一種雙向機械自動同步離合器的結構設計

錢 浩 桂 馨

（南京農業大學，江蘇 南京210031）

1 主要組成結構

1.1 整體結構

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

圖" 雙向機械自動同步離合器平面結構示意圖

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件，輸入法蘭直接帶動輸入軸進行旋轉運動，輸入軸上有外斜齒輪結構。緩沖套和緩沖套擋圈也與輸入法蘭相連，二者構成緩沖油腔結構，對滑動構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、棘輪擋圈等構成，滑動套是整個雙向機械自動同步離合器的核心構件，其內部為與輸入軸上的外斜齒輪相配合的內斜齒輪，外側中部有外直齒結構，通過該外直齒與離合器輸出套內齒槽相配合組成齒式聯軸器結構，用來傳遞轉矩。同時外側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相連，是雙向機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單方向超越，但本離合器可以實現雙向超越，只需要手動調節位于離合器輸出套外部的換向機構（圖2）即可。

圖- 換向結構三維示意圖

通過以一定角度轉動調整環，可以讓調整環帶動固定其上的彈簧也產生轉動，從而推動棘爪實現嚙合方向的改變。即順時針轉動調整環能實現棘爪的順時針嚙合，逆時針轉動調整環能實現棘爪的逆時針嚙合，如圖3所示。

圖* 棘輪棘爪兩種嚙合狀態

1.6 潤滑緩沖結構

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

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

2 雙向機械自動同步離合器工作過程

雙向機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，即當螺栓轉動的同時限制螺栓上的螺母軸向轉動，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，將接合方向調整裝置調整到順時針嚙合一側，當輸入側開始順時針旋轉、輸出側靜止時，棘輪棘爪嚙合，由于輸出側有負載，故通過棘輪棘爪的嚙合限定了滑動套的順時針方向轉動，在內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，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矩的能力。輸入側的轉矩依次通過輸入軸、滑動套和輸出套傳遞到輸出側。

圖. 順時針同步原理示意圖

而當輸入側的轉速比輸出側轉速低時，輸入軸會對滑動套產生向左的軸向力，讓滑動套向左運動。滑動套外側的直齒和輸出套內側的齒槽逐漸脫開，棘輪和棘爪又逐漸會到同一平面上。但是由于此時輸出側的轉速比輸入側轉速高，故棘輪棘爪的相對轉向與結合時是相反的，棘輪棘爪此時不嚙合，不能限制滑動套的轉動，滑動套就會跟隨輸入軸一同轉動，不再軸向向左運動，動力的傳遞也隨之停止。當輸入側停止轉動時，可活動的棘輪結構在彈簧作用下縮回滑動套內部，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，轉動換向機構即可。

3 應用前景預測

根據從齒輪箱制造廠家獲得的信息，我國共有齒輪箱企業1 000余家，年銷售額超過1億元的企業有150多家，目前的齒輪箱市場巨大，包括能源、交通等領域都需要與高轉矩齒輪箱相配套的盤車裝置。雙向機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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［2］胡一鳴，盧如飛.SSS離合器結構及安裝介紹［J］.中國科技博覽，2009（17）：70－71.

［3］曹志剛，吳魯紀，楊林杰，等.自動同步離合器基本原理和研究發展概況［J］.機械傳動，2010，34（8）：92－94.

［4］姚雙成，李良.SSS離合器式高速盤車裝置初步方案［J］.汽輪機技術，2003，45（6）：366－367.