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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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
论
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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