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1、凸輪-連桿式無級變速裝置的設(shè)計及仿真摘 要機(jī)械無級變速器（Continuously Variable Transmission，簡稱CVT）是適合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝流程機(jī)械化、自動化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動裝置。其功能主要是：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中不同工況的要求。其中脈動式無級變速器以其結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠而得到廣泛應(yīng)用。它主要由傳動機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)(超越離合器)和調(diào)速機(jī)構(gòu)幾個基本部分組成。本設(shè)計采用由凸輪連桿組合式機(jī)構(gòu)作為傳動機(jī)構(gòu)，單向超越離合器為輸出機(jī)構(gòu)組成的脈動式無級變速裝置，該設(shè)計裝置通過改變揺塊支點的位置來
2、實現(xiàn)無級變速的要求。關(guān)鍵詞：凸輪-連桿；脈動式無級變速器；單向超越離合器；結(jié)構(gòu)設(shè)計；運動學(xué)仿真 無級變速傳動是指在某種控制的作用下，使機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動方式。無級變速器是一種獨立的傳動部件，它具有輸入和輸出兩根軸，通過能傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（固體、流體、電磁流）將輸入、輸出軸直接或間接地聯(lián)系起來，以傳遞動力。當(dāng)對輸入、輸出軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時，即可使兩軸間的傳動比在兩個極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化。用固體、流體作為中間介質(zhì)的變速器分別稱為機(jī)械無級變速器和液壓（力）無級變速器。電力無級變速傳動實際上是通過不同的電氣控制系統(tǒng)對交流電動機(jī)和直流電動機(jī)的控制（改變磁通、電壓
3、、電流或頻率），分別稱為直流調(diào)速和交流調(diào)速；這種變速方式不存在輸入軸（與一次動力機(jī)的調(diào)速相仿），它們的恒功率特性差。無級變速傳動和定傳動比、有級變速傳動相比，能夠根據(jù)工作需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換速度，以適應(yīng)輸出轉(zhuǎn)速和外界負(fù)荷變化的要求，而且恒功率特性好，因而在現(xiàn)代機(jī)械傳動領(lǐng)域內(nèi)占有重要地位。近年來，為了擴(kuò)大無級變速傳動的調(diào)速比（范圍）、傳動功率或過零調(diào)速，控制式無級變速傳動用無級變速器作為封閉機(jī)構(gòu)去封閉二自由度差動輪系的兩個基本構(gòu)件所得的單自由度行星無級變速器，已成為研究熱點之一，通常稱之為封閉行星無級變速器；這種系統(tǒng)中大部分功率流過差動輪系，而只有小部分功率流經(jīng)無級變速器。此外，車用無級變速
4、器和無級變速器的穩(wěn)速問題也是研究熱點。 無級變速傳動主要用于下列場合： （1）為適應(yīng)工藝參數(shù)多變或輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的要求，運轉(zhuǎn)中需經(jīng)?；蜻B續(xù)地改變速度，但不應(yīng)在某一固定速度下長期運轉(zhuǎn)，如機(jī)床、卷繞機(jī)、車輛和攪拌機(jī)等； （2）探求最佳工作速度，如試驗機(jī)、自動線等； （3）幾臺機(jī)器或一臺機(jī)器的幾個部分協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)； （4）緩速起動以合理利用動力，通過調(diào)速以快速越過共振區(qū)； （5）車輛變速箱，可節(jié)省燃料約9，縮短加速時間，簡化操作。 如采用液力偶合器、液力變矩器或液體粘性傳動無級變速器，則有吸振、緩沖和自適應(yīng)性。 采用無級變速傳動有利于簡化變速傳動結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、合理利用動力和節(jié)能、便于實現(xiàn)
5、遙控及自動控制，同時也減輕了操作人員的勞動強度。1.1本課題的研究目的及意義 脈動無級變速器與摩擦類無級變速器相比，有以下特點：傳動可靠、壽命長、變速范圍大、最低輸出轉(zhuǎn)速可為零、調(diào)速性能穩(wěn)定、靜止和運動時均可調(diào)速、結(jié)構(gòu)較簡單、制造較容易，因而近年來發(fā)展較快。但它還存在著有待進(jìn)一步解決的問題，例如：調(diào)速范圍再擴(kuò)大之后，在結(jié)構(gòu)和便用上如何實現(xiàn)增速變速傳動和采用復(fù)合式超越離合器；高速輸出時不平衡慣性力所引起的振動增大，如何避免共振現(xiàn)象；低速輸出時脈動不均勻性顯著增加；如何提高單向超越離合器的承載能力和抗沖擊能力等。脈動式無級變速器應(yīng)用廣泛，有較好的發(fā)展前景，但有其局限性，值得進(jìn)行研究，使其應(yīng)用更廣泛
6、。本課題的研究目的是借助于先進(jìn)的機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計理論與方法，并結(jié)合CAD/CAE技術(shù)開發(fā)出具有更好運動學(xué)與動力學(xué)性能的脈動無極變速器。1.2本課題在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 國內(nèi)機(jī)械無級變速器基本上是在20世紀(jì)60年代前后起步，到80年代中期以后，隨著國外先進(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動流水線的迅速發(fā)展，對各種類型機(jī)械無級變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠開始建立并進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展，現(xiàn)在，國內(nèi)機(jī)械無級變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)、到情報信息各方面已組成一個較完整的體系，發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個新興行業(yè)。國際上，在機(jī)械式脈動無級變速器領(lǐng)域，目前以德國、美國和日本的技術(shù)水平較高，其成熟技術(shù)以德國的GUSA型及美國的ZEROMAX型系列產(chǎn)品為代表。GUSA型,國內(nèi)稱為三相并列連桿脈動無級變速器，分為GUSA I型(三相偏置搖塊)和改進(jìn)的GUSA型(三相對心搖塊)兩種。GUSA I型最早由德國Heinrich GensheimerSohne機(jī)器制造公司在50年代推出，之后該公司在80年代又對其加以改進(jìn)推出了GUSA型變速器，GUSA型是目前性能最為優(yōu)良的脈動式無級變速器。其變速范圍寬，轉(zhuǎn)速可以為零，調(diào)速方便，工作時輸出轉(zhuǎn)速的脈動度較小，此外，其結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，傳動可靠，因而應(yīng)用廣泛。
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