基于Matlab的超越弹簧离合器弹簧的优化设计.pdf

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1、·信息技术·常斌，等·基于Matlab的超越弹簧离合器弹簧的优化设计基于Matlab的超越弹簧离合器弹簧的优化设计常斌，鲍和云，朱如鹏(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：介绍了超越弹簧离合器的工作特性，建立了以弹簧体积最小为目标的优化设计数学模型，简述了利用Matlab优化工具箱进行优化的方法，并通过实例对超越离合器弹簧加以优化，优化后的体积比原来减少了12．4J4％，为离合器其他部件的优化提供了可靠依据。关键词：弹簧；优化设计；Matlab优化工具箱中图分类号：TH12文献标志码：B文章编号：1671

2、~276(2012)03-0107-03OptimalDesignofSpringforSpringOverrunningClutchBasedonMatlabCHANGBin，BAOHe—yun，ZHURu-peng(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Nanjing210016。China)Abstract：Basedontheoperatingcharacteristicso

3、fthespringoverrunningclutch，thispaperestablishesthemathematicalmodelofoptimaldesigntomakethespring’SvolumeminimumandusestheMatlaboptimizationtoolboxtoanalyzeanexample．Theresultsindicatethatthismethodisusedtomakethespringvolumeoftheoverrunningclutchdecreased12．44％i

4、ncompansonwithitsorigi-nalvolume．Areliablebasisisprovidedfortheoptimizationoftheothercomponentsofthespringclutch．Keywords：spring；optimaldesign；Matlaboptimizationtoolbox荷被减少到以致摩擦不能传递负载，于是弹簧打滑，离合0引言器就处于超越状态，如图1所示。2O世纪70年代美国航空宇航局开始对高速超越离合器进行研究，超越离合器的研究是ART计划的主要研究内容之一

5、。Lynwander，Wrirth和Kish等人对直升机超越离合器进行的深入研究，并且提出了相应的设计理论。J。Chesney对楔块式离合器的制造和安装误差进行了分析，并建立了相应的数学分析方程。国内对超越离合器的研究相对较晚，林军等人研究了差动双制动块式超越离合器的工作原理，并建立了相应的数学模型；黄旋转方向靖远等人从工作原理出发研究了链环式超越离合器的工作原理及高速超越特性J。总的来说，国内对超越离合图1弹簧离合器工作原理图器尤其是弹簧离合器的研究相对要少得多。超越弹簧离合器的工作依靠矩形截面螺旋弹簧的径弹簧本身的设计

6、是弹簧离合器正常运行的最核心的要向扩张和收缩作用来实现传动和超越要求。从离合器的素。如果采用恒定截面的话，那么满足要求的弹簧的长度将输入端看，螺旋弹簧按与离合器旋转相同的方向缠绕，当变得非常长。实际上，把弹簧线圈宽度设计成按指数规律变输入壳体的旋转方向和输出壳体的旋转方向一致，且输入化，即中间宽、两端窄，便可以同时满足强度和柔性要求。理壳体的转速试图比输出壳体的转速快时，由于弹簧和壳体论上，如果壳体施加于弹簧的扭矩呈指数规律变化，那么线间的摩擦力的作用，弹簧上的切向力引起弹簧径向向外扩圈宽度具有按指数规律变化的弹簧应呈现等

7、应力分布。用张，紧贴输入壳体和输出壳体，从而实现输人壳体和输出纵向剖视图表示的典型弹簧离合器结构如图2所示。壳体连锁，离合器就处于传动状态。当输入壳体和输出壳弹簧的两端与输入输出壳体的孔为过盈配合。这样，体的相对旋转方向相反是(即在同样的旋转方向上输出每当输人壳体试图比输出壳体旋转得快时，就可以使离合壳体比输入壳体的旋转速度快时)，此时将会引起弹簧径器立即接合。弹簧中部线圈在外径上与输入、输出壳体是向向内收缩，在这种情况下，弹簧作用在壳体上的法向载分离的，以便使超越时打滑的弹簧的长度减至最少值，从基金项目：南京航空航天大学

8、基本科研业务费专项科研项目(NP2011014)作者简介：常斌(1987一)，男，江苏盐城人，硕士研究生，主要研究机械CAD及自动化。MachineBuilding8Automation，J“H2012，41(3)：107～109，125·1O7··信息技术·常斌，等·基于Matlab的超越弹簧离合器弹