一种离合齿轮用弹簧设计方法技术

本发明专利技术公开了一种离合齿轮用弹簧设计方法，本发明专利技术首先对离合器接触曲面进行有限元离散并做受力分析，然后根据需要的转矩范围计算得到所需要弹簧的参数。本发明专利技术采用有限元思想对离合器的接触面进行离散，从而达到了很高的计算精度，且通过对扭矩的工作范围实现了对弹簧内外径和环绕圈数的快速设计。簧内外径和环绕圈数的快速设计。簧内外径和环绕圈数的快速设计。

【技术实现步骤摘要】
一种离合齿轮用弹簧设计方法

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[0001]本专利技术属于机械领域，具体涉及一种离合齿轮用弹簧设计方法。

技术介绍
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[0002]舵机在运行时，容易出现超负荷装袋，导致电机传动轴或传动齿轮等出现损伤。因此本公司专利技术了一种离合器具体如图1和图2所示。其采用端面为锯齿的离合齿轮和弹簧实现传动以及过载保护。其中弹簧是保证离合器在保证额定转矩内正常工作，而超出额定转矩后能够进行过载保护的关键。
[0003]但是额定转矩不仅与弹簧的制作材料有关，还与锯齿端面之间的摩擦力以及锯齿端面的轴向位移距离有关，但是锯齿为曲面状，所说义在不同状态下，摩擦力不同。因此在制作不同规格离合器时，通常需要不断进行尝试，且在不同适用环境更换弹簧材料时，也需要重新尝试，导致弹簧设计费时费力，需要进行改进。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的在于提供一种离合齿轮用弹簧设计方法，本专利技术采用有限元思想对离合器的接触面进行离散，从而达到了很高的计算精度，且通过对扭矩的工作范围实现了对弹簧内外径和环绕圈数的快速设计。
[0005]为解决上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离合齿轮用弹簧设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、得到单个离合齿轮上锯齿的数量，即为离合齿轮间的接触面个数N；基于有限元思想，然后将每个接触面离散为m个单元，则有：式(1)中，T为离合轴的扭矩；N为接触面个数，m为单个接触面的单元数，α
i
为第i个单元形心处法线与离合轴线的夹角；为单元i的形心到离合轴线的位移矢量，μ为接触面间的摩擦系数，F
ni
为单元i的接触力，f
i
为单元i的摩擦力；F
ti
为F
ni
沿齿轮端面的分量，f
ti
为f
i
沿齿轮端面的分量；步骤二、令接触面单位面积上的接触力为P，则式(1)写为：式(2)中，s
i
为单元i的面积；式(3)中，γ
i
为接触力在xy平面即离合轴径向截面内的投影与向量间的夹角；步骤三、得到弹簧的弹力F：F
si
和f
si
分别为接触力与摩擦力沿离合轴轴线方向的分力；将公式(3)代入公式(4)得：步骤四、需要保证在额定转矩下接触面不出现相对滑动，则有：其中，T0表示齿轮轴额定输出转矩；F0表示保持额定转矩时的弹簧预紧力；在限定的最大转矩下，接触面需要相互脱离，则有：其中，T
e
表示限定的最大转矩；F
s
表示接触面相互脱离的弹簧最大弹力；m1为接触面最
顶端1行的单元数；步骤五、根据弹簧的弹力公式有：F0＝kΔl
0 (8)Δl0表示弹簧预紧力为F0时的弹簧的预压缩量，k表示弹簧的理论弹性系数，进而得到：F
s
＝k(Δl0+h)
ꢀꢀ
(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，周长江，刘辉华，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：