滾柱式超越離合器根其內(nèi)軛（星輪）位置不同分為外星輪為外星輪和內(nèi)星輪兩種，所謂軛是指圓柱與圓柱孔的共軛面，而星輪是具有容納滾柱的凹槽的零件。為了便于加工和保證加工精度，內(nèi)星輪式的被廣泛采用。按星輪工作面的形狀不同，又可分為平面型、對數(shù)螺旋面型和偏心圓柱面型等三種。其中平面型加工簡單，應(yīng)用廣泛，但其楔觸角不隨滾柱磨損和接觸位置的不同而改變而改變而變化，但加工較困難；偏心圓柱面的加工難易程度、使用性能、壽命均居于前二者之間。

    如下圖所示，半徑為r的滾子3，與外星輪2切于D點(diǎn)并與內(nèi)軛1切于C點(diǎn)，過切點(diǎn)C、D的切線交于P點(diǎn)，其夾角a稱為楔角，角為超越離合器最重要的參數(shù)之一。滾子與內(nèi)外軛角為超越離合器最重要的參數(shù)之一。滾子與內(nèi)外軛接觸面間的摩擦因數(shù)分別為μ₁、μ₂、。

    常用內(nèi)星輪滾柱超越離合器有如下圖所示的三種形式。

    （a）單向型滾柱超越離合器

    （b）帶撥爪的單向型超越離合器

    （c）帶撥爪的雙向型超越離合器

    ①單向型離合器滾柱在彈簧力作用下，始終與外軛圈和星輪接觸。當(dāng)外軛圈主動逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或內(nèi)星輪主動順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，離合器均進(jìn)入楔合狀態(tài)，即工作狀態(tài)；反之，離合器為脫開狀態(tài)。

    ②帶撥爪的單向型離合器這種離合器比單向型離合器增設(shè)了撥爪，不論外軛圈或星輪何者主動，只能傳遞單向運(yùn)動。當(dāng)外軛主動時(shí)，通過撥爪撥動滾柱使運(yùn)動中斷。撥爪和傳動系統(tǒng)中起操縱用的運(yùn)動未中斷前和離合器一起轉(zhuǎn)動。

    ③帶撥爪的雙向型離合器它和帶撥爪單向型離合器的區(qū)別在于有對稱布置的星輪工作面和滾柱，不論外軛圈和星輪何者主動，均能兩個(gè)方向傳遞運(yùn)動。當(dāng)拔爪主動外軛固定、內(nèi)星輪與從動軸相連時(shí)，撥爪可雙向帶動內(nèi)星輪轉(zhuǎn)動，也可通撥爪來使傳動中斷，撥爪可由傳動系統(tǒng)中起操縱作用的運(yùn)動鏈或直接用杠桿來控制，使從動軸作正、反轉(zhuǎn)輸出，是一種可逆離合器。

    如下圖所示為多滾柱單向超越離合器結(jié)構(gòu)。它是一種用于汽車、拖拉機(jī)等傳遞大轉(zhuǎn)矩的超越離合器。

    滾柱式超越離合器。

    滾柱式超越離合器的特點(diǎn)是：滾柱在滾道內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動，磨損后仍能保持圓形，而且滾柱與內(nèi)外軛的接觸點(diǎn)在楔緊和分離時(shí)并不相同，因而磨損均勻；當(dāng)過載時(shí)，滾柱滑動，離合器不會受到破壞，在轉(zhuǎn)矩減小后，離合器仍能鎖緊，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

    滾柱式單向超越離合器如下圖所示，其主要技術(shù)參數(shù)和尺寸系列見下表。

滾柱式單向超越離合器的主要技術(shù)參數(shù)

技術(shù)特性	離合器直徑D/mm
	32	40	50	65	80		100		125	160	200
	滾柱數(shù)z
	3					5	3	5
許用轉(zhuǎn)矩[T]/N·m	2.5	4.5	8.5	16.5	33	55	70	120	210	390	770
允許總的接合次數(shù)（壽命）	5×106
允許每分鐘最高接合次數(shù)/min-1	250	200	160	125	100		80		65	50	40
超越時(shí)的極限轉(zhuǎn)速/r·min-1	3000	2500	2000	1500	1250		1000		800	630	500
以極限轉(zhuǎn)速超越時(shí)，對外環(huán)的允許最大摩擦轉(zhuǎn)矩/N·m	0.2	0.22	0.42	0.5	1	1.7	2.1	2.4	4.2	7.8	16
接合時(shí)離合器的最大空轉(zhuǎn)角度	3º		2º30′	2º	1º30′		1º		45′		30′

    注：1.表中所列許用轉(zhuǎn)知為在每分鐘高接合次數(shù)和極限轉(zhuǎn)速情況下的數(shù)值，當(dāng)實(shí)際每分鐘接合次數(shù)和轉(zhuǎn)速低于此極限時(shí)，許用轉(zhuǎn)矩可以提高20%。

        2.當(dāng)滾柱磨損量達(dá)到直徑的1.5%時(shí)，楔角急劇增加大，將導(dǎo)致離合器打滑。

        3.超過允許總的接合次數(shù)時(shí)，由于零件摩損，也將使離合器打滑。

滾柱式單向超越離合器的尺寸系（系考）        /mm

D	滾柱數(shù)z	許用轉(zhuǎn)矩[T]/N·m	D1 (k6)	d1 (h6)	d (H7)	B	B1	b (H8)	t (H11)	b1 (h8)	l (i9)	K
32	3	2.5	45	4	10	12	1800.24	3	11.1	3	8	1.2
					12			4	13.6
					14				15.6
40		4.5	55	5	14	15	22			4	10	1.8
					16			5	17.9
					18				19.9
50		8.5	70	6	16	18	2500.24		17.9	5	12	2.3
					18				19.9
					20			6	22.3
65		16.5	85	8	16	20	2800.28	5	17.9		14
					20			6	22.3
					25			8	27.6
80	3	33	105	10	20	250-0.15	3500.34	6	22.3	6	18	2.6
					25			8	27.6
					30				32.6
					35			10	37.9
	5	55			25			8	27.6
					30				32.6
					35			10	37
100	3	70	130	13	25	300-0.15	4500.34	8	37.9	8	24	3.2
					30				27.6
					35			10	37.6
					40			12	42.9
	5	120			30			8	32.6
					35			10	37.9
					40			12	42.9
125	5	210	160	16	35	350-0.25	5500.40	10	37.9	8	28	3.2
					40			12	42.9
					45			14	48.3
					50			16	53.6
160		390	200	20	70	400-0.25	6000.40	20	74.3	12	32	3.3
200		770	250	25	90	500-0.30	7000.40	24	95.2		40

    注：1.根據(jù)傳動要求，外環(huán)、星輪可以和傳動件做成一體。

        2．離合器的技術(shù)要求：同一離合器的滾柱直徑尺寸允差，D≤80mm時(shí)，允差為0.005mm；D>80mm時(shí)，允差為0.008mm.頂銷在孔中不應(yīng)有咬住現(xiàn)象，應(yīng)保證頂銷和滾柱在任何位置上都能始終接觸。用手輕微沿軸向推動離合器星輪時(shí)，應(yīng)保證頂銷和滾柱在任何位置上都能始終接觸。用手輕微沿軸向推動離合器星輪時(shí)，應(yīng)感覺到滾柱和蓋板、蓋板和外環(huán)間有少量的間隙。

    超越離合器的工作過程可分成四個(gè)階斷，即鎖緊，加速、工作、脫開。

    ①鎖緊外輪開始運(yùn)動，使?jié)L柱與外軛及星輪同時(shí)鎖緊時(shí)鎖緊，接觸法向壓力Q從0上升到Qj=Tj/z（L±r1）tan(a/2)的過程（t=0～t1過程）。

    ②加速外軛圈繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到星輪的角速度與外軛圈角速度相同為止，這個(gè)過程為動態(tài)鎖緊（t=t1～t2過程）。

    ③工作外軛圈、滾柱、星輪成為一體，無相對滑運(yùn)，傳遞動力和動動（t=t2～t3過程）。

    ④脫開接觸法向壓力Q從Qj下降到0的過程，該過程與鎖緊過程對稱（t=t3～t4過程）。

    通過對各過程中載荷與時(shí)間分析可行動載荷曲線如上圖。在離合器工作循環(huán)的四個(gè)過程中，接觸面法向載荷Q的變化是不同的。在鎖、脫開過程中Q與時(shí)間呈線性變化，而在加速和工作過程中呈非線性變化，加速過程中速出現(xiàn)了Q的最大值，約為靜接觸正壓力Q的1.2～1.4倍。因此，在對超越離合器進(jìn)行接觸強(qiáng)度分析時(shí)，應(yīng)以動載荷Q為準(zhǔn)。