稳健性设计思想在超越离合器设计中的应用_黄华星

2009年第28卷8月第8期机械科学与技术

M echanical Science and Technol ogy f or Aer os pace Engineering August Vol .282009No .8

收稿日期:2007210209

作者简介:黄华星(1977-),博士研究生,研究方向为链环式超越离

合器的稳健性设计,

huanghx00@mails .tsinghua .edu .cn;黄靖远(联系人),教授,huangjy@mail .tsinghua .edu .cn

黄华星

稳健性设计思想在超越离合器设计中的应用

黄华星,黄靖远

(清华大学精密仪器与机械学系,北京　100084)

摘　要:介绍了现代稳健性设计思想,并将稳健性设计的思想理论应用于超越离合器的稳健性设计

中,目的是改变传统超越离合器对磨损的稳健性不良的问题,寻求得到一种高稳健性的设计结果。着重讨论了磨损对超越离合器的自锁性能的影响,提出了磨损自锁特性曲线的趋势分析,作为稳健性敏感度分析的准则,同时也对制造误差等其它噪声进行稳健性敏感度分析,最后得到了链环式超越离合器具有高度稳健性的结论,体现了稳健性设计哲理关于“质量是能够设计到产品中去的”思想。关　键　词:稳健性设计;超越离合器;敏感度分析;链环式中图分类号:TH13314 文献标识码:A 文章编号:100328728(2009)0821083204

Appli cati on of Robust Desi gn Philosophy to Overrunn i n g Clutch Desi gn

Huang Huaxing,Huang J ingyuan

(Depart m ent of Precisi on I nstru ment and M echanol ogy,Tsinghua University,Beijing 100084)

Abstract:W e intr oduce the modern r obust design method t o the designing of an overrunning clutch for overcom ing the p r oble m of poor r obustness existing in a traditi onal overrunning clutch .Thr ough discussi on of the self 2l ocking effects of an overrunning clutch by wear,a trend analysis about wear self 2l ocking p r operty curves was done and the r obust sensitivity caused by other kinds of noise such as manufacturing err ors was als o analyzed .Finally,the good r obustness of a chain 2ring overrunning clutch validated the r obust design phil os ophy .Key words:r obust design;overrunning clutch;sensitivity analysis;chain 2ring

现代稳健性设计的思想是建立在对产品“高质量”认识的基础之上的。所谓产品的高质量,是指一个产品保持其性能(质量)指标不变,而不受制造、环境影响和使用时间影响的能力[1]

。

从目前发表的研究文献看,人们更多地从容差设计[2]

角度来研究和认识稳健性设计,而几乎没有

人从“系统设计”[3]

的角度来研究和认识它,以至于停留在狭义的容差设计上面,大大影响了它的发展和推广,因此人们往往误以为稳健性设计是一种固定的方法,有成熟的数学模型可以借鉴。其实这种情况只是对某一些具体问题而言,实际上不同的问

题应该有不同的方法和措施。笔者所讨论的稳健性

设计问题就是针对超越离合器这一具体对象,如何采用合理的方法和措施来进行稳健性的敏感度分析。

现有的滚柱式和楔块式超越离合器都存在磨损引起打滑失效的问题,这是典型的稳健性问题,即对第3种噪声(使用时间引起的噪声因素)的敏感度问题。解决这个问题,人们一方面可以从材料和热处理的角度,使零件耐磨来提高稳健性,或者从容差设计来提高稳健性,实践证明,这个途径得到的稳健性效果是有限的;另一方面可以设计出一种对磨损不敏感的新结构原理,使其能在长时间的使用中保持稳定自锁性能,显然这是更为理想的,更符合稳健性设计思想的超越离合器设计思想。笔者将从稳健性设计的原理出发,对超越离合器的稳健性设计问题进行分析及探讨。

机械科学与技术第28卷

1　现代稳健性设计新概念简介

稳健性概念最早出现于上世纪60年代,田口(Taguchi)博士在美国和日本发表了称为田口方法的稳健性设计思想。当时主要是讨论如何通过合理选用制造零件的“公差带”来保证得到高质量产品的问题,即所谓“容差设计”的问题。这种狭义的稳健性设计思想,经过后来不断充实和发展,现在已经发展成为一种更加成熟的广义稳健性设计哲学。现代稳健性设计思想主要不是通过无限提高制造精度来解决如何得到高质量产品的问题。

现代稳健性设计的思想指出所谓产品的高质量,是指一个产品保持其性能(质量)指标不变,而不受制造、使用时间和环境引起的参数变化的影响的能力。

人们认识到,影响一个产品的质量(性能)的干扰因素有3类:即制造误差、使用环境的影响以及使用时间引起的参数变化。把这些干扰因素总称之为:“噪声”。稳健性设计就是通过某些设计技术使产品性能指标对这些“噪声”不敏感。

稳健性的基本思想是:使产品的性能(质量)指标对可能出现的噪声不敏感。其基本思想是保持产品的高质量[1]。

笔者通过对超越离合器的稳健性设计分析,说明稳健性设计在创造高性能、高质量产品中的作用,说明了稳健性设计哲学关于“质量是能够设计到产品中去的[1]”思想。

2　超越离合器的稳健性问题

影响超越离合器的性能的因素分别有:一是离合器各个零件的制造误差;二是环境(包括温度、外载荷等)变化,造成的外环、滚柱(或楔块)和星轮的变形,进而引起楔角的变化;三是使用时间造成的零件磨损等因素。在稳健性设计理论中,这3种影响产品性能的因素都称为噪声[1]。在实践中,人们发现在影响超越离合器的稳健性问题的干扰因素中,最主要的是工作元件的磨损。因此笔者将着重讨论超越离合器由磨损引起的稳健性问题。

211　传统超越离合器的稳健性问题

传统超越离合器是机械行业中广泛应用的机械基础件,其中摩擦式超越离合器是工业中最广泛使用的超越离合器类型。摩擦式超越离合器是利用滚柱、楔块(偏心滚子)形成自锁状态下的摩擦力来传递扭矩。摩擦式超越离合器的种类很多,以滚柱式和楔块式占绝大多数。现在以滚柱式为例来说明在稳健性方面存在的问题。

滚柱式超越离合器结构简图如图1。图1中,角φ称为楔角,当φ/2小于材料间的摩擦角时,机构在单方向能够自锁。楔角φ对离合器的工作性能影响非常大,通常取φ在6°～8°之间,由于各种磨损、局部变形都会导致楔角的急剧变化。滚柱式超越离合器的失效最终大都是由于楔角的变大引起打滑而失效的

。

图1　滚柱式超越离合器结构简图[4]

对于超越离合器的稳健性问题如何评价呢?我们提出用磨损自锁特性曲线作为准则进行评价。

例如,某纺织机械的滚柱式超越离合器,R= 1615,r=3,φ=7°,如图2所示

。

图2　滚柱式离合器楔角增量与磨损量的关系[4]

图2中:Δφ

h

为内星轮的磨损深度造成的楔角增量,可以看出楔角的增大对内星轮的磨损非常敏感。内星轮的磨损量深度为0102mm时,楔角增量

Δφ

h

=511°,楔角增加到了1211°,此时滚柱式超越离合器当打滑失效[4]。

图3　自锁裕度与磨损量的关系

图3所示为自锁裕度与磨损量的关系曲线。该曲线是根据文献[4]计算作图所得,是与图2相对

4801

第8期黄华星等:稳健性设计思想在超越离合器设计中的应用

应的。图中Z 为“自锁裕度”,设临界自锁的φ角为[φ],则定义

Z =

[φ]-φ[φ](1)式中:当Z >0,自锁;当Z =0,临界自锁;当Z <0不自锁,打滑。

可以看出,这条Z 2d h 曲线是一种明显呈下降趋势的磨损自锁特性曲线,说明滚柱式超越离合器的自锁对磨损很敏感。当这条曲线下降到横坐标轴下面时,说明Z <0,超越离合器已经打滑失效,我们可以用这条曲线下降趋势的快慢来作为评价超越离合器对磨损量的敏感度指标。

我们要寻找一种高稳健性的超越离合器,它的磨损自锁特性曲线应该是缓慢下降甚至于在工作范围内不会下降到0坐标轴以下。212　链环式超越离合器的稳健性表现

链环式超越离合器是一种“面接触”式的新型

摩擦式超越离合器[5]

(见图4),和传统的线接触式的结构原理有本质的不同,因而其多方面性能都表

现出显著的不同。

图4　链环式超越离合器实物及结构原理图

摩擦片实验台对超越离合器的工作要求为:正

向工作载荷为3000N ?m ,超越转速为3600r/m in,使用过程为锁紧加载3m in,超越运行15m in,如此周期性循环。该研究所曾先后试用过多种类型的超

越离合器,包括滚柱式、应用较广泛的楔块式和采用先进加工工艺的各种摩擦式超越离合器等,但几乎都在装机运行后短时间内甚至几分钟之内因为摩擦

发热,进而磨损打滑失效[6]

。为解决该试验台急需解决的技术难题,针对上述严酷的工作条件,我们设计研制了这种链环式超越离合器。这种超越离合器在该摩擦片实验台上9年多的成功应用(至今仍在正常使用,没有出现打滑现象),充分证明了该离合器具有突出的稳健性。

3　链环式超越离合器的稳健性设计与分析

在链环式超越离合器中,控制键的倾角α可以通过调节滚针(见图4)来调节,使其在使用开始时处在

理想的起始位置上(例如-25°

)。随着使用过程中工作表面的磨损,控制键的倾角α就逐渐由-25°向+15°变化。在作结构设计时,我们设定倾角α的这个

范围

(-25°,+15°)为“正常工作区”

(见图5)。图5　控制键摆动的正常工作区

我们对链环式超越离合器的自锁结构进行了深入的理论分析,建立了数学模型,得到

Z =f (D 1,D 0,B L ,C l ,L 0,L k ,B k ,H,R k ,R k 1,

R r ,R 1,R 2,R 3,ER,EO E,Δ

αk ,μ)(2)

利用这个数学模型,我们建立链环式超越离合器的磨损自锁特性曲线(见图6)。图中Z 值在一个合理范围内(0101,0114),并且始终保持在0坐标轴以上(不趋于0)。在这个范围内,链环式超越离合器始终保持自锁。这就是所谓的高度的稳健性。

图中的R ω为“相对磨损量”,是相对于“全程磨损

5

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机械科学与技术第28卷

量”而言的,所谓“全程磨损量”是指超越离合器因为磨损而导致键倾角α由起始位置-25°变到+15°时的磨损量总和,“全程磨损量”值对于每一个尺寸不同的离合器都是不同的,和他们的总体尺寸以及具体结构几何尺寸有关;“相对磨损量”是指超越离合器从键倾角α从-25°到当前工作倾角的磨损量之和与“全程磨损量”的比值。我们利用可视化优

化设计方法[7]

开发链环式超越离合器专用的可视化总体优化工具,利用这个工具可以很直观的通过17个参数的调整(图中下边的一排按钮),来调节磨损自锁特性曲线的姿态和趋势。这个工具就是链环式超越离合器专用的稳健性设计的方法和措施

。

图6　

链环式超越离合器专用的可视化总体优化工具

图7　运用和未运用可视化总体优化工具设计结果对比

图7(a )是未利用可视化总体优化工具设计出的一种链环式超越离合器,可以看出其特点是曲线

右半部下降到0坐标轴以下(打滑失效)。图7(b )是利用这个工具得到理想的磨损自锁特性曲线,该离合器在正常工作区内Z 始终大于0,是一种高度稳健性的设计结果。4　其它噪声的敏感度分析411　对制造误差的敏感度分析

在此从制造误差方面来对链环式超越离合器进行敏感度分析。用可视化总体优化工具得到整个正常工作区的敏感度分析图

。

图8　制造误差的敏感度分析图

图8为各参数都出现制造误差的敏感度分析

图。0曲线指的是无制造误差的磨损自锁特性曲线,混合1、混合2是指一部分参数取“+”误差,一

部分取“-”误差(随机地)。混合1、混合2相对0曲线的偏移量反映了敏感度。从图8可看出整个偏

移量都很小,说明对制造误差的敏感度很小,稳健性较高。本文中的稳健性分析方法是用曲线的偏移量作为衡量指标,这是一种特殊的分析方法和措施。412　对环境和外界条件的敏感度分析在这类噪声中,摩擦系数取值大小对性能影响较大。摩擦系数是一个不确定的参数,它受很多因素影响,对于摩擦系数的确定是比较困难的,在传统的超越离合器中,其计算时使用的摩擦系数μ在0106～0108之间在链环式超越离合器的计算中,我们考虑自锁的可靠性,采用取下限的策略,取μ=0105,这个数值已经把可能出现的不确定变化包含

在内了,在μ=0105能保持自锁,那么在更高一些的情况下,例如0106～0108之间也肯定可以自锁了。而且以μ=0105设计的链环式超越离合器已经在实际应用中,在通油、温升、连续工作等条件下,始终保持可靠自锁,验证了摩擦系数取值的稳健性。

通过以上及其它噪声的敏感度分析,发现链环式超越离合器对噪声均不敏感,有很好的稳健性。并且在实际的应用中也得到了验证。

(下转第1091页)

6

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第8期闫启方等:

分数导数粘弹性半无限长杆中纵波的传播

图9　

β对分数导数Max well 模型衰减因子的影响4　结论

笔者基于分数导数理论、粘弹性理论、波传播理

论分析了分数导数粘弹性模型描述的粘弹性半无限长杆中波的传播特性。得到了分数导数Kelvin 粘弹性模型和Max well 粘弹性模型描述的细长杆中波的相速度和衰减因子的表达式,分析了松弛时间和分数导数微分算子的阶数对相速度和衰减因子的影响,并与经典粘弹性模型作了对比,可以发现松弛时间和分数导数微分算子的阶数对相速度和衰减因子有很大的影响,并且采用的粘弹性本构模型不同,其影响规律也不一样。

[参考文献]

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(上接第1086页)5　结论

(1)任何产品都存在3类噪声的干扰:制造误

差,使用环境和条件的影响以及使用时间的影响。

(2)高质量产品的含义是指产品对于3类噪声有充分的防护能力。

(3)稳健性设计分析手段和措施随具体对象而不同,没有统一的方法和模式,只有统一的哲学思想,目标就是使性能(质量)对噪声不敏感。

(4)对于有很多具体对象而言,在进行敏感度分析的时候,用目标曲线进行可视化敏感度分析是直观可靠的方法。

(5)稳健性设计措施一定要通过试验验证,实际使用是比试验更可靠、更有说服力的检验,实践是检验真理的唯一标准。

初期田口的稳健设计是把产品的结构和尺寸视为不变,仅是通告优选公差带来实现稳健性设计;这种通过优选“公差带”来达到稳健设计的效果,相对来说其稳健作用效果要小得多了。

其实田口提出原始的稳健性设计思想时,提到了改变系统、调整参数、优选公差带。不过他和随后的研究者没有在前两方面展开具体研究,以致于人们的印象中认为稳健性设计主要是“容差设计”。

现代的稳健性设计概念,包含了田口的思想,但是广义化了。对比两者的区别,前者是较为被动的、狭义的稳健性设计方法,后者则是主动的、广义的稳健性设计哲学。

[参考文献]

[1]　David G,U ll m an 著,黄靖远等译.机械设计过程[M ].北京:机

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可靠性与优化设计

可靠性与优化设计 【摘要】 改革开放为我国的机械工程制造业带来了良好的发展机遇，经过三多年的努力，机械工程制造业已经取得了很大的发展成果，成为国民经济中重要的支柱。在机械工程制造业当中，对其进行的可靠性优化设计具有非常重要的作用。本文就机械工程中的可靠性优化设计问题进行了探讨，以供参考。 【关键词】 机械工程;可靠性;优化设计 1、前言 当今社会，科学技术飞速发展，人们不仅对多功能产品有强烈的需求，也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物，从产生开始到现在，已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。

2、机械工程产品的可靠性优化设计现状分析 由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二世纪八年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准[2]。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。 3、可靠性优化设计在机械工程中的应用 机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。 机械工程产品设计环节可靠性优化设计 机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设

超越离合器及其工作原理

超越离合器及其工作原理标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

超越离合器及其工作原理 超越离合器是利用主动件和从动件的转速变化或回转方向变换而自动接合和脱开的一种离合器。当主动件带动从动件一起转动时，称为结合状态；当主动件和从动件脱开以各自的速度回转时，称为超越状态。 常用的超越离合器有棘轮超越离合器、滚柱超越离合器和楔块超越离合器三种。楔块超越离合器通常又分为接触型楔块超越离合器、非接触型楔块超越离合器和双向楔块超越离合器。回转窑传动装置采用的超越离合器属于非接触型楔块超越离合器。图l所示的非接触型楔块超越离合器由外环、内环、楔块、固定挡圈、挡环、端盖、轴承和挡圈等组成。在低速运行时，楔块在弹簧作用下与内环保持接触，当超越转速达到某一极限时，偏心楔块的离心力矩克服弹簧和其他阻力矩，使楔块径向与内环工作面脱开，形成一个微小间隙，从而避免了摩擦与磨损，离合器实现非接触工作。使用时将内环安装在高速轴，外环套装在内环的两个轴承上，并由螺钉与两个端盖紧固在一起；内环工作面与外环之间的滚道由楔块、固定挡圈、轴承和挡圈组成，复位扭簧分别在楔块两端圆柱上，扭簧的一端插入楔块断面的小口中，另一端靠在挡销上，固定挡环将内环和楔块装置连在一起，外环通过螺钉与法兰连接。 当主电机启动后，驱动主减速高速轴伸带动内环和楔块装置一起旋转产生离心力，对楔块支撑点形成一个转矩，其方向与扭簧施加给楔块的转矩相反，有使楔块与外环脱离接触的趋势；当楔块离心力产生的转矩不足以克服扭簧施加给楔块的转矩，楔块与内环工作面相互接触，与外环产生相对滑动摩擦。随着转速的提高，楔块离心力增加，当内环转速达到或超过离合器的最小非接触转速时，楔块离心力产生的转矩增加到大于扭簧施加给楔块的转矩，迫使楔块偏转而与外环脱离接触，实现离合器无摩擦的非接触旋转，这时不再带动从动件旋转. 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结合或脱开。 驱动元件只能从单一方向使从动元件转动，如果驱动元件改变方向，从动元件就自动脱离不传递动力，故又称单向离合器或单向轴承。一般按超运转速度选择，故统称为超越离合器。 超越离合器具有以下功能: a.在快速进给机械中实现快慢速转换、超越功能。 b.实现步进间隙运动和精确定位的分度功能。 c.当它与滚珠丝杠或其它部件配套使用，防止逆转，实现自锁和逆止功能。 超越离合器是机械传动中的重要通用基础件，历史悠久。其分类为:嵌入型、摩擦型、非接触型。嵌入型分转动滑销式，棘轮式等。摩擦型分滚柱式、楔块

机械零件的可靠性优化设计

题目：机械零件的可靠性优化设计 课程名称：现代设计理论与方法 机械零件 自从出现机械，就有了相应的机械零件。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，进一步发展设计理论和方法，是这一学科发展的重要趋向。 机械零件是指直接加工而不经过装配的机器组成单元。机械零件是机械产品或系统的基础，机械产品由若干零件和部件组成。按照零件的应用范围，可将零件分为通用零件和专用零件二类。通用的机械零件包括齿轮、弹簧、轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等。 机械零件设计就是确定零件的材料、结构和尺寸参数，使零件满足有关设计和性能方面的要求。机械零件除一般要满足强度、刚度、寿命、稳定性、公差等级等方面的设计性能要求，还要满足材料成本、加工费用等方面的经济性要求。 机械零件优化设计概述 进行机械零件的设计，一般需要确定零件的计算载荷、计算准则及零件尺寸参数。零件计算载荷和计算准则的确定，应当依据机械产品的总体设计方案对零件的工作要求进行载荷等方面的详细分析，在此基础上建立零件的力学模型，考虑影响载荷的各项因素和必要的安全系数，确定零件的计算载荷;对零件工作过程可能出现的失效形式进行分析，确定零件设计或校核计算准则。零件材料和参数的确定，应当依据零件的工作性质和要求，选准适合于零件工作状况的材料;分析零件的应力或变形，根据有关计算准则，计算确定零件的主要尺寸参数，并进行参数的标准化。 所谓机械零件优化设计是将零件设计问题描述为数学优化模型，采用优化方法求解一组零件设计参数。机械零件设计中包含了许多优化问题，例如零件设计方案的优选问题、零件尺寸参数优化问题、零件设计性能优化问题等。国内机械设计领域技术人员针对齿轮、弹簧、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等零件优化设计问题开展了大量的工作，解决了齿轮传动比优化分配、各种齿轮参数优化、各种齿轮减速器优化设计、各种齿轮传动的可靠性优化、齿轮传动和减速

浅谈机械工程的可靠性优化设计

浅谈机械工程的可靠性优化设计 近年来，随着我国科技水平的不断提升，各行各业都得到了不同程度的发展。尤其是工业机械水平的提升，使得我国机械制造领域发生了巨大的变化。为了促进我国机械工程的进一步发展，获取更多的经济效益和社会效益，应当对机械工程的可靠性进行优化。文章从我国机械工程产品的可靠性优化设计现状入手，对于可靠性优化设计在机械工程中的具体应用进行了简要的分析与探讨，以供有关工作人员参考与借鉴。 标签：机械工程；可靠性；优化设计；探讨 引言 当前，随着我国社会经济的不断发展，人们的生活水平有了很大程度的提高。在科学技术快速发展的背景下，人们对于多功能机械产品的需求也有所增加。然而，从实际情况来看，现如今还存在一部分多功能机械产品的实际应用功能难以实现。因此，我国机械制造业的发展还有待于进一步提高。作为综合多学科与多技术的新兴设计技术之一，可靠性设计在机械工程的产品设计过程中已经得到了广泛的应用。文章对机械工程可靠性优化设计进行了相应的分析与探讨，以期通过可靠性优化设计方法，能够提高机械工程产品的质量。 1 机械工程产品的可靠性优化设计现状分析 随着社会的不断发展，科学技术的进步推动着产品的更新与换代。人们生活水平的逐渐提高，对于产品的多功能性与可靠性提出了更高的要求。在科技水平不断提高的背景下，现有生产过程中所产出的机械工程产品的结构呈现出复杂化的特点。不但各式各样的优秀工艺被应用到生产制造中，而且产品的更新速度也在不断的加快。产品的结构复杂化特点，对于机械工程的可靠性设计提出了更高的要求。具体来讲，可靠性主要是指在特定要求的状态下，产品能够实现特定功效的水平。在机械制造领域中，生产单位要想生产出符合客户需求的产品，首先应当展开细致的规划设计，对于产品设计过程中潜在的问题要进行严格的控制，从而有效提升其稳定性，实现预期的目标。 然而，从我国机械制造业的发展历程来看，相较于一些发达国家而言，我国机械制造业的起步较晚，仍然存在着一定的差距。在此背景下，与机械制造相关的可靠性分析工作同样进展的比较缓慢。自二十世纪八十年代以后，我国在机械制造方面有了一定程度的突破，并成立了专门的研究机构。从总体上来看，对于机械工程可靠性优化设计研究的重点主要在于理论方面。然而，从实践的角度出发可以发现，在机械工程生产过程中运用理论来解决实际问题的现象比较少见。因此，侧重于理论层面的机械工程可靠性优化设计与研究，是存在很大的局限性的，对于我国机械工程可靠性优化设计构成了比较严重的制约。 2 可靠性研究的发展过程

单向超越离合器选用及使用须知

单向超越离合器选用及使用须知 1、概述 超越离合器是利用主、从动部分的相对运动速度变化或回转方向的变换能自动接合或脱开的离合器；是机电一体化机械传动中的基础元件，其主要功能是防止逆转、精确定位、传递转矩、切断转矩。因此，有的行业称逆止器或单向轴承。 2、使用范围 我公司生产的单向超越离合器主要是用于通用机械、包装机械、印刷机械、纺织机械、传动机械、食品机械、塑料机械、石化机械、起重运输机械、高压开关、风机、减速机、压缩机、机床等。并可根据用户需要制作各种非标离合器，详情请联系我们。 3、选用原则 1)、离合器类型的选择 用户可根据传动要求、工况条件、安装条件参考我公司产品结构特点进行选择，也可提供详细技术参数，交由我司为您设计定制。 2)、离合器规格的选定 类型选定后，离合器规格主要根据公称转矩Tn，原动机的功率和额定转速及连接尺寸选定，一般超越离合器计算转矩Tc应使之满足下列公式： Tc=β·T

β取大值。 4、离合器安装使用须知 1)、离合器的安装应在电机（或其他原动机）的转向确定后，即在确认离合器实际转向与主机要求转向一致之后方可进行。如果安装方向相反，会导致严重事故。 2)、离合器外环与机体、内环与轴、键与键槽的配合均为动配合，不得过紧。装配要注意清除毛刺，清洗、擦干并均匀涂上润滑用机油，并用光洁平整的金属厚垫在离合器端面用锤轻击垫板，严禁硬敲和强行装配。同时还应保证离合器外环的半体与内环要有良好的同轴度（小于0.05mm）。如果同轴度超差会影响离合器正常转动。 3)、离合器应采用合适的、适量的润滑油或2号锂基润滑脂进行润滑，出厂时已注入足够的润滑油和润滑脂。 4)、超越离合器使用过程中，离合器工作转速应小于离合器极限转速值，如果长期运转，而且转速过高，应要有相应的润滑冷却措施。 5)、离合器在使用过程中发现异常，应及时停机检查，视具体情况解决。 6)、本须知为一般安装使用须知。对于各类或有特殊要求的离合器安装使用，请详见该类型离合器的使用须知。 5、润滑与保养 各类型号的离合器，在出厂时已加够耐高温、品质稳定的油脂。所以，根据环境和使用条件的不同可在三个月到半年之内不再重新添加油脂。在此期限之后，应定期检查、清洗、更换油脂。建议，每半

基于信息系统可靠性优化设计问题的研究

基于信息系统可靠性优化设计问题的研究 摘要随着我国社会进入信息时代，信息系统已成为人们日常生活中不可缺少的服务部分，提高了工作效率与质量，并给生活带来便利。但设计人员对可靠性的设计更加强倾向于安全性的设计，可靠性设计不足，导致信息系统问题长期出现，对此，设计人员需认识到可靠性优化设计的必要性，明确设计方式与内容。基于此，本文就针对基于信息系统可靠性优化设计问题展开研究，并提出优化设计方法，旨在同行参考借鉴。 关键词信息系统；可靠性；问题；优化设计 前言 当前可靠性优化设计是当今世界公认的主流技术。我认为，应该注重加强信息系统可靠性管理、应用和创新，不断提高信息系统的生命在于其安全性和可靠性管理，必须重视信息系统可靠性优化设计出现的问题，建立一套完整的优化设计方案，对信息系统可靠性进行的深入探讨，对我国的信息时代发展具有重要的意义，同时有助于促进我国信息系统设计水平的提高。 1 基于信息系统可靠性的概述 信息系统的可靠性指在系统的规定的时间和范围内完成指定功能的概率和能力，信息系统可靠性优化设计是网络系统安全最基本的要求之一，网络安全性不可靠，事故会不断地发生甚至会导致重要文件流失，造成严重的损失。目前，国内外的有关学者将信息系统可靠性的测度归纳为四大类：信息系统的连通性、生存性、抗破坏性和软、硬件部件在多模式下工作的有效性。目前很多信息系统使用者和创建者对网络可靠性的研究基本上偏重于硬件可靠性方面，信息系统可靠性可以采取网络模板概率图：G（V，E）来表示，V表示信息系统各交流的用户节点终端，E表示交流节点间通信链路的集合点，G表示简单图是为了使问题更加简单。信息系统模型的概率可以使人了解信息系统可靠性优化设计，不在偏于信息系统硬件管理，也同加强信息系统软件可行性管理，信息系统如果正常工作，网络中的基础结点及部件必须为各个用户终端提供可靠的链路。信息系统的可靠性在相关领域研究中非常广泛，有许多故障和事故，则与软件可靠性、人员可靠性和环境可靠性有关，研制较高可靠性元器件设备，采取合理的防御措施仍是最基本的可靠性对策，信息系统的连接性一般用信息系统可靠度来衡量[1]。 2 基于此信息系统可靠性的设计原则 （1）合理节约资源的原则。在现实工作中，没有绝对的安全和可靠，我们在进行网络的可靠性设计时不能为了提高可靠性标准而无限制的投入各种资源，这样会造成对资源的过度消耗和浪费，而是应该在充分利用现有网络资源的基础上，通过一些优化设计方法而尽可能地提高网络的可靠性。

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本

实现机械工程的可靠性优化设计参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

实现机械工程的可靠性优化设计参考文 本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未 有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得 了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机 械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要 的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的 问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不 仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能 力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产 品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如 今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的

设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法 这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的

机械工程的可靠性优化设计探讨

机械工程的可靠性优化设计探讨 自从进入到新的发展时期之后，我们大力发展机械制造业，获取了非常显著的成就。作为国家经济的关键构成要素，机械项目的可靠性设计开始被人们广泛关注。文章具体分析了该设计的特征以及要注意的要点和存在的缺陷等等。 标签：机械工程；可靠性；优化设计 1 产品可靠性设计的现状和研究背景 1.1 产品可靠性设计的现状 因为受到过去的很多问题的干扰，我们国家的机械制造行业发展得不是很好，尤其是比对西方国家来看，差距更是明显。与之相关的可靠性分析工作更是发展得非常缓慢。一直到1980年之后，我们国家才在這方面有了一定的突破，而且还成立了专门研究机构，培养了许多优秀的工作者。不过从总的层面上来看，此类研究过分地看重理论层面的内容，没有注重发展实践，和西方国家比对来看还是有着很多的差异。 1.2 产品可靠性设计的研究背景 由于社会不断发展，科技一直进步，此时产品更新的速度也在加快。在这种背景之下，人们可以随意地选择多种类型的产品，而且此时人们更加地关注它们的可靠性特点，因此就出现了可靠性设计这个理念。由于科技发展速度不断加快，此时生产出的产品的结构也开始朝着复杂化发展。工作者们开始将各种优秀的工艺运用到生产工作之中，此时得到的产品也更加复杂，它们的更新速度也较之于以往加快了很多。当我们开展设计工作的时候，要积极深化，不断完善。当我们制造出一类商品以后，并不是直接的投入市场，先要接受试验，当测试性能等达标之后才可以将其投放市场。之所以要对其试验，是因为许多产品本身并不是很可靠，有一些设计或是工艺等层面的问题。所以，作为生产单位在生产产品的时候，先要展开细致的规划设计，将潜在的问题控制住，进而提升其稳定性，实现预期目的。因此在这种背景之下，可靠性设计工作就开始被人们所熟知。具体来讲，可靠性指的是产品在要求的状态之下，实现特定功效的水平。我们可将特定零件看成是测试对象，也可以将某个系统或是装备等当成是测试对象。在具体的开展设计工作的时候，在符合功效以及时限等的规定的背景之下，确保产品的稳定性符合人们的要求，这即是可靠性设计。它牵扯的范围非常广，不但涵盖传统技术，还涵盖环境工程以及电脑等等。 2 可靠性的发展过程 人类最初开始分析可靠性工艺已经是七十年之前的事情了。通过分析它的发展历程我们可以将其分成三个时期。第一，初期探索时期：在二战中，英美等国家的很多重要武器在作战的时候经常发生机械问题，这就会影响作战，从那时开

超越离合器原理介绍

超越离合器原理介绍 双向楔块超越离合器，它一端轴孔接主动轴，另一端轴孔接从动轴，当外环不动，主动轴顺时针或逆时针转动时，从动轴也同步转动，而当从动轴受外力矩的作用时，顺时针和逆时针都不能转动。常与滚珠丝杠副或其它部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用作为精确定位，传递力矩或切断力矩的传递。 北京机械工业学院朱春梅 北京新兴超越科技开发公司孔庆堂孔炜朱自成 [摘要]本文介绍了楔块超越离合器国内外发展的概况，阐述楔块超越离合器的特点、结构形式及其适用范围。 关键词楔块超越离合器特点 1、楔块超越离合器的发展及其应 超越离合器是机械传动的基础件之一。它是用主、从动部件的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的一种离合器，用途广泛。滚柱式超越离合器历史悠久，据文献报道于1878年以“换向电动机”为题载入德国DRP2804.47h5专利中，用在换向机构上。随后的近百年，滚柱超越离合器不断的发展和完善，结构型式增多，应用也较普遍。 楔块超越离合器是继滚柱超越离合器之后开发的一种新型离合器。自问世以来，以承载能力大，自锁可靠，反向解脱轻便，结构紧凑，操作方便，在机械传动中得到广泛的应用。首先美国在汽车和飞机上得到发展和推广应用。例如美国在波音707飞机和F4-C 轰炸机及M102-105轻型榴弹炮上采用。在日本、德国也已广泛应用。 近年来，随着新产品开发和引进产品配套国产化的需要，楔块超越离合器得以迅速的发展，从结构、性能和可靠性等日趋完善，而且离合器的型式、规格更加齐全，产品质量逐渐提高。北京新兴超越科技开发公司生产的CK系列楔块超越离合器不但能满足国内科研和生产的需求。而且替代了引进日本、美国、意大利等国家瓦楞纸生产线和无氧铜生产线上的超越离合器，使用效果良好。目前还有出口，具有很好的发展潜力和开发前景。 楔块超越离合器常与滚珠丝杆副或其他部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用，作为主动轴和从动轴之间的精确定位，传递转矩或切断转矩，具有自行离合功能的一种离合器。因此，有称谓逆止器或单向轴承。在包装机械、印刷机械、食品机械、轻工机械、农业机械、冶金矿山、石油化工、机床、汽车、兵器、航空、电站等机械设备中广泛的应用。 2、楔块超越离合器的特点 楔块超越离合器是在内环和外环间（滚道）放置楔紧元件（楔块），使其回转时在一个可以传递转矩，而在另一个具有相对空转性能。只有当内、外环转向相同，转速相等时，才能传递转矩，否则均为相对滑动，这种不传递转矩的滑动状态称之超越。 1）滚道的形状 楔块超越离合器的滚道形式有两种形式：内外环滚道均为圆形和将内环加工出若干凹圆槽。 （1）内环为整圆形（见图1a）。离合器的内外环均为光滑柱面，为了保证工作时不打滑，楔块的楔角不得超过楔块与内外环之间的最小摩擦角。设计时，一般可取3o-4o，在实用中楔合角开始时，楔角大约为2o-2.5o，当内、外环受力产生弹变形后，楔角相应增大。 （2）内环带凹圆槽形（见图1b）。楔块具有与内环圆弧槽相同的半径，使两者为面接触，改善了受力状态，提高了楔块的承载能力和使用寿命。但楔块的数量受结构的影响而有所减少。 2）楔块的形状 楔块超越离合器所用的楔块形状大都为特殊的异形，如拳形、鞋形等，设计离合器时，可根据作用要求选用不同形状的楔块。 3）楔块与滚柱式超越离合器由于内外环之间放置的楔紧元件不同，使其都具有各自的特点（如表1）。 3、楔块超越离合器选用计算 为保证离合器工作可靠，通常在设计和选用离合器时，明确离合器在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑选择离合器的品种、型式。而规格的选定主要是根据计算转矩。 1）离合器各转矩间的关系 离合器的主参数是公称转矩，选用离合器时，各转达矩间应符合以下的关系：

实现机械工程的可靠性优化设计

实现机械工程的可靠性 优化设计 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

实现机械工程的可靠性优化设计自改革开放之后，中国的工程机械行业得到了前所未有的发展，经过30多年的不懈努力，机械工程制造业取得了巨大的发展成果，在国民经济中占有很大的比重。在机械工程行业里面，对其可靠性进行优化设计是十分必要的。在本文中，深入探讨了工程机械可靠性优化设计中的问题，以便参考。 现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性;在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。 1.机械工程设计的可靠性常用方法 1.1.鲁棒设计方法

这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的功能和目标，简单而言就是损失越多说明偏差越大，从侧面反映出产品的质量不过关，减小偏差则是提高产品质量的有效办法，大多是通过严格控制材料和生产工艺，以达到最大限度地减少错误的目的。然而，这种方法的缺点同样十分明显，经费相对昂贵以及技术太过复杂，难以完成。经过人们不断的摸索和实验，提高自身的抗干扰能力已成为此方法的主要途径，此方法的途径也非常的多，它是将很多的办法融合起来。良好的机械强度会比较高增强产品的可靠性。 1.2.降额设计 这个方法是当产品工作时其零件所受的应力都在其额定范围之内，为了达到降低应力的目的可以使零部件的所承受的应力降低或是提高零部件的质量。根据大量的工程实践表明，机械故障率非常低的产品其机械零件都是在低于其设定的工作压力之下进行工作的，而可靠性也随之升高。为了找到最好的降额办法，就需要不断的进行反复的实验。这是就

稳健性设计思想在超越离合器设计中的应用_黄华星

2009年第28卷8月第8期机械科学与技术 M echanical Science and Technol ogy f or Aer os pace Engineering August Vol .282009No .8 收稿日期:2007210209 作者简介:黄华星(1977-),博士研究生,研究方向为链环式超越离 合器的稳健性设计, huanghx00@mails .tsinghua .edu .cn;黄靖远(联系人),教授,huangjy@mail .tsinghua .edu .cn 黄华星 稳健性设计思想在超越离合器设计中的应用 黄华星,黄靖远 (清华大学精密仪器与机械学系,北京　100084) 摘　要:介绍了现代稳健性设计思想,并将稳健性设计的思想理论应用于超越离合器的稳健性设计 中,目的是改变传统超越离合器对磨损的稳健性不良的问题,寻求得到一种高稳健性的设计结果。着重讨论了磨损对超越离合器的自锁性能的影响,提出了磨损自锁特性曲线的趋势分析,作为稳健性敏感度分析的准则,同时也对制造误差等其它噪声进行稳健性敏感度分析,最后得到了链环式超越离合器具有高度稳健性的结论,体现了稳健性设计哲理关于“质量是能够设计到产品中去的”思想。关　键　词:稳健性设计;超越离合器;敏感度分析;链环式中图分类号:TH13314 文献标识码:A 文章编号:100328728(2009)0821083204 Appli cati on of Robust Desi gn Philosophy to Overrunn i n g Clutch Desi gn Huang Huaxing,Huang J ingyuan (Depart m ent of Precisi on I nstru ment and M echanol ogy,Tsinghua University,Beijing 100084) Abstract:W e intr oduce the modern r obust design method t o the designing of an overrunning clutch for overcom ing the p r oble m of poor r obustness existing in a traditi onal overrunning clutch .Thr ough discussi on of the self 2l ocking effects of an overrunning clutch by wear,a trend analysis about wear self 2l ocking p r operty curves was done and the r obust sensitivity caused by other kinds of noise such as manufacturing err ors was als o analyzed .Finally,the good r obustness of a chain 2ring overrunning clutch validated the r obust design phil os ophy .Key words:r obust design;overrunning clutch;sensitivity analysis;chain 2ring 现代稳健性设计的思想是建立在对产品“高质量”认识的基础之上的。所谓产品的高质量,是指一个产品保持其性能(质量)指标不变,而不受制造、环境影响和使用时间影响的能力[1] 。 从目前发表的研究文献看,人们更多地从容差设计[2] 角度来研究和认识稳健性设计,而几乎没有 人从“系统设计”[3] 的角度来研究和认识它,以至于停留在狭义的容差设计上面,大大影响了它的发展和推广,因此人们往往误以为稳健性设计是一种固定的方法,有成熟的数学模型可以借鉴。其实这种情况只是对某一些具体问题而言,实际上不同的问 题应该有不同的方法和措施。笔者所讨论的稳健性 设计问题就是针对超越离合器这一具体对象,如何采用合理的方法和措施来进行稳健性的敏感度分析。 现有的滚柱式和楔块式超越离合器都存在磨损引起打滑失效的问题,这是典型的稳健性问题,即对第3种噪声(使用时间引起的噪声因素)的敏感度问题。解决这个问题,人们一方面可以从材料和热处理的角度,使零件耐磨来提高稳健性,或者从容差设计来提高稳健性,实践证明,这个途径得到的稳健性效果是有限的;另一方面可以设计出一种对磨损不敏感的新结构原理,使其能在长时间的使用中保持稳定自锁性能,显然这是更为理想的,更符合稳健性设计思想的超越离合器设计思想。笔者将从稳健性设计的原理出发,对超越离合器的稳健性设计问题进行分析及探讨。

单向离合器的设计

单向离合器的设计 一、了解超越离合器的主要功能、一般特点及其分类 1、超越离合器的主要功能： 超越离合器是靠主从动部分的相对速度变化或回转方向变换能自动结合或脱开的离合器。超越离合器有嵌合式与摩擦式之分；摩擦式又分为滚柱式与楔块式。 单向超越离合器只能在一个方向传递转矩，双向超越离合器可双向传递转矩。超越离合器的从动件可以在不受摩擦力矩的影响下超越主动件的速度运行。带拨爪的超越离合器，拨爪为从动件。 2、超越离合器的一般特点： （1）改变速度：在传动链不脱开的情况下，可以使从动件获得快、慢两种速度； （2）防止逆转：单向超越离合器只在一个方向传递转矩，而在相反方向转矩作用下则空转； （3）间歇运动：双向超越离合器与单向超越离合器适当组合，可实现从动件做某种规律的间歇运动。 3、超越离合器的分类 超越离合器可分为棘轮式超越离合器、滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器。其中，棘轮式超越离合器又可分为内齿棘轮式超越离合器和外齿棘轮式超越离合器；滚柱式超越离合器又可分为单向滚柱式、带拨爪单向滚柱式和带拨爪双向滚柱式超越离合器；楔块式超越离合器又可分为单向超越离合器、双向超越离合器和非接触式单向超

越离合器。 二、接下来将主要研究单向滚柱式超越离合器的设计： 1、单向滚柱式超越离合器的机构简图为： 图1 2、单向滚柱式超越离合器的特点及应用： 滚柱3受弹簧4的弹力，始终与外环1和星轮2接触。滚柱在滚道内自由转动，磨损均匀，磨损后仍能保持圆柱形，短时过载滚柱打滑不会损坏离合器。星轮加工困难，装配精度要求较高。星轮与外环运动关系比较多元化。 外环1主动（逆时针转）时：当n1=n2,离合器接合； 当n1

超越离合器原理介绍教学文稿

超越离合器原理介绍

超越离合器原理介绍 双向楔块超越离合器，它一端轴孔接主动轴，另一端轴孔接从动轴，当外环不动，主动轴顺时针或逆时针转动时，从动轴也同步转动，而当从动轴受外力矩的作用时，顺时针和逆时针都不能转动。常与滚珠丝杠副或其它部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用作为精确定位，传递力矩或切断力矩的传递。 北京机械工业学院朱春梅 北京新兴超越科技开发公司孔庆堂孔炜朱自成 [摘要]本文介绍了楔块超越离合器国内外发展的概况，阐述楔块超越离合器的特点、结构形式及其适用范围。 关键词楔块超越离合器特点 1、楔块超越离合器的发展及其应 超越离合器是机械传动的基础件之一。它是用主、从动部件的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的一种离合器，用途广泛。滚柱式超越离合器历史悠久，据文献报道于1878年以“换向电动机”为题载入德国DRP2804.47h5专利中，用在换向机构上。随后的近百年，滚柱超越离合器不断的发展和完善，结构型式增多，应用也较普遍。 楔块超越离合器是继滚柱超越离合器之后开发的一种新型离合器。自问世以来，以承载能力大，自锁可靠，反向解脱轻便，结构紧凑，操作方便，在机械传动中得到广泛的应用。首先美国在汽车和飞机上得到发展和推广应用。例如美国在波音707飞机和 F4-C轰炸机及M102-105轻型榴弹炮上采用。在日本、德国也已广泛应用。 近年来，随着新产品开发和引进产品配套国产化的需要，楔块超越离合器得以迅速的发展，从结构、性能和可靠性等日趋完善，而且离合器的型式、规格更加齐全，产品质量逐渐提高。北京新兴超越科技开发公司生产的CK系列楔块超越离合器不但能满足国内科研和生产的需求。而且替代了引进日本、美国、意大利等国家瓦楞纸生产线和无氧铜生产线上的超越离合器，使用效果良好。目前还有出口，具有很好的发展潜力和开发前景。 楔块超越离合器常与滚珠丝杆副或其他部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用，作为主动轴和从动轴之间的精确定位，传递转矩或切断转矩，具有自行离合功能的一种离合器。因此，有称谓逆止器或单向轴承。在包装机械、印刷机械、食品机械、轻工机械、农业机械、冶金矿山、石油化工、机床、汽车、兵器、航空、电站等机械设备中广泛的应用。 2、楔块超越离合器的特点 楔块超越离合器是在内环和外环间（滚道）放置楔紧元件（楔块），使其回转时在一个可以传递转矩，而在另一个具有相对空转性能。只有当内、外环转向相同，转速相等时，才能传递转矩，否则均为相对滑动，这种不传递转矩的滑动状态称之超越。 1）滚道的形状 楔块超越离合器的滚道形式有两种形式：内外环滚道均为圆形和将内环加工出若干凹圆槽。 （1）内环为整圆形（见图1a）。离合器的内外环均为光滑柱面，为了保证工作时不打滑，楔块的楔角不得超过楔块与内外环之间的最小摩擦角。设计时，一般可取3o-4o，在实用中楔合角开始时，楔角大约为2o-2.5o，当内、外环受力产生弹变形后，楔角相应增大。 （2）内环带凹圆槽形（见图1b）。楔块具有与内环圆弧槽相同的半径，使两者为面接触，改善了受力状态，提高了楔块的承载能力和使用寿命。但楔块的数量受结构的影响而有所减少。 2）楔块的形状 楔块超越离合器所用的楔块形状大都为特殊的异形，如拳形、鞋形等，设计离合器时，可根据作用要求选用不同形状的楔块。 3）楔块与滚柱式超越离合器由于内外环之间放置的楔紧元件不同，使其都具有各自的特点（如表1）。 3、楔块超越离合器选用计算 为保证离合器工作可靠，通常在设计和选用离合器时，明确离合器在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑选择离合器的品种、型式。而规格的选定主要是根据计算转矩。 1）离合器各转矩间的关系 离合器的主参数是公称转矩，选用离合器时，各转达矩间应符合以下的关系：

机械工程的可靠性优化设计研究 韩帅

机械工程的可靠性优化设计研究韩帅 发表时间：2019-09-11T11:56:54.843Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：韩帅 [导读] 摘要：当前时期，我们国家的机械工程在可靠性优化设计方面取得了一定的成绩，不过仍旧有一些不足之处存在，比如严重缺少优秀的设计人才，企业领导人的重视力度不够等。 身份证号码：13070519891203XXXX 摘要：当前时期，我们国家的机械工程在可靠性优化设计方面取得了一定的成绩，不过仍旧有一些不足之处存在，比如严重缺少优秀的设计人才，企业领导人的重视力度不够等。它们的存在严重的影响到优化设计工作的开展，作者在这个前提之下，论述了提升该设计力度的几个要点等。其目的在于更好的促进我们国家的机械工程可靠性优化设计工作的发展，带动国家经济进步，社会稳定。 关键词：机械工程；可靠性；优化设计 前言 随着经济的发展和科技的进步，此时机械工程开始发挥出它独特的存在价值和意义，在经济体系中的占比越来越大。人们对于相关的设计工作的要求也在不断提升。不过，和西方国家比对来看，我们国家在机械工程制造领域的发展相对要落后一些，仅仅停留在理论层面之中，未真正的落到实处。除此之外，我们国家的高等院校和企业都未真正的意识到可靠性研究的重要性，直接导致了人才缺失的局面。还有一些企业甚至错误的认为该研究有无都可，认为其不会对企业的总体发展产生影响，很显然这是非常不正确的，这种思想的存在严重的影响到设计工作的开展，当然也不利于企业长久发展。此处讲到的机械产品的可靠性具体来讲，指的是产品可以从真正意义上实现其宣称的功效。这一要素在社会快速发展的今天变得尤为重要。在开展可靠性的优化设计工作的时候，一定要认真遵守有关原则，确保时间以及费用和性能等要素都满足的前提之下开展，确保产品实现真正意义上的可靠性。其不但关系到传统技术革新，同时还和环境之类的要素有着非常密切的联系。 1 开展可靠性优化设计的原因简述 第一，社会发展所需。最近几年我们国家的经济以及科技等的发展速度非常快，此时市面上出现了很多类型的产品，广大群众对于产品的品质也有了更为严格的规定，而且随着人们思想意识的变化，人们对于品质和性能的要求要远远的超过对其外在形象的要求。所以，作为相关企业，要想获取稳定发展就要积极开展可靠性设计工作，这即我们开展该项设计工作的主要原因所在。第二，科技发展的需要。自从进入到新世纪之后，科技高速发展，我们的生活出现了翻天覆地的变化。机械产品的发展也是一个典型。从一方面来看，其更新使得产品的功能更多，不过从另外的层面上来看，这也表示着产品的制造人要耗费更多的时间以及精力在确保产品的性能方面，即产品可靠性方面。所以，可靠性的优化设计就诞生了。 2 当前时期我们国家的可靠性设计能力简述 进入到新的发展时期之后，我们国家的机械生产行业获取了显著的发展，产品的可靠性设计方面也获取了很多成就。不过相比对于西方国家来看，我们国家在这方面起步不是很早，速度较慢，所以设计工作开展的不是很到位。为了缩小差距，很多企业开始关注可靠性设计工作，对此不少企业纷纷成立了对应的研究机构，积极引入相关人才开展研究工作。不过目前的实际情况是，很多的研究工作仍旧处在发展的初期，仅仅停留在理论层面上，很少能够付诸实践，对于提升可靠性方面没能够发挥出实质作用。 3 设计工作中的不合理要素 第一，缺少专业人才。众所周知，机械项目的可靠性设计工作非常繁琐，而且系统性明显，因此设计工作必须由高水平的设计工作者来完成，但是实际情况是此类人才非常紧缺。之所以会出现这种人才匮乏的现象，究其原因主要在于高等院校的教育工作开展的不到位。目前许多的高等院校在培养人才的时候将重点放到大众型的人才方面。没有做好高技术能力的人才培养工作，特别是有关机械设计的人才更是匮乏。虽说个别高校开设了对应的课程，但是仅仅停留在浅表。所以，无法培养出社会发展所需的优秀的人才，严重制约了机械制造行业发展，从大的层面上来看制约了国家经济的进步。第二，领导人的重视力度不够。目前很多的企业领导人未真正意识到该项工作的存在意义和价值。此设计工作本身非常繁琐，而且系统性很强，它关乎到产品品质的提升，关乎到单位效益的增加。当今行业竞争非常激烈，企业要想在竞争中获取稳定的发展，就要高度关注可靠性设计工作。相反的如果忽略了设计工作的话，就会导致产品的品质变差，导致企业不具备竞争能力，最终只能被市场所淘汰。 4 完善设计工作需要关注的要点简述 4.1 积极关注机械工程的设计环节 对于一个产品来讲，它的整个制造以及使用阶段的所有的环节都不能够脱离可靠性优化设计而单独存在。总的来看，这些环节中以产品的设计以及生产和使用环节的难度最高。对于产品的设计工作来讲，其涵盖了两个方面的内容，分别是组件的设计以及整体的设计。接下来具体阐述。第一，在开展整体装配设计工作的时候，规定工作者要严谨细致的分析系统中的所有的零件，确保其可靠性分析到位，以此来判定该系统的总体稳定性。有关的工作者在进行整体设计可靠性预测的时候，务必要使相关预测结果要达到设计的要求。当然，可以利用再分配法、等分配法以及比例分配法等来使整体装备中每一个零部件都能达到相应的设计标准，进而保证该机械工程的整体满足可靠性的要求。第二，在开展组装零件的设计工作的时候，要认真选择使用的零件，确保其符合国家条例规定，而且要选择那种在实践中大量运用的零件。此处要注意的是，不一样的零件的设计方法也不尽相同，因此要根据实际情况具体分析，结合零件特性开展可靠性测试，假如零件未通过测试的话就要多次修改，一直到其通过测试才可以停止。 4.2 要加强机械工程制造工艺可靠性优化设计 机械工程的高质量是离不开机械工程制造工艺的可靠性优化设计的，因而需要相关工作人员要重视机械工程制造工艺的可靠性优化设计。在进行制造工艺的可靠性优化设计的时候，首先要保证所用的加工设备达到相关的加工标准，其次要选择适当的加工工艺及其流程。机械工程在制造这一环节中往往涉及很多工艺，所以该系统是比较复杂的。在进行机械工程制造工艺的可靠性优化设计的时候，要全面考虑相关的因素，比如加工设备的选用、工作人员的整体素质以及技工材料等。只有做好了机械工程制造工艺的可靠性优化设计，才能真正有利于确保整个机械工程的可靠性。 4.3 积极开展机械工程的使用与维修过程中的可靠性优化设计 机械工程可靠性优化设计离不开维修过程中的可靠性优化设计。有关的工作者要结合实际的工作情况，采取逻辑分析措施来明确维修

双螺旋超越离合器的设计分析

－ 一 DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2017.07.002 双螺旋超越离合器的设计分析 吴松峻,李一华,姚一进 (四川大学制造科学与工程学院,四川成都一610065) 摘要:为解决国产ZL50装载机中滚柱式超越离合器可靠性低二使用寿命不足的问题,设计了双螺旋超越离合器三该超越离合器采用双螺旋方式将扭矩传递机构和工作状态选择机构分开,利用低副传动传递动力三完成了该超越离合器的结构设计,并对其关键零部件进行了强度校核,结果显示该超越离合器完全满足使用要求三 关键词:超越离合器;寿命;双螺旋;设计;校核 中图分类号:TH122一一一文献标识码:A一一一文章编号:2095-509X (2017)07-0011-04一一超越离合器作为一种具有自动完成单向离合功能的特殊离合器,在机械传动领域有着广泛的应用,各种使用环境对超越离合器的性能要求也越来越高,然而传统超越离合器由于自身结构和工作原理的特性,均或多或少地存在着一些问题[1-2]三 目前国产ZL50装载机中应用较多的是滚柱式超越离合器,但现有滚柱式超越离合器由于自身结构和工作原理上的缺陷,存在着承载能力不足及使用寿命短等缺点,因此开发一种具有高可靠性的重载超越离合器以满足不同的市场需求就显得十分必要[3]三 本文基于目前超越离合器的现状,分析了传统滚柱式超越离合器的失效形式,通过采用新的低副传动的动力传递原理,设计了一种新型超越离合器,并对新型超越离合器的关键零部件进行了受力分析,完成了相关结构设计三 1一滚柱式超越离合器失效分析及双螺旋超 越离合器结构方案的提出 1.1一滚柱式超越离合器失效形式分析 在ZL50装载机中,滚柱式超越离合器使用一段时间后其主要失效形式为内环凸轮表面压溃(图1(a))二滚柱磨损成鼓形[4-5](图1(b))等三传统超越离合器的工作状态选择机构和扭矩传递机构是结合在一起的,这样的设计结构简单,但由此会带来超越离合器的工作状态选择功能失效加速的问题,使超越离合器的使用寿命得不到保证三 由此可见,要解决滚柱式超越离合器提前失效 图1一超越离合器主要失效形式 的问题,关键在于提高各零部件的加工精度,但是加工精度不能无限提高,且随着精度的提高成本也大大增加,所以必须从原理上更新才能从根本上解决问题三 1.2一双螺旋超越离合器结构方案的提出 本文设计了一种新型超越离合器,它将传统超越离合器的工作状态选择机构和扭矩传递机构分成两部分,利用双螺旋形式,一段螺旋负责扭矩的传递,另一段螺旋负责将工作状态选择机构的选择结果传递给扭矩传递机构,两段螺旋具有相同的导程,通过柔性联接配合运动,相互不干涉三其主要结构原理如图2所示[6]三 双螺旋超越离合器主要包括螺旋轴,装在螺旋轴上的花键轴二大螺旋套二小螺旋套二右挡圈和左挡圈,以及设置在大螺旋套和小螺旋套之间的滚珠二托架二弹簧和螺钉三螺旋轴上设置有大螺旋以及小螺旋;花键轴在螺旋轴上的轴向位置通过左挡圈限制,左挡圈安装于左挡圈槽中,花键轴内部设置有内花键;大螺旋套内部设置有大内螺旋,外部设置有外花键,大内螺旋与大螺旋啮合,外花键与内花 收稿日期:2016-06-20 基金项目:高可靠性重载超越离合器的研发(2013GZ0055) 作者简介:吴松峻(1991 ),男,四川南充人,四川大学硕士研究生,主要研究方向为机械传动三 四 11四2017年7月一一一一一一一一一一一一一一一一机械设计与制造工程一一一一一一一一一一一一一一一一一Jul.2017第46卷第7期一一一一一一一一一一Machine Design and Manufacturing Engineering一一一一一一一一一一一Vol.46No.7万方数据