【文章內(nèi)容簡介】 。與同類型的無級變速器相比它的有點可以概括為以下幾點：可以在正、反向運轉時 工作，噪音較低，結構簡單，傳動平穩(wěn)們可以在停止轉動時進行調(diào)速。 錐盤環(huán)盤式無級變速器為通用型變速器，故常用語電子、輕工、食品、包裝、化工等行業(yè)的生產(chǎn)流水線上。此外，由于干式變速器在傳動中不需要潤滑油，因此還可以用于一些防油污染的設備。例如制衣及熨燙機械、制藥機械等。 多盤式無級變速器（ Beier 型） 多盤式無級變速器（ Beier 型）又被稱為白威爾（ Beier）無級變速器，是從五十年代開始由日本研制生產(chǎn)的一種直接傳動式無級變速器。 其中多盤式無級變速器（ Beier 型）應用較廣泛的 類型主要有三種： 基本型：又稱為單級型。可根據(jù)工作特性的不同分為恒功率型和恒扭矩型，恒功率型在全速度變化范圍內(nèi)輸出的轉矩與輸出的速度近似成反比關系。而恒扭矩型在整個速度變化范圍內(nèi)輸出的轉矩變化較小。 大變速范圍型：又稱為雙極型變速器。變速可達到 10 到 12。但是傳動效率較低。 單錐雙盤型：變速比可達到 6，但是傳遞功率較小。 除以上三種變速器以外，多盤式無級變速器（ Beier 型）還有帶齒輪或者擺線減速裝置的低速型多盤式變減速器。 多盤式無級變速器（ Beier 型）雖然比 其他類型的變速器機構復雜。但是，由于它滑動率較低，受力平衡，傳動效率高，轉動部分慣性矩小和運轉平穩(wěn)。所以比較適合應用于對功率要求較高的變速運動中。例如：化工機械、橡膠機械、石油機械、造紙等輕工機械和礦山冶金機械。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5 菱錐式無級變速器（ KoppK型） 菱錐式無級變速器（ KoppK 型）是一種屬于中間元件式無級變速器。它是在五十年代末繼 KoppB 型之后，由瑞士柯普公司（ Kopp）研制開發(fā)的。應用很廣泛。目前在世界上除瑞士以外，美、日等國也有生產(chǎn)。 菱錐式無級變速器（ KoppK 型）是本次設計的 題目，它與 KoppB 型類似，一是即可以做升速也可以做降速；二是能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉，并且能夠通過交換輸出、輸出端以獲得低的輸出轉速和高的輸出轉速；三是由于變速器采用多個菱錐分流的方式傳動，因此變速器的恒功率特性比較好，摩擦損耗較小，傳動效率高，承載能力大，變速范圍寬；四是抗沖擊能力強，運轉平穩(wěn)；五是調(diào)壓迅速，工作可靠。菱錐式無級變速器（ KoppK型）是一種性能良好的通用型無級變速器，唯一的缺點就是體積較大。因此被廣泛的應用于食品機械、木工機械、機床、化工機械、包裝機械和印刷機械等各類機械行業(yè)。 該類 變速器在國內(nèi)的產(chǎn)品主要是 JWLZ 菱錐錐輪式無級變速器。 摩擦 式無級變速器的研究現(xiàn)狀 無級變速器 變速傳動 裝置 早在 二十世紀 初期就 在 摩托車行業(yè)得到應用。在 1955 年， 歐洲 著名商用車輛生產(chǎn)商 DAF 公司最先將 ―V‖型橡膠帶無級變速器試裝在汽車上。但是由于選材 、裝配和 結構設計等方面的問題，該傳動 裝置 不僅傳動比過小而 不能滿足要求 ，并且體積過大，根本無法滿足汽車的使用要求。在二十世紀八十年代初 ， 由 荷蘭的 VanDoorne博士成立 Van Doorne’ s Transmission 公司 （ 簡稱 VDT 公司 ）在該方面 進行許多大規(guī)模試驗 ， 主要是 進行 金屬帶式無級變速器的。因此，人們也 通常會將 這 類 金屬帶式無級變速器稱之為 VDT無級變速器。金屬帶式無級變速器的成功研制對實際生產(chǎn)具有重要意義 。它 不僅可以實現(xiàn)了大功率和高效率的運動傳遞 。而且 也改變了常規(guī)帶傳動傳遞運動的傳統(tǒng)原理，他傳奇性的將帶傳動的傳動方式由拉式傳動改為以推式為主的方式。 但是 ， 由于金屬帶在 大批量生產(chǎn) 過程加工工藝比較復雜，為了降低成本提高效率 ， 人們開始積極研究和改善變速器的工業(yè)結構和性能 。 無級變速器的商品化生產(chǎn)是直到 二十世紀八十年代末 才完全實現(xiàn)。首先開始大量生產(chǎn) 無級變速器的汽車廠是日本 的富士重工有限公司（ FHI） 。 1987 年 富士重工有限公司（ FHI） 將電子控制的無級變速器 （即為 P821 型 ） 成功裝配于 Justy 汽車上（該車的發(fā)動機排量為發(fā) 1～ 升） ,由此成功的搶占了日本的汽車市場。在此之后 ,位于 美國的 福特公司 （ Ford） 和位于意大利的哈爾濱理工大學學士學位論文 6 菲亞特公司 （ Fiat） 也開始把無級變速器裝備于汽車上 ， 該款轎車的發(fā)動機排量為 ，其 一經(jīng) 進入 市場就立刻廣泛的受到用戶的好評。 在二十世紀九十年代前后， VDT 公司在第一代產(chǎn)品使用 與 生產(chǎn) 經(jīng)驗 基礎之上，繼而研究了該系列的第 2 代產(chǎn)品。該系列變速器的第二代產(chǎn)品在許多主要的技術 參數(shù)方面 都超過現(xiàn)在最為先進地液力機械自動變速器，因此該系列的第二代產(chǎn)品具有更好的經(jīng)濟性和操縱平順 性 。不僅如此 ， 該系列的第二代產(chǎn)品還在產(chǎn)品結構上做了許多改進，例如： ，從而 實現(xiàn)了自動控制 。 。 。 目前 ,世界上的主要汽車制造公司 均 致力于研 制 和開發(fā)新型的金屬帶無級變速 裝置，所以 金屬帶式無級變速目前仍然是國外汽車無級變速傳動主要研究 、 發(fā)展 以及 推廣的方向。 二十世紀 九十年代初， 德國采埃孚（ ZF） 公司通過改進 VDT 公司的產(chǎn)品 。二十世紀末 ，荷蘭的 VDT 公司與日本的豐田 （ Honda） 汽車有限公司 合作 研發(fā) 了 新型的無級變速器。 這一款 無級變速器傳動裝置被稱為 Honda Multi Matic。該 產(chǎn)品雖然也屬于無級變速器 。 但是與無級變速器的產(chǎn)品相比 ， 該產(chǎn)品具有一些不同的結構特點，例如： 壓回路。 端上。 ， 因此 液壓系統(tǒng)的主動缸 和 被動缸面積可以一樣，所以 缸體可以做成相互對稱結構； 由于 VDT 公司在金屬帶式無級變速器研究方面取得了重大突破，所以通常人們習慣上又稱金屬帶無級變速器為 VDT—無級變速器，金屬帶無級變速器的 主要 零部件包括：油泵動力源、控制系統(tǒng) 、 起步制動離合器、中間減速 傳動機構、傳動 帶和工作帶輪 。 油泵 作為 無級變速器傳動系統(tǒng)液壓油源 ， 為 整個 系統(tǒng)提供 動力， 液壓油還可以對系統(tǒng)零件進行冷卻和潤滑。 通常用到的 液壓油泵主要分為兩種形式 ， 分別為葉片泵和齒輪泵。在最近開發(fā)的 適用于 無級變速器傳動器的滾子式葉片泵 ，相比于之前的油泵 大大提高液壓油泵的工作效率。常用的汽 車起步制動離合器通常 有 液力變矩器 、 濕式多片離合器和電磁離和器三種。當發(fā)動機轉速較高時，閉鎖離合器會將渦輪和泵輪鎖死，使渦輪和泵輪成為整機進行傳動，可以有效地提高系統(tǒng)的傳動效率。但由于這種離合器的成本比較高，為了降低生產(chǎn)成本 、 提高效益 ， 研究人員在研究離合器哈爾濱理工大學學士學位論文 7 一直致力于引用電控技術，從而實現(xiàn)在多片濕式離合器或電磁離合器的液力變矩器的傳遞特性。由于實際應用中的無級變速機構可提供的有效傳動比范圍大約為 到 左右 ,此傳動比范圍并不能完全滿足 汽 車所要求的實現(xiàn)的傳動比變化范圍 ,為解決這一問題而設立了中間減速機構。 控制系統(tǒng)包括電 液控制系統(tǒng) 、 VDT無級變速器控制系統(tǒng) 、 分機 液控制系統(tǒng) 、 ，是用來實現(xiàn)無級變速器系統(tǒng)傳動速比無級自動變化的。在日本的 Honda 公司研制了一種 采用電 液控制系統(tǒng)的無級變速器，其優(yōu)點是系統(tǒng)利用電子控制系統(tǒng)可以容易實現(xiàn)控制算法，從而實現(xiàn)了對系統(tǒng)進行更為精確的控制。 此外使用 液壓執(zhí)行機構可以有效地 應用 液壓系統(tǒng)反應比較快這一特點。無級變速器的發(fā)展歷程時 ：在目前，產(chǎn)品大多 是采用電 液控制系統(tǒng) ；而在 初期 ， 產(chǎn)品卻多采用機 液控制系統(tǒng)，雖然電 液控制系統(tǒng)性能更加優(yōu)化 ， 但是電 液控制系統(tǒng)的成本卻比較高。 無級 變速器的電子控制系統(tǒng)通常是由傳感元件、電磁閥 、 電磁控制離合器、電子控制單元組成。傳感器元件會控制單元提供所需的信號 ， 而控制單元則會 通過 所得信號做出相應的算法判斷，判斷完成都會將控制信號傳送至電磁閥 ，通過電磁閥來 控制電磁離合器的狀態(tài) ，從而控制 液壓系統(tǒng)的工作 。 電磁閥還可以用于調(diào)節(jié)液壓 回路 的線壓力 ， 這樣可以提高無級變速器的總體工作性能。當無級變速器的輸出轉矩小于或者等于最大要求轉矩的 60%時，液壓系統(tǒng)的 線路 壓力會下降，從而 可以 使帶輪夾緊力減小，使變速器能夠更加平穩(wěn)的工作。 但是 ，如果在高壓的情況下 ， 帶輪夾緊鋼帶，加 大了摩擦力從而避免鋼帶打滑，保證動力可到的傳遞。德國 采埃孚公司通過加大金屬帶的寬度而開發(fā)的智能型無級變速器，增大金屬帶寬度使它所能傳遞的扭矩顯著增大 ， 其能夠傳遞的最大扭矩可以達到210N?m，這種無級變速器可應用在發(fā)動機的排量在 左右的中型轎車上。此外 ， 它還具有更好的燃油經(jīng)濟性 以及 動力性較好等優(yōu)點。但是 ， 這種變速器的缺點是織造工藝要求較高 ， 而要求較高給這種無級變速器的普及帶來了很大的困難。 不過 這一系列問題將會隨著汽車制造行業(yè)的不斷發(fā)展 ， 水平的不斷提高而得到解決 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 摩擦式無級變速器的基本組成和傳動特性 工作原理 1— 錐盤 2— 環(huán)盤 3— 凸輪套 (與環(huán)盤固接 ) 4— 凸輪 5— 彈簧 6— 錐盤座 7— 調(diào)速齒輪 圖 11 錐盤環(huán) 盤 式無級變速器基本型的結構示意圖 圖 11 所 示 的 為 錐盤環(huán) 盤 式無級變速器基本型的結構示意圖 ， 可以作為通用摩擦式無級變速器的示例 如圖所示，主動錐盤在電機的驅(qū)動下，通過接觸處摩擦力的作用，帶動從動環(huán)盤 2 傳遞動力和運動。通過凸輪軸套 3，環(huán)盤 2 與輸出軸上的凸輪 4 固鎖在一起，凸輪套 3 與凸輪 4 可根據(jù)輸出轉矩的發(fā)生變化相對轉動，迫使凸輪套做軸向移動。從而增加錐盤與環(huán)盤接觸處的壓緊力。假定在其他條件不變的情況下，則增加壓緊力可以增加當量摩擦力。凸輪套 3中的彈簧 5 具有預緊作用，保證環(huán)盤與錐盤接觸處在沒有外界載荷的情況下具有一定的預壓力。轉動調(diào)速齒輪 7 可以進行調(diào)速， 7 轉動，則與 7 嚙合的錐盤座 6 上的齒條會帶動錐盤 1 做上下移動，這樣可以改變錐盤 1 與環(huán)盤 2 的傳動接觸位置。同時也改變了工作半徑，實現(xiàn)了所需的速度變化。 根據(jù)上圖不難看出，摩擦式無級變速器的結構基本是上由三部分組哈爾濱理工大學學士學位論文 9 成：一是用于實現(xiàn)變速的調(diào)速機構；二是用于傳遞動力和運動的摩擦變速傳動機構；三是用于保證產(chǎn)生傳動時所需摩擦力的加壓裝置。 基本組成 摩擦式無級變速器的速度調(diào)節(jié)是通過改變摩擦件的接觸位置，導致工作半徑的比值發(fā)生變化，從而實現(xiàn)轉速調(diào)節(jié)。因為摩擦元件的的接觸面形狀一般為圓弧或者是直線為母線的簡單旋轉體或者是移動得到的平面或曲面。例如，平面、錐面、柱面、球面、橢球面等。所以能使調(diào)速機構接觸面改變的運動方式一般有兩種：一是一個元件相對于另外一個元件沿其接觸面轉動或者是偏轉。二是一個元件相對于另外一個元件沿其接觸面做平移運動。 對于調(diào)速機構的主要要求有：輕便靈活、定位準確、結構簡單和工作可靠。 現(xiàn)在階段應用最多的調(diào)速機構是蝸輪 蝸桿機構和螺旋機構。兩者不僅能實現(xiàn)所需的運動而且還具有自鎖特性。此外，還有一些常用的調(diào)速機構，例如，連桿機構、凸輪機構、齒輪齒條、偏心機構等。如果是在一些運動比較復雜的情況和要求，還可以將兩種或兩種以上的機構組合。采用組合體的方式進行調(diào)速。 一般情況下，為了避免損傷摩擦件，無級變速器的調(diào)速是在運轉過程中進行的。但是也允許在停止運動的時候進行調(diào)速。 摩擦變速傳動機構具有不同的種類?，F(xiàn)有的摩擦變速傳動裝置一般可以分為三類：一是行星傳動式，即為在傳動機構中，中間元件是做行星運動的傳動 機構；二是直接傳動式，即為主動摩擦元件與從動摩擦元件是通過直接接觸來傳遞運動；三是中間元件式，即為主動元件與從動元件通過中間件連接進行傳動。 加壓裝置是用來產(chǎn)生傳動工作表面之間的壓緊力的，在接觸表面不變的情況下，通過增加壓緊力而增加傳動工作表面之間的摩擦力。因此，壓緊力的大小和變化會直接影響到傳動的能力和無級變速器的性能。因此，加壓裝置也是無級變速器的最基本的組成部分。 加壓裝置的種類有很多，但是常見的加壓裝置或者方式可以概括為三種： 1） 彈簧加壓。彈簧加壓一般采用碟形彈簧或者是螺旋彈 簧。通過彈哈爾濱理工大學學士學位論文 10 簧的彈力使主動摩擦件和從動摩擦件表面彼此壓緊，產(chǎn)生所需的壓緊力。這一種加壓方式，在彈簧的長度不變的情況下壓緊力是不變的。因此也被稱為恒壓式。 這一種壓緊方式最大的優(yōu)點就是結構比較簡單，有過載保護并且便于布置。但是，由于彈簧壓緊的壓緊力必須按載荷最大時的情況下確定。不能顧及到載荷的大小變化，以至于降低了無級變速機構的傳動效率和傳動壽命。因此，一般情況下，彈簧加壓裝置都與其他的加壓裝置配合使用。 2） 端面凸輪加壓。端面凸輪加壓方式是采用凹凸相對應的凸輪槽和端面凸輪。兩者分別安裝在軸和軸套上。當變速器空 載運轉時，凸輪和凹槽完全嵌合在一起，形成一種剛性的聯(lián)軸器。從而使得軸與軸套同步轉動；但是，當在負載運轉時，凸輪與