外星轮滚柱式超越离合器的设计
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）
外 楔 角 ， 。 （）
—
—
—
—
内楔角 ， 。 （）
Ｐ—— 滚柱 与外 星 轮接 触点 的 当量半 径 ， ｍ ｍ
收稿 日期 ：０ １—１ １ ； 回 日期 ：０ ２— ２— ８ ２１ １— ８ 修 ２１ ０ ２
零件来 传递转矩 ， 离合器处 于 自锁状态 。 这些滚
滚柱 所受 摩擦力 为
Ｆ ＝Ｎ ｔ Ａ Ａａ １ ｎ ０， Ｆ ＝ ｔｎ∞ 。 Ｂ ＮＢａ
１ 外 星 轮 （ 动元 件 ）２ 内 环 （ 动兀 件 ）３ 弹 簧 ； 一 从 ；一 主 ；一
（） ２ （） ３
（） ４
接触 角 为
＝ ＋∞。
４ 一滚柱 ；一保持架 ５
图 １ 外 星轮 滚柱 式超 越 离合 器 结构 示意 图
—
外 星轮 对滚 柱 的摩擦 力 ， Ｎ 弹簧压 紧 力 ， Ｎ
Ｆ —— 内环对 滚柱 的摩 擦力 ， Ｂ Ｎ
— —
１ 基 本 结 构及 工 作 原 理
外 星轮 滚柱 式超 越 离 合器 基 本 结 构 如 图 １所
Ｋ —— 与 原动机 类 型有 关 的动 载荷 系数 Ｋ —— 与工作 机类 型有 关 的动 载荷 系数 ２
摘要 ： 介绍 了外星轮滚柱式超越 离合器 的基本结构及 工作原 理 ， 析 了接触角及 其他 参数 的选取 ， 分 最后 给 出了
该类型超越离合器 的一般设计方法 。
关键词 ： 超越离合器 ； 星轮 ； 外 滚柱 ； 接触角 ； 转矩 中图分类 号 ：Ｈ１３４ Ｔ ３ ． 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ０— ７ ２ ２ １ ） ５— ０ ５—０ １０ ３ ６ （ ０２ ０ ０ １ ４
如 图 ２所 示 ， ＡＡ Ｂ 中 ， 于 Ｏ 在 Ｏ 由 Ａ＝Ｏ ＝ Ｂ
柱的楔入仅在 主动元 件 （ 内环 ） 图比从动元 件 试
ｌ ２ ３ ４ ５
ｄ２ 则 ｔ＝ｔ， ／ ， ， Ｏ 即该 类 型 超 越 离 合 器 的 内、 楔 角 外
—
—
—
—
内环对滚柱 的合力 ， Ｎ 离合 器 的计 算 转矩 ， ・ ｉ Ｎ ｍｌ ｌ
的离合器工作性 能稳定 ， 使用 寿命长 ， 但加工 困 难 ； 心 圆弧 面 的加 工 难 易 程 度 和 使 用 寿 命 则 在 偏
前两 种形 式 之 间 ， 形 式 的 离 合 器 使 用 寿 命 比平 此
・
１ ６・
《 轴承） ０ ２ Ｎ ． ） １ ． ｏ５ ２
尺 ， 向沿 Ａ 方 Ｂ的连线 由 Ｂ指 向 Ａ 。
弹簧压紧力 及弹簧对其产生 的摩擦 力很
小， 为简 化计 算忽 略不 计 。此 时 ， 柱处 于平 衡 状 滚
态， 由平衡条件得
Ｒ ：ＣＯＳ ：ＣＯＳ ∞ ： 一 Ｒ～。 （） １
精度 系数
￡ — 滚柱 中心 到离 合器 中心 间的距 离 ， ｍ — ｍ ｍ—— 滚柱 质量 ，ｇ ｋ
— —
离合 器转 速 ， ｍｉ ｒ ｎ ／
ⅣＡ —— 外 星轮 对滚 柱 的正压 力 ， Ｎ
Ⅳ — — 内环对滚 柱 的正 压力 ， Ｎ
— —
外 星轮对 滚柱 的合 力 ， Ｎ
！ Ｑ 二Ｚ 量 三
轴承
２ １ ９５ ０ ２ 期
ＣＮ４１ — １ ４ １ ８／ＴＨ Ｂｅ ｒ ｇ ２ ２， ． ａｉ ０１ Ｎｏ ５ ｎ
外星轮滚柱 式超 越离合器的设计
陈怀刚 ， 梁兴江 ， 李慎华 ， 圣卿 赵
（ 阳轴研科技股份 有限公司 ， 南 洛 阳 ４ １３ ） 洛 河 ７ ０ ９
符 号说 明
６ — 滚柱 长度 ， ｍ — ｍ
Ｈ—
—
接 触应 力 ， ａ ＭＰ
［ｒ — — 许用 接触 应力 ， ａ ｏ ］ ＭＰ 外星 轮滚 柱 式 超 越 离 合 器 是 一 种 通 过 主 、 从 动部 分相 对运 动 速度 的 变化 或 旋 转 方 向 的变 换 能 自动 接合 或脱 开 的离 合 器 。这 种 离合 器 仅 在 一个
ｃ ——滚柱与工作 面的接触点 到离合 器轴心 线 间 的距 离 ， ｍｍ ｄ —— 滚 柱直 径 ， ｍ ｍ
Ｄ—— 内环 直径 ， ｍｍ
— —
当量弹性 模 量 ， ａ ＭＰ
—
方 向上输入 传递扭矩 ， 当输 入方 向相反或者在 而 传动方向上输 出端转速超过输入端 转速时 ， 自 则 动脱开。
— —
示， 主要 由外星轮、 内环 、 滚柱 、 保持架和弹簧等零
件 构成 ， 靠 滚 柱 的 楔 紧 作 用 传 递 扭 矩 。为 了获 依 得 楔形 间 隙 ， 现夹 紧 或放 松 滚 柱 ， 实 以达 到离 合 器 接合 或松 脱 的 目的 ， 星 轮 的工 作 面通 常 情 况 下 外 为 ３个轴 向平面 ， 外 ， 另 工作 表 面 也 有 对数 螺 旋 面 和偏 心 圆弧 面 等 不 同形 式 。其 中 ， 面形 式 的 外 平 星轮 工作 面 容 易 加 工 ， 楔 角 随 滚 柱 和 平 面 的 磨 但 损会 发生 变化 ， 式 的离合 器 使 用 寿命 不 长 ； 此形 对 数螺 旋 面的楔 角 为常 数 ， 随磨 损 而 变 化 ， 形 式 不 此
离合器需要传递的转矩 ， ｍ Ｎ・ ｍ ｚ —滚 柱数 — 滚柱 与 外 星轮 、 内环 间 的静 摩擦 系
— —
，
—
—
面形式 的高 ３— ． ３ ５倍。但若 在平面形式 的工作 面上镶嵌硬质合金块 ， 则其耐磨性会显著提高口 。 Ｊ
图 １ 示 的外 星轮 工作 面为 偏心 圆弧 面形 式 。 所 如 图 １所示 ， 星 轮 上 具 有 与 滚柱 数 目相 同 外 的型腔 ， 柱通 过保 持架 定 位 ， 持 架 则 通 过外 星 滚 保 轮型腔定位 ， 在弹簧 的作用下 ， 滚柱滑至外星轮型 腔 中的工作 面上 ， 当在 内环 上 施 加 转矩 时 ， 滚柱 就 被楔 入 内环 和 外 星 轮 工 作 面 之 间 ， 时 闭 锁 这 些 同
外 楔 角 ， 。 （）
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内楔角 ， 。 （）
Ｐ—— 滚柱 与外 星 轮接 触点 的 当量半 径 ， ｍ ｍ
收稿 日期 ：０ １—１ １ ； 回 日期 ：０ ２— ２— ８ ２１ １— ８ 修 ２１ ０ ２
零件来 传递转矩 ， 离合器处 于 自锁状态 。 这些滚
滚柱 所受 摩擦力 为
Ｆ ＝Ｎ ｔ Ａ Ａａ １ ｎ ０， Ｆ ＝ ｔｎ∞ 。 Ｂ ＮＢａ
１ 外 星 轮 （ 动元 件 ）２ 内 环 （ 动兀 件 ）３ 弹 簧 ； 一 从 ；一 主 ；一
（） ２ （） ３
（） ４
接触 角 为
＝ ＋∞。
４ 一滚柱 ；一保持架 ５
图 １ 外 星轮 滚柱 式超 越 离合 器 结构 示意 图
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外 星轮 对滚 柱 的摩擦 力 ， Ｎ 弹簧压 紧 力 ， Ｎ
Ｆ —— 内环对 滚柱 的摩 擦力 ， Ｂ Ｎ
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１ 基 本 结 构及 工 作 原 理
外 星轮 滚柱 式超 越 离 合器 基 本 结 构 如 图 １所
Ｋ —— 与 原动机 类 型有 关 的动 载荷 系数 Ｋ —— 与工作 机类 型有 关 的动 载荷 系数 ２
摘要 ： 介绍 了外星轮滚柱式超越 离合器 的基本结构及 工作原 理 ， 析 了接触角及 其他 参数 的选取 ， 分 最后 给 出了
该类型超越离合器 的一般设计方法 。
关键词 ： 超越离合器 ； 星轮 ； 外 滚柱 ； 接触角 ； 转矩 中图分类 号 ：Ｈ１３４ Ｔ ３ ． 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ０— ７ ２ ２ １ ） ５— ０ ５—０ １０ ３ ６ （ ０２ ０ ０ １ ４
如 图 ２所 示 ， ＡＡ Ｂ 中 ， 于 Ｏ 在 Ｏ 由 Ａ＝Ｏ ＝ Ｂ
柱的楔入仅在 主动元 件 （ 内环 ） 图比从动元 件 试
ｌ ２ ３ ４ ５
ｄ２ 则 ｔ＝ｔ， ／ ， ， Ｏ 即该 类 型 超 越 离 合 器 的 内、 楔 角 外
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内环对滚柱 的合力 ， Ｎ 离合 器 的计 算 转矩 ， ・ ｉ Ｎ ｍｌ ｌ
的离合器工作性 能稳定 ， 使用 寿命长 ， 但加工 困 难 ； 心 圆弧 面 的加 工 难 易 程 度 和 使 用 寿 命 则 在 偏
前两 种形 式 之 间 ， 形 式 的 离 合 器 使 用 寿 命 比平 此
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１ ６・
《 轴承） ０ ２ Ｎ ． ） １ ． ｏ５ ２
尺 ， 向沿 Ａ 方 Ｂ的连线 由 Ｂ指 向 Ａ 。
弹簧压紧力 及弹簧对其产生 的摩擦 力很
小， 为简 化计 算忽 略不 计 。此 时 ， 柱处 于平 衡 状 滚
态， 由平衡条件得
Ｒ ：ＣＯＳ ：ＣＯＳ ∞ ： 一 Ｒ～。 （） １
精度 系数
￡ — 滚柱 中心 到离 合器 中心 间的距 离 ， ｍ — ｍ ｍ—— 滚柱 质量 ，ｇ ｋ
— —
离合 器转 速 ， ｍｉ ｒ ｎ ／
ⅣＡ —— 外 星轮 对滚 柱 的正压 力 ， Ｎ
Ⅳ — — 内环对滚 柱 的正 压力 ， Ｎ
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外 星轮对 滚柱 的合 力 ， Ｎ
！ Ｑ 二Ｚ 量 三
轴承
２ １ ９５ ０ ２ 期
ＣＮ４１ — １ ４ １ ８／ＴＨ Ｂｅ ｒ ｇ ２ ２， ． ａｉ ０１ Ｎｏ ５ ｎ
外星轮滚柱 式超 越离合器的设计
陈怀刚 ， 梁兴江 ， 李慎华 ， 圣卿 赵
（ 阳轴研科技股份 有限公司 ， 南 洛 阳 ４ １３ ） 洛 河 ７ ０ ９
符 号说 明
６ — 滚柱 长度 ， ｍ — ｍ
Ｈ—
—
接 触应 力 ， ａ ＭＰ
［ｒ — — 许用 接触 应力 ， ａ ｏ ］ ＭＰ 外星 轮滚 柱 式 超 越 离 合 器 是 一 种 通 过 主 、 从 动部 分相 对运 动 速度 的 变化 或 旋 转 方 向 的变 换 能 自动 接合 或脱 开 的离 合 器 。这 种 离合 器 仅 在 一个
ｃ ——滚柱与工作 面的接触点 到离合 器轴心 线 间 的距 离 ， ｍｍ ｄ —— 滚 柱直 径 ， ｍ ｍ
Ｄ—— 内环 直径 ， ｍｍ
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当量弹性 模 量 ， ａ ＭＰ
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方 向上输入 传递扭矩 ， 当输 入方 向相反或者在 而 传动方向上输 出端转速超过输入端 转速时 ， 自 则 动脱开。
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示， 主要 由外星轮、 内环 、 滚柱 、 保持架和弹簧等零
件 构成 ， 靠 滚 柱 的 楔 紧 作 用 传 递 扭 矩 。为 了获 依 得 楔形 间 隙 ， 现夹 紧 或放 松 滚 柱 ， 实 以达 到离 合 器 接合 或松 脱 的 目的 ， 星 轮 的工 作 面通 常 情 况 下 外 为 ３个轴 向平面 ， 外 ， 另 工作 表 面 也 有 对数 螺 旋 面 和偏 心 圆弧 面 等 不 同形 式 。其 中 ， 面形 式 的 外 平 星轮 工作 面 容 易 加 工 ， 楔 角 随 滚 柱 和 平 面 的 磨 但 损会 发生 变化 ， 式 的离合 器 使 用 寿命 不 长 ； 此形 对 数螺 旋 面的楔 角 为常 数 ， 随磨 损 而 变 化 ， 形 式 不 此
离合器需要传递的转矩 ， ｍ Ｎ・ ｍ ｚ —滚 柱数 — 滚柱 与 外 星轮 、 内环 间 的静 摩擦 系
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面形式 的高 ３— ． ３ ５倍。但若 在平面形式 的工作 面上镶嵌硬质合金块 ， 则其耐磨性会显著提高口 。 Ｊ
图 １ 示 的外 星轮 工作 面为 偏心 圆弧 面形 式 。 所 如 图 １所示 ， 星 轮 上 具 有 与 滚柱 数 目相 同 外 的型腔 ， 柱通 过保 持架 定 位 ， 持 架 则 通 过外 星 滚 保 轮型腔定位 ， 在弹簧 的作用下 ， 滚柱滑至外星轮型 腔 中的工作 面上 ， 当在 内环 上 施 加 转矩 时 ， 滚柱 就 被楔 入 内环 和 外 星 轮 工 作 面 之 间 ， 时 闭 锁 这 些 同