湿式换挡离合器设计+摩擦片设计+轴的设计+试验台设计 第3页
第二章 湿式离合器摩擦片的设计
2.1引言
对湿式离合器钢片和摩擦片的设计，湿式离合器的钢片和摩擦片是湿式离合器设计中最重要的组件之一，摩擦片是离合器接合后靠钢片和摩擦片之间的摩擦来传递的扭矩，从而实现动力从输入轴经离合器再传给输出轴。其中包括摩擦片材料的选择，摩擦偶件数的确定，摩擦片内外径的计算，摩擦片法向压紧力的计算，离心油压作用力及液压缸的压力。
（1）已知设计参数
a）最大传递扭矩：1000Nm；
b）采用湿式离合器结构，液压操纵；
c）最高转速3800r/min。
（2）任务及目标
a）查阅资料，了解湿式换挡离合器的发展及应用；
b）进行离合器的设计计算，包括主轴、摩擦片、控制缸、弹簧等；
c）离合器试验系统的方案设计及部件选型设计；
d）离合器试验箱的设计；
e）详细撰写毕业设计说明书，绘制变速器工程图。
2.2摩擦片的材料毕业论文
http://www.751com.cn换挡离合器装在密封着的变速箱内，工作时散热条件差，所以要求摩擦材料要具有良好的导热、耐磨、耐热、耐烧蚀性。在实际作业中换挡频繁，要求离合器在结合时应平稳、柔和；而在分离时要迅速彻底。因此，在设计离合器时要求摩擦片具有足够的摩擦系数和稳定性，以保证在给定的条件下可靠工作。由于粉沫冶金摩擦材料主要成份为金属，导热性好、强度高，且承受负荷能力比非金属摩擦材料大，故在工程机械、动力换挡离合器中得到了广泛应用。本文来自辣.文,论~文'网
由于摩擦离合器工作时要产生大量的摩擦热，因此，摩擦副中至少有一个元件应由金属材料制成，以确保摩擦区产生的热量迅速散出，一般采用钢或铸铁。为了增大摩擦系数，另一个元件一般采用摩擦衬面。对于片式离合器摩擦副，摩擦衬面材料可分成两类：金属类、非金属类。
金属型摩擦材料，即与钢片对偶的摩擦衬面材料成为金属材料，在汽车车辆中，常见金属型摩擦材料有钢、铸铁、和粉沫冶金等，摩擦副常见的有钢对钢、钢对铸铁和钢对粉沫冶金等型式。采用钢、铸铁作为摩擦材料的摩擦片制造较简单，机械强度高，散热好，耐磨，但摩擦系数低，局部易发生烧蚀、胶合及金属转移等现象，导致早期失效。
粉沫冶金材料一般采用铜基或铁基粉沫冶金，主要成分为金属，添加石墨和铅提高耐磨性与防止粘着。粉沫冶金摩擦材料的主要优点是有较高的摩擦系数且在较大温度变化范围内，摩擦系数稳定，高温下耐磨性好；许用比压较高，导热性能好；表面开槽可获得良好冷却，允许较长时间打滑而不致烧蚀。由于其强度低、韧性差，一般烧结在钢的基片上。
非金属的摩擦材料如石墨—树脂摩擦材料和石棉—树脂摩擦材料等多采用纸基摩擦材料。纸基摩擦材料是借用造纸工艺制得的材料，具有动摩擦系数大，低的静、动摩擦系数比，接合平稳柔和、噪声小等优点[20]。表2-1摩擦片材料。
表格 21摩擦系数和许用比压
摩擦副材料 工作条件 d p/Mpa
钢对钢 干式 0.15～0.20 0.2～0.3
湿式 0.03～0.07 1～2
钢对铜丝石棉 干式 0.25～0.35 0.1～0.2
湿式 0.10～0.12 0.5～0.6
钢对铸铁 干式 0.25～0.4 0.1～0.3
钢对纸基 湿式 0.10～0.12 2
钢对粉沫冶金 干式 0.4～0.5 0.4～0.6
湿式 0.06～0.12 2～3.5
工程机械采用的粉沫冶金摩擦材料主要有铜基和铁基两种。其中，应用较多的是铜基摩擦材料，其材料中含有锡、锌、铅、铁等金属成份及二氧化硅、二硫化钼、石墨等非金属成份。这类材料的耐磨性较铁基高，且接触均衡、不易与对偶件粘结，其摩擦片的性能见表2-2所示。
表2-2 铜基粉沫冶金摩擦片性能
项 目 铜基/湿式/压烧法
密度/g cm-3 4.7 ~6.7
硬度 /HB 15~ 60
静摩擦因数 0.11~ 0.15
动摩擦因数 0.04 ~0.08
因此，选用的摩擦片的材料为钢对粉沫冶金（铜基）如下表2-3。
表2-3 钢对粉末冶金参数
摩擦副材料 工作条件 d p/Mpa
钢对粉沫冶金 干式 0.4～0.5 0.4～0.6
湿式 0.06～0.12 2～3.5
2.3摩擦偶件数量P毕业论文http://www.751com.cn
在保证传递扭矩的前提下，应尽量减少摩擦偶件数。摩擦偶件少，磨损小，结合时压紧力和功率损失少，且各片的间隙分布均匀，不仅能充分冷却，而且还不易产生带排现象。片数越多，分离时片与片之间越易被润滑油粘住，克服粘液的扭矩就大，越易产生带排现象。但实际离合器，由于外廓尺寸受到结构限制，为了满足传递扭矩的要求，不得不设计成多片式的结构。对于换挡离合器，其摩擦片一般取3~ 6 片。
因此，选取湿式换挡离合器的摩擦偶件数量为：P=5，即需要钢片P1=5，粉沫冶金摩擦片P2=5。
2.4摩擦副Z
表面相邻的主动摩擦片和被动摩擦片构成一个离合器摩擦副（又称摩擦对偶），由摩擦材料与其配对件组成。
在保证传递转矩的前提下，应尽量减小摩擦副数，结合时，轴向摩擦力小，压紧力损失也小；空转时产生带排转矩小，功率也小。
为了提高摩擦面的工作性能，在湿式离合器摩擦衬面上常开有沟槽。它的主要作用是破坏油膜，使摩擦副处于边界摩擦状态，提高摩滑时的摩擦系数；径向槽主要是保证冷却油能流经摩擦片表面，提高散热效果，同时，油流还可将磨损碎屑带走，起到清洁摩擦表面的作用。由于摩擦片组数P=5，则摩擦副数Z=10。
2.5摩擦片表面沟槽
为了提高摩擦片的工作性能，在摩擦片表面上常开有沟槽，其主要作用有两个：
(1) 润滑油流过离合器摩擦表面时，能更好地冷却和润滑摩擦片表面，同时油流还可将摩擦表面上磨损下来的磨屑带走，起到清洁摩擦表面的作用。
(2) 主、从片接合时，这些沟槽有助于摩擦表面上的油汇集到沟槽中流走，当两片相对滑磨时，还可以起到刮油和破坏油膜的作用，从而建立半液体和临界摩擦，提高摩擦因数。
摩擦表面的沟槽形式通常有径向槽、螺旋槽、弧形菱状槽、方形槽、复合槽（螺旋槽加径向槽）。不同的沟槽形状对摩擦片性能影响是不同的，并且对于同一形状的沟槽
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