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1、凸輪-連桿式無級變速裝置的設計及仿真摘 要機械無級變速器（Continuously Variable Transmission，簡稱CVT）是適合現代生產工藝流程機械化、自動化發(fā)展以及改善機械工作性能的一種通用傳動裝置。其功能主要是：在輸入轉速不變的情況下，能實現輸出軸的轉速在一定范圍內連續(xù)變化，以滿足機器或生產系統在運轉過程中不同工況的要求。其中脈動式無級變速器以其結構簡單、傳動可靠而得到廣泛應用。它主要由傳動機構、輸出機構(超越離合器)和調速機構幾個基本部分組成。本設計采用由凸輪連桿組合式機構作為傳動機構，單向超越離合器為輸出機構組成的脈動式無級變速裝置，該設計裝置通過改變揺塊支點的位置來
2、實現無級變速的要求。關鍵詞：凸輪-連桿；脈動式無級變速器；單向超越離合器；結構設計；運動學仿真 無級變速傳動是指在某種控制的作用下，使機器的輸出軸轉速可在兩個極值范圍內連續(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，通過能傳遞轉矩的中間介質（固體、流體、電磁流）將輸入、輸出軸直接或間接地聯系起來，以傳遞動力。當對輸入、輸出軸的聯系關系進行控制時，即可使兩軸間的傳動比在兩個極值范圍內連續(xù)而任意地變化。用固體、流體作為中間介質的變速器分別稱為機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對交流電動機和直流電動機的控制（改變磁通、電壓
3、、電流或頻率），分別稱為直流調速和交流調速；這種變速方式不存在輸入軸（與一次動力機的調速相仿），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，能夠根據工作需要在一定范圍內連續(xù)變換速度，以適應輸出轉速和外界負荷變化的要求，而且恒功率特性好，因而在現代機械傳動領域內占有重要地位。近年來，為了擴大無級變速傳動的調速比（范圍）、傳動功率或過零調速，控制式無級變速傳動用無級變速器作為封閉機構去封閉二自由度差動輪系的兩個基本構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；這種系統中大部分功率流過差動輪系，而只有小部分功率流經無級變速器。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）為適應工藝參數多變或輸出轉速連續(xù)變化的要求，運轉中需經常或連續(xù)地改變速度，但不應在某一固定速度下長期運轉，如機床、卷繞機、車輛和攪拌機等； （2）探求最佳工作速度，如試驗機、自動線等； （3）幾臺機器或一臺機器的幾個部分協調運轉； （4）緩速起動以合理利用動力，通過調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、緩沖和自適應性。 采用無級變速傳動有利于簡化變速傳動結構、提高生產率和產品質量、合理利用動力和節(jié)能、便于實現
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、最低輸出轉速可為零、調速性能穩(wěn)定、靜止和運動時均可調速、結構較簡單、制造較容易，因而近年來發(fā)展較快。但它還存在著有待進一步解決的問題，例如：調速范圍再擴大之后，在結構和便用上如何實現增速變速傳動和采用復合式超越離合器；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用廣泛，有較好的發(fā)展前景，但有其局限性，值得進行研究，使其應用更廣泛
6、。本課題的研究目的是借助于先進的機械現代設計理論與方法，并結合CAD/CAE技術開發(fā)出具有更好運動學與動力學性能的脈動無極變速器。1.2本課題在國內外的發(fā)展概況及存在的問題 國內機械無級變速器基本上是在20世紀60年代前后起步，到80年代中期以后，隨著國外先進設備的大量引進，工業(yè)生產現代化及自動流水線的迅速發(fā)展，對各種類型機械無級變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠開始建立并進行規(guī)?；a，一些高等院校也開展了該領域的研究工作。經過十幾年發(fā)展，現在，國內機械無級變速器行業(yè)從研制、生產、到情報信息各方面已組成一個較完整的體系，發(fā)展為機械領域中一個新興行業(yè)。國際上，在機械式脈動無級變速器領域，目前以德國、美國和日本的技術水平較高，其成熟技術以德國的GUSA型及美國的ZEROMAX型系列產品為代表。GUSA型,國內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)和改進的GUSA型(三相對心搖塊)兩種。GUSA I型最早由德國Heinrich GensheimerSohne機器制造公司在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，轉速可以為零，調速方便，工作時輸出轉速的脈動度較小，此外，其結構緊湊，加工方便，傳動可靠，因而應用廣泛。
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