连杆式脉动无级变速器的创新设计.pdf

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资源描述
设备设计/诊断维修/再制造
现代制造工程2010年第12期
连杆式脉动无级变速器的创新设计
孙建东,雷红
(北京联合大学机电学院,北京100020)
摘要:介绍新型脉动式无级变速器的结构、工作原理、部件装配和运动仿真,并对该变速器的特进行分析,讨论新型连
杆式脉动无级变速器的三维建模及运动仿真。着重讨论该变速器的实体建模过程和方法。
关键词:脉动无级变速器;超越离合器;运动仿真
中图分类号:TH123文献标识码:B文章编号:1671-3133(2010)12-0137-04
Connecting rod type pulsing variator-an innovative design
SUN Jian-dong, LEI Hong
( Beijing Union University, Beijing 100020, China)
Abstra: Many iued h e m n me builing a moon slaton f l -mel connecting m e pulsing varia
tor.Simplyintroducedthestructureandworkingpincipledfthelate-modelwaniato.temphaicallydliscusedthesolidmodeling
process and method of the variator n as in dud as as ml, mo on simulaton and characteristic analysis of the variator.
Key words: pulsing variator; overrunning clutch; motion simulation
0引言
轴向移动,但不能做周向转动,连杆4的一端与滑环3
铰接,另一端与超越离合器8的外轭圈铰接,超越离合
机械无级变速器是适合现代生产工艺流程机械
器8的星轮用键固定在销轴13的套筒上,销轴13上
化、自动化发展以及改善机械工作性能的一种通用传
还安装有小齿轮10,小齿轮10与内齿轮12啮合,内
动装置。其功能主要是:在输入转速不变的情况下
能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化,以满足
机器或生产系统在运转过程中不同工况的要求
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机械无级变速器一般可以分为链式、摩擦式、带
式和脉动式四大类。其中脉动式无级变速器通常
是由连杆(或凸轮)、单向超越离合器等机构构成的
种组合变速机构,因此其具有工作可靠、变速范围大、
且最低输出转速可以为零和调速方便等优点。脉动
式无级变速器近年来在我国发展较快,在石化、农业、
医疗、食品和化工等行业有广泛的应用,并且显示了
较为乐观的发展前景。
本文讨论的连杆式脉动无级变速器是一种已经
获得中国发明专利?授权的新型脉动无级变速器。
新型连杆式脉动无级变速器
1.1新型连杆式脉动无级变速器结构
图1所示为新型连杆式脉动无级变速器的结构,
图1新型连杆式脉动无级变速器的结构
1.输人轴2.凸轮3.滑环4.连杆5.调速轮
图1中输入轴1上连接有凸轮2,滑环3上有异型孔
6.调速盘7.调速拉杆8.超越离合器9.活动支承盘
与凸轮2形成活动连接,凸轮2与滑环3可以做相对
0.小齿轮1.左端盖12.内齿轮13.销轴14.输出轴
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万方数据
现代制造工程2010年第12期
设备设计/诊断维修/再制造
齿轮12安装在输出轴14上。销轴13固定在活动支以自身轴线为基准旋转同样角度,再以输入轴的轴线
承盘9上,活动支承盘9上连接有三个调速拉杆7,调为基准建立与其相垂直的基准面,以此基准面执行拉伸
速拉杆7穿过左端盖11(件7与件11有配合关系),指令,即可将旋转后的圆柱两端多余部分去除,从而得
另一端固定在带有外螺纹的调速盘6上,调速盘6与到凸轮的实体图。
带有内螺纹的调速轮5旋合。
输入轴按原尺寸执行旋转指令即可生成,将凸轮
1.2新型连杆式脉动无级变速器工作原理
与输入轴进行装配后即可得到如图2所示的凸轮轴
新型连杆式脉动无级变速器是由三套星形布置(安装好凸轮的输人轴)实体图。
的曲柄连杄机构加上超越离合器和齿轮输出机构组
成的。
图1中的凸轮2写滑环3的作用相当于一个长度
可调的曲柄,超越离合器8的外轭圈相当于摇杆,它们
与连杆4和支承的箱体共同组成了曲柄长度可调的曲
柄摇杆机构。
新型连打式脉动无级变速器工作原理如下。
图2凸轮轴实体
当滑环3位于图1所示位置时,凸轮2与滑环3
之间配合的偏心距为零(即曲柄的长度为零)故连杆?滑环孔的结构与偏心凸轮一致,所以这里也采用
4和超越离合器8的外轭都处于静止状态,小齿轮了与绘制偏心凸轮时相似的绘制方法。先以旋转指
也处于静止状态,故输出轴14的转速为零:当转动令生成滑环的整体外形,之后建立与滑环轴夹角为B
调速轮5时,调速盘6带动调速拉杆7和活动支承盘的基准轴并以此基准轴为基准,建立与其相垂直的基
9右移,活动支承盘9又带动三套曲柄连杆机构(包括准面,在此基准面上选用拉伸指令去除材料即可得到
销轴13、超越离合器8、小齿轮10、连杆4)和滑环3同所需的滑环,生成的滑环实体如图3所示。
时右移。当滑环3右移后,凸轮2与滑环3之间有了
偏心距(即曲柄的长度不为零),且偏心距的大小与滑
环3的位移成正比,此时超越离合器8的外轭圈开始
摆动,带动小齿轮10做单向的间歇转动。小齿轮10
又带动内齿轮12转动,从而带动输出轴14也开始做
单向的间歇转动。因三套机构能够轮流地带动内齿
轮12,故输出轴14的转速是连续的。
图3滑环实体
因该机构中超越离合器8的外轭圈摆角的大小取
决于偏心距的大小,而输出轴14的转速与超越离合器2.2超越离合器的绘制方法
超越离合器的绘制主要分为两大部分,即外轭圈
8的外轭圈摆角的大小成正比,故滑环3的位移越大
的绘制与星轮的绘制。
则输出轴14的转速也越高。
外轭圈的绘制主要用到拉伸指令,并在绘制过程
由于超越离合器8和齿轮输出机构的T作原理与
中通过棊准面的设立进行轮廓内部的修整,其中与连
其他类型的脉动无级变速器的原理相同,故不再讨
杆连接结构的绘制需要参考连杄的运动范围,在进行

了运动仿真后,确定外轭圈内部的结构尺寸,得到如
2新型连杆式脉动无级变速器核心零件的实图4所示的超越离合器外轭圈
体建模
2.1输入轴、凸轮与滑环的绘制方法
凸轮2在机构中是实现调速的核心部件,在绘制
过程中选择了截取这一方法。
首先确定凸轮的几何回转中心线与输入轴轴线
的夹角B的大小,再用拉仲指令绘制一根圆柱并使其
图4超越离合器外轭图
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