自行车用无级变速器结构设计

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自行车无级变速原理

自行车的无级变速原理是一种创新的技术，它使骑行者可以根

据需要轻松调整齿轮比，以适应不同的路况和骑行速度。这种技术

的出现大大提高了骑行的舒适性和效率，让骑行者可以更轻松地面

对各种挑战。

无级变速原理的核心是基于一种叫做“连续变速传动”的技术。这种技术利用两个圆锥形的滚轮，它们之间有一根带子或链条相连。当骑行者踩踏时，这两个滚轮会根据骑行者的速度和力度来自动调

整位置，从而改变带子或链条的张紧程度，进而实现无级变速。

这种设计的优点在于它可以实现平滑的变速过程，而且不需要

骑行者停下来手动调整齿轮。这意味着骑行者可以在骑行过程中根

据需要随时调整齿轮比，而不会受到任何干扰。这种设计不仅提高

了骑行的舒适性，还可以减少骑行者的体力消耗，让骑行更加轻松

和愉快。

无级变速原理的出现对自行车行业产生了深远的影响。它不仅

提高了自行车的性能和便利性，还为骑行者带来了更加舒适和愉快

的骑行体验。随着科技的不断进步，相信无级变速技术将会得到更多的应用和改进，为骑行者带来更多惊喜和便利。

毕业设计变速自行车变速结构设计及速度比分析

成都农业科技职业学院

毕业设计

题目：变速自行车变速结构设计及速度

比分析

学号：20090703114~

姓名：吴..

专业班级：09机制一班

指导老师：包….

2011年12月

内容要求概述：

人民对于自行车的利用不仅仅是代步工具，更多的是游骑，锻炼身体。为了满足更多需求，很多人喜欢购买变速自行车，但价格昂贵其原因就是可以满足更多需求，很多人喜欢购买变速自行车，但价格昂贵其原因就是可以实现自动变速，体力消耗较少。

借助三维软件合理设计一款性价比较高的变速自行车（主要考虑其变速原理），合理设计变速自行车的变速原理装置（铰链，前后轮盘机构），并根据实际情况计算其变速的范围。

第1章绪论 (4)

1.1变速自行车的发展概括： (4)

1.1.1变速自行车的现状及前景： (4)

1.1.2变速自行车的发展历史演变： (4)

1.1.3变速自行车在如今人们生活中的应用 (5)

1.2、变速自行车的结构组成： (5)

1.2.1车架部件 (6)

第2章自行车变速器的工艺设计分析 (8)

2.1选择设计变速器方案的原因及设计过程 (8)

2.2变速自行车的变速装置及其原理 (8)

2.3变速器的材料选择 (9)

2.3.1链条的材料选择 (9)

2.3.2链轮飞轮材料的选择 (9)

2.4变数器链轮飞轮的设计 (10)

2.4.1设计条件 (10)

2.4.2链轮的高速齿片（48齿）和飞轮（28齿）的设计参数 (12)

2.4.3齿槽的形状设计 (12)

第3章变速比 (13)

3.1变速自行车的变速比分析 (13)

3.2设计用变速自行车的各齿变速比对照 (14)

自行车自动无级变速传动机构[发明专利]

专利名称：自行车自动无级变速传动机构专利类型：发明专利

发明人：黄昌友

申请号：CN00109078.X

申请日：20000606

公开号：CN1270908A

公开日：

20001025

专利内容由知识产权出版社提供

摘要：一种自行车自动无级变速传动机构,它是用挠性带和两个由两部份组成、工作直径可以变大变小互相配合转换的主从带轮,来代替目前自行车的链条链轮变速传动机构,它具有结构简单、耐冲击、变速比范围大、传动效率高,变速容易、连续平稳、有效可靠、没有噪音使用寿命长,制造成本低,容易维护保养的特点。采用了本发明的自行车,能根据人的登力和道路好坏、顶风大小自动变换车速,使人骑行感觉特别轻松。

申请人：黄昌友

地址：100083 北京市海淀区龙翔路2楼701

国籍：CN

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自行车无级变速器的结构设计

-4-
作性能的一种通用传动装置。最初是在 19 世纪 90 年代出现的，至 20 世纪 30 年代以后才开始发展，但当时由于受钢材材质，工艺工艺水平和润滑油料品质三个因素的限制，进展缓慢未能得到广泛的应用。直到 20 世纪 50 年代，尤其是 70 年代以后，一方面随着先进的真空冶炼和热处理技术的应用，超精密加工工艺和数控机床以及牵引传动理论与油品的出品和发展，解决了研制和发展无级变速器的限制因素；另一方面，随着生产工艺流程实现机械化，自动化以及机械要改进工作性能，都需要大量采用无级变速器；再加上近十年来，由于能源危机的出现，人们对机械无级变速器在交通运输工具上的应用又进行了大量的研究，并取得一定的成效；因此在这种形式下，机械无级变速器获得了迅速的发展，一些传动性能较好的机械无级变速器已系列化生产，并以通用部件形式供应于市场。其发展主要在日本、德国、意大利、美国、中国等。产品主要有摩擦式，链式，带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。国内无级变速器是在 20 世纪 60 年代起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专用机械厂进行仿制和生产，例如用于纺织机械的齿链式，化工机械的多盘式以及切削机床的 kopp 型无级变速器等，但规格不多，规产量不大，年产量仅数千台。直到 80 年代中期以后，随着国外先进设备的大量引进，工业生产现代化以及自动流水线的迅速发展，对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加，创业厂才开始建立并规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展，国外现有的几种主要类型结构的无级变速器，在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品，年产量约十万台左右，初步满足了生产发展的需要。与此同时，学会、协会及情报网等组织相继建立，并先后制定了一系列的国家标准和行业标准。现在，机械无级变速器从研制、生产、组织管理到情况网络信息各方面已组成一较完整的体系发展成为机械领域中的一个新兴行业。优点：机械无极变速器具有结构简单、尺寸紧凑、结构形式多、操纵方便、传动效率较高、噪音较低等优点，因此能适应变工况工作、简化传动方案、节约能源和减少环境污染等要求，在工业界受到越来越多的重视和采用。目前已较多地用于车辆、拖拉机和工程机械、船舶、机床、轻纺化工业机械、起重机械和试验设备中。不足：变速器是机械传动中改变输出轴转速大小的主要部件之一,目前已有的机械无级变速器传递扭矩小，变速范围窄,很难满足实际的需求,对摩擦无级变速器的传动机理研究的并不充分，因此有待深入研究机理，选择和发展新的润滑剂，以进一步提高摩擦拖动率；其次是研究具体结构设计的合理性与优化问题，以及关于无级变速器应用的研究。

自行车无级变速

01、本实用新型公开了一种自行车无级变速器，包括链轮，通过单向超越离合器与所述链轮相连接的链轮轴；在所述链轮轴上套装有轴套；所述轴套的一端设置有与车轮轴相联接的锥形内齿圈，所述链轮轴延伸至所述锥形内齿圈内；在位于锥形内齿圈内的链轮轴上设置有小链轮，所述小链轮通过传动链与设置在锥形内齿圈内的伞齿轮轴相啮合；在所述传动链外套装有弹性支撑管。本实用新型的优点在于实现在骑车过程中可根据旋转力矩大小自动变速。当作用于所述链轮上的力矩较大时，所述链轮轴带动伞齿轮向所述锥形内齿圈大直径端移动，伞齿轮与锥形内齿圈传动比降低，反之相反。从而达到自动无级调节与锥形内齿圈相连接的车轮轴速度之目的。主权利要求：一种自行车无级变速器，其特征在于：它包括链轮（１），通过单向超越离合器（１１）与所述链轮（１）相连接的链轮轴（２）；在所述链轮轴（２）上套装有轴套（３）；所述轴套（３）的一端设置有与车轮轴（１０）相联接的锥形内齿圈（４），所述链轮轴（２）延伸至所述锥形内齿圈（４）内；在位于锥形内齿圈（４）内的链轮轴（２）上设置有小链轮（５），所述小链轮（５）通过传动链（６）与设置在锥形内齿圈（４）内的伞齿轮轴（７）相啮合；在所述传动链（６）外套装有弹性支撑管。 02、本实用新型属于自行车，特别涉及一种无级变速自行车，由前轮(1)、前叉(2)、车把(4)、斜梁(3)、车座支架(6)、车座(5)、脚蹬(18)、后轮(7)组成，在车体上两侧装相同两套无级变速装置，变速装置是在车座支架(6)的下端固定一个叉形固定主架(8)，在固定主架(8)两叉下端固定一个平行的车体滑道架(8-1)，车体滑道架(8-1)固定连接车体滑道(14)，车体滑道(14)装在车体滑块(15)中，车体滑块(15)用滑块连接轴(23)与偏心轮套圈连杆滑块(22)活动连接，无级变速自行车可以实现在运动和静止状态下都能调节，调节灵活方便。结构简单、重量轻、成本低。03、一种无级变速自行车，包括自行车架、车轮、脚踏板、链盘、以及安装在链盘上的传动链条，自行车后车轮上安装有离心轮盘、锥形锯齿飞轮以及中空车轴，离心轮盘固定在后车轮一侧；车架上安装有摆索器，摆索器位于后车轮与脚踏板之间，摆索器和离心轮盘用穿过中空车轴的拉索连接在一起；自行车把手一侧安装有控制车速快慢的车速快慢控制器，车速控制器与摆索器通过拉索连接；这种自行车结构简单、可实现无级变速、变速过渡平缓。 04、本无级变速自行车，用脚踏臂、左右二半轴带动变径盘，连杆与卡在变径盘上

无级变速器的结构组成

无级变速器是一种能够实现连续无级变速的机械传动装置，其结构组成包括以下几个方面：

一、主要部件

1.主轴：是无级变速器的核心部件，负责传递动力和承受载荷。主轴通常由高强度合金钢或不锈钢制成，具有较高的强度和耐磨性。

2.行星齿轮组：行星齿轮组是无级变速器的关键部件之一，它由行星齿轮、太阳齿轮和内齿圈组成。通过改变行星齿轮与太阳齿轮之间的相对位置，可以实现连续无级变速。

3.离合器：离合器用于控制行星齿轮组与主轴之间的连接和断开，从而实现换挡操作。离合器通常采用液压或电磁控制方式。

4.油泵：油泵负责向各个润滑点提供润滑油，并保持系统压力稳定。油泵通常采用内置式设计，安装在无级变速器内部。

5.控制单元：控制单元是无级变速器的智能控制中心，负责监测各个传感器的信号和控制离合器、油泵等部件的工作状态。控制单元通常由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。

二、润滑系统

无级变速器的润滑系统是保证其正常运转和寿命的重要保障。润滑系统包括：

1.油箱：油箱用于储存润滑油，并通过管路将其输送到各个润滑点。

2.油泵：油泵负责将润滑油从油箱中抽出，并向各个润滑点供应。

3.过滤器：过滤器用于过滤进入无级变速器内部的污染物，防止其影响传动效率和寿命。

4.冷却系统：冷却系统用于降低无级变速器内部温度，保持其正常工作温度范围内。

三、控制系统

无级变速器的控制系统是实现自动换挡和手动换挡的关键。控制系统包括：

1.传感器：传感器用于监测发动机转速、车速、加速度等参数，并将其转化为电信号送至控制单元。

无级变速器工作原理

无级变速器是一种能够实现连续无级变速的机械装置，它的工作原理如下：

1. 首先，无级变速器由两个主要部分组成：驱动轮和驱动带。驱动轮是连接到发动机的组件，它能够转动并传递动力。驱动带则连接到驱动轮并沿着固定的轨道移动。

2. 当发动机转动时，驱动轮会将动力传输到驱动带上。驱动带的移动速度可以通过改变其位置和沿着轨道的运动路径来实现。

3. 无级变速器通过改变驱动带的位置来改变传递动力的半径。具体来说，通过改变驱动带与驱动轮接触的位置，可以改变两者之间的半径差。

4. 当驱动带与驱动轮接触的位置越靠近驱动轮的中心，半径差就越小。相反，当驱动带与驱动轮接触的位置越靠近驱动轮的外部，半径差就越大。

5. 通过改变半径差，无级变速器可以有效地实现不同的速度变化。当半径差较大时，驱动轮的转速会比发动机转速快，从而提供较高的车速。相反，当半径差较小时，驱动轮的转速会比发动机转速慢，从而提供较低的车速。

6. 通过不断调整驱动带的位置，无级变速器可以在发动机的不同转速下获得最佳的速度输出。因此，驾驶员无需手动操控传统的离合器和变速器，无级变速器可以根据实际驾驶需求进行

自动调整，提供更加顺畅和高效的动力输出。

总而言之，无级变速器通过改变驱动带的位置来改变传递动力的半径差，从而实现连续无级变速。这种工作原理能够提供更加顺畅和高效的动力输出，提高车辆的驾驶性能和燃油经济性。

自行车变速器设计

桂林理工大学

GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计(论文) 题目：自行车变速器设计

学院：机械与控制工程学院

专业(方向)：机械（模具）

摘要

一直以来，自行车都是家喻户晓的交通工具，有着悠久的历史。然而在当今交通发达的社会，越来越多的人注重对生活的享受，把自行车当成交通工具的时代已经过去。出现了各种各样的自行车，例如场地自行车、公路自行车、山地自行车、斜躺自行车、广告自行车、旅游自行车、折叠自行车、电动自行车、小轮车等等一系列的现在自行车。人们更加注重自行车的轻量化、灵活化设计。自行车看似结构简单的车系，其关键部分却有着较大的学问，很多机构学家也做了很深入的研究，将自行车向着可靠化、强度化、创新化方向发展。而在当今追求挑战的时代，更希望自行车能够更少的力获取更大的扭转力使自行车能够更快的运行，这是对变速系统的考验，也是对刹车系统的考验。

而本文主要是对自行车的变速系统进行设计，设计的主要工作有下面几点：通过查阅大量关于变速系统的工作原理；对变速指拨、前拨、后拨的设计和计算验证。将设计的各装置进行模拟仿真再结合它的工作环境、工作方式进行优化。本设计主要理论设计和经验设计相结合，对各部分数据进行可靠性分析，再通过以上数据利用CAD 画出零件图和装配图。

关键词:自行车；变速系统；零件图

Design on the bicycle shifting system

Abstract：All along, the bicycle is a well-known means of transport,has a long history.However, in today's traffic developed society, more and more people focus on the enjoyment of life,the bicycle as a vehicle has passed.Emergence of a variety of bikes, such as track cycling,road cycling,mountain biking,recumbent bicycles,advertising bicycles, touring bikes, folding bikes, electric bikes, BMX bikes and so a series of now. People pay more attention to lightweight, flexible design of the bicycle.Bicycle cars seemingly simple structure,but has a key part of a larger learning,many organizations have done a very thorough scientists study the bike toward reliable technology, strength, innovation direction. The pursuit of the challenges in today's era, the bicycle can hope to obtain greater force with less twisting force to the bicycle can run faster, which is the transmission system test, but also a test of the brake system.

无链传动变速自行车毕业设计

毕业设计说明书课题名称：无链传动变速自行车

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

毕业设计-自行车变速系统的设计

毕业设计说明书自行车变速系统的设计

班级：学号：

姓名：

学院：软件学院

专业：软件工程

指导教师：李彦栋陈汝斌

2014 年 6 月

自行车变速系统的设计

摘要

自行车变速系统的作用就是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢。前齿盘的大小和后齿盘的大小决定了自行车旋动脚蹬时的力度。前齿盘越大，后齿盘越小时，脚蹬时越感到费力。前齿盘越小，后齿盘越大时，脚蹬时越感到轻松。根据不同车手的能力，即可通过调整前、后齿盘的大小调整自行车的车速，或是应对不同的路段、路况。

当转动变速器时，推手将作用于换挡变速器，换挡变速器的工作原理就是拨链器将链条向里或向外推，由于齿轮的齿尖向链条方向翻出一定角度，当链条被推倒该齿尖接触范围时，由于换挡变速器和后轮连接轴的张紧作用，将使得自行车链条转接到后轮后链条不同的档位，实现不同的变速要求。前面的前链轮的换挡原理和后轮基本一致，只是略有些不同而已。由次可以看出，两轮（脚踏轮和后链轮）的不同半径轮越多，可变速档位也就越多。

关键词：自行车,换挡变速器,传动装置,拨链器

The design of bicycle transmission system

Abstract

The role of the bicycle transmission system is change the speed of thebicycle by changing the chain and the front and rear gear plate size . The size of the front and after chainring crankset determines the intensity of the bicycle pedal when rotating . The larger front chainring , The smaller behind chainring, more pedal feel effortless . The smaller front chainring , the bigger behind chainring , the more we feel relaxed when you pedal . Depending on the capabilities of different drivers , you can adjust the size of the chainring to respond to different sections of the road.

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1 绪论 (3)

1.1 机械无级变速器的概述及应用 (3)

1.2 无级变速器的分类 (3)

1.3 机械无级变速器的发展 (4)

1.4 无级变速自行车研究现状 (6)

1.5 毕业论文设计内容和要求 (7)

2 钢球行星式无级变速器的总体方案选择 (9)

2.1 采用螺旋传动实现球架的左右移动 (9)

2.2 依靠左右推动实现球架的移动 (10)

2.3 两方案的选择与比较 (10)

3 钢球行星式无级变速器部分零件的设计计算 (11)

3.1 钢球的设计计算 (11)

3.2 钢球支轴转角的设计计算 (12)

3.3 轴槽的长度及卡盘的倾斜角的设计计算 (13)

3.4 轴的设计计算 (14)

3.4.1 轴的选材及最小直径的计算 (14)

3.4.2 轴的结构设计 (15)

3.4.3 轴的校核 (16)

3.5 滚动轴承的选择 (18)

3.6 自行车无级变速器的安装 (19)

4 钢球行星式无级变速器的变速原理论证 (20)

4.1 关于本文的无级变速器 (20)

4.2 无级变速的运动结构分析 (20)

4.2.1无级变速的运动 (20)

4.2.2 变速原理分析 (22)

5 结论 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

外文翻译 (26)

自行车用无级变速器结构设计

摘要

无级变速器传动是指在某种控制的作用下，使机器的输出轴转速可在两个极值范围内连续变化的传动方式。而无级变速器是这样的一种装置，它具有主动和从动两根轴，并能通过传递转矩的中间介质（固体、流体、电磁流）把两根轴直接或间接地联系起来，以传递动力。当对主、从动轴的联系关系进行控制时，即可使两轴间的传动比发生变化（在两极值范围内连续而任意地变化）。本文在分析各种无级变速器和无级变速自行车的基础上，把钢球外锥式无级变速器进行部分改装，从而形成了自行车的无级变速装置。该装置通过八个钢球利用摩擦力将动力进行输入输出，用一对斜齿轮进行分度调速，从而使自行车在0.75～1.22之间进行无级调速。研究表明：无级变速器被用于自行车方面可以大大改善自行车的使用性能，方便广大消费者使用。

关键字:无级变速自行车无级变速器调速

The design of the CVT on bicycle

Abstract

Have no the class gearbox spread to mean under the function that is a certain to control, make the exportation stalk of machine turn soon can at two pole is worth the continuous variety in the scope of spread a way.But have no class gearbox is such a kind of device, it has active with from move two stalks, and can pass to deliver the middle of turning the Ju to lie quality(the solid, fluid and electromagnetism flows) to contact two stalks directly or indirectly to deliver power.When to lord, from move an axial contact relation to carry on a control, can immediately make spreading of 2 compare occurrence variety.(be worth to change in a row but at will inside the scope in two poles).Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this dissertation ,we change some parts of the Kopp-B CVT forming a new kind of CVT used to the bicycle .They are used to input or output the power through the friction and a pair of helical gears is also used to adjust the speed, so the speed can change between 0.75 and 1.22.This research shows that when the CVT are used in the bicycle ,they can significant improve the performance of bike so that all customers can use it convenient.

Keyword: CVT bike CVT Speed control.

1 绪论

1.1 机械无级变速器的概述及应用

机械无级变速器是一种传动装置，是在输入转速一定的情况下实现输出转速在一定范围内连续变化的一种运动和动力传递装置，由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构组成。

机械无级变速器转速稳定、滑动率小、具有恒功率机械特性、传动效率较高，能更好地适应各种机械的工况要求及产品需要，易于实现整个系统的机械化、自动化，且结构简单，维修方便、价格相对便宜。机械无级变速器的适用范围广，有在驱动功率不变的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩者（如化工行业中的搅拌机械，即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度）；有根据工况要求需要调节速度者（如起重运输机械要求随物料及运行区段的变化而能相应改变提升或运行速度，食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度）；有为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度者（如断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度，电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度，纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等）；有为适应整个系统中各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运转速度以及需要配合自动控制者（如各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线）；有为探求最佳效果而需变换速度者（如试验机械或离心机需调速以获得最佳分离效果）；有为节约能源而需进行调速者（如风机、水泵等）；此外，还有按各种规律的或不规律的变化而进行速度调节以及实现自动或程序控制等。

综上所述。可以看出采用无级变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量，适应产品变换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无级变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械。

1.2无级变速器的分类

机械无级变速器分为刚性式、行星式、链式、带式和脉动式四大类。