脉动式无级变速器传动研究及发展概况
汽车自动变速器构造与维修教案10

(4)控制电磁阀 CVT中的电磁阀,若按控制方式,同样分为开关 式和脉动线性式两类;按电磁阀控制功能主要有:主油路压力控 制电磁阀、前进档离合器压力控制电磁阀、倒档制动器压力控制 电磁阀、锁止压力控制电磁阀、无级变速带轮压力控制阀等。
(5)执行元件控制油缸 CVT中的执行元件控制油缸主要有:主动 带轮压力控制油缸、从动带轮压力控制油缸、前进档离合器压力 控制油缸、倒档制动器压力控制油缸。
5.驾驶平顺性
10.2 CVT结构
1.CVT基本结构
2.干式电磁粉离合器加金属带CVT组合型 3.液力变矩器加金属带CVT组合型 4.湿式摩擦离合器加金属链CVT组合型 10.2.1 CVT基本构成
1.CVT基本结构
2.干式电磁粉离合器加金属带CVT组合型
图10-5
CVT基本结构与工作原理
5)按选档/换档操作方式可分为:一般电控式、智能电子管理式、 手/自一体式。
2.特殊类型CVT结构
(1)IVT——无限变速机械无级变速器 IVT的英文全称是Infinitely
Variable Transmission,这种变速器首先由英国Torotrak公司开发并 注册专利,汽车业界一直将它归入CVT分类。 (2)流体静力传动CVT 流体静力传动也叫静液传动,是通过液体 介质传动与静压力变化来传递能量。
3.油液过滤与冷却系统
1)选用高密度无纺织物材料制作滤清器,如三菱F1C1型CVT使用
的ATF滤清器,已达到了40μm杂物的过滤率。 2)在ATF吸入口附近增设了磁铁和高质量过滤网,利用磁铁来吸 附ATF中的金属微粒,以减小意外磨损的可能性。 3)采用两级或多级过滤方式,以进一步提高对ATF中不纯物质的 过滤率;与传统自动变速器的滤清器相比,过滤细小杂质的能力 提高了两倍以上。
高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势

2021年2月第49卷第4期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSFeb 2021Vol 49No 4DOI:10.3969/j issn 1001-3881 2021 04 035本文引用格式:杨树峰,王晓鹏,陈超,等.高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势[J].机床与液压,2021,49(4):173-179.YANGShufeng,WANGXiaopeng,CHENChao,etal.Researchstatusandtrendofgearboxdesignforhigh⁃speedEMU[J].MachineTool&Hydraulics,2021,49(4):173-179.收稿日期:2019-10-10基金项目:国家重点研发计划(2018YFB2001700)作者简介:杨树峰(1986 ),男,博士研究生,研究方向为齿轮传动技术㊂E-mail:yangshufeng8610@163 com㊂通信作者:刘世军(1962 ),男,硕士,研究员,博士生导师,主要研究方向为齿轮传动㊂E-mail:Lsj769@163 com㊂高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势杨树峰1,2,王晓鹏1,陈超1,刘世军1(1 郑州机械研究所有限公司,河南郑州450052,2 中原工学院机电学院,河南郑州450007)摘要:齿轮箱是高速动车组动力转向架的核心部件,其性能直接影响运行的安全可靠性㊂介绍了目前国内高速动车组齿轮箱结构及安装方式㊂根据齿轮箱的结构,分别从齿轮㊁支架㊁箱体㊁润滑密封等方面描述了国内外高速动车组齿轮箱设计方法的研究现状及存在的问题㊂提出了后期应重点针对齿轮箱的造型设计㊁故障诊断与健康管理和极端环境下的产品性能等方面开展相关研究,为深入研究高速动车组齿轮箱提供了参考㊂关键词:高速动车组;齿轮箱;设计方法;研究现状中图分类号:U260 332ResearchStatusandTrendofGearboxDesignforHigh-speedEMUYANGShufeng1,2,WANGXiaopeng1,CHENChao1,LIUShijun1(1 ZhengzhouResearchInstituteofMechanicalEngineeringCo.,Ltd.,ZhengzhouHenan450052,China;2 SchoolofMechanicalEngineering,ZhongyuanUniversityofTechnology,ZhengzhouHenan450007,China)Abstract:Gearboxisthecorecomponentofhigh-speedEMUpowerbogie,itsperformancedirectlyaffectsthesafetyandrelia⁃bilityofoperation.Thestructureandinstallationofthegearboxofhigh-speedEMUindomesticwasintroduced.Accordingtothestructureofthegearbox,theresearchstatusandexistingproblemsofthegearboxdesignmethodofthehigh-speedEMUathomeandabroadweredescribedfromtheaspectsofgear,bracket,box,lubricationandsealing.Itwasproposedthattheresearchshouldfocusontheshapedesign,faultdiagnosisandhealthmanagementofthegearboxandtheproductperformanceinextremeenvironment.Itprovidesreferenceforthein⁃depthstudyofhigh⁃speedEMUgearbox.Keywords:High⁃speedEMU;Gearbox;Designmethod;Researchstatus0㊀前言1964年,世界上首条高速铁路 东海道新干线投入运营,列车运行时速高达210km,产生巨大的轰动效应㊂近半个多世纪,世界各国都在努力进行铁路技术装备和现代化管理的研究,高速铁路技术取得突破性进展㊂我国于2004年开始从川崎重工㊁庞巴迪等公司引进并合作生产高速动车组,研究出适合我国的CRH1㊁CRH2㊁CRH3和CRH5型系列动车组㊂2008年,我国第一条高速铁路 京津城际铁路开始运营,2010年拥有完全自主知识产权的CRH380A㊁CRH380B型动车开始运行,实现了由仿制向创造㊁从摸索到突破的复兴之路,使我国成为了高铁里程数最长的国家㊂高铁的舒适㊁便捷㊁高效㊁准时等优势已经深入民心,但是,我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚,整体水平与发达国家相比还有较大差距,因此,在动车组齿轮传动技术等方面还需参照国外的相关标准进行设计㊂高速动车组齿轮箱是动车组列车的动力驱动核心部件,也是保证列车正常运行的关键零部件㊂由于列车运行速度快,需面对高温高寒㊁潮湿㊁沙尘多等极端恶劣的运行环境,对齿轮箱的设计提出了更高的要求,特别是在齿轮抗载荷㊁齿间啮合㊁润滑㊁箱体强度㊁密封等方面㊂目前,小空间㊁轻量化㊁高功率密度[1]已经成为齿轮箱的设计趋势㊂1㊀高速动车组齿轮箱结构根据车型的不同,齿轮箱安装方式及传动方式也不相同,具体统计见表1㊂齿轮箱将牵引电机的转矩传递给轮轴,齿轮箱内包括小齿轮轴,它与一个直接安装在车轴上的齿轮箱相啮合,其传动方式分为斜齿轮传动和锥齿轮转动2种㊂齿轮箱的箱体由直接安装在轮轴上的圆锥滚柱轴承支承㊂平衡杆安装在转向架和齿轮箱之间,用于承受作用在齿轮箱上的各种扭矩载荷,包括由牵引和制动引起的负荷㊁转矩振动和牵引电机短路引起的转矩振动[2]㊂表1㊀高速动车组齿轮箱汇总序号实用车型传动方式安装方式模型1CRH1CRH2CRH380A斜齿轮传动平衡杆吊装2CRH5锥齿轮传动平衡杆横装3CRH3CRH380B斜齿轮传动C形托架2 高速动车组齿轮箱设计研究现状2 1㊀齿轮设计高速重载齿轮传动在高速轧机㊁高速列车及航空发动机等中得到广泛应用,运行中需承受较高的载荷,运行速度高,工况相对复杂㊂因此,对高速重载齿轮传动进行非线性动力学㊁计算机辅助工程㊁制造系统工程等基础理论研究尤为迫切㊂高铁齿轮箱采用一级渐开线齿轮传动方式,在设计齿轮的过程中充分考虑因轮齿时变啮合刚度㊁齿侧间隙和传递误差等非线性因素引起的传动不稳定现象,对高速重载齿轮传动的稳定性展开研究㊂大连理工大学的学者根据齿轮传动中出现的非线性动力学现象,如混沌和分岔现象[3],结合高速动车牵引齿轮箱的特点,建立斜齿轮-扭-轴非线性动力学模型,采用定性和定量的方法,研究了激励频率㊁啮合阻尼和齿侧间隙对系统产生混沌和分岔的规律和机制㊂西南交通大学的学者采用集中参数法建立基于多种非线性因素的齿轮系统动力学模型[4],研究了齿轮传动系统在内㊁外部激励作用下的轮齿间啮合力传递及变化规律㊂以上对动力学模型的分析是基于理论研究的,缺乏实验性的验证㊂传动模型的精确建模是进行齿轮啮合研究的基础,通过对齿轮各曲线方程的推导,根据齿轮空间啮合原理,完成动车组齿轮箱斜齿轮对模型的精确装配[5]㊂有学者基于VisualC++和SolidWorks,利用MFC类型库对列车牵引齿轮进行参数化设计,实现了模型的设计㊁建模㊁装配一体化设计[6]㊂由于高速列车传动齿轮的制造和装配误差的影响,以及齿轮基节误差的作用,导致齿面载荷突变㊁啮入和啮出位置载荷集中等现象,需进行齿面修形研究㊂在齿廓修形研究中,主要针对主动轮齿顶㊁齿根的变形量和长度等参数展开研究[7-8],可结合啮合理论和实际工况对齿轮修形量进行计算㊂有学者根据齿轮在啮合过程中齿轮副的热弹变形[9-10],对斜齿轮采用直修形的方式,研究齿轮修形曲线,并运用VB及ANSYS/APDL语言编制了一套基于热弹变形的齿轮修形软件,实现齿轮修形的可视化操作[11]㊂在齿向修形研究中,郑州机械研究所团队针对动车组传动齿轮副触底误差及齿面载荷分布不均的问题,通过将小齿轮直线修形㊁鼓形修形和大齿轮的螺旋角修形相结合的方式[12],使传递误差减少26 42%,线载荷减小43 64%,使齿面接触区域分布更加合理;LIU和PARKER[13]考虑齿轮动载荷分布㊁时变啮合刚度和齿廓修形等因素的影响,建立了齿轮非线性分析模型,研究了齿廓修形对多啮合齿轮系统振动响应的影响规律㊂陈思雨等[14]利用准静态接触下的有限元计算方法得到不同修形量的啮合刚度和静态传递误差,研究不同齿廓修形量和修形长度对齿轮动态行为的影响,并提出根据W齿轮副的振动幅值及动态因子来确定最佳的修形参数,使齿轮副啮合的接触斑点㊁齿面线载荷分布以及传递误差明显降低,㊃471㊃机床与液压第49卷传动更加平稳㊂2 2㊀轴承选型齿轮箱轴承为高速轨道列车运行的支撑部件,运行中承受极大的轴向载荷及径向载荷,其性能的稳定性及寿命直接影响动车组运行安全㊂目前,高速轨道列车所需的电机轴承㊁齿轮箱轴承㊁轮轴轴承全部被瑞典SKF㊁德国FAG㊁日本NTN等国外知名厂商垄断[15]㊂由表1可知,CRH1和CRH3系列均采用一级斜齿轮传动,如图1所示,输入轴上装有1个四点接触球轴承和2个圆柱滚子轴承[16]㊂四点接触球轴承承受轴向载荷,与轴承座内圈采用间隙配合;圆柱滚子轴承承受径向载荷,采用过渡配合的方式装入轴承座㊂输出轴采用圆锥滚子轴承面对面布置㊂CRH5型高速动车组采用一级锥齿轮传动方式,如图2所示,输入轴上同样安装有1个四点接触球轴承和2个圆柱滚子轴承;输出轴上安装有圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承[17]㊂圆锥滚子轴承可承受较高的轴向力,安装后可通过调整轴向游隙提高轴承的旋转精度和承载能力[18]㊂图1㊀一级斜齿轮传动图2㊀一级锥齿轮传动2 3㊀支架设计目前,高速列车采用的齿轮箱安装方式主要有齿轮箱吊杆和C形支架2种吊挂方式,其结构简图分别如图3㊁图4所示,在悬架连接处都安装有弹簧橡胶模块,该模块既可以较好地承受载荷,也可在弹簧失效时起到一定的承载作用㊂图3㊀吊杆吊装简图㊀㊀㊀图4㊀C形支架吊装简图HOLZAPFEL和BASSMANN[19]在吊杆支架的基础上研制出C形支架㊂相比于吊杆吊挂,C形支架使受力分散到2个位置,更加可靠㊂目前,以CRH2㊁CRH380A为代表的日系动车组均采用了吊杆吊挂式安装,以CRH3㊁CRH380B为代表的德系动车组则采用了C形支架安装方式,2种安装方式均属于弹性安装㊂有学者分别计算了不同齿轮箱安装方式对车辆动力学性能的影响,在低速状态下吊杆吊挂方式振动加速度更小,但在350km/h以上时,C形支架表现更佳[20-23]㊂2 4㊀箱体研究随着高速动车组向高可靠㊁高速㊁舒适等趋势发展,对齿轮箱提出了更高的要求㊂箱体作为齿轮箱的支撑件,其稳定性㊁安全性直接影响动车行业的发展㊂目前,箱体均采用铝合金铸造成型,箱体结构的高强度㊁轻质化一直是箱体的发展方向㊂(1)箱体CAE分析学者们分别从模态分析㊁静力学分析㊁谐响应分析等方面对箱体强度进行研究[24],根据箱体存在的应力集中现象,提出箱体改进方案[20],采用等损伤准则[25]㊁Steinberg积累损伤三区间法[26]等方法对箱体进行疲劳寿命的评估㊂针对出现故障裂纹的箱体,采用金相检测和实际测试的实验方法进行研究[27-28],指出箱体固有频率与轨道激励在低频存在共振现象,为箱体的改进指明方向㊂(2)箱体优化设计在箱体轻量化方面,学者们以体积最小为目标函数[29],采用灵敏度分析法和物理规划法,对箱体进行稳健优化分析;利用HyperMesh软件中的拓扑和形状优化功能对箱体进行优化设计[30],降低最大变形量和等效应力;以容差和优质率为目标函数[31],采用模糊理论与容差多面体法对箱体装配尺寸链进行优化㊂2 5㊀密封及润滑的研究高速动车组驱动齿轮箱的密封设计技术至关重要,密封性能的优劣直接影响到齿轮箱零部件的使用寿命以及高速动车组运行的安全性和可靠性㊂为了保证齿轮箱的高效工作,其传动轴的轴端通常采用非接触式迷宫密封㊂2 5 1㊀密封性能研究(1)迷宫密封结构㊂为了增强迷宫密封的性能,学者们提出了不同的方案:①分别设置阶梯密封外环和内环[32];②在轴两侧的油路设置2-3道内装有带切口的涨圈的环形槽[33];③将内挡油环的外环面处理成超疏油膜层,将外挡油环的外环面处理成超疏水膜层[34];④增加径向密封以及轴向密封的长度间隙比[35];⑤将密封齿齿形锐化(减小夹角和齿顶长㊃571㊃第4期杨树峰等:高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀度)[36];⑥将迷宫密封更改为阶梯式迷宫密封,减小密封间隙,增加密封空腔[37]㊂通过采用不同的结构方案,阻止箱体内润滑油泄漏以及外界水分㊁杂质进入箱体㊂(2)密封数值模拟㊂学者们主要采用了数值模拟和实验研究相结合的方式进行密封数值模拟,裘雪玲[38]从不同压比㊁密封齿顶间隙㊁进气预旋等方面对泄漏量进行研究;田华军等[39]从密封齿的节流间隙尺寸㊁齿间回油效果㊁齿尖厚度等方面展开研究;还有学者研究空腔数量和深度[40-41]㊁进出口压差㊁转速[42]对泄漏系数的影响㊂2 5 2㊀润滑性能研究国内高速动车齿轮箱齿轮油一般是选用设备说明书上推荐的品牌及型号,但是由于受到运行环境及复杂工况的影响,有时需要根据齿轮载荷㊁摩擦副相对速度㊁工作温度等参数选取[43]㊂有学者通过在齿轮油中添加TiO2[44]或者钼元素[45]来提高齿轮油的抗载和耐磨性能㊂齿轮油在不同转速和载荷下表现出的摩擦特性也不同[46],刘杰等人[47]提出了有效润滑油量的概念,并探讨与浸油深度㊁大齿轮转速的关系,当齿轮啮合线速度为35m/s时,搅油损失急剧增大[48],中车的高军团队通过实验方法对齿轮油中的硫添加剂[49]和换油周期[50]进行了研究㊂2 6㊀齿轮箱性能研究动车组齿轮箱传动系统性能一直是研究重点,目前主要采用仿真实验和在线监测的方式来评估齿轮箱性能㊂(1)在仿真实验方面,研究人员将齿轮箱温度㊁振动[51]㊁噪声[52]㊁传动效率㊁可靠性为评价指标,采用定性㊁定量的筛选方法,开发了动车组齿轮传动性能综合评价软件[53]㊂有学者针对运行中存在的负压现象,研制了相关实验设备[54],以验证箱体性能㊂(2)在在线监测方面,有学者通过研究齿轮油中铁元素性能的退化数据[55],建立了齿轮箱的性能评价方法;学者还研制了基于涡流技术的非接触探伤仪[56];张伟伟[57]设计了基于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的动车组齿轮箱的实时振动监测系统;邓晓宇[58]根据检测数据和非参数的核密度估计方法,建立 齿轮箱振动阈值数据库 与 齿轮系统故障特征频率库 ,确保齿轮箱的安全运行㊂3㊀高速动车组齿轮箱的展望随着我国铁路行业的不断发展,高速动车组运行将呈现 高速㊁重载㊁全天候 的特点[59],而机车驱动系统为适应这些特点,向高速㊁大功率方向发展成为必然趋势,所以必然对齿轮箱的结构㊁承载能力㊁润滑系统及抗胶合㊁振动能力提出更高的要求㊂因此,结合我国高速动车组齿轮箱传动系统的发展现状[60],应从以下几方面加大研究力度:(1)应对高速动车组齿轮箱齿轮从结构设计㊁参数优化㊁动力学性能分析等方面进行创新性研究,开发出适合我国现状的传动齿轮㊂同时,在日常的维修㊁故障解决中及时总结经验,在设计中加以改进,防患于未然㊂(2)目前国内减速机箱体依旧沿用国外的结构,缺乏工业设计㊁艺术设计角度的创新,应该用人机交互等新的设计方法对箱体外观进行研究㊂(3)关于高速动车组列车齿轮箱在线监测㊁故障诊断技术方面的研究还不够深入,难以建立产品的故障诊断与健康管理系统,核心的振动机制研究和故障特征的提取及其对应的信号分析方法都有待深入研究㊂(4)针对高速动车组齿轮箱在极端㊁恶劣环境中运行的研究不够深入,运行中齿轮箱外围气压为瞬态㊁交替变化,导致齿轮箱内气液流场比较复杂㊂用于齿轮箱运行过程相关仿真及实验的设备比较缺失㊂在齿轮箱轻量化设计制造㊁润滑密封㊁高可靠性等方面应重点攻关㊂4㊀结束语高速动车组齿轮箱的设计是一项系统工程,我国对高速重载牵引齿轮箱的研究起步较晚,整体水平与发达国家相比还有较大差距㊂本文作者从高速动车组齿轮箱的结构出发,在齿轮㊁轴承㊁支架㊁箱体㊁密封润滑等方面综述了国内外的研究现状,最后从齿轮设计制造㊁箱体外观设计㊁在线检测㊁极端场合等方面展望了齿轮箱未来的研究方向㊂参考文献:[1]高小平.高速动车齿轮箱产品开发中的计算仿真应用[J].轨道交通装备与技术,2015(5):1-4.GAOXP.ApplicationofcomputationalsimulationinthedevelopmentofgearboxesforhighspeedEMUs[J].RailTransportationEquipmentandTechnology,2015(5):1-4.[2]王伯铭.高速动车组总体及转向架[M].2版.成都:西南交通大学出版社,2014:242-253.[3]褚衍顺.高速重载齿轮传动系统稳定性研究[D].大连:大连理工大学,2012.CHUYS.Studyonstabilityofhighspeed&heavyloadgeartrain[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2012.[4]全克博.CRH2型动车组齿轮系统动力学特性分析[D].成都:西南交通大学,2015.QUANKB.ThedynamicsanalysisofCRH2multipleunitsgearsystem[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2015.[5]杨萌.高速列车传动系统齿轮可靠性建模研究[D].北㊃671㊃机床与液压第49卷京:北京交通大学,2014.YANGM.Researchonreliabilitymodelingofthetransmis⁃siongearsinthehighspeedtrain[D].Beijing:BeijingJiao⁃tongUniversity,2014.[6]曹从庆.机车车辆齿轮参数化CAD系统研究[D].成都:西南交通大学,2012.CAOCQ.ResearchonaparameterizedCADsystemforthevehiclegear[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2012.[7]黄琦.高速列车传动齿轮齿廓修形及箱体优化设计[D].大连:大连理工大学,2012.HUANGQ.Researchongearprofilemodificationandtheoptimizationdesignforgearboxofhigh⁃speedtraindrivesystem[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2012.[8]HUZH,TANGJY,ZHONGJ,etal.Effectsoftoothprofilemodificationondynamicresponsesofahighspeedgear⁃ro⁃tor⁃bearingsystem[J].MechanicalSystemsandSignalPro⁃cessing,2016,76/77:294-318.[9]李绍彬.高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D].重庆:重庆大学,2004.LISB.Studyoncoupledthermo⁃elasticdeformationandnonlineardynamicemulateabouthigh⁃speed,heavy⁃loadgeartransmissionssystem[D].Chongqing:ChongqingUni⁃versity,2004.[10]姚阳迪.基于热弹变形的高速重载齿轮修形研究[D].重庆:重庆大学,2010.YAOYD.Modificationresearchofhigh⁃speedandheavy⁃loadgearbasedonthermo⁃elasticdeformation[D].Chongqing:ChongqingUniversity,2010.[11]杨玉良.斜齿轮系统热弹耦合及修形减振研究[D].大连:大连理工大学,2016.YANGYL.Researchonthermo⁃elasticcouplingandvi⁃brationdampingwithmodificationofhelicalgearsystem[D].Dalian:DalianUniversityofTechnology,2016.[12]范乃则,田华军,裴帮,等.基于KISSsoft动车组传动齿轮修形优化设计[J].机械传动,2017,41(3):83-87.FANNZ,TIANHJ,PEIB,etal.Modificationandopti⁃mizationdesignofmotortrainunittransmissiongearbasedonKISSsoft[J].JournalofMechanicalTransmission,2017,41(3):83-87.[13]LIUG,PARKERRG.Dynamicmodelingandanalysisoftoothprofilemodificationformultimeshgearvibration[J].JournalofMechanicalDesign,2008,130(12):121402.[14]陈思雨,唐进元,王志伟,等.修形对齿轮系统动力学特性的影响规律[J].机械工程学报,2014,50(13):59-65.CHENSY,TANGJY,WANGZW,etal.Effectofmodi⁃ficationondynamiccharacteristicsofgeartransmissionssystem[J].JournalofMechanicalEngineering,2014,50(13):59-65.[15]张亨飏.高速动车轴承试验台的开发与研究[D].长春:吉林大学,2017.ZHANGHY.Designandresearchonthetestrigofhigh⁃speedrailwayrollingbearings[D].Changchun:JilinUni⁃versity,2017.[16]吴成攀,阙红波,王本涛,等.典型动车组齿轮箱轴承的计算[C]//铁路车辆轮轴技术交流会论文集.大连,2016:107-112.[17]李春蕾,吴承攀,赵艳英,等.标准动车组齿轮箱轴承的选型及开发[C]//铁路车辆轮轴技术交流会论文集.大连:中国铁道学会,2016.[18]刘志恒,张红军.轴箱轴承轴向自由间隙对机车动力学影响分析[J].铁道学报,2006,28(2):48-52.LIUZH,ZHANGHJ.Influenceofaxialfreeclearancesofaxleboxbearingsonlocomotivedynamics[J].JournaloftheChinaRailwaySociety,2006,28(2):48-52.[19]HOLZAPFELM,BASSMANNT.Designinghigh⁃perform⁃ancedrivesfor350km/hhigh⁃speedtrainoperation[J].RailEngineeringInternational,2005,6(4):201-206.[20]胡伟钢,刘志明,李强,等.高速列车齿轮箱载荷识别方法研究[J].铁道学报,2020,42(12):50-57.HUWG,LIUZM,LIQ,etal.Loadidentificationmethodforhigh⁃speedtraingearbox[J].JournaloftheChinaRail⁃waySociety,2020,42(12):50-57.[21]刘杰,刘世军,郭熛,等.基于有限元的高铁齿轮箱箱体载荷计算与结构分析[J].机械传动,2016,40(2):77-81.LIUJ,LIUSJ,GUOB,etal.StructuralanalysisandloadcalculationofCRH380high⁃speedrailgearboxbasedonfiniteelement[J].JournalofMechanicalTransmission,2016,40(2):77-81.[22]YANGJW,YANGMH,LIX,etal.Strengthanalysisandexperimentofhighspeedrailwaygearboxbracket[J].TheOpenMechanicalEngineeringJournal,2015,9(1):266-270.[23]李众.高速动车组转向架齿轮箱安装方式研究[D].成都:西南交通大学,2017.LIZ.Researchoninstallationmethodofgearboxforhigh⁃speedtrains[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2017.[24]王富民,李捷,杨建伟,等.地铁齿轮箱箱体模态及谐响应分析[J].机械传动,2015,39(9):146-150.WANGFM,LIJ,YANGJW,etal.Modalandharmonicresponseanalysisofsubwaygearboxhousing[J].JournalofMechanicalTransmission,2015,39(9):146-150.[25]袁文东.标准动车组齿轮箱箱体强度分析与寿命预测[D].北京:北京交通大学,2016.YUANWD.Analysisonthestrengthandfatigue⁃lifepre⁃dictionofstandardhigh⁃speedEMUgearboxhousing[D].Beijing:BeijingJiaotongUniversity,2016.㊃771㊃第4期杨树峰等:高速动车组齿轮箱设计研究现状及趋势㊀㊀㊀[26]潘红明.基于三区间法的高速动车组齿轮箱体疲劳寿命研究[D].成都:西南交通大学,2016.PANHM.Studyongearboxfatiguelifeanalysisbystein⁃bergmethod[D].Chengdu:SouthwestJiaotongUniversity,2016.[27]HUWG,LIUZM,LIUDK,etal.Fatiguefailureanalysisofhighspeedtraingearboxhousings[J].EngineeringFail⁃ureAnalysis,2017,73:57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小型变速箱体的车削夹具

・ 7 7・
小型变速箱体 的车削夹具
刘统斌
( 广东省韶 关市粤 北技 工学校, 广东 韶关 5 1 2 0 0 0 ) 摘 要: 本文介绍一种加工变速箱体的夹具的设计及使 用方法。该夹具构思新颖 , 使箱体部件一次安装, 可以在三个工位上加工三个孔 系, 保证 了变速箱体的加工精度及孔 系之 间的平行度 , 简化 了装夹难度 , 降低 劳动强度和操作技术要求 , 从 而提 高了加工质量和工作效率。 关键 词: 车床 夹具; 三 工位; 镗孔; 精度 前言 : D B L型脉动无级变速器是我校早期开发的一种无级变速器 , 该变速器是由相位差为 9 0  ̄的同相并列连杆机构与单向超越离合器组成 的机构式, J E 速器。 箱体是该无级变速器的—个重要零件, 其三个 孔系的加工尺寸精度和位置精度将直接关系到无级变速器的寿命。 艺来加解决。 但 由于受到我校的设 , 在普通车
3 夹具的使用方法
0 ’ 糊 。当 孔0 1 捌 中 心 自 夹紧。 度 铱鼬 扛: 具拧 T 槽螺钉。 3 . 2 加工孔系 0 3 。 孔0 3 的 加工工序为扩孑 L 3 榴 L 3 9 . B H s )  ̄ 3 鼻 加 0 1 。 孔O l 肋Ⅱ ] = ] 睛 为蝴 l 御 l H 域 浮动铳 4 O J 8 7 ) o
2夹具的设计原理及主要结构
L 0 4 0 J 劝Ⅱ 工方
1 . 夹具体 2 . 定位 器 3 . T型螺钉 4 . 配重块 I 5 . 配重块 Ⅱ
6 . 分度机构
镗孔夹具 设计的指导思想是采用工序集中 原则 , 在普通车床 匕 对箱 体部件三孔加工—次定位完成 沙 了定位误差确 保箱体孑 L 系加工质量。
正文: 1 箱体技术要求和工艺方法
金属带式无级变速器锥盘母线的优化设计

。
1.2.2
传动系无级自动变速的分类及其评价
[4][5]
实现传动系无级自动变速的方法主要有两种 (1) 液力机械传动自动变速
:
目前广泛应用的型式是液力变矩器与有级式行星齿轮传动的综合, 是液力变 矩器的无级和行星齿轮的有级的结合,在当今汽车变速器中占有主导地位。 但是它存在传动效率低速型无级变速器 节流调速存在较大的溢流损失和节流损失,效率较低,因此通常采用的是容 积调速的型式。1962 年日本本田公司生产的吉诺车(J Junon Scooter)即采用了图 示的容积调速型式。通过连续改变发动机的变量排量,即输出无级变化的车速。静 液传动式无级变速器结构简单,调速容易,但效率较低,使用寿命和可靠性还不够 理想,目前只在某些军用车辆上有所应用。 5. 液力机械传动式无级变速器 液力变速器由泵轮、涡轮、导轮三部分组成。原动机带动泵轮旋转,对油液做 功,机械能转变为油液的动能,具有一定动能的油液冲击涡轮叶片,液能转变为机 械能,车轮与涡轮相连,驱动车辆前进。涡轮对车辆行驶条件的变化起扭矩补偿作 用,使车速相应地连续变化。 由于液力变速器的变速范围较窄,常在后面增加一级机械传动,使输出转速在 更大的范围内连续变化,构成液力机械式无级变速器。 在美国, 液力机械式无级变速器在轿车上的装车率已达 90%以上, 市内公共汽 车的装车率则几乎达 100%。但液力机械无级变速器结构复杂、造价高、效率也不 够理想。
目前国内汽车上广泛应用的仍是传统的手动有级式齿轮变速器(Manual Transmission 即 MT) , 与手动换档变速相比, 无级自动变速具有以下显著的优点 : (1) 简化操纵,减轻了司机的疲劳强度,提高了行车的安全性。据统计,汽车 在交通负荷大的市区行驶时,每行驶 100 公里驾驶员须换挡 400~600 次, 踏离合器 600~700 次,也就是每隔 30~40 秒须操作一次。如此频繁操作, 使驾驶员在精神上和体力上感到疲劳,分散注意力,易引发交通事故。而 自动变速,驾驶员只要控制油门就可以了,使轿车易于驾驶。 (2) 它可使汽车在行驶过程中处于良好的状态。对于有级式机械传动,其速比 的变化常依赖于驾驶员的经验与技术。因而汽车的行驶性能与驾驶技术有 密切关系。而无级变速,其速比可根据行驶条件按汽车最佳性能自动地改 变,消除了人为换档技术的影响。 (3) 汽车驾驶过程中舒适、平稳,在起动及速比变化时无过大的冲击或抖动。 (4) 改善了汽车排放。汽车行驶时排出的有害物质含量常与发动机工作状态有 关,发动机非稳态时排出的废气中有害物质含量高;而有级式机械传动, 速比变化量由人工操作完成, 常使发动机处于非稳态工况。 对于无级变速, 可控制发动机在排放污染较少的工况下工作。 (5) 提高了车辆的行驶平顺性和机件的寿命。采用手动机械换档变速器,在车 辆起步或换档时往往出现不同程度的冲击或颠簸。这一方面使乘坐者感到 不适,影响了车辆的行驶平顺性;另一方面,频繁出现的冲击载荷,将会 使发动机及传动系统零件的寿命大大降低。无级变速器其速度连续平缓地 变化,因而消除了这方面的不足。 正由于无级变速传动有如此众多的优点,因而汽车特别是轿车,采用无级变速传动 系已成为趋势。据统计,手动有级式齿轮变速器在汽车上的应用逐年减少,而各种无级 自动变速器逐年增加,已超过 50%
转角可调的行星齿轮无级变速器的研究

0 引 言
置使 从 动摆 杆 变 幅 摇摆 , 而带 动 安装 在输 出轴 上 从 的单 向超越 离合器 正 、 反转 动 , 到输 出轴 的无 级 变 达
无级变 速是 适 应 现 今 生 产 过 程 机 械 化 、 自动 化 速运动。笔者对国内正在使用 的该类产品的性能进 发展及 改 善 一 般 机 械 所 必 需 的 一 种 传 动 形 式 。 目 行 分析认 为 , 装 置存在 构件 数量 多 、 出速 度 脉动 该 输
吴 明
W U i g M n
( 浙江省水利水 电投资集团公司 , 浙江 杭州 30 2 ) 10 0
(hjn tr osr nyadH d pw rnetet o pn, aghu302 C i ) Z eagWa nev c n yr o e vs n C m ay H nzo 100,h a i eC a o I m n
关 键 词 : 角 ; 星 齿轮 ; 速 转 行 调
中图分类号 : 12 45T 3 . r 3 .2 :H124 )7— 0 2 0 10 —64 (O 70 0 1 ~ 4
A sr c : o e y  ̄y li t n lc si ud i u ec a g t n r u h t ec n r f e g ie c ce i p - b t a t R l rh t cod moi o u g ie er l h n e i o a l e t o g e t o t u d i l s e l x o n c n i h h e h r n
液力变矩器研究现状与发展趋势

液力变矩器研究现状与发展趋势摘要:综述目前国内外液力变矩器设计分析理论的发展过程,内流场分析方法和液力变矩器关键部件设计方法的研究现状,对所使用的理论计算方法、实验方法进行了分类、介绍和评价,总结了相应的研究进展和取得的成果,并在前人研究成果的基础上,探讨了液力变矩器研究的发展趋势。
关键词:液力变矩器;流场分析;三维流动;设计前言液力变矩器是以液体为介质,利用液体的相互作用引起机械能与液体动能之间的相互转换,通过液体动量矩的变化来改变传递转矩的传动装置。
液力变矩器具有自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振隔振及无机械磨损等优良特性,延长了动力传动装置的使用寿命,提高了乘坐的舒适性、安全性及通过性,因此广泛应用于汽车、军用车辆、工程机械、石油、冶金、矿山及化工机械等领域,是车辆自动变速系统的主要部件。
液力变矩器主要包括泵轮、涡轮和导轮三个部件,如图1所示。
泵轮由发动机驱动;涡轮与变速器输入轴相连,导轮则通过单向离合器安装在变速器壳体上。
工作液在各工作轮组成的闭合循环道内流动,通过动能的变化来传递扭矩。
图1液力变矩器基本组成1液力变矩器设计方法液力变矩器的设计主要是指变矩器的循环圆设计、叶片设计、特性计算、整体结构设计以及一些关键零部件的设计,由于叶片参数直接影响到变矩器的性能,因而是液力变矩器的设计的关键是叶片设计。
循环圆和叶片的设计方法通常有经验设计法、相似设计法和理论设计法三种。
在实际的设计过程中,这三种方法是综合应用的,主要分为两个环节:一是基于束流理论的参数设计。
二是在试制产品试验结果的基础上根据经验规律进行改进。
其中,试验改进环节消耗大量的成本和时间,几乎占据整个设计过程的80%以上。
而且众多环节需要经验确定,使得设计具有很大的不确定性。
基于建模和计算的复杂性和液力变矩器流场的特殊性,液力变矩器叶片设计的理论基础已由一维流动理论、二维流动理论发展到三维流动理论。
(1)一维流动理论:将工作轮中的总液流假设成由许多流束组成,认为叶片数无穷多,厚度无限薄,忽略粘性对流场的影响,简化很大,具有一定的工程实用价值,能反映流体作用的宏观效果,但不能正确反映宏观效果的微观原因,与液力变矩器实际内流场差别较大。
液压传动技术的发展状况及发展趋势
液压传动技术的发展状况及发展趋势班级:模具2班学号:液压传动技术的发展状况及发展趋势摘要:液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛.如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等关键词:液压传动工业应用发展方向优点及缺点一、液压传动的发展概况液压传动是一门新的学科,虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理,18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,液压传动技术已有两三百年的历史,但直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。
在第二次世界大战期间,由于战争需要,出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。
第二次世界大战结束后,液压技术迅速转向民用工业,液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。
20世纪60年代以后,液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。
因此,液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。
液压传动技术广泛应用了如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、及新工艺和新材料等高技术成果,使传统技术有了新的发展,也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。
尽管如此,走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破,应当主要靠现有技术的改进和扩展,不断扩大其应用领域以满足未来的要求二、液压传动的工业应用液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛,如一般工。
业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
汽车自动变速器发展综述
第38卷第10期2010年10月同济大学学报(自然科学版)JO URNAL OF TON GJI UNIVERSITY(NATURAL SCIEN CE)Vol.38No .10 Oct.2010文章编号:0253 374X(2010)10 1478 06DO I :10.3969/j.issn.0253 374x.2010.10.014收稿日期:2009-06-22基金项目:上海市科委资助项目(06dz 11002,08dz 1150401)作者简介:吴光强(1965 ),男,教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为汽车设计及理论.E mail:w uguan gqiang@汽车自动变速器发展综述吴光强1,2,孙贤安1(1.同济大学汽车学院,上海201804; 2.东京大学生产技术研究所,东京153-8505)摘要:对目前国际上5种自动变速器进行了全面系统地介绍.阐述了各种自动变速器的传动机理,给出其发展历史及国内外研究现状.从数字仿真技术、起步控制、换挡规律制定、换挡品质优化、执行机构设计以及制造工艺等角度提出了自动变速器的共性关键技术.总结了各种自动变速器的主要生产厂商以及在国内汽车市场应用情况.最后对比了其优缺点,并提出发展趋势.关键词:自动变速器;起步控制;换挡规律;换挡品质中图分类号:U 463.212文献标识码:ADeve lopment Survey of AutomobileAutomated TransmissionWU Guangqia ng1,2,SUN Xian an1(1.C olle ge of Au to mo tiv e Studi es,To ngji Univ ersity,Sha ng ha i 201804,C hin a ;2.Institute of Indu stria l S ci enc e ,the Unive rsity o f To ky o,To ky o 153-8505,Ja pa n )Abstract :Five automated transmissions popular ininternational automobile market are introduc ed system atically.Transmission principle of five transmissions is expatiated,and development history and state of art of the automated transmissions are advanced.From the perspective of simulation skill,launch control,shifting schedule establishment,shifting quality optimized,actuator design,and produc t manufacture,the sam e key techniques of automated transmissions are proposed.Representative m anufacturers and the a pplication status in China ma rket are listed.Advantages and disadvantages of automated transmissions are compared,and development perspective is presented.Key wo rds :automated transmission;launch control;shifting schedule;shifting qua lit y变速器是传统汽车和混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件.变速器的性能对整车的动力性、经济性、舒适性等有着重要的影响.近年来,随着汽车保有量的大幅上升,驾驶经验欠缺的司机数量的急剧增加以及石油价格的不断上涨,能源危机似乎一触即发,人们迫切需要一种操纵简便、节能环保的汽车.装载自动变速器的车辆,使驾驶员不再像驾驶手动变速器(manual tr ansmissio n,MT )汽车那样频繁地使用离合器踏板,且具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适性好等诸多优点,因此,其市场占有率在逐步提高.目前,国际上自动变速器主要有以下5种:液力机械式自动变速器(automatic rransmission,AT )、电控机械式自动变速器(automated mechanical tr ansm issio n,AM T )、机械无级式自动变速器(co ntinuously v ariable transmission,CVT )、无限变速机械式自动变速器(infinitely variable tr ansm issio n,IVT )、双离合器式自动变速器(dual clutch transmission,DCT ).国内外相关论文很多,但是都没有能够对这5种自动变速器进行系统地介绍,也未对其各方面性能进行详细对比.本文在综合前人研究的基础上,分析了5种自动变速器的传动机理、发展历史、研究现状、生产与应用情况和优缺点,总结其共性关键技术,提出发展趋势,以达到对自动变速器的全面认识.1 自动变速器传动机理1.1 液力机械式自动变速器A T 由液力变矩器、定轴式/动轴式变速器组成,通过液力传递和齿轮组合的方式实现变速变矩.由于液力变矩器速比在一定范围内可以连续变化,所以AT 是分段无级变速,且属于动力性换挡,即换挡过程中动力不间断.根据挡位数目不同,可以分为4速、5速、6速以及7速AT 等类型.第10期吴光强,等:汽车自动变速器发展综述1.2 电控机械式自动变速器AMT是在MT和离合器基础上配备一套电控执行机构通过自动切换挡位以达到更好传递动力目的的部件.换挡过程中AM T存在动力中断,是非动力性换挡.根据执行机构作动方式的不同,AM T可以分为电控电动、电控液动和电控气动3种类型. 1.3 机械无级式自动变速器CVT在其速比变化范围内消除了有级式自动变速器的挡位概念,实现了真正意义上的无级变速,变速过程更加平稳、迅速,可使汽车获得更好的动力性、燃油经济性以及低排放性能.CVT种类很多,目前应用的主要有带式和链式2种.带式CVT应用最为广泛,通过主、从动带轮的可动锥盘轴向运动改变传动半径,从而实现速比无级变化.1.4 无限变速机械式自动变速器IVT是一种无限变速传动机构,由速变器与行星排结合而形成的.它可在不需倒挡齿轮的情况下实现倒挡,进一步扩展了速比范围;也可以在没有诸如液力变矩器或起步离合器等装置的情况下实现汽车起步.根据速变器类型不同,可以分为带式、半环形和全环形等形式.对于带式速变器的IVT,其传动机理与带式CV T类似,但是它能够实现正反向的无级变速.图1为IV T典型结构,速变器输入轴与行星排太阳轮连接,作为IVT输入轴,速变器输出轴与行星齿轮架连接,则齿圈作为IVT输出轴,输出动力.图中, in, ou t为IVT输入、输出转速; PG, V, FR分别为行星 排、速变器、常啮合齿轮副的传动比.图1 无限变速机械式自动变速器典型结构Fig.1 Typiacl s tructure o f infinitelyvariab le transmissio n这种IVT有3种可能的功率流形式(如图1).其中一种是没有功率回流(图1中!代表该形式下的功率流流向),但是这种情况下IVT速比范围小于速变器速比范围[1],实用价值不大;另外2种功率流形式(图1中∀和#所示)会有一定的功率回流,尽管影响传效率,但是可以实现正向、反向以及空挡行驶.根据各组件的转速、转速和功率关系,得到功率流形式∀和#情况下IVT各关系如表1所示。
变频器常见故障及解决方案
变频器常见故障及解决方案目录一、变频器基础知识 (3)1.1 变频器的定义与功能 (3)1.2 变频器的基本构成和工作原理 (4)1.3 变频器的应用领域 (6)二、变频器常见故障类型 (7)2.1 电源故障 (8)2.1.1 电源输入故障 (9)2.1.2 电源输出故障 (10)2.2 电机故障 (11)2.2.1 电机过热 (11)2.2.2 电机振动 (12)2.2.3 电机转速异常 (13)2.3 控制电路故障 (15)2.3.1 控制信号故障 (16)2.3.2 继电器故障 (17)2.3.3 指示灯故障 (18)2.4 通信故障 (18)2.4.1 通信接口故障 (20)2.4.2 通信协议故障 (20)2.5 其他故障 (21)2.5.1 烟雾故障 (22)2.5.2 过载故障 (23)三、变频器故障诊断与检查方法 (24)3.1 诊断工具与设备 (25)3.2 诊断方法与步骤 (26)3.3 故障诊断技巧 (27)四、变频器常见故障解决方案 (28)4.1 电源故障解决方案 (29)4.1.1 检查电源线路 (30)4.1.2 更换电源电容 (31)4.1.3 修复电源模块 (32)4.2 电机故障解决方案 (33)4.2.1 检查电机绕组 (34)4.2.2 清洁电机表面 (36)4.2.3 更换电机轴承 (36)4.3 控制电路故障解决方案 (37)4.3.1 检查控制电路板 (37)4.3.2 更换损坏的元器件 (38)4.3.3 重新布线或焊接 (39)4.4 通信故障解决方案 (40)4.4.1 检查通信接口 (41)4.4.2 重新配置通信参数 (42)4.4.3 升级通信协议 (43)4.5 其他故障解决方案 (45)4.5.1 清理烟雾 (46)4.5.2 减载或优化负载 (47)4.5.3 更换损坏的部件 (47)五、变频器的维护与保养 (48)5.1 定期检查与维护 (49)5.2 清洁与润滑 (50)5.3 防尘与防潮 (51)六、总结与展望 (52)6.1 变频器故障处理的重要性 (53)6.2 未来变频器技术的发展趋势 (54)一、变频器基础知识变频器是一种用于交流电机调速的电力电子设备,它能够实现对电机的精确控制,从而提高电机的运行效率、稳定性和可靠性。
直流无刷电动机及其调速控制
直流无刷电动机及其调速控制1.直流无刷电动机的发展概况与应用有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来,以其优良的转矩控制特性,在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。
但是,有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点,它降低了系统的可靠性,限制了其在很多场合中的使用。
为了取代有刷直流电动机的机械换向装置,人们进行了长期的探索。
早在1917年,Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷,从而诞生了无刷直流电机的基本思想。
1955年美国的等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利,标志着现代无刷直流电动机的诞生。
无刷直流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步,在无刷直流电动机发展的早期,由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段,可靠性差,价格昂贵,加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约,使得无刷直流电动机自发明以后的一个相当长的时间内,性能都不理想,只能停留在实验室阶段,无法推广使用。
1970年以后,随着电力半导体工业的飞速发展,许多新型的全控型半导体功率器件(如GTR、MOSFET、IGBT等)相继问世,加之高磁能积永磁材料(如SmCo、NsFeB)陆续出现,这些均为无刷直流电动机广泛应用奠定了坚实的基础。
在1978年汉诺威贸易博览会上,前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了 MAC无刷直流电动机及其驱动器,引起了世界各国的关注,随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流系统的热潮,这业标志着无刷直流电动机走向实用阶段。
随着现代永磁材料和相关电子元器件的性能不断提高,价格不断下降,无刷电动机的到了快速发展,并被广泛应用于各个领域,例如,在数控机床、工业机器人以及医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺机械和家用电器等小功率场合,计算机的硬盘驱动和软盘驱动器器中的主轴电动机、录像机中的伺服电动机等。
2.直流无刷电动机的基本结构和工作原理直流无刷电动机的结构直流无刷电动机的结构示意图如图2-1所示。
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( co l f e h ncl n lc i l n ier g N nh n nvr t, a ca g3 0 2 , hn ) S h o o c a i dEet c g ei , a ea gU i sy N h n 3 0 9 C i M aa raE n n ei n a
l , 印 卵抛 d 《 Ky 。 。p seV rw npnp; V ew :mu e pda ; 。 grc oe 。 ep sp e ii e f 眦m
中 图分类 号 : H1 2 文 献标识 码 : T 3 A
1引言
机械无级变速器是适合 现代 生产工艺流程机械化 、自动化 发展 以及改善机械工作性能 的一种通用传动装置。其 功能主要 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
明 显 减小 了 。
求…。 从机构的角度 出发 , 目前能够实现无级变速 的机构 比较多 。 概括来讲可以分 为: 链式 、 摩擦式 、 带式和脉动式 四大类 。 脉动式无级变速器 是由连杆 ( 或凸轮) 单向超越 离合器等 、 机构联合构成 的一种组 合机构 。由于传动部分采用几何 封闭的 低副机构 , 因此具有工作 可靠 、 承载能力高 。 可实现大范围变速 的要求 , 且最低输 出转速可 以为零 , 凋速方便等优点 。作 为机械 无级变速器 的一 种主要类 型 ,脉动式无级变速器近些年来发展 较快 , 在石化 、 农业 、 医药 、 品 、 食 化工等行业有了广泛的应 用 , 并
且 显 示 了较 为 乐 观 的发 展 前 景 。
图 1变速器基本结构
2基本原理
脉动式无级变速器 是传 动机构 ( 连杆或凸轮机构 ) 输出机 、 构和调速机构三部分 组成的凋速装置 …。图 1 为脉动式无级变 速器 的基本结构 ( 中传动机构为连杆机构) 其 。变速器输入轴的 匀速旋转运动 由衄柄传 递给连杆 , 连杆 ( 或凸轮 ) 机构将之转换
鞴 式 级 速 传 研 及 展 况 脉动 无 变 器 动 究 发 概
李 丹
.
黄 兴元 ( 昌大 学 机 电工 程学 院 , 昌 30 2 ) 南 南 3 09
a a d n Re e r h o ta s s in o mp le se ls p e a it r n v riw f e eo me t s a c n r n miso fi us t pe s s e d v r o d o e ve o v lp
大, 角速度 曲线越平 缓 , 脉动值就越小 , 出特性就越优 ; 输 但行程
0
速 比系数越过大将使 回程的加速度增 大 ,并且 过大 的加速度变
化率会引起振动 , 降低变速器的效率 。另外 , 为了提高平 面连杆
机构的传力性能 , 一般 限定了最小传动角的值 , 即 研究表明 ,随着极位夹角 0 增大 ,机构最小传动角
以下几种类型 : 连杆式 、 凸轮式 、 组合式 、 空间机构 式 【】 1。
式 中: 、 山 m 山 一、山 ——分别为输出轴的平均角速度 、 最大和
最小角速度。
由上式可知 , 6与输出轴的角速度密切相关 , 因此极位夹角 ( 或行程速 比系数 ) 成为影响 6的主要因素。行程速 比系数越
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成摇杆 的往复运动 ,最后单 向超越离合器将摇杆的摆动转换为
输 出轴 的单 向脉动性旋 转运 动。如图 2 所示 , 一a 单相机构只输 出实线部分 , 虚线部分则被滤掉 。 导致 了输 出轴 的转动不连续 。
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★来 稿 日期 :0 5—0 20 8—2 4
维普资讯 一Fra bibliotek18一 6 李 丹等 : 脉动 式无 级 变速 器传 动研 究及发展 概 况
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第 9期
速器输入输出速度的转换。根据结构不同 ,主传 动机构可分为
维普资讯
第 9期
216年 9月 ( 0
文 章 编 号 :0 1—3 9 2 0 )9—0 6 10 97(0 6 0 17—0 2
机 械 设计 与 制造
Ma h n r De in c iey sg & Ma u a t r n f cu e — 1 7— .6 .
、 一
图 2 ( ) 相 结 构 a单
因 此 , 了避 免 输 出轴 间歇 转 动 , 高 运 动 的 平 稳 性 , 速 器 必 2 1传 动机 构 为 提 变 . 须设 计成相 互具 有一定 相位差 的多 组的传动机 构与超 越离 合 传动机构是脉动式无级变速器 的主体 ,通 过它 可以实现变
> 0 …。 /4 。 的极大
值将减小 ; 若要 满足机构许用传动角的要求 , 则极位夹角不宜过
图 2( ) 相 结 构 b三
大, 一般有 0 2 。近似值 ) 即 ≤13 t 。以上的分析都是 <  ̄ 5( , .2
由于连杆机构具 有特殊的结构学特性 ,因此它成为主传 动 在非调速状态下进行的 ; 在调速过程中 , 传动机 构尺寸的改变也 机构的主要形式 , 并得 以广泛应用。函数发 生机构 的选择 , 一方 会使极位夹角 0 一同改变。一般速度波动都会 随着传动 比的增 面要求 良好 的传动可靠性 ,能满足输出运动的特殊要求 和 良好 大和平均输 出角速度的上升而变小 。 的动力 学性能 以及较高的机械效率 ;另一方 面还要求调速 范围 此外 , 相数也对 6产生较大的影 响。从 图 2可知相数越多 ,
内连 续 变化 。 以满足 机 器 或 生 产 系 统在 运 转 过程 中不 同工 况的 要
器的共 同组 合。 2一 图 b所示三相结构 , 实线 部分 为输 出速度 , 显 然最小角速度由单相结构 时的零变 为现在交点 s 处的最小角速 度 。 出角速度的变化幅度大为减小 , 输 可见输 出速度 的脉动幅度