杭州电子科技大学
毕业设计（论文）开题报告
秋天的雨教学实录
学院机械工程
明英苑专业车辆工程
姓名杨斌
班级11010513
学号11015316
指导教师陈磊
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
众所周知，发动机的起动需要外力的支持，汽车启动机就是在扮演着这个角。发动机在以自身动力运 转之前，必须借助外力旋转。发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程，称为发动机的起动。发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动三种形式。人力起动采用绳拉或手摇的方式，简单但不方便，而且劳动强度大，只适用于一些小功率的发动机，在一些汽车上仅作为后备方式保留着；辅助汽油机起动主要用在大功率的柴油发动机上；电力起动方式操作简便，起动迅速，具有重复起动能力，并且可以远距离控制，因此被现代汽车广泛采用。
汽车起动机是汽车起动系统的关键部位。它将蓄电池的电能转化为机械能，从而克服发动机阻力矩，将静止状态的发动机发动起来，使汽车能够进入正常运行。因此，其质量优劣将直接影响到汽车整车的起动和使用性能。汽车起动机同时又是一个有一定技术含量的机电一体化部件，其内部一般包括串激式直流电动机、传动机构和控制装置等。由于起动机的功能重要而工作条件较差，故对其设计、加工、装配工艺及性能检测均有较高要求。虽然我国汽车起动机的年产量巨大，行业规模也在不断扩大，但其整体产品质量和市场竞争力却处于一个相对低的水品。
单向离合器是起动机的重要动力传动部件，近几年来大功率发动机数量的倍增，使单向离合器成为起动机的易损件之一，因而对单向离合器的研究十分必要。 在起动时，单向离合器与发动机的飞轮齿圈啮合并传递扭力，带动发动机高速旋转，使发动机着火工作；启动结束时，单向离合器与发动机的飞轮齿圈分离，避免发动机带动起动机旋转而损毁起动机。
起动时，得电的电磁开关产生磁力，电磁开关芯位移，是拨叉动作将单向离合器沿电枢轴旋转推出，单向离合器的齿轮与发动机的飞轮齿数啮合，将电机产生的扭力传动给发动机，发动机高速旋转，使发动机着火工作。 起动结束时，电磁开关失电而失去磁力，拨叉复位，加上单向离合器自身的离心力，使单向离合器也复位，与发动机的飞轮齿圈分离，等待下一次起动。
单向离合器有驱动齿轮和离合器两部分组成。根据离合器的内部构造不同，单向离合器可分为滚柱式单向离合器、弹簧式单向离合器、摩擦片式单向离合器、棘轮式单向离合器等。 杨政宁
发动机起动后，为了防止起动机电枢被发动机以高速拖转而产生飞散的后果，起动机的驱动部分都带有超速防护装置。目前国内外一般中小功率起动机大部分采用滚柱式离合器，大功率起动机多采用摩擦式离合器，或超速自行脱啮等形式。由于这些结构形式无论是性能或制造工艺上都存在不同程度的缺陷。近年来国外大功率起动机陆续采用棘轮式离合器。
滚柱式单向离合器：滚柱式单向离合器是通过改变滚柱在楔形槽中的位置实现接
合和分离的。其结构分十字块式和十字槽式两种，主要由驱动齿轮、外壳及十字槽套筒（或外座圈及十字块套筒）、滚枉、弹簧等组成。离合器的套筒内有螺旋花键，此花键与起动机电枢轴前端的花键
结合。单向离合器既可在拨叉作用下沿电枢轴轴向移动，又可在电枢驱动下作旋转运动。起动时，起动机带动发动机旋转，滚柱被挤到楔形槽的窄端，并越挤越紧，使十字块与驱动小齿轮形成一体，电动机转矩便由此输出。发动机起动后，当飞轮转动线速度超越驱动小齿轮线速度时飞轮便带电枢旋转，此时滚柱被推到楔形槽宽端，出现了间隙。十字块和驱动小齿轮便开始打滑，于是齿轮空转，起到了保护电枢的作用。滚柱式单向离合器工作时属线接触传力，所以不能传递大转矩，一般用于小功率（2kw以下）的起动机上，否则滚柱易变形、卡死，造成单向离合器分离不彻底。由于它结构简单，目前广泛用于汽油发动机上。
弹簧式单向离合器：弹簧式单向离合器是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来实现接合和分离的。驱动齿轮与花键套筒间采用浮动的圆弧定位键相联接。齿轮后端传力圆柱表面和花键套简外圆柱面上包有扭力弹簧、扭力弹簧两端各有1/4 圈内径较小，并分别箍紧在齿轮柄和套筒上。扭力弹簧外装有护套。当起动机带动发动机转动时，扭力弹簧按卷紧方向扭转，弹簧内径变小。扭力弹簧借助摩擦力将驱动齿轮柄和花键套筒紧抱成一体，把起动机转矩传给飞轮。发动机起动后，飞轮转动线速度超过起动机驱动齿轮线速度，飞轮便驱动起动机小齿轮，此时，扭力弹簧受力方向与上述情况相反；弹簧朝旋松方向扭转．内径增大，驱动齿轮与花键套简分成两体而打滑，于是齿轮空转，而电枢不能跟着飞轮高速旋转。弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，故多用于大中型起动机。
产翁制
摩擦片式单向离合器：摩擦片式单向离合器是通过主从动摩擦片的压紧和放松来实现接合和分离的。离合器的花键套筒通过四条内螺纹与电枢花键轴相连接，花键套筒又通过三条外螺纹与内接合鼓连接。主动摩擦片内齿卡在内接合鼓的切槽中，组成了离合器主动部分。外接合鼓和驱动齿轮是一个整体，带凹坑的从动摩擦片外齿卡在外接合鼓的切槽中，形成了离合器的从动部分。主、从动摩擦片交错安装．并通过特殊螺母、弹性圈和压环限位，在压环和摩擦片间装有调整垫片。当起动机带动发动机曲轴旋转时，内接合鼓沿花键套筒上的螺旋花键向飞轮方向旋进，将摩擦片压紧，把起动机转矩传给发动机。发动机起动后，当飞轮以较高转速带动驱动齿轮旋转时，内接合鼓沿螺旋花键退出，摩擦片打滑．使齿轮空转而电枢不跟着飞轮高速旋转。当电机超载时，弹性圈在压环凸缘的压力作用下弯曲变形，当弯曲到内接合鼓的左端顶住了弹性圈的中心部分时，即限制了内接合鼓继续向左移动，离合器便开始打滑，从而避免因负荷过大烧坏电动机的危险。摩擦片式单向离合器传递的最大转矩可通过增减调整垫片进行调整。但结构较复杂，在较大功率起动机上应用比较广泛。
棘轮式单向离合器：棘轮离合器是超越离合器的一种，分为外啮合和内啮合棘轮离合器两类。常见的棘轮离合器为内啮合棘轮离合器，由棘轮、离合器支撑销、离合
器销子、离合器弹簧、棘爪和拨轮组成。
在弹簧作用下，棘爪的前端始终朝上，嵌在棘轮的齿槽中。当发动机启动时，在连接轴的作用下棘轮
开始顺时针旋转，并带动棘爪一起旋转。在离合器销子的作用下，棘爪带动拨轮旋转，此时棘轮离合器处于合闸状态；当发动机启动后，拨轮和棘爪达到一定的转速，在离心力的作用下，棘爪末端甩出，以离合器销子为圆心旋转，棘爪前段克服离合器弹簧的弹力后与棘轮齿槽槽底分离，棘爪处于脱开状态，棘轮和拨轮一各自的转速旋转，互不干涉。
棘轮式单向离合器的研究与使用可以说是刚刚起步，国内外对棘轮式单向器的研究并不是特别多，目前使用较多的棘轮式单向离合器有：
双弹簧棘轮式单向离合器
该离合器设置驱动齿轮、花键轴、外壳、棘轮，在棘轮的内端沿驱动齿轮的轴向设置满足反向打滑力矩要求的第一弹簧，与棘轮相对，沿驱动齿轮的轴向还设置有可与第一弹簧联合作用后满足正向制动力矩的第二弹簧，所述第二弹簧远离棘轮的一端是固定端，与棘轮相对的一端是活动端，且该活动端与棘轮之间的距离小于驱动齿轮轴向运动的距离。本实用新型的单向离合器，使驱动齿轮与飞轮可以准确啮合，轻松分离，从而减少了起动机各部件的磨损，提高起动机使用寿命约3-5倍。
2012全国百强县康明斯起动机单向器
该单向器主要由驱动齿轮、渐开线花键轴、螺旋花键套、弹簧、移动衬套等部分组成。其中驱动齿轮
、花键套等零件是棘轮式单向器的关键零件。其正向传递转矩的承受能力取决于驱动齿轮的强度及锯齿形的强度。该单向器完全可以避免正向传递转矩时打滑失效的现象，而反向打滑转矩却很小。
棘轮式单向器的优点:1，具有较好的超越分离性能和能承受较大扭矩的适宜性。2，由于它的结构并不复杂且可靠性好，它不可能出现类似滚柱离合器因滚子卡住；摩擦离合器因摩擦系数发生变化而造成降低或丧失离合器性能的弊病。3，低温起动性能好。
目前，棘轮离合器主要应用于大型工程车，在航空、航天等高科技领域应用还不多，但是随着新材料、新技术的发展，棘轮式离合器的空间外形尺寸也可以做的很小，重量也可以降得很低，可以广泛应用于航空、航天等技术先进的领域。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
基本研究内容：
设计一款长度121mm，直径60mm的棘轮式单向离合器。
拟解决的主要问题：
1、驱动齿轮几何参数的计算
2、驱动齿轮几何参数的适应性分析比较
3、驱动齿轮材料及硬度确定
4、驱动齿轮接触疲劳强度的核算
5、驱动齿轮弯曲疲劳强度的校核
6、驱动齿轮主要参数的最终确定
7、单向离合器设计的可靠性分析
三、研究步骤、方法及措施：
步骤及方法：
（1）查阅和收集单向器等相关方面的资料。
（2）了解熟悉单向器的功能构成与合理结构等方面的内容，分析可行原理方案。（3）在分析研究其合理功能原理的基础上拟定设计方案，对相关机构及构成作设计，并进行计算机三维造型设计。
topmodel（4）绘制其装配图、零件图。
措施：
图书馆查相关书籍、期刊、杂志等，通过上网寻相关的一些资料，查看当代对该总成的研究成果和最新动态。然后通过对这些资料的学习和进一步熟悉并理解设计师所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。
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