新型行星环锥齿轮式功率分流无级变速器的研究

摘要

随着科学技术的发展和响应国家节能减排保护环境的政策，机械无级变速器在工业生产和交通运输等领域的应用越来越常见，然而其较低的传动功率和效率以及起动时输出扭矩不大的缺点，从而限制了其在大型机械上的应用，因此，本文提出并研制了一种能实现大功率且高效传动的新型行星环锥齿轮式功率分流无级变速器。
　　本文首先对原RX型行星环锥无级变速器的结构和传动原理做了更加深入细致的分析，说明了其主要传动部件几何尺寸参数的设计方法，对传动轮进行了正压力和圆周力的受力分析，详细地推导了计算传动轮各接触点的正压力和接触点椭圆的长、短半轴的理论公式，提出了计算各接触点的滑动偏移量的数值解的准确的计算方法，得到了行星环锥无级变速器总摩擦效率详尽地计算方法。
　　然后，根据相关的理论原理的分析，确定了新型行星环锥齿轮式功率分流无级变速器的结构设计方案，并对其提出了正压力自适应的加压方式的设计思想，理论上，与原RX型行星环锥无级变速器相比能够减少整个变速系统的能量的消耗，间接地提高了整体传动的效率。
　　其次，对该变速器的功率流和受力情况进行了分析计算，参照了行星环锥无级变速器，其主要传动部件几何尺寸参数的设计方法，初次采用了平均值的设计思路，给出了设计该新型变速器传动件的几何尺寸参数的方法，并推导了其传动效率的计算公式。
　　再次，由实际例子的计算，获得了原行星环锥无级变速器的效率图、该新型变速器的功率流分配图以及总的传动效率图，由理论计算获得的效率图可知:该新型变速器总传动效率，与行星环锥齿轮的无级变速器的相比，其传动效率提高了了10％以上，与原行星环锥无级变速器的相比，更是增加了15％以上。而且，在不改变行星环锥齿轮式无级变速器额定功率的前提下，功率分流的行星环锥齿轮式无级变速器总的传动功率达到了原来的2.7倍以上，实现了大功率的传动。
　　最后，对该新型变速器进行了完整的三维实体零部件模型的建模、所有的三维实体零部件模型的装配以及仿真前的装配体模型的干涉验证，分别对改进过的行星环锥齿轮的无级变速器、该新型变速器，在Adams仿真软件中，作运动学仿真分析，由仿真结果得到的传动比和传动效率与理论分析的结果具有很高的一致性，由仿真结果可知:该行星环锥齿轮无级变速器，其传动比于0.06～0.53之间变化，整体上达到了该类变速器实际应用的变速范围的需求，而该新型变速器的传动比在0.26～0.38范围内，后者的传动效率比前者，在总体上提高了10％以上。从而验证了理论分析的正确性，为以后的物理样机的试制提供了准确的理论基础，并对同类型的变速器的研究分析具有一定的理论指导价值。

目录

声明

摘要

1．1 无级变速传动简介

1．2 国内外机械无级变速器的的研究现状及发展动态

1．3 机械无级变速器的发展趋势

1．4 功率分流式无级变速的研究与发展

1．5 课题研究目的和理论意义

1．6 论文的研究内容

2 行星环锥无级变速器的传动原理及其理论分析计算

2．1 变速器结构形式的简析

2．2 变速器的调速原理

2．2．1 变速器的运动分析

2．3 变速器传动部件主要几何尺寸参数的设计

2．4 变速器传动轮受力分析

2．4．1 传动元件的正压力分析

2．4．2 传动元件的圆周力分析

2．5 变速器的传动效率的分析计算

2．5．1 各接触点的正压力和接触点椭圆的长、短半轴的计算

2．5．2 各接触点的摩擦效率计算

2．5．3 变速器总摩擦效率分析计算

2．6 变速器几何尺寸参数的实例计算

2．7 本章小结

3 新型行星环锥齿轮式功率分流无级变速器结构设计及理论分析

3．1 新型变速器的结构方案的设计及工作原理

3．2 新型变速器的运动分析

3．2．1 行星环锥齿轮式无级变速器运动学的分析计算

3．2．2 新型变速器的运动学分析计算

3．3 新型变速器的功率流的分析

3．3．1 功率流的流动方向

3．3．2 功率流的分配关系

3．4 新型变速器的受力分析

3．4．1 行星环锥的受力分析

3．4．2 差动轮系的受力分析

3．5 新型变速器的参数设计

3．5．1 具体设计方案的确定

3．5．2 行星环锥齿轮式无级变速器几何尺寸的确定

3．5．3 变速系统中差动轮系几何尺寸的确定

3．6 新型变速器传动效率的分析计算

3．6．1 差动轮系的效率

3．6．2 定轴轮系的效率

3．6．2 行星环锥齿轮变速器的传动效率的分析与计算

3．6．3 新型变速器总传动效率的计算

3．7 新型变速器的实例计算

3．7．1 行星环锥齿轮式无级变速器几何尺寸的实例计算

3．7．2 新型变速器输入轴最小直径的分析计算

3．7．3 新型变速器功率流的实例计算

3．7．4 新型变速器传动效率的实例计算

3．8 本章小结

4 新型行星环锥齿轮式功率分流无级变速器的建模与仿真分析

4．1 变速器传动部件的建模与虚拟装配

4．1．1 三维建模软件的简介

4．1．2 变速器传动零部件的三维建模

4．1．3 变速器传动零部件的虚拟装配与干涉检验

4．2 变速器的动力学仿真分析

4．2．1 仿真分析软件ADAMS的简介

4．2．2 行星环锥齿轮式无级变速器的仿真分析

4．2．3 行星环锥齿轮式功率分流无级变速器的仿真分析

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢