齿轮式脉动无级变速器改进与结构优化设计

摘要

普通连杆脉动式无级变速器存在着运动时连杆惯性力大、输出扭矩小以及调速范围窄等问题,制约了连杆脉动式无级变速器的应用。这对上述存在的问题,本文通过研究,设计了一种新型行星轮式无级变速器,该无级变速器具有脉动度低、调速范围广、输出扭矩大、机械效率高等特点。
　　 本研究主要内容包括：⑴从高机械效率、低脉动度的目的出发,首先提出了两种基于行星轮周转轮系的脉动无级变速器方案,而且还对这两种脉动式无级变速器进行了分析研究。结合已有的脉动式无级变速器的优缺点,确立了一种效率更高的新型脉动式无级变速器方案。⑵依据确立的新型无级变速器方案的运动学、动力学分析,构造了“齿轮式”脉动无级变速器动力学模型,并对其脉动度、最大输出角速度和调速范围等参数进行了较为深入的分析。⑶在理论研究的基础上,对无级变速器的行星轮系、调速机构进行了设计。同时对滚柱式超越离合器进行了改进设计。⑷利用专业仿真软件ADAMS对本设计的无级变速器进行运动学和动力学仿真研究,得到该变速器的输出角速度曲线、角加速度曲线、输出扭矩曲线,以及调速过程中的各曲线图。通过仿真得到该变速器的最大输出扭矩和功率,并得到了该变速器运动规律以及各部件的受力情况。并且通过仿真分析发现,该新型无级变速器的效率较已有的脉动式变速器有明显的提高。
　　 本研究的主要创新点：①通过对脉动式无级变速器的分析研究,提出了一种新型齿轮式脉动无级变速器的结构方案；②通过对新型无级变速器的分析,构造了动力学模型；③通过对新型无级变速器结构优化仿真实验,初步证明了该新型齿轮式脉动无级变速器较传统的脉动无级变速器有更高的机械效率及输出速度。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 脉动无级变速器国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 方案设计

2.1 GUSA型结构和运动学分析

2.2 GUSA型无级变速器的运动分析

2.3 行星轮运动分析

2.4 方案一

2.4.1 内摆线原理推导

2.4.2 传动机构的工作原理

2.5 方案二

2.5.1 双摆线无级变速器原理推导

2.6 设计方案分析

2.7 本章小结

第三章 数学建模

3.1 脉动机构的运动分析

3.2 输出连杆运动方程

3.3 行星齿轮调速的理论分析

3.3.1 输出角速度分析[17]

3.4 结构的静力学分析

3.5 性能推导

3.5.1 瞬时速度和瞬时传动比

3.5.2 平均输出角速度和平均传动比

3.5.3 输出速度的脉动度

3.6 新型无级变速器的性能计算

3.6.1 脉动度计算

3.6.2 调速范围分析

3.7 本章小结

第四章 关键结构的设计

4.1 行星轮系参数设计

4.2 调速机构的参数设计

4.2.1 蜗轮蜗杆的参数设计

4.4 超越离合器的简介

4.5 滚珠式超越离合器改进设计

4.5.1 主要尺寸的计算

4.6 总体结构设计

4.7 本章小结

第五章 新型无级变速器的虚拟系统仿真研究

5.1 虚拟样机设计装配

5.1.1 软件介绍

5.1.2 新型变速器的零件结构设计

5.1.3 新型无级变速器的装配

5.2 虚拟样机仿真研究

5.2.1 ADAMS软件介绍

5.2.2 无级变速器的运动仿真

5.3 变速器的运动学、动力学仿真

5.3.1 运动仿真

5.3.2 动力学仿真

5.3.3 仿真结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢