小功率机械摩擦式无级变速器结构设计
02 常用典型机构
带式无级变速器
带式无级变速器的变速方式 （箭头表示变速时操纵机构驱动的运动方向）
脉动式无级变速器
脉动式无级变速器的基本结构 1－可调曲柄；2－连杆；3－摇杆；4－超越离合器
机械无级变速器与其他无级变速传动方式的比较
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
与其他无级变速传动方式
液体传动分为两类：
液压式：主要是由泵和马达组成或者由阀与泵组成的变速传动装置，适用于中、小功率传动。 液力式：采用液力耦合器或者液力变矩器进行变速传动，适用于大功率（几百至几千千瓦）。
机械无级变速器的特点：
转速稳定，滑动率小，工作可靠，具有恒功率机械特性，传动效率高，而且结构简单， 维修方便，价格相对便宜； 但零部件加工及润滑要求较高，承载能力较低，抗过载及耐冲击性能较差，故一般适合 于中、小功率传动。
第三节 换向机构
常用的换向机构有机械、液压和电气式 三种。常用的机械式换向机构。
换向机构
第四节 制 动 器
设备的制动机构应满足以下基本要求。
构造简单，尺寸小，为此制动器应尽量装在高速轴 上。 在可能条件下制动时间应尽量短些但也不是越短越 好。 要保证使用安全为此，制动机构与开停机构必须互 锁。 闸带式制动器 闸瓦式制动器 片式制动器
常用的制动器
闸带式制动器
多 片 式 摩 擦 式 离 合 器 圆 锥 式
优点：结构紧凑，接合平稳，过载 打滑 缺点不能保证两轴同速，摩擦生热。 广泛用于金属切削机床及其他机械设 备中
优缺点基本同上，但比上述离合器能 传递较大的扭矩。适用于金属切削机 床及其他机械设备
电磁粉 末离合 器
无级变速带和摩擦轮传动 (2)
无级变速带和摩擦轮传动为了获得更合适的工作速度，机器通常应能在一定范围内任意调整转速，这就需要使用无级变速器。
下面主要介绍无级变速带和摩擦轮传动。
一、无级变速带带式无级变速传动是一种应用很广泛的无级变速传动机构，它约占全世界机械无级变速的2/3。
无级变速带的横截面呈梯形，结构与线绳结构的普通三角形带相似，由缓冲层、强力层、压缩层和外层包布组成。
带式无级变速器主要由主动锥轮(主动带轮)1、从动锥轮(从动带轮)2和紧套在两轮上的传动带3以及调节速度的操纵机构等组成。
当主动轮转动时,利用张紧的带与锥轮之间的摩擦力，将运动和动力从主动轮传递到从动轮上,并可通过操纵机构改变带在锥形带轮上的工作位置,使主、从动锥轮的工作半径能连续发生改变，从而实现无级变速。
(一)无极变速带具有以下的特点。
1.带的宽度大，带宽和带高之比一般为2~4。
2.变速范围较大，可达3~6,带越宽、楔形角越小，变速范围越大;用楔形角小的宽带时，变速范围可达9~12。
3.带的楔形角(工作面夹角α)较小，在22°~40°之间。
4.具有足够的横向刚度，能避免“塌腰”和扭转等现象。
5.具有足够的纵向挠曲性。
6.带的伸长率较小。
图一(二）无级变速带的设计计算无级变速带传动在设计计算时须首先明确是恒功率传动还是恒转矩传动。
恒功率传动时，传动功率Pr为恒定值。
恒转矩传动时，被动轴上的转矩MZ为恒定值，而传动功率Pr为变值。
其变动大小由下式计算P rmax=M2∗n2max97470P rmin=M2∗n2min97470式中M2为被动轴上的转矩（kgf*cm）。
设计时可按以下步骤进行：1.计算功率Prd：Prd=Pr×Fm式中Fm为负荷特性系数。
2.无级变速带型号的选定。
无级变速带型号根据被动轴转速和计算功率，从图二中选取。
当恒功率传动时，计算功率Prd 为定值，按图中(A)行分别选出n2max和n2min时的带号。
当恒转矩传动时，按(B)行分别选出n2max 和Prdmax时的带号及n2min和Prdmin时的带号。
汽车设计--3变速器设计
直齿：b=Kcm, Kc为齿宽系数，取为4.5~8.0 斜齿：b= Kcmn，Kc取6.0~8.5
5、变位系数的选择原则
◎采用变位的原因：
1）避免齿轮产生根切 2）配凑中心距 3）通过变位影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶
合能力及齿轮的啮合噪声。 ◎变位齿轮的种类：高度变位和角度变位。 1）高度变位：齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零。
1、变速器的传动比范围： 指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。 2、最高挡传动比的选取： 直接挡1.0，超速挡0.7～0.8。
3、最低挡传动比选取：
影响因素：
发动机的最大转矩、最低稳定转速；
驱动轮与路面间的附着力； 主减速比与驱动轮的滚动半径；
Ft max Ff Fi max
汽车的最低稳定车速。
1、中间轴式变速器
❖ 多用于FR，RR布置的 乘用车和商用车上
❖ 能设置直接挡，直接挡 效率高
❖ 一挡传动比能设计较大
❖ 一轴与输出轴转向相同 （挂前进档时）
❖ 零件多，尺寸、质量大
2、两轴式变速器
❖ 结构简单、紧凑、轮廓 尺寸小
❖ 中间挡位传动效率高、 噪音低（少了中间轴、 中间传动齿轮）
❖ 不能设置直接挡，高挡 位时噪音高（轴承齿轮 均承载），且效率略比 三轴式低
第三章 机械式变速器设计
本章主要学习 ❖ （1）变速器的基本设计要求； ❖ （2）各种形式变速器的结构布置特点（☆）； ❖ （3）变速器主要参数的选择 （☆）； ❖ （4）变速器的设计与计算（☆）； ❖ （5）同步器设计的基本方法； ❖ （6）变速器操纵机构及基本结构元件； ❖ （7）机械式无级变速器简介。
机械式变速器设计
名词解释固定轴式变速器分类？答：固定轴式变速器又分为两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。
变速器换挡机构形式？答：变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。
同步器同步时间t同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间；同步时间与车型有关，计算时可在下述范围选取：对轿车变速器高挡取0.15～O.30s，低挡取O.50～O.80s；对货车变速器高挡取O.30～O.80s，低挡取1.O0～1.50s。
直接操纵手动换挡变速器;当变速器布置在驾驶员座椅附近，可将变速杆直接安装在变速器上，并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换挡功能的手动换挡变速器，称为直接操纵变速器。
远距离操纵手动换挡变速器;平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器，受总体布置限制变速器距驾驶员座位较远，这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件，换挡手力经过这些转换机构才能完成换挡功能。
这种手动换挡变速器称为远距离操纵手动换挡变速器。
电控自动换挡变速器有级式机械变速器尽管应用广泛，但是它有换挡工作复杂、对驾驶员操作技术要求高、使驾驶员容易疲劳等缺点。
80年代以后，在固定轴式机械变速器基础上，通过应用计算机和电子控制技术，使之实现自动换挡，并取消了变速杆和离合器踏板。
驾驶员只需控制油门踏板，汽车在行驶过程中就能自动完成换挡时刻的判断，接着自动实现收油门、离合器分离、选挡、换挡、离合器接合和回油门等一系列动作，使汽车动力性、经济性有所提高。
电控自动换挡变速器：在固定轴式机械变速器基础上，通过应用计算机和电子控制技术，使之实现自动换挡，并取消了变速杆和离合器踏板。
流体式无级变速器（AT）：液力变矩器和借助液体压能变化传动或变换能量的液压传动的无级变速器。
填空题变速器的作用用来改变发动机传到驱动轮上的______和______，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的_____和______，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
无级调速减速机MB
MB planetary friction mechanical infinite speed variator
RX
X
RV
274 165
1. MB系列行星摩擦式机械无级变速机概述
MB系列行星摩擦式机械无级变速机主要由压紧的主 动装置、摩擦传动机构、调速控制机构组成。 变速范围大: 调 速范围R=5，即输出转 速 可在输 入 转速的1/1.45至1/7.25之间任意变化 ，适合 连 续工 作，可以正反运转，能在负载起动及 负载 中按需 要调节速 度，适应工艺参数多边或连续变 化 的要 求。 调速精度高、高强度、同轴结构，体积 小， 重量 轻。性能稳定，在允许负载下，选定的 输 出速度 恒定。运行平稳、噪声低、寿命长、 维修 少、操 作简单、 效率高。 组合能力强: 可 与各种减速机直联式 组合 ，实 现小 体积、 高效率的 低、高速无级变速，因而该机具 有 良好 适应性。 旋转方向: 基 本型输入轴与输出轴 旋转方 向 相同； 其它组合 型根据传动极数等确认旋转 方 向。 输入转速: 机 座MB07以下不高于2800rpm， 机座大 于MB07输入速度不超过1400rpm， 全系列 输 入转 速以不低于750rpm为 适宜。 跑合要求: 变速机跑合开始时，温升 可高 于正常工 作的温升，当跑合60-80小时后，温升逐 渐降 低至 正常温升。在跑合期内需经常调速， 以利 于长 期 的稳定使用；跑合时的高温影响正常和允 许 的工 作条件，但对部件的使用寿命并无有害 影响 。
276 167
电机代号 Motor mode
6. MB基本型无级变速机
6. MB basic type variable drive
6.1 Model and specification list 6.1 型号规格表 MB变速器配4极电机(1450r/min)的型号规格表 Model and specification list of MB speed variator matched grade 4 motor (rotation rate 1450rpm)
JWB-X系列行星摩擦式机械无级变速器
台售 价
元 ( 国 外 同 类 产 品平 均
。
对 饮料
,
,
食品
,
陶瓷
纺织
电
5 价 为 每台 6
美元 左右 )
制革
,
制药
化工
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
化 纤 等 行 业 生 产 自动
工厂 名称
:
国 营 星 光 工 模具 厂
电
话
:
2 72927 0 4 3。
电报 挂 号 地 址
:
:
广 东 省佛 山 市 石 湾
邮政 编码
:
2 5
、
设
,
功率有 w
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Zk
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外 形 美观
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在 几个 摩擦 轮 上
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12
种
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用 于连 续 工 作 运 行
且 能 在 负 载 中按 需 要 调 节
无级变速器工作原理
无级变速器工作原理无级变速器是一种能够实现无级变速的传动装置，它可以根据车辆的速度和负载情况，实现连续平稳的变速过程，从而提高车辆的燃油经济性和驾驶舒适性。
无级变速器的工作原理主要包括两种类型，摩擦式和液力式。
首先，我们来看摩擦式无级变速器的工作原理。
摩擦式无级变速器采用一对金属带或链条，在两个圆锥形的轮毂之间形成摩擦力，通过改变带或链条的位置来实现变速。
当两个轮毂的直径不同时，带或链条在不同位置的接触半径也不同，从而实现不同的传动比。
这种设计可以实现无级变速，但由于摩擦带或链条的磨损和热量产生，摩擦式无级变速器通常用于低功率的小型车辆。
其次，液力式无级变速器的工作原理是利用液体的动力传递特性来实现变速。
液力式无级变速器由两个液力变矩器和一个锥形齿轮组成。
液力变矩器由泵轮和涡轮组成，液体通过泵轮的旋转产生液压力，从而带动涡轮旋转。
当液体通过液力变矩器时，可以通过改变泵轮和涡轮之间的液压力来实现连续的变速。
而锥形齿轮则可以根据需要改变传动比，从而实现不同速度的输出。
液力式无级变速器的优点是可以承受大功率的传动，但由于液体的粘性和泵轮与涡轮之间的摩擦，能量损失较大。
无级变速器的工作原理虽然有所不同，但其本质都是通过改变传动比来实现车辆的无级变速。
无级变速器的发展可以提高车辆的燃油经济性和驾驶舒适性，是汽车传动技术的重要进步。
在未来，随着材料和制造工艺的不断进步，无级变速器将会更加普及，并为汽车行业带来更多的发展机遇。
总之，无级变速器的工作原理是通过改变传动比来实现车辆的无级变速，摩擦式和液力式是两种常见的无级变速器类型。
无级变速器的发展将会为汽车行业带来更多的发展机遇，提高车辆的燃油经济性和驾驶舒适性。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解无级变速器的工作原理。
MB系列行星摩擦机械无级变速机
ＭＢ系列行星摩擦机械无级变速机ＭＢ系列行星摩擦机械无级变速机一、工作原理结构图１ 输出轴２ 行星架３ 固定平面凸轮４ 平面轴承５ 滑块轴承６ 调速柄７ 调速螺杆８ 调速螺母９ 调速凸轮１０ 行星轮１１ 定环１２ 太阳轮１３ 压盘１４ 碟形弹簧１５ 输入轴带锥度的太阳轮（１２）和压盘（１３）被一组碟形弹簧（１４）压紧，输入轴（１５）与太阳轮用键联接，组成压紧的输入装置。
一组带锥度的行星轮（１０）内侧夹在压紧的太阳轮与压盘之间，外侧夹在带锥度的定环（１１）和调速凸轮（９）之间，输入装置转动时由于定环和调速凸轮固定不动，行星轮就沿定环作纯滚动，且绕输入轴作公转，通过行星摩擦轮的中心轴及滑块轴承（５）而带动行星架（２）及输出轴（１）转动。
调速时转动手轮，由手轮带动调速螺杆，使平面凸轮相对转动，产生轴向移动，从而均匀改变调速凸轮和固定环之间的间隔，最后改变了行星轮与太阳轮、压盘及固定环、调速凸轮摩擦处的工作半径，实现无级调速。
二、产品特点行星摩擦机械无级变速机，主要由压紧的主动装置、摩擦传动机构、调速控制机构组成。
它的主要优点：１、高强度：在加冲击负载逆转时，本机性能可靠，能精确地传动，无后座力，并有足够的强度。
２、变速范围大：变速范围为５，即输出速比可在１∶１ ４５至１∶１ ７５之间任意比。
３、调速精度高：调速精度为０ ５～１转／分。
４、性能稳定：本机的传动部件都经过特殊热处理，并经精密加工。
接触和润滑良好、运行平稳、噪声低、寿命长。
５、结构紧凑：体积小，重量轻。
６、组合能力强：本机能与各种减速机组合，实现低速无级变速，因此它具有良好的适应性。
２４３ＭＢ系列行星摩擦机械无级变速机三、型号表示方法：安装方位减速比组合减速机型号（!一级齿轮减速）电机功率（不带电机时省略）电机代号（不带电机时省略）机座号安装方式（"卧式、#立式）$%无级变速代号&'(!%)*&"+#四、性能曲线 效率－转速的关系 扭矩－转速的关系五、工况系数准确选择型号规格的核心是使选用的电机———变速器组与预计要求的负载和成本相适应。
变速器构造
同步器
作用 摩擦式的组成及分类 1、锁环式
2、锁销式
直 接 拨 动 式
变 速 器 盖
CA1091汽车六档变速器操纵机构
1 五、六档拨叉； 2 三、四档拨叉； 3 一、二档拨块； 4 倒档拨块； 5 一、二档拨叉； 6 倒档拨叉； 7 倒档拨叉轴； 8 一、二档拨叉轴； 9 三、四档拨叉轴； 10 五、六档拨叉轴； 11 换档轴； 12 变速杆； 13 叉轴拨杆； 14 五、六档拨块； 15 自锁弹簧； 16 自锁钢球； 17 互锁销；
传动比
倒挡
传递路线：输 入轴→倒挡 主动齿轮→ 惰轮→一、 二挡同步器 →输出轴→ 驱动桥 传动比
总图（视频）
1 输入轴；2 输入轴一档齿轮；3 输入轴二档齿轮；4 输入轴三档齿 轮；5 接合套；6 输入轴四档齿轮；7 输入轴五档齿轮；8 变速器壳 体；9 输入轴倒档齿轮；19 输出轴；20 半轴
(2)齿轮轮齿破碎 主要是由于齿轮啮合间隙不符合要求，轮齿啮合 部位不当或工作中受到较大的冲击载荷所致.若 轮齿边缘有不大于2mm的微小破碎，可用油石 修磨后继续使用；若超过这个范围或有3处以上 微小破碎，则应成对更换。 (3)常啮合齿轮端面磨损 常啮合的斜齿端面应有0.10-0.30mm的轴向 间隙，以保证齿轮良好运转，若齿端磨损起槽， 可磨削修复，但磨削量应不超过0.50mm。 (4)常啮合齿轮轴颈 滚针轴承及座孔磨损，成啮合齿轮座孔与滚针 轴承及轴颈三者配合间隙应为0.01-0.08mm， 否则应予更换。
变速器动力传递简图
(11分）题79图所示某乘用车两轴式五挡变速器传动示意图。已知倒挡齿轮的 齿数Z13为10齿、Z14为35齿、Z26为11齿。分析并回答下列问题。 2011年 江 苏 问题： （1）计算变速器倒挡传动比iR。 （2）若车辆挂入倒挡处于直线行 驶状态，发动机转速n1为 600 r／min，发动机输出扭 矩M1为100 N· m，不计传动效 率损失，计算此时变速器输出 轴的转速n2和输出扭矩M2（保 留两位小数；计算时忽略离合 器打滑，变速器输入轴转速等 于发动机转速）。 1-变速器前壳 2-输入轴 5、23- 一挡齿 （3）当同步器9向——移动（填 轮 6-变速器后壳 7、21-二挡齿轮 “左”或 “右”），变速器实 8、20-三挡齿轮 9、15、22-同器 10、 现三挡(1分)。 18-四挡齿轮 11、16-五挡齿轮 13、14、 26-倒挡齿轮 19-输出轴 24-主减速器 （4）在图中画出变速器三挡动力 主动锥齿轮 25-倒挡轴 传递路线（2分）。
无级变速带和摩擦轮传动1 (2)
无级变速带和摩擦轮传动摩擦轮传动一、工作原理和设计方法摩擦轮传动是靠摩擦力来传递两轴间的运动和动力。
最简单的摩擦轮传动是由两个相互压紧的圆柱平摩擦轮组成的。
主动轮依靠摩擦力带动从动轮回转。
传动的过程中应保证两轮面的接触处要有足够大的摩擦力，从而使主动轮产生的摩擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩。
若摩擦力矩小于阻力矩，两轮面接触处在传动中会出现相对滑移现象，这种现象称为“打滑”，从而使摩擦轮不能传动运动和动力。
二、常见的类型及参数假设轮面间的法向压力为F N,则其摩擦力为F f=fF N。
则摩擦轮能正常工作的条件是fF N≥F t设计的时候用fF N=KF t式中：f——摩擦系数；K——载荷系数，对动力传动K=1.25～1.5,对仪器传动K=2～3：F t——摩擦轮传递的名义圆周力，N，F t=2000T1/d1，T1为主动轮上的转矩（N·m），d1为主动轮直径（mm）。
圆柱槽摩擦轮传动的工作侧面是锥面接触，在压紧力F Q相同的情况下，其传递的圆周力比平磨擦轮大，即F t≤2fF N z，而F Q/z=2F N sinβ，所以KF t=F Q f/sinβ=F Q f v式中，z——圆柱槽摩擦轮的接触槽数；f v——当量摩擦系数，一般条件下β=12°～18°，则f v≈4f。
三、失效形式摩擦轮传动的失效形式为打滑和过度磨损（非金属材料）或表面疲劳点蚀（金属材料）。
防止打滑的措施是保证有足够的摩擦力（压紧力）。
为防止表面疲劳点蚀，应进行表面接触疲劳强度计算；为保证有一定的磨损寿命，应按轮面单位长度的载荷进行条件性计算。
四、特点及应用场合摩擦轮传动的特点包括：①结构简单，传动平稳无噪声；②过载时可打滑，能防止机器中更重要的零件损坏；③轮面间存在滑动，不能保证准确的传动比；④传动效率低；⑤轮廓尺寸较齿轮传动大，而且由于两轮必须压紧，故使轴和轴承受力很大。
因此，摩擦轮传动不能应用于传动比要求准确的场合，传递功率不宜过大（一般不超过20Kw）。
变速器设计（详细过程完整版）.
变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。
4、轴的结构分析
第一轴通常与齿轮做成一体，其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第一轴的花健尺寸与离合器从动盘毂的内花键统一考虑， 目前一般都采用齿侧定心的矩形花健，键齿之间为动配合。
第二轴制成阶梯式的以便于齿轮安装，从受力及合理利用材料来看，也是需要的。各截面尺寸不应相差悬殊，轴上供磨削用的 砂轮越程槽处的应力集中会引起轴断裂。[4]
-4本设计是针对黑豹HB1027变速器设计，为五档手动中间轴式机械式变速器，因此，初步选取传动比范围为 5.0，最高档为超 速档，次高档为直接挡，传动比为1.0。 2、变速器各挡传动比的确定 选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚 动半径等来综合考虑、确定。
Key Words Automotive engineering,Transmission,Design,Manual
- II -
XXX大学本科毕业论文（设计）
目录
摘要 ............................................................. I Abstract.......................................................... I I 第1章绪论 (1)
长期处于主导变速器市场的地位，各方面技术经过长期市场考验，通过逐步积累，技术已经相当成熟。
2.手动变速器传动效率较高，理论上比自动变速器更省油。
3.手动变速器结构简单，制造工艺成熟，市场需求大，能够产生生产规模效益，生产成本低廉。
4.维修方便，维修成本便宜。
5.可以给汽车驾驶爱好者带来更多的操控快感。[1]
汽车变速箱的种类(图解)
现在的家用车变速箱大概分为5种，使用的已经很普遍了，但是他们之间有什么区别，恐怕能说明白的人不多，那么我来谈谈自己的一些看法。
（先看图，解说在图下面）1）mt 手动挡变速器（离合器和换挡杆）,最基本也是最有效的换挡方式，优点：结构简单，传动效率高，可操纵性高。
缺点：刚入门时有难度，操作水平不高时，有顿挫感，市内左脚脚太累。
经典之作---大众MQ250,作为国内能见到的最完美的手动变速箱，广泛使用在大众及其旗下各品牌中高低档车辆上，口碑非常好。
2）amt 带有自动离合器和自动换挡装置的手动变速箱（置于变速箱上的液压装置根据电脑命令或换挡杆的命令操作离合器和拨叉进行换挡工作）相当于给司机装一个机器左脚和机器右手，呵呵优点：具有手动挡变速箱的传动效率和自动挡的简易操作。
缺点：换挡会有很明显顿挫感。
举例：北斗星，奇瑞，fiat BRAVO,载重卡车等。
3）at 自动变速器。
使用液力耦合器替代传统接触式离合器的变速箱，由液压机构完成换挡动作，优点，操作简单，可以适应于大多数的发动机形式（横置和纵置）和驱动形式（前驱，后驱，4驱，全时），缺点，因为采用液力耦合器，所以传动效率极低。
液力耦合器原理，液力耦合器是非接触性的传动方式，通俗讲来，就像是两台面对面摆的风扇，打开其中一台对着另一台吹，另一台的叶轮也会跟着转。
车型：几乎涵盖各个品牌的大部分车型。
使用范围接近手动挡，非常广泛。
cvt的打滑问题导致马力输出效率不高。
audi cvt 的传动链条4）cvt无级变速器。
由液压装置控制锥形皮带轮调整传动比来达到换“挡”目的的变速箱（cvt的档位是虚拟出来的，所以商家说的6,7,8挡都是忽悠，他说100挡也是可能的。
优点，无缝隙不间断传动，很平顺的体验，没有一丝换挡的抖动，自身体积小，很高的经济性。
缺点，采用皮带轮与钢带传动打滑是不可避免的，完成不了大扭矩，大马力的输出，太过于温柔，如果没有电脑保护着，可能一脚油门，变速箱就废了。
小车无级变速器设计
毕业设计任务书
学生姓名
分院
机电工程学院
专业、班级
指导教师姓名
职称
讲师
从事
专业
工程力学
是否外聘
□是□否
题目名称
小车的无级变速器系统设计
一、设计目的、意义
无级变速技术即CVT(Continuosusly Variable Transmission)技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，最大限度发挥发动机特性，提高燃油经济性，并使车辆的动力性与燃油经济性获得最佳匹配，使汽车具有一个没有漏洞的牵引性能，这些是现有的有级式机械变速器无法相比的
金属带式CVT有着优越的性能，并具有很强的新颖性，虽然目前其市场占有率还很低，但随着人们对轿车操纵方便性的要求的提高，其市场潜力很大。同时，近年来随着材料技术的发展，金属带的承载能力显著提高，使无级变速传动已经不局限于小功率汽车上的应用，在高档轿车上也有了它的踪迹。同时结合电、液自动控制与计算机技术，实现了自动控制无级变速传动，使得汽车的行驶和操作特性大大改善。我国汽车行业正处于发展阶段，有更广阔的汽车市场和发展空间，将具有优异传动性能的金属带式CVT实现国产化则显得非常有必要。无论从无级变速传动技术的发展来看，还是从产业的经济角度来看，攻克金属带式CVT的设计理论和关键技术，对提高国产轿车的自主开发能力，缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。
[8]李贤彬.汽车无级变速技术的发展现状及展望[J].邢台职业学院学报.第22卷第1期.2005年2月：24-26.
[9]胡国良，徐兵，杨华勇.汽车金属带式无级变速传动技术[J].工程设计学报.第10卷第2期.2003.4:89-92.
无级变速带与摩擦轮传动 (2)
无级变速带与摩擦轮传动为了获得最合适的工作速度，机器通常应能在一定范围内任意调整其转速，这就需要无级变速器。
机械级无级变速器主要是靠摩擦轮（或者摩擦盘，球，环等）传动原理，通过改变主动件和从动件的传动半径，让他的输出轴的转速无级的变化。
所谓无级变化例如他的传动比从8-10内任意的变化，而不是只能变化为8，9，10。
下面介绍的是机械无级变速中的一种，带式无级变速器，无级变速带横截面呈梯形，结构与线绳结构的普通三角带相似，由缓冲层、强力层，压缩层和外层包布构成，他比普通的三角带宽的多，所以也叫宽三角带。
他的简单原理是依靠锥轮的轴向同步移动来改变传动半径的大小，从而实现无级变速。
依靠摩擦传动的无级变速带优点是：构造简单，过载时利用摩擦元件间的打滑而避免损坏机器；运转平稳、没有噪声，可用于较高转速的运动；易于平缓连续的变速；可以在较大变速范围内具有传递恒定功率的特性，这是电气和液压无级变速所难以达到的。
但缺点是：不能保证精确的传动比承受过载冲击能力差，轴和轴承的在和较大，变速范围比较小。
由于带式无级变速器是靠摩擦力工作的，带与带轮的工作表面之间必须压紧，而压紧力由加压装置提供，即随着压紧弹簧压缩成都不同，压紧力将有不同。
而加压装置的压紧弹簧所处的位置不同（设在主动带轮处或设在从动带处）都将影响带式无级变速器的接卸特性。
无级变速带的功率于转速是具有一定关系的。
可由功率与需要的转速来选取需要的型号。
机械无级变速器大多是依靠摩擦轮传动来实现无级变速的。
但必须说明，摩擦轮传动除了在机械无级变速器中广泛采用外，在锻压，起重、机床、仪表等设备中也常用到。
传递的功率可从很小到数百千瓦，常用的的躲在10kw左右。
摩擦轮传动的功能是传递两轴间的运动或动力，其特点是靠摩擦力来传递。
最简单的摩擦轮由两个互相压紧的圆柱平摩擦轮组成，其传动比为ⅈ=ω1ω2=ⅆ2ⅆ1(1−ε)。
式子中ε为滑动率，又称速度损失率，是考虑由于轮面接触处材料变形引起的围观局部滑动而导致的速度损失。
Koop-B型钢球式无级变速器结构设计
任务书论文（设计）题目：Koop-B型钢球式无级变速器结构设计学号：姓名：专业：指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求1、以钢球、加压盘为传动件，设计一种机械摩擦式无级变速器；2、输入功率P=5kw，输入转速n=1500rpm，调速范围R=10；3、以UG或SolidEdge三维CAD软件为平台，建立整机的数字化模型；4、完成A0#装配图纸1张，零件图总量不少于A0#图纸1张；5、设计说明书一份；6、英文文献一份。
二、重点研究的问题1、钢球式无级变速器原理及其结构；2、变速原理的传动结构的实现。
三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 熟悉课题及基础资料第1周2 调研及收集资料第2周3 方案设计与讨论第3～4周4 无级变速器各零件三维模型设计第5～8周5 无级变速器总装配图设计第9周6 无级变速器工程图设计第10周7 撰写说明书第11周8 英文文献翻译，答辩第12周四、应收集的资料及主要参考文献[1] 周有强. 机械无级变速器[M]. 成都:机械工业出版社,2001.[2] 阮忠唐.机械无级变速器设计与选用指南[M].北京:化学工业出版社，1999.[3] 濮良贵，继名刚，机械设计[M].第7版.北京:高等教育出版社，2001评阅表学号姓名专业毕业论文（设计）题目：Koop-B型钢球式无级变速器结构设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。
能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。
论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。
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目录摘要 (2)Abstract: (4)第一章绪论 (5)§1.2 机械无级变速器的特征和应用 (6)§1.3机械无级变速器的选用和润滑密封 (8)§1.4 本文的主要内容及要求 (10)第二章摩擦无级变速器的机械特性加压装置和调速机构 (11)§2.1 机械特性 (11)§2.2 调速操纵机构 (12)§2.3 加压装置 (13)第三章摩擦式无级变速器设计说明和计算过程 (14)§3.1 摩擦机械无级变速器的工作原理 (14)§3.2 摩擦无级变速器的特点 (15)§3.3 锥轮的设计与计算 (15)§3.4 钢环的设计与计算 (19)1、钢环尺寸和参数的确定 (19)2、强度验算 (21)§3.5 轴系的设计 (22)§3.6 轴的结构设计 (23)第四章主要零件的校核 (25)§4.1 ．输出，输入轴的校核 (25)§4.2 . 轴承的校核 (26)总结 (27)致谢 (28)参考文献资料 (29)附录：文献翻译 (29)摩擦式机械无级变速器结构设计摘要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无级变速器传动随着机械、材质及加工工艺的高速发展和其需求量日益增多而得到广泛应用和发展。
无级变速器的主动和从动两根轴通过传递转矩的中间介质（机械构件、流体、电磁流等）把两根轴直接或间接地联系起来并传递动力。
当对主、从动轴的联系关系进行控制时，则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）。
用机械构件作为中间介质的为机械无级变速器，其包括摩擦式和脉动式。
无级变速器与定传动比传动及有级变速传动（它只有有限的几种传动比）相比，其优点是能够根据工作需要在一定范围内连续变换速度，以适应输出转速和外界负载变化的要求，摩擦式机械无级变速器依靠传动元件之间的摩擦进行传动，钢材材质、加工工艺水平和润滑油料品质等因素是摩擦式机械式无级变速器不断发展的重要保证。
本文通过查阅相关的诸多文献和书籍手册等进行钢环式无级变速器原理及其结构、变速原理的传动结构的实现的研究，并对摩擦式机械无级变速器进行结构设计，可直接作为设计文件或指导文件进行生产加工。
关键词：无级变速器；摩擦式；传动；润滑；The structure design of CVT machine of friction type Abstract:Under the action of some kind of control which can make the output of the machine spindle speed in two extreme CVT within the framework of the continuous variation of the transmission with the high-speed development of machinery, materials and processing technology and its demand is growing and is widely used and CVT transmission of the driving and driven by passing two shaft torque in the middle of the medium (mechanical components, fluid, electromagnetic flow, etc.), the two shaft linked directly or indirectly, and transfer power.When were related to the Lord, driven shaft to control, is the ratio between the two axis change (within the scope of the two extreme consecutive and arbitrarily change).With mechanical components as a medium for mechanical CVT, among which include friction and pulsation.CVT and constant transmission ratio transmission and continuously variable transmission (it's only a limited number of transmission ratio), compared to its advantage is the ability to work according to the need to continuous transformation rate within a certain scope, to adapt the demand of output speed and external load, the friction type CVT depend on mechanical transmission device for transmission, the friction between the steel material, processing technology level and the quality of lubricating oil is factors such as friction type mechanical stepless transmission the important guarantee of continuous development.This article through the consult literature and books, manuals, etc for the steel ring type stepless transmission principle and structure, the realization of the principle of variable speed drive structure research, and the friction type mechanical CVT structure design, can be directly as a guide for design documents or files for production and processing.Keyword:CVT;Friction type;Transmission;Lubrication;第一章绪论§1.1机械无级变速器的发展背景及现状无级变速器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各种不同工况的要求；其结构特征主要是由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成，无级变速器分为机械无级变速器，液压传动无级变速器，电力传动无级变速器三种。
本设计任务要求把无级变速器安装在自行车上，采用机械无级变速器，本文主要介绍机械无级变速器的发展概况。
机械无级变速器最早是出现在十九世纪九十年代，到二十世纪三十年代逐渐开始发展起来，由于材质与工艺等方面的技术发展缓慢导致了无级变速也发展迟缓，随着现代科学技术的高速发展，尤其是七十年代以后，随着先进的冶炼和热处理技术，精密加工和数控机床技术以及牵引传动理论与高品质油的出现和发展，解决了许多研制和生产无级变速器的限制因素，同时，生产工艺流程实现机械化、自动化以及机械工作性能的改进，都促进了无级变速器的快速发展，在不同的领域，大量机器设备需要采用无级变速，尤其在汽车行业需求更为突出，因此，机械无级变速器得到广泛迅速的发展。
国内无级变速器大约在二十世纪六十年代前后起步，当时主要是作为专业机械配套零部件，用于专业机械厂进行仿制和生产，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，但品种规格不多，产量不大，年产量仅数千台。
直至八十年代中期以后，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，专业厂才开始建立并进行规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作，又经过二三十年的发展，由于真空冶炼技术的应用、超精密工艺的日臻完善以及润滑油料摩擦特性方面的改进，使得机械无级变速器已经系列化生产，并以通过部件的形式供应于市场，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应用又进行了大量的研究，并取得了一定的成效。
摩擦式无级变速器是机械无级传动系统中的常用部件之一，它依靠摩擦力传递转矩和运动，所以它基本上由传递运动和动力的摩擦变速传动机构、保证产生摩擦力所需的加压装置和实现变速的调速机构三部分组成。
近年来摩擦式无级变速器在国外获得了较快的发展，其传动功率从几十到几千瓦，并可在接近于0~10000转/分的输出速度下工作，效率约为75%到95%，与传统的齿轮传动、链传动及皮带传动相比，不仅可实现无级变速而且传动零件的形状比较简单无需很高的精度因此加工费用较低，现已获得人们普遍地重视。
目前国内使用的摩擦式无级变速装置大多属于直接传动式、中间元件式、行星传动式三种类型：主、从动摩擦元件直接接触传动的直接传动式，主、从动元件通过中间元件进行传动的中间元件式，以及中间元件作行星运动的行星传动式。
调速结构则分为一元件相对于另一元件沿接触面移动和转动（或偏转）两种形式。
因此，合理地设计传动机构的结构和形式是提高传动构件受力的均匀性和传动平稳性及效率的关键，其速比的变换则通过改变主动轮从动轮和中间构件三者的相对位置来获得，这些摩擦式无级变速器的缺点主要是传动效率低、运行中难以保持稳定的速比、变速操作困难在高速运行时变速易使传动零件过早的磨损以及对于低速大扭矩传动传动装置的体积与重量较大。
目前对摩擦无级变速器的传动机理研究得并不充分，有待深入研究。
选择和发展新的润滑剂，以进一步提高摩擦拖动率；研究具体结构设计的合理性及其优化问题，突破瓶颈，实现无级变速器新的突破，真正做到广泛应用和产业化。
§1.2机械无级变速器的特征和应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：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各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。