铰杆增力式离心离合器的工作原理与设计地板插座

铰杆增力式离心离合器的工作原理与设计

铰杆增力式离心离合器的工作原理与设计 2011年12月09日 来源： Working Principle and Design of Centrifugal Clutch with Toggle Force AmplifierZHONG Kangmin, et alAbstracts：In this paper, the working principle of a new centrifugal clutch with toggle force amplifier is introduced and the calculating formulae of the output force and torque, joint angular velocity and speed, rated angular velocity and speed and maximum working load of spring are given. The manufacturing cost of a centrifugal clutch with toggle force amplifier is a little bit more than that of commonly used centrifugal clutch while its driving torque is much bigger than that of a conventional one.Key Words：Centrifugal Clutch, Toggle Force Amplifier, Force Amplifying Weight, Driving Weight, Pressure Angle, Angular Velocity, Driving Torque▲1　概述　　目前人们采用的径向离心离合器基本上都是直接作用式的，即离心重块就是力输出元件，与从动件直接接触［1，2］。这种离心离合器一般来说结构尺寸较大，在空间尺寸受限制的场合难以找到用武之地，如用于大功率电动机更显得力不从心；特别是为了获得必要的输出转矩，有时不得不采用摩擦系数较大但磨损却较快的摩擦材料，这无疑使其寿命大打折扣。因此，在设计离心离合器时，如能在保证结构紧凑的前提下，将离心重块产生的离心力，通过增力机构放大后再进行输出，无疑能显著提升离合器的技术指标，并可扩大其应用范围和领域。铰杆增力机构具有摩擦损失小、增力系数大的优点。下面我们要介绍铰杆增力式离心离合器的工作原理和设计时的力学计算问题。2　工作原理　　铰杆增力式离心离合器的工作原理见附图。该离合器具有功能不同的两类重块—输出重块6和增力重块3，二者之间通过斜置铰杆4进行联接；输出重块6和增力重块3的周向位置及运动方向，由固定在主动件5上的导向销1确定。主动件5驱动从动件7正常工作时，输出重块6的外圆弧面与从动件7内壁保持接触，而增力重块3与从动件7内壁始终是不接触的。　　当主动件5旋转时，增力重块3和输出重块6便分别产生离心力Fc1、Fc2。在离心力的作用下，增力重块3和输出重块6有沿各自的离心方向向外运动的趋势。当主动件5的角速度ω较低、拉力弹簧2因受力产生的变形还未达到一定值时，输出重块6的外圆弧面与从动件7的内壁是不接触的，故此时从动件7将保持静止状态；当主动件5的角速度ω达到一定值时，输出重块6的外圆弧面与从动件7内壁便开始接触，此时拉力弹簧2的变形量也达到最大值；我们将此时主动件5的角速度称为接合角速度，记为ωj；此时弹簧2所受的拉力即为最大工作载荷，记为Fs2。当主动件5的角速度超过接合角速度ωj后，输出重块6的外圆弧面与从动件7内壁将一直保持接触，并对从动件7施加作用力F。该作用力F由以下两部分组成：(1)输出重块6自身产生的离心力Fc2与弹簧2作用力Fs2的合力；(2)增力重块3产生的离心力Fc1，经斜置铰杆4增力后，作用在输出重块6运动方向即Fc2方向上的分力。铰杆增力式离心离合器工作原理图1.导向销　2.拉力弹簧　3.增力重块　4.铰杆5.主动件　6.输出重块　7.从动件　　主动件5的角速度ω≥ωj后，输出重块6的外圆弧面与从动件7内壁虽然保持接触，但却不能立即驱动从动件7同向同步运转，而是有一个二者之间相互打滑的短暂过程；直到主动件5的角速度ω提高到使实际输出力所产生的摩擦转矩，足以克服从动件7所驱动的负载时，从动件7才与主动件5同向同步旋转。　　需要注意的是，为每个输出重块6导向的导向销1数量是2只，而为每个增力重块3导向的导向销1数量是1只。其原因在于，如果为每个增力重块3导向的导向销1数量也是2只，则由于加工及装配误差等原因，将无法保证两个输出重块6对从动件7内壁施加相等的作用力，甚至无法保证两个输出重块6都能与从动件7内壁接触。3　设计计算3.1　输出力与输出转矩的计算　　铰杆增力式离心离合器中，当主动件以角速度ω旋转时，每个增力重块产生的离心力Fc1=m1r1ω2，每个输出重块产生的离心力Fc2=m2r2ω2。而每个输出重块的输出力F，则以主动件的接合角速度ωj为界，分为两个阶段：当0≤ω≤ωj时，F=0；当ω≥ωj时，每个输出重块的理论输出力Ft(不计铰接处的摩擦损失)和实际输出力Fp的计算公式为　　(1)肇庆治疗男科医院

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