离合器的工作原理

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野马在行驶了142,000英里后,离合器失灵了。罗伯特Couse-Baker/Flickr (CC BY 2.0)

如果你开一辆手动变速箱,你可能会惊讶地发现它有不止一个离合器。结果发现自动变速器汽车也有离合器。事实上,你可能每天看到或使用的很多东西都有离合器:很多无绳钻都有离合器,链锯有离心式离合器吗溜溜球有一个离合器。

在本文中,您将了解为什么需要离合器,离合器在您的汽车中是如何工作的,并找到一些有趣的,也许是令人惊讶的,离合器可以找到的地方。

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这张图显示了离合器在手动变速器中的位置,但离合器在手动和自动变速器中都有。"width=
这张图显示了离合器在手动变速器中的位置,但离合器在手动和自动变速器中都有。

离合器在有两个旋转轴的设备中很有用,包括汽车。其中一个轴通常由电机或皮带轮驱动,另一个轴驱动另一个装置。离合器将两根轴连接在一起,这样它们要么被锁在一起以相同的速度旋转,要么被分离开来以不同的速度旋转。

在车里,你需要一个离合器,因为引擎一直在旋转,但汽车的轮子不会。为了让汽车在不熄火的情况下停下来,车轮需要以某种方式与发动机断开。通过控制它们之间的滑移,离合器可以让旋转的发动机平稳地接合到不旋转的变速器上。

要理解离合器是如何工作的,了解一点关于摩擦,这是一个衡量物体在另一个物体上滑动的难度的指标。摩擦是由每个表面的波峰和波谷引起的,即使是非常光滑的表面也有微小的波峰和波谷。这些波峰和波谷越大,物体就越难滑动。

离合器的工作是由于离合器盘和飞轮之间的摩擦。在下一节中,我们将了解这些部分如何一起工作。

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飞轮,离合器片和摩擦

在一个汽车的离合器,飞轮连接到引擎和一个离合器片连接到传输

离合器的爆炸视图

在手动汽车中,当你的脚离开离合器踏板时,弹簧将压盘推到离合器盘上,离合器盘反过来又压在飞轮上。这将发动机锁在传动输入轴上,使它们以相同的速度旋转。

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离合器所能承受的力取决于离合器盘和飞轮之间的摩擦力,以及弹簧施加在压力盘上的力。摩擦力在离合器的工作就像块描述的摩擦部分刹车的工作原理,只不过是弹簧压在离合器盘上,而不是重量压在地面上。

离合器如何接合和释放

当离合器踏板被压下时,一根缆绳或液压活塞推动释放叉.这反过来又使分离轴承,在换挡时将发动机从变速器中分离出来,靠在膜片弹簧的中间。当膜片弹簧的中部被推入时,靠近弹簧外侧的一系列销钉使弹簧将压盘从离合器盘上拉离。这样就可以把离合器从旋转的发动机上松开。

注意离合器盘上的弹簧。这些弹簧有助于隔离变速器从冲击离合器接合。

这种设计通常工作得很好,但也有一些缺点。我们将在下面几节中看看常见的离合器问题和离合器的其他用途。

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常见问题

从20世纪50年代到70年代,你可以从你的车里开5万到7万英里(80467到113,000公里)汽车的离合器。现在,如果你使用得温和,保养得好,离合器的寿命可以超过80,000英里(128,747公里)。如果不小心,离合器可能在35000英里(56327公里)时开始故障。经常超载或经常拖着重物的卡车,相对较新的离合器也会出现问题。

离合器最常见的问题是阀瓣上的摩擦材料磨损。离合器盘上的摩擦材料与离合器垫上的摩擦材料非常相似盘式制动器或者是一只鼓式制动器-过了一段时间,它就消失了。当大部分或所有的摩擦材料消失时,离合器就会开始打滑,最终它将无法从离合器传递任何动力引擎轮子

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只有当离合器盘和飞轮以不同的速度旋转时,离合器才会磨损。当它们锁在一起时,摩擦材料紧紧地贴在飞轮上,它们同步旋转。只有当离合器盘在飞轮上滑动时,才会发生磨损。所以,如果你是那种离合经常打滑的司机,你的离合会磨损得更快。

有时问题不在于滑倒,而在于坚持。如果你的离合器不能正确释放,它将继续转动输入轴。这可能会导致磨擦,或完全阻止你的车进入档位。离合器可能粘住的一些常见原因是:

  • 离合器缆线断裂或拉伸:钢丝绳需要适当的拉力,才能有效地推拉。
  • 从离合器和/或主离合器气缸泄漏或有缺陷:泄漏使钢瓶无法产生必要的压力。
  • 液压管路中有空气空气通过占据流体产生压力所需的空间来影响液压系统。
  • 不合适的联系太:当你的脚踩在踏板上时,连杆传递的力大小错误。
  • 不匹配的离合器组件不是所有的售后配件与您的离合器工作。

“硬”离合器也是一个常见问题。所有的离合器都需要一定的力量才能完全压下。如果你必须用力踩踏板,那可能是出了什么问题。在踏板联动,电缆,十字轴,或枢轴球粘或绑定是常见的原因。有时,液压系统中的堵塞或磨损的密封件也会造成硬离合器。

与离合器相关的另一个问题是离合器释放装置磨损轴承,有时称为抛掷轴承。这个轴承将力施加到旋转压盘的手指上,释放离合器。如果你听到离合器接合时的隆隆声,你可能有抛出的问题。

在下一节中,我们将研究一些不同类型的离合器以及它们是如何使用的。

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类型的离合器

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一种带磁性离合器的汽车空调压缩机。
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还有很多其他类型的离合器在你的车库里。

一个自动变速器包含几个离合器。这些离合器接合和分离不同的套行星齿轮它由一个中央驱动齿轮组成,周围环绕着齿轮。自动变速器中的每个离合器都使用加压液压油来启动。当压力下降时,弹簧使离合器松开。均匀分布的脊,叫做样条函数,在离合器的内部和外部排成一行,以锁定齿轮和离合器外壳。你可以阅读更多关于这些离合器自动变速器如何工作

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一个空调压缩机在汽车里有一个电磁离合器。这允许压缩机关闭,即使当引擎正在运行。当电流流过离合器中的线圈时,离合器接合。一旦电流停止,比如当你关掉空调时,离合器就会脱离。

大多数汽车都有发动机驱动的冷却风扇有一个恒温控制粘性离合器-液体的温度实际上驱动离合器。这个离合器位于风扇的毂上,在通过散热器的气流中。随着温度的升高,离合器中的液体会变得更稠,从而导致风扇转速加快,以赶上发动机的转速。当汽车处于冷态时,离合器中的液体保持冷态,风扇缓慢旋转,使发动机迅速升温至合适的工作温度。

许多汽车限滑差或者粘性联轴器,这两种联轴器都使用离合器来增加牵引力。当你的车转弯时,一旋转速度比另一辆快,这使得这辆车很难操纵。滑差在离合器的帮助下弥补了这一点。当一个轮子比其他轮子转得快时,离合器就会使它减速,并与其他三个轮子相匹配。在水坑或冰面上行驶也会使车轮旋转。

天然气链锯而食草动物离心离合器这样,链条或绳子就可以在你不关闭引擎的情况下停止转动。这些离合器通过离心力自动工作。输入端与发动机曲轴相连。输出可以驱动链条、皮带或轴。随着每分钟转速的增加,加重的手臂向外摆动,迫使离合器啮合。离心式离合器也经常出现在割草机、卡丁车、轻便摩托车和微型自行车上。甚至一些溜溜球采用离心式离合器制造。

离合器在许多应用中是有价值和必要的。有关离合器和相关主题的更多信息,请查看下面的链接。

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最初出版:2007年10月16日

离合器常见问题解答

什么是离合器?
离合器用于有两个旋转轴的装置。其中一个轴通常由电机或皮带轮驱动,另一个轴驱动另一个装置。离合器将两根轴连接在一起,这样它们要么被锁在一起以相同的速度旋转,要么被分离开来以不同的速度旋转。
为什么要使用离合器?
在汽车中,你需要一个离合器,因为引擎一直在旋转,但汽车的车轮不会。为了让汽车在不熄火的情况下停下来,车轮需要以某种方式与发动机断开。通过控制它们之间的滑移,离合器可以使旋转的发动机平稳地接合到非旋转的变速器上。
离合器能开多少英里?
在适当的维护和保养下,离合器的使用寿命约为50,000英里。
离合器的功能是什么?
离合器有两个旋转轴,一个通常由电机或滑轮驱动,另一个驱动另一个设备。离合器将两根轴连接在一起,这样它们要么被锁在一起以相同的速度旋转,要么被分离开来以不同的速度旋转。

更多的信息

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  • “离合器试验轴承。”Repairpal.com。(2021年7月15日)https://repairpal.com/clutch-pilot-bearing
  • 吉普改装用离合器,连杆和钟罩诺瓦克转换。(2021年7月15日)https://www.novak-adapt.com/knowledge/clutches-etc/
  • 爱尔兰人,克里斯。“行星齿轮是什么,它是如何工作的?”驱动器。(2021年7月15日)https://www.thedrive.com/cars-101/40394/planetary-gear
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  • Weisler,保罗。星期六机修工-风扇离合器更换。(2007年10月4日)http://www.popularmechanics.com/how_to_central/automotive/1772922.html

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