單向離合器又稱自由輪、單向輪、超越離合器或限速器，視其所起的作用而用不同的名稱。單向離合器廣泛用于機(jī)械傳動(dòng)式和液力機(jī)械傳動(dòng)式工程機(jī)械，尤其是在變矩器、變速箱中。單向離合器用來(lái)在起動(dòng)時(shí)將驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸聯(lián)成一體傳遞力矩；起動(dòng)后飛輪帶著驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，使驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸脫開(kāi)，防止電樞軸超速，造成飛散事故。用于各種起動(dòng)機(jī)中的單向離合器有滾柱式、彈簧式和磨擦片式等多種型式。
運(yùn)動(dòng)方式
單向離合器有兩種運(yùn)動(dòng)方式：
??扭矩傳遞或稱接合；
??空轉(zhuǎn)或稱超越；
設(shè)備功能
單向離合器具備以下功能：
a 超越離合器
當(dāng)單向離合器的動(dòng)力輸出部分（內(nèi)環(huán)或外環(huán)）轉(zhuǎn)速比動(dòng)力源（外環(huán)或內(nèi)環(huán)）還快時(shí)，離合器處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外環(huán)沒(méi)有任何連動(dòng)關(guān)系，此謂單向離合器的單向超越功能。
b 定位離合器
將直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的圓周步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，此謂單向離合器的分度功能。
c 逆止離合器
將單向離合器用于物料輸送設(shè)備（如皮帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等），以防止設(shè)備在無(wú)動(dòng)力源時(shí)倒退或反轉(zhuǎn)。此謂單向離合器的單向逆止功能。
設(shè)備分類(lèi)
單向離合器的作用是使某元件只能按一定的方向旋轉(zhuǎn)，在另一個(gè)方向上鎖止。
可分為滾子式單向離合器和楔塊式單向離合器兩種類(lèi)型。
一般來(lái)說(shuō)，前者使用得更為普遍一些。當(dāng)然，在自動(dòng)變速器中，單向離合器的使用還不僅僅局限于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如，在液力變矩器的導(dǎo)輪支承處，也采用了單向離合器。
單向離合器俗稱單向軸承，也是僅能單一方向（順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较颍﹤鲃?dòng)的機(jī)械傳動(dòng)基礎(chǔ)件。
當(dāng)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)被動(dòng)元件時(shí)只能單一方向傳動(dòng)，若動(dòng)力源轉(zhuǎn)變方向時(shí)，（如順時(shí)針變?yōu)槟鏁r(shí)針?lè)较颍粍?dòng)元 件則會(huì)自動(dòng)脫離不產(chǎn)生任何動(dòng)力傳送的功能。
具體有一下4種類(lèi)別：
1、逆止器
2、超越離合器
3、定位離合器
4、傳遞扭矩式離合器
換擋特性影響
可控型單向離合器（Selectable One-way Clutch，簡(jiǎn)稱SOC）是指一類(lèi)可受控于使能（接合）或失能（超 越）模式下的單向離合器．由于滾柱式單向離合器工藝成熟、工作可靠，因此本文試制了一種滾柱式可控單向離合器，主要包括外圈、內(nèi)圈、滾柱、彈簧、撥爪及帶有控制銷(xiāo)的撥叉環(huán)等，實(shí)物照片如圖1所示．
由圖1（a）可見(jiàn)，當(dāng)滾柱被撥爪限制在其運(yùn)動(dòng)軌道較寬的位置時(shí)，滾柱無(wú)法將內(nèi)圈的扭矩傳遞至外圈，此時(shí)內(nèi)、外圈沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，單向離合器處于失能狀態(tài)．由圖1（b）可見(jiàn)，當(dāng)滾柱撥爪限制時(shí)，單向離合器可根據(jù)內(nèi)、外圈的相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向自動(dòng)實(shí)現(xiàn)接合或超越，單向離合器處于使能狀態(tài)．
研究單向離合器直接接合時(shí)產(chǎn)生沖擊的極端工況，構(gòu)造圖2所示的傳動(dòng)原型，該傳動(dòng)原型是由兩個(gè)可控型單向離合器和兩對(duì)齒輪副組成的兩擋變速器．其中，SOC1，SOC2分別代表兩個(gè)可控單向離合器．由圖2可見(jiàn)， SOC1，SOC2的內(nèi)圈均與輸入軸相連，外圈分別與一擋主動(dòng)齒輪、二擋主動(dòng)齒輪相連，一、二擋從動(dòng)齒輪均與輸出軸相連．
當(dāng)該原型機(jī)在一擋工作時(shí)，SOC1接合，SOC2被控于失能狀態(tài)，動(dòng)力經(jīng)一擋齒輪副輸出．設(shè)此時(shí)輸入軸的轉(zhuǎn)速為v，一擋傳動(dòng)比為i，則輸出軸的轉(zhuǎn)速為：
（1）
由于一、二擋從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速與輸出軸的轉(zhuǎn)速相等，且一、二擋齒輪副均為常嚙合齒輪副，則此時(shí)二擋主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速v可由輸出軸的轉(zhuǎn)速和二擋傳動(dòng)比i計(jì)算得到：
（2）
由于ii，故，即在一擋工作時(shí)，二擋單向離合器內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速（與輸入軸的轉(zhuǎn)速相等）高于外圈的轉(zhuǎn)速（與二擋主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速相等）．此時(shí)，若控制二擋單向離合器進(jìn)入使能狀態(tài)，SOC2將接合，SOC1將超越，動(dòng)力將會(huì)由一擋切換至二擋輸出．當(dāng)在二擋工作時(shí)，設(shè)輸入軸的轉(zhuǎn)速為v′，則輸出軸轉(zhuǎn)速v′為：
（3）
此時(shí)一擋主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速v′為：
（4）
可見(jiàn)SOC1內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速低于外圈的轉(zhuǎn)速，因此，SOC1處于超越狀態(tài)．此時(shí)，若控制SOC2進(jìn)入失能狀態(tài)，動(dòng)力將無(wú)法通過(guò)二擋齒輪副傳至負(fù)載．此時(shí)處于空擋，輸入軸的轉(zhuǎn)速將快速升高并超過(guò)，從而SOC1由超越變?yōu)榻雍希瑒?dòng)力將由二擋切換至一擋輸出。
設(shè)備接觸摩
多體接觸型單向離合器與常見(jiàn)的滾柱式定向離合器不同，是通過(guò)多個(gè)接觸體與外圈和內(nèi)圈的接觸摩擦，實(shí)現(xiàn)兩軸間定向轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的機(jī)械裝置，具有承載性能好、精度高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，特別適用于防止逆轉(zhuǎn)的機(jī)械傳動(dòng)中，已在汽車(chē)、航天等機(jī)器傳動(dòng)中得到應(yīng)用。隨著汽車(chē)等運(yùn)載機(jī)械的快速發(fā)展和使用條件的提高，對(duì)這種離合器的設(shè)計(jì)和使用提出了更高的要求。本文作者依據(jù)彈性理論和有限元方法對(duì)該離合器摩擦鎖緊特性和摩擦鎖緊中接觸體和內(nèi)外輪的接觸特性及承載性能進(jìn)行研究分析，探討多體接觸型單向離合器的摩擦[及承載特性，為設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用提供可靠依據(jù)。
如圖3所示的單向離合器是由內(nèi)部的多個(gè)接觸體與內(nèi)外圈軌道面相接觸形成摩擦鎖緊而進(jìn)行工作的，因離合器 是靠摩擦體和內(nèi)外圈的摩擦嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，所以接觸面的幾何形狀和接觸狀態(tài)對(duì)傳動(dòng)特性有很大的影響。從離合器整體來(lái)看，有n個(gè)接觸體，每個(gè)接觸體在傳動(dòng)過(guò)程中都要同時(shí)與內(nèi)外圈接觸，一般情況下各個(gè)接觸體與內(nèi)外圈的接觸狀態(tài)和傳遞的載荷是相同的，因此可以取任意一接觸副對(duì)該離合器的摩擦學(xué)和承載接觸特性進(jìn)行分析。
摩擦鎖緊分析：
圖4表示離合器的內(nèi)外圈和接觸體的幾何和力學(xué)關(guān)系。若設(shè)內(nèi)外圈和接觸體接觸的法線的夾角為α，內(nèi)外圈的軌道半徑為R 和R，接觸體接觸點(diǎn)的曲率半徑為R和R ，接觸體的接觸點(diǎn)的曲率中心O 和O之間的距離為e，接觸體與外圈和內(nèi)圈的兩接觸點(diǎn)C和C 的距離為L(zhǎng) ，上下接觸處的楔角為θ， β，根據(jù)所傳遞力矩的平衡條件 (阻 力矩) 和幾何關(guān)系有：
(1)
(2)
若給定傳遞力矩T，既可由方程(1)， (2) 解出兩接觸點(diǎn)的摩擦力 和F，若給出材料的摩擦因數(shù)f ， f也可求得接觸點(diǎn)的法向壓力N和N ，由此不難得知接觸體與內(nèi)圈的壓力大于外圈。另外，由圖2并根據(jù)幾何關(guān)系有：
(3)
(4)
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參考資料 >