湿式离合器设计计算

1、3.2多片湿式离合器的设计3.2.1摩擦副元件材料与形式离合器的结构中，摩擦片对离合器工作性能影响很大，而摩擦片材料的选择就尤为重要。下面进行摩擦副元件的选择：离合器摩擦副元件由摩擦元件及对偶元件两部分组成。其特点是：可在主、从动轴转速差较大的状态下接合，而且接合时平稳、柔顺。离合器摩擦副（又称摩擦对偶）可分为两大类：第一类是金属性的，它的摩擦衬面具有金属性质，如钢对钢，钢对粉末冶金等；第二类是非金属性的，它的摩擦衬面摩擦材料具有非金属性质，如石墨树脂等，它们的对偶可用钢和铸铁。对于坦克离合器摩擦副，由于其工况和传递动力的要求，选择金属型摩擦材料。目前广泛应用的是铜基粉末冶金，它的主要优点是：

2、1、 有较高的摩擦系数，单位面积工作能力为0.22千瓦/厘米；2、 在较大温度变化范围内，摩擦系数变化不大；3、 允许表面温度高，可达，非金属在以下。故高温耐磨性好，使用寿命长；4、 机械强度高，有较高的比压力；5、 导热性好，加上表面开槽可获得良好冷却，允许较长时间打滑而不致烧蚀。此次设计选择摩擦副材料为钢对铜基粉末冶金，根据坦克设计180页表61可得：可取摩擦副的摩擦系数=0.08，许用压强=4。3.2.2摩擦转矩计算多片摩擦离合器的摩擦转矩与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关。其关系式为： 式中摩擦转矩；摩擦系数，从动力换档传递扭矩出发，取动摩擦系数； 摩擦片压紧力；换算半径，将摩

3、擦力都换算为都作用在这半径上；摩擦副数。下面求换算半径：（如下图示）一对摩擦副上一个单元圆环的摩擦转矩为：式中 单位压力或比压；圆环半径；单位圆环面积。而 带入前式可得 摩擦副全部面积的摩擦转矩为 式中、分别为摩擦片的内外半径。单位圆环上的压紧力为摩擦片上全部压紧力为 假定为一个摩擦副，将以上式子带入上式，得到换算作用半径为由上式可见换算作用半径，决定与摩擦片内外圆半径、和压。在摩擦副上，比压的分布规律与摩擦副衬面材料的硬度和施加压紧力的方法有关。大量的实验研究表明，应用最广的粉末冶金衬面对钢的摩擦副的磨损量，在整个摩擦面是均匀的。所以 常数由于 ，在同一摩擦件上值不变，得 常数由以上式子，积

4、分可得所以，对金属型摩擦材料的摩擦副，其换算作用半径即为平均半径。离合器的摩擦转矩应大于所传递的工作转矩，才能可靠工作，即在摩滑过程中能保证一定时间内的结合，在结合后工作时不打滑，当作主离合器时还应起负荷保护作用，所以离合器摩擦转矩应为 式中离合器主动件的计算转矩；离合器的储备系数。为了使离合器可靠工作，减少摩滑功和离合器温升，储备系数应取较大值。针对此次设计的需要，选取储备系数。离合器摩擦表面尺寸参数包括摩擦片内、外半径、；表面接触系数；摩擦副数等。这些参数对离合器工作特性由不同程度的影响。1、 摩擦片内、外半径选择设计离合器时，其摩擦表面的最大半径（外半径）为， 内外半径比，且，通过统筹

5、得对于金属型摩擦片，值为，其中的值为，故在计算中可取；摩擦面接触系数，它的值等于摩擦表面总面积减去油槽面积后的净面积与总面积之比。对于开有油槽的离合器，初步计算时，通常取，。材料允许比压，取；离合器主动件的计算转矩；;离合器的储备系数，取；摩擦副数。对于摩擦面对数的选择，由，查机械设计手册可得公式： 其中，取为奇数，取为偶数。式中计算转矩，、摩擦片内、外直径；压力作用直径， 材料允许比压； 摩擦系数，由上述知 下面进行摩擦片相关参数的计算。3.2.3摩擦片尺寸的计算此次设计中，摩擦片的内、外半径以及摩擦副对数均未知，摩擦副数的选择，应在保证传递所需转矩的前提下尽量少。摩擦副数少，则分离彻底，分

6、离状态下的磨损小，功率损失少。对湿式离合器来说，有利于润滑、冷却。但在定轴变速箱中，为减小变速箱轮廓尺寸，应减小摩擦片的径向尺寸，而增加摩擦副数。由于摩擦片导向齿与主动鼓、被动鼓的连接间存在摩擦力，在摩擦副z较多的情况下，设计应考虑压紧力的损失。则根据经验以及传动转矩的大小，此次设计初步选定摩擦表面最大半径r=130，则摩擦片外直径d=260。再由式得，且摩擦片的外直径 摩擦片的换算作用半径由式：可得出：， 又由式 带入数据得，m11.167。综上所述，取m=12， r=130；由及得： 故选取r=94.9，则d=189.8。摩擦片的换算作用半径由，得： re=112.45则de=2re=22

7、4.9。由摩擦面对数m=12得，摩擦片总数z=12+1=13故可分外摩擦片，内摩擦片；综上所述，所设计离合器基本参数为：外径d=260，内径d=189.8，摩擦片总数z=13，换算作用半径re=224.9。3.2.4摩擦片的压紧力根据上面所得出的基本参数的尺寸，由摩擦片的压紧力的公式： 将数据带入得摩擦面的比压公式将所得数据带入得查手册表得许用压强，即满足，符合设计要求。3.2.5压板行程多片式离合器分离时，各摩擦表面间隙并不均匀，但可以用平均间隙来衡量。值按统筹学在初步计算时取。故压板行程3.3液压油缸压力的计算油缸是实现离合器工作的重要元件，关于油缸的设计和压力计算如下：油缸的结构一般如下

8、图示可初步选取r2=132。由设计任务知离合器操纵系统压力为，取计算。主油压作用在活塞上的压力 -式中 p离合器操纵油压，取；而活塞缸压紧力f应满足式： -其中密封圈的摩擦阻力。 复位弹簧力封圈的摩擦阻力，对于型圈，由式： -对于转动缸复位弹簧力，其计算式为：-排油需要的压力。且有式-式中 排油需要压力，通常取。将式、联力解得 96则复位弹簧力可由：得。且活塞缸压紧力f为： 3.4回位弹簧的设计选择在离合器中，弹簧对离合器的整体性能有很大影响，当弹簧设计不当时，会使离合器产生阻滞现象和离合器早期打滑失效。根据离合器结构的要求，离合器弹簧可分为拉伸弹簧和压缩弹簧两种，根据此次设计的要求，选择压缩

9、弹簧，且为圆柱螺旋压缩弹簧。选用代号为的热卷压缩弹簧，两端并紧并磨平。对于弹簧的材料选择，因需回位力较大，故选用弹簧材料为油淬火回火硅锰弹簧钢丝；在根据弹簧受负荷的性质，受到变载荷作用，次数在之间，故为第类弹簧。查机械设计手册表，得出：该弹簧的许用切应力。3.4.1弹簧平均直径d和钢丝直径d的确定一般圆截面圆柱螺旋弹簧的主要尺寸有：平均直径，弹簧的钢丝直径，有效圈数和自由长度等。当外径和钢丝直径中有一个决定后，按卷绕比来确定另一个。卷绕比由式：得出。由，可得：式中弹簧的最大外径。对于坦克离合器用的压缩弹簧，其卷绕比通常取为，在此取。初步确定钢丝直径为，弹簧数量为弹簧的静强度条件为： 式中曲度系数，计算公式为：将数据带入可得。由此可以检验弹簧钢丝直径： =2.27故选取钢丝直径为满足要求。则有,圆整取3.4.2确定弹簧圈数n和长度l及刚度弹簧参数与刚度的关系为：其中 材料的剪切弹性模数，查机械手册表得。由上式和公式 可得弹簧工作圈数： 式中 弹簧压缩到最大行程时，比离合器分离时负荷增加的百分数，通常取。将数据带入可得： 查机械设计手册表，圆整得。弹簧总圈数为工作圈数与死圈数之和，死圈数常取为圈，取其为。则有最大负荷下的圈间间隙取为，取