一種雙向機(jī)械自動同步離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

錢 浩 桂 馨

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇 南京210031）

1 主要組成結(jié)構(gòu)

1.1 整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，該雙向機(jī)械自動同步離合器主要結(jié)構(gòu)包括輸入組件、輸出組件、滑動組件、換向組件和潤滑緩沖結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)。

圖" 雙向機(jī)械自動同步離合器平面結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 輸入組件

離合器輸入組件通過螺栓螺母與外部動力輸入端相連接，是雙向機(jī)械自動同步離合器的動力輸入端，主要由輸入法蘭、輸入軸、緩沖套、緩沖套擋圈和輸入軸擋盤等零件組成，其中輸入軸是該部分的核心構(gòu)件，輸入法蘭直接帶動輸入軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，輸入軸上有外斜齒輪結(jié)構(gòu)。緩沖套和緩沖套擋圈也與輸入法蘭相連，二者構(gòu)成緩沖油腔結(jié)構(gòu)，對滑動構(gòu)件的移動起緩沖作用。

1.3 滑動組件

滑動組件由滑動套、可活動棘輪、棘輪擋圈等構(gòu)成，滑動套是整個雙向機(jī)械自動同步離合器的核心構(gòu)件，其內(nèi)部為與輸入軸上的外斜齒輪相配合的內(nèi)斜齒輪，外側(cè)中部有外直齒結(jié)構(gòu)，通過該外直齒與離合器輸出套內(nèi)齒槽相配合組成齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，用來傳遞轉(zhuǎn)矩。同時外側(cè)右端還安裝有若干可活動棘輪塊，在彈簧的作用下能夠縮回滑動套內(nèi)部，在離心力的作用下又可以彈出，這樣可減小棘爪的磨損。

1.4 輸出組件

離合器輸出組件通過螺栓螺母與動力輸出側(cè)相連，是雙向機(jī)械自動同步離合器的動力輸出端，主要由輸出套、輸出法蘭等零件組成。

1.5 換向組件

一般的超越離合器只能實現(xiàn)單方向超越，但本離合器可以實現(xiàn)雙向超越，只需要手動調(diào)節(jié)位于離合器輸出套外部的換向機(jī)構(gòu)（圖2）即可。

圖- 換向結(jié)構(gòu)三維示意圖

通過以一定角度轉(zhuǎn)動調(diào)整環(huán)，可以讓調(diào)整環(huán)帶動固定其上的彈簧也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，從而推動棘爪實現(xiàn)嚙合方向的改變。即順時針轉(zhuǎn)動調(diào)整環(huán)能實現(xiàn)棘爪的順時針嚙合，逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)整環(huán)能實現(xiàn)棘爪的逆時針嚙合，如圖3所示。

圖* 棘輪棘爪兩種嚙合狀態(tài)

1.6 潤滑緩沖結(jié)構(gòu)

緩沖結(jié)構(gòu)由輸入法蘭、緩沖套和緩沖套擋圈所構(gòu)成的緩沖油腔和滑動套左側(cè)的凸起部分組成，為雙向機(jī)械自動同步離合器接合和脫開過程提供安全保護(hù)。

潤滑油由不需要專門外部輔助的液壓系統(tǒng)提供，只需要裝配時注入輸出套內(nèi)，給離合器內(nèi)各齒輪副、棘輪和棘爪等組件提供潤滑作用。

2 雙向機(jī)械自動同步離合器工作過程

雙向機(jī)械自動同步離合器的核心部件是軸向滑動零件即滑動套，其工作原理與旋在螺栓上的螺母相似，輸入組件的輸入軸與螺栓相似，即當(dāng)螺栓轉(zhuǎn)動的同時限制螺栓上的螺母軸向轉(zhuǎn)動，螺母就會沿螺栓的軸向平動，滑動套相對輸入軸和輸出套的滑動就是利用這個原理實現(xiàn)的。

首先擬定需要順時針嚙合、逆時針脫開，擬定輸入軸的斜齒輪為右旋斜齒輪。如圖4所示，將接合方向調(diào)整裝置調(diào)整到順時針嚙合一側(cè)，當(dāng)輸入側(cè)開始順時針旋轉(zhuǎn)、輸出側(cè)靜止時，棘輪棘爪嚙合，由于輸出側(cè)有負(fù)載，故通過棘輪棘爪的嚙合限定了滑動套的順時針方向轉(zhuǎn)動，在內(nèi)外斜齒輪的軸向分力作用下，滑動套向右平移。平移的過程中棘輪棘爪逐漸脫開，但在完全脫開之前，滑動套上的外直齒將剛好卡在輸出套右側(cè)一組齒槽中，隨著棘輪棘爪的脫開，滑動套上的外齒也完全嚙合在齒槽內(nèi)，最終滑動套在限位擋圈的作用下停止平移。平移停止，離合器也具有了傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。輸入側(cè)的轉(zhuǎn)矩依次通過輸入軸、滑動套和輸出套傳遞到輸出側(cè)。

圖. 順時針同步原理示意圖

而當(dāng)輸入側(cè)的轉(zhuǎn)速比輸出側(cè)轉(zhuǎn)速低時，輸入軸會對滑動套產(chǎn)生向左的軸向力，讓滑動套向左運動?；瑒犹淄鈧?cè)的直齒和輸出套內(nèi)側(cè)的齒槽逐漸脫開，棘輪和棘爪又逐漸會到同一平面上。但是由于此時輸出側(cè)的轉(zhuǎn)速比輸入側(cè)轉(zhuǎn)速高，故棘輪棘爪的相對轉(zhuǎn)向與結(jié)合時是相反的，棘輪棘爪此時不嚙合，不能限制滑動套的轉(zhuǎn)動，滑動套就會跟隨輸入軸一同轉(zhuǎn)動，不再軸向向左運動，動力的傳遞也隨之停止。當(dāng)輸入側(cè)停止轉(zhuǎn)動時，可活動的棘輪結(jié)構(gòu)在彈簧作用下縮回滑動套內(nèi)部，不再與棘爪接觸，避免了長時間超越過程中棘輪棘爪之間的無謂磨損。

若需要逆時針嚙合、順時針脫開，轉(zhuǎn)動換向機(jī)構(gòu)即可。

3 應(yīng)用前景預(yù)測

根據(jù)從齒輪箱制造廠家獲得的信息，我國共有齒輪箱企業(yè)1 000余家，年銷售額超過1億元的企業(yè)有150多家，目前的齒輪箱市場巨大，包括能源、交通等領(lǐng)域都需要與高轉(zhuǎn)矩齒輪箱相配套的盤車裝置。雙向機(jī)械自動同步離合器是該裝置中的重要組件，能替代原有手動離合裝置，具有良好的市場前景。

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