CN104613147A - 摩差传动方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械领域。摩差传动方法，采用摩差三要素件进行机械传动，包括直线传动和旋向传动，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件；摩差件一端通过弹性保持件与驱力件或者目标件的一端连接；摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上；驱力件与摩差件间采取滑动或滚动摩擦方式；当b+c≤a时，为摩差传动方法的摩差自锁传动形态；当90°＞b+c＞a的设定值时，为摩差传动方法的限载传动形态；超过设定载荷时，摩差件与目标件间便产生滑动，以限制超载。式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角；b是摩差件与驱力件之间的摩擦角；c是驱力角；b+c为摩差角。

Description

摩差传动方法

技术领域

本发明属于机械领域，特别涉及机械传动。

背景技术

机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类：一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。

靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速，大都能适应轴间距较大的传动场合，过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。在用于无级变速器的摩擦轮、盘、钢带等传动，需施加大于其传动的圆周力1.5——50倍的法向力；摩擦式离合器同样需要足够强大的外力施加装置，如最常见的圆盘式离合器、安全离合器等都需要能够产生足够压力的弹簧和弹簧压制装置。且分离操作时亦需足够大的动力；而现有的超越离合器产品，如最常见的楔块式、滚柱式超越离合器，均因摩擦楔紧的传动方法、滑动件只能线接触等原因使其性能指标低下，成为大功率、高速、高频的机械脉冲式无级变速器发展的瓶颈。另外，在所能知道的范围内，诸如金属材料的拉伸夹具：仍需另施横向的夹紧力；吊具：少有自动、遥控产品，不论吊啥还是吊耳、缚索、挂钩；圆柱、管件拆装机具：还用带牙的管钳类等伤害机件表面的传统方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种摩差传动方法，以改变传统摩擦传动的方式方法，传动时能量损耗量最大限度降低，传动多样化和高效性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：摩差传动方法，采用摩差三要素件进行机械传动，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件；驱力件与摩差件间采取滑动或滚动摩擦方式；摩差件一端通过弹性保持件与驱力件或者目标件的一端连接；摩差件与目标件之间的摩擦系数一般要大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上；当b+c≤a时：式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角；b是摩差件与驱力件之间的摩擦角； c是驱力角；b+c为摩差角，为本方法的摩差自锁传动形态；当摩差角为90°＞b+c＞a的设定值时，为本方法的限载传动形态。

所述直线传动时，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放；驱力件与摩差件接触面为斜面，摩差件与目标件接触面为平面；

旋向传动时，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动切线方向依次叠放；驱力件与摩差件、摩差件与目标件的接触面为组成驱力角的曲面。

所述摩差自锁传动形态传动时，驱力件接受锁止方向的外力，并沿摩差角斜边的方向传递给摩差件，摩差件将该力同向传递给目标件，形成三要素件摩差自锁，并由目标件向其连接外部需要动力的件实现机械传动。

所述限载传动形态传动时，不论三要素件的传动方式如何，一旦超过设定载荷，摩差件与目标件间便产生滑动，以限制超载。

所述摩差件是单件或组件。

所述驱力件是单件或组件。

本方法能够逆向等效传动：由目标件接受外力沿相反方向传递给驱力件，向外部连接件实现机械传动；也能由摩差件输入外力，同时经驱力件和目标件向外部连接件实现同向机械传动。

单组三要素件，或多组三要素件同锁止方向组合排列，可进行单向、超越传动。多组三要素件异锁止方向组合排列，可进行异向传动。

本方法还能够在驱力件外侧再加一个目标件，并使两个目标件同时相互定向锁止，形成摩差互锁，并能达成四种传动方式：互锁的两个目标件可互为驱力件或目标件逆向作传动，当驱力件外侧的目标件接受互锁方向的外力，将通过驱力件→摩差件→另一目标件作机械传动；当另一目标件接受互锁方向的外力，则通过摩差件→驱力件→驱力件外侧目标件作机械传动；也能由驱力件向互锁方向输入外力，驱力件对自己一侧目标件、并通过摩差件对另一侧的目标件同时进行机械传动；当由摩差件向互锁方向输入外力，摩差件对自己一侧目标件、并通过驱力件对另一侧的目标件同时进行机械传动。

根据不同的机械传动需要，本发明适用于直线传动，圆周传动，摩差传动包括直线传动组件、直线锁紧组件、离合器、变速器和装拆机具、吊具、夹具等。

本发明涉及自定义名词释义：摩差——不同物质间或物质在不同摩擦形式下的摩擦系数或摩擦角之差。摩差自锁——利用摩差形成的构件自锁。也就是具有合适驱力角 的驱力件1和摩差件2及目标件3的组件间形成的自锁。摩差互锁——利用摩差自锁的原理，形成的两个目标件之间的锁止。驱力件——摩差传动过程中，具有驱力角驱使摩差力产生的的部件。摩差件——位于驱力件、目标件之间，两个工作面的摩擦系数有足够大差别的部件，它即可为单体件也可为组合件。目标件——摩差传动过程中，被传动或被制动的部件。驱力角——驱力件和摩差件接触面与X轴的夹角b。摩差力——摩差传动过程中，自动生成的总合力Q。摩差角——总合力Q的作用线与Y轴的夹角b+c’。

本发明的优点是：1、由所传递的动力而自动生成实现传动时所需要的摩差力，不需要任何附加装置或其它外力，不工作时组件间不受力，节能效果显著。2、结构简单、易控。3、应用范围广泛，能组成脉冲、连续、直线、旋向、换向，轴、旋混向，超越离合、限载等多态传动形式。还可制作多种装拆机具、吊具、夹具等。

附图说明

图1是本发明三要素件结构示意图；(a)是是直线摩差传动的示意图(b)是绕O点作旋转运动的摩差传动的示意图。

图2是本发明摩差互锁示意图。

图3是本发明第二种基本形态示意图。

图4是本发明第二种基本形态限载传动示意图。

图5是本发明单向自锁传动装置示意图；(a)是主视图，(b)左视图。

图6是本发明结合于曲柄连杆机构的直线单向自锁传动装置示意图。

图7是本发明直线单向自锁传动装置多件组合联动的意图。

图8是本发明应用于高效千斤顶的示意图。

图9是本发明应用于板材夹具的示意图。

图10是本发明的内圆型单向摩差自锁装置示意图；(a)是主视图，(b)左视图。

图11是本发明的外圆型单向摩差自锁装置示意图；(a)是主视图，(b)左视图。

图12是本发明应用于杆、轴旋装(拆)机具的示意图。

图13是本发明应用于圆筒件的旋装(拆)机具的示意图。

图14是本发明应用于盘式单向(超越)离合器的示意图；(a)是主视图，(b)左视图。

图15是本发明摩差自锁传动单元A的示意图。

图16是本发明应用于摩擦盘式无级变速器的示意图。

图17是本发明的摩差(环)式超越离合器的示意图；(a)是外星式超越离合器的示 意图(b)是内星式超越离合器的示意图。

图18是本发明的双向摩差(环)式超越离合器的示意图；(a)是内星式超越离合器的示意图(b)是外星式超越离合器的示意图。

图19是本发明的旋、轴两向定向自锁传动(螺旋进给自锁传动)装置示意图；(a)是主视图，(b)左视图。

图20是本发明的辅助方法：弧面衡力法示意图。

图中：1——驱力件；2——摩差组件；2-1——摩差组件一；2-2——摩差组件二；2-3——摩差组件三；3——目标件；+1——第二目标件；4——螺旋弹簧；5——盖板6——侧板；7——片簧；8——解锁器；9——弹性平衡器；10——升降托架总成；11——机架(座)；12——升降转换凸轮；13——升降杠杆；14——解锁平衡弹簧；15——平衡弹簧总成；16——导向及解锁盘；17——解锁杆；18——牵引环；19——驱动盘；20——中间盘；21——从动盘；22——拨叉；23——换向凸轮；A——摩差传动装置单元；B——动力源；C——曲柄；D——连杆；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不局限于具体实施例。

三要素件的基本形态和基本关系：图1所示的是本发明三要素件的基本结构：图1(a)是直线摩差传动的示意图。件1、2、3分别表示垂直于传动方向、依次叠放的三个面接触构件——三要素件；分别称1、2、3为：驱力件、摩差件(与件3的摩擦系数一般大于与件1的摩擦系数1倍以上)、目标件。2与3的摩擦角为a，接触平面与传力方向平行；1与2的摩擦角为b，它们的接触平面与X轴的夹角即驱力角为c；图1(b)是绕0点作旋转运动的摩差传动的示意图：三要素件垂直于传动切线方向、依次叠放，接触面为弧面；旋转运动时，三要素件的基本关系与图1(a)一致：2、3的接触弧面为同心弧面，传力的方向与运动方向的切向平行；1、2间接触弧面的法线与2、3间接触弧面的法线夹角c’＝C。那么，我们只以图1(a)便可说明摩差传动的原理。

设：件1、2、3的静态接触强度为无间隙、但2、3间可轻松滑动；1、3只能水平方向运动；1、2相互随动。当在驱动力F作用下1向左水平移动时，在不考虑摩擦力的情况下，由于驱力角c的存在，其对2产生了合力g。g的作用线垂直于它们的接触平面， 与Y轴夹角为c’(c＝c’)；其实1向左推动2时，必然沿其接触面产生摩擦力Fx。根据摩擦角的定义，当摩擦力Fx最大时，其与力g的合力Q的作用线与g的夹角等于二者的摩擦角b；力Q将2推靠并传力于3；力Q是三要素件传动时产生的相互作用的总合力，与Y轴的夹角为b+c’，即1与2的摩擦角和驱力角之和。当1与2的摩擦角和驱力角之和小于a时，三要素件自锁——即摩差自锁。

其数学表达式可写为：b+c’≤a或b+c≤a(式一)

将b+c’即总合力Q的作用线与Y轴的夹角命名为摩差角；总合力Q命名为摩差力。

摩差力Q与驱动力F及法向力G的关系式：(参见图3)Q＝F/sin(b+c)＝G/tg(b+c)。(式二)

摩差自锁是摩差传动的基本形态之一。自锁状态下的摩差传动装置能可靠的传递动力。如在图1(a)被所示状态下，驱动力F从1端向左输入，件3便在自锁状态下向左运动输出动力；从件3端输入动力逆向传动，由件1向右输出动力；从件2向右输入动力，驱力件1与3同向输出动力。也就是说，三要素件的功能能根据动力传递的路径和方向的不同相互转换。但件1、2与3逆自锁方向运动时，则实现自由滑动即超越传动。这是摩差自锁传动的一大特点：定向自锁。即不论动力如何传递，只要动力输入件停止动力输入，摩差力立即消失，法向力G当然同时消失，2、3间便因输出件的惯性产生滑动。因为2、3件间此时不会有任何额外的法向力产生，而1、2与3间的摩擦力仅取决于3的质量，或者说是让它们无间隙接触的轻微推力，一般情况下可忽略不计。逆自锁方向可定义为：解锁方向。

摩差互锁：在图1(a)所示的状态下，附加于形成摩差自锁的三要素件1侧一个完全形同于3的目标件“+1”如图2所示。此时，“+1”与3只能水平方向运动，1、2相互随动。由图可知1、2、3的摩差自锁状态完全等同于2、1、+1但锁止方向相反。即两个目标件同时相互定向锁止，形成摩差互锁。此时+1与3能互为驱力件或目标件逆向作超越传动；若由1向左输入驱动力F，所有构件互锁并向左对+1和3进行同向的超越传动；若由2向右输入驱动力F，所有构件互锁并向右对+1和3进行同向的超越传动；也就是说，摩差互锁能双向同时通过两个目标件传递动力；若将摩差互锁装置设计为旋向传动形式，3、+1是两个各自绕同一铅垂轴心旋转的转盘的一部分，1、2是绕同一轴心旋转的驱动件，在1、2的推动下，则能向两个不同方向输出动力：3向上、+1向下输出扭力。

摩差传动的基本形态之二：当：90°＞b+c’＞a(式三)，且b+c’为某一定值时， 三要素件间产生的法向力G也为一定值。如图3所示：设输入的驱动力F＝F1＝F2。当摩差角为d+c’2时，对件3的最大正压力为G2；当摩差角为d+c’1时，对件3的最大正压力为G1；当摩差角d+c’＝a时，对件3的最大正压力为G。已知b+c’≤a时，三要素件自锁，不论驱动力F任何变化G都会同比变化，保持平衡。理论上此时能传递无限大的动力。但b+c’＞a时，三要素件不能自锁，传递动力的能力取决于2、3间摩擦力的大小。在材料、润滑方式一定的情况下这一摩擦力的值完全取决于正压力的值。而摩差传动方法只需确定b+c’为一合适定值便可获得所需的正压力值。

基于此状态，能设计出任意需求的限载传动装置。如图4所示：设某传动系统传力极限为F’；当我们将三要素件对3产生的最大摩擦力设计为Fo时，可令b+c’＝d，90°＞d＞a时，法向力为Go，摩差力为Qo；三要素件产生的最大摩擦力与系统传力极限比例为Fo/F’＝Qo/Q＝Go/G。当载荷超过Fo时，2、3间打滑以保护传动系统安全。

创造摩差条件的方法：摩差传动方法的核心是摩擦系数之差。创造合适的摩差条件的方法有多种。如：选择不同的材料、特殊工艺减摩处理、采取不同的润滑方式或摩擦方式等等。

例如：采用石棉片与钢作组合摩差件2。2的石棉片与3的摩擦系数：μ＝0.4；2的钢面与1的摩擦系数：μ＝0.15。则：a＝21°48′；b＝8°32′。按式一：b+c’≤a。则c’≤a-b≤21°48′-8°32≤13°16′。即驱力角≤13°16′。

创造合适的摩差条件的原则是：使摩擦系数差值尽可能大。以便获取较大的驱力角和效率。

因摩差传动方法应用广泛，不同应用场合的三要素部件差异很大；且实际使用时，驱力件与目标件可互换。为了便于对其结构的理解和原理的阐述，设定当前主动件为驱力件1；从动件或被制动件为目标件3.

摩差组件2可是单体件，也可是组件。现有例图中最多三件：2-1——接触件1的部件；2-3——接触件3的部件；2-2——中间件。

实施例一

如图5所示的直线传动自锁装置，为工作常态型，用于直线传动，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放且面接触，驱力件与摩差件接触面为斜面，驱力件采用组件形式，由驱力件主体和驱力件辅件构成，本例中驱力件辅件采用压盖5结构，固定在驱力件主体的一端，摩差件一端通过弹性保持 件(弹簧4)与驱力件辅件压盖连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a，式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩擦角，c是驱力角；

运行时，驱力件主体接收外接动力，摩差件2在弹簧4作用下，与目标件3保持适度的接触，驱动件将外力传递给摩差件，摩差件将外力传递给目标件，实现自上而下箭头方向(逆驱力角方向)自锁，而反向(顺驱力角方向)无自锁条件，则自由滑动，其滑动阻力仅为弹簧4轻推件2靠在件3上所产生的摩擦力，一般忽略不计。目标件与外部需要动力的件接触，实现机械传动。解除自锁时，用解锁器8推动摩差件压缩弹簧而脱离与目标件的接触，解除自锁传动。

实施例一所示的装置，其与曲柄连杆机构组合应用时如图6所示：电机B驱动曲柄C旋转，铰接于曲柄和单向摩差自锁传动装置单元A的机架的连杆D，便推拉受一定约束的单向摩差自锁传动装置单元A作直线往复运动。当A顺箭头方向运动时，便将目标件3锁住一起运动；回程时则脱锁滑动。从而实现单向间歇自锁传动。此类传动系统中的摩差传动装置，是不需任何操控而随机自动锁止、释放的核心装置。解锁器8能推动2件压缩弹簧4，脱离与3件的接触即解除工作状态。该装置也可视作直线超越离合器。

此装置能与间歇、脉冲传动机构组合作直线传动，也能多件组合形成连续传动，用于超长规格件直线传送。如图7所示：电机B通过夹角为180度的曲柄，带动两套摩差自锁传动装置单元；曲柄每转一周，两套装置各完成一次输送(也能更多组合使输送接近匀速)。此类组合能用于一些型材的输送。

实施例二

若将实施例一图5所示的装置，两件组合为一送一锁，能向任何方向作无限长件3的输送，也能完成件3的举升和降落。如图8所示的千斤顶：其中采用两组摩差三要素件串联安装进行直线传动，每组摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放且面接触，驱力件与摩差件接触面为斜面，驱力件采用单件形式，位于上方的三要素件中的摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与机体上端盖连接；位于下方的三要素件中的摩差件上端与弹性平衡器9连接；摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

机座11内顺工作方向同心、定距安装两个稍作控制方面改动的图5所示的摩差自锁 装置：在作升降动作的下方装置中，加装了升降转换凸轮12、解锁平衡弹簧14、平衡弹簧总成15；在两装置中间设一可以随需调整的弹性平衡器9等辅助件。举升时：弹性平衡器9和转换凸轮12为关闭状态，下方的自锁装置锁住件3(升降杆)、被压动的升降杠杆13将升降托架总成10驱动向上；上方装置在件3上行时为滑动状态；当下方装置上升到限定位置后，换向下行时，上方装置自动锁住件3，而下方装置解锁滑行至起始位置。如此重复，完成举升。下降时：弹性平衡器9和转换凸轮12为打开状态，此时下方装置被凸轮12解锁，当杠杆13驱动其上升时为滑动状态，但升至弹性平衡器9的设定工作点时，通过平衡弹簧总成又锁住该装置，使该装置在升至顶点前，对件3进行微量的举升，以解除上方装置的受力。同时，弹性平衡器9将上方装置解锁。此时在杠杆13的控制下使下方装置下行至终点。此刻弹性平衡器9再将上方装置并件3锁住而凸轮12又将下方装置解锁。周而复始，完成下降。由于现有的机械式千斤顶多为螺旋传动，故摩擦损失很大。图8所示的千斤顶之效率可高于其数倍。

实施例三

此类装置还能制成各种形状的拉伸夹具、吊具、牵引装置。图5所示的装置能据需要制成矩形材夹具。图9所示的是板材的拉伸夹具，采用摩差三要素件实现摩差传动方法，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放且面接触，驱力件与摩差件接触面为斜面，驱力件采用单件形式，如图示的机体(驱力件)内开设有凹槽，凹槽一侧面为斜面，斜面与摩差件面接触，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件端头连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

件1能够装于任何拉伸机；件(板材)3能够在夹具解锁状态下插入；释放解锁器8，弹簧4推动件2贴靠于件3。只要拉伸机一动，夹具立刻自动夹紧件3。此类夹具能多组并排使用，拉伸宽幅板材。由于无需外力加压夹紧的装置和操作，较之现用的夹具，即成本低且效率可数倍。

实施例四

如图10所示，是本发明摩差传动方法应用于圆形目标件时的实例，本例是单向内圆型摩差自锁装置，采用三组摩差三要素件，以自动定心实现摩差传动方法，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，目标件3是圆柱件，驱力件、摩差件和目标件依次由外到 内套放且面接触，驱力件与摩差件接触面为斜面，驱力件采用单件形式，如图：驱力件内三处均布开设有凹槽，凹槽一侧面为斜面，斜面与摩差件面接触，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件端头的片簧7连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

弹簧4、片簧7、解锁器8将件2保持在预工作位置。当件3进入合适位置后，解锁器8释放，装置单向(件3箭头方向)自锁。该装置除具备图5装置的单向摩差自锁传动功能外，还可制成专用吊具、拉具使用。

实施例五

图11显示的是与实施例4同属于单向圆形摩差自锁装置，不同的是本例是单向外圆摩差自锁装置，采用三组摩差三要素件，以自动定心实现摩差传动方法，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，目标件3是圆筒形件，驱力件、摩差件和目标件依次由内到外套放且面接触，驱力件与摩差件接触面为锥面，驱力件采用单件形式，如图：驱力件为一锥台，锥面与摩差件面接触，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件端头的片簧7连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

摩差件2被弹簧4、片簧7及解锁装置保持在预工作位置，当目标件3就位后，由导向及解锁盘16、解锁杆17、解锁控制器8组成的解锁装置释放，装置单向(箭头方向)自锁。解锁动作同前。锥形导向及解锁盘16可顺利将装置导入目标件3内。该装置除能做专用吊具、拉具，还能做自动入锁的牵引装置：当该装置进入目标件3时，导向及解锁盘16在导入目标件3同时将摩差件2推向预工作状态。目标件3就位后装置自锁。配以遥控解锁控制器的话，该装置性能空前优越(应能够用于列车牵引等场合)。

实施例六

机械装配中，经常有杆、轴、管件需要旋转装配。目前未发现理想的机具能够无滑移的完全锁住目标件且不伤其表面(如管钳等)。但用摩差自锁传动方法制造机具便能达此目的。图12显示的就是杆、轴件旋转装拆机具简图：采用三组摩差三要素件，以自动定心实现摩差传动方法，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，目标件3是圆柱件，驱力件、摩差件和目标件依次由外到内套放且面接触，驱力件与摩差件接触面为弧面，摩 差件为组件，驱力件采用单件形式，如图：驱力件内三处均布开设有凹槽，凹槽底面为内凸轮面，与目标件柱面(即旋转方向)形成合适的驱力角；内凸轮面与摩差件面接触，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件端头连接(两端均能连接)，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

摩差件2-1、2-3(此装置摩差件2为组合件)均被拉簧4保持与驱力件(动力环。其向心均布三个曲面与圆周方向形成合适的推力角)1相合适的位置。套入目标件3(轴、管等)时，用一手动(如用于专用设备将是机电联动)拨叉(未在图中画出)将2-1、2-2组件拨向松脱位置，然后移开拨叉，2-1、2-2组件被拉簧移动贴靠件3，实现工作(箭头所示)方向的自锁传动(旋向传制动时力F为切向，力G、Q关系不变)。旋转至任一角度，机具都能够轻松回转。因回转方向2-1、2-2组件自动滑脱，仅余弹簧作用下的摩擦力。只要将机具翻转180度便能改变工作方向，实现装拆转换。若将机具制成能更换不同规格的摩差组件或活动可调的，更能够方便应用。

实施例七

图13所示的是圆筒形件旋装(拆)机具。能用于一些缸筒等的装配。工作原理同图12所示的旋装机具，只不过一个目标件3在内、一个在外作自锁传动。可以简单理解为：件3在内为夹紧件3转动；在外则为张紧件3转动。摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件，目标件3是圆筒形件，驱力件、摩差件和目标件依次由内到外套放且面接触，驱力件与摩差件接触面为弧面，摩差件为组件，驱力件采用单件形式，如图：驱力件三处均布凸轮曲面，与目标件(即旋转方向)形成合适的驱力角；凸轮面与摩差件面接触，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件端头连接(两端均可连接)，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；

摩差件2-1、2-3(此装置摩差件2为组合件)均被拉簧4保持与驱力件1相合适的位置。套入目标件3时，用一手动(如用于专用设备将是机电联动)拨叉(未在图中画出)将2-1、2-2组件拨向松脱位置，然后移开拨叉，2-1、2-2组件被拉簧移动贴靠件3，实现工作(箭头所示)方向的自锁传动(旋向传制动时力F为切向，力G、Q关系不变)。旋转至任一角度，机具都能够轻松回转。因回转方向2-1、2-2组件自动滑脱，仅余弹簧作用下的摩擦力。只要将机具翻转180度便你改变工作方向，实现装拆转换。

实施例八

摩差自锁传动方法应用中，能设计多种形式的超越离合器。图14、图15是摩差(盘)式超越离合器和它的摩差单元的简图。图14显示的是盘式超越离合器整体结构：两个传动盘中，只要相向传动，任一个都能够作驱动盘；其中一个盘均布固装着摩差单元A；图15显示的摩差单元包括摩差三要素件的驱力件、摩差件，目标件为从动盘。驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放且面接触，驱力件与摩差件接触面为斜面，驱力件采用单件形式，，本例中驱力件固装于机架11内，机架固定在驱动盘上，摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与机架连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a，式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩擦角，c是驱力角。

摩差件2在弹簧4的作用下与目标件3(从动盘)呈无间隙、但轻松接触状态，当驱动盘19作传动方向运动时两盘自锁传动；当驱动盘转速小于从动盘时，从动盘能够依惯性照常旋转，即超越旋转，因此时摩差组件呈脱锁滑动状态。

实施例九

实施例八的结构也能够作多种组合应用。图16就是将摩差单元A用于摩擦盘式无级变速器的示意图：不论把它装于哪一个盘相应的位置上，摩差单元产生的摩差力都能向该盘及相摩擦传动的盘自动施加压力并自锁，均不需再另外设加压装置便能实施可靠的传动。而且这种自锁压力还是随负荷变化自动调整。不但降低了动力消耗也减少了机件磨损。

实施例十

图17显示的是用本发明研发的摩差(环)式超越离合器。现业内因为没能解决好超越离合器组件间面接触问题(基本都是线接触)，使现有的超越离合器性能较低下，尤其是超越转速和工作频率都难以提高。以至于成为脉冲式无级变速器难以开发的瓶颈。本例中的摩差(环)式超越离合器除了实现了面接触，还由于摩差自锁传动不存在目前超越离合器的“楔紧”现象和“去楔”阻力，从而在提高耐磨性、负荷能力基础上，大大的提高了超越转速、工作频率和效率。并且具有足够的磨损补偿。为了适应不同传动具体需求(主要考虑脉冲传动时，驱动端往往作往复高速运动，需要尽量减小其转动惯量和组件数量。不然，星轮与环可互为驱动件，因为星轮的曲面与环的圆柱面形成的推力角C′是相对成立的)，本例设计了适合内环驱动的外星轮式如图17a所示和适合外环驱动的内星轮式如图17b所示的结构。本例采用三组摩差三要素件，以自动定心实现摩差传动方法，摩差三 要素件包括驱力件、摩差件和目标件。驱力件、摩差件和目标件分别为：a依次由外到内、b由内到外套放且面接触；驱力件与摩差件接触面为弧面；摩差件为组件，与驱力件线接触；驱力件采用单件形式。如图17a：驱力件内三处均布开设有凹槽，凹槽底面为内凸轮面，与目标件柱面(即旋转方向)形成合适的驱力角；摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件槽侧面连接。如图17b：驱力件三处均布凸轮曲面，与目标件(即旋转方向)形成合适的驱力角；摩差件一端通过弹性保持件(弹簧4)与驱力件槽侧面连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角。

在图示的结构中，驱力件1为驱动环。2-1、2-2和2-3件共同形成了摩差件组合。整体采取最便利的三组均布格局。该结构中2-3件采用一组滚针即滚动摩擦与钢-钢滑动摩擦来形成足够的摩擦系数差。当件1被动力驱动按工作(箭头)方向旋转——转速大于件3时，进行摩差自锁传动，带动摩差组件及件3转动；当件3——星轮的转速大于件1——驱动环时，轻松脱锁，与摩差组件同滑转，进行超越运转。弹簧4的作用是保持摩差组件始终依靠在驱动环和星轮的曲面上，以保持灵敏的随动性；2-1与2-3件的异形组合，是一种衡力结构，也是本发明的辅助方法，为适应件1曲面与件3曲面相对位移时产生的受力异变。该辅助方法原理另叙。

本例验证型产品的初步试验显示，性能上已比现有市场产品大幅提高。如对比传动扭矩为1000NM的产品，体积小于其20％以上；超越转速达其2倍以上(现为1500rpm)，在润滑冷却条件较好时能达4倍以上；工作频率能达10倍以上(现为150次/分钟)。

实施例十一 

与实施例十同一机理，将布局合理调整，便能构成本例。如图18所示的摩差(环)式双向超越离合器，也分为内星式、外星式两种。图中显示的是四组布局、两两相对工作即自锁方向相反的基本组合形式：a向传动时，只有a-a相对的两组自锁工作；b向传动时则相反(也可六组三均布等组合)；本例的摩差组件简绘为两组件。这种双向超越离合器能设计成两种传动状态：a向或b向转换；也能三种传动状态态：a向-空转-b向转换。这只通过改变换向凸轮23便实现。空转位置：摩差组件的2-1、2-3、件由拉簧4保持在依靠件3和换向凸轮23而不与件1接触的位置；a向传动时：换向凸轮23将相对的a组件推向工作位置；b向传动时：换向凸轮23将相对的b组件推向工作位置，而a组件则回归空位。

实施例十二 

本发明还能够加以复合运用。如图19所示的旋向、轴向相垂直即螺旋进给的两向定向自锁传动装置。本例采用三组摩差三要素件，以自动定心实现摩差传动方法，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件。驱力件、摩差件和目标件依次由外到内套放且面接触；驱力件与摩差件接触面为弧面；摩差件为组件，与驱力件线接触；驱力件采用单件形式，驱力件内三处均布开设有凹槽，凹槽底面为内凸轮面，与目标件柱面(即旋转方向)形成合适的驱力角；摩差组件通过弹性保持件(弹簧4、片簧7)与驱力件端面连接，摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角，b是摩差件与驱力件之间的摩差角，c是驱力角。

它的特点是三组摩差组件的2-2、2-3件、与件1能够形成轴向自锁：也就是说在此组合中2-2成为了轴向自锁的驱动件，2-3与其接触面为斜面、与目标件之间的摩擦系数大于与驱力件之间的摩擦系数1倍以上，且b+c≤a式中a是2-3与目标件之间的摩擦角，b是2-3与驱力件之间的摩差角，c是驱力角；2-1、2-2件与件1又能形成箭头方向的旋向自锁，从而完成螺旋进给的两向自锁。其摩擦组件2的预工作位置由片簧7、弹簧4和解锁器8共同保持在件1上。工作时，可用一拨叉或其它干涉形式将三组摩擦组件2旋向切向压缩弹簧4的方向，让件3有足够的间隙进入，然后释放拨叉及解锁器8，使摩差组件2在全部弹簧4的作用下贴靠件3，进入预工作状态。该装置还能够从端面所标的双点划线处断开，形成三个独立组件装于相应机构，使之能够作较大范围调整以提高其适用性。此装置能够用于轴、杆件的旋转并轴向进给的设备和专用加工设备。依前例可知，还能进行换位设计，制成用于内锁圆筒形件3的装置。

以上所有实施例，均能够依需要成为限载传动装置：只要令90°＞b+c’＞a(式三)，且b+c’为某一定值时即实现。

本发明的辅助方法：

弧面衡力法 

本辅助方法为本发明在旋向传动传动装置中必用的方法。对于摩差组件2与目标件1接触面的受力均匀度要求高或在传动过程中产生受力异变的直线传动装置中也需用。如：图17所示的超越离合器，它的摩差组件有半月形的2-2件和鞍形的2-1件。两件间的圆弧面结构使组件呈衡力状态。本辅助方法原理如图20所示：当件1左旋进行传动时，其曲面相对于件3呈双点划线位置所示的运动趋势，而不是与件3曲面的各对应点等距运动。 因此势必导致件2-1与件1接触面受力异变不均。但利用弧面衡力法时，件2-1会沿件2-2圆弧面滑移来符合件1位移而保证两曲面良好的贴合并均匀受力。

Claims (9)

1.摩差传动方法，其特征是：采用摩差三要素件进行机械传动，包括直线传动和旋向传动，摩差三要素件包括驱力件、摩差件和目标件；摩差件一端通过弹性保持件与驱力件或者目标件的一端连接；摩差件与目标件之间的摩擦系数大于摩差件与驱力件之间的摩擦系数1倍以上；驱力件与摩差件间采取滑动或滚动摩擦方式；

当b+c≤a时，为摩差传动方法的摩差自锁传动形态；

当90°＞b+c＞a的设定值时，为摩差传动方法的限载传动形态；超过设定载荷时，摩差件与目标件间便产生滑动，以限制超载；

式中a是摩差件与目标件之间的摩擦角；b是摩差件与驱力件之间的摩擦角；c是驱力角；b+c为摩差角。

2.根据权利要求1所述的摩差传动方法，其特征是：所述摩差传动方法应用于直线传动时，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动方向依次叠放；驱力件与摩差件接触面为斜面，摩差件与目标件接触面为平面；

摩差传动方法应用于旋向传动时，驱力件、摩差件和目标件垂直于传动切线方向依次叠放；驱力件与摩差件、摩差件与目标件的接触面为组成驱力角的曲面；采用单组、两组或多组摩差三要素件均布的结构形式。

3.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述三要素件能根据动力传递的路径和方向的不同转换功能：由驱力件输入锁止方向的外力时，驱力件将该力沿摩差角斜边的方向传递给摩差件，摩差件将该力同向传递给目标件，并由目标件向其连接外部需要动力的件实现机械传动；由目标件输入锁止方向的外力时，目标件将该力按相同路径，经摩差件反向传递给驱力件，并由驱力件向其连接外部需要动力的件实现机械传动；由摩差件输入锁止方向的外力时，摩差件将该力同时传递给驱力件和目标件，并由驱力件和目标件同向向其连接外部需要动力的件实现机械传动。

4.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述驱力件和摩差件与目标件逆锁止方向运动时，能够自由滑动，实现超越传动。

5.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述单组三要素件，或多组三要素件同锁止方向组合排列，进行单向或超越传动；多组三要素件异锁止方向组合排列，进行异向传动。

6.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述摩差件是单件或组件。

7.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述驱力件是单件或组件。

8.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述驱力件外侧再加一个目标件，并使两个目标件同时相互定向锁止，形成摩差互锁，能够达成四种传动方式：(1)互锁的两个目标件能互为驱力件或目标件逆向作传动，当驱力件外侧的目标件接受互锁方向的外力，将通过驱力件→摩差件→另一目标件作机械传动；(2)当另一目标件接受互锁方向的外力，则通过摩差件→驱力件→驱力件外侧目标件作机械传动；(3)当由驱力件向互锁方向输入外力，驱力件对自己一侧目标件、并通过摩差件对另一侧的目标件同时进行机械传动；(4)当由摩差件向互锁方向输入外力，摩差件对自己一侧目标件、并通过驱力件对另一侧的目标件同时进行机械传动。

9.根据权利要求1或2所述的摩差传动方法，其特征是：所述旋向传动时，摩差件采用组件形式，摩差件使用弧面衡力法作为辅助方法，即以摩差组件一和摩差组件二之间弧面间的自由滑动来保证三要素件良好的贴合和受力均衡；

所述直线传动且三要素件的受力要求均匀时，摩差件采用组件形式，摩差件使用弧面衡力法作为辅助方法。