双贝尔维尔盘形结构的摩擦离合器设计

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1、双贝尔维尔盘形结构的摩擦离合器设计WenmingShenWeileunFange-mail:fang@pme.nthu.edu.twe-mail:shen.wm@msa.hinet.netPowerMechanicalEngineeringDepartment,NationalTsingHuaUniversity,Hsinchu,Taiwan摘要：本文提出了一种简化的摩擦离合器的设计，这些部位山双碟形弹簧和呼擦片组成。本没计在操作过程中利用碟形弹簧的预置角度来增加摩擦而积；因此，4:一个给定的传递扭矩弹簧负载会

2、降低。巾于摩擦而积增大，碟形弹簧也可以充当摩擦八，并且离合器所耑的组件会减少。离合器的最人转矩的变化能方便地通过改变碟形弹簧的预紧力来调整。此外，可以各易地把H前的离合器的组件组装起来。为Y证明0前的设计，一个摩擦离合器的碟形弹簧的原型□经制造了出来并进行了测试。测试表明，在不同的运行速度下传递转矩保持不变。DOI:10.1115/1.2748454失键词：摩擦离合器，碟形弹簧，摩擦系数引言过载保护装S足川来防Ih在过载或干涉情况K的机械或传动轴系的损伤。过载保护装S已经被广泛的应用在各种应用中，如自动螺丝刀，

3、印刷机，输送带，汽车电动窗，等等。最常见的过载保护装置是用于使以不M角速度的轴结合平稳的摩擦离合器中。基本的操作原理是使两种相对的而通过预设负载形成摩擦接触。如果不超载的情况下，扭矩会完全祚摩擦力的帮助下经由离合器传递过来。当传递扭矩超过设计极限，即过载，两摩擦表血之间的滑动发生。离合器将不再完全传递过载力矩，弁将充当一个过载保护装置。在一般情况卜摩擦离合器有着正常啮合和脱开的设计。阁1显示了一个典型正常脱离径向燴擦离合器，包括传动轴，摩擦板衬垠，螺旋弹簧与从动轴。摩擦离合器的扭矩容量的离合器尺、I,摩擦系数

4、U,摩擦則数，和轴向力［1】的函数。当驱动轴施加负荷于螺旋弹簧时，摩擦什接触，电源将从驱动轴传递给驱动轴。摩擦什之间的摩擦力可以通过改变螺旋弹簧的回复力进行调整。因此，允许通过由摩擦离合器传递的扭矩人小就能确定了。第二个例子，足驱动件和从动件的正常接合。摩擦片除了在存在过载的情况下通常都相互接触。在［2,3］，碟形弹簧（乂称为碟形弹簧）用来施加轴14载荷以挤压摩擦而。现有的摩擦离合器的缺点是各种组件的耍求。此外，它是组裝这些组件消耗的时间。在这项研究中，对一个.11•:常啮合的摩擦离合器进行了设计和分析,如图2

5、所示。摩擦离合器i•:要由双缝盘形弹簧和衬里组成。这些碟形弹簧用于产生离合器的摩擦力，从而进一步确定由离合器传递来的最大转矩。由丁碟形弹簧比螺旋压缩弹簧较硬，它可以通过一个小挠度改变提供巨大的力。此外，目前的离合器装配简单快捷；其成本可以显著减少。设计原理图2示出木离合器采用碟形弹簧的恢S力提供一个轴向负荷。阁3敁示了阁2中离合器图。动力输入机构通过传动W轮#9,输fli的机制通过从动W轮#1机制。轴8固定到W•轮##9,与摩擦板6李宁#四内锚锁轴#8关键途径。因此，摩擦Pf和轴川齿轮#9驱动，和所冇这些组件为

6、驱动组具有相同的角速度。该碟形弹簧5和屮问板##7外叫锚岡定在从动齿轮#1插槽，和所有这三个组件命名为驱动组具有相同的角速度等。驱动装置和驱动设S在正常操作情况卜具有相同的角速度，而这两组有不同的角速度在过载怙况卜。该碟形弹簧将可调负荷P在摩擦板6通过改变螺母##2位置，从而进一步引起摩擦力，摩擦R间介板。在那之G，螺母紧岡在轴8的岡定螺丝3##。因此，电力可以从传动齿轮9传递给从动齿轮##1。此外，发射功率可以通过改变负荷当发射功率引起的摩擦转矩T超过设计极限温度调谐，摩擦R会滑齿轮#9输入功率不再传递给说轮

7、#1。因此，整个装置具有过载离合器。附录A表示方程A1载荷P和摩擦转矩T1的大系。图4.U示了当前的碟形弹簧的横截面，它由一个锥形盘和B杠杆臂赛格-ments。正如在4,盘形弹簧的载荷-挠度关系足a度非线性的人变形。壳结构的屈曲，具有相似的力学行为，讨论了在5,6。结构层厚度对碟形弹簧刚度的影响进行了研究7,与锥形盘弹簧材料的非线性效应进行Y8。为了预测中的碟形弹簧特性的设计要求，变形小以确保在线性范围内操作。荷载-挠度特性的碟形弹簧的特点是山两个部分重叠。•个更详细的描述的碟形弹笟-二段设计是在附录B9。在加

8、载的碟形弹簧的变形行为是图4所示。我代表春天的配置没冇加载的情况下。应用弹簧上的载荷是在增大，弹簧会变形，中心孔将减少。在案例二描绘，角度变为零时，临界载荷PC应用于弹簧。W此，接触存天的而积将达到一个最大值。如案例三，区域的边缘可以扭曲如果所施加的负荷越大比PC;同吋，接触而积减少。和碟形弹簧的优化设计进行了10、11综上所述，木设计的优点足采用了碟形弹簧的预设角度增人接触Ifii积