲應出現在踩下離合器踏板階段，不可能在行駛中收油門時才產生，這說明并未找到真正的故障點。此時若是裝復變速器，其結果必定還要返修，于是又細心地復查了一遍。也許是直覺的因素，師傅拿起離合器片檢查，按鉚釘目前的磨耗深度，確實可以繼續使用，但仔細觀察，發現從動盤鋼片與從動盤鼓之間有一小條打擊的亮印，用手握住摩擦襯片，另一只手轉動從動盤轂，發現已經嚴重松曠。 從動盤鋼片和從動盤轂通過減振彈簧彈性地聯接在一起，盤轂夾在鋼片和減振盤之間，并且其中夾有摩擦片。鋼片和減振盤用鉚釘鉚接，中間預留出一定距離，使盤轂可作相對稍許轉動。整個離合器片不受扭矩時。當受扭矩時，則通過摩擦襯片首先傳到鋼片和減振盤，再經彈簧傳遞給盤轂，此時彈簧被壓縮，以此來吸收所受的沖擊，并利用鋼片和減振盤之間、盤轂和摩擦片之間的摩擦來消耗扭矩振動的能量，使振動迅速衰減。 因為發動機傳到汽車傳動系中的扭矩是周期性地不斷變化的，這就使傳動系產生扭矩振動，若頻率與傳動系自振頻率吻合，即導致共振。減振彈簧不僅緩合沖擊載荷，亦可降低自振頻率，避免共振產生。而本車的減振彈簧因頻繁操作離合器，高溫退火而縮短，失去了彈性連接與減振的作用。收油滑行時，扭矩則由車輪經傳動系傳至發動機，發動機制動，從動盤鋼片與盤轂之間因作用力的變向，相對反轉一個角度，便出現打擊現象，而且因周期性的扭矩變化就會產生類似軸承磨損的“咯啦、咯啦”的聲響。找到了問題所在，更換了離合器片與分離軸承，故障排除。
6 離合器使用和檢修注意事項
6.1
離合器使用壽命主要由設計決定，但也與行駛條件和駕駛方式有很大關系。在市區行駛，離合器使用頻繁，其壽命比經常行駛在高速條件下的車輛要低的多。經常維護和正常使用離合器，可以大大延長離合器的使用壽命，其壽命可達100000km。
6.2
在使用中為減少離合器的沖擊，要求其接合要平穩，分離要徹底，保證汽車平穩起步，傳動系換檔時工作平順。同時要求它動力傳遞要可靠，必要時又能打滑，防止傳動系過載。
6.3
離合器簡單功能的簡單檢查方法：啟動發動機，完全拉起駐車制動，掛進一檔后，如果這時想使車輛行駛，那么發動機的轉速必然下降或熄火，這時應稍加大油門。如果情況不是這樣，或是發動機的轉速下降很少，那么說明離合器摩擦片已經打滑，應檢查離合器自由行程，檢查摩擦片是否過硬或燒毀。如果鋼片翹曲，也應該予以更換。
結論
本文介紹了轎車離合器的功能、作用、結構，并通過以典型離合器為例，分析了轎車
離合器的故障原因、解決辦法，維修方式，以及如何正確使用、維護轎車離合器，盡量避免離合器的故障發生，延長使用壽命。
對于未來，自動傳動系統是汽車傳動系統的發展趨勢，雖然我國乘用車還以手動檔居多，但就近年來的發展行情看，在轎車領域自動檔車也應占50%左右，而其他部分發達國家或地區自動檔車早已是其主流產品。但無論怎樣發展，離合器作為汽車部件中的一個重要地位是不會改變的。
現今及未來，作為AMT（機械式自動變速器）的開發中，電控離合器是AMT系統的核心和研究的難點。離合器的自動操縱在了解了駕駛員操作意圖并做出相應反應，確保了汽車在有良好的起步行駛性能的前提下還避免過分滑磨引起摩擦片的早期磨損。顯然，對離合器的自動控制系統要求很高，而采用電控是最有效的途徑。所以隨著電子技術的發展，電控離合器在汽車自動變領域也會有很廣泛的發展空間。
參考文獻
《汽車離合器》
《現代轎車故障診斷》
致謝
衷心感謝導師對本人的精心指導。他的言傳身教將使我終生受益。
對于他的熱心指導與幫助，本人不勝感激。感謝交通學院老師和同窗們的關心和支持！
感謝所有幫助過我的人們！
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