脉动式无级变速器以其结构简单 、传动可靠而 得到广泛应用. 它主要由传动机构 、输出机构 (超越 离合器 )和调速机构几个基本部分组成. 其工作原 理主要是采用连杆 (或其它类型 )机构组成一个相 , 由至少三个相组成一个无级变速机构 ,通过超越离 合器的过滤作用 ,滤掉低于某一速度值的转速 ,输出 符合单向离合器过滤条件的转速 ,而无级调速主要 通过调速机构改变连杆机构中各杆件之间的尺寸比 例关系实现 [ 122 ] .
传动原理为 :当主动输入轴 1转动时 ,通过输入 曲柄 2带动与其有相对转动的行星齿轮 3与固定内 齿轮 6相啮合 ,则行星齿轮 3 上任意点作内摆线运 动. 现取行星齿轮 3的齿数为 Z3 ,内齿圈齿数为 Z6 , 且满足 Z6 = 2Z3. 根据渐开线齿轮尺寸计算公式知 , 其节圆直径 (此处节圆直径与分度圆直径相等 ) 满 足 2R = 4 r. 因此 ,当行星齿轮 3 在内齿圈 6 中转动 时 ,其节圆上任意一点的运动为通过内齿圈 6 中心 的简谐直线运动. 现在行星齿轮 3 节圆上 (分度圆 上 )任选一点作驱动销 5, 在行星齿轮 3 运动时 , 驱 动销 5作通过内齿圈 6 中心的简谐直线的驱动下 ,沿垂直方向作直线运动 , 进 而通过连杆 7带动输出曲柄 8作往复摆动或整周旋 转运动 ,从而驱动中间轴 9 作往复摆动或整周旋转 运动. 这里连杆 7和输出曲柄 8的长度均等于 r.
众所周知 ,渐开线齿轮啮合 ,其节圆作纯滚动. 当一对渐开线齿轮组成内啮合副时 ,外齿轮分度圆 上一点的运动轨迹为内摆线. 因此根据上节所述的 内摆线性质 ,可巧妙地设计出一种脉动式无级变速 器 ,其传动机构原理示意简图如图 2所示.
(1. 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院 , 陕西 西安 710048; 2. 湘潭大学 机械工程学院 , 湖南 湘潭 411105)
摘 要 : 针对脉动式无级变速器动力性能差 、效率低下等缺点 ,利用内摆线在特定条件下 为直线的特性 ,将行星齿轮传动机构与曲柄滑块机构相结合 ,提出了一种新型脉动式无级 变速装置. 在完成结构设计的基础上 ,对其特性参数进行了研究. 分析结果表明 ,该脉动式 无级变速器的输出转速在高速时波动较小 ,低速时波动较大 ;由于利用了传动机构的正反 行程 ,因此该变速器的相数少 、结构简单 ;该变速器的传动比可以从 1变化到无穷大 ,在不 停机情况下输出轴可以停转 ,从而兼有离合器的作用. 关键词 : 无级变速器 ; 内摆线 ; 行星齿轮 ; 曲柄滑块机构 ; 脉动 中图分类号 : TH 132. 46文献标识码 : A
与实验研究. 就国内而言 ,脉动式无级变速器研制起 始于 20世纪 70年代初 ,目前的产品大多是在以上 两种机型的基础上加以仿制和改进而来的 ,其结构 型式落后 ,至今没有一套完整 、合理的计算理论与方 法 [8].
扩大脉动无级变速器应用范围的限制因素主要 有两个. 其一是连杆运动时的惯性力难以得到平衡 , 不平衡惯性力和惯性力矩所引起的振动在高速时会 显著增大 ,所产生的动载荷是造成机械效率较低的 重要原因 ;其二是作为输出机构的超越离合器是动 力链的薄弱环节 ,其承载能力和抗冲击能力相对较 差 ,直接制约了脉动无级变速器传递动力的能力. 这 两个制约因素是脉动无级变速器在高速和大功率领 域中应用的主要障碍. 此外 ,其输出运动的脉动不均 匀性也不可能完全消除 [ 1, 8 ] .
从上面的分析可以知道 ,中间轴一般为往复摆 动 ,必须将其转化为单向旋转运动 ,这可以通过设置
为了说明变速原理 ,首先来推导该传动机构中 中间轴 9与输入轴 1角速度之间的关系. 实际上 ,图 2中不考虑齿轮内啮合副后的机构是一个曲柄滑块 机构 ,为了便于分析 ,图 3 表示了该机构的运动简 图 ,为了清楚起见 ,图中各构件的标号与图 2相同 .
在机械式脉动无级变速器领域 ,目前以德国 、美 国和日本的技术水平较高 , 其成熟技术以德国的 GUSA 型及美国的 ZERO 2MAX型系列产品为代表. 文献 [ 324 ]从弹性迟滞特性出发 ,对脉动式无级变 速器的关键部件 ———超越离合器的摩檫动力特性进 行了研究. 文献 [ 526 ]则对其传动效率进行了研究 , 并建立了传动效率与输入扭矩 、驱动轴角速度及传 动比之间的关系. 文献 [ 7 ]提出了一种新颖的平行 盘式无级变速器结构 ,并进行了运动 、动力特性分析
针对脉动式无级变速器的缺陷 ,许多学者进行 了大量的研究. 例如 ,重庆大学为克服脉动式无级变 速器脉动值大 、运动平稳性差 、效率低 、无故障运行 时间短等一系列不足 ,对其脉冲发生机构 (即主传 动机构 )的型综合及其运动学尺度综合进行了大量 研究 [ 9211 ] ,取得了一些有益的成果. 笔者利用齿轮传 动的可靠性好 、传动平稳 、传动效率高等优点 ,将行 星齿轮传动与曲柄滑块机构组合 ,提出了一种新型 的脉动式无级变速器. 该无级变速器利用了传动机
输出机构来实现 ,即在中间轴与输出轴之间配置作 为输出机构的超越离合器. 由于超越离合器具有单 向转动的特点 ,因此经过输出机构后 ,图 4中纵坐标 负半轴部分曲线代表的中间轴转动被过滤掉 ,从而 得到脉动的单向转动输出. 为了保证输出轴获得连 续转动并提高运动的平稳性 ,该变速装置必须设置 多组一定相位差的传动机构与超越离合器. 由图 4 可以看出 ,若每相传动机构中安装一对超越离合器 , 就可由相位差为 90°(或 60°)的两相 (或三相 )传动 机构与四个 (或六个 )超越离合器实现传统意义上 的四相 (或六相 )结构变速器. 如图 5所示为设计的三相新型脉动式无级变速 装置结构原理图. 运动与动力从驱动轴通过齿轮副 传动到输入轴 1与 4,由输入曲柄 2带动行星齿轮 3 在内齿圈 5中转动 ,使驱动销 6 驱动滑槽 7 作直线 运动 ,进而通过连杆 8 带动输出曲柄 9 并驱动中间 轴 10作往复摆动或整周旋转运动 ,中间轴 10上齿 轮副直接驱动或通过过渡轴 11驱动输出轴 12上的 对应齿轮副 ,由输出轴 12上齿轮副中安装的超越离 合器 13或 14驱动输出轴 12转动. 因为结构中有相 位差为 60°的三相传动机构 ,所以输出轴 12为脉动 输出. 变速时只需转动变速手柄 ,通过变速蜗杆 15 带动与内齿圈 5固联的变速蜗轮 ,使内齿圈 5 与行 星轮 3整体转动一个角度 ,从而达到变速目的. 结构上实现图 5 所示原理图并不困难 ,由于使 用的零件都是常见结构 ,在常规机床上就可加工 ,内
作为特例 ,当 β= 0°时 , 中间轴转速等于输入转 速 ,当 β= 90°时 ,中间轴转速等于 0. 因此 ,调节 β角 从 0°～90°变化 , 就可以使中间轴转速从输入轴转 速变化到 0,显然 ,该无级变速装置属于减速型.
方程 ( 2 )表示 , 当滚圆 r沿导圆 R 内周作纯滚 动时 ,若满足 R = 2 r, 则滚圆 r圆周上任意点的运动 轨迹为通过导圆 R 中心的直线 , 即内摆线变为直 线 ,其运动为简谐运动. 利用这种特殊几何关系下内 摆线为直线的特性 ,可设计一种脉动式无级变速器.
构的正 、反行程 ,因此结构简单 、可靠 、效率高 ,且在 不停机状态下 ,可实现工作机的速度由零无级改变 为所需的工作转速 ,因此也可以起到离合器和变速 器的双重作用.
传动机构是脉动式无级变速装置的主体 ,其输 入与输出转速的变换主要通过它得以实现. 如图 1 所示 ,设滚圆半径为 r,导圆半径为 R,且 R = k r,其中 k 是大于 1的常数. 又设导圆圆心为 O, 滚圆上的定 点在出发时的位置是 A ( 0, k r) , 滚圆到达某个位置 时其圆心为 H、与导圆的切点为 I, 滚圆上的定点移 动到 P ( x, y) . 则以公转角 φ为参数建立内摆线方 程为咽喉母圆脉动无级变速异步电动机打码机阻封尊龙人生就是博手机客户端下载含油轴承从动件停歇平衡质量临界油膜厚度