弧块式低副单向超越离合器制造技术

在现有的楔块式单向超越离合器中的楔块分别与内、外环构成高副。由于是线接触，单向脉动循环的压、切应力使疲劳极限降低，传递转矩小。由于接触面积小，变形大，空转角度大，效率低，在开、合次数增多时，寿命低。在现有的单向超越离合器上只增加弧块，使外环、弧块、楔块、内环之间用转动副连接，则成为弧块式低副单向超越离合器如图１。由于低副是面接触，疲劳极限增大，可传递大转矩。变形小，空转角度小，效率高。不受开、合次数限制、寿命长。它可用在脉动无级变速器上或其它地方。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】目前对脉动无级变速器的研究与开发已是热点<1>，但它的关键零件是采用现有的超越离合器，由于它寿命、效率低，传递转矩小，使这种已有几十年历史很有前途的产品发展一直是缓慢的。要提高它的性能，其归根结底是在超越离合器中采用高副或低副的问题。1现有的单向超越离合器介绍现有常见的内环为凸圆弧的楔块式单向超越离合器如附图说明图1所示。<2>1)楔块在接触点上的压力<2>接触点a 接触点bFnb=TeRZtgθ---N[2]]]>式中 Te——离合器的计算转矩N.mmR、R0——外环内半径及内环外半径mmZ——楔块数量、θ——内、外环接触点的楔角在和中，因为R＞R0，所以Fna＞Fnb为降低a点的压力，可用内环为凹圆弧的楔块式单向超越离合器如图2所示。在图1上的a、b点及图2上的b点是楔块在弹簧拉力作用下，分别与内、外环构成高副接触线，并获得一定的起始磨擦力。以能传递转矩而不打滑的条件是＝4°-5°θ＝3°-4°。图1、2上的a、b点均受单向脉动循环的挤压应力及切应力。2)强度计算<2>a点的接触强度条件取r=R04]]>E＝200×103N/mm2化简后 式中Z——楔块数目B——高副线接触长度mm当外环顺时针转动时，起始磨擦力使楔块与内、外环自锁，三者同步转动。外环反时针转动时，外环与楔块脱开，内环不转动。由于是高副使单向脉动循环的挤压应力和切应力增大，使疲劳极限降低，传递转矩小。由于接触面积小，弹性变形大，空转角度增大，效率低。不但抗冲击性能差，在开合次数增加时，寿命低。因此只能用在普通工作场合。2弧块式低副单向超越离合器的结构与计算为了满足脉动无级变速器对超越离合器的要求本人提出新构想，在图2的结构上只增加弧块，并把外环、弧块、楔块、内环之间用转动副联接。则成弧块式低副单向超越离合器如图3所示。在图3上有半经为R的转动副一个，半经为r0的转动副两个，共三个转动副，其摩擦园半径分别是ρ和ρ0。弹簧的拉力总是使楔块、弧块有顺时针转动的趋势，并使三个转动副获得一定的起始摩擦力。1)三个转动副的自锁条件当外环顺时针转动时三个转动副均自锁不能转动的条件是合力作用线ca与O1摩察园相切，与O和O2摩擦园相割。即三个转动副均自锁时，才能自锁。在转动副的滑动面上，只要有一个自锁点则该转动副即可自锁。取ρ＝μRρ0＝μr0则 sinθ=μRR=μ]]>由于＞θ，故自锁是在三个转动副擦条件相同的情况下，只需使≤arcsinμ一搬摩擦系数可取μ＝0.14，即＝8°以能传递转矩而不打滑的条件是≤5°，一搬取＝4°～5°，θ＝3°～4°，当外环反时针转动时三个转动副均示自锁的条件是，O2的摩擦园在af线外左侧。由于转动副O2不自锁，其余的二个转动副也不能自锁。在实际工作中，外环顺时针转动时三个转动副均自锁。由于存在阻力矩使零件产生弹性变形，楔块受压而缩短，使外环、弧块、楔块顺时针转动一个微小的空转角度。当楔块中的内应力增加到能使内环转动或楔块不再缩短时，内环才能和外环同步转动。当外环反时针转动时，三个转动副均不自锁，内环不转动。当楔块中的应力为零时，三个转动副又获得了起始的摩擦力。2)在图3中弧块、楔块在ac方向所受挤压力F由导出 由于ac线在c、d点之间，弧块在R弧上稳定。3)弧块、楔块在ac方向的挤压强度σpσp=FS---J/mm2[5]]]>式中S-楔块的有效截面积mm2由和得式中 S-楔块的有效截面积mm2由和得 当由5°转到4°时，σp增大1.26倍。4)a、b、c截面切应力ττ=QS---N/mm2[7]]]>式中 Q——截面上的剪力Na点是危险点， 由和式得 由于是转动副，三个剪切面均为圆弧形状，增加了抗剪能力，实际值要比计算值大。5)在同一低副中σp与τ之比为K由÷得σpτ=2sin2α=K]]>当Φ＝5°时，K＝11.62而对同一种材料一搬[σ]p[τ]=1.96~3.2]]>故低副强度校核应以σp≤p为准。6)参数相同的高、低副τ之比为K由÷得 由可看出①只增大低副中的S时，中τ减小，故K增大。②只增大高副中的B时，中τ减小，故K减小。③只增大Z时，由于中的Z是在根号内，使τ增大，故K值增大。④只减小Te时，高副按线接触使中τ增大，故K值增大。只增大Te时，高副由于变形而向低副转化，使中的τ降低，故K减小。⑤只减小时，高副中挤压应力增大，使中τ增大，故K增大。例设Z＝15 S＝30×40＝1200mm2B＝30mm＝5° Te＝8×106N·mm 带入 K＝145即在此相同参数时高副比低副切应力大145倍7)在＝5°时，ac长度计算在图3中，ac是弧块，楔块长度之和。用Δaoc、Δcof、Δacf的余弦公式，整理后得一元二次方程。用求根公式求出ac的长度(过程省略)。设R＝200mm R0＝100mm ＝5° 由求出ac＝100.18mm。当＝4°时ac＝100.11mm。即ac缩短量ΔL＝0.07mm占全长0.069％。8)工作时的ac变形ΔL也可由虎克定律求出ΔL=FLES---mm[12]]]>由和 式中L为空载时＝5°时的ac长度9)求疲劳极限<3>按疲劳极限的经验公式对结构钢的脉动循环应力的疲劳极限只取拉压σ0＝1.42σ-1＝1.42×0.23(σb+σs)＝0.32(σb+σs)式中σ0-为脉动循环的拉压疲劳极限如采用45号钢正火 σb＝623Mpa σs＝376Mpa则σ0＝0.32×999＝319Mpa即取σ0＝319Mpa 按S-N曲线属无限寿命设计10)超越离合器的失效由和已知ac由5°转到4°时ΔL＝0.06mm，而σp增大1.26倍。如果在此时的σp＜p，自锁角可稳定在4°上，如果此时σp＞p，自锁角还会变小，达到应力上的平衡。如果是高副角变小，楔块会发生翻转。对低副来说也会使效率降低，摩损增大，使离合器失效。11)比较高、低副超趣离合器的寿命在相同转矩的条件下，低副比高副接触应力小，摩损小，因此低副比高副寿命长。12)比较高、低副超越离合器的机械效率影响机械效率的主要因素是空转角度，它属于损耗功。在转矩相同的条件下低副接触应力小，变形小，空转角度小，因此低副比高副效率高，具体数值由实验测定。3结论1)用低副代替高副在超越离合器的性能上是个飞跃。2)制造难易程度相差不大。3)为开发脉动无级变速器创造了条件参考文献1.阮忠唐 机械无级变速器设计与选用指南北京化学工业出版社 19992.徐灏机械设计手本文档来自技高网...

【技术保护点】
弧块式低副单向超越离合器是由楔块［１］、内环［２］、弹簧［３］、弧块［４］、外环［５］组成，其特征是外环［５］、弧块［４］、楔块［１］、内环［２］之间用三个转动副连接；当外环［５］顺时针转动时三个转动副均自锁，内环［２］、外环［５］同步转动；当外环［５］反时针转动时三个转动副均不自锁，内环［２］不转动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王树春，
申请(专利权)人：王树春，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]