滚柱式超越离合器失效分析及结构优化
超越离合器的基本结构和特点
利用牙的啮合、棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩的离合器.楔块超越离合器用异形楔块代替滚柱作为楔紧件,是用楔块和内、外滚道组成摩擦副的一种离合器.当内环、外环与楔块间无相对运动,转向相同,转速相等黑暗,才能传递转矩,否则均为相对滑动,这种不传速转矩的滑动状态称为超越.楔块超越离合器主要有基本型、无内环型和带轴承型.其连接形式分为键连接、齿轮连接、带轮连接、链轮连接、螺栓连接等.滚柱式超越离合器根其内轭（星轮）位置不同分为外星轮为外星轮和内星轮两种,所谓轭是指圆柱与圆柱孔的共轭面,而星轮是具有容纳滚柱的凹槽的零件.为了便于加工和保证加工精度,内星轮式的被广泛采用.按星轮工作面的形状不同,又可分为平面型、对数螺旋面型和偏心圆柱面型等三种.。
超越离合器的工作原理和结构分析
超越离合器的工作原理和结构分析超越离合器是一种常见的汽车零部件，它在汽车的传动系统中扮演着重要的角色。
本文将对超越离合器的工作原理和结构进行详细的分析。
首先，我们来了解超越离合器的工作原理。
超越离合器主要通过离合片的接触与分离来实现离合和结合的功能。
当驾驶员踏下离合踏板时，通过液压或机械的方式，离合器工作。
离合片之间的摩擦力将发动机的动力传递到传动装置上，从而使车辆移动。
而当离合器踏板松开时，离合片之间的接触被断开，这样发动机的动力就不再传递到传动装置上，车辆停止运动。
接下来，我们将对超越离合器的结构进行分析。
超越离合器通常由压盘、车架、离合片、凸轮、压紧弹簧等几个主要部分组成。
首先是压盘，它位于离合器的内部。
压盘通常由金属材料制成，其作用是通过压紧离合片，将发动机的动力传递到传动装置上。
其次是车架，它是离合器的主要支撑部分。
车架的设计通常考虑到离合器的稳定性和结构的强度，以确保离合器在工作时可以承受较大的压力和摩擦力。
离合片是超越离合器中的关键部分，也是实现离合和结合功能的主要组成部分。
离合片通常由摩擦材料制成，具有良好的摩擦性能和耐磨性。
离合片之间通过摩擦力实现传动动力的传递，当两个离合片紧密接触时，发动机的动力便传递到传动装置上，使车辆运动。
凸轮是离合器的控制装置，它位于离合器的内部，通过机械或液压的方式控制离合片的接触与分离。
凸轮的设计通常考虑到离合器的灵活性和响应速度，以保证离合器的工作效率和稳定性。
最后是压紧弹簧，它位于压盘和离合片之间，通过弹性力将离合片紧密地贴合在一起。
压紧弹簧的设计通常考虑到离合器的紧固力和压力的平衡，以确保离合器在工作时能够正常运转，并且具有较长的使用寿命。
综上所述，超越离合器是一种常见的汽车零部件，它通过离合片的接触与分离实现离合和结合的功能。
超越离合器的主要结构包括压盘、车架、离合片、凸轮和压紧弹簧等几个部分。
了解超越离合器的工作原理和结构对于理解汽车传动系统的工作原理和维修保养具有重要意义。
装载机变速器常用超越离合器的分析与比较
装载机变速器常用超越离合器广西柳工集团有限公司詹永红容丽萍黄福兴4摘要超越离合器是目前国产装载机变速器常用的构件。
本文分析了国内装载机变速器所采用的具有代性的两种超越离合器的优缺点和失效的主要原因。
目前，国内装载机多采用前后的行星式动力换挡变速器和双涡轮变矩器。
双涡轮的动力需采用超越离合器自动合成输出，所以超越离合器在国产装载机上被广泛使用。
1滚柱式超越离合器概述超越离合器的基本构件是内环凸轮1滚柱2和外环齿轮31.当载装机处于高速轻载工况时，内环凸轮1的转速。
2高于外环齿轮3的转速4，滚柱2沿方向旋转而脱开，外环齿轮3空转，内环凸轮1的动力单独输出，超越离合器处于分离状态。
当装载机处于低速重载工况时，内环凸轮1的转速2低于外环齿轮3的转速，滚柱2沿，方向旋转而被楔紧，内环凸轮1和外环齿轮3的动力合成输出，超越离合器处于接合状态。
超越离合器的这种脱开和楔紧是随着外载荷的变化而自动进行的，不需要人工控制。
超越离合器能正常工作，必须使滚柱2能正常脱开或楔紧。
2装载机变速器常用超越离合器目前，国内装载机变速器普遍采用以下两种结构的超越离合器皆为滚柱式超越离合器，23.为了分析方便，2有隔离环的定为人型以柳工为代，3无隔离环的定为3型以杭齿为代。
凸轮1滚柱2外环齿轮3隔离环4弹簧5柱垫6和压盖7.柱垫6的主要功能是避免弹簧5在压盖7上留下压痕和防止弹簧的磨损压盖留下压痕后，弹簧与隔离环摩擦。
压盖7和弹簧5的作用是给隔离环4个逆时针方向的作用力，使隔离环4沿逆时针方向推动滚柱2至楔紧位置，以便超越离合器能迅速接合。
凸轮1滚柱2外环齿轮3顶销4和弹簧5.顶销4和弹簧5的作用是推动滚柱2至模紧位置，使超越离合器能迅速接合。
3两种超越离合器的优缺点分析3.1优点入型超越离合器的优点零件强度高。
，装配简单方便。
8型超越离合器的优点零件机加工精度要求低，如内环凸轮1各滚道面的分度误差不影响离合器的正常工作；内环凸轮1各滚道面到其中心距离的误差也不影响离合器的正常工作。
从装载机超越离合器故障谈运行的可靠性
从装载机超越离合器故障谈运行的可靠性济南钢铁集团总公司汽运公司 刘先坤随着市场经济建设的逐步深入,工程机械在冶金运输过程中的作用愈加重要,其可靠性越来越受到人们的关注。
由于工程机械作业环境较差,加之操作者工作量大、技术水平一般较低,严重影响了工程机械的运转效能。
济钢汽运公司的2台ZL500装载机均为临沂工程机械厂生产,其液力变速箱使用厦门的配套产品,因工作场地地形复杂,路面恶劣,加之车辆不能及时维修保养,使装载机使用可靠性降低。
1 故障现象故障之一表现为车辆在正常行驶的时候,一度出现行驶无力,变速箱压力仅有500kPa,在空挡位置无压力,为此,我们更换了CBG2040变速泵,故障仍然没有消失,并伴有变速箱温度过高,挂挡异响的现象。
待温度降低后,装载机虽然能够运行,但是仍然运行无力。
当装载机下坡或滑行时,变速箱油压仍然降低。
我们判断大超越离合器失效是造成故障的主要原因,通过解体液力变速箱,发现大超越离合器滚柱保持器断裂造成大超越离合器失效。
更换大超越离合器后,故障即被排除。
此后,另一辆装载机又发生了同样的故障,我们采用直接更换大超越离合器的措施,及时解决了问题。
2 故障分析2 1 原理由于工程机械经常工作在动载变化大、地形复杂、路面恶劣的工况下,因此传动系广泛采用液力变矩器。
ZL50装载机液力变矩器简图见图1,其大超越离合器结构见图2。
可以看出第1、2涡轮通过与之相连的轴及上面的轮齿把动力传至变速箱的情况,当外负荷较小或高速行驶时,因变速箱输入齿轮转速比大超越离合器外环齿轮的转速高,使大超越离合器滚子空转,此时,2级涡轮单独工作。
当外负荷增加而使车轮速度降低时,变速箱输入齿轮的转速逐渐下降。
如果输入齿轮的转速小于大超越离合器外环齿轮的转速,滚子被夹紧,由第1涡轮传来的动力经滚子传至大超越离合器凸轮,由于凸轮与输入齿轮为螺栓连接,此时,变矩器自动地由第1涡轮和第2涡轮同时工作。
图1 ZL50装载机液力变矩器简图1 手提螺栓2 滚轮3 凸轮4 变速箱箱体5 超越外环齿轮6 中间输入轴7 超越离合器8 210轴承 9 110轴承图2 大超越离合器损伤部位简图1 第2涡轮2 导轮3 第1涡轮4 泵轮5 第2涡轮套管轴 6 第1涡轮轴 7 大超越离合器外环齿轮2 2 分析由以上原理可知,液力机械变矩器通过2级涡轮将动力传给变速箱。
基于有限元法的滚柱体式超越离合器性能分析
系 ， 出 了 摩 擦 自锁 条 件 及 滑 动 摩 擦 区 间计 算 的新 方 法 ， 滚 柱 体式 超越 离 合 器 的 设 计 和 应 用 提 供 理 论 基 础． 提 为
关 键 词 ： 柱 体 ；超 越 离 合 器 ；强 度 特 性 ； 擦 自锁 滚 摩
中图 分 类 号 ： ＴＨｌ ； Ｈｌ７ ｌ Ｔ ｌ
ｆｉｔｏ ｎ ｅｖ ｌ ｓｐ ｔｆ ｒ ｒ ｒｃｉｎ ｉ ｔｒ ａ ｕ ｏ ｗａ ｄ，ｗｈ ｃ ｒ ｖｄ ｓｔ ｅ ｒ ｔｃｆｕ ｄ ｔ ｎ ｆ ｒｄ ｓｇ ｎ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｉ ｉｈ ｐ ｏ ｉｅ ｈ ｏ ｅ ｉ ｏ ｎ ａ ｉ ｏ ｅ ｉｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｏ ｃ ｏ
ｐ ｔ ｔｏ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｌ ｓ ｒ ｔｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｌ ａ ｙ ｉ ｆｉ ｕ ｔ ａ ｉ ｎ，ｔ ｉ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ａ ｉ ． Ｎｕ ｅ ｉａ ｎ ｌ ｓｓ ｄ ｓ ｌ ｓ ｓ ａ ｌ ｈｓ ｔ ｏ ｓ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅｖ ｌ ｄ ｍ ｒｃ ｌ ａ ｙ ｉ ｉｃｏ ｅ ａ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｌ ｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｌ ｔ ｈ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｔ ｃ ｔ ｔ ｎ ｏ ｄ，ｌ ａ — ｅ ｒｎ ｅ ｆ ｒ ｈ ｎ ｅ ｎ ｌ ｅ ａ ｉ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｃ ｕ ｃ ｔ ｕ ｔ ｒ ，ｃ ｎ ａ ｔ ｓ ａ ｅ ａ ｄ ｌ ａ ｏ ｏ ｄ ｂ ａ ｉｇ ｐ ｒｏ —
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滚柱式单向超越离合器的受力和运动分析
３ ． 滚 柱式 单 向超越 离 合器 的 自锁条 件 和基 本几 何计 算 下面 对 滚柱 式单 向超 越 离合 器的 自锁 条件进 行 简要 分析 。
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２５
考索 ・ 探 微
课程教育 研究
Ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
滚柱式单向超越离合器的受力和运动分析摘要本文对滚柱式单向超越离合器的结构组成和工作原理作了介绍并对其的自锁条件并列出了其基本几何尺寸计算公式以便学生能更好更全面地理解滚柱式单向超越离合器的工作原理等相关知识
课 程 教 育 研究
Ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
我 们在 对 学生讲 授 机械 设 计 和机 械 基 础课 程 中的 滚 柱式 单 向超 越 离合 器 的 工作原 理 时 ． 发 现有 不少 学生 对 滚柱 式单 向超 越 离合 器 工作 原理 中的 不 同运动 情 况的 原 因不 能较 好地 理 解 ， 特 别 是在 以星轮 为 主动 件 时 ， 觉得 更难 理 解。 为此 ， 我 们在 这 里对 滚柱 式 单 向超越 离合 器的运 动 和 受力 情况 作一 基础 性 分析 。 １ ． 滚 柱 式单 向超 越 离合 器 的结 构组 成和 工 作原 理 首 先介 绍一 下 滚柱 式 单 向超 越 离合 器 的 结构 组 成 和 工作 原 理． 如图 １ 所示． 滚柱式单向超越 离合器主要 由星轮 ４ ， 带外圈 ｍ 的 齿轮 ２ ． 滚柱 ３ 及 弹簧销 ７组成 。其 工作 原 理 是 当外 圈 ｍ 为主 动 以慢 速 逆 时针 方向 回 转 时 ． 滚柱 在 摩擦 力 的作 用 下 ， 被 楔 紧在 外 圈 与 星轮 之 间 ． 这 时外 圈通 过 滚柱 带动 星轮 （ 轴） 以慢 速 逆 时针 方 向 同 步回 转 ； 在 外 圈 以慢 速 逆 时针 方 向回 转 的 同 时 ， 若 轴 由另 外 一 个运 动 源 （ 如 电动 机 ） 带动 快速 作 同方 向回转 ， 此 时 由 于星轮 的 回 转速 度 高 于外 圈 。 滚 柱从 楔 缝 中松 回 ． 使 外 圈与 星轮 脱 开 ． 按 各 自的速 度 回转 而 互不 干扰 （ 即此 时星轮 超越 外 圈快速 运 动 ） ： 当 电动机不带动轴快速回转时，滚柱又被楔 紧在外圈与星轮之 间， 使 轴 随外 圈作 陧速 回转 。反之 ． 当星轮 ４为主 动 以慢 速顺 时针 方 向回转时， 滚柱被楔紧在 外圈与星轮之 间， 这 时星轮 （ 轴） 通过滚 柱 带 动 外 圈作 顺 时针 方 向 同步 回转 ； 若 外 圈回转 速度 高于 星轮作 快 速 同方 向 回转 ． 则 外 圈超 越 星轮 ， 按 各 自的速 度 同 方 向 回转 而 互 不 干扰 ： 而 当星 轮 逆 时针 方 向 回 转 时 。 则不 能 带动 外 圈作 同方
滚柱式超越离合器失效分析及结构优化
关键词:滚柱式超越离合器 失效分析 结构优化 试验验证
中图分类号:TH133.31
文献标识码:A
文章编号:1672-3791(2017)06(a)-0017-03
超越离合器是一种特殊的机械离合器,在机械传动中由主、从 动部分相对运动速度变化或旋转方向的改变使其自动楔紧或脱 开。主动元件只能从单一方向使从动元件转动,如果主动元件改 变方向,从动元件就自动脱离不传递动力,故又称单向离合器。常 用超越离合器有滚柱式超越离合器和斜撑式超越离合器两种结 构形式,其分别利用滚柱或楔块作为楔紧元件来传递扭矩。
通过在系统中传动箱两个带轮中各安装一套超越离合器A和
超越离合器B,两套离合器类型结构相同,均为滚柱式超越离合
器,在安装时,两个带轮中超越离合器安装方向相反,就能通过带
传动来实现双驱动和双速驱动的动力自动切换,不需要手动操
控。
双驱动和双速驱动系统中传动箱所用滚柱式超越离合器的工
作方式为:
(1) 当驱动装置A按图示箭头方向旋转时,超越离合器A楔紧,
5 mm
楔角ε 10°
偏心圆弧面半径ρ 27.5 mm
滚柱数 Z 18
内圈外半径 R
22.5 mm
具有容纳滚柱的凹槽零件,按星轮工作面的形状不同,又可分为 平面型、偏心圆柱面型和对数螺旋面型等三种。滚柱式超越离合 器由于滚柱在内、外圈之间能自由转动,与内、外圈接触点经常变 化,磨损比较均匀、当短时过载时,滚柱打滑不会破坏离合器,在 扭矩减小后,离合器仍能楔紧恢复正常工作状态,可靠性高等特 点。
带动从动装置按同一方向旋转。此时,超越离合器B脱开,驱动装
置B不连动。
(2)反之,当驱动装置B按图示箭头方向旋转时,超越离合器B
楔紧,带动从动装置旋转,离合器A处于脱开状态,驱动装置A不
滚柱超越离合器 标准
滚柱超越离合器标准滚柱超越离合器（RCC）是一种新型的离合器技术，在近年来得到了广泛的应用和研究。
它具有独特的工作原理和优势特点，为汽车行业的发展和进步做出了重要的贡献。
本文将全面介绍滚柱超越离合器的工作原理、结构特点、优点和应用前景等方面。
一、滚柱超越离合器的工作原理滚柱超越离合器（Roller Clutch Clutch，简称RCC）通过滚柱传递扭矩，实现离合和连接的功能。
它的工作原理可以分为两个阶段：启动阶段和传动阶段。
1. 启动阶段：在启动阶段，离合器压盘施加一定的压力，滚柱在内外圈夹持的作用下，滚动并将力传递到输出轴。
在此过程中，压盘和输入轴之间的液体填充了滚柱和滚道之间的间隙，使滚柱可以自由地滚动。
2. 传动阶段：一旦滚柱达到一定的转速，离合器的离合压力会减小，并且滚柱将不能再自由地滚动。
此时，滚道上的摩擦力会将滚柱锁定，使得输出轴与输入轴相连，实现了扭矩传递。
二、滚柱超越离合器的结构特点滚柱超越离合器的结构相对简单，主要由压盘、滚柱和滚道等组成。
1. 压盘：压盘是滚柱超越离合器的关键组成部分之一，它通过压力来控制滚柱的启动和离合过程。
压盘通常由液力传动系统或机械装置提供压力，使滚柱能够传递扭矩。
2. 滚柱：滚柱是滚柱超越离合器的核心部件，它通过滚动来实现扭矩传递。
滚柱通常由抗磨材料制成，如钢或特殊合金。
滚柱的数量和排列方式会直接影响到离合器的性能和承受扭矩的能力。
3. 滚道：滚道是滚柱超越离合器中用于引导滚柱滚动和承受滚柱扭矩的部件。
滚道通常采用槽状结构，抗磨材料也是重要的选择因素之一。
滚道的几何形状和表面处理质量会直接影响到离合器的传动效率和寿命。
三、滚柱超越离合器的优点相较于传统的常规离合器，滚柱超越离合器具有以下几个优点：1. 承载能力高：滚柱超越离合器的结构特点使其能够承受较大的扭矩和轴向负载，具备很高的承载能力。
2. 工作可靠性好：滚柱超越离合器通过滚动来实现扭矩传递，相对于常规离合器的摩擦方式，其摩擦面积小，摩擦损耗低，工作可靠性更高。
关于CW6280B卧式车床进给超越离合器的修复办法
关于CW6280B卧式车床进给超越离合器的修复办法摘要：卧式车床进给超越离合器在使用过程中，随着时间的延长，其会出现不同程度的老化及技术落后等现象。
因此，为使机器能正常的运转，必须对陈旧的设备及时进行修复和改进。
关键词：CW6280B卧式车床进给超越离合器修复办法超越离合器，又称单向离合器或定向离合器，即只能顺着一个转向传递转矩。
分为滚珠式超越离合器和滚柱式超越离合器、棘轮式超越离合器。
通常自行车上的“双盖按铃”就是滚珠式超越离合器的实际应用，后轴上的“飞轮”就是棘轮式超越离合器的实际应用。
本篇文章只讨论常用于机床上的滚柱式超越离合器。
其结构原理见下图：星轮和外环都可以分别用作主动件或者从动件，两者依靠圆柱面定中心，而且两者之间有若干个楔形槽。
滚柱夹在槽中，弹簧用很小的压力把滚柱推向楔形槽的收缩段而与星轮和外环靠紧。
工作原理如下：若星轮为主动件并且顺时针方向转动，或者外环为主动件并且逆时针转动，或者主动件与从动件同时同向转动且相对转动方向与上述情况相似时，则滚柱所收到的摩擦将使滚柱向槽形的收缩段滚动而楔紧，从而拖动从动件转动，此时的离合器即进入结合状态。
当相对转向与上述情况相反时，滚柱则滚向楔形槽的宽敞部分，即脱离楔紧状态而使离合器处于分离状态。
超越离合器结构简单，结合平稳，采用这种离合器可以简化传动系统，但传递的扭矩较小，且一般只能传递单方向扭矩，极限转速为400-2500转/分。
CW6280B车床进给系统分为横向进给和纵向进给，纵向进给即在二维空间属于Y方向，控制车床的小刀架沿着±Y方向移动，分为手动和半自动控制移动；横向进给控制车床的溜板向即大托板在±X方向上移动，也可以手动和半自动控制其移动。
CW6280B车床通过滚柱式超越离合器将从主轴箱输出的源动力传递给机床的进给系统，然后再经过一系列齿轮分别控制其横向进给和纵向进给。
滚柱式超越离合器的星轮通过单个滑键槽与主轴箱的输出轴联接，主轴箱的输出轴即光杠在工作时总是按单一方向转动，滚柱式超越离合器的外环通过齿轮与进给系统联接。
摩托车发动机多滚柱式超越离合器的开发设计(1)
c）结构类似 3 柱本体时，珠子同样具有“自适应性” 和“容错能力”。总的来说，与 3 柱本体相比，提高了产 品的可靠性和耐久性 ；
d）产品失效后不易卡死，摩托车能实现脚启动或下 坡触发启动。
缺点 ： a）价位高，通常是 3 柱本体的 2 倍，制作难度和复 杂程度比 3 柱高，比 16 珠、20 珠等低 ； b）与 3 柱一样，同样存在本体滚槽较长，珠子滑移 距离较长，形成的瞬间冲击大、噪声大等缺点 ； c）与 3 柱一样，锲角同样偏小，只有 5-7°，不利 于改善耐磨性，也不利于超越离合器解锁 ； d）重庆厂家同样存在拉削滚槽时，普遍未对拉刀因 自重产生掉刀现象采取工艺措施，以及以滚槽定心，在工 艺上就很难保证本体有较高的同轴度。 结论 ：6 柱本体和 3 柱本体比，虽然改善了产品的平 顺性、可靠性、耐久性和承载能力，但承载能力仍然不够， 只能使用在 200mL 及以下排量。 2.1.3 20 滚珠超越离合器 优点：锲块式结构，承载能力较高，冲击小，噪声低。 缺点 ： a）价位高，通常是 3 珠本体的 3 倍，制作难度和复 杂程度高，成本高 ； b）安装螺孔处无法避开滚珠的径向挤压力，在使用 中易破裂导致产品失效 ； c）容错能力差，要求各相关尺寸必须保证高精度， 才能保证较高的可靠性。当关联尺寸的精度不够高时，或 者经一定程度的磨损后，其保持架很容易断裂或变形，导 致珠子散落，使超越离合器失效，这也是失效的主要根源； d）失效后，超越离合器易卡死，导致严重的后果 ： 发动机卡死，无法实现脚启动，车辆也无法推移，极易损 坏启动电机轴齿及相关发动机机体 ； e）珠子虽然多达 20 个，但接触面积短小，耐磨性改 善并不充分。
变速箱超越离合器浅析
变速箱超越离合器浅析2002-11-28超越离合器是行星式变速箱总成中的一个极其重要的部件，而国内生产的超越离合器质量都不稳定，使用寿命大约３０００小时。
随着市场的需求，装载机吨位逐渐加大，用户对超越离合器的使用寿命要求就越来越高，经常出现超越离合器工作不到２０００小时就失效，对装载机生产厂家来讲就是信誉下降。
更换一次超越离合器十分麻烦，至少损失２５００元以上，对用户来讲往往延误工期，造成不必要的损失。
目前国内装载机普遍采用两种变速箱总成的形式：一种是行星式液力机械动力换档变速箱，另一种是定轴式液力机械动力换档变速箱。
我们这里主要谈一下行星式液力机械动力换档变速箱。
行星式液力机械动力换档变速箱的最大特点是，装载机只需要两个前进档和一个后退档，就能实现装载、行驶、后退的全部变速功能，使装载机有极强的自动适应外界阻力的调节功能。
当装载机在正常需要较高的前进和后退的速度时，超越离合器自动分离，让二级涡轮独立工作，就是由二级涡轮输出的动力通过二级输出齿轮、中间输入轴将动力传入各个档位，使装载机能实现变速行驶，从而实现物料迅速进行转移。
当装载机在铲装作业过程中外界阻力突然增大，例如遇到铲装大物料时，超越离合器在双涡轮变矩器的配合工作下，自动降低转速、增大转矩，使车轮产生足够的动力进行正常的铲装工作。
而当铲装阻力相当大时，超越离合器的结构特点就会更加充分显示出来，此时的超越离合器会自动处于完全的楔紧状态，即外环齿轮、内环凸轮、中间输入轴形成一个刚体，变矩器一、二级涡轮同时工作，将所有产生的转矩传递给超越离合器，外环齿轮和中间输入轴同时给变速箱传递动力。
装载机经常出现轮边打滑，一般称作为“失速”状态，就是超越离合器利用双涡轮变矩器的特点实现的，变矩器泵轮在发动机高速旋转的驱动下，而变矩器一、二级涡轮转速为零，此时输出的转矩为极大值，装载机轮边驱动力也就为最大值。
一般５０型装载机可产生１３吨以上的推进力。
行星式变速箱的超越离合器就是利用自身单向离合作用，配合变矩器外特性实现以上自动适应外界工况的功能。
影响超越离合器寿命的零件质量问题
影响超越离合器寿命的零件质量问题三明齿轮箱有限公司李芳慧单向锁止的超越离合器以其独特的功能在ZL40/50装载机上的应用已经几十年了, 几十年来,该结构对我国装载机行业发展的起到了至关重要的作用.但是超越离合器的质量长期不稳定,也是制约装载机质量提高的关键因素.占有国内绝大多数市场具有代表性的厦工、柳工生产的ZL40/50装载机所采用的超越离合器,是国内装载机行业普遍使用的最典型的结构,配件随处可以买到,从通用性和维修方便性来说,确实有其生存的良好土壤.但作为一种在恶劣环境下工作的设备,可靠的产品质量和性能,是提高工作效率、保证工程进度的先决条件，但超越离合器的寿命有的确实太短，一般仅有几来月。
从技术设计方面来说，这种超越离合器无论从选择材料、设计精度要求以及强度等方面都能达到使用寿命5000小时以上，在实际工作中，确有个别使用达9000小时还未更换，仍在正常工作的超越离合器，因此，该结构的合理性是不容置疑的，关键的关键还在于零部件的制造质量，只有在保证零部件质量的前提下，才能保证超越离合器的总体质量和寿命。
这点在失效的超越离合器上得到了有力的验证，可以说，所有的早期损坏的超越离合器都是因不合格的零件引起的。
一.超越离合器的功能超越离合器由外环齿轮、滚柱隔离环、滚柱、凸轮、弹簧压盖和弹簧组成, 超越离合器总成中的凸轮由二十根螺栓固定在中间输入轴上,外环齿轮通过110及210轴承支撑在中间输入轴上.从变矩器输出的动力分别从中间输入轴上齿轮和外环齿轮集中到中间输入轴，给换档行星排提供动力。
由于变矩器具有随外载变化自动适应调整输出转速和转矩的能力，给超越离合器的使用提供了条件。
当装载机外界载荷较小时，变矩器输出较高的转速和较小的转矩，此时，外环齿轮与凸轮之间存在转速差，滚柱随外环齿轮自由转动，超越离合器不传递动力给中间输入轴。
当装载机外界载荷较大时，变矩器随外载变化自动降低转速，外环齿轮与凸轮之间转速差逐步缩小，当两者转速差降为零时，外环齿轮通过滚柱与凸轮结合成一体，变矩器输出的动力经外环齿轮和中间输入轴上齿轮传递到中间输入轴上，给整个换档行星排提供动力。
一种滚柱式超越离合器的改进设计
一种滚柱式超越离合器的改进设计朱胜;李萍;井江【摘要】Based on the flaw of roller overrunning clutch , which resulted in the broken of the universal joint , we analyzed the structure problem . To improve the design of the overrunning clutch , we solve the unreliable fix in the overrunning clutch and verified the design improvement and ensured the clutch in safe and reliable operation .%针对滚柱式超越离合器结构存在缺陷，导致传动轴运转过程中受到冲击导致十字轴断裂的故障，通过对超越离合器的结构进行详细的分析，找到了结构所存在的问题，通过对超越离合器进行改进设计，解决了超越离合器弹簧固定不可靠的问题。
改进后的结构经过了试验验证，保证了超越离合器安全、可靠工作。
【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P151-153)【关键词】滚珠;超越离合器;设计【作者】朱胜;李萍;井江【作者单位】湖北三江航天万山特种车辆有限公司地面装备研究所，孝感432000;湖北三江航天万山特种车辆有限公司地面装备研究所，孝感 432000;湖北三江航天万山特种车辆有限公司地面装备研究所，孝感 432000【正文语种】中文滚柱式超越离合器是一种随速度变化或回转方向的变换而能自动接合或脱开的离合器，利用滚柱对外环及星轮同时楔紧作用来传递单向运动和扭矩，在机械传动中广泛地用作速度转换装置、逆转装置和间歇运动装置。
在某型专用车车载发电机组的二档变速箱中，使用了滚柱式超越离合器，由于该超越离合器的结构缺陷，导致发电过程中出现传动轴十字轴断裂故障。
车床超越离合器的结构原理与调整维修
潍坊工商职业学院毕业设计任务书
一、课题：车床超越离合器的探究
二、设计任务
1、零件图1张
2、设计论文1份
三、设计要求
1、认真学习机床设备维修有关内容，提倡独立思考与团结协作相结合，深入钻研，主动地、创造性地进行设计。
2、正确全面地分析车床超越离合器结构与故障原因，合理确定故障的排除与调整维修方法，理论与实践充分结合。
3、设计态度严肃认真、一丝不苟，反对照抄照搬，抄袭他人。
4、学会使用相关手册和图表资料。
专业：__________________
班级：__________________
学生：__________________
指导教师：__________________
2010年9月30日。
滚柱式超越离合器的失效及修复
滚柱式超越离合器的失效及修复
熊国才
【期刊名称】《机械工人：冷加工》
【年(卷),期】1996(000)012
【摘要】滚柱式超越离合器(以下简称离合器)因其结构紧凑,传递力矩较大,故常在机床和汽车等传动装置中采用,如图1所示。
离合器经过较长时间的使用,星轮3的楔合面长期承受滚柱2的冲击载荷,金属表面受到挤压,产生塑性变形及磨损等,使星轮3楔合面与滚柱2楔紧部位产生凹陷,最终导致离合器功能失效。
【总页数】1页(P26)
【作者】熊国才
【作者单位】上海重型机器厂
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.4
【相关文献】
1.滚柱式超越离合器的修复方法 [J], 赵汉忠
2.某偏心滚柱式超越离合器失效分析 [J], 都治国;王晋忠
3.滚柱式超越离合器失效分析及结构优化 [J], 郭鑫;王玉飞;沈倩
4.滚柱式超越离合器的自锁失效分析及设计对策 [J], 薛渊;陆念力;王树春
5.滚柱式超越离合器滚柱的运动及弹簧力 [J], 种建明
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滚柱轴承离合器参数分析及优化的开题报告
滚柱轴承离合器参数分析及优化的开题报告标题：滚柱轴承离合器参数分析及优化背景与目的：离合器作为车辆动力传递系统中的必要部件，其密封性能和力学性能对于车辆的驾驶稳定性、节能环保和寿命等具有至关重要的作用。
目前，滚柱轴承离合器已成为离合器的一个重要类型，其主要特点是由多个滚柱体组成的分离部分，可以大大提高转速和扭矩传递能力。
然而，在设计和制造过程中，滚柱轴承离合器的参数选择和优化一直是一个难点，需要综合考虑许多因素，例如滚柱体尺寸、数量和位置等参数对其力学性能和耐磨性的影响。
因此，本文旨在对滚柱轴承离合器的参数进行深入分析和优化，以提高离合器的可靠性和性能，并为其在各种车辆和机械系统中的应用提供参考。
方法与步骤：1. 建立滚柱轴承离合器的力学模型，并通过数值仿真软件（如ANSYS、ADAMS 等）进行有限元分析，模拟离合器的载荷特性和耐久性。
2. 针对不同的离合器参数（如滚柱数量、滚柱体尺寸和位置等），进行模拟实验和比较测试，评估其在各种工况下的耐久性和性能表现。
3. 基于实验结果和模拟分析，建立离合器参数与性能之间的数学模型，并利用优化算法（如遗传算法、粒子群算法等）进行参数优化，得到最优的离合器参数组合。
预期结果与影响：通过对滚柱轴承离合器参数进行深入分析和优化，本文将得到以下预期结果：1. 揭示滚柱数量、滚柱体尺寸和位置等参数对离合器性能和耐久性的影响规律，为进一步研究提供参考。
2. 建立离合器参数与性能之间的数学模型，并提供最优参数组合，为离合器在设计和制造过程中提供优化方案。
3. 提升滚柱轴承离合器的可靠性和性能，在提高车辆驾驶稳定性、节能环保和寿命等方面具有重要影响。
总之，通过本文研究，将有助于推动滚柱轴承离合器的发展和应用，并为离合器的研究提供新的思路和方法。
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滚柱式超越离合器失效分析及结构优化
作者：郭鑫王玉飞沈倩
来源：《科技资讯》2017年第16期
摘要：针对某双驱动和双速驱动系统中传动箱用滚柱式超越离合器在使用中出现的故障进行失效分析，分别从超越离合器的承载能力、外星轮以及弹簧的结构上进行优化设计，并对优化后的超越离合器进行了相关试验验证。
试验结果表明，通过结构优化有效提高了超越离合器的承载能力和使用性能，可为今后类似产品的设计应用提供参考。
关键词：滚柱式超越离合器失效分析结构优化试验验证
中图分类号：TH133.31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（a）-0017-03
超越离合器是一种特殊的机械离合器，在机械传动中由主、从动部分相对运动速度变化或旋转方向的改变使其自动楔紧或脱开。
主动元件只能从单一方向使从动元件转动，如果主动元件改变方向，从动元件就自动脱离不传递动力，故又称单向离合器。
常用超越离合器有滚柱式超越离合器和斜撑式超越离合器两种结构形式，其分别利用滚柱或楔块作为楔紧元件来传递扭矩。
滚柱式超越离合器一般由外圈、内圈、保持架、滚柱和弹簧组成，根据其星轮布置不同，可以分为外星轮和内星轮两种。
星轮是具有容纳滚柱的凹槽零件，按星轮工作面的形状不同，又可分为平面型、偏心圆柱面型和对数螺旋面型等三种。
滚柱式超越离合器由于滚柱在内、外圈之间能自由转动，与内、外圈接触点经常变化，磨损比较均匀、当短时过载时，滚柱打滑不会破坏离合器，在扭矩减小后，离合器仍能楔紧恢复正常工作状态，可靠性高等特点。
1 结构简介
该文所述滚柱式超越离合器用于某双驱动和双速驱动系统中。
所谓双驱动和双速驱动系统是指安装两个驱动装置，从动装置通过传动箱可被其中任何一个或者两个驱动装置所驱动，且从动装置在两个驱动装置的作用下可实现高速或低速运行的系统。
图1为某双驱动和双速驱动系统图。
通过在系统中传动箱两个带轮中各安装一套超越离合器A和超越离合器B，两套离合器类型结构相同，均为滚柱式超越离合器，在安装时，两个带轮中超越离合器安装方向相反，就能通过带传动来实现双驱动和双速驱动的动力自动切换，不需要手动操控。
双驱动和双速驱动系统中传动箱所用滚柱式超越离合器的工作方式为：
（1）当驱动装置A按图示箭头方向旋转时，超越离合器A楔紧，带动从动装置按同一方向旋转。
此时，超越离合器B脱开，驱动装置B不连动。
（2）反之，当驱动装置B按图示箭头方向旋转时，超越离合器B楔紧，带动从动装置旋转，离合器A处于脱开状态，驱动装置A不连动。
该滚柱式超越离合器由内圈、外星轮（外圈）、滚柱和弹簧组成，通过对外星轮设计特殊的凹槽结构实现了在没有保持架的情况下，滚柱和弹簧在安装时不脱落。
图2为滚柱式超越离合器结构图。
2 失效分析
在双驱动和双速驱动系统工作过程中，发现传动箱中超越离合器未能正常传递动力。
通过拆解检查，发现超越离合器中外星轮个别过梁出现断裂、多数弹簧发生严重扭曲变形和断裂现象。
图3和图4分别为该超越离合器中外星轮和弹簧失效状态。
经分析，导致上述现象主要有原因以下几种。
（1）驱动装置功率较大，在起动瞬间对传动箱中超越离合器存在极大的惯性冲击，加之超越离合器在设计初其扭矩储备系数小，抗冲击能力差。
（2）驱动装置停机瞬间，超越离合器中外星轮在惯性力下仍会保持旋转，此时滚柱在离心力作用下，会过度压缩弹簧直至弹簧压并，在频繁的冲击压缩下，弹簧发生塑性变形和疲劳，最终致使弹簧失去弹力。
（3）超越离合器中的弹簧失去作用后，滚柱在惯性力下会直接冲击作用在外星轮的过梁上，致使其发生冲击断裂。
3 结构优化
为解决该滚柱式超越离合器在使用过程出现的故障，提高可靠性，对其结构进行优化设计。
（1）在现有结构尺寸不变的条件下，通过增加超越离合器中滚柱数量，增大离合器的传递扭矩，从而提高其抗冲击载荷能力。
表1为滚柱式超越离合器优化后设计参数。
已知传动箱中超越离合器所需传递扭矩T=102 N·m，考虑在传扭过程中冲击载荷较大，取储备系数，可得超越离合器的计算扭矩。
超越离合器额定扭矩计算公式如下：
滚柱与内圈滚道接触应力：≤
式中，E为材料弹性模量；FN为滚柱与内圈滚道正压力；d为滚柱直径；
Lwe为滚柱有效长度；R为内圈的外半径；Z为滚柱数量；α为楔角；为许用接触应力，离合器额定楔紧次数为106，取3 200 MPa。
经计算得出优化后超越离合器额定扭矩N·M≥TC。
优化前超越离合器中滚柱数Z=16，额定扭矩 N·M，相比之下，通过优化结构设计参数，超越离合器的承载能力增加20%左右。
（2）优化超越离合器中外星轮的结构设计。
目前外星轮的结构设计中，滚柱在惯性力的作用下，会一直压缩弹簧直至弹簧压并为止，对弹簧的使用寿命影响很大。
优化后的结构设计中，外星轮上设计有“限位部分”，通过限制滚柱在惯性力的作用下的后退距离，保护弹簧始终在允许压缩范围内，不会出现弹簧压并现象，从而提高了弹簧以及整个超越离合器的使用寿命。
图5所示为滚柱式超越离合器结构优化前后对比图。
（3）改进超越离合器中弹簧结构形式。
由原来的异形螺旋弹簧改为K字形弹簧。
异形螺旋弹簧的抗惯性冲击能力相对较差，且在多次冲击振动后易发生塑性变形。
而K字形弹簧更安全可靠，且对滚柱的整体受力较均匀，有利于保证超越离合器在楔紧时所需的弹簧力以及在超越脱开时的耐冲击力。
图6为弹簧优化前后结构形式。
4 试验验证
为验证优化后滚柱式超越离合器的承载能力和使用性能，对超越离合器进行了相应的试验验证。
（1）超越离合器承扭试验：实际验证超越离合器的扭矩承载能力。
图7为离合器承扭试验装置示意图。
（2）超越离合器性能试验：实际验证超越离合器在双驱动和双速驱动系统中的楔紧和脱开功能以及动力切换性能。
图8为双驱动和双速驱动系统试验台。
按照优化改进后的方案，试制出10套超越离合器进行试验考核，试验情况如下：
（1）抽取其中2套超越离合器进行承扭试验，得出试验件承扭均超过350 N·m而未发生打滑失效，满足离合器在传动箱中的传递扭矩要求。
（2）在双驱动和双速驱动系统试验台上，10套超越离合器楔紧和脱开功能正常，动力自动切换顺利且性能稳定，可靠地实现了双驱动和双速驱动功能。
试验结果表明，滚柱式超越离合器的优化改进合理有效，解决了在使用中出现的故障，产品性能满足使用要求。
5 结语
该文通过对某双驱动和双速驱动系统中传动箱用滚柱式超越离合器在使用中出现的故障进行失效分析，从超越离合器的承载能力、外星轮以及弹簧的结构上进行优化设计，并对优化后的超越离合器进行了承扭试验和系统性能试验验证。
试验结果表明，通过优化设计有效提高了超越离合器的承载能力和使用性能。
参考文献
[1] 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2001.
[2] 龚正.滚柱式超越离合器关键零件力学分析及结构改进的研究[D].合肥：合肥工业大学，2012.
[3] 汪雪梅，刘丽，吴丽霞，等.滚柱式超越离合器结构改进设计[J].机械工程师，2005（2）：92.
[4] 都治国，王晋忠.某偏心滚柱式超越离合器失效分析[J].科技风，2012（4）：58-60.
[5] 王松林，蒋仁科.超越离合器失效分析及改进[J].工程机械，2010（8）：60-63.。