双螺旋超越离合器的设计分析

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一

DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2017.07.002

双螺旋超越离合器的设计分析

吴松峻,李一华,姚一进

(四川大学制造科学与工程学院,四川成都一610065)

摘要:为解决国产ZL50装载机中滚柱式超越离合器可靠性低二使用寿命不足的问题,设计了双螺旋超越离合器三该超越离合器采用双螺旋方式将扭矩传递机构和工作状态选择机构分开,利用低副传动传递动力三完成了该超越离合器的结构设计,并对其关键零部件进行了强度校核,结果显示该超越离合器完全满足使用要求三

关键词:超越离合器;寿命;双螺旋;设计;校核

中图分类号:TH122一一一文献标识码:A一一一文章编号:2095-509X (2017)07-0011-04一一超越离合器作为一种具有自动完成单向离合功能的特殊离合器,在机械传动领域有着广泛的应用,各种使用环境对超越离合器的性能要求也越来越高,然而传统超越离合器由于自身结构和工作原理的特性,均或多或少地存在着一些问题[1-2]三

目前国产ZL50装载机中应用较多的是滚柱式超越离合器,但现有滚柱式超越离合器由于自身结构和工作原理上的缺陷,存在着承载能力不足及使用寿命短等缺点,因此开发一种具有高可靠性的重载超越离合器以满足不同的市场需求就显得十分必要[3]三

本文基于目前超越离合器的现状,分析了传统滚柱式超越离合器的失效形式,通过采用新的低副传动的动力传递原理,设计了一种新型超越离合器,并对新型超越离合器的关键零部件进行了受力分析,完成了相关结构设计三

1一滚柱式超越离合器失效分析及双螺旋超

越离合器结构方案的提出

1.1一滚柱式超越离合器失效形式分析

在ZL50装载机中,滚柱式超越离合器使用一段时间后其主要失效形式为内环凸轮表面压溃(图1(a))二滚柱磨损成鼓形[4-5](图1(b))等三传统超越离合器的工作状态选择机构和扭矩传递机构是结合在一起的,这样的设计结构简单,但由此会带来超越离合器的工作状态选择功能失效加速的问题,使超越离合器的使用寿命得不到保证三

由此可见,要解决滚柱式超越离合器提前失效

图1一超越离合器主要失效形式

的问题,关键在于提高各零部件的加工精度,但是加工精度不能无限提高,且随着精度的提高成本也大大增加,所以必须从原理上更新才能从根本上解决问题三

1.2一双螺旋超越离合器结构方案的提出

本文设计了一种新型超越离合器,它将传统超越离合器的工作状态选择机构和扭矩传递机构分成两部分,利用双螺旋形式,一段螺旋负责扭矩的传递,另一段螺旋负责将工作状态选择机构的选择结果传递给扭矩传递机构,两段螺旋具有相同的导程,通过柔性联接配合运动,相互不干涉三其主要结构原理如图2所示[6]三

双螺旋超越离合器主要包括螺旋轴,装在螺旋轴上的花键轴二大螺旋套二小螺旋套二右挡圈和左挡圈,以及设置在大螺旋套和小螺旋套之间的滚珠二托架二弹簧和螺钉三螺旋轴上设置有大螺旋以及小螺旋;花键轴在螺旋轴上的轴向位置通过左挡圈限制,左挡圈安装于左挡圈槽中,花键轴内部设置有内花键;大螺旋套内部设置有大内螺旋,外部设置有外花键,大内螺旋与大螺旋啮合,外花键与内花

收稿日期:2016-06-20

基金项目:高可靠性重载超越离合器的研发(2013GZ0055)

作者简介:吴松峻(1991 ),男,四川南充人,四川大学硕士研究生,主要研究方向为机械传动三

四

11四2017年7月一一一一一一一一一一一一一一一一机械设计与制造工程一一一一一一一一一一一一一一一一一Jul.2017第46卷第7期一一一一一一一一一一Machine Design and Manufacturing Engineering一一一一一一一一一一一Vol.46No.7万方数据