汽车专业毕业论文之轿车离合器故障分析和维修工艺探讨
轿车离合器故障分析和维修工艺探讨
摘要
离合器是手动变速汽车的重要总成，它的好坏关系着汽车能否顺利起步和平稳换挡。本文主要研究离合器常见故障，对其进行分析和解决。对使用和维护汽车有着很现实的意义。
关键词 北京现代轿车、 离合器、故障分析
目录
摘要 I
1 引言 1
2离合器概述 2
3、北京现代轿车离合器的结构和特性 5
4、离合器常见故障与原因分析 6
5、北京现代轿车离合器维修实例 9
6、离合器使用检修注意事项 11
结论 12
参考文献 13
致谢 14
1 引言
随着国民经济的迅猛发展，汽车产量逐年增加，2006年已达720万辆。我国汽车保有量越来越多，车型也越来越复杂。尤其是高科技的飞速发展，一些新技术、新材料在汽车上的广泛应用后，给汽车故障诊断与排除增加了一定难度。本篇论文重点讨论轿车离合器的故障分析及维修方法。离合器是手动变速汽车必备的一个重要总成。没有离合器手动挡汽车将无法起步，并且难以实现挡位变换。在汽车使用中，离合器难免出现这样、那样的故障，直接影响汽车的正常运行。现在汽车迅速进入家庭，汽车私有化程度提高，所以汽车故障将会影响到我们每一个人。分析研究离合器故障现象、原因、探索离合器故障的排除方法和离合器的维修工艺，具有重大而现实的意义。本文重点通过北京现代轿车离合器故障的探讨，正确认识离合器故障，更好的使用和维护离合器。
2 离合器概述
在汽车上，离合器是手动汽车和电控换档机械式自动变速器汽车传动系中的一个重要总成，是保证这样汽车能够起步和换档的一个必备的独立部件。
2.1 离合器的功用及发展概况
2.1.1 离合器的功用
离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间动力联系。其功用是：1）使汽车平稳起步;
2）中断给传动系的动力，配合换挡
3）防止传动系过载
2.1.2 离合器的发展概况
现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上使用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向与首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部件转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且在结构上采取一定措施，已能做到接合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器接合时的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷，随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，乘用车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更有效地降低传动系的噪声。
2.2 离合器工作原理种类以及要求
2.2.1 离合器的种类
汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。液力偶合器靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。
电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的`接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。
目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。
离合器的工作原理
2.2.2 离合器工作原理
离合器的工作原理：离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。
2.2.2.1 摩擦式离合器工作原理：发动机飞轮是离合器的主动件。带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与从动轴（变速器主动轴）相连。压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘，再由此经过从动轴和传动系统中一系列部件驱动车轮。弹簧的压紧力越大，则离合器所能传递的转矩也越大。
2.2.3 摩擦离合器应满足的基本要求
(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。
2.3 汽车常用典型离合器的结构与特点
2.3.1 膜片弹簧离合器
2.3.1.1 采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。
2.3.1.2 膜片弹簧离合器还分a、推式膜片弹簧离合器和b、拉式膜片弹簧离合器。其结构由离合器盖及压盘总成、离合器从动盘总成、离合器分离轴承和飞轮组成。
特点：膜片弹簧离合器转矩容量大且较稳定；操纵轻便；结构简单且较紧凑；散热通风性能好；摩擦片的使用寿命长。膜片弹簧的安装位置对离合器的旋转轴线是完全对称的，因此它的压紧力不会受离心力的影响，很适于高速旋转。并且制造膜片弹簧的工艺水平不断提高，因而这种离合器在汽车上用的越来越多。
2.3.2 周布弹簧离合器
周布弹簧离合器目前主要用在商用载重汽车上，结构上，螺旋弹簧沿着压盘的圆周作同心圆布置。压盘、分离杠杆及螺旋弹簧均装在离合器盖内，组成离合器盖总成。飞轮作为离合器的一个主动摩擦面，而另一个主动摩擦面为压盘。
特点：周布弹簧离合器所用的螺旋弹簧是线性的，当摩擦片磨损后，弹簧伸长，压紧力下降，这对离合器可靠传扭是很不利的。为此，可改用组合周置螺旋弹簧的结构，在大弹簧的里面放一个弹簧，两者旋转相反，弹簧刚度也不一样。为了保证摩擦片上压力分布尽量均匀，压簧的数目不应太少，且要随摩擦片直径的增大而增多，有时甚至布置成两排。
2.3.3 中央弹簧离合器
采用1-2个圆柱旋弹簧或用一个矩形断面的锥形螺旋弹簧做压簧布置在离合器正中间的结构形式，称为中央弹簧离合器。
其结构组成部件由：压盘、离合器盖、调整环、弹性压杆、风扇叶盘、压紧弹簧、分离轴承、分离套筒、压盘分离弹簧。
特点：中央弹簧离合器的压簧不和压盘直接接触，因此压盘由于摩擦而生的热量不会直接传给弹簧使其回火失效。中央弹簧的压紧力通过杠杆系统作用于压盘，并按杠杆比放大，因此可用较小的弹簧力而得到足够大的压盘压紧力。有些中央弹簧离合器弹性压杆的中段常常做成叶片形状，成为风扇叶片、有利于离合器的通风散热。
3 北京现代轿车离合器的结构与特性
3.1 北京现代轿车离合器的结构
北京现代轿车离合器采用膜片弹簧离合器。膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧及分离杆机构而做成的离合器。这种离合器有很多优点。首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆作用，使零件数目减少，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性、设计合适，可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便。这种离合器的结构在设计上很紧凑，但应注意给它留有充分活动空间，防止出现活动受阻，从而影响离合器正常工作，导致出现故障。
3.2 北京现代轿车离合器的工作特性
离合器在接合状态，离合器的主、从动件作为整体一起旋转，直接传递发动机转矩。此状态下，离合器的主、从动件没有相对运动，摩擦副表面就没有磨损，也不发热，也没有能量损耗。但是，在汽车起步过程中需要利用离合器主、从动件间的相对滑动，也就是说，离合器在接合过程中让其从动件的转速增长有一过程，使汽车平稳起步。因此，离合器接合过程的滑磨是其重要特性。离合器滑磨结果，一方面使摩擦片磨损，另一方面会引起压盘、飞轮等零件的温度升高，而摩擦表面温度的过分升高，将加剧摩擦片的磨损，并将严重影响离合器的正常工作和使用寿命。为此，必须充分了解离合器在接合过程中滑磨的特性及评价和分析计算方法、压盘等零件的热负荷状况，以正确设计和使用离合器。
4 离合器常见故障与原因分析
4.1 离合器打滑
现象：汽车在起步时，离合器踏板抬得很高才能勉强起步；行驶中加速时，车速却不能随之提高。这些都属离合器打滑现象。
1、液压操纵式离合器打滑，多数是因为离合器踏板自由行程不够从而造成分离轴承压在分离杠杆或膜片上而随之转动。可调节离合器踏板的返回位置，并调整总泵推杆长度，将推杆调长并与活塞顶住，再将推干倒转半圈，使总泵推杆与活塞之间留有间隙。然后再调整分泵调节杆长度使其伸长，感到分离轴承与分离杠杆或膜片顶住以后，再把调整螺钉调口到二者间隙为2mm左右。
2、对于机械操纵式离合器，离合器踏板自由行程不够，可调整踏板拉杆的工作长度，使分离轴承与分离杠杆或膜片之间的间隙达到规定的值。
3、如因离合器摩擦片沾有油污而打滑，可将分离杠杆或膜片调高，增大分离间隙，用绳索或硬木将离合器踏板固定在分离位置上，之后用螺丝刀缠上一层浸过汽油的擦布，插进分开的一面，转动飞轮，将油污擦掉，再换用干擦布彻底清洁一次。然后用螺丝刀撬开摩擦片的另一面，进行上述操作。洗净后，重新调整分离杠杆高度即可。4、因离合器片烧蚀而打滑时，如摩擦片较厚，可将烧蚀部分打磨掉，并调整分离杠杆高度即可。
4.2 离合器分离不彻底，挂挡困难
故障现象：发动机怠速运转时，离合器踏板虽已踩到底，但挂挡困难，变速齿轮有撞击声。勉强挂上挡后，尚未放松离合器踏板，汽车已行驶或熄火。
检查：拆下离合器底盖，将变速器挂入空挡，将离合器踩到底。然后，用起子拨动从动盘。如果能轻松拨转，说明离合器分离良好；如果拨不动，说明离合器分离不彻底。
排除：1、检查离合器踏板自由行程是否过大，并调整。2、检查分离杠杆高度是否一致、是否过低。在车下拨动分离拨叉，使分离轴承前端轻轻地靠在分离杠杆内端面上，转动离合器一周进行查看，如果分离杠杆的内端能同时和分离轴承接触不上，说明分离杠杆的高度不一致，应进行调整。如果分离杠杆高度一
致，仍然分离不彻底，就要检查杠杆高度。将各分离杠杆调到同样的高度，如果能彻底分离，说明原来调整不当或是磨损过甚。分离杠杆调整之后，必须重新调整离合器踏板的自由行程。3、如果上述调整正常后，仍然分离不彻底，就要拆下离合器，检查从动盘是否装反、轴向移动是否困难、主从动盘有无翘曲、分离杠杆螺钉是否松动、浮动销是否脱落。4、对于新铆的摩擦片的离合器，要检查从动盘和摩擦片是否过厚。如果过厚，可在离合器盖和飞轮之间加垫片。5、对于液压传动的离合器，除上述检查外，还应检查制动液是否缺少，管道是否渗漏并排出液压系统内的空气。
4.3 离合器接合时抖动
现象：当离合器按正常操作平缓地接合时，汽车不是逐渐而平滑地增加速度，而是间断起步，甚至使汽车产生抖动，直至离合器完全接合。
原因及维修方法：
1、主、从动盘间压力分布不均。接合式离合器压紧弹簧弹力不均，各分离杠杆调整不一致或膜片弹簧分离指端不平，会使压紧先后时间不一致，压盘受力不均，甚至使压盘歪斜，造成主、从动盘接触不良，引起离合器抖动。此时应更换离合器压紧弹簧、调平分离杠杆。
2、离合器扭转，减震弹簧弹力变弱，离合器压紧弹簧弹力变弱，膜片弹簧产生裂纹等都会引起离合器接合时发抖。此时应更换弹簧。
4.4 离合器异响
现象：离合器异响多发生在离合器接合或分离的过程中以及转速变化时。例如离合器刚接合时有时会有“沙、沙、沙”的响声，接合、分离或转速突然变化时会有“克啦、克啦”的响声等。离合器产生异响是由于某些零件不正常摩擦及撞击造成的，根据异响声音的不同及产生的条件可判断出异响产生的部位及原因，以采取相应的维修办法。
原因及处理：
1、离合器踏板没有自由行程或自由行程过小，此时分离杠杆与分离轴承总是接触着，即使车停着也会有异响。应调整离合器踏板的自由行程。
2、离合器摩擦衬片磨损后，使离合器经常处于半接合状态。汽车在行驶中，由于离合器分离轴承转动而引起响声。这种情况可通过调整离合器踏板自由行程予以排除。若通过调整自由行程仍不能消除时，应重新铆离合器衬片。
3、离合器衬片脏污或沾油，加上摩擦生热，逐渐使衬片硬化。这时，即使稍有打滑，也要产生异响。此时应清洁衬片或更换衬片。
4、离合器从动盘扭转或减震弹簧折断，会产生扭转振动噪声。此时应修理或更换从动盘。
5、离合器分离轴承缺油时，将产生“吱吱”声。此时应给分离轴承注油或更换分离轴承。
6、分离杠杆(或膜片弹簧分离指端)不在同一平面时，易使减震弹簧折断，起步时将产生连续打滑，引起振动。此外，离合器弹簧折断、弹力变小，也会发生同样现象。分离杠杆的回位弹簧弹力减弱，会导致离合器分离轴承回位不好，从而造成离合器分离不彻底，产生异响。此时应将分离杠杆的高度调整一致，更换弹簧。
7、从动盘毂或离合器从动轴花键磨损，应更换从动盘或离合器从动轴。
8、离合器、变速器、发动机曲轴主轴颈轴线没对准，应予对准。
4.5 离合器的噪声和振动
4.5.1前导向轴承（套）损坏
由于前导向轴承（套）损坏引发的噪声。只要离合器分离必定出现噪声，离合器一旦接合噪声就没有了。有时会把这种噪声误解为分离轴承的失效所致，所以要注意分辨。变速器安装不当，往往使导向轴承额外受力，在离合器使用若干次后就使它损坏，很快出县现噪声。
4.5.2 分离轴承损坏
任何类型的分离轴承失效后都会出现尖锐噪声。如果分离轴承有故障，那么噪声将随离合器踏板力的增加而增加。如果噪声在离合器分离后才出现，那就是前导向轴承有故障。离合器完全接合后出现的噪声，会来自于变速器。离合器操纵系统轴承预紧度不够，也能引发噪声。
4.5.3 扭转减振器有问题
如果变速器在空挡，发动机在运转，可以在车厢内听到“格格”声，这就是变速器中发生的噪声。可以说，这是由于发动机的激励，造成传动系统扭转振动在变速器中引发的噪声。这和离合器从动盘中的扭转减振器结构性能改变有很大关系。
4.5.4 分离轴承、变速器第一轴、飞轮、离合器盖不同心
这是制造、安装综合性问题。不同心会使分离轴承和分离杆接触时偏心或角度接触，从而导致分离轴承承受更大的负荷，加速磨损并出现噪声。
4.5.5 飞轮-离合器总成不平衡
离合器总成安装到飞轮上时，注意将“质量偏重的一面”和“质量偏轻的一面”相对应安装，这有助于飞轮-离合器总成的整体平衡。如果安装时与上述情况相反，将会更加不平衡，引起强烈振动。
5 北京现代轿车维修实例
5.1 厂家解释离合器异响原由和解决办法
车型品牌(*) 伊兰特 购车日期(*) 04.11.4 行驶里程(*) 3.5万
离合器异响 厂家回复： 经与特约店联系，了解事情经过如下：
首先，客户提出其所驾车辆出现松抬离合踏板时的响声属于正常现象。在驾驶员抬起离合踏板时，随发动机曲轴转动的离合器压盘将与转速低（相比较压盘）的离合器片接合，通过摩擦作用从而同步转动。位于离合器片花键四周安装有减震型弹簧，其作用是降低接合时的冲击。弹簧在工作过程中自身拉伸直至盘片同步时恢复原状态，若松离合踏板过快，盘片达到同步时间过短，从而造成减震弹簧拉伸到复位产生的声响即客户反映的离合器&l
dquo;异响”。所以，此声响为操作时松抬离合过快产生的机械响声并不影响使用，并且可以通过慢松离合踏板消失。
5.2 Sonata离合器异响故障分析
一辆韩国现代Sonata轿车，行驶中底盘出现异响。司机反映：加速或保持油门不动时一切正常，但在收油门滑行或发动机制动期间，便发出“咯啦、咯啦”的撞击声。
用举升机支起车身，四轮离地进行模拟试验，感觉声响是从变速驱动桥的差速器部位传出的，类似轴承磨损发出的噪声。抬下变速器并分解，取出差速器总成，检查轴承与座圈未发现划痕和斑点。用手拨动行星齿轮轴，能感觉出有约0．10mm的径向移动量，而两个半轴齿轮则有近1．0mm的轴向移动量。但通过其与行星齿轮之间的啮合面来看，配合间隙却是极佳的。经综合分析，认为差速器总成良好。用手转动分离轴承，有“沙沙”的摩擦声，决定更换。而后又检查了离合器片，离合器压板，两个半轴的内、外球笼，均未发现异常现象。 如果只是分离轴承磨损，那么它所发出的噪声应出现在踩下离合器踏板阶段，不可能在行驶中收油门时才产生，这说明并未找到真正的故障点。此时若是装复变速器，其结果必定还要返修，于是又细心地复查了一遍。也许是直觉的因素，师傅拿起离合器片检查，按铆钉目前的磨耗深度，确实可以继续使用，但仔细观察，发现从动盘钢片与从动盘鼓之间有一小条打击的亮印，用手握住摩擦衬片，另一只手转动从动盘毂，发现已经严重松旷。 从动盘钢片和从动盘毂通过减振弹簧弹性地联接在一起，盘毂夹在钢片和减振盘之间，并且其中夹有摩擦片。钢片和减振盘用铆钉铆接，中间预留出一定距离，使盘毂可作相对稍许转动。整个离合器片不受扭矩时。当受扭矩时，则通过摩擦衬片首先传到钢片和减振盘，再经弹簧传递给盘毂，此时弹簧被压缩，以此来吸收所受的冲击，并利用钢片和减振盘之间、盘毂和摩擦片之间的摩擦来消耗扭矩振动的能量，使振动迅速衰减。 因为发动机传到汽车传动系中的扭矩是周期性地不断变化的，这就使传动系产生扭矩振动，若频率与传动系自振频率吻合，即导致共振。减振弹簧不仅缓合冲击载荷，亦可降低自振频率，避免共振产生。而本车的减振弹簧因频繁操作离合器，高温退火而缩短，失去了弹性连接与减振的作用。收油滑行时，扭矩则由车轮经传动系传至发动机，发动机制动，从动盘钢片与盘毂之间因作用力的变向，相对反转一个角度，便出现打击现象，而且因周期性的扭矩变化就会产生类似轴承磨损的“咯啦、咯啦”的声响。找到了问题所在，更换了离合器片与分离轴承，故障排除。
6 离合器使用和检修注意事项
6.1
离合器使用寿命主要由设计决定，但也与行驶条件和驾驶方式有很大关系。在市区行驶，离合器使用频繁，其寿命比经常行驶在高速条件下的车辆要低的多。经常维护和正常使用离合器，可以大大延长离合器的使用寿命，其寿命可达100000km。
6.2
在使用中为减少离合器的冲击，要求其接合要平稳，分离要彻底，保证汽车平稳起步，传动系换档时工作平顺。同时要求它动力传递要可靠，必要时又能打滑，防止传动系过载。
6.3
离合器简单功能的简单检查方法：启动发动机，完全拉起驻车制动，挂进一档后，如果这时想使车辆行驶，那么发动机的转速必然下降或熄火，这时应稍加大油门。如果情况不是这样，或是发动机的转速下降很少，那么说明离合器摩擦片已经打滑，应检查离合器自由行程，检查摩擦片是否过硬或烧毁。如果钢片翘曲，也应该予以更换。
结论
本文介绍了轿车离合器的功能、作用、结构，并通过以典型离合器为例，分析了轿车
离合器的故障原因、解决办法，维修方式，以及如何正确使用、维护轿车离合器，尽量避免离合器的故障发生，延长使用寿命。
对于未来，自动传动系统是汽车传动系统的发展趋势，虽然我国乘用车还以手动档居多，但就近年来的发展行情看，在轿车领域自动档车也应占50%左右，而其他部分发达国家或地区自动档车早已是其主流产品。但无论怎样发展，离合器作为汽车部件中的一个重要地位是不会改变的。
现今及未来，作为AMT（机械式自动变速器）的开发中，电控离合器是AMT系统的核心和研究的难点。离合器的自动操纵在了解了驾驶员操作意图并做出相应反应，确保了汽车在有良好的起步行驶性能的前提下还避免过分滑磨引起摩擦片的早期磨损。显然，对离合器的自动控制系统要求很高，而采用电控是最有效的途径。所以随着电子技术的发展，电控离合器在汽车自动变领域也会有很广泛的发展空间。
参考文献
《汽车离合器》
《现代轿车故障诊断》
致谢
衷心感谢导师对本人的精心指导。他的言传身教将使我终生受益。
对于他的热心指导与帮助，本人不胜感激。感谢交通学院老师和同窗们的关心和支持！
感谢所有帮助过我的人们！
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