机械无级变速机构
图12.1 移动滚轮平盘式无级变速器
12 机械无级变速机构
12.1 概述
无级变速传动是一种输出转速在一定范围内可以调节的独立工作单元，无级变速传动分为电力无级变速传动、液力无级变速传动和机械无级变速传动。电力无级变速的原理是改变电机的磁通、电压、电流或频率；液力无级变速传动的原理是改变液体的体积或液流的路径；机械无级变速传动的原理是改变某一构件的位置或尺寸。从传动原理上划分，机械无级变速传动分为牵引力（摩擦力）式与机构传动式。从结构上划分，机械无级变速传动分为定轴无中间滚动体式，中间滚动体定轴式和行星运动中间滚动体式。本书仅介绍机械无级变速传动的类型、工作原理、传动特性与应用。在某些生产工艺中，采用机械无级变速传动有利于简化传动的结构，提高生产率与产品质量，节约能源，便于实现自动控制。
12.2 定轴无中间滚动体式机械无级变速传动
12.2.1 正交轴无级传动
定轴无中间滚动体式机械无级变速传动是结构相对简单的一种牵引力式无级变器。图12.1为一种正交轴结构的移动滚轮平盘式无级变速器，通过滑键或花键将滚轮2装于输入轴1上，输入轴1向下压滚轮2，滚轮2与输出轴3上的圆盘之间产生摩擦力，滚轮2在水平方向由调速机构改变位置（如螺旋机构）。设输入轴1的转速为ω1，输出轴3的转速为ω3，滚轮2的位置为R 3，滚轮2的直径为d 2，滚轮2与圆盘3之间无相对滑动时，输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为
)112(/5.03123-= R d ωω
)212()5.0/(/233113-== d R i ωω
当R 3在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节，ω3与R 3成反比关系。
当轴1主动时，设滚轮2与圆盘3之间的正压力为N 23，两者之间的摩擦系数为f ，摩擦力F 23＝N 23f ，则圆盘3获得的功率P 3＝N 23fR 3ω3＝N 23fR 3(0.5d 2ω1)/ R 3＝0.5N 23fd 2ω1，不论R 3如何变化，即滚轮2在任何位
置，其输出的功率P 3不变，称为恒功率型无级传动。当轴1主动时，圆盘3获得的转矩T 3＝N 23fR 3，T 3与R 3成正比。
当圆盘3主动时，轴1获得的功率P 1＝N 23f (0.5d 2ω1)＝N 23f (0.5d 2)R 3/(0.5d 2)ω3＝N 23fR 3ω3，P 1与R 3、ω3成正比。当圆盘3主动时，轴1获得的转矩T 1＝0.5d 2N 23f ，不论R 3如何变化，即滚轮2在任何位置，轴1所得到的转矩T 1不变，称为恒转矩型无级传动。
该种无级变速器传递的功率可达4 KW ，机械效率在0.8～0.85之间，传动比在0.2～2.0之间。 12.2.2 相交轴锥盘环锥式无级传动
图12.2为一种相交轴锥盘环锥式无级变速器。锥盘2的半锥角为θ，通过滑键或花键将锥盘2
P 图12.2 锥盘环锥式无级变速器 图12.3 锥盘环锥式无级变速器的机械特征
3
图12.4 光轴斜盘式无级变速器
装于输入轴1上，输入轴1向下压锥盘2，锥盘2与输出轴3上的内圆环端面之间产生摩擦力，促使输出轴3转动。锥盘2在其轴线方向由调速机构改变位置（如螺旋机构），设位置的改变量为S ，同时，输入轴1在垂直于自身轴线的方向上也产生附加的径向位移a ，θtan S a =。当输入轴1的转速为ω1，锥盘2的初始接触半径为R 2，对应于位置改变量S 后的接触半径θtan 2t 2S R R -=，锥盘2与输出轴3上的内圆环端面之间无相对滑动时，输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为
)312(/)tan (3123--= R S R ωθω
)412()tan /(/233113--== θωωS R R i
当S 在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节。
该种无级变速器传递的功率可达11 KW ，机械效率在0.5～0.92之间，传动比在0.25～1.15之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则锥盘环锥式无级变速器的机械特征如图12.3所示。 12.2.3 光轴斜盘式无级传动
图12.4为一种光轴斜盘式无级变速器。它将输入转动转化为输出的往复移动。光轴1只单向转动不沿轴向移动，三个轴承的内圆环以倾角为β压紧在光轴上，三个轴承的外圆环通过构件2连接在一起，当光轴1转动时，三个轴承带动构件2以及框架3沿一个方向移动，当移动一段距离时，三个轴承的倾角被改变为反方向的（换向装置未示出），于是框架3沿相反方向移动，如此反复，输出构件便作往复移动。当三个轴承的倾角为β时，输出构件的移动速度V 2为 )512((m/s)/60000tan π112-= βn d V
式中d 1为光轴1的直径，单位为mm ，n 1为光轴1的转速，单位为r/min 。
当β被调节时，输出构件的移动速度得到调节。该种无级变速器主要用于电缆机械中。
12.3 定轴有中间滚动体式无级变速传动
12.3.1 滚锥平盘式无级传动
图12.5为一种型式的滚锥平盘式无级变速器。输入轴1的转速为ω1，滚锥2被压紧在输入与输出轴端部的平盘之间，滚锥2作定轴转动，滚锥2的位置由调节机构实现。设滚轮2与输入端盘的
图12.7 钢球平盘式无级变速器 图12.8 钢球平盘式无级变速器的机械特征
P
接触点到输入轴的距离为R 1，滚轮2与输入端盘的接触半径r a ；滚轮2与输出端盘的接触点到输出轴的距离为R 3，滚轮2与输出端盘的接触半径r b ，滚轮2与两个端盘之间无相对滑动，则输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为
)612()/()(3a 11b 3-??= R r R r ωω
)712()/(/1b 3a 3113-??== R r R r i ωω
当滚轮2在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节。
该种无级变速器传递的功率可达3 KW ，机械效率在0.77～0.92范围，传动比在0.17～1.46之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则滚锥平盘式无级变速器的机械特征如图12.6所示。 12.3.2 钢球平盘式无级传动
图12.7为一种型式的钢球平盘式无级变速器。输入轴1的转速为ω1，钢球2被压紧在输入与输出轴端部的平盘之间，钢球2相对于自身的机架4作定轴转动，钢球2由位置调节机构改变水平位置。设钢球2与输入盘的接触点到输入轴的距离为R 1，钢球2与输出盘的接触点到输出轴的距离为R 3，输入与输出轴之间的中心距为a ，a ＝R 1＋R 3，a 为定值，钢球2与圆盘之间无相对滑动，则输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为 )812()/(/1
113113--?=?= R a R R R ωωω
)912(/)(//11133113--=== R R a R R i ωω
当钢球2在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节。
该种无级变速器传递的功率可达3 KW ，机械效率小于0.8，传动比在0.05～1.5之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则钢球平盘式无级变速器的机械特征如图12.8所示。 12.3.3 钢环分离锥盘式无级传动
图12.5 滚锥平盘式无级变速器 图12.6 滚锥平盘式无级变速器的机械特征
P
图12.9 钢环分离锥盘式无级变速器
3P 图12.10 钢环分离锥盘式无级变速器的机械特征
(a) (c) (d)
(b)
30+?b /tanα
图12.9(a)、(b)为一种型式的钢环分离锥盘式无级变速器在不同传动比时的结构简图。输入轴1的转速为ω1，钢环2被涨紧在输入与输出轴上的V 型槽之间，V 型槽的夹角为2α，钢环可以是整体式的，也可以是一节一节装配式的。设钢环2与输入锥盘的初始接触点到输入轴的距离为R 10，钢环2与输出锥盘的初始接触点到输出轴的距离为R 30，如图12.9(a)所示。当输入锥盘向外张开一段距离?b 时，如图12.9(c)所示，R 10减小到R 10－?b /tan α；与此过程相对应，输出锥盘向内缩小?b 的距离，R 30增大到R 30＋?b /tan α，如图12.9(d)所示。设钢环2与两个锥盘之间无相对滑动，则输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为
)1012()tan //()tan /(301103-?+?-= αωαωb R b R
)1112()tan //()tan /(/10303113-?-?+== ααωωb R b R i
当?b 在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节。
该种无级变速器传递的功率可达10 KW ，机械效率在0.75～0.9之间，传动比在0.31～3.2之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则钢环分离锥盘式无级变速器的机械特征如图12.10所示。该种型式的无级变速器在汽车变速箱中得到广泛应用[19]。 12.3.4 弧锥环盘式无级传动
图12.11为一种型式的弧锥环盘式无级变速器。输入轴1的转速为ω1，环盘2被压紧在输入与输出轴的弧锥上，环盘2的圆弧半径为R ，两段圆弧的中点A 、B 关于圆心O 的张角为2θ，环盘2关于转动中心O 的偏转角为δ，两弧锥1、3与环盘2的接触点A 、B 所对应的节径分别为d 1t 、d 2t ，设环盘2与两弧锥1、3之间无相对滑动，由图12.11得R 、θ、δ、d 1t 、d 2t 以及两环盘的中心距a 之间的几何关系为
)1212(5.0cos cos sin sin 5.0t 1-=++ a R R d δθδθ
)1312(5.0cos cos sin sin 5.0t 3-=+- a R R d δθδθ
于是，输出转速ω3与传动比i 13分别为
)1412()]cos(5.0/[)]cos(5.0[13-+----= ωδθδθωR a R a
图12.13 菱锥式无级变速器 图12.14 菱锥式无级变速器的机械特征
3
P
(b)
(a)
3
图12.11 弧锥环盘式无级变速器 图12.12 弧锥环盘式无级变速器的机械特征
3P
)1512()]cos(5.0/[)]cos(5.0[//t 1t 33113---+-=== δθδθωωR a R a d d i
当δ在[－δ0，δ0]之间变化时，输出轴的转速得到调节。该种无级变速器传递的功率可达10 KW ，机械效率在0.90～0.95之间，传动比在0.22～2.2之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则弧锥环盘式无级变速器的机械特征如图12.12所示。 12.3.5 菱锥式无级传动
图12.13(a)为一种型式的菱锥式无级变速器。输入轴1的转速为ω1，菱锥2被压紧在输入与输出轴端部的环状空间之间，菱锥2的轴线与输入轴1的轴线之间的夹角为α，菱锥2绕自身的轴线转动，菱锥2的水平位置由位置调节机构进行调节。设菱锥2与输入轴环的接触点到输入轴线的距离为0.5d 1，菱锥2的接触半径为r 21；菱锥2与输出环的接触点到输出轴线的距离为0.5d 3，菱锥2的接触半径为r 23。由图12.13(b)的尺寸关系得r 21、r 23的函数式分别为r 21＝(L －b －H )tan δ，r 23＝b tan δ，L 、H 为结构常数，b 为自变量。设菱锥2作无相对滑动的相对滚动，菱锥2与输入轴环之间的速度关系为0.5d 1 ω1＝ω2 r 21，菱锥2与输出环之间的速度关系为0.5d 3 ω3＝ω2 r 23，则输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为
)1612(])/[()/()(31132111233---?-=??-= d b H L d b d r d r ωωω
图12.15 钢球外锥轮式无级变速器 图12.16 钢球外锥轮式无级变速器的机械特征
P
)1712()/()(/133113-?---== d b d b H L i ωω
当菱锥2在水平方向移动（在垂直方向也产生附加的移动）时，输出轴的转速得到调节。该种无级变速器传递的功率可达37 KW ，机械效率为0.8～0.93，传动比在0.8～7之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则菱锥式无级变速器的机械特征如图12.14所示。 12.3.6 钢球外锥轮式无级传动
图12.15为一种型式的钢球外锥轮式无级变速器。输入轴1的转速为ω1，直径为d 2的钢球2被压紧在输入与输出轴的锥面上，接触点分别为A 1、A 3，两个锥面的顶角都为2β，钢球2的转动轴线与输入、输出轴线成α角，α的大小由位置调节机构调节，α为调速的自变量。设输入锥与钢球2的接触点A 1到输入轴线的距离为0.5d 1，钢球2的接触半径为r 21，r 21垂直于自身的转动轴线；输出锥与钢球2的接触点A 3到输出轴线的距离为0.5d 3，d 3＝d 1，钢球2的接触半径为r 23，r 23垂直于自身的转动轴线。由图12.15得r 21＝0.5d 2cos(β＋α)，r 23＝0.5d 2cos(β－α)，设钢球2作无相对滑动的纯滚动，输入锥与钢球2之间的速度关系为0.5d 1 ω1＝ω2 r 21＝0.5ω2d 2cos(β＋α)，输出锥与钢球2之间的速度关系为0.5d 3 ω3＝ω2 r 23＝0.5ω2d 2cos(β－α)，则输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为 )1812(])cos(/[)cos()/()(31121312313-+-=??= αβαβωωωd d r d r d
)1912(])cos(/[)cos()/(/131233213113--+=??== αβαβωωd d d r d r i
当钢球2改变轴线的角度时，输出轴的转速得到调节。该种无级变速器传递的功率可达11 KW ，机械效率为0.8～0.9，传动比在0.3～3之间。设P 3、T 3分别表示输出轴3的功率与转矩，则钢球外锥轮式无级变速器的机械特征如图12.16所示。
12.4 行星式无级变速传动
行星式牵引无级变速器利用光滑行星轮与内、外中心轮之间的牵引力来实现运动与动力的传递，通过改变行星轮或内、外中心轮的工作半径来实现无级变速传动。 12.4.1 转臂输出式无级传动
转臂输出式无级变速器如图12.17(a)所示。输入轴1的角速度为ω1，光滑行星锥轮2以倾斜β角安装在行星架（转臂）H 上，行星锥轮2的外侧与内锥轮3相互压紧，内锥轮3的轴向位置可调但不转动，行星锥轮2的内侧与转动的外锥轮1相互压紧。设行星锥轮2相对于转臂H 的角速度为
图12.17 转臂输出式无级变速器与运动分析简图
(a) (b)
1
P 图12.18 转臂输出式无级变速器的机械特征
ω2H ，相对于内锥轮3的角速度ω2，相对于外锥轮1的角速度ω21；转臂H 的角速度为ωH ，外锥轮1相对于转臂H 的角速度为ω1H 。由于角速度矢量ω1、ω2、ωH ，ω21；ω2H 与ω1H 存在ω1＝ωH ＋ω1H ，ω2＝ωH ＋ω2H ，ω2H ＝ω2－ωH ＝ω21＋ω1H 的关系，所以，它们构成的速度图形如图12.17(b)所示。当外锥轮1为主动件、转臂H 为从动件时，由图12.17(b)得以下速度关系。
对△OAB 应用正弦定理得
)2012(sin )](πsin[2H
2H 2-=+-- αωβαωω
对△OBC 应用正弦定理得
)2112()
sin(sin 1H
21H 1---=- αβωωαωω
结合图12.17(b)化简式(12－20)得
w 3
2222H H 2sin )sin(sin )sin(r R OD OD =+=+=-αβααβαωωω
)2212()1(H w 32-+= ωωr R
结合图12.17(b)化简式(12－21)得
1
n 1111H 2H 1)sin(sin )sin(sin R r
OE OE =-=-=--αβααβαωωωω
)2312()(H 21
n H 1--+= ωωωωR r
由式(12－22)、式(12－23)得输入轴1、输出转臂H 之间的传动比i 1H 为
)2412(1w 1w 3n H 1H 1-??+?== R r R r R r i ωω
当改变内锥轮3的轴向位置时，转臂的转速得到调节。该种无级变速器传递的功率可达15KW ，机械效率为0.6～0.8，传动比在4～16之间。设P H 、T H 分别表示转臂H 的功率与转矩，则转臂输出式无级变速器的机械特征如图12.18所示。 12.4.2 转臂输出式封闭行星锥轮无级传动
图12.19 转臂输出式封闭行星锥轮无级变速器与运动分析简图
(a) (b)
转臂输出式封闭行星锥轮无级变速器如图12.19(a)所示。输入轴1的角速度为ω1，光滑锥轮2以倾斜β角安装在机架5上，内侧与主动中心轮1压紧，外侧与转动中心轮3压紧；光滑行星锥轮4以倾斜β角安装在行星架（转臂）H 上，内侧与主动中心轮1' 压紧，外侧与转动中心轮3压紧，中心轮3的轴向位置可以调节，以达到调速的目的。设定轴转动的光滑锥轮2的角速度为ω2、中心轮3的角速度为ω3，由图12.19(a)得它们之间的运动关系分别为
)2512(/21112-= r R ωω
)2612(13
23
2113--
= ωωR r r R 当外锥轮1′为主动件、转臂H 为从动件时，设行星锥轮4相对于转臂H 的角速度为ω4H ，相对于内锥轮3的角速度ω43，相对于外锥轮1′的角速度ω41；设转臂H 的角速度为ωH ，转臂H 相对于内锥轮3的角速度为ωH3；输入轴1相对于内锥轮3的角速度为ω13，相对于转臂H 的角速度为ω1H 。由于角速度矢量ω1、ω3、ω4、ωH 、ω13、ω1H 、ω4H 与ωH3存在ω4H ＝ω41＋ω1H ，ω43＝ω4H ＋ωH3，ω43＝ω41＋ω13的关系，所以，它们构成的速度图形如图12.19(b)所示。
对△OAB 应用正弦定理得
)2712()sin()](πsin[sin 2H
42H 423H -+-=+--=- βαωωβαωωαωω
对△OBC 应用正弦定理得 )
2812()sin(sin 1H
41H 1---=- αβωωαωω 对△OAC 应用正弦定理得 )
2912()sin()sin(13
42131---=+- αβωωααωω 结合图12.19(a)与式(12－26)、式(12－27)～式(12－29)得传动比i 1H 为 3
4322
22H 43H )sin(sin )sin(sin R r OD OD =+=+=--αβααβαωωωω
1
411111H 4H 1)sin(sin )sin(sin R r
OE OE =-=-=--αβααβαωωωω
433
1413H H 1r R R r ?
=--ωωωω )()(13
11223H 4331413H 433141H 1ωωωωωωR R
r r r R R r r R R r ?+?=-?=
- 143
411223H 433141H 1ωωωωr r r r r R R r ?+?=
- H 43
3141143411223)1()1(ωωr R R r r r r r ?+=?-
)1/()1(43
411223433141H 1H 1r r
r r r R R r i ?-?+==ωω )/(43
1241
234312431413431H 1H 1r r r r r r r R r R r R i ??-???+?==
ωω )3012(41
23431241
3431112H 1H 1-?-??+?==
r r r r r R r R R r i ωω 当改变内环3的轴向位置时，转臂的转速得到调节。该种无级变速器传递的功率可达4KW ，机械效率约为0.6。
12.4.3 内锥轮输出式行星无级传动
内锥轮输出式无级变速器如图12.20(a)所示。输入轴1（外锥轮1）的转速为ω1，行星锥轮2以倾角α安装在行星架（转臂）H 上，行星锥轮2的上侧与轴向位置可调但不转动的内锥轮3相互压紧、行星锥轮2的左侧与输出内锥轮4相互压紧，行星锥轮2的下侧与转动的外锥轮1相互压紧。
当外锥轮1为主动件、内锥轮4为从动件时，设行星锥轮2相对于不转动内锥轮3的角速度为ω2，行星锥轮2相对于转臂H 的角速度为ω2H ，相对于内锥轮4的角速度ω24，相对于外锥轮1的角速度ω21；设转臂H 的角速度为ωH ；外锥轮1相对于转臂H 的角速度为ω1H ；输出内锥轮4的角速度为ω4。由于角速度矢量ω1、ω2、ω4、ωH 、ω21、ω1H 、ω24与ω2H 存在ω2＝ω24＋ω4＝ω2H ＋ωH ＝ω21＋ω1与ω2H ＝ω21＋ω1H 的关系，所以，它们构成的速度图形如图12.20(b)所示。
对△OCD 应用正弦定理
图12.20 内锥轮输出式无级变速器与运动分析简图
(b)
1
)3112(sin )sin(H
1H 2--=-- β
ωωβαωω
对△OBC 应用正弦定理得 )
3212(sin )sin(H H 2-=+- δω
δαωω 结合图12.20(a)与式(12－31)、式(12－32)，得转臂H 的角速度ωH 与输入角速度ω1的函数关系为
)3312()sin(sin sin )sin()sin(sin sin )sin(1
12233H H 1-=-+=-+=- R r r R OG OF OE OE βαβ
δδαβαβδδαωωω
)3312()1/(13
121231
231122331H '-+=+
= ωωωR r R r R r R r r R
由式(12－32)得行星锥轮2的角速度ω2与输入角速度ω1的函数关系为
H 23
3H H 2]1[]sin )
sin(1[]sin )sin(1[ωωδδαωδδαωr R OE OE +=++=++=
)3412(13
121231
2323323-++=
ωR r R r R r r R r
对△OAC 应用正弦定理得
)3512()sin(sin H
24H -+-- ＝βαωωβωω 结合图12.20(a)与式(12－35)得内锥轮4与转臂H 、行星锥轮2之间的角速度关系为
)
3612()
sin(sin ])sin(sin 1[)sin(sin ])sin(sin 1[2412
H 41242
H 2H 4--+=+-++=+-++= ωωωβαβ
ωβαβωβαβωβαβωR r R r R OF OF OF OF
将式(12－33′)、式(12－34)代入式(12－36)，得内锥轮4的角速度ω4与输入角速度ω1的函数关系为
)
3712(13
12123123233
23412131212312341244-++-++=
ωωωR r R r R r r R r R r R r R r R r R r R
由式(12－37)得传动比i 14为
)
3812(])
(/[13
12123323141231212312341244114-++-++== R r R r R r R R r R r R r R r R r R i ωω 由图12.20(a)得知传动比i 14为负值，输出轴的转向与输入轴的转向相反。 12.4.4 环锥行星式无级传动
图12.21 环锥行星式无级变速器与运动分析简图
(a) (b)
环锥输出式无级变速器如图12.21(a)所示。输入轴1的转速为ω1，行星锥轮2以倾角α安装在行星架（转臂）H 上，行星锥轮2的上侧与轴向位置可调但不转动的内锥轮3相互压紧、行星锥轮2的左侧与输出内锥轮4相互压紧，行星锥轮2的下侧与转动的外锥轮1相互压紧。当外锥轮1为
主动件、内锥轮4为从动件时，设行星锥轮2相对于不转动内锥轮3的角速度为ω2，行星锥轮2相对于转臂H 的角速度为ω2H ，相对于内锥轮4的角速度ω24，相对于外锥轮1的角速度ω21；设转臂H 的角速度为ωH ；外锥轮1相对于转臂H 的角速度为ω1H 。由于角速度矢量ω1、ω2、ω4、ω21、ω1H 、ω24与ω2H 存在ω2＝ω24＋ω4＝ω2H ＋ωH ＝ω21＋ω1与ω2H ＝ω21＋ω1H 的关系，所以，它们构成的速度图形如图12.21(b)所示。
对△OCD 应用正弦定理
)3912(sin )sin(H
1H 2--=-- θωωθαωω
对△OBC 应用正弦定理得 )
4012(sin )sin(H H 2-=+- δω
δαωω 结合图12.21(a)与式(12－39)、式(12－40)，得转臂H 的角速度ωH 与输入角速度ω1的函数关系为
)4112()sin(sin sin )sin()sin(sin sin )sin(1
12233H H 1-=-+=-+=- R r r R OG OG OE OE θαθ
δδαθαθδδαωωω )1412()1/(13
121231
231122331H '-+=+
= ωωωR r R r R r R r r R 由式(12－41)得行星锥轮2的角速度ω2与输入角速度ω1的函数关系为
)
4212(]1[]sin )
sin(1[]sin )sin(1[13
121231
2323323H 23
3H H 2-++=+=++=++=
ωωωδδαωδδαωR r R r R r r R r r R OE OE
对△OAC 应用正弦定理得
)4312()sin(sin H
24H -+-- ＝βαωωβωω
图12.22 钢球行星式无级变速器的工作原理与速度分析简图
(a) (b)
结合图12.21(a)与式(12－43)得内锥轮4与转臂H 、行星锥轮2之间的角速度关系为
)
4412()
sin(sin ])sin(sin 1[)sin(sin ])sin(sin 1[2424
H 42442
H 2H 4--+=+-++=+-++= ωωωβαβ
ωβαβωβαβωβαβωR r R r R OF OF OF OF
将式(12－41′)、式(12－42)代入式(12－44)，得内锥轮4的角速度ω4与输入角速度ω1的函数关系为
)
4512()
(13
121233231424131212312342444-++-++=
ωωωR r R r R r R R r R r R r R r R r R
由式(12－45)得传动比i 14为
)
4612(])
(/[13
12123323142431212312342444114-++-++== R r R r R r R R r R r R r R r R r R i ωω 12.4.5 钢球行星式无级传动
钢球行星式无级变速器的工作原理如图12.22(a)所示。输入轴1的转速为ω1，半径为r 2的行星钢球2与输入轴1上的凹弧面的接触点为b 、与输入轴1上的锥面的接触点为c ，与不转动调速环3的接触点为d ，与从动轮4的凹弧面的接触点为a 。钢球2相对于输入轴1的角速度为ω21，ω21的转动轴线为相对瞬心b 、c 的连线，点b 、c 的连线与轴线O 1O 1的交点为O J ，O J 为钢球2的绝对瞬心；钢球2的绝对角速度为ω2，ω2的转动轴线为绝对瞬心d 与O J 的连线；钢球2的公转角速度（行星架H 的角速度）为ωH ；自转角速度为ω2H ，ω2H 的转动轴线为其几何中心O 2与O J 的连线。主动件1上锥面的工作半径为r 12、凹弧面的工作半径为r '12，主动件1的角速度为ω1；不转动调速环的工作半径为r 23；从动轮4的工作半径为r 24，角速度为ω4。ω1、ω2、ω4、ωH 、ω21、ω24与ω2H 存在ω2＝ω1＋ω21＝ω4＋ω41＝ωH ＋ω2H 的关系，所以，它们构成的速度图形如图12.22(b)所示。在图12.22(a)中，过钢球2与从动轮4、主动件1的接触点a 、b 、c 作绝对瞬心dO J 的垂线，得垂足分别为a '、b '、c '，线段aa '、bb '、cc '的长度分别为
)4712()]2/π(sin[)[cos(32423232---+-=' θαθαr r a a )4812(])2/πsin[()cos(12323232---+-=' αθθαr r c c
)4912()sin()cos(31223232-+'+-=' θαθαr r b b
钢球2与主动件1在接触点b 具有相同的线速度，即V b1＝V b2；钢球2与主动件1在接触点c 具有相同的线速度，即V c1＝V c2。由此得钢球2的角速度ω2为
)5012(1212-'?='?r b b ωω
)5112(/1212-''?=b b r ωω )5212(1212-?='? r c c ωω )5312(/1212-'?= c c r ωω
由式(12－51)、式(12－53)得几何关系为
)5412(//1212-'='' cc r b b r 由钢球2与从动件4在a 点具有相同的线速度V a1＝V a4，得从动件4的角速度ω4为
)5512(/1212244-''?'?='?=? b b a a r a a r ωωω
)5612()/(/241212424-?''?'?='?= r b b a a r r a a ωωω
于是，该机构的传动比i 14为
)5712()/(/12244114-'?'?'== r a a r b b i ωω 该机构的传动比i 14与结构参数α12、α'12、α23、α24、θ3、r 2、r 12、r '12、r 24有关，对于一个变速器，α23、α24、r 2为固定值，当r 12、r '12的数值被调节时，传动比i 14得到调节。
无级变速器的基本结构和变速原理
无级变速器的基本结构和变速原理 沈林江，胥家政 摘要：无级变速技术是目前汽车传动系统中的前沿技术，无级变速器（CVT）与手动变速器（MT）、自动变速器（AT）相比，综合动力性能更佳，能与发动机形成理想的动力匹配，因此，无级变速汽车是当今发展的主要趋势之一。无级变速器中最为重要的一项是电液控制技术，直接影响到汽车变速品质、经济性以及动力性。速比控制、夹紧力控制和起步离合器的控制是无级变速控制系统的关键。 关键词：无级变速；结构；原理；特点 Basic structure and Variable speed principle of the CVT Shen lin-jiang , Xu jia-zheng Abstract: Continuously variable transmission technology is currently in the forefront of automotive technology,continuously variable transmission (CVT) with manual transmission(MT),automatic transmission(AT),an integrated vechicle is the development of the car one of the main trend. CVT is the most important one is the electro-hydraulic control technology.Car speed directly affects the quality and economy, and dynamic.However ratio control, clamping force control and control is the key to starting clutch CVT control system. Key word: I nfinitely variable speeds; structure; principle; characteristic 引言 汽车无级变速器能实现传动比连续变化，在更大范围内控制发动机的工作点，真正实现发动机—变速器—道路载荷的最佳匹配，所以一直以来是汽车制造商和用户追求的理想变速器。无级变速器按作用方式的不同和传动形式的差异，可分为机械式、电气式、液压式三大类。其中机械式无级变速器恒功率特性较好，有较高的传动效率，应用比较广泛，金属带式无级变速器就是典型的一种机械式摩擦无级变速器。由于金属带式无极变速器最为普遍，所以本文主要研究金属带式无级变速器的基本结构和变速原理。 1 汽车无级变速器的类型和特点 无级变速器可分为：液力变矩器，摆销链式无级变速器CVT，金属带式无级变速器CVT，环盘滚轮式无级变速器IVT这4大类。与有级变速器相比，它的优点明显：（1）提高燃油
德国SEW机械无级变速器
德国SEW机械无级变速器 简介 SEW生产两种系列的机械变速器：VARILOC?系列宽V带式无级变速器与VARIMOT?系列摩擦盘式无级变速器，结构见下图。变速器与交流鼠笼电动机组合而成调速驱动装置，在SEW模块系统里能套配各种型号（R../F../K../S..）的齿轮减速器构成输出低速、高转矩的无级调速减速电机。也可不经减速器直接驱动工作机。无级调速减速电机样本可向SEW公司函索。 1—可调带轮2—宽V带3—分离式箱体4—电动机5—调节装置6—配接附件7—减速器 1-电动机和调节座2-驱动锥3-摩擦环境和输出轴总成4-传动箱体5-箱罩6-速度控制机构 输出速度可通过手轮或链轮手动调节，也可通过伺服电机遥控。若使用变极电机可以扩大调速范围。机械调速的调节时间约为20～40s，所以这些变速装置只用于不需经常调速的场合。 机械调速传动装置的选择。 在确定所需功率和输出速度的范围之后，可从SEW产品样本中选择变速器。选择时必须注意一些重要因素。 对VARIBLOC?调速传动装置，V带的结构和尺寸是计算功率的决定因素。对VARIMOT ?调速传动装置，摩擦环的接触应力和材料是重要因素。为了能够正确地确定调速传动装置的尺寸，除所需功率和调速范围外，还应知道安装高度，环境温度和工作制。图3给出输出功率P a、效率η、转差率s与调速比i0的关系曲线。其中
机械调速传动装置不仅变换速度，而且变换转矩，因而可根据不同准则来选型。 1 按恒转矩选择 大多数传动装置需要在整个速度范围内输出转矩基本恒定。按此要求调速传动装置能承受的转矩（N·m）按下式计算 式中P amax、n amax-----最大输出功率（kw）和转速（r/min）。 这种情况所连的减速器在整个速度范围内受均匀载荷。变速器只有在最大速度时才会被完全利用，在低速时许用输出功率减小。在速度范围内的最低速度时最小输出功率（KW）按下式计算 式中R—速度范围。 2 按恒功率选择 在整个调节范围内可以利用下式计算出输出功率Pa 式中M amax—最大转矩（N·m）。 这种情况所连的减速器必须能传递合成转矩，这些转矩约比恒转矩设计时的转矩高200%～600%。变速器只有在最低输出速度时才被完全利用。 3 按恒功率和恒转矩选择 在这种情况下，调速性能被最佳利用。选择减速器应保证能够传递所出现的最大输出转矩。在n′a—n amax范围内功率保持不变. 在 n amax—n′a范围内转矩保持不变。 如果不全部利用变速器的可用速度范围，那么，由于效率的原因就使用较高的速度级。实际上，速度级较高时变速器打滑最小，传递功率最大。 SEW带式无级变速器技术数据列于下表。表中符号意义如下： R- 调速范围； R m-电动机功率（KW）； n a1-转速下限（r/min）； n a2-转速上限（r/min）； P a1-转速下限时的输出功率（KW）； P a2-转速上限时的输出功率（KW）； RZ-小齿轮轴直径(mm)。 如果用户需要无级调速斜齿轮减速电机（R../VU/VZ..DT/DV..）、无级调速斜齿轮-蜗杆减速电机（S..VU/VZ..DT/DV..）、无级调速斜齿轮-锥齿轮减速电机（K..VU/VZ..DT/DV..）的技术数据和外形尺寸，可查阅SEW产品样本。样本可向SEW公司各办事处函索。 VARIBLOC?带式无级变速器技术数据
机械设计实验报告带传动
实验一 带传动性能分析实验 一、实验目的 1、了解带传动试验台的结构和工作原理。 2、掌握转矩、转速、转速差的测量方法，熟悉其操作步骤。 3、观察带传动的弹性滑动及打滑现象。 4、了解改变预紧力对带传动能力的影响。 二、实验内容与要求 1、测试带传动转速n 1、n 2和扭矩T 1、T 2。 2、计算输入功率P 1、输出功率P 2、滑动率ε、效率η。 3、绘制滑动率曲线ε—P 2和效率曲线η—P 2。 三、带传动实验台的结构及工作原理 传动实验台是由机械部分、负载和测量系统三部分组成。如图1-1所示。 1直流电机 2主动带轮 3、7力传感器 4轨道 5砝码 6灯泡 8从动轮 9 直流发电机 10皮带 图1-1 带传动实验台结构图 1、机械部分 带传动实验台是一个装有平带的传动装置。主电机1是直流电动机，装在滑座上，可沿滑座滑动，电机轴上装有主动轮2，通过平带10带动从动轮8，从动轮装在直流发电机9的轴上，在直流发电机的输出电路上，并接了八个灯泡，每个40瓦，作为发电机的负载。砝码通过尼龙绳、定滑轮拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的预拉力。随着负载增大，带的受力增大，两边拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带的有效拉力达到最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。 2、测量系统 测量系统由转速测定装置和扭矩测量装置两部分组成。 （1）转速测定装置 用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速，转动操纵面板上“调速”旋钮，即可实现无级调速，电动机无级调速范围为0～1500r/min ；两电机转速由光电测速装置测出，将转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的“U ”形糟中，由此可获得转速信号，经电路处理即可得到主、从动轮上的转速n 1、n 2。 （2）扭矩测量装置 电动机输出转矩1T (主动轮转矩)、和发电机输入转矩2T (从动轮转矩)采用平衡电机外壳（定子）的方法来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕转子的轴线摆动。当电动机通过带传动带动发电机转动后，由于受转子转矩的反作用，电动机定子将向转子旋转的相反方向倾倒，发电机的定子将向转子旋转的相同方向倾倒，翻转力的大小可通过力传感器测得，经过计算电路计算可得到作用于电机和发电机定子的转矩，其大小与主、从动轮上的转矩1T 、2T 相等。
乘用车无级变速器液压系统设计
本科学生毕业设计 乘用车无级变速器液压系统设计 系部名称：汽车工程系 专业班级：车辆工程B05-18班 学生：高新明 指导教师：安永东 职称：副教授 黑龙江工程学院 二○○九年六月
The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Passenger CVT hydraulic system design Candidate：Gao XinMing Specialty：Vehicle Engineering Class：B05-18 Supervisor：Associate Prof. An YongDong Heilongjiang Institute of Technology
2009-06·Harbin
摘要 液压控制系统是通过控制金属带轮的夹紧力来实现无级自动变速器速比调节的,其设计方法是开发无级变速传动系统的关键技术之一.在分析了金属带式无级变速器的结构特征和力学关系的基础上,通过对汽车典型行驶工况的仿真分析,提出了无级自动变速液压控制系统关键参数—速比变化率的设计方法,完成了液压系统的结构参数设计,并进行了仿真验证,从而为无级自动变速汽车的研制开发奠定了基础. 针对无级变速器电液控制系统的工作要求，应用数字比例控制技术设计了可用作无级变速器中夹紧力控制阀的数字调压阀。介绍了该数字调压阀的结构以及驱动器的设计方法，并对其进行了静态特性、动态特性试验。试验结果表明，该数字调压阀的控制精度及可靠性高，能满足金属带式无级变速器电液控制系统的要求。 关键词:无级变速传动；液压系统；无级变速器；电液控制系统；数字调压阀
液压机械无级变速传动在拖拉机上的应用分析
液压机械无级变速传动在拖拉机上的应用分析 徐立友1,李金辉1,张彦勇2 (1.河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳 471003;2.洛阳L Y C轴承有限公司,河南洛阳 471039) 摘 要:液压机械无级变速器是一种新型的无级变速传动装置。为此,介绍了液压机械无级变速传动的工作原理,在给出具有代表性的拖拉机用液压机械无级变速器结构方案的同时,简单分析了其传动原理和特点。同时, 结合拖拉机的作业要求,对液压机械无级变速器的结构方案、参数的选择以及自动控制系统等主要问题进行了阐述,提出了相应的原则,对应用于拖拉机的液压机械无级变速器的产品开发设计和选配具有一定的借鉴意义。关键词:拖拉机;液压机械无级变速传动;关键技术 中图分类号:S219.032.1 文献标识码:A文章编号:1003-188X(2009)11-0215-04 0 引言 目前,国外大功率拖拉机以及部分工程车辆的传动系广泛采用液力机械传动变速箱,还有部分先进机型采用全液压传动技术。其操纵方式已由手动液控向电液控制技术方面发展,并取得了非常好的效果,大大提高了整机行驶平顺性和作业性能。虽然它们都具有无级变速功能,操纵轻便,整机动力性好,可靠性高,但由于传动系的传动效率较低,直接影响了整机生产率和经济性。液压机械无级变速传动(H M-C V T)综合了液压传动和机械传动的主要优点,兼有无级调速性能和较高的传动效率。在大功率拖拉机、重型汽车、工程机械等车辆上有着良好的应用前景[1-6]。本文在分析液压机械无级变速传动原理的基础上,给出具有代表性的拖拉机用液压机械无级变速器,并结合拖拉机的作业要求,对液压机械无级变速传动的关键技术进行了阐述,以期为拖拉机液压机械无级变速器的产品开发设计提供参考。 1 液压机械无级变速传动原理 图1为液压机械无级变速传动的基本形式,发动机输出的功率分成两路,一路作为机械功率通过离合器直接传给太阳轮s,另一路作为液压功率,经传动齿轮后,通过液压传动系将功率传给齿圈r,最后功率经差动轮系合成后由行星架c输出。当离合器C脱开、 收稿日期:2009-01-09 基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目(2008B460006);河南科技大学博士科研启动基金资助项目(2008-2010);河 南科技大学科学研究基金项目(2008Z Y007) 作者简介:徐立友(1974-),男,河南息县人,副教授,博士,(E-m a i l)x l y o u2002@s i n a.c o m。 制动器B接合时,发动机的功率全部经液压传动输出,随着变量泵和定量马达排量比e从0～+1变化,输出转速n b从零逐渐增大,其关系如图2中的H段。 当离合器C接合、制动器B脱开时,机械功率和液压功率经差动轮系合成后输出,此时随着e从+1～-1变化,输出转速n b在一定范围内连续无级变化,如图2中的H M段。若通过电液伺服阀控制变量泵的斜盘倾角,使液压马达的转速为0,则发动机的功率全部由机械功率传递,此时传动效率最高。 图1 液压机械传动结构图 F i g.1 C o n f i g u r a t i o no f h y d r o-m e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o n 图2 输出转速与e的关系 F i g.2 R e l a t i o n s h i p o f o u t p u t r e v o l u t i o ns p e e d a n de · 215 · 2009年11月 农机化研究 第11期
机械无级变速机构
图12.1 移动滚轮平盘式无级变速器 12 机械无级变速机构 12.1 概述 无级变速传动是一种输出转速在一定范围内可以调节的独立工作单元，无级变速传动分为电力无级变速传动、液力无级变速传动和机械无级变速传动。电力无级变速的原理是改变电机的磁通、电压、电流或频率；液力无级变速传动的原理是改变液体的体积或液流的路径；机械无级变速传动的原理是改变某一构件的位置或尺寸。从传动原理上划分，机械无级变速传动分为牵引力（摩擦力）式与机构传动式。从结构上划分，机械无级变速传动分为定轴无中间滚动体式，中间滚动体定轴式和行星运动中间滚动体式。本书仅介绍机械无级变速传动的类型、工作原理、传动特性与应用。在某些生产工艺中，采用机械无级变速传动有利于简化传动的结构，提高生产率与产品质量，节约能源，便于实现自动控制。 12.2 定轴无中间滚动体式机械无级变速传动 12.2.1 正交轴无级传动 定轴无中间滚动体式机械无级变速传动是结构相对简单的一种牵引力式无级变器。图12.1为一种正交轴结构的移动滚轮平盘式无级变速器，通过滑键或花键将滚轮2装于输入轴1上，输入轴1向下压滚轮2，滚轮2与输出轴3上的圆盘之间产生摩擦力，滚轮2在水平方向由调速机构改变位置（如螺旋机构）。设输入轴1的转速为ω1，输出轴3的转速为ω3，滚轮2的位置为R 3，滚轮2的直径为d 2，滚轮2与圆盘3之间无相对滑动时，输出轴3的转速ω3与传动比i 13分别为 )112(/5.03123-= R d ωω )212()5.0/(/233113-== d R i ωω 当R 3在一定范围内变化时，输出轴的转速得到调节，ω3与R 3成反比关系。 当轴1主动时，设滚轮2与圆盘3之间的正压力为N 23，两者之间的摩擦系数为f ，摩擦力F 23＝N 23f ，则圆盘3获得的功率P 3＝N 23fR 3ω3＝N 23fR 3(0.5d 2ω1)/ R 3＝0.5N 23fd 2ω1，不论R 3如何变化，即滚轮2在任何位 置，其输出的功率P 3不变，称为恒功率型无级传动。当轴1主动时，圆盘3获得的转矩T 3＝N 23fR 3，T 3与R 3成正比。 当圆盘3主动时，轴1获得的功率P 1＝N 23f (0.5d 2ω1)＝N 23f (0.5d 2)R 3/(0.5d 2)ω3＝N 23fR 3ω3，P 1与R 3、ω3成正比。当圆盘3主动时，轴1获得的转矩T 1＝0.5d 2N 23f ，不论R 3如何变化，即滚轮2在任何位置，轴1所得到的转矩T 1不变，称为恒转矩型无级传动。 该种无级变速器传递的功率可达4 KW ，机械效率在0.8～0.85之间，传动比在0.2～2.0之间。 12.2.2 相交轴锥盘环锥式无级传动 图12.2为一种相交轴锥盘环锥式无级变速器。锥盘2的半锥角为θ，通过滑键或花键将锥盘2
乘用车无级变速器液压系统设计
二○○九年六月 The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Passenger CVT hydraulic system design Candidate：Gao XinMing Specialty：Vehicle Engineering Class：B05-18 Supervisor：Associate Prof. An YongDong Heilongjiang Institute of Technology 2009-06·Harbin
摘要 液压控制系统是通过控制金属带轮的夹紧力来实现无级自动变速器速比调节的,其设计方法是开发无级变速传动系统的关键技术之一.在分析了金属带式无级变速器的结构特征和力学关系的基础上,通过对汽车典型行驶工况的仿真分析,提出了无级自动变速液压控制系统关键参数—速比变化率的设计方法,完成了液压系统的结构参数设计,并进行了仿真验证,从而为无级自动变速汽车的研制开发奠定了基础. 针对无级变速器电液控制系统的工作要求，应用数字比例控制技术设计了可用作无级变速器中夹紧力控制阀的数字调压阀。介绍了该数字调压阀的结构以及驱动器的设计方法，并对其进行了静态特性、动态特性试验。试验结果表明，该数字调压阀的控制精度及可靠性高，能满足金属带式无级变速器电液控制系统的要求。 关键词:无级变速传动；液压系统；无级变速器；电液控制系统；数字调压阀 ABSTRACT The design method on the hydraulic control system is one of the key technologies of a metal V-belt continuously variable transmission(CVT).It can change the ratio of the transmission system by adjusting thepu-Shing force of the pulley.By analyzing the structure characteristics andForce relationgs,the design method of an important parameter of the CVTHydranlic system and the rate of transmission ratio are put forward by Simulation to the emblematical driving models. The structure parametersOf hydraulic system is gotten and validated by simulation on specific Driving model. An effective design method is provided to develop the co-ntinuously variable transmission system. In terms of working requirements of the electric-hydraulic controlSystem of continuous variable transmissions,the ditital pressure regulator valve,which can be used as the clamping force valve of CVT,is designed with the digital proportional control technology .The st-Ructure of the digital pressure regulator valve and design method forDrivers is introduced. Tests of static characteristics and dynamic cha-racteristics of digital pressure regulator valve is high, it can meetrequirements of the electric-hydraulic control system of system of metalv-belt type continuous variable transmission. Key words:Continuously variable transmission；Hydraulic system；Electric-hydraulic
液压机械无级变速器设计与试验分析
液压机械无级变速器设计与试验分析 摘要：液压机械无级变速器（HMCVT）兼具机械传动高效和液压传动无级调速的特点，适应了大功率拖拉机的传动要求。功率经分流机构分流，液压调速机构中的变量泵驱动定量马达，在正、反向最大速度间无级调速，液压调速机构与机械变速机构相配合，经汇流机构汇合，实现档位内微调，通过换挡机构实现档位间粗调，最终实现车辆的无级变速。 关键词：单行星齿轮；液压机械无级变速器；设计 对大马力拖拉机进行动力学和运动学分析，根据性能参数，设计一种单行星排汇流液压机械无级变速器（HMCVT），包括发动机、液压调速机构和离合器的选择，单行星齿轮、换挡机构齿轮传动比的设计。 一、变速器总体设计方案 1.变速器用途和选材。设计一种用于时速－10～30 km/h大马力拖拉机的单行星排汇流液压机械无级变速器。变速器由纯液压起步、后退档，液压机械4个前进档位和2个后退档位构成。液压调速机构选择SAUEＲ90系列055型变量泵、定量马达及附件，采用电气排量控制（EDC）构成闭环回路。选择潍柴WP4．165柴油机作为变速器配套发动机，最大输出功率Pemax=120 kW，全负荷最低燃油消耗率gemin=190 g/kW·h，额定转速nemax=2 300 r/min，最大转矩Temax=600 N·m。汇流机构选用2K－H行星排，行星排特性参数k定义为行星排齿圈齿数与太阳轮齿数之比，取k=3．7。太阳轮、行星架材料选用20crmnti，齿圈材料选用40cr。模数为3，实际中心距为57 mm，太阳轮与行星架采用角度变位，行星架与齿圈采用高度变位。太阳轮轴连接液压调速机构可使系统增速减矩，并充分利用液压元件特性，以提高使用寿命。 2.变速器设计方案。液压机械无级变速器设计方案如图1。变速器输入轴、输出轴和液压动力输入轴成“品”字型布局，行星排通过离合器与机械动力输入轴和液压机械输出轴相连。 1．机械动力输入轴2．输入轴3．前进后退档接合套4．变量泵5．定量马达6．液压机械输出轴7．液压动力输入轴8．输出轴 图1 液压机械无级变速器结构图 离合器L1、L2由比例压力阀控制，结合平稳，起主离合器作用，其它离合器采用电磁换向阀控制，以降低成本；变速器起步和制动为纯液压传动，此时，离合器L8接合；L1～L4是行星排同步离合器，L5～L7是换挡机构离合器。所有离合器由补油泵供油，采用蓄能器减小离合器动作时的油压波动，采用大排量低压齿轮泵供油冷却润滑油路。 二、HMCVT试验台设计 HMCVT试验台用于HMCVT性能试验，试验内容包括空载损耗特性试验、无级调速特性试验、传动效率特性试验和自动调速特性试验。空载损耗试验用于考查HMCVT输出轴不加载状态下变速器功率消耗随变速器速比变化情况；无级调速特性试验用于考查发动机工作在最佳工作点下HMCVT的无级调速范围；传动效率特性试验用于考查HMCVT在不同速比下的传动效率，验证HMVCT传动的高效率特性；自动调速特性试验用于考查负载连续变化时HMCVT速比对发动机最
液压机械无级变速器( HMT)原理及应用分析
现在车辆上的传动装置多采用机械式变速器， 1液力机械式变速器（AT）液力机械式变速器由液力变矩器和多挡机械变速箱组成。 2液压机械无级变速器（HMT）及应用分析 3静液压无级变速器（HST）及其应用分析静液压无级变速器（HST）依靠液压变量马达实现纯液压无级变速，效率较AT高，但较齿轮变速器低许多，传递功率不大 4 金属带式无级变速器 为了充分利用发动机大的功率，节约能源以及获得优良的动力性能，最理想的方法是从传统的有级传动发展为无级传动。 目前普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置，自动换挡机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动模式，但不能实现真正的无级变速。 另外还出现了全液压传动的无级变速器，其操纵方式也由手动液控向电液控制或微电脑控制技术方面发展，并取得了非常好的效果，大大提高了整机的行使平顺性和作业性能，液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。但是在液压传动的车辆中传动效率低也是一个不容忽视的问题，按当代的技术水平，纯液压传动中最高效率在80-85%左右，而在车辆使用中，一般只能达到50-60%。此外，适用于重型车辆使用的大功率的液压元件难以加工，也使液压传动的车辆增加了制造成本。另外，这种高油压高转速的变量泵和定量马达的排量越大，即功率越大时，效率和寿命愈难以保证，生产愈困难，在市场上愈难买到。液压传动的低效率直接影响了整机的生产率和经济性，决定了它在车辆上很难有较大的发展空间。 机械液压双功率流则兼有机械传动的高效率和液压无级传动的双重优点，可在较宽的范围内实现可控的无级变速和所需的车速。以小功率的液压元件传递大功率特性，高效率特性，为车辆的经济性和动力性问题的解决找到了理想的道路。 液压机械无级传动是一种双功率流传动系统，分为液压功率和机械功率两路传递，分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合，最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。液压元件只负担最大功率的一部分，其他功率都由机械路传递。这相当于将液压无级变速功率扩大，传动总效率相对于液压传动也显著提高，和液力机械传动相比，装载量最大可提高30%，燃油经济性最大可提高25%。其特点是通过机械传动实现功率转递，通过液压机械相结合实现无级变速。 液压机械无级变速器（ HMT）及应用分析 液压机械无级变速器（HMT）由液压调速机构和机械变速机构及分、汇流机构组成，是一种液压功率流与机械功率流并联的传动形式，通过机械传动实现传动高效率，通过液压传动与机械传动相结合实现无级变速。其原理如1所示，输入功率经分流机构分流为两路，一路经液压调速机构流至汇流机构，另一路经机械变速机构传至汇流机构，由于液压调速机构具有无级调速特性（通过控制系统控制变量泵斜盘倾角的变化使排量改变来实现），与机械变速机构经汇流机构汇流后，使HMT实现无级变速。液压调速机构有变量泵-定量马达，定量泵-变量马达，变量泵-变量马达3种形式，第一种应用较多。机械变速机构为自动有级变速器。分、汇流机构为定轴齿轮传动或行星齿轮传动，从成本及实
机械设计题库06带传动要点
带传动 一选择题 (1) 带传动不能保证精确的传动比，其原因是 A. 带容易变形和磨损 B. 带在带轮上打滑 C. 带的弹性滑动 D. 带的材料不遵守胡克定律 (2) 带传动的设计准则为。 A. 保证带传动时，带不被拉断 B. 保证带传动在不打滑的条件下，带不磨损 C. 保证带在不打滑的条件下，具有足够的疲劳强度 (3) 普通V带轮的槽楔角随带轮直径的减小而 A. 增大 B. 减小 C. 不变 (4) V带轮槽楔角?与V带楔角θ间的关系是 A. ?=θ B. ?>θ C. ?<θ (5) 设计V带传动时发现V带根数过多，最有效的解决方法是。 A. 增大传动比 B. 加大传动中心距 C. 选用更大截面型号的V带 (6) 带传动中紧边拉力为F1，松边拉力为F2，则其传递的有效圆周力为 A. F1+F2 B. (F1-F22 C. (F1+F22 D. F1-F2 (7) 要求单根V带所传递的功率不超过该单根V带允许传递的功率P，这样，带传动就不会产生失效。 A. 弹性滑动 B. 疲劳断裂 C. 打滑和疲劳断裂 D. 打滑 E. 弹性滑动和疲劳断裂 (8) 在普通V带传动中，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，则v2 (11) V带的楔角等于。 A. 40 B. 35 C. 30 D. 20 (12) V带带轮的轮槽角。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 小于或等于 (13) 带传动采用张紧轮的目的是。 A. 减轻带的弹性滑动 B. 提高带的寿命 C. 改变带的运动方向 D. 调节带的初拉力 (14) V带的参数中， A. 截面尺寸 B. 长度 C. 楔角 D. 带厚度与小带轮直径的比值 (15) 在各种带传动中， A. 平带传动 B. V带(三角带)传动 C. 多楔带传动 D. 圆带传动 (16) 当带的线速度v 30m/s时，一般采用来制造带轮。 A. 铸铁 B. 优质铸铁 C. 铸钢 D. 铝合金 (17) 为使V带(三角带)传动中各根带受载均匀些，带的根数z一般不宜超过根。 A. 4 B. 6 C. 10 D. 15 (18) 带传动中，两带轮与带的摩擦系数相同，直径不等，如有打滑则先发生轮上。 A. 大 B. 小 C. 两带 D. 不一定哪个 (19) 采用张紧轮调节带传动中带的张紧力时，张紧轮应安装在。 A. 紧边外侧，靠近小带轮处 B. 紧边内侧，靠近小带轮处 C. 松边外侧，靠近大带轮处 D. 松边内侧，靠近大带轮处 C. 轮的转速 D. 链条的速度、载荷性质 (20) 带传动的中心距过大时，会导致。 A. 带的寿命短 B. 带的弹性滑动加剧 C. 带在工作时会产生颤动 D. 小带轮包角减小而易产生打滑 (21) V带传动，最后算出的实际中心距a与初定的中心距a0不一致，这是由于。 A. 传动安装时有误差 B. 带轮加工有尺寸误差 C. 带工作一段时间后会松弛，需预先张紧 D. 选用标准长度的带 (22) 带和带轮间的摩擦系数与初拉一定时，，则带传动不打滑时的最大有效圆周力也愈大。 A. 带轮愈宽 B. 小带轮上的包角愈大 C. 大带轮上的包角愈大 D. 带速愈低 现在车辆上的传动装置多采用机械式变速器, 1液力机械式变速器(AT液力机械式变速器由液力变矩器和多挡机械变速箱组成。 2液压机械无级变速器(HMT及应用分析 3静液压无级变速器(HST及其应用分析静液压无级变速器(HST依靠液压变量马达实现纯液压无级变速,效率较AT高,但较齿轮变速器低许多,传递功率不大 4 金属带式无级变速器 为了充分利用发动机大的功率,节约能源以及获得优良的动力性能,最理想的方法是从传统的有级传动发展为无级传动。 目前普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置,自动换挡机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动模式,但不能实现真正的无级变速。 另外还出现了全液压传动的无级变速器,其操纵方式也由手动液控向电液控制或微电脑控制技术方面发展,并取得了非常好的效果,大大提高了整机的行使平顺性和作业性能,液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。但是在液压传动的车辆中传动效率低也是一个不容忽视的问题,按当代的技术水平,纯液压传动中最高效率在80-85%左右,而在车辆使用中,一般只能达到50-60%。此外,适用于重型车辆使用的大功率的液压元件难以加工,也使液压传动的车辆增加了制造成本。另外,这种高油压高转速的变量泵和定量马达的排量越大,即功率越大时,效率和寿命愈难以保证,生产愈困难,在市场上愈难买到。液压传动的低效率直接影响了整机的生产率和经济性,决定了它在车辆上很难有较大的发展空间。 机械液压双功率流则兼有机械传动的高效率和液压无级传动的双重优点,可在较宽的范围内实现可控的无级变速和所需的车速。以小功率的液压元件传递大功率特性,高效率特性,为车辆的经济性和动力性问题的解决找到了理想的道路。 目录 摘要 (2) Abstract: (4) 第一章绪论 (5) §1.2 机械无级变速器的特征和应用 (6) §1.3机械无级变速器的选用和润滑密封 (8) §1.4 本文的主要内容及要求 (10) 第二章摩擦无级变速器的机械特性加压装置和调速机构 (11) §2.1 机械特性 (11) §2.2 调速操纵机构 (12) §2.3 加压装置 (13) 第三章摩擦式无级变速器设计说明和计算过程 (14) §3.1 摩擦机械无级变速器的工作原理 (14) §3.2 摩擦无级变速器的特点 (15) §3.3 锥轮的设计与计算 (15) §3.4 钢环的设计与计算 (19) 1、钢环尺寸和参数的确定 (19) 2、强度验算 (21) §3.5 轴系的设计 (22) §3.6 轴的结构设计 (23) 第四章主要零件的校核 (25) §4.1 ．输出，输入轴的校核 (25) §4.2 . 轴承的校核 (26) 总结 (27) 致谢 (28) 参考文献资料 (29) 附录：文献翻译 (29) 摩擦式机械无级变速器结构设计 摘要 在某种控制的作用下，使机器的输出轴转速可在两个极值范围内连续变化的无级变速器传动随着机械、材质及加工工艺的高速发展和其需求量日益增多而得到广泛应用和发展。无级变速器的主动和从动两根轴通过传递转矩的中间介质（机械构件、流体、电磁流等）把两根轴直接或间接地联系起来并传递动力。当对主、从动轴的联系关系进行控制时，则两轴间的传动比发生变化（在两极值范围内连续而任意地变化）。用机械构件作为中间介质的为机械无级变速器，其包括摩擦式和脉动式。无级变速器与定传动比传动及有级变速传动（它只有有限的几种传动比）相比，其优点是能够根据工作需要在一定范围内连续变换速度，以适应输出转速和外界负载变化的要求，摩擦式机械无级变速器依靠传动元件之间的摩擦进行传动，钢材材质、加工工艺水平和润滑油料品质等因素是摩擦式机械式无级变速器不断发展的重要保证。本文通过查阅相关的诸多文献和书籍手册等进行钢环式无级变速器原理及其结构、变速原理的传动结构的实现的研究，并对摩擦式机械无级变速器进行结构设计，可直接作为设计文件或指导文件进行生产加工。 关键词：无级变速器；摩擦式；传动；润滑； 百分之一叫做丝《对象》里面的《变换》就是相当于word里面的复制 金立GN180，,1499元 4、带传动的弹性滑动现象是不可避免的。（√） 5、正确安装在槽轮中的V带，其底面与轮槽的底面是不接触的。（√） 6、带的弹性滑动现象是可以避免的。（×） 7、所有的带传动都是利用带和带轮之间的摩擦传递运动和动力的。（×） 8、在带传动中，打滑是由于带与带轮之间的摩擦力不够大而造成的。（√） 9、带轮的槽角应小于V带的截面楔角。（√） 10、V带的截型有A、B、C、D、E、F、G七种。（×） 11、V带轮的槽角均小于V带截面的楔角。（√） 12、带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。（×） 13、正是由于过载时产生了“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有过载保护作用。（×） 14、V带的长度是指其基准长度。(√) 1、V带中，带截面楔角为40°，带轮的轮槽角应为（b）。 A：大于40°B：小于40°C：等于40°； 2、能保证瞬时传动比恒定的传动是（c ）。 A：带传动；B：链传动；C：齿轮传动； 3、线绳结构的V带，其线绳位于带的（b）。 A：顶胶层；B：抗拉层；C：底胶层 4、下列图所示的V带传动中，哪个图中的张紧轮位置是最合适的？（a ）。 5、带传动中，带每转一周，拉应力是 a 。（）。 A：有规律变化的；B：不变的C：无规律变化的； 6、带传动的最大应力发生在 c 。 A：绕入从动轮处；B：绕出从动轮处； C：绕入主动轮处；D：绕出主动轮处； 7、带传动的主要失效形式是带的( d)。 A：磨损和疲劳点蚀；B：磨损和胶合； C：胶合和打滑；D：疲劳破坏和打滑； 8、带传动是依靠（b ）来传递运动和动力的。 A：主轴的动力；B：带与带轮之间的摩擦力； C：主动轮上的转矩；D：从动轮上的转矩； 1、带传动中，打滑是怎样产生的？是否可以避免？ 探讨拖拉机液压机械无级变速器的设计理念(新编版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0417 探讨拖拉机液压机械无级变速器的设计理 念(新编版) 无论是农用还是工业运输用途，拖拉机机械运转质量都发挥着不可小觑的功效。根据现下技术条件基础下的液压机械无级变速操控装置现状进行观察，其中的单排机理部件和变量泵支持的马达液压式传动结构，利用多档支持功能的变速箱实现系统中心的搭建。 拖拉机进行实地作业操作环节中，面临不同环境因素和外界负荷的频繁危机影响，必须深度掌握内部发动机机理和变速结构的适时变更转换原理，适当控制扭矩适应负荷程度和行驶活动过程中的阻力效果，充分发挥机械运转制动质量，保证内部油气的合理消耗，满足经济效果的科学补充要求。传统拖拉机变速系统中的换挡机制自由掌控标准有限，对于一些连续性的无级操控处理无法全面掌控， 即便适当增加档位结构，也会造成变速箱机械结构的严重负担。而液压式无级变速器在利用机械功率新型传动制备装置的机理条件下，配合变量泵和单排内部部件进行马达制动结构范围的拓展，促进先进科技校正后的机械整改工作质量得到完善和提高。 相关机械传动方案的原理内容整理 目前市面上存在的拖拉机变速箱既定样本格式主要是（6+2）档，在一定传动结构必要模式的控制范围下，这种拖拉机在对速比机制的调整工作上没有过高的主观定义效果，实际工作有效区段把握范围不够宽泛。透过传统工艺的潜在继承要求和整体机械配套的固化样式因素进行保留意见的阐述，这种原始机型总体尺寸和结构效应参数规模基本可以保持不变，只要全力对变速箱结构进行整改即可。由于这类样品的中央传动设备和尾端制动占总体动力比例值约为22.134，实际驱动支持轮部分的动力扩展范围在0.437米左右，加上发动机机械的基本转速可以维持在每分钟2200转的前提因素下，这种对机械原理内容的总结工作还是利用现实生产工业活动中的机械适应状况进行国外先进经验技术的武装、补充，并根据同类型的 液压机械无级变速器传动特性分析示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 液压机械无级变速器传动特性分析示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 液压机械无级变速器对车辆实现无级变速具有重要的 作用。本文先对液压机械无级变速器进行了简单的介绍， 再重点分析了液压机械无级传动变速器的传动特性。 在车辆动力系统发展的过程中，从有级变速发展到无 级变速成为了一种趋势。安装有级变速器的车辆在行驶过 程中，发动机不能够一直处于最佳状态。这不仅降低了驾 驶的舒适性，而且降低了发动机的使用效率，造成了一定 能源的浪费。在改进的过程中，人们发明了液力变矩器及 其闭锁装置、自动换挡机构等。这些改进虽然在一定程度 上弥补了有级传动的不足，但是还不能够实现真正的无级 变速。液压传动技术的发展为无级变速提供了新的技术支 持，纯液压传动能够实现无级变速，保证汽车行驶的稳定性能。但是纯液压传动的传动效率偏低，能源利用率不高。为此可以将液压和机械进行结合，将机械的高传动效率和液压的无级控制结合在一起，从而实现液压机械无级传动。液压机械无级传动变速器工作时，具有无级调速、传动功率比值高以及高效率等传动特性。本文先对液压机械无级传动变速器的工作原理和特点进行介绍，再着重探讨和分析液压机械无级传动变速器的传动特性。 液压机械无级变速器概述 在液压机械无级传动器中，存在着两个功率流的传动，属于双功率流传动范畴。液压机械无级传动器主要由液压和机械两个部分组成。液压部分是由一些液压元件组成，包括变排量和定排量元件，主要负责传递液压路功率。机械部分是由行星排或齿轮构成，主要负责传递机械路功率。液压部分传递的功率可以通过液压元件调节实现 拖拉机液压机械无级变速器的特性分析1 摘要以东方红1302R拖拉机液压机械无级变速器为对象，建立了其速比与变量泵和定量马达排量比、液压功率分流比、传动效率的关系式，给出各段（挡）工况下的功率流向，分析循环功率存在条件及其对变速机构输出的影响。结果表明：行星排特性参数k是影响液压机械无级变速器特性的主要设计参数，其值应在2.4 3.0< 液压机械无级变速器( HMT)原理及应用分析.
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