圆锥离合器详解：利用锥面摩擦传递扭矩的经典技术
圆锥离合器概述
圆锥离合器是另一种汽车离合器，功能同盘式/片式离合器。区别在于不用两旋转盘接合，而是用两锥面摩擦传递扭矩。换挡时用于接合/分离发动机轴与变速箱轴。扭矩通过两锥面摩擦传递，一面称公件(内锥)，另称母件(外锥)。
本文涵盖定义、应用、结构、部件、原理图、工作原理、优缺点。
什么是圆锥离合器？
离合器是接合/分离动力传递的机械装置，主动轴到从动轴。位于飞轮与压盘间。从动轴通常连发动机，主动轴输出动力。
属锥形摩擦面摩擦离合器。常用于同步器和行星齿轮箱。汽车早期广泛用圆锥离合器，因结构简单流行至1920年代，后因操作性能差被单片离合器取代。
对比先于圆锥离合器的正位移离合器，圆锥离合器更易接合/分离。
同尺寸下圆锥离合器接触面积大于盘式离合器，可传递更大扭矩。工作要求主从动轴严格同轴。需大扭矩低转速传递时适用，故重卡常用此类离合器。
圆锥离合器应用
- 用作各类手动变速箱同步器。
- 因大扭矩传递能力用于各类重型机械。
- 常用于低速外围应用。
- 快艇动力传递常用。
- 赛车/拉力车采用。
- 部分汽车及其他内燃机变速箱采用。
结构
圆锥离合器由公、母锥两部分组成。母锥连接飞轮，飞轮螺栓连接发动机曲轴作主动件。公件分两半：中心花键毂和外锥体。锥体用铝合金减重，毂用钢保强度。公件花键毂套配变速箱输入轴可轴向滑动。公母锥接触面贴摩擦材料。弹簧压紧公件贴合母件，公件连分离轴承实现分离。
圆锥离合器主要部件
母锥(外锥)
连接发动机随发动机转动，公件因锥面摩擦跟随转动。
公锥(内锥)
连接变速箱部分，加工成实心锥形并粘贴摩擦材料。
飞轮
母锥作主动件，飞轮螺栓连接曲轴。
弹簧
压紧公件贴合母件。用公锥后方普通推力弹簧接合/分离。
离合器轴
连接变速箱，经离合器传递发动机动力。花键轴齿啮合传递扭矩。
分离轴承
手动变速箱换挡时短暂分离发动机的部件。
摩擦衬垫
贴于外锥内表面和内锥外表面，保证公母锥平顺接合。
离合器踏板
踩踏板接合/分离离合器。
圆锥离合器结构示意图
此处应插入结构示意图
工作原理
圆锥离合器工作原理简单。弹簧作用下接合时公件压紧母件，摩擦面接触，公件完全包裹在母件内。发动机转动带动母件，公件因锥面摩擦跟随转动，运动从主动件传至从动件。
踩踏板时连杆移动分离轴承，推动公锥远离母锥实现分离。松踏板公件复位再次接合。
圆锥离合器工作原理视频
此处嵌入视频
优缺点分析
优点
- 接触面法向力大于轴向力。
- 同尺寸下传递扭矩远大于盘式离合器。
- 楔形接合面使操作力更小。
- 比其他离合器片噪音小。
缺点
- 锥角大时分离所需力增大。
- 锥面微微磨损即导致离合器失效。
- 锥角减至约20°时，公锥易卡滞/粘连母锥，难以分离。
- 需定期修整接触面（修整：修复或润滑保持面光滑以便操作）。
总结
圆锥离合器用两锥面摩擦传递扭矩，换挡时接合/分离发动机轴与变速箱轴。本文讨论定义、应用、结构、部件、原理图、工作原理、优缺点。希望学有所得，欢迎分享。
制造工艺