《棱锥式无级变速器结构设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《棱锥式无级变速器结构设计说明书.docx（40页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、菱锥式无级变速器结构设计摘要菱锥式无级变速器是摩擦式无级变速器的一种，其运动的传递主要是依靠摩擦力来实现的。在本设计中，中间传动元件是菱形的锥轮。在传递运动时，菱锥式无级变速器是通过变更两锥轮的瞬时接触半径以变更传动比,从而实现输出轴的输出扭矩和转速可以随意变更.在本设计中具体的分析了在传动运动过程中变速器的输入轴、输出轴、主动轮、加压装置、菱锥、从动轮和从动外环的工作原理以及在传动过程中各零部件的受力关系；对于菱锥锥轮式无级变速器设计时所须要用的计算公式，在本文中进行了具体的推导及证明；并对给定参数进行计算，校核设计参数；最终将菱锥锥轮式无级变速器的装配图和变速器上的主要传动元件（例如菱锥，
2、输入轴和输出轴等）的零件图依据计算校核所得数值进行绘制，从而将此菱锥式无级变速器的工艺和结构等方面的要求表现的更为清晰.由于菱锥式无级变速器绝在传递运动和扭矩时是依靠菱锥及主动轮和从动外环之间的摩擦力，所以，只要摩擦力足够大既可以避开打滑现象的产生.从而可以满意的传动比要求。但是，假如传动的过程中存在振动、冲击和过载状况,则会导致传动比的不精确性。因此在运用菱锥式无级变速器的场合应当尽量避开上述状况的发生.虽然，菱锥式无级变速器在传动过程中可能存在传动比不精确的缺点。但是，菱锥式无级变速器具有良好的结构和优越的性能。由于可实现大范围的无级变速。因此，菱锥式无级变速器在实际生产中具有很强的好用价
3、值。完全可以在对传动比要求不是特别精确,却又须要能进行无级变速的场合起到重要作用。关键词无级变速器：摩擦式;菱锥式Kopp-KmechanicalstructuredesignAbstractKopp-Kisakindoffrictionalsteplesstransmission,themovementofthetransmissionismainlyrelyonthefrictioninthisarticlehascarriedonthedetailedderivationandproof；Andforagivenparametertocalculate,checkthedesignpar
4、ameters;Finallytolingconewheeltypesteplesstransmissionontheassemblydrawingandthetransmissionofthemaintransmissioncomponents(suchaslingcone,theinputshaftandoutputshaft*etc.)ofthepartdrawingshallbecarriedoutinaccordancewiththecalculatedfromnumericalmapping,thustheKopp-Kprocessandstructureperformancere
5、quirementsmoreclearlyoBecauseKopp-Koffwhentransfermovementandtorqueisrelyonlingconewiththedrivingwheelanddrivenfrictionbetweentheouterring,soaslongasthefrictionforceisbigenoughcanavoidskidphenomenon.Thuscansatisfythetransmissionratiorequirements.If,however,existintheprocessoftransmissionofvibrationa
6、ndimpactandtheoverloadsituation,willleadtothetransmissionratioisnotaccuracyoSointheuseofKopp-Koccasionsshouldtrytoavoidtheoccurrenceoftheabovesituation.Although,Kopp-KmayexistintheprocessoftransmissionratioinaccuratefaultsoHowever,Kopp-KhasagoodstructureandsuperiorperformanceoBecauseitcanrealizeawid
7、erangeofsteplessvariablespeed.Kopp-K,therefore,hasastrongpracticalvalueinthepracticalproduction.Cancompletelyinthetransmissionratiorequirementsisnotveryaccurate,butneedtobeabletoplayanimportantroleofsteplessvariablespeedoccasions.Keywordsvariablespeeddrives，Frictiontype，Kopp-K目录摘要IAbstractIII第1章绪论1.
8、1 摩擦无级变速器的特征及应用摩擦式无级变速器是一种在实际生产中应用特别广泛的无级变速传动装置，它的功能特征可概括为以下几点：1、在假定输入轴的转速和扭矩肯定的状况下，可以使输出轴的转速和扭矩在肯定范围内实现连续的变更.从而满意无级变速的要求及其在实际的生产系统运转过程中，各种不同实际工况的要求；无级变速器的结构特征主要是：须要由输入机构、输出机构、调速机构和加压装置（无级变速器的核心机构）四部分组成。摩擦式无级变速器的速度调整范围特别广范。被广泛的应用于输入的功率肯定的状况下，因运行过程中所受阻尼的变更而须要通过调整转速从而可以输出所需大小的扭矩。例如：如汽车行业中的变速箱，即要求在汽车功率
9、不变的状况下,汽车的速度随着汽车运动过程中阻尼的大小而相应的变更车速的大小；有的是为了获得不变的工作速度或者是不变的张力因而须要进行调整速度的状况；有的是为了适应整个生产系统中各种工况，各个工位、工序或单元的加工工艺和技术要求不同不同而需调整运行速度或者是须要及自动化相协作运用的状况；有的则须要随着工况的变更而相应的进行速度调整的状况；有的则是以节约能源为目的而须要进行速度调整的状况;有的是为了使工作效果最优而进行速度调整的状况。除上述状况外，还可以按各种实际状况中各种规律的变更或着是不规律的变更要求进行速度调整，从而更好的实现半自动、自动限制或各种程序限制等。综上所述，我们不难发觉采纳摩擦式
10、无级变速器,可以更好地适应各种不同工况的要求,使之效能最佳（尤其是在既有扩大变速范围又有输出转矩随速度变更减速传动状况下）。在适应产品的速度变换须要，达到节能减排的目的，并且实现整个生产流程的机械化及自动化,提高产品的生产效率和成品率等各个方面都具有明显的功效。因此，摩擦式无级变速器现阶段已经成为一种标准系列化的传动装置，已经被广泛的被应用于矿山机械、工程机械、农业机械、纺织机械、轻工机械、化工机械、机床及电工、起重机械、运输机械、国防机械、食品机械、包装机械及试验机械等各类机械.目前，摩擦式无级变速渊已开发出不同类型的变速器并且很多类型已经标准化系列化生产。1.2 摩擦式无级变速器的类型摩擦
11、式无级变速器按摩擦件的种类不同分为:行星环锥式无级变速器（RX型）、钢球锥式无级变速器（KoPP-B型、XB型）、转环直动式无级变速器、行星锥盘式无级变速器（DISCO型）、锥盘环盘式无级变速器、多盘式无级变速器（Beier型）、菱锥式无级变速器（KoPP-K型）、其他类型的无级变速器（KS型、RC型、Heynau微型、HeynauH型、AR型、OM型、BUS型等）。1.2.1 行星环锥式无级变速器（RX型）行星环锥式无级变速器（RX型）是在行星外锥式无级变速器（RX型）和行星内锥式无级变速器（BUS）基础之上改进的产品.该类型的无级变速器的特点是在于行星锥轮采纳了三点接触式的支撑结构，这时的
12、保持架处于自由浮动的状态。这样可以使各个接触点的受力进行自动的调整平衡。这不仅使得无级变速器的结构很大程度上得到了简化。而且消退了多余的约束，避开这些约束引起偏载和零件损伤。从而改善了无级变速器的性能.RX型无级变速器的特点是输出转速的范围扩大，恒功率特性得到改进，传递功率提高，过载实力增加。在低转速运行时输出的转矩可以达到高速时运行的3到5倍。行星环锥式无级变速器（RX型）是一种减速型的通用变速器，在实际生产加工中，行星环锥式无级变速器（RX型）适用于化工、包装、食品、轻工以及建筑等机械行业的流水线上。该类型的无级变速器在国内的主要产品系列有：URX系列行星环锥式无级变速器、XZW系列行星锥
13、轮式无级变速器、HZ系列行星环锥差动式无级变速器.1.2.2 钢球锥式无级变速器（KoPP-B型、XB型）Kopp-B型无级变速器是四十年头后期瑞士开发的产品，在国内只作为机床、化工等专用设备的配件，生产量较小。而在国外应用比较广泛。XB型无级变速器是Kopp-B型无级变速器的改进产品,它的工作原理及Kopp-B相同。XB型无级变速器不仅提高了变速器的承载实力，而且大大改善了变速器的性能。这种类型的无级变速器既可以进行升速也可以进行减速。其特点是结构紧凑、对称;采纳了两套自动加压装置，可以在外部教荷变更的状况下牢靠地传递动力;这种类型的无级变速器的恒功率特性较好，传动平稳性和承载实力高.输出转
14、速最高时和输出转速最低时的输出扭矩比值大约是1：40因此，此类型的无级变速器被广泛的应用于石油及化工、机床工具、轻工食品及矿山冶金等工业部门。在用于泵类、风机机械时可以产生明显的节能效果。1.2.3 转环直动式无级变速器转环直动式无级变速器实在七十年头德国开发的一种将转动转化为直线运动的变速器,在德国称为RG型转环制动变速器。转环直动式无级变速器还有一种简化结构形式，被称为RS型直动螺母.转环直动式无级变速器又被称为光轴转环直线转移式无级变速器或光杆排线器。RG型变速器的主要特点是:输入的转动转变成输出的直线移动,并且能够实现自动直线往复运动.直线运动的形成大小及速度快慢都可以调整。形成长度最
15、大可以达到5m；移动速度可从OnVs到4o2ms,并且正反向的速度可以不同。当有外部载荷时，周详的最大推力可以达到36（X）N且可以立式适用也可以卧式适用.转环直动式无级变速器首先最适合应用于收排线机构。其次，在塑料、纺织、电线电缆行业等其他方面应用也较为广泛。该产品在国内现有的产品为HPQ系列光杆排线器。在国外的主要产品是由Uhing（德国裕兴）公司生产的RS型直线螺母和RG型转环直动变速器。1.2.4 行星锥盘式无级变速器（DlSCO型）行星锥盘式无级变速器（DISCO型）是现阶段国内外应用于生产最多的种通用变速器。该类无级变速器变速器共有两种类型，一种是通用的基本型。另一种是差动式行星锥
16、盘无级变速器，即在基本型的输出端上加一组差动轮系。这种变速器的变速范围可以从零起先，但是由于结构困难因此应用较少。行星锥盘式无级变速器（DISCO型）属于减速性变速器,其机械特性介于恒扭矩及恒功率之间，高速时输出的转矩及低速时输出的转矩之比高校时1：22。5。由于行星锥盘式无级变速器（DISCo型）结构比较简洁和具有良好的工艺性，并且工作性能稳定牢靠，通用性强。因此行星锥盘式无级变速器（DlSCO型）是国内外产量最大的种无级变速器。被广泛的应用于烟草、陶瓷、食品、包装等轻工业和化工行业机械的的自动生产线。目前在国内行星锥盘式无级变速器已经有了自己的行业标准：JB/T695093和JB50150
17、-1999o在国内其主要系列产品有:MB、MBN系列行星锥盘式无级变速器、UD系列行星锥盘式无级变速器、JWB系列行星摩擦式机械无级变速器。1.2.5 锥盘环盘式无级变速器锥盘环盘式无级变速器是一种比较常用也是一种比较典型的干脆传动式无级变速器.该类变速器通常可以分为干式和湿式两大类：干式即为锥盘环盘式无级变速器,湿式即为锥盘环盘式无级变速器又称为钢对钢锥盘环盘无级变速器.两者的传动原理和结构基本相同。区分是干式工作是不依靠润滑油，采纳干摩擦传动。湿式采纳钢材制成，工作时采纳润滑油。锥盘环盘式无级变速器是一种一般的减速性无级变速器。及同类型的无级变速器相比它的有点可以概括为以下儿点：可以在正、
18、反向运转时工作，噪音较低，结构简洁，传动平稳们可以在停止转动时进行调速.锥盘环盘式无级变速器为通用型变速器，故常用语电子、轻工、食品、包装、化工等行业的生产流水线上。此外，由于干式变速器在传动中不须要润滑油，因此还可以用于一些防油污染的设备。例如制衣及熨烫机械、制药机械等。1.2.6 多盘式无级变速器（Beier型）多盘式无级变速器（Beier型）又被称为白威尔（Beier）无级变速器，是从五十年头起先由日本研制生产的种干脆传动式无级变速器。其中多盘式无级变速器（Beier型）应用较广泛的类型主要有三种：基本型：又称为单级型。可依据工作特性的不同分为恒功率型和恒扭矩型,恒功率型在全速度变更范围
19、内输出的转矩及输出的速度近似成反比关系。而恒扭矩型在整个速度变更范围内输出的转矩变更较小.大变速范围型：又称为双极型变速器。变速可达到10到12。但是传动效率较低.单锥双盘型：变速比可达到6,但是传递功率较小。除以上三种变速器以外，多盘式无级变速器（Beier型）还有带齿轮或者摆线减速装多盘式无级变速器（Be；er型）虽然比其他类型的变速器机构困难。但是，由于它滑动率较低，受力平衡，传动效率高，转动部分惯性矩小和运转平稳。所以比较适合应用于对功率要求较高的变速运动中。例如:化工机械、橡胶机械、石油机械、造纸等轻工机械和矿山冶金机械.1.2.7菱锥式无级变速器（KOPPK型）菱锥式无级变速器（K
20、oPP-K型）是一种属于中间元件式无级变速器.它是在五十年头末继Kopp-B型之后，由瑞士柯普公司（KoPP）研制开发的。应用很广泛.目前在世界上除瑞士以外,美、日等国也有生产。菱锥式无级变速器（KOPPK型）是本次设计的题目,它及KoppB型类似，一是即可以做升速也可以做降速；二是能够实现正反转,并且能够通过交换输出、输出端以获得低的输出转速和高的输出转速；三是由于变速器采纳多个菱锥分流的方式传动，因此变速器的恒功率特性比较好，摩擦损耗较小，传动效率高，承载实力大,变速范围宽：四是抗冲击实力强，运转平稳；五是调压快速,工作牢靠.菱锥式无级变速器（KOPPK型）是一种性能良好的通用型无级变速器
21、，唯一的缺点就是体积较大。因此被广泛的应用于食品机械、木工机械、机床、化工机械、包装机械和印刷机械等各类机械行业。该类变速器在国内的产品主要是JW-LZ菱锥锥轮式无级变速器。1.3 摩擦式无级变速器的探讨现状无级变速器变速传动装置早在二十世纪初期就在摩托车行业得到应用。在1955年，欧洲闻名商用车辆生产商DAF公司最先将“V”型橡胶带无级变速器试装在汽车上。但是由于选材、装配和结构设计等方面的问题，该传动装置不仅传动比过小而不能满意要求，并且体积过大,根本无法满意汽车的运用要求。在二十世纪八十年头初,由荷兰的Van-Doorne博士成立VanDOonesTransmissionB0V公司（简称
22、VDT公司）在该方面进行很多大规模试验,主要是进行金属带式无级变速器的。因此，人们也通常会将这类金属带式无级变速器称之为VDT-无级变速器.金属带式无级变速器的胜利研制对实际生产具有重要意义。它不仅可以实现了大功率和高效率的运动传递.而且也变更了常规带传动传递运动的传统原理，他传奇性的将带传动的传动方式由拉式传动改为以推式为主的方式.但是,由于金属带在大批量生产过程加工工艺比较困难，为了降低成本提高效率，人们起先主动探讨和改善变速器的工业结构和性能。无级变速器的商品化生产是直到二十世纪八十年头末才完全实现.首先起先大量生产无级变速器的汽车厂是日本的富士重工有限公司（FHI）。1987年富士重工
23、有限公司（FHI）将电子限制的无级变速器（即为P821型）胜利装配于Justy汽车上（该车的发动机排量为发I-Io2升），由此胜利的抢占了日本的汽车市场.在此之后,位于美国的福特公司（FOrd）和位于意大利的菲亚特公司（Fiat）也起先把无级变速器装备于汽车上，该款轿车的发动机排量为1。1一1.6L,其一经进入市场就马上广泛的受到用户的好评。在二十世纪九十年头前后，VDT公司在第一代产品运用及生产阅历基础之上，继而探讨了该系列的第2代产品。该系列变速器的其次代产品在很多主要的技术参数方面都超过现在最为先进地液力机械自动变速器,因此该系列的其次代产品具有更好的经济性和操纵平顺性。不仅如此,该系列
24、的其次代产品还在产品结构上做了很多改进，例如：1 .采纳了全电子的限制系统，从而实现了自动限制。2。采纳了当前新型的金属传动带传递运动。3。采纳了双级滚子叶片泵.目前，世界上的主要汽车制造公司均致力于研制和开发新型的金属带无级变速装置，所以金属带式无级变速目前仍旧是国外汽车无级变速传动主要探讨、发展以及推广的方向。二十世纪九十年头初，德国采埃孚(ZF)公司通过改进VDT公司的产品。二十世纪末，荷兰的VDT公司及日本的丰田(HOnda)汽车有限公司合作研发了新型的无级变速器。这一款无级变速器传动装置被称为HondaMultiMatic该产品虽然也属于无级变速器.但是及无级变速器的产品相比，该产品
25、具有一些不同的结构特点，例如：1。在无级变速系统中新增加了预防电气系统出现故障后的备用平安液压回路.2 .起步所用到的离合器被放置到了无级变速器被动轮的输出端上。3 .采纳了双压力液压回路，因此液压系统的主动缸和被动缸面积可以一样，所以缸体可以做成相互对称结构；由于VDT公司在金属带式无级变速器探讨方面取得了重大突破,所以通常人们习惯上又称金属带无级变速器为VDT无级变速器,金属带无级变速器的主要零部件包括：油泵动力源、限制系统、起步制动离合器、中间减速传动机构、传动带和工作带轮。油泵作为无级变速器传动系统液压油源，为整个系统供应动力，液压油还可以对系统零件进行冷却和润滑。通常用到的液压油泵主
26、要分为两种形式，分别为叶片泵和齿轮泵。在最近开发的适用于无级变速器传动器的滚子式叶片泵,相比于之前的油泵大大提高液压油泵的工作效率。常用的汽车起步制动离合器通常有液力变矩器、湿式多片离合器和电磁离和器三种。当发动机转速较高时，闭锁离合器会将涡轮和泵轮锁死，使涡轮和泵轮成为整机进行传动，可以有效地提高系统的传动效率。但由于这种离合器的成本比较高，为了降低生产成本、提高效益,探讨人员在探讨离合器始终致力于引用电控技术，从而实现在多片湿式离合器或电磁离合器的液力变矩器的传递特性。由于实际应用中的无级变速机构可供应的有效传动比范围大约为0.45到2.6左右，此传动比范围并不能完全满意汽车所要求的实现的
27、传动比变更范围,为解决这一问题而设立了中间减速机构。限制系统包括电一液限制系统、VDT一无级变速器限制系统、分机液限制系统、，是用来实现无级变速器系统传动速比无级自动变更的。在日本的Honda公司研制了一种采纳电一液限制系统的无级变速器，其优点是系统利用电子限制系统可以简洁实现限制算法，从而实现了对系统进行更为精确的限制。此外运用液压执行机构可以有效地应用液压系统反应比较快这一特点。无级变速器的发展历程时:在目前.，产品大多是采纳电一液限制系统;而在初期，产品却多采纳机-液限制系统，虽然电液限制系统性能更加优化，但是电液限制系统的成本却比较高。无级变速器的电子限制系统通常是由传感元件、电磁阀、
28、电磁限制离合器、电子限制单元组成。传感器元件会限制单元供应所需的信号，而限制单元则会通过所得信号做出相应的算法推断,推断完成都会将限制信号传送至电磁阀，通过电磁阀来限制电磁离合器的状态,从而限制液压系统的工作.电磁阀还可以用于调整液压回路的线压力，这样可以提高无级变速器的总体工作性能。当无级变速器的输出转矩小于或者等于最大要求转矩的60%时,液压系统的线路压力会下降，从而可以使带轮夹紧力减小，使变速器能够更加平稳的工作。但是，假如在高压的状况下，带轮夹紧钢带,加大了摩擦力从而避开钢带打滑,保证动力可到的传递.德国采埃孚公司通过加大金属带的宽度而开发的智能型无级变速器，增大金属带宽度使它所能传递
29、的扭矩显著增大，其能够传递的最大扭矩可以达到210Nm,这种无级变速器可应用在发动机的排量在2。5L左右的中型轿车上。此外，它还具有更好的燃油经济性以及动力性较好等优点。但是，这种变速器的缺点是织造工艺要求较高，而要求较高给这种无级变速器的普及带来了很大的困难。不过这一系列问题将会随着汽车制造行业的不断发展，水平的不断提高而得到解决。1.4摩擦式无级变速器的基本组成和传动特性1.4.1 工作原理671一锥盘2环盘3凸轮套（及环盘固接）4一凸轮5弹簧6锥盘座7一调速齿轮图11锥盘环盘式无级变速器基本型的结构示意图图11所示的为锥盘环盘式无级变速器基本型的结构示意图，可以作为通用摩擦式无级变速器的
30、示例如图所示，主动锥盘在电机的驱动下，通过接触处摩擦力的作用，带动从动环盘2传递动力和运动。通过凸轮轴套3,环盘2及输出轴上的凸轮4固锁在一起，凸轮套3及凸轮4可依据输出转矩的发生变更相对转动，迫使凸轮套做轴向移动。从而增加锥盘及环盘接触处的压紧力。假定在其他条件不变的状况下，则增加压紧力可以增加当量摩擦力.凸轮套3中的弹簧5具有预紧作用,保证环盘及锥盘接触处在没有外界载荷的状况下具有肯定的预压力。转动调速齿轮7可以进行调速，7转动，则及7啮合的锥盘座6上的齿条会带动锥盘1做上下移动，这样可以变更锥盘1及环盘2的传动接触位置。同时也变更了工作半径，实现了所需的速度变更。依据上图不难看出,摩擦式
31、无级变速器的结构基本是上由三部分组成：一是用于实现变速的调速机构；二是用于传递动力和运动的摩擦变速传动机构;三是用于保证产生传动时所需摩擦力的加压装置。基本组成1.调速机构摩擦式无级变速器的速度调整是通过变更摩擦件的接触位置，导致工作半径的比值发生变更，从而实现转速调整.因为摩擦元件的的接触面形态一般为圆弧或者是直线为母线的简洁旋转体或者是移动得到的平面或曲面.例如，平面、锥面、柱面、球面、椭球面等.所以能使调速机构接触面变更的运动方式一般有两种：一是一个元件相对于另外一个元件沿其接触面转动或者是偏转。二是一个元件相对于另外一个元件沿其接触面做平移运动。对于调速机构的主要要求有：轻巧敏捷、定位
32、精确、结构简洁和工作牢靠。现在阶段应用最多的调速机构是蜗轮蜗杆机构和螺旋机构。两者不仅能实现所需的运动而且还具有自锁特性。此外，还有一些常用的调速机构，例如，连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、偏心机构等。假如是在一些运动比较困难的状况和要求,还可以将两种或两种以上的机构组合.采纳组合体的方式进行调速。一般状况下，为了避开损伤摩擦件，无级变速器的调速是在运转过程中进行的。但是也允许在停止运动的时候进行调速。2.摩擦变速传动机构摩擦变速传动机构具有不同的种类。现有的摩擦变速传动装置一般可以分为三类：一是行星传动式，即为在传动机构中,中间元件是做行星运动的传动机构；二是干脆传动式，即为主动摩擦元件及从动
33、摩擦元件是通过干脆接触来传递运动;三是中间元件式,即为主动元件及从动元件通过中间件连接进行传动。3。加压装置加压装置是用来产生传动工作表面之间的压紧力的，在接触表面不变的状况下，通过增加压紧力而增加传动工作表面之间的摩擦力。因此，压紧力的大小和变更会干脆影响到传动的实力和无级变速器的性能。因此,加压装置也是无级变速器的最基本的组成部分。加压装置的种类有很多,但是常见的加压装置或者方式可以概括为三种:1）弹簧加压。弹簧加压一般采纳碟形弹簧或者是螺旋弹簧。通过弹簧的弹力使主动摩擦件和从动摩擦件表面彼此压紧,产生所需的压紧力。这一种加压方式，在弹簧的长度不变的状况下压紧力是不变的。因此也被称为恒压式
34、。这一种压紧方式最大的优点就是结构比较简洁，有过载爱护并且便于布置。但是，由于弹簧压紧的压紧力必需按载荷最大时的状况下确定。不能顾及到载荷的大小变更，以至于降低了无级变速机构的传动效率和传动寿命。因此，一般状况下,弹簧加压装置都及其他的加压装置协作运用。2）端面凸轮加压。端面凸轮加压方式是采纳凹凸相对应的凸轮槽和端面凸轮。两者分别安装在轴和轴套上。当变速器空载运转时,凸轮和凹槽完全嵌合在一起，形成一种刚性的联轴器。从而使得轴及轴套同步转动;但是,当在负载运转时，凸轮及凹槽之间会产生相对角度位移。在凸轮的压迫下,及凹槽相连的轴会向远离凸轮的方向运动，从而使主动摩擦件和从动摩擦件表面之间产生压紧力
35、。3）钢球V型槽加压。钢球V型槽加压及端面凸轮加压的原理类似，两个V型槽之间夹着钢球或者是钢柱。两个V型槽分别安装在主动摩擦元件和传动轴盘上，空载运动时，才钢球的作用下，轴盘带动主动摩擦元件一起运动。此时产生较小的压紧力.当受外部载荷作用时,两个V型槽出现相对角度位移，在钢球不被压溃的状况下,钢球既要传递圆周速度，又要承受轴向的力.钢球会将轴向力传递到主动摩擦件上,从而产生压紧力。1.4.3传动特性参数K传动比目和可当从动件是有主动件通过接触处的摩擦力或者是牵引力带动时,假如不考虑产生滑动。则两者在接触处的相对速度为Oms,即两者的速度相同。可得：式中国工作半径，主动元件、从动元件从接触点至旋
36、转轴轴线的直线距离.三一-分别为主动轴的角速度和转速国一一分别为在忽视滑动的状况下，从动轮的角速度和转速，也可称为是名义角速度和名义转速。由此不难推出在忽视滑动式的传动比a为：(12)三上式可以证明，无级变速器的传动比恰好是及齿轮传动的传动比相反的，它一般采纳的是输出转速及输入转速的比值。并且，由于变速器的输出转速是在肯定范围内变更的。因此在计算分析时，传动比是有最小最大值的。在计算滑动时的实际传动比回为XI（1-3）2.滑动、滑动率回和传动效率3滑动在摩擦传动中是不行避开的，其表现形式主要有几何滑动和弹性滑动两种。除此之外,在过载的状况下也可能产生打滑现象。1）弹性滑动。弹性滑动是指主动件及
37、从动件在工作时，由于材料的弹性变形而引起的一种不行避开的滑动现象。2）几何滑动.几何滑动是指当主动件及从动件工作时，由于零件的几何形态缘由所导致两滚动体的接触区域的速度分布不匀称，从而引起的主、从动件之间的相对滑动。滑动率日是指在名义上空载的状况下，输出转速区及在实际负载状况下输出的转速a只差，然后再比上名义上空载的状况下,输出转速a,即：在接触区域内的个点上滑动速度是不同的e三,其中日存在最大值及最小值.如下图所示,在B点时S取最大值。nr图2-2圆锥儿何滑动简图如图22所示的为两圆锥的几何滑动简图当三时，此时可及目在接触区的同侧,因此上式是正确的。但是，假如三时上式是错误的,此时此列公式计
38、算：PH(1-5)假如习及目的接触区域不在同一侧则应按此公式计算：X(16)滑动率四是无级变速器传动性能的一个重要衡量指标。滑动率回的值不仅可以通过计算得出也可以通过实际测量得到。一般状况下滑动率目的变更范围是3%到10%o传动效率目是输出功率及输入功率的比值，传动效率目的值一般状况下小于Io在摩擦式无级变速器中通常包含润滑油搅动所引起的的功率损失、摩擦所引起的功率损失、轴承所以引起的功率损失等多方面的功率损失。由于摩擦功率损失是由滚动体之间的弹性滑动、滚动和几何滑动所引起的。因此，以摩擦传动功率区来表示.”2hO2i2图1-3菱锥位置示意图现依据图1-3中的三种状况进行分析，对于图中的几何关
39、系，不难得出主动轮的转矩日及角速度因为：X(1-7)因为纯滚动点处的的三,因此可将摩擦传动效率写成：IXI(18)当出现图b所示的状况，则同样可以得到摩擦差传动效率：(19)当出现图C所示的状况，则同样可以得到摩擦差传动效率：X(110)在上述三个式子中回的计算公式为：团(111)而目的计算公式为：IX(1-12)此外，可按通用的一般的公式计算轴承效率日和搅油效率日。也可以依据举荐数值选定.综上所述，无级变速器的总效率为日.此外,假如无级变速器还须要及减速机构连接则应把上式承上减速机构的效率。在整个传递效率中目最小，其次是日而回最大。3.变速比a调速机构的的工作半径和输出转速会随着主、从动元件
40、的相对接触位置的变更而变更。由式EH可以看出，假如日大于日即为增速运动，假如因小于区即为减速运动。假如日等于日即为等速运动。由此,可以进一步推导出从动轴上的最高输出转速a和最低输出转速o其中最高输出转速S和最低输出转速分别为：(1-13)(1-14)在摩擦式无级变速传动中，调速通常是通过变更一个摩擦元件的工作半径而另外一个摩擦元件的半径来实现的。变速比日又称为调速比,即为从动轴上的最高输出转速和最低输出转速叵1之比。因此可得：(1-15)变速比四是一个表示无级变速器的性能的主要指标，它随着不同变速器的结构变更而变更.1.4.4摩擦式无级变速器的结构类型一般状况下,每一种类型的变速传动机构都可以
41、组成一种变速器。因此，变速器的种类繁多。而每一种类的变速器由于它的性能和结构不同又可以形成不同系列的产品。除此之外，有时还须要增大输出转矩和转速范围以满意工作须要.各种类型的变速器的基本型几乎都可以在箱体内或者箱体外及行星齿轮传动、摆线针轮传动、齿轮传动、蜗轮传动等装置组合。形成不同派生型式的系列产品。尽管无级变速器的种类多种多样,但是，在经过结构、性能和其他一些因素的一系列对比可以得出：大多数型号的摩擦式无级变速器在实际生产中应用的很少。现在，在国内应用的较为广泛的或者是已经能够独立地进行系列化生产的无级变速器主要有：菱锥式无级变速器、行星锥盘式无级变速器、行星环盘式无级变速器、锥盘环盘式无
42、级变速器、多盘式无级变速器、转环直动式无级变速器和钢球锥轮式无级变速器.1.5本章小结在本章，我具体了解了摩擦式无级变速器的发展、类型、传动特性和国内外发展进程及现状。第2章菱锥式无级变速器81输入轴2输入侧加压装置3主动轮4一菱锥 5输出轴 一输出侧加压装置8从动外环9一菱锥芯轴10一调速螺杆（蜗杆）6从动轮711一支架图21菱锥式无级变速器结构图上图所示的是菱锥式无级变速器的结构图。菱锥式无级变速器的主要传动元件是3-主动轮、4一菱锥和8-外环。菱锥的数量可依据传递扭住的大小进行选择，一般状况下是38个.菱锥须要沿圆周方向，匀称的分布在H支撑架上.2-钢球V型槽加压装置的加压盘及1输入轴通
43、过键连接的方式在一起。而3一主动轮则是滑套在1输入轴上。3-主动轮会在2-钢球V型槽加压装置的作用下，及菱锥接触并且接触面处有适当的压力.4一菱锥及8-从动外环会始终保持接触。6-从动轮也是通过钢球V型槽式加压装置及8-从动外环来进行连接的。因此,当动力从1输入轴输入时会经过2钢球V型槽加压装置传递给3-主动轮.然后3一主动轮依靠摩擦力的作用通过中间传递件4一菱锥、6从动轮、7一输出侧加压装置和8从动外环将动力传递到5输出轴上.因为菱锥式无级变速器是一种升、降速变速型的无级变速器,因此，此变速器总共采纳了两套自动加压装置，每一个传动副之间的压紧力会随着负载的增大而增大,当负载减小时,每个传动副
44、之间的压紧力也会随之减小。因此，菱锥式无级变速器在传动过程中可以尽可能避开打滑现象的发生.其中,预压弹簧会在菱锥式无级变速器刚一起先启动时为其供应所需的初压紧力.在进行调速的时候,转动10-调速螺杆（齿轮），通过连在11一支架上的螺母（齿条）使得11支架做轴向的水平运动，11一支架的运动会带动4一菱锥一起做轴向的水平运动,及此同时4一菱锥还会自动沿菱锥芯轴做相对的滑移运动.这会使得锥体的瞬时工作半径发生变更,从而实现无级变速功能。如下图2-2和2-3所示,菱锥及主动轮和从动轮的两种位置关系分别可以使输出轴输出最低转速和最高转速。图2一2菱锥位置关系图图2-2菱锥位置关系图一般状况下,为了避开加
45、剧磨损，调速是在运动的过程中进行的，停车时尽量避开调速。1.由于菱锥式无级变速器的输入、输出轴是在同一条轴线上的，无级变速器的传动采纳的是中间体（菱锥）并列分流的传动结构。所以,菱锥式无级变速器具有以下几个优点:单位体积承载实力强、结构紧凑、体积小。图24菱锥安装角度示意图2o如图2-4所示,菱锥体的形态是对称的.锥体的两侧，接触母线A及接触母线B是平行的，而菱锥相对及输入轴和输出轴则是倾斜安装的。这是因为在变速和运转的过程当中，菱锥及主动轮和从动轮之间有两个接触点abo两接触点的连线3始终是及母线A和B相垂直的。这样主动轮作用在菱锥上的压紧力日和从动轮作用在菱锥上的压紧力S可以以相互抵消。因
46、此，菱锥和穿过菱锥的芯轴不会受到弯曲力矩的影响.因此,菱锥的芯轴和位于菱锥之间的滚针轴承的摩擦功率损失是可以忽视的。如图2-4所示为菱锥及支架的实际安装状况。上支架2-菱锥3一菱锥心轴4-轴承图2-4菱锥支架实际安装图3.通常状况下,水平轴线和菱锥的母线的交角区都很小。一般状况可以取三.这是因为输入轴上的轴承和输出轴上的轴承一般选用所能承受轴向力不大的轴承，所能轴承能够承受的轴向力一般很小.轴向力及法相总压紧力的关系1/8（l）。所以,即使传递功率较大但是并不会加重轴承的负载。4o由于变速机构采纳两套自动加压装置，可以避开传动件受到过大和不必要的预压紧力,从而可以提高变速机构的寿命及传动效率。此外，也大大提高了变速装置的抗冲击实力。这是因为摩擦副虽然须要压紧力.但是，所需的压紧力比较小。而加压装置的槽升角却比较大（一般状况下输入侧的槽升角为三，输出测得槽升角为三）,这样可以供应足够大的压紧力并且会有较大的过盈量。从而提高了抗冲击实力。5。由于菱锥式无级变速器在结构上是对称分布的，因此，菱锥式无级变速器可以做正反转运用.目前，在国外生产的功
