毕业论文-张红

在壳体内填充硅油时，对叶片内径到外径积分，可求得其传递的剪切转矩为：

Tq?2n?r2??s?s??r3?4dr

4Tq?n??s?s??(r2?r1)?

式中：n——内叶片数；

??——??=?1-?2；

r2——内叶片外半径； r1——外叶片内半径；

3.2影响粘性联轴器传递转矩的因素

从以上可看出，粘性联轴器传递的剪切转矩是与多种因素相关的，?S，VS是硅油的物理特性，它是与硅油的温度有很大关系的参数；n，r1，r2,λ是粘性联轴器的结构因素，是与联轴器的结构有很大关系；Δω是粘性联轴器的输入转速差，它决定了硅油的剪切率。

3.2.1硅油对传递转矩的影响

粘性式限滑差速器依靠液体粘性剪切来传递动力和转矩，其传动机理基于牛顿内摩擦定律。为了实现粘性式限滑差速器的限滑转矩传递特性，对于传动液体的剪切率的特性要有很高的要求。

1.硅油良好的物理性质

选择硅油作为粘性式限滑差速器传递转矩的工作介质，是因为其具有良好的物理化学性质，归结起来，有如下几方面

a.粘度范围广，高至上百万Cst，低至几百Cst ;

b.粘温特性好，其粘度指数在170Cst以上，工作温度高达250?C，凝固点低达-70?C。与

c.化学性质稳定性好，抗热酸碱，对塑料、橡胶和油漆不起膨化作用； d.热稳定性好，蒸汽压低，挥发度小，耐高压； e.抗氧化性能好；

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f.抗剪切性能好；

g.常压下，不易溶于其它物质。

硅油的另一个重要性能特点是其表面张力低，在25?C时，甲基硅油的表面张力为

(16~21)?10?3Nm，而水为72?10?3Nm,它在金属表面能够迅速蠕动和扩展，利于硅油在叶片间的流动以及传递转矩的平稳性，但同时给密封带来一定的难度。

2.影响硅油特性的因素

由于硅油粘度对粘性式限滑差速器的转矩传递特性有很大影响，同时，温度、剪切率对粘度变化也有影响。

a．温度对硅油的影响

粘性联轴器是靠输入输出轴的转速差来工作，因此必然存在损失功率，所以在工作过程中会产生热量使硅油温度升高。随着温度升高其粘度会有所降低，特别是高粘度硅油，其粘度随温度升高下降的要更快。一旦硅油粘度降低，传递的剪切转矩就要减小。硅油温度太高还会使硅油的物理化学性能发生变化，使粘性式限滑差速器失去原有的性能而损坏。所以选择硅油时，要依据粘性式限滑差速器的性能、工作条件及散热状况而定。一般来说，虽然粘度较高的硅油随温度及剪切率的升高下降幅度较小，但当粘度过高(?100000cst)，硅油接近橡胶状，既不易合成，成本较高，又不易填充。并且硅油粘度越高，使用一段时间后，其粘度衰减的程度越大。

b. 剪切率对硅油的影响

在同样温度条件下，硅油粘度随剪切率的增加而降低。而硅油剪切率S随着叶片半径和转速差的增加而增加。可用下面公式表示：

S=r(错误！未找到引用源。)/λ 其中： r-----叶片半径；

错误！未找到引用源。-----传递转速差；

?----由叶片结构决定的定值

此外，图3-2也在一定程度上反映了剪切率与硅油粘度关系：

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图3－2剪切率与硅油粘度关系曲线

3.2.2叶片结构对传递转矩的影响

粘性联轴器是靠主动叶片剪切硅油来传递转矩的，因此对叶片的结构进行分析。 1.叶片基本参数分析

由于加工方法及材料强度的限制，叶片的厚度不能太厚，而且粘性式限滑差速器传递大转矩时容易发生扭曲现象，以造成叶片破坏，也同样要求叶片不能太薄，相对于叶片外径推荐的叶片厚度见表3-1:

表3-1 设计用叶片的外径与厚度推荐选用范围 叶片外径（mm） 50～80 80～130 130～160 ?160 厚度（mm） 0.4 0.4～0.5 0.5～0.6 0.6～1.0 由于叶片会发生接触摩擦，因而在选择叶片的材料时，既要考虑材料的刚度，又要考虑材料的耐磨性，同时还要防止叶

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片在高温下变形，所以叶片要经过特殊的耐磨材料，推荐采用氮化处理。

一般内、外叶片的结构如图3-3，图3-4所示：

图3-3 常见的主动片形状

图3-4 常见的从动片形状

叶片的内径d1和外径d2首先要满足粘性式限滑差速器的结构要求；其次，内外径比

C?d1d2的取值要适当。如果C 值太小，则叶片的摩擦衬面宽度过大，内外径的的圆周速度相差大，滑差时温升差别大，为保证传递的转矩符合要求，势必增加叶片数目，从而增加了粘性式限滑差速器的轴向尺寸。通常兼顾到这两方面，可取C=0.6～0.7。

粘性式限滑差速器叶片平均间隙的大小受制造工艺水平的限制。如能保证叶片在金属加工，热处理后翘曲度小，则叶片之间自然间隙小，此时叶片平均间隙可取较小值。叶片的翘曲度取决于两断面的平行度，叶片的平面度，叶片平面对轴心线的垂直度以及热处理时的变形量等。一般叶片平均间隙为0.1～0.3mm。

2.动片设计时应遵循的原则:

a.取从动片的外径与主动片的内径进行计算有效的接触面积。这是因为主动片的外径略大于从动片的外径，而从动片的内径略小于主动片的内径;

b.合理选择花键的规格，以保证主、从动片的外、内花键具有足够的剪切强度和弯曲强度。

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