輪齒式離合器原理

離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(dòng)(電磁離合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動(dòng)盤接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離 。

1.保證汽車平穩(wěn)起步起步前汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動(dòng)力突然前沖，不但會(huì)造成機(jī)件的損傷，而且驅(qū)動(dòng)力也不足以克服汽車前沖產(chǎn)生的巨大慣性力，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降而熄火。如果在起步時(shí)利用離合器暫時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動(dòng)部分與從動(dòng)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，而汽車的驅(qū)動(dòng)力也逐漸增大，從而讓汽車平穩(wěn)地起步。

2.便于換檔汽車行駛過程中，經(jīng)常換用不同的變速箱檔位，以適應(yīng)不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會(huì)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(huì)因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強(qiáng)行進(jìn)入嚙合也會(huì)產(chǎn)生很大的齒端沖擊，容易損壞機(jī)件。利用離合器使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱暫時(shí)分離后進(jìn)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(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)分開后轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，采用合適的換檔動(dòng)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(dòng)系過載汽車緊急制動(dòng)時(shí)，車輪突然急劇降速，而與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的傳動(dòng)系由于旋轉(zhuǎn)的慣性，仍保持原有轉(zhuǎn)速，這往往會(huì)在傳動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的慣性矩，使傳動(dòng)系的零件容易損壞。由于離合器是靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，所以當(dāng)傳動(dòng)系內(nèi)載荷超過摩擦力所能傳遞的轉(zhuǎn)矩時(shí)，離合器的主、從動(dòng)部分就會(huì)自動(dòng)打滑，因而起到了防止傳動(dòng)系過載的作用 。

輪齒式離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力 。

摩擦離合器應(yīng)能滿足以下基本要求：

(1)保證能傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，徹底分離，接合時(shí)柔和，并具有良好的散熱能力。

(3)從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小一些。這樣，在分離離合器換檔時(shí)，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(dòng)方向沖擊，衰減該方向振動(dòng)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 。2100433B

片式離合器是片式的離合器

中文名稱

片式離合器

英文名稱

disc clutch

定　　義

用圓環(huán)片的端平面組成摩擦副的離合器。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級學(xué)科），機(jī)械零件（二級學(xué)科），離合器（三級學(xué)科）

輪齒修緣是齒廓修形的一種，指的是在齒頂附近對齒廓形狀進(jìn)行有意識的修削。通常是把漸開線齒輪齒頂?shù)囊恍〔糠铸X廓曲線 (分度圓壓力角α=20°的漸開線) 修成α>20°的漸開線。

由于齒輪的齒形及基節(jié)等的制造誤差， 以及齒輪嚙合時(shí)輪齒產(chǎn)生的彈性變形，都會(huì) 使輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)發(fā)生瞬時(shí)沖擊和干涉而引 起傳動(dòng)噪聲加大，若對齒形進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘧?則有助于減小或避免干涉，使噪聲降低。

輪齒的修緣量是在一定載荷下測得的， 通常，輪齒修緣量根據(jù)最常用的驅(qū)動(dòng)載荷來 確定。修緣量過大會(huì)破壞有效工作齒廓，過小則會(huì)失去修緣的作用。因此，對于特定的齒輪傳動(dòng)，最好是通過試驗(yàn)求得最佳修緣量。

對于中、小模數(shù)齒輪，比較合適的修緣量為：齒頂直線方向δ_c≈(0.01～0.015) m;齒高方向h_c≈(0.4～0.5)m(其中m為 齒輪模數(shù))。

輪齒折斷是指齒輪一個(gè)或多個(gè)齒的整體 或其局部的斷裂。它通常是由于輪齒的交變應(yīng)力超過了材料的疲勞極限所造成。有時(shí)，也可能由短時(shí)過載所造成。

輪齒折斷大致可分三種情況： 疲勞折斷、過載折斷和隨機(jī)斷裂。

輪齒疲勞折斷

疲勞折斷是指起源于齒根處的疲勞裂紋 不斷擴(kuò)展所造成的斷齒。這種疲勞裂紋常發(fā) 生在齒根圓角半徑方向，呈細(xì)線狀。疲勞折 斷的斷口一般分為疲勞擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)折斷區(qū)。疲勞擴(kuò)展區(qū)的表面通常較光滑，?？捎^ 察到由疲勞源開始的 “貝殼紋” 狀的疲勞擴(kuò)展跡線。疲勞源及其附近區(qū)域，在外觀上常呈 “眼” 狀，但有的 “眼” 在宏觀上不明 顯。瞬時(shí)折斷區(qū)的表面粗糙，參差不齊。

疲勞斷齒的據(jù)本原因是： 輪齒在過高的交變應(yīng)力多次作用下，從齒根疲勞源起始的 疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，使輪齒剩余截面上的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力。傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)載荷、 輪齒接觸不良、齒根圓角半徑過小和齒根表 面粗糙度過高、滾切時(shí)的拉傷、材料中的夾 雜物、熱處理產(chǎn)生的微裂紋、磨削燒傷及其他有害殘余應(yīng)力等因素，都會(huì)促成輪齒疲勞折斷。

疲勞折斷的對策： 修改齒輪的幾何參 數(shù)、降低齒根表面粗糙度、對齒根進(jìn)行正確的噴丸處理、增大齒根圓角半徑、對齒根圓角區(qū)進(jìn)行調(diào)整以降低齒根危險(xiǎn)截面的彎曲疲勞應(yīng)力，對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪垣@得較好的金相組織，以及盡可能降低有害的殘余應(yīng)力等措施均有助于防止疲勞折斷。

輪齒隨機(jī)斷裂

隨機(jī)斷裂是指不與齒根圓角截面有關(guān)的疲勞斷齒，它可以由缺陷或過高的有害殘余 應(yīng)力所誘發(fā)。斷裂部位隨缺陷或過高的有害 殘余應(yīng)力位置而定。其斷口與一般疲勞折斷的斷口相似。

隨機(jī)斷裂通常是由于輪齒缺陷、點(diǎn)蝕或 其他應(yīng)力集中源在該處形成過高局部應(yīng)力集中引起的。夾雜物、微細(xì)磨削裂紋等輪齒缺陷在交變應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展導(dǎo)致齒的斷 裂。不適當(dāng)?shù)臒崽幚硭纬傻倪^高有害殘余應(yīng)力能引起齒的局部斷裂。較大的異物進(jìn)入嚙合處也會(huì)使局部輪齒產(chǎn)生低周疲勞折 斷。

隨機(jī)斷裂的對策： 在設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合理 的參數(shù)和結(jié)構(gòu); 消除產(chǎn)生過高局部應(yīng)力集中或過高有害殘余應(yīng)力的條件; 確保材料的品質(zhì)；嚴(yán)格控制加工工藝過程防止產(chǎn)生各種缺陷和防止硬性異物進(jìn)入嚙合。