348 摩擦式机械无级变速器结构设计(SW建模)
一种新型机械式无级变速器传动方案设计及仿真
一种新型机械式无级变速器传动方案设计及仿真作者：牛善田李红勋汪正西来源：《专用汽车》 2018年第11期摘要：为提高无级变速器在重型专用汽车上的适用性，提出了一种通过非圆齿轮传动的新型机械式无级变速器传动方案，并基于该传动方案的结构组成，首先理论推导了其传动比范围公式，其次通过SolidWorks软件建立了其装配模型，最后利用Adams软件对其传动性能进行了仿真研究，验证了其实现无级变速的可行性。
关键词：非圆齿轮无级变速器动力学仿真中图分类号：U469.6 文献标识码：A 文章编号：1004-0226(2018)11-0103-051前言机械式无极变速器具有结构简单、维护方便、传动平稳等优点．但当前的传动形式多为摩擦传动，相比通过齿轮传动的手动变速器，存在传动扭矩小，传动效率低等缺点，仅适用于中小型车辆。
然而，专用汽车和特种车辆多为重型车辆，其变速器需具备大扭矩的特点，因此为改善其换挡性能，迫切需要开发一种能够满足大扭矩传递的无级变速器。
非圆齿轮传动是一种特殊的齿轮传动，其既具有高效传动的优点，又具备变速比传动的特点．因此，利用非圆齿轮实现大扭矩、高效率的无级变速传动，无疑是一种值得探究的传动方式。
本文将提出一种通过非圆齿轮传动的新型机械式无级变速器传动方案，并对其进行理论分析和仿真研究，检验其实现无级变速的可行性。
2传动方案的结构组成该机械式无级变速器传动方案由相位调节器和3组非圆齿轮无级变速机构组成。
相位调节器用以改变两非圆齿轮对的相对位置，实现变速比传动；3组非圆齿轮无级变速机构共用一组输入、输出传动部分，各分支传动部分围绕输入传动部分相间120。
周向布置，协调接力实现360。
功率流的连续变换。
包含相位调节器和单组非圆齿轮无级变速机构的传动简图如图1所示；输入轴主动非圆齿轮和3个分支轴从动非圆齿轮的布置关系如图2所示。
相位调节器为双叶摆动液压缸结构，由“转子”和“定子”组成，两者分别与两非圆齿轮对的主动轮1和3固联，且理论上可相对转动240。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计引言：随着科技的不断发展，虚拟建模技术在工程领域得到了广泛的应用。
基于SolidWorks 的虚拟建模技术被广泛应用于汽车行业，特别是在汽车零部件设计中起到了重要作用。
变速箱作为汽车传动系统的核心部件，其设计和制造对汽车性能和使用寿命具有重要影响。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计技术对于汽车制造业具有重要意义。
本文将探讨基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计技术的应用及其优势。
一、 SolidWorks软件简介SolidWorks是一款领先的三维计算机辅助设计（CAD）软件，由Dassault Systèmes公司开发。
作为工程设计领域中最流行的软件之一，SolidWorks已经被广泛地应用于汽车、航空航天、电子产品、医疗设备等领域。
SolidWorks提供了一系列强大的工具和功能，可以帮助工程师和设计师快速、高效地进行产品设计和建模。
二、变速箱虚拟建模的必要性在汽车传动系统中，变速箱起着至关重要的作用。
它通过改变发动机的转速和扭矩输出来调整汽车的速度和行驶性能。
传统的变速箱设计需要大量的实验和试验，耗时且成本高昂。
而基于SolidWorks的虚拟建模技术可以提供一个快速、准确的设计和分析平台，节约时间和成本，提高设计效率。
虚拟建模技术还可以提供更多的设计选择和优化方案，帮助工程师更好地理解和改进产品设计。
1. 变速箱的三维建模在基于SolidWorks的虚拟建模设计过程中，首先需要将变速箱的三维实体建模，包括各个零部件的几何形状和装配关系。
通过SolidWorks强大的建模工具，可以轻松地绘制出各个零部件的三维实体图，并建立它们之间的装配关系。
这样一来，工程师可以在虚拟环境中对变速箱的结构进行全面的分析和优化。
2. 运动仿真分析基于SolidWorks的虚拟建模设计不仅可以建立静态的三维实体模型，还可以进行运动仿真分析，模拟变速箱在不同工况下的运行状态。
机械制造专业毕业论文--摩擦式无级变速器结构设计
第一章绪论§1.1 机械无级变速器的发展概况无级变速器分为机械无级变速器，液压传动无级变速器，电力传动无级变速器三种，但本设计任务要求把无级变速器安装在自行车上，所以一般只能用机械无级变速器，所以以下重点介绍机械无级变速器。
机械无级变速器最初是在19世纪90年代出现的，至20世纪30年代以后才开始发展，但当时由于受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。
直到20世纪50年代，尤其是70年代以后，一方面随着先进的冶炼和热处理技术，精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展，解决了研制和生产无级变速器的限制因素；另一方面，随着生产工艺流程实现机械化、自动化以及机械要改进工作性能，都需要大量采用无级变速器。
因此在这种形式下，机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。
主要研制和生产的国家有美国、日本、德国、意大利和俄国等。
产品有摩擦式、链式、带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。
国内无级变速器是在20世纪60年代前后起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专业机械厂进行仿制和生产，例如用于纺织机械的齿链式，化工机械的多盘式以及切削机床的Kopp型无级变速器等，但品种规格不多，产量不大，年产量仅数千台。
直到80年代中期以后，随着国外先进设备的大量引进，工业生产现代化及自动流水线的迅速发展，对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加，专业厂才开始建立并进行规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作。
经过十几年的发展，国外现有的几种主要类型结构的无级变速器，在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品，年产量约10万台左右，初步满足了生产发展的需要。
与此同时，无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。
定期出版网讯及召开学术信息会议进行交流。
自90年代以来，我国先后制定的机械行业标准共14个：JB/T 5984-92 《宽V带无级变速装置基本参数》JB/T 6950-93 《行星锥盘无级变速器》JB/T 6951-93 《三相并联连杆脉动无级变速器》JB/T 6952-93 《齿链式无级变速器》JB/T 7010-93 《环锥行星无级变速器》JB/T 7254-94 《无级变速摆线针轮减速机》JB/T 7346-94 《机械无级变速器试验方法》JB/T 7515-94 《四相并列连杆脉动无级变速器》JB/T 7668-95 《多盘式无级变速器》JB/T 7683-95 《机械无级变速器分类及型号编制方法》§1.2 机械无级变速器的特征和应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计变速箱是汽车传动系统中的核心部件，起着将发动机动力转化为车轮动力的重要作用。
在汽车设计过程中，通过对变速箱的虚拟建模设计，可以有效地预测变速箱的工作性能、优化结构参数，并提前发现潜在问题，从而提高变速箱的设计质量和可靠性。
SolidWorks是一种基于三维CAD技术的计算机辅助设计软件，具有强大的建模和仿真功能，广泛应用于汽车、航空航天、机械等领域。
在汽车变速箱的虚拟建模设计中，SolidWorks可以提供全面的工具和功能，帮助工程师完成整个设计过程。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计可以从几何形状方面进行。
通过SolidWorks的建模工具，可以准确地绘制出变速箱的各个零部件，包括壳体、传动轴、齿轮等。
通过几何造型的建模，可以确保变速箱的各个零部件之间的配合精度和运动性能。
SolidWorks提供了强大的装配功能，可以将变速箱的各个零部件进行装配，并进行动态仿真分析。
在装配过程中，可以通过SolidWorks的碰撞检测功能，检查零部件之间是否存在碰撞或间隙，并进行调整和优化。
通过动态仿真分析，可以模拟变速箱在不同工况下的运动状态，预测传动效率和振动噪声等性能指标。
SolidWorks还提供了强大的参数化设计功能，可以通过调整设计参数，实现对变速箱结构和性能的优化。
通过参数化设计，可以快速地进行不同设计方案的对比和评估，帮助工程师找到最优的设计方案。
SolidWorks还可以进行设计验证，通过仿真分析，检查变速箱在不同工况下的强度和刚度等性能指标，确保设计的可靠性和安全性。
SolidWorks还可以进行工程图纸的自动生成和导出。
通过SolidWorks的绘图和标注功能，可以方便地生成各种工程图纸，包括装配图、零件图及详图等。
这些工程图纸可以用于指导变速箱的加工和装配，提高生产效率和质量。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计可以帮助工程师进行全面的设计和分析，提高设计质量和可靠性。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计引言变速箱是机械设备中的重要部件，它能够将发动机输出的功率通过不同的齿轮传递到车辆的驱动轮上，实现汽车的加速、减速和转向功能。
在汽车工业中，变速箱的设计非常重要，它直接影响到汽车的性能和驾驶体验。
在过去，变速箱的设计一般依靠手工绘图和实物模型来完成，这种方式效率低下且成本较高。
随着计算机辅助设计（CAD）技术的发展，利用CAD软件进行虚拟建模设计成为了一种趋势。
SolidWorks是一款专业的三维CAD软件，它具有强大的建模和仿真功能，能够帮助工程师们进行复杂机械设备的设计和分析。
本文将以变速箱为例，介绍如何利用SolidWorks 进行变速箱的虚拟建模设计，并进行仿真分析，以达到提高设计效率和质量的目的。
一、变速箱的基本原理变速箱是汽车动力传动系统的核心部件之一，它主要由齿轮、轴承、轴和外壳等部件组成。
在汽车行驶过程中，变速箱通过不同大小、不同组合的齿轮和轴承来实现不同档位的变速，从而实现汽车的加速、减速和转向等功能。
变速箱的设计需要考虑功率传递的效率、噪音与振动、结构强度等多个方面的因素。
二、SolidWorks在变速箱设计中的应用1. 三维建模在进行变速箱虚拟建模设计之前，首先需要进行三维建模。
利用SolidWorks的建模工具，可以轻松地创建各种齿轮、轴承和外壳等部件的三维模型，并将它们组装在一起，形成完整的变速箱结构。
还可以利用SolidWorks的装配功能对变速箱的各个部件进行装配，以确保它们之间的相互作用和配合的准确性。
2. 齿轮设计齿轮是变速箱中最重要的部件之一，其设计对整个变速箱的性能有着直接的影响。
SolidWorks提供了丰富的齿轮设计工具，可以根据具体的变速箱要求，设计出符合规格的齿轮和传动装置，并进行实时的仿真分析，以评估齿轮的传动效率和噪音等性能指标。
3. 结构强度分析变速箱在工作过程中需要承受较大的扭矩和冲击负载，因此结构强度是其设计中需要重点考虑的因素之一。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
SolidWorks是一种基于参数化的三维CAD软件，具有操作简便、图形展示直观等特点，被广泛应用于各种机械设计中。
在进行变速箱的虚拟建模设计时，可以先通过SolidWorks 绘制变速箱的整体轮廓和结构。
通过使用软件中的各种绘图工具，可以绘制出变速箱的外
部形状、内部空间结构以及各个零件的相对位置关系。
通过对变速箱的整体结构进行虚拟
建模，可以直观地了解变速箱的外部形状和内部结构，为后续的设计和优化提供参考。
在进行变速箱的虚拟建模设计时，可以将变速箱划分为各个零部件，并通过SolidWorks中的装配功能将这些零部件组装在一起。
通过对各个零部件的设计和装配，可以直观地了解各个零部件之间的相互作用关系和传动装置的工作原理。
可以通过调整和优
化各个零部件之间的接触、配合和传动关系，进一步提高变速箱的性能和可靠性。
在进行变速箱的虚拟建模设计时，还可以通过SolidWorks中的运动分析功能对变速箱进行动态仿真。
通过设置各个零部件的动力学参数和工作条件，可以模拟出变速箱在实际
工作中的运动情况。
通过对变速箱的动态仿真分析，可以了解变速箱的运动特性、运行过
程中的力学性能和动力传递效率等关键参数，为后续的设计和优化提供依据。
通过使用SolidWorks进行基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计，可以直观地了解
变速箱的结构和工作原理，提高设计的准确性和可靠性。
还可以通过动态仿真和结构分析
等功能，对变速箱的性能和强度进行评估和优化。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计为实际生产和应用提供了重要的支持和保障。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计现如今，机械工程领域的变速箱建模设计越来越依赖于计算机技术。
SolidWorks作为领先的CAD软件之一，提供了全面而高效的虚拟建模设计工具，使工程师能够快速地建立复杂的机械系统模型。
本文将介绍如何使用SolidWorks建立一个变速箱模型。
首先，我们需要创建一个新的装配文件来构建变速箱。
创建文件后，我们可以为变速箱的各个部分创建零部件文件，以便将其添加到装配中。
例如，我们可以创建齿轮、轴、弹簧、支架等文件。
接下来，我们需要在SolidWorks中应用先进的建模技术。
例如，我们可以使用“工程图库”中的标准部件来快速地建立齿轮系。
我们也可以使用“修剪/交集”工具来创建复杂的几何形状。
通过使用这些工具，我们可以轻松地构建复杂的部件和组件。
在每个部件文件中，我们需要定义各个特征的属性，例如齿轮的齿数和模数、轴的直径、支架的材料等等。
通过定义这些属性，我们可以确保各个部件文件之间的兼容性。
在创建完所有的零部件文件后，我们将它们添加到装配中。
我们需要在装配中将各个部件文件定位到正确的位置。
例如，我们可以使用“组件拘束”工具来将齿轮和轴固定在正确的位置上。
完成装配后，我们就可以进行演示和检查了。
我们可以使用“运动研究”工具来模拟变速箱的工作原理。
我们还可以使用“模拟”工具来预测变速箱的耐久性和性能。
通过这些工具，我们可以优化设计并确保系统运行顺畅。
总之，使用SolidWorks进行变速箱虚拟建模设计是一个高效的方法，可以大大提高设计的速度和质量。
通过合理的应用先进的建模技术，我们可以为机械工程领域的设计工作带来更多的创新和发展。
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计
基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计首先，在使用SolidWorks进行变速箱虚拟建模之前，需要对变速箱的结构和工作原理有足够的了解。
变速箱由输入轴、输出轴、齿轮、轴承等零部件组成，通过不同的齿轮传动比，实现发动机的扭矩和转速适应车辆的不同工况。
因此，在进行虚拟建模时，需要充分考虑这些零部件之间的关系和作用。
其次，使用SolidWorks进行变速箱的虚拟建模，需要选择合适的建模方式和方法。
常用的建模方式有实体建模和曲面建模两种。
实体建模是将零件的体积和形态直接建模出来，适用于结构简单、形状规则的零件。
曲面建模则是通过构建曲面来表示零件的形态和几何特征，适用于复杂零件的建模。
在SolidWorks中，用户可以根据需要选择不同的建模方式和方法，以达到较高的建模精度。
其次，在变速箱虚拟建模过程中，需要关注变速箱的性能参数。
如变速比、扭矩、转速等指标，这些参数可以通过SolidWorks进行动力学仿真分析。
在建模时，用户可以先建立各个部件的几何模型，然后在SolidWorks Motion中进行动力学分析。
通过设置齿轮轮齿数、传动比等参数，可以预测变速箱在不同工况下的工作性能，并进行优化设计。
最后，变速箱虚拟建模的关键在于精度和可靠性。
在建模过程中，需要对零部件的尺寸、间隙、材料等参数进行精确计算和仿真分析，并进行多次验证和修改，以确保模型的精度和可靠性。
同时，也需要关注模型的可制造性，将模型转化为实际可制造的零部件，为生产提供指导。
总之，基于SolidWorks的变速箱虚拟建模设计是现代机械制造业中不可或缺的一环。
通过合理选择建模方式和方法，关注变速箱性能参数，确保模型的精度和可靠性，将变速箱虚拟建模应用于实际生产中，可以提高设计效率、降低生产成本、优化产品性能，为机械制造业的发展做出贡献。
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附 录 2：英文文献原文 .................................... 29
摩擦式机械无级变速器结构设计
摘 要: 机械无级变速器是一种能适应工艺要求多变、工艺流程机械化和自动化发展以及
第二章 菱锥式无级变速器工作原理 ........................ 10
2.1 无级变速器的工作原理.............................................................................. 10 2.2 菱锥无级变速器的结构特点 ...................................................................... 12 2.3 菱锥无级变速器的变速原理 ...................................................................... 13
总 结................................................... 23
致 谢................................................... 24
参考文献................................................. 25
机械无级变速器的适用范围广，有在驱动功率固定的情况下，因工作阻力变 化而需要调节转速以产生相应驱动力矩者（如化工行业中的搅拌机械，即要求随 着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应的减慢搅拌速度）；有根据工况要求需要 调节速度者（如起重运输机械要求随物料及运行去区段的变化而能相应改变提升 或运行速度，食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速 度）；有为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度者（如端面切削机床加工 时需保持恒定的切削线速度，电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度，纺织 机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需要调节转速以保持有恒定的张力 等）；有为适应整个系统中各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运 转速度以及需要配合自动控制者（如各种各样半自动的生产、操作或装配流水 线）；有为探求获得最佳效果而需变换速度者（如试验机械或离心机需调速以获 得最佳效果）；有为节约能源而需进行调速者（如风机、水泵等）；此外，还有按 各种规律的或不规律的变化要求而进行速度调节以及实现自动或程序控制等。
改善机械工作性能的一种通用传动装置。本文简要介绍了菱锥式机械无级变速器的基本结 构、设计计算的方法、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基 础。
本设计采用的是以菱形锥轮作为中间传动元件，通过改变锥轮的工作半径来实现输出轴 转速连续变化的菱锥锥轮式无级变速器。本文分析了在传动过程中变速器的主动轮、菱锥、 和外环的工作原理和受力关系；详细推导了实用的菱锥锥轮式无级变速器设计的计算公式； 并针对设计所选择的参数进行了具体的设计计算；绘制了所计算的菱锥锥轮式无级变速器的 装配图和主要传动元件的零件图，将此变速器的结构和工艺等方面的要求表达得更为清楚。 由于机械无级变速器绝大多数是依靠摩擦传递动力，故承受过载和冲击的能力差，且不能满 足严格的传动比要求。 这种无级变速器有良好的结构和性能优势，具有很强的实用价值，完全可以作为批量生产的 无级变速器。其主要特点是：1.变速范围较宽；2.恒功率特性好；3.可以升、降速，正、反 转。4.运转平稳，抗冲击能力较强；5.输出功率较大；6.使用寿命长；7.调速简单，工作可 靠；8.容易维修。
第三章 菱锥无级变速器部分零件的设计与计算 .............. 17
3.1 电动机的选择 ............................................................................................. 17 3.2 变速器基本型号的确定.............................................................................. 17 3.3 菱锥与主动轮结构尺寸的计算 .................................................................. 17 3.4 输入侧加压装置.......................................................................................... 18 3.5 输出侧加压装置.......................................................................................... 18 3.6 强度校核计算 ............................................................................................. 19 3.7 输入、输出轴的结构设计 .......................................................................... 19 3.8 输入、输出轴上轴承的选用 ...................................................................... 20
第四章 主要零件的校核 ......1
4.1 输出、输入轴的校核.................................................................................. 21 4.2 轴承的校核 ................................................................................................. 22
目录
第一章 概论 ............................................. 1
1.1 无级变速器的特征和应用 ........................................................................... 1 1.2 无级变速器类型........................................................................................... 1 1.3 机械无级变速器的性能参数 ....................................................................... 4 1.4 机械无级变速器的研究现状 ....................................................................... 5 1.5 课题的研究内容和要求 ............................................................................... 8
关键词：机械无级变速器；摩擦式；菱锥锥轮式
Friction mechanical structure design
Abstract: The mechanical variable speed drives is a general purpose gearing which can accommodate the variable requirements of the process planning, mechanization of the schedule drawing ,the development of automation and the improvement of the mechanical working capabilities. The article briefly introduce the basic structure, the way of design and calculation, material and lubricate of the pyramid type variable speed drives, and taking them as the theory basis of the design of mechanical variable speed drives. This design uses the pyramid wheel as the middle transmission component, by changing its’ working radius to realize the continuous change of the output axis. This article analyzes the working theory and the working forces of the drive wheel, pyramid wheel and outer ring during the transmission process. It also deduces the practical calculation formula of the pyramid wheel type variable speed drives, it also goes on the material calculation aim at the selection parameter. It protracts the assembledrawing of the pyramid wheel type variable speed drives and the accessorydrawing of the mostly drive component. So it can express more clearly of the structure and process planning of the variable speed drives. Since the vast majority of mechanical transmission rely on mechanical friction CVT to transmit power, so it is of poor quality to withstand the impact of overload, and can not fullfil the foot strict transmission ratio. The variable speed drives has good structure and properties, and it can use as batch production. The most specialties: 1 wide range of variable speed;2 the constant output power; 3 it can rotate positively and versedly; 4 stable accuracy of speed; 5 high output power; 6 long life; 7 simply and precise control of speed; 8 easy maintain.