【正文】 可以在設(shè)計精巧的皮帶輪系統(tǒng)上操作，該皮帶輪系統(tǒng)可以在最高檔位和最低檔位間提供無限的可變性，而沒有不連續(xù)的步驟或換檔。機(jī)械無級變速器是一種傳動裝置，其功能特征是 :在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實(shí)現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù) their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX2 變化，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求。在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換的需要，節(jié)省能源，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的機(jī)械化、自動化等各方面都有顯著的效果。 尤其 在國家最新頒布的微型汽車下鄉(xiāng)政策下，將使微型轎車的更快普 及，其市場占有量 會不斷提高。但是面對著帶傳動式無級變速器過高的成本等問題，我們需要開發(fā)出新型的無級變速器，能夠在解決 V 帶側(cè)面的擠壓力 問題的同時，可以擺脫過度依賴進(jìn)口無級變速器，實(shí)現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)。 無級變速器目前已經(jīng)成為一種基本的通用傳動型式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸、礦山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗等各類機(jī)械，已被開發(fā)成各種類型，并已系列化生產(chǎn)。除此之外，還應(yīng)該保證汽車具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。它能使整車具有更好的駕駛性能、良好的行駛性能，提高行車安全性，降低了廢氣排放。發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動能直接上升到它產(chǎn)生最大功率的轉(zhuǎn)速，并保持該速度。過一會兒，變速器開始工作，對汽車進(jìn)行緩慢、穩(wěn)定的加速，而無需任何換檔。這是因為 CVT將發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)曲線上的每一點(diǎn)都轉(zhuǎn)化成了它本身運(yùn)轉(zhuǎn)曲線上的相應(yīng)點(diǎn)。由于 CVT 無級地循環(huán)下降至適合于駕駛條件的傳動比，因此不存在“齒輪抖動”。 圖 海馬 A0 級 轎車 ME their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX4 1 機(jī)械無級變速器的概況 分類及應(yīng)用 機(jī)械無級變速器可分為摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動式四大 類 。 2) 鏈?zhǔn)綗o級變速器 變速動機(jī)構(gòu)是由主、從動鏈輪及套于其上的剛質(zhì)撓性鏈組成，用鏈條左右兩側(cè)面與作為鏈輪的兩錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動，并通過改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它們與鏈的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。 4) 帶式無級變 速器 與鏈?zhǔn)綗o級變速器相似，它的變速傳動機(jī)構(gòu)是由作為主動帶輪的兩對錐盤及張緊在其上的傳動帶組成。 金屬帶 (又稱鋼帶 )無級變速器采用 V 形金屬撓性零件作為傳動介質(zhì)，借助于摩擦來進(jìn)行傳動，并通過與 V 形膠帶無級變速傳動相同的變速原理來實(shí)現(xiàn)無級變速。它的工作原理與 V 形膠帶傳動類似，都是借助摩擦作用來進(jìn)行傳動。 V 形鋼帶傳動是由金屬環(huán)帶的張緊力產(chǎn)生摩擦力，不靠帶的拉力來傳遞動力，而是通過楔形金屬帶塊的推力來傳遞動 力 。有的是根據(jù)工況要求 需要調(diào)節(jié)速度者 (如起重運(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運(yùn)行速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度 )。有的是為適應(yīng)整個系統(tǒng)中各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動控制者 (如各種各樣半自動或自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線 )。 國內(nèi)外研究情況 機(jī)械無級變速器是適合現(xiàn)今生產(chǎn)工藝流程機(jī)械化、自動化發(fā)展，以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動裝置。直到 20世紀(jì) 50年代以后，一方面隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，材質(zhì)、工藝和潤滑方面的 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX6 限制因素相繼得到解決，另一方面隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需求的迅速增加，相應(yīng)地促進(jìn)了機(jī)械無級變速器的研制和生產(chǎn)，使各種 類型的系列產(chǎn)品快速增長并獲得了廣泛的應(yīng)用。由專業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，品種規(guī)格不多，產(chǎn)量也不大。在這種形式下，專業(yè)廠開始建立并進(jìn)行規(guī)模化的生產(chǎn)，一些高等院校也相繼開展了這方面的研究工作，短短十幾年間，系列產(chǎn)品已包括機(jī)械無級變速器現(xiàn)有的摩擦式、鏈 式、帶式和脈動式四大類及其各種主要的結(jié)構(gòu)型式，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需要。在生產(chǎn)實(shí)踐中如同齒輪、聯(lián)軸器那樣，機(jī)械無級變速器已成為一種通用的零部件，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械。全球科技的迅猛發(fā)展，使得新的電子技術(shù)與自動控制技術(shù)不斷被采用到了無級變速技術(shù)中。目前汽車行業(yè)多采用國外專利技術(shù)的金屬帶式無級變速器 。近年來，特別是在汽車工業(yè)、家用電器和辦公機(jī)械以及各種新型機(jī)械裝河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX7 備中使用己相當(dāng)普遍。 V型金屬帶式無級變速傳動是新出 現(xiàn)的一種無級變速傳動，其所采用的 V型金屬帶剛性化是剛性鏈柔性化的結(jié)果。s Tansmissie (VDT)公司開發(fā)的，現(xiàn)在己經(jīng)廣泛使用于多種汽車變速器中，并結(jié)合電、液自動控制與計算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動控制機(jī)械無級變速傳動，使得汽車的行駛和操作特性大大改善，顯示出了廣闊的應(yīng)用前 景 。當(dāng)主動 工作 輪轉(zhuǎn)動時，利用張緊的 金屬 帶與錐輪之間的摩擦力，將 運(yùn)動和動力從主動輪傳遞到從動輪上，并可通過操縱機(jī)構(gòu)改變帶在錐形帶輪上的工作位置，使主、從動錐輪的工作直徑能連續(xù)發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。 V帶無級變速器的帶輪由圓錐盤組成，利用圓錐盤的軸向相對移動來改變 V帶槽的寬度，從而可使 V帶工作于不同的工作直徑處，實(shí)現(xiàn)無級變速。當(dāng)改變兩帶輪的中心距時，借助傳動帶的張緊力與彈簧的壓緊力相互作用，使變速帶輪的可動錐盤做軸向移動，從而改變傳動帶在帶輪上的接觸位置及相應(yīng)的工作直徑，達(dá)到變速的目的。它是通過調(diào)節(jié)調(diào)速帶輪的 V帶槽寬度，并利用傳動帶的張緊力和彈簧的壓緊力使變速帶輪的帶槽寬度作相應(yīng)的改變。這種變速方式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但其變速范圍較大，所以應(yīng)用較為廣泛。此變速帶輪具有兩個 V形槽，帶輪外端的兩錐盤固定不動，中間 是一個可軸向移動的雙錐河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX9 盤。調(diào)節(jié)中間變速帶輪距主、從動帶輪的距離，借助于帶的張力，改變變速帶輪上的兩個 V形槽的寬度，就可以實(shí)現(xiàn)無級變速，而且獲得較大的變速范圍。調(diào)節(jié)帶輪軸向位置一般采用彈簧或螺桿與調(diào)速手輪，也可采用各種形式的杠桿機(jī)構(gòu)，還可以采用液壓裝置等其他方式。不難看出，這種調(diào)速方式直接導(dǎo)致了帶與帶輪之間的劇烈摩擦，從而減少了帶的使用壽命，而且這樣調(diào)速不能保證兩個帶輪的中心始終在一條中心線上，可能發(fā)生一些偏心，會對傳動效率產(chǎn)生影響。為了改正目前帶式傳動無級變速器存在的一些不足。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX10 課程 設(shè)計 內(nèi)容及意義 設(shè)計任務(wù) 微 型 轎車的 無級變速范圍： ～ 變速比： bR = maxbi / minbi = 傳動功率： 10KW 傳動中心距：約為 400mm 輸入轉(zhuǎn)速為： 2500r/min， 發(fā)動機(jī) 機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速為 1000 r/min～ 2500 r/min，考慮到 微型 轎車重量輕，行駛速度要求不高等特點(diǎn) ，設(shè)計車最高轉(zhuǎn)速為 100km/h。 設(shè)計 內(nèi)容 1) 新型帶傳動無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 確定小功率 帶傳動無級變速器的結(jié)構(gòu)，結(jié)合設(shè)計參數(shù)的要求，完成小功率微型 轎車 帶傳動 式 無級變速器主要零件 (錐體 和帶輪分體等 )的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 ； 2) 針對本設(shè)計的結(jié)構(gòu)，推算出分體式帶輪無級變速器的有效拉力計算模型； 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX11 2 小功率微型電動轎車無級變速器工作原理 方案分析 在帶式無級變速器中，若要實(shí)現(xiàn)變速即輸出轉(zhuǎn)速變化，必須改變其傳動比，而傳動比的改變需要通過改變帶輪工作直徑來實(shí)現(xiàn)。雖然這樣的無級變速器己成為技術(shù)成熟的應(yīng)用產(chǎn)品正在生產(chǎn)，但它存在的問題是不容忽視的，那就是在改變兩半帶輪之間的距離時，帶與帶輪之間存在嚴(yán)重 的摩擦，壽命很低，所以目前很多課題都在致力于提高帶傳動無級變速器的壽命上。 正是出于這種考慮而進(jìn)行新型帶傳動 小功率 無級變速器的研究 ，使其能夠在微型 轎車上得到使用 。 圖 分體帶輪無級變速器原理圖 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX12 1. 分體帶輪 分體帶輪，顧名思義就是將帶輪分解 ，由分開的單獨(dú)的帶輪分體與錐體 組成帶輪。 2) 錐體 錐體上開有五個燕尾槽，帶輪分體的下端能正好安裝在燕尾槽中，并且能沿錐體的燕尾槽自由滑動改變帶輪的直徑大小。 其結(jié)構(gòu)如圖 圖 錐體結(jié)構(gòu) 3) 花鍵軸 通過花鍵軸，錐體可以在其軸向方 向上左右移動，從而可以改變分體帶輪的工作半徑大小。 2. 操縱機(jī)構(gòu)： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX13 在操縱機(jī)構(gòu)的作用 下，調(diào)節(jié)分體帶輪中錐體軸的走向，從而改變帶輪分體在錐體上的位置，達(dá)到無級變速器的目的。 4. 箱 體 : 起到固定帶輪分體的作用，保證運(yùn)動的完整性。此時由于傳動帶的長度是固定不變的，傳動帶具有一定的彈性，因此減小了從動輪的工作 直徑，從而改變主、從動帶輪的工作直徑的比值，如此實(shí)現(xiàn) 無級調(diào)速的目的。 n D2一分別為從動帶輪的轉(zhuǎn)速和工作直徑 變速比 帶 帶式傳動無級變速器的變速范圍取決于帶輪工作直徑的相對變化量，帶輪直徑從 d位置達(dá)到 D位置時的 V帶移動量來確定。當(dāng)帶輪分體運(yùn)動到錐體 的最左端時，變速比為 。 圖 帶式傳動無級變速器 滑動率 帶傳動是靠摩擦傳動，帶與帶輪之間存在有滑動。為了保證帶式無級變速器正常工作并延長壽命，應(yīng)盡 量減少滑動和避免打滑。 1) 設(shè)計功率 dAP KP? （ ） 式中 AK — 工況系數(shù)，查表取 得 dP ==12kW 2) 選定帶型 傳動比 : dni nd??出入入出 （ ） i 的取值范圍是 :, n入 輸入轉(zhuǎn)速為恒定值 2500r/min， 傳動比為 時的輸出轉(zhuǎn)速： = n入 /i =2500/=5000r/min， 傳動比為 時的輸出轉(zhuǎn)速 : =n入 /i =2500/=2021 r/min， 所以 , n出 的取值范圍是 20215000r/min。 3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX16 為提高 v帶的壽命，在結(jié)構(gòu)允許的情況下選取較大的基準(zhǔn)直徑。 60 1000ddnv ???? ? （ ） 傳動比為 5000r/min = 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 4 05000vn??? ? ? ?? = = 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 4 02500vn??? ? ? ?? = = 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 4 02021vn??? ? ? ?? = = 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 4 02500vn??? ? ? ?? = 各輪尺寸最小有效直徑 參考表 157 mind ? 67mm， 帶輪具體尺寸將由后面計算給出 ,此處計算主要是為后面計算選擇帶輪 直徑大小范圍。在錐體小端各個分體的距離比較近，為防止錐 體損壞， 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論 文 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqCzjSAX17 圖 錐體 應(yīng)該保證各槽之間的距離 L選取一個合適的值。 T形槽一般用于定位，機(jī)床上的燕尾槽用于滑動機(jī)構(gòu)，所以選擇燕尾槽。 their owncdsvlpa,mxukgf.()ybTqthCzjSAX18 圖 錐體結(jié)構(gòu)尺寸 帶傳 動計算 1) 初定軸間距 軸間距 0a 應(yīng)滿足 : ? ? ? ?1 2 0 1 20 .7 2d d a d d? ? ? ? ? ? () 將傳動比為 計算。 2) 計算帶的基準(zhǔn)長度 由于在傳動比變化過程中，處于不同傳動比時帶的工作長度不同 ，如圖 ，所以需要計算幾個特殊位置的帶長。 但是，此時大帶輪處于分開狀態(tài)，由于各分體之間存在距離，所以大帶輪的實(shí)際包角要小于理論包角，此處計算大帶輪的實(shí)際包角是否大于 120度。大帶輪 為整圓時 理論包角 : 000 0 0 0 0212 26 0 13 018 0 57 .3 18 0 57 .3 19 9. a? ? ?? ? ? ? ? ? ? 當(dāng)大帶輪有三個 a角度的范圍無分體支撐時， 其 包角 最小 ，而圖 中 ?? ， 所以大帶輪 包角 為 01 9 9 .1 7 3 2 3 .1 4 5 1 2 9 .7 3? ? ?， 滿 足要求。 6) V帶根數(shù) ? ?00ca aLPz P P K K? ??