離合器的種類工作原理

1、二、離合器的種類、工作原理（一）離合器的種類離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。1、液力偶合器靠工作液（油液）傳遞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tài)；隨著泵輪轉(zhuǎn)速的提高，渦輪被帶動，主動件與從 動件之間處于接合狀態(tài)。2、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。3、目前，與手動變速器相配合的絕大多數(shù)離合器為干式摩擦式離合器，按其從動盤的數(shù)目，又分為單盤

2、式、雙盤 式和多盤式等幾種。濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。（二）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(zhì)（液力偶合器），或是用磁力傳動（電磁離合器）來傳遞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，傳給從動盤。當駕駛員踩下離合器踏板時， 通過機件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動壓盤后移，此時從動部分與主動部分分離。三、拖拉機上安裝離合器的目的和作用1. 平穩(wěn)起步如果發(fā)動機與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，拖拉機將由于突然接上動力突然前沖，不但會造成機

3、件的損傷， 而且驅(qū)動力也不足以克服拖拉機前沖產(chǎn)生的巨大慣性力，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速急劇下降而熄火。如果在起步時利用離合器暫時 將發(fā)動機和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動部分與從動部分之間存在著滑磨的現(xiàn)象，可以使離合 器傳出的扭矩由零逐漸增大，而拖拉機的驅(qū)動力也逐漸增大，從而讓拖拉機平穩(wěn)地起步2. 便于換檔行駛過程中，拖拉機經(jīng)常換用不同的變速箱檔位，以適應不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發(fā)動機與變速箱 暫時分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會因載荷沒有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對待嚙合齒輪 會因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強行進入嚙合也會產(chǎn)生很大的齒端沖擊，容易損

4、壞機件。利用離合器使發(fā)動機 和變速箱暫時分離后進行換檔，則原來嚙合的一對齒輪因載荷卸除，嚙合面間的壓力大大減小，就容易分開。而待嚙合 的另一對齒輪，由于主動齒輪與發(fā)動機分開后轉(zhuǎn)動慣量很小，采用合適的換檔動作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或 接近相等，從而避免或減輕齒輪間的沖擊。3.防止傳動系過載緊急制動時，拖拉機車輪突然急劇降速，而與發(fā)動機相連的傳動系由于旋轉(zhuǎn)的慣性，仍保持原有轉(zhuǎn)速，這往往 會在傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生遠大于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的慣性矩，使傳動系的零件容易損壞。由于離合器是靠磨擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，所 以當傳動系內(nèi)載荷超過摩擦力所能傳遞的轉(zhuǎn)矩時，離合器的主、從動部分就會自動打滑，因而起到了防止傳動系過

5、載的 作用。對拖拉機離合器的基本要求：(1) 保證能傳遞發(fā)動機發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩，并且還有一定的傳遞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速就比較容易變化， 從而減輕齒輪間沖擊。(4) 具有緩和轉(zhuǎn)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(shù)變化小，工作穩(wěn)定。(6) 操縱省力，維修保養(yǎng)方便。四、離合器有關(guān)參數(shù)的確定拖拉機離合器的有關(guān)參數(shù)主要包括離合器的接合時間、滑摩功、溫升和磨損率等。離合器的接合過程是一個由兩個獨立的單自由度系統(tǒng)通過接合同

6、步轉(zhuǎn)變成一個單自由度系統(tǒng)的過程，隨后猶如聯(lián)軸器那樣工作，并可多次分離、接合、工作。其動力學過程的分析基本采用剛體動力學的分析方法。對于摩擦式離合器，設(shè) Ts、JA=J1+Jz、3 1分別為其主動側(cè)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和角速度；TL、JL=J2+Jz、，2分別為其從動側(cè)的負載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和角速度；Tf為離合器所需傳遞的摩擦力矩。3 1 = / 0t(TTs)dt/JA= 3 1(t)3 2= / 0t(TfTL)dt/ JL= 3 2(t)由3 1=3 2便可求出結(jié)合時間t0及同步角速度 30。離合器主、從動側(cè)結(jié)合過程中的滑摩功可以寫作Wf=/ 0tTs 3 1 df 0t TL 3 2-cU

7、L 3 02/2不難看出上述三式中，只有當Ts、TL、Tf、都是時間t的函數(shù)或轉(zhuǎn)矩均為常數(shù)時才能進行積分；但當轉(zhuǎn)矩 T是角位移&、角速度 3或隨機函數(shù)時，則不便計算。下面假設(shè) Ts、Tf、 TL均為常量，則在結(jié)合過程中，對主、從動側(cè) 可有主動側(cè)3 1- 3 0= £ 1t0= (Ts - Tf) t0/ JA從動側(cè) 3 2- 3 0= £ 2t0=( Tf- TL) t0/ JL聯(lián)立以上二式得結(jié)合時間t0及同步轉(zhuǎn)速n0=303 0/兀為t0= JA JL ( n1 -n2 ) /9.55JL ( Tf -Ts ) + JA (Tf- TL )n0= JA (Tf-

8、TL ) n1+ JL (Tf- Ts ) n2/ JL (Tf -Ts ) + JA (Tf -TL )摩擦離合器每接合一次的滑摩功為Wm= Tf? & /2=Tf( 3 4 3 2) t0/2=5.48 X10-3JAJL(n1-n2)2JL(1-Ts/Tf)+ JA(1-TL/Tf)(J)式中，n1、n2為主、從動側(cè)軸開始結(jié)合時的轉(zhuǎn)速，r min-1,常數(shù) 5.48 X10-3=兀 2/1800 。摩擦表面結(jié)合一次的單位面積平均滑摩功W應小于允許的單位面積滑摩功W,即W=Wm/AW (Jm2)式中A 一摩擦副總工作面積，m2;W-允許的單位面積平均滑摩功，Jm2 ,其值視摩擦副材

9、質(zhì)、工作條件而異。摩擦離合器的溫升及其限制條件為干式 ？t= Wm /mCX ?t濕式 ？t=zWm/60p C q < ?t式中？t一摩擦元件的溫升,C；z一離合器每小時的結(jié)合次數(shù)，h-1 ;C一吸熱體比熱容，J ( kg ：C) -1;m 一吸熱體的質(zhì)量，kg ,取摩擦副中金屬部分的質(zhì)量；P一冷卻液的密度，一般 p =800900kg f3;q 一冷卻液的流量，m3 min-1 ；?t一離合器摩擦元件或冷卻油的允許溫升，C,對拖拉機等車用干式離合器?t=35 C;離心離合器?t=7075 C;機床用離合器?t=150 C。為防止摩擦副產(chǎn)生膠合，在高速狀態(tài)下結(jié)合時，還需驗算表征瞬間發(fā)熱

10、量的pv值，應滿足 pv< pv式中p、v一分別為摩擦副的表觀壓強，MPa和平均相對線速度，ms-1;pv許用 pv 值，MPa ms-1 。對于重載、接合頻繁的摩擦離合器，為了防止摩擦元件的磨損過快，應限制其單位面積單位時間的滑摩功qV燈,即q =Wmz辰:q 式中q 一離合器摩擦元件單位面積單位時間的摩擦功，MPam-min-1;Wm 一同前；z一單位時間接合次數(shù)，min-1或h-1 ；A一總摩擦面積， mm2或m2;q q的許用值，MPam-min-1。普通石棉基摩擦副q =0.50.9 MPa m-min-1 ;濕式鋼對鋼，油浴q =0.34 MPam min-1，內(nèi)冷油q =0

11、.46MPa mmin-1 ；定義接合一次的單位滑摩功的磨損量為磨損率Vspmm3(N m)-1,其值按所用摩擦元件材料由實驗求得，Vsp值小表示耐摩性好。將離合器的允許磨損量V除以Vsp和每次接合的單位摩擦面積滑摩功的乘積，便可求得離合器在使用壽命內(nèi)的允許接合次數(shù)N,即N=V/ (WVsp )。應該指出Vsp與摩擦副材質(zhì)、摩擦副接合時的最高溫度和最大線速度有關(guān)。Vsp的參考數(shù)據(jù)如下： 對銅基粉末冶金材料，Vsp= (36 ) X10-5 mm3(N m)-1 ;對鐵基粉末冶金材料， Vsp= (59)X10-5 mm3 (N m)-1 ;對半金屬型摩擦材料，Vsp= (510 ) X10-5

12、 mm3 -(N m)-1 ;對樹脂型材料，Vsp= (36 ) X10-5mm3 (N m)-1 。五、齒輪的加工(一)工藝過程分析第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時采用的定位基準(孔和端面)的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準，使 齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個階段中除了加工出基準外，對于齒形以外的次要表面的加工， 也應盡量在這一階段的后期加以完成。第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪，一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過這個階段就 應當加工出完全符合

13、圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪，必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應予以特別注意。加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理，使齒面達到規(guī)定的硬度要求。加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過淬火后所引起的齒形變形，進一步 提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應對定位基準面（孔和端面）進行修整， 因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工，是很難 達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準

14、面定位進行齒形精加工，可以使定位準確可靠，余量分布也比較均勻，以便達 到精加工的目的。（二）定位基準的確定定位基準的精度對齒形加工精度有直接的影響。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類 齒輪多選擇齒輪軸頸和一端面定位。盤套類齒輪的齒形加工常采用兩種定位基準。1） 內(nèi)孔和端面定位 選擇既是設(shè)計基準又是測量和裝配基準的內(nèi)孔作為定位基準，既符合基準重合”原則，又能 使齒形加工等工序基準統(tǒng)一，只要嚴格控制內(nèi)孔精度，在專用芯軸上定位時不需要找正。故生產(chǎn)率高，廣泛用于成批生產(chǎn)中。2）外圓和端面定位 齒坯內(nèi)孔在通用芯軸上安裝，用找正外圓來決定孔中心位置，故要求齒坯外圓對內(nèi)孔的徑向 跳動要小

15、。因找正效率低，一般用于單件小批生產(chǎn)。（三）齒端加工齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動時容易進入嚙合。倒棱 可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動中易崩裂。用鐵刀進行齒端倒圓。倒圓時，鐵刀在高速旋轉(zhuǎn)的同時沿圓弧作往復擺動（每加工一齒往復擺動一次）。加工 完一個齒后工件沿徑向退出，分度后再送進加工下一個齒端。齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。六、軸類零件的加工如圖所示工件，毛坯為 $ 25 mmX65mm棒材，材料為45鋼。1 .根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線1） 對短軸類零件，軸心線為工藝基準，

16、用三爪自定心卡盤夾持$ 25mm外圓，一次裝夾完成粗精加工2）工步順序 粗車外圓?；静捎秒A梯切削路線，為編程時數(shù)值計算方便，圓弧部分可用同心圓車圓弧法，分三刀切完。 自右向左精車右端面及各外圓面：車右端面7倒角7切削螺紋外圓7車$ 16 mm外圓7車R3 mm圓弧7車（J）22 mm外圓。 切槽。 車螺紋。 切斷。2. 選擇機床設(shè)備根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控車床即可達到要求。故選用 CJK6136D型數(shù)控臥式車床。3. 選擇刀具根據(jù)加工要求，選用四把刀具，T01為粗加工刀，選90°外圓車刀，T02為精加工刀，選尖頭車刀，T03為切槽刀，刀寬為4 mm, T04為60°

17、;螺紋刀。刀具布置如圖 2-19所示。同時把四把刀在四工位自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應的刀具參數(shù)中。4. 確定切削用量切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見加工程序。5. 確定工件坐標系、對刀點和換刀點確定以工件右端面與軸心線的交點O為工件原點，建立 XOZ工件坐標系，如圖2-18所示。采用手動試切對刀方法（操作與前面介紹的數(shù)控車床對刀方法相同）把點O作為對刀點。換刀點設(shè)置在工件坐標系下X15、Z150處。6. 編寫程序（該程序用于 CJK6136D車床）按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工

18、件的加工程序如下：（該系統(tǒng)X方向采用半徑編程）N0010 G00 Z2 S500 T0101M03N0020 X11;粗車外圓得 $ 22mmN0030 G01 Z-50 F100N0040 X15N0050 G00 Z2N0060X9.5；粗車外圓得 <j） 19mmN0070G01Z-32F100N0080G91G02X1.5 Z-1.5I1.5 K0;粗車圓弧一刀得R1.5 mmN0090G90G00X15N0100Z2N0110X8.5；粗車外圓得（J）17mmN0120G01 Z-32F100N0130G91 G02X2.5 Z-2.5I2.5 K0;粗車圓弧二刀得R3 mmN0140G90 G00X15 Z150N0150T0202;精車刀，調(diào)精車刀刀偏值N0160X0 Z2N0170G01 Z0 F50 S800；精加工N0180X7N0190X8 Z-1N0200Z-32N0210G91 G02 X3 Z-3 I3K0N0220G90 G01X11 Z-50N0230G00 X15N0240Z150N025