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湿式离合器是连接发动机与变速驱动装置的重要部件,利用一对或多对摩擦盘间的油膜剪切力实现发动机主轴与从动轴之间的运动及动力的传递。全文主要针对湿式离合器摩擦副,分析其啮合传动机理以及啮合特性,讨论了各种重要参数对摩擦副啮合过程的影响。根据具体分析,并结合实际摩擦副元件设计,提出相关参数设计依据。
湿式离合器摩擦副的整个啮合过程较短,在较短的时间内经历了全膜润滑以及部分膜润滑两个阶段。基于这几个特点,首先建立了融牛顿型流体、平均流量模型、威布尔分布粗糙度模型于一体的摩擦副物理研究模型,忽略掉了惯性的影响及热效应。详尽的论述和推导了适用于摩擦副啮合工作机理分析的润滑控制方程、摩擦副啮合过程中的轴向力平衡方程以及啮合转矩平衡方程。将二维润滑问题映射到一维润滑问题范畴内,获得轴向力以及啮合转矩的解析表达式,并依靠数值技术,最终获得活塞轴向力一定的情况下摩擦副啮合特性。深入探讨分析了湿式离合器摩擦副材料、沟槽形状、表面粗糙度对啮合时间、啮合转矩的影响。结果表明:纸基摩擦材料厚度以及渗透率对啮合过程影响较为显著,厚度越厚、孔隙率越高,可明显缩短啮合时间,减少能量损失;被动盘开设沟槽,不但可以形成动压润滑,还可以起到刮油、冷却、排除磨粒的作用。沟槽形状对于啮合特性影响不是很大,但是沟槽宽度以及沟槽开设角度会对啮合特性有明显影响。沟槽深度对啮合特性则几乎没有影响。
论述了湿式离合器相对于传统的干式离合器的多种优点,以及对摩擦副进行啮合分析的实际意义;其次,基于上述啮合机理的分析,指出离合器摩擦副元件在设计时应该考虑的问题,即在满足负载转矩要求的情况下,应尽量选用纸基摩擦材料(而对于大功率机械设备则选用其他摩擦材料),且宜选用厚度较大、孔隙率较高的纸基摩擦材料。另外沟槽开设时,宜选用圆弧形沟槽为宜,宽度较窄或数量较少。所有这些都将对湿式离合器的设计与实际应用提供依据。