单向离合器的设计汇编.docx

单向离合器的设计一、了解超越离合器的主要功能、一般特点及其分类1、超越离合器的主要功能：超越离合器是靠主从动部分的相对速度变化或回转方向变换能 自动结合或脱开的离合器超越离合器有嵌合式与摩擦式之分； 摩擦 式又分为滚柱式与楔块式单向超越离合器只能在一个方向传递转矩， 双向超越离合器可双 向传递转矩超越离合器的从动件可以在不受摩擦力矩的影响下超越 主动件的速度运行带拨爪的超越离合器，拨爪为从动件2、超越离合器的一般特点：(1)改变速度：在传动链不脱开的情况下，可以使从动件获得快、慢两种速度；(2)防止逆转：单向超越离合器只在一个方向传递转矩，而在相反方向转矩作用下则空转；(3)间歇运动：双向超越离合器与单向超越离合器适当组合， 可实现从动件做某种规律的间歇运动3、超越离合器的分类超越离合器可分为棘轮式超越离合器、滚柱式超越离合器和楔块 式超越离合器其中，棘轮式超越离合器又可分为内齿棘轮式超越离 合器和外齿棘轮式超越离合器；滚柱式超越离合器又可分为单向滚柱 式、带拨爪单向滚柱式和带拨爪双向滚柱式超越离合器； 楔块式超越 离合器又可分为单向超越离合器、双向超越离合器和非接触式单向超越离合器 二、接下来将主要研究单向滚柱式超越离合器的设计:1、单向滚柱式超越离合器的机构简图为：I-外环；2一星轮；3 —滚柱；4 —5单簸 图12、单向滚柱式超越离合器的特点及应用：滚柱3受弹簧4的弹力，始终与外环1和星轮2接触。

滚柱在滚 道内自由转动，磨损均匀，磨损后仍能保持圆柱形，短时过载滚柱打 滑不会损坏离合器星轮加工困难，装配精度要求较高星轮与外环 运动关系比较多元化外环1主动（逆时针转）时：当n尸n2,离合器接合；当m取 b = (3〜4) r ;Ev——当量弹性模数，钢对钢_5 2EV=2.06M105N/mm2； 一， 2 一仃hp ——许用接触应力， N/mm ,见表2；———摩擦因数，一般取 0 =0.1 ;m 滚柱质量，kg；n——星轮转速，r /min ；z ——滚柱数目，见表 3;L ——楔块长度，mmD 外环内径，mmd 滚柱直径，mm ——楔角，()，小，楔合容易，脱开力大；a大，不易楔合或易打滑。

为保证滚柱不打滑，应使压力角a/2小 于滚柱对星轮或内外环接触面的最小摩擦角Pmin ,即口 / 2< Pmin当星轮工作面为平面时，取 豆=6〜8；当工作面为对数螺旋面或偏心圆弧面时，取a =8 最大极限值取%x=14 〜17 ；r 滚柱半径，mm2计算转矩Tc = Pl3正压力z TcN = (L +r) Nz4接触应 力[NEV , aH =0.42 [

C , R , r 的选择应满足设计楔角的要求此外，滚柱数Z及滚柱长度b也应选择这些结构参数是相互制约的，需经优化计算 方可确定Z可取3-12 ,特殊结构可取得更大，但常用为3-5R/ r可取5-9 ,但8较为常用如果将滚子直径稍加增大，使R/ r降 至6 .5-7 .0 , 则可提高内爪寿命2-3倍3、接触强度的计算如果不考虑弹簧压力及滚动摩擦，则滚子的正压力N为：N.匹ZR：接触应力(T c可用赫茨公式计算，如果滚子与内爪的弹性模数 E相同，则对平面内星轮式可有：NE--c - 0.418. br如干摩擦系数取0 .2 ,泊桑系数取0 .3 ,则接触处的最大剪应力r max为:_ NE - TEmax =0.34;c =0.412、，NE =0.2 ltE, br rbZR：如a以“度”表示，则有：max =1.5 TtEmax rbZR：应使max M[]Tt不应该用平均值或额定值，应由下式计算：Tt =Tn(ki k2)k3其中：Tn 额定扭矩；ki 由原动机形式决定的动力系数，可参照表4决定；k2 由从动机形式决定的动力系数，可参照表5决定；k3 由离合器精度决定的反日各滚子受力不均匀的系数 ，对平面内星轮式可取1.1-1.5 。

加工精度高时，k3取较小值表4:由原动机形式决定的动力系数原动机器式电动机6耻柴油机3缸柴油机单缸柴油机#10.. 25(1 400.6(11.2()表5:由从动机形式决定的动力系数车床.珏皤机.推拉机锻压机从动机形式传送带，翦刀车.锹犍挖器机球，磨机电梯.用料清洗潴筒起重帆重型压耻机自动扶梯打书机粉磨机碎石机ki1.21. 41.62.02.K当离合器楔合次数较少时,许用剪应力[T]可由下式确定：[t]=(8—12) Rc MPa其中:Rc 材料的洛氏硬度当楔合频繁时，许用剪应力可用齿面的许用应力，楔合次数与[r ]的关系为：其中:[t] 107次之许用剪应力；[%] Q次之许用剪应力；Q 总楔合次数也可由滚柱的比压力来估算接触强度比压力 P定义为：c NP =- F式中F为滚柱的投影面积，F =2rb 许用比压力[P]可取42-49 MPa ,如取[巳=44 MPa , 则有:Tt < 22 * F *Z *R ,:接触应力的计算一般以内星轮为对象，因内星轮的接触应力大于外 圈，且每次楔合接触点的位置不变但内星轮的变形较均匀，而外圈 因其一端常有法兰，会产生不均匀变形，使接触应力不均匀，在设 计中应予注意。

4、外圈强度校核外圈在工作时受有拉力及弯矩，通常对其合成应力进行校核，可 不与接触应力叠加其中:[(T] 许用应力，可取700〜800 MPaN 滚子压力，B 外圈宽度；S 外圈厚度；R1 外圈平均半径f 1 f 2 与滚子数有关的系数，由表6查得外圈厚度的经验取值为：S =(0 .8 -1 .2)d ; 如外圈压入另 一机件，则S =(1〜1 .6)d ;大尺寸的离合器S取小值，反之取大值表6:与滚子有关的系数fl、f 2 、f 3zhh30.2891. 1340.015940. 500. K220.50.豳S0. MN0.s] + 21(L 3960.0069121. 70.264a 000205、外圈刚度的计算外圈变形后使楔角变化，但楔角变化的计算工作量很大，为简 化计，可计算滚子接触点的变形量△ r ,以此变形量作为外圈内径 之增大量，推算楔角的变化，应小于1 o这一推算偏于安全，因两 滚子之间的外圈是向内变形的△r 二3TtRiEJ其中:J-外圈之惯性,对矩形为BS/12 ;f 3 系数见表6 6、公差选择超越离合器零部件公差的原则为：(1)各零部件极限偏差的综合作用应保证楔角偏差△ e在-1 〜+0 .5 之间；各零部件有比较接近的公差等级；(2)在进行高精度等级加工时,应能更接近设计的名义楔角。

建议用表7的公差表中e为内星轮及外圈轴承的不同心度如采用GB 4661-89标准圆柱滚子，公差为+0 .005/ -0 .010公差确定后尚须校核在极限偏差下，当滚子处于极限位置时, 仍与外圈有一定间隙否则可能咬死，特别在同心度变差时容易发外圈内径D D dCe32-8()<0.02js卜610() 20()<0.037、设计计算程序具体的设计计算程序请参考：《滚柱式超越离合器的设计》，钮 心宪，交通部上海船舶运输科学研究所学报四、超越离合器主要零件的材料和热处理超越离合器的材料要求具有较高的硬度和耐磨性 对于滚柱，还要求心部具有韧性，能承受冲击载荷而不碎裂具体见表 4表4*仲树 料睛处理应用他围外型星轮和口感和MmVgnMCR繇旗，抨火闰火找Y2HRC中等削荷■,冲击触大的■,比触掌要 的施存GCN5 或 GCfA津火，网火5H -MHRC4QCr 或 4OMnVH.相 MmU再骗烽火4g -55IIRC囊荷较大、尺寸中等的场合45尺寸莪大、敕荷不大时身更的场合演林成南堤GCrlS 成 GCrll ,C€i6悴火回火58-64 HHC畸萄!T冲击较大的重要蛹合TS淬火河火KFHliC40Cr淬火回火4日「 52HHe规带不入，一般不太重要的场合注：修率厚度事成外肆内桂M -4050-65go-125160 -200阳外即第碳厚度/mm0. 8 - 1.0], - 1. 5L5 - L8星轮海碟厚度「mmLQ - 1.2L2-I51 J a L E1.8 以。

注：表4摘自《机械设计手册》第5版第2卷五、滚柱式超越离合器压紧弹簧的选择滚柱式超越离合器根据星轮型式的不同，又可分为内星轮型与外 星轮型两种，其中除滚柱、座圈和星轮外还采用了压紧弹簧压紧弹簧的作用是(1)将滚柱压向座圈与星轮之间楔形梢的狭窄部分 ，以保持滚柱。