液压离合器以其传递扭矩大、接合平稳、结构紧凑、能实现频繁离合和远距离操纵等特点,从而在机床、起重运输机械、船舶及冲击试验台等领域获得了广泛应用。现有液压离合器中液压缸的布置型式有旋转式和固定式两种,且液压缸的几何轴线与主从动件的回转轴线相重合。当主从动件的传动轴径较大时,由于结构原因导致液压缸的作用面积随之增大。为符合所要求的离合力,液压缸的工作压力通常较低,一般不超过3MPa。由于工作压力低,当液压系统出现压力冲击时,可能出现误脱开等安全事故。本文针对中船重工第722研究所摆锤式冲击试验台的结构与工况要求,设计了一种新型牙嵌式液压离合器。该离合器采用分布式固定柱塞缸的结构,能有效降低柱塞缸的作用面积;其工作压力达10 MPa,并与液压系统的设定压力相适应;且具有离合平稳、结构紧凑、转动惯量小及安全可靠等特点。在此基础上,研发出牙嵌式液压离合器样机,并在摆锤式冲击试验台进行试验验证。本文主要研究内容如下。1)根据摆锤式冲击试验台的结构特征、工况要求及输入参数,设计一种新型牙嵌式液压离合器。在此基础上,对液压离合器的输出扭矩、端面齿、柱塞缸、输入输出轴以及接合弹簧等主要零部件进行计算和强度校核,从而得出合理的液压离合器结构参数。2)以柱塞瞬态运动方程为流体移动边界,建立牙嵌式液压离合器柱塞缸边界流场模型;应用Fluent软件的动网格技术对分布式柱塞缸内流道的流场进行仿真研究,得出柱塞缸内流场的压力云图、流线图及柱塞的运动曲线,并分析柱塞缸内流道流体的流动特性;然后,分析柱塞缸内连接通道直径对柱塞缸同步性的影响,为离合器的结构设计与分析提供理论基础。3)采用ANSYS/LS-DYNA动力学软件对牙嵌式液压离合器端面齿啮合过程所产生的冲击进行仿真研究,得出端面齿在啮合过程中的动态应力分布和变形状态;在LS-DYNA中,通过改变端面齿的接合速度、转速差和负载等参数,运用控制变量法,分别研究上述参数对端面齿冲击应力的影响,从而为避免牙嵌式液压离合器端面齿在反复接合过程中出现不可逆形变提供设计依据。4)利用ADAMS软件对牙嵌式液压离合器进行运动学仿真分析;并完成液压离合器的试验研究,从而验证该液压离合器设计的合理性及可靠性。