滚柱式单向超越离合器受力与运动研究

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1、滚柱式单向超越离合器受力与运动研究【摘要】本文对滚柱式单向超越离合器的结构组成和工作原理作了介绍，并对其受力和运动情况进行了基础性分析，同时分析了滚柱式单向超越离合器的自锁条件，并列出了其基本几何尺寸计算公式，以便学生能更好、更全面地理解滚柱式单向超越离合器的工作原理等相关知识。【关键词】滚柱式超越离合器工作原理受力分析运动分析【中图分类号】TH11【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2013)10-0253-02我们在对学生讲授机械设计和机械基础课程中的滚柱式单向超越离合器的工作原理时，发现有不少学生对滚柱

2、式单向超越离合器工作原理中的不同运动情况的原因不能较好地理解，特别是在以星轮为主动件时，觉得更难理解。为此，我们在这里对滚柱式单向超越离合器的运动和受力情况作一基础性分析。1.滚柱式单向超越离合器的结构组成和工作原理首先介绍一下滚柱式单向超越离合器的结构组成和工作原理，如图1所示，滚柱式单向超越离合器主要由星轮4,带外圈m的齿轮2,滚柱3及弹簧销7组成。其工作原理是当外圈m为主动以慢速逆时针方向回转时，滚柱在摩擦力的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈通过滚柱带动星轮（轴）以慢速逆时针方向同步回转；在外圈以慢速逆时针

3、方向回转的同时，若轴由另外一个运动源（如电动机）带动快速作同方向回转，此时由于星轮的回转速度高于外圈，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，按各自的速度回转而互不干扰（即此时星轮超越外圈快速运动）；当电动机不带动轴快速回转时，滚柱又被楔紧在外圈与星轮之间，使轴随外圈作慢速回转。反之，当星轮4为主动以慢速顺时针方向回转时，滚柱被楔紧在外圈与星轮之间，这时星轮（轴）通过滚柱带动外圈作顺时针方向同步回转；若外圈回转速度高于星轮作快速同方向回转，则外圈超越星轮，按各自的速度同方向回转而互不干扰；而当星轮逆时针方向回转时，则不能带动

4、外圈作同方向回转。2.滚柱式单向超越离合器的受力和运动分析下面对滚柱式单向超越离合器的上述运动原理进行受力方面的基本分析。当外圈为主动作逆时针方向回转时，如图2所示，滚柱在摩擦力FTA的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈通过滚柱带动星轮一起作逆时针方向同步回转。（图中受力分析研究对象为滚柱，下同。）当外圈为主动而作顺时针方向回转时，如图3所示，滚柱在摩擦力FTA的作用下，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，这时外圈不能带动星轮一起作同步回转。当星轮为主动作顺时针方向回转时，如图4所示，由于结构形状和尺寸的原因，图中

5、涂黑部分起到楔紧块作用；滚柱在摩擦力FTA的作用下，被楔紧在外圈与星轮之间，这时外圈在摩擦力F，TA(F，TA为滚柱对外圈的作用力)的带动下与星轮一起作顺时针方向同步回转。当星轮为主动而作逆时针方向回转时，如图5所示，滚柱在摩擦力FTA的作用下，滚柱从楔缝中松回，使外圈与星轮脱开，这时星轮不能带动外圈一起作同步回转。3•滚柱式单向超越离合器的自锁条件和基本几何计算下面对滚柱式单向超越离合器的自锁条件进行简要分析。滚柱式超越离合器结构简图如图6所示，假设滚柱、外圈、星轮均为刚体，其自锁条件是外圈滚道与滚柱在接触点B不打滑，

6、故必须满足：卩Fn>Ft(1)取滚柱为隔离体，并对A点取力矩，有：FtXr(1+cos?准)二FnXrsin?准(2)解式(1)和式(2)可得：tanB=l+B