离合器与制动器的设计

离合器与制动器是行星齿轮变速器必不可少的元件。 1 离合器的设计 离合器的作用:连接行星排二元件成为一体,采用的是多片湿式结构。通常有离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片与摩擦片组、离合器毂及密封圈组成。 特点:径向尺寸小,结合柔和,能获得较大的摩擦

        离合器与制动器是行星齿轮变速器必不可少的元件。

1 离合器的设计

         离合器的作用:连接行星排二元件成为一体,采用的是多片湿式结构。通常有离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片与摩擦片组、离合器毂及密封圈组成。
        特点:径向尺寸小,结合柔和,能获得较大的摩擦面积,所以能传递较大的转矩。改变离合器片数的多少,即可改变传递转矩的大小。
        离合器钢片有钢板冲压而成,靠外齿与离合器鼓连接,可轴向移动。
        离合器摩擦片通常靠内齿与离合器毂连接。离合器摩擦片分为钢片与摩擦材料两部分。其摩擦材料以纸基摩擦材料为主,以石棉、碳、纤维素等纤维或棉、木材、合成纤维作为母体材料,添加无机、有机的高摩擦性材料,搅拌后,浸渍酚醛树脂硬化而成。然后将其粘在钢板上,厚度位0.38~0.76mm。这种材料特点是多孔,网状,具有弹性,摩擦系数高,高压、高温、高圆周速度时稳定性好。
        离合器片每片厚1.5~2mm,平均每片间的间隙为0.3~0.5mm,总间隙因片数不同而异,一般为2~5mm。
        离合器接合:当压力油经过油道进入活塞缸时,油压克服弹簧力推动活塞,将所有主、从动件依次压紧,即钢片与摩擦片在摩擦力的作用下一同旋转。离合器接合,动力从输入轴经离合器传到输出轴。
        离合器分离:当油压撤除后,活塞在回位弹簧作用下回位。离合器分离,切断输入轴至输出轴的动力传递。
        离合器单向阀的作用:离合器液压缸内的离心油压,在接合时影响压紧力和储备系数,分离时影响彻底分离。为防止上述现象,设置单向阀,当压力油经油道进入活塞游腔时,单向阀的钢球在油压作用下封闭活塞上的排油孔,使工作油液不能从活塞缸内排出,这时油压推动活塞克服弹簧张力,使离合器接合。当油压撤除后,单向阀的钢球在离心力作用下离开球座,开启泄油孔,使离心油得以释放,保证离合器彻底分离。
离合器与制动器的设计
1—钢片、摩擦片组 2—回位弹簧 3—离合器毂  4—密封圈 5—离合器鼓 6—活塞  7—单向阀   8—密封圈
图1  离合器简图
 

2 制动器的设计:

带式制动器平顺性差,衬片磨损不均。故近年来湿式多片制动器应用较多。湿式多片制动器在工作原理上,它与湿式多片离合器结构类似,仅钢片固定不动。其摩擦面积大,转矩容量大,且反作用元件不产生径向集中反力,并易于通过增减摩擦片数来实现系列化。
图5—2所示为常见液压制动器。
离合器与制动器的设计
图2 液压制动器的一种


 

第二章 主要零件的工艺设计

1太阳轮和行星轮的加工工艺

1.1工艺过程:

       锻造——退火——粗车——预备热处理(正火)——半精车——粗滚齿——倒角—— 热处理(渗碳淬火)——喷丸——精车(磨内孔及基准端面)——精滚齿——磨齿——检查——钳——倒棱

1.2 关键工序分析:

(1)滚齿及磨齿余量
        对于太阳轮,粗滚齿后留出磨齿所需余量,热处理后可直接进行磨齿。对于的太阳轮,为了减少磨齿余量,提高磨齿效率,磨齿前可以采用硬质合金滚刀进行半精加工。
(2)喷丸
        硬齿面的承载能力往往受抗弯疲劳强度的限制,因此关键是如何提高硬齿面的齿根抗弯疲劳强度。对齿轮进行喷丸处理,可以使齿根圆角处表面产生较大的残余压应力,另一方面使加工刀痕或热处理表面缺陷压平碾实,从而提高齿轮的弯曲疲劳强度。尤其是对于渗碳淬火齿轮齿根角处磨前滚齿留有刀痕时,受载时间比较大(循环次数大于)效果更为显著。根据资料介绍,疲劳寿命可以成倍或几倍地提高。

2 内齿圈加工工艺

2.1 工艺工程:

       锻造——退火——粗车——热处理(调质)——精车——插齿——钳

2.2 工艺分析:

(1)减小变形
       内齿圈的结构特点多为薄壁筒形零件,刚性较差,容易变形。毛坯有锻件和铸件两件。为了提高其力学性能和减少加工中的变形,一般精加工后都要进行调质处理。
内齿圈的精车要特别注意装夹,夹紧力适当防止变形。同时要保证插齿基面和内齿圈中心线垂直,以减少齿向误差和插齿时装夹找正时间。
(2)插齿
       插齿时内齿圈加工的主要工序,最难控制的是公法线变动量容易超差,这是由于插齿刀的制造误差,安装误差,机床传动链中蜗轮副的转角误差,工件的安装误差,主轴的径向跳动等,都对齿轮的公法线变动量有影响。因此加工时应对各项影响因素加以调整和严格控制。在单件生产时,尽可能选用精度较高的插齿刀,并仔细安装,使径向摆动和端面跳动控制在最小范围内,从而减少公法线变动量。
找正要求:
       1)找正机床主轴,径向和端面跳动不大于0.02mm
       2)找正插齿刀台,径向和端面跳动要求见表6—1
       3)找正齿顶圆及基准端面
 
表1 插齿刀安装精度要求                                             

齿轮精度 插齿刀公称分度圆直径/mm 允许最大端面跳动 允许最大径向跳动
 
6
75 10 10
100~125 15 10
160~200 20 15

    
(3)插齿刀的选用
         按内齿圈齿面硬度选择不同材料的插齿刀,内齿圈的硬度不超过280HBS时,可采用普通高速钢插齿刀插齿;硬度超过280HBS低于340HBS采用铝高速钢插齿刀或涂层插齿刀精插齿,钴高速插齿刀精插齿。


 

第三章 辅助系统设计

1 控制系统设计

       我们采用液压控制方式。该控制系统由动力源、执行机构和控制机构三个部分组成。动力源是由液力变矩器泵轮驱动的油泵,它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换档外,还给液力变矩器提供冷却补偿油,向行星齿轮变速器供给润滑油。
       执行机构包括离合器、制动器和液压缸。控制机构大体包括主油路系统、换档信号系统、换档阀系统和缓冲安全系统。
换档阀是一种由液压控制的2位换向阀。它有两个工作位置,可以实现升档或降档的目的。换档阀的位置取决于两端控制压力的大小。当右端的速控阀油压低于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时,换档阀保持在右端;当右端的速控阀油压高于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时,换档阀改变方向时,主油路的方向发生变化,以实现不同的档位。如图7—1所示:
离合器与制动器的设计
离合器与制动器的设计
图1  换档阀工作原理示意图
         图中当换档阀从左端移至右端时,自动变速器升高1个档位;反之则降低1个档位。

2 润滑系统设计

       润滑目的:减少摩擦,防止磨损;冷却作用,抑制摩擦热的产生及散发所产生的热度;洗净作用,清除杂质、污垢;防锈作用,防止金属表面生锈及腐蚀;应力分散作用,在接触面上形成油膜,分散应力;密封防尘作用,防止漏气、漏水,防止尘埃入侵。
润滑方法:
(1) 飞溅润滑
       零件在高速旋转时的飞溅作用,把连杆大端两侧溢出、刮油环刮落和冷却活塞后掉下来的滑油溅到某些摩擦部位。一般用于油道输送难以达到或承受负荷不大的摩擦部位,如气缸套、凸轮、齿轮等。本设计多处采用这种方法。
(2)压力润滑
       用润滑油泵把滑油强压循环输送到所需的润滑部位。适用于负荷较大的摩擦部位,如各个轴承和轴套等处。
压力润滑的优点是:能保证滑油连续循环供应,使摩擦件的工作安全可靠,并有强烈的清洗作用,可通过润滑系统的压力表和温度计掌握控制润滑情况,便于实现自动控制,可使用粘度较低的滑油,使用期长,耗量少。因此压力润滑应用最广泛。本设计大部分即采用压力润滑。

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