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1、离合器的种类工作原理二、离合器的种类、工作原理 (一) 离合器的种类 离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。 1、液力偶合器靠工作液传递转矩，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。 2、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。 3、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
2、的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。 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。 发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。 三、拖拉机上安装离合器的目的和作用 1.平稳起步 如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，拖拉机将由于突然接上动力突然
3、前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服拖拉机前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而拖拉机的驱动力也逐渐增大，从而让拖拉机平稳地起步. 2.便于换档 行驶过程中，拖拉机经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端
4、冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。 3.防止传动系过载 紧急制动时，拖拉机车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传
5、动系过载的作用。 对拖拉机离合器的基本要求： (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。 四、离合器有关参数的确定 拖拉机离合器的有关参数主要包括离合器的接合时间、滑摩功、温升和磨损率等。 离合器的接合过程是一个由两个独立的单自由度系统
6、通过接合同步转变成一个单自由度系统的过程，随后犹如联轴器那样工作，并可多次分离、接合、工作。其动力学过程的分析基本采用刚体动力学的分析方法。 对于摩擦式离合器，设Ts、JA=J1+Jz、1分别为其主动侧的驱动转矩、转动惯量和角速度；TL、JL=J2+Jz、2分别为其从动侧的负载转矩、转动惯量和角速度；Tf为离合器所需传递的摩擦力矩。 1=0t(Tf-Ts)dt/JA=1(t) 2=0t(Tf- TL)dt/ JL=2(t) 由1=2便可求出结合时间t0及同步角速度0。 离合器主、从动侧结合过程中的滑摩功可以写作 Wf=0tTs1 dt-0t TL2 dt- JL02/2 不难看出上述三式中，只
7、有当Ts 、TL 、Tf、都是时间t的函数或转矩均为常数时才能进行积分；但当转矩T是角位移、角速度或随机函数时，则不便计算。下面假设Ts、Tf、 TL均为常量，则在结合过程中，对主、从动侧可有 主动侧 1-0=1t0= (Ts- Tf) t0/ JA 从动侧 2-0=2t0=( Tf- TL) t0/ JL 联立以上二式得结合时间t0及同步转速n0=300/为 t0= JA JL/9.55JL+ JA n0= JAn1+ JLn2/ JL+ JA 摩擦离合器每接合一次的滑摩功为 Wm= Tf/2=Tf(1-2) t0/2 =5.4810-3JAJL(n1-n2)2JL(1-Ts/Tf)+ JA
8、(1-TL/Tf) (J) 式中，n1、n2为主、从动侧轴开始结合时的转速，rmin-1, 常数5.4810-3=2/1800。 摩擦表面结合一次的单位面积平均滑摩功W应小于允许的单位面积滑摩功W，即W=Wm/AW 式中 A摩擦副总工作面积，m2； W 允许的单位面积平均滑摩功，Jm2，其值视摩擦副材质、工作条件而异。 摩擦离合器的温升及其限制条件为 干式 t= Wm /mCt 湿式 t=zWm/60Ct 式中 t摩擦元件的温升，； z离合器每小时的结合次数，h-1； C吸热体比热容，J-1; m吸热体的质量，kg，取摩擦副中金属部分的质量； 冷却液的密度，一般=800900kgm-3; 冷却
9、液的流量，m3min-1； t 离合器摩擦元件或冷却油的允许温升，对拖拉机等车用干式离合器t=35；离心离合器t=7075；机床用离合器t=150。 为防止摩擦副产生胶合，在高速状态下结合时，还需验算表征瞬间发热量的pv值，应满足 pvpv 式中 p、v分别为摩擦副的表观压强，MPa和平均相对线速度，ms-1; pv 许用pv值， ，MPams-1。 对于重载、接合频繁的摩擦离合器，为了防止摩擦元件的磨损过快，应限制其单位面积单位时间的滑摩功，即 =Wmz/A 式中 离合器摩擦元件单位面积单位时间的摩擦功，MPammin-1; Wm同前； z单位时间接合次数，min-1或h-1； A总摩擦面积
10、，mm2或m2； 的许用值，MPammin-1。普通石棉基摩擦副=0.50.9 MPammin-1；湿式钢对钢，油浴=0.34 MPammin-1，内冷油 =0.46MPammin-1； 定义接合一次的单位滑摩功的磨损量为磨损率Vspmm3(Nm)-1, 其值按所用摩擦元件材料由实验求得，Vsp值小表示耐摩性好。将离合器的允许磨损量V除以Vsp和每次接合的单位摩擦面积滑摩功的乘积，便可求得离合器在使用寿命内的允许接合次数N，即N=V/。应该指出Vsp与摩擦副材质、摩擦副接合时的最高温度和最大线速度有关。Vsp的参考数据如下：对铜基粉末冶金材料，Vsp=10-5 mm3(Nm)-1；对铁基粉末冶
11、金材料，Vsp=10-5 mm3(Nm)-1；对半金属型摩擦材料，Vsp=10-5 mm3(Nm)-1；对树脂型材料，Vsp=10-5 mm3(Nm)-1。 五、齿轮的加工 工艺过程分析 第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。 第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工
12、阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。 加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。 加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度
13、的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 定位基准的确定 定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。 1）内孔和端面定位 选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。 2）外圆和端面定位 齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对
14、内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。 齿端加工 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。 用铣刀进行齿端倒圆。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。 齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚齿之后。 六、轴类零件的加工 如图所示工件，毛坯为2565棒材，材料为45钢。 1根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1）对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持25外圆，一
15、次装夹完成粗精加工 2) 工步顺序 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车 圆弧法，分三刀切完。 自右向左精车右端面及各外圆面：车右端面倒角切削螺纹外圆车16外圆车R3圆弧车22外圆。 切槽。 车螺纹。 切断。 2选择机床设备 根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CJK6136D型数控卧式车床。 3选择刀具 根据加工要求，选用四把刀具，T01为粗加工刀，选90外圆车刀，T02为精加工刀，选尖头车刀，T03为切槽刀，刀宽为4，T04为60螺纹刀。刀具布置如图2-19所示。 同时把四把刀在四工位自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值
16、输入相应的刀具参数中。 4确定切削用量 切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。 5确定工件坐标系、对刀点和换刀点 确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图2-18所示。 采用手动试切对刀方法把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X15、Z150处。 6编写程序 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下： N0010 G00 Z2 S500 T0101 M03 N0020 X11 ；粗车外圆得22 N0030 G01 Z-50 F100 N0040 X15 N005
17、0 G00 Z2 N0060 X9.5 ；粗车外圆得19 N0070 G01 Z-32 F100 N0080 G91 G02 X1.5 Z-1.5 I1.5 K0 ；粗车圆弧一刀得R1.5 N0090 G90 G00 X15 N0100 Z2 N0110 X8.5 ；粗车外圆得17 N0120 G01 Z-32 F100 N0130 G91 G02 X2.5 Z-2.5 I2.5 K0 ；粗车圆弧二刀得R3 N0140 G90 G00 X15 Z150 N0150 T0202 ；精车刀，调精车刀刀偏值 N0160 X0 Z2 N0170 G01 Z0 F50 S800 ；精加工 N0180 X
18、7 N0190 X8 Z-1 N0200 Z-32 N0210 G91 G02 X3 Z-3 I3 K0 N0220 G90 G01 X11 Z-50 N0230 G00 X15 N0240 Z150 N0250 T0303 ；换切槽刀，调切槽刀刀偏值 N0260 G00 X10 Z-19 S250 M03 ；割槽 N0270 G01 X5.5 F80 N0280 X10 N0290 G00 X15 Z150 N0300 T0404 ；换螺纹刀，调螺纹刀刀偏值 N0310 G00 X8 Z5 S200 M03 ；至螺纹循环加工起始点 N0320 G86 Z-17 K2 I6 R1.08 P9 N1 ；车螺纹循环 N0330 G00 X15 Z150 N0340 T0303 ；换切槽刀，调切槽刀刀偏值 N0350 G00 X15 Z-49 S200 M03 ；切断 N0360 G01 X0 F50 N0370 G00 X15 Z150 N0380 M02
