13.一种只能星轮主动的滚柱式超越离合器.pdf

第2 9卷第4期一种只能星轮主动的滚柱式超越离合器文章编号:1 X科一2539(2朋5)以一仪打1一0 2一种只能星轮主动的滚柱式超越离合器(商丘师范学院 物理系,河南商丘4 7姗)杨三序摘要一种带拨爪滚柱式超越离合器,主要由外环、星轮、滚柱、拨爪环和 环 叉组成,在环 叉 和拨爪环对滚柱的约束下,离合器自动 实现只能星轮主动的 功能。若外环 主动时,离合器不会接合,星轮不随外环运动。文中以人力三轮车驱 动机构为例说明了这种离合器的用途。关键词拨爪滚柱式超越离合器星轮主动三轮车驱动机构引言一般的滚柱式超越离合器能人为地选择外环和 星轮谁为主动。本文设计的一种带拨爪单向滚柱式超越离合器,只能星轮为主动。而若外环主动时,离合器不会接合,星轮也就不随外环运动。具有这种特殊功能要求的离合器,能满足一种新型人力三轮车的设计需要。目前人力三轮车已成为老年人的代步工具。而传统的三轮车都采用链传动,乘骑姿势 为坐骑式,重心高,道路不平时容易翻车,对老年人来说不安全。三轮车的驱动机构采用本文 的超越离合器后,乘骑姿势可为半躺式,重心明显变低,骑行舒适安全。1离合器的结构和工作原理1.1主要结构离合器的结构见图1。2)若星轮主动相对于外环逆时针转动时,滚柱处于空隙的宽敞部位(见图中的双点划线滚柱),离合器呈分离状态,外环不随星轮转动;拨爪环A厂厂、A-A5:I令令令李李丫护体人人协协勺勺勺_:麒黔止止外环2.拨爪环3.滚柱星轮图1离合器的结构示 意图拨爪环的控制机构示意图见图2。图中:1.拨爪环;2.环叉,它卡在拨爪环的槽内,上端的 圆孔铰接在机架上。1.2离合器的工作状态分析1)图1中,若星轮主动相对于外环顺时针转 动时,滚柱被摩擦力转动而滚向空隙的收缩部位,楔紧在星轮与外环之间(见图中的粗实线滚柱),离合器接合,外环随星轮一同转动;图2拨爪环控制机构示意图3)若外环相对于星轮主动顺时针转动时,工作状态与状态l)一致,星轮不随外环转动;4)若外环相对于星轮主动逆时针转动时,图2中环叉与拨爪环槽之间的摩擦力使得拨爪环相对于星轮静止,滚柱在拨爪环的约束下不滚向空隙的收缩部位,离合器呈分离状态,星轮不随外环转动。从上面的分析可知,星轮能主动单向驱动外环,而外环不管主动向任何方 向转动时都不能驱动星轮;在上述四种工作状态中,拨爪环对滚柱的控制都是 自动进行的,不需人为操纵。星轮相对于机架转动时,环叉与拨爪环槽之间始终存在摩擦,但由于它们之间的摩擦力很小,能量损耗也相应很少。1.3主要参数确定图1中楔角a(与滚柱接触的两触点间的切线所成的夹角)的大小对离合器的工作性能有显著影响:a太小,滚柱不易脱开;a过大则不易楔合。对于钢质摩擦面一般取a二7 o。若由结构尺寸取外环内径 几=7 7、滚柱直径d=6时,楔紧平面至轴心线的距离2(D z一d)eo sa一d(77一6)c os v o一632.2 41 1 卫n机械传动2X)5年动,离合器分离,车辆靠惯性滑行前进。|子八|/2.1应用举例应用于人力三轮车的滚柱式超越离合器总成结构以以以汤及二_/Zg倔纵 舀奎吕彭-图3人力三轮车的滚柱式超越离合器总成总成结构见图3。图中:1一自行车涨闸轮毅图;2一拨爪环;3一外环,其外圆与轮毅1内孔过盈配合;4一滚柱,共5件;5一环叉;6一驱动轮,它左端外圆与拨爪环2内孔间隙配合;7一钢丝绳,它绕 在驱动轮6右端的V型槽 内,内端固定在轮缘上,外端沿 图3A一A剖视图中力F的方向伸出;8一挡圈,GB/T 89 4.1-198 6;9一一发条弹簧轴,它旋紧在轮轴上,与轴挡锁紧;10e e一-发条弹簧,它内端固定在发条弹簧轴9上,外端固定于驱动轮6的V型槽底,具体固定方式和旋向见图3A一A;n一车架;1 2一端盖,它紧扣在驱动轮6右端,起密封防尘作用;13一钢丝挡圈,防止拨爪环2相对于驱动轮6向左窜动;14一轴承,G B/T2 76一199 4,它的外圆上磨出5个均布并平行于轴线的平面,形成离合器星轮的楔紧平面,并与驱动轮6左端 内孔过盈配合后组成离合器的星轮,较好地解决了星轮工艺性差、加工困难的问题;15一轴承座,它左端 与轮毅1焊接在一起,右端与轴承1 4内孔配合,并加挡圈8防止轴承松脱。图中的其它零件为 自行车的通用件。2.2整车驱动机构示意图车驱动机构示意图见图4。图中:1一前轮;2一摇杆,图中用双点划线画出了它的两个极限工作位置;3一车架;4一限位块,用橡胶材料制成,用来限制摇杆2逆时针摆动时的上极限位置,防止摇杆与钢丝绳共线而出现死点;5一脚蹬;6e s一钢丝绳;7一.座椅;8一后轮;ge s一超越离合器。图3所示的超越离合器总成装在后轴左端,右端还有一套与之对称,每套都能单独工作。钢丝绳位于后轮内侧。图4中用虚线简笔画出了乘骑人。2.3三轮车的工作原理乘骑人向前蹬动图4中的摇杆使其顺时针摆动时,图3A一A中的钢丝绳由力F向右拉动,带动驱动轮顺时针转动,驱动轮左端与轴承组成的星轮也随着顺时针转动,离合器接合,外环通过轮毅带动车轮向前转动。驱动轮顺时针转动的同时,将发条弹簧上紧。乘骑人脚向后退时,发条弹簧放松,带动星轮逆时针转图4整车驱动机构示意图乘骑人推车后退时,后轮带动图l中的外环逆时针转动。此时若离合器接合,星轮将随外环一同逆时针转动,钢丝绳拉动图4中的摇杆逆时针摆动,当摇杆被限位块挡住后,车就不能后退了。但由于本离合器具有专为解决此问题而设计的环叉和拨爪环,此时离合器的外环 不能驱动星轮,所以也就能顺利倒车了。3结论文中离合器外环相对于星轮主动向任何方向转动时,星轮都不会随外环转动,使得离合器只能星轮为主动,这是本超越离合器的重要特点。采用本离合器驱动机构的人力三轮车具有如下优点:l)图4中根据人体工程要求确定座椅面离地面 的高度为3 取nu xl,不到一般人力三轮车座面高度的1/2,重心明显变低,乘骑姿势为半躺式,骑行安全舒适,很适于老年人乘骑;2)这种三轮车没有了一般三轮车的飞轮,也就没有了飞轮内棘牙从棘轮背上滑过时的响声,因 而噪音/、;3)文中的离合器比一般飞轮结合平稳,所以蹬动踏板时腿感舒适;4)该车后轴左、右两端的超越离合器都能独立工作,乘骑者单脚也可蹬车驱动,因此适于一条腿残疾的人乘骑;5)该车乘骑和驱动方式新颖、安全,因此除作为代步工具外,还可以作为儿童的游乐玩具。文 中所述的三轮车已在商丘市仁和机械公司小批量生产。参考_文献1吴宗泽.机械零件.北京:中央广播电视大学出版社,1 98 6.39 0一39 52成大先.机械设计手册北京:化学工业出版社,20 02(6):2 75一27 93北京市 东城区自行车修配厂.自行车的使用和维修.北京:人 民出版社,19 76.1 11一119收稿日期:2(X冲的巧作者简介:杨三序(19 5卜),男,山东曹县人,高级工程师2仪)5年英文摘要3街ie sa lla】ysisS imula t io nCa x nT heCo ll加ctStr已弥o fP lateC皿1Me ch翻垃,1 1袱t hTr田”Ia坛19RO lle rM心访n gF 心 11口we r WuY面ping,Z ha n gShll xa n,huC ha o yin g(6 6)Abstra CtWh亡nt h ew o r k in gloa(I is large,t hecolll习ts tr es sh et w ee nea z nsur f acea nd f o U。、ve ren dsh ee o l l lest hema inea useo fea mm eeha-n ismf a il峨.Butintllete xtl)洲永习幻utea m,t heco llta ctstr es sea leu la t-i飞pr oe e s s15s eldon d ise u ssed.In而sp即e r,山eea le沮a ting met ho df ort hee on ta cts t r esso fpla teea mm eeh耐s mw it htr a nsla tingr o l le rm ov ingf o llo w er15pr ese l lted,a nd s om eex出rl P le sa r eg iv e n.Keyword s:CamH ig hpairm e ch耐smCu r v atu r eradiusCof l ta ctslress块veIOPmento rCon i回51州触e e11)ub l eEnve10Pi n gCylhldriea lWon.叭币e elHob P e n g兀a o,z ha oSh u ji e(6 9)A加tr actTll ef onl ljn g州n cipl eo fc on ica le nv e1o n in gw or mw he elh ob15de s er ih ed,t heeu r vesur f acee明a tio no feon iea len v el叩ing明n n15deduced,andt h e引。nn乏1 1P r of i leo ft hew o r m、vhe el ho b15ea le己a ted.护1llee x cel l en tl祀If o r nlal lc eo fco r nc滋ellv elo P in gw or mw he el ho bd e-sigledandmall lf actu r eda ceo汕n gt ot he洲n eiP le15四v ed.Key wo rd s:D ou b lee nvelopin gg e斌n g从、r mw h e e lhobT a ne rg hn d in g叭41e elA R心e rov e r刊叨亩19Clutcho jdyD r iv e nb ySpide r”“.”“”“”ya l lgS(7 1)Abstr actA动erov e r r u x u ungelu t chw it hpu she rd o g可ye o nsisrso fO tltel,t ing,spid er,n川七 r,push erd o gr i嗯出ldf or k.Ineo n str a intoft h efrkandt h epllsh ard ogr ingtot hendler s,t h eeluteha eh ie v e stheodyspide rd r iv i ngf U netio na lltO l ll a石ca l l y.I ft heO I Jtel,r i飞面ve s,t heelutehw o ntjoin ta n dt h es P id erw o ntm ov ea lo ngw it ht h eou te rr ing.T heus ageo f血5k in do felu teh15ex v la in edw it ht hee xan llleO ft hem田11洲”,e rt r ieyele s而vi飞m eellanis m.Keywonl s:P usherd ogRollero ve飞el u tehSpide r面vingT r icy cl e s面v in gm ec h俪s mDe s ig na nd AP Pl iC a肠o no fGe ar一R冶ckStra ightLIl le肠月 免r e ntia l玩ubl i ngMe c恤耐sm”Cll e l lg山dl o ng,ua ngMu,hG e,U山n g(7 3)A bst阳以The俪ig htf ol去 1价expa n sio nm ech丽s mo ft hr ee一d i-51011走dstor ello us es t a cke r(s哪eia ltr a l l甲r t e rf orm a ter ia lsa nds 目P P lie s)n eed sabi一d i r ec t i o na le xlanso nina nespe eia l lyna r r o wspa c ew it hs户己 Ci滋 r e甲iir e m entsf o rth er ig id it y,m o ve m en t,f l丽bil it ya ndr e lia bili-t y,、丫heh15ad i 伍et i lt yint hest r netund desi罗O fstackel s.踢s四b-le mw ass ohe tl场u singt h egea r一r a ckstr al gh t五nedi l】论r ent ia ldo u-bli嗯m eehan is mO fU此e一l即e rf r eig htlbrkb们andg ain ingab et te rpr a(t iea lefl毛etinoper a tio nKeywords:B i一d ir ec t ion aleXIa ns io n,Tll r e e一layerf r eig h tf ork lif t,St r aig htlinedif f er e n t ia l,Do ull i嗯釉pi柳LSpdllgo fCla nlP II唱D e城c eo fle si,xu e浅i ju n,buHu ang hu缨,饥wen jia n,ea。黝中a ng(8 1)A bstr ac tela mPingd ev iee15w idelyu sedinma n vm a chin es.Weu seo fI heo画miza tio nt ode si邵ar a l id iyI oo se n51 rln罗ofela mP ingd ev ie ew it hspr i飞5lhbrcl”1甲e r ly.Bya l 平liea t io npr aCtie al l,it15n otor i lyr edu(ed t hew eig h to f此ma ehine,buta ls oiner ea 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ia n g,Ca oQ iu x Ja(8 6)A bstr a ctG ea rt r ad itio nar n alluf aetu r epr o ce s sa nd卿upma e扭ni吧t e ch ni明e峨b r ie f lyi n tnxlu ee d洲nl ema nuf;e腼n gop er aoon义h ed u l-in gr l lelll。)din罗a rgrO l llr n a c肠n ing15g iv e n.T hemet ho d15h en ef itt or ed ue e脚eessin gtimea nde os tO fv r odu ctio n.Key”.川s:晓a rMa llu五IctL i r e卿c es s袱,uphi n i n gMa nulbct丽n g叩e r a ti o ns ch el i习in g