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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文
題 目： 自行車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2010962902
姓 名： 肖明希
指導(dǎo)教師： 姜?jiǎng)購(gòu)?qiáng)
完成日期： 2014年5月9日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： 自行車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 2010962902 姓名： 肖明希 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 姜?jiǎng)購(gòu)?qiáng) 系主任： 劉柏希
一、主要內(nèi)容及基本要求
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、根據(jù)自行車的特點(diǎn)選擇合適的傳動(dòng)比；
2、對(duì)比和選取合理的方案；
3、完成自行車無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；
4、對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核。
設(shè)計(jì)要求：1、傳動(dòng)比范圍0.7~1.22；
2、變速器尺寸要盡可能小，輕便；
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使制造成本盡可能低；
4、安裝拆卸要方便；
5、外觀要?jiǎng)蚍Q，美觀；
6、調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速；
7、關(guān)鍵部位滿足強(qiáng)度壽命要求；
8、畫出零件圖和裝配圖。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
1、總體方案的確定；
2、選定方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
3、主要零部件的校核；
4、自行車的安裝、調(diào)整。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱資料、調(diào)研
3.8-3.18
2
總體方案的確立
3.19-3.26
3
無(wú)極變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.27-4.17
4
主要零件選型
4.18-4.20
5
畫裝配圖及零件圖
4.21-4.28
6
論文撰寫
4.29-5.7
7
英文翻譯
5.9-5.14
8
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文檢查、準(zhǔn)備答辯
5.15-5.16
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
1、邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第四版．北京：高等教育出版社，2007.1
2、孫恒.陳作模.機(jī)械原理[M].第六版.西安:高等教育出版社,2000.
3、徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三卷.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1991.
4、吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第三版.北京:高等教育出版社,2006.
5、周良德,朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué)[M].湘潭:湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 2000
6、周有強(qiáng).機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].成都:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.
7、李新,洪泉,王艷梅.國(guó)內(nèi)外通用標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)[M].南京:江蘇科技出版,鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán),2006.
8、葛志淇.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].天津:冶金工業(yè)出版社,1980.
9、秦世倫. 材料力學(xué)[M].成都：四川大學(xué)出版社.
10、馬俊，王玫.機(jī)械制圖[M].第四版.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007.
11、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).減速器和變速器[M].第四版.北京.機(jī)械設(shè)計(jì)出版社.2007.2.
12、麥智生.自行車無(wú)級(jí)變速器[J].中國(guó)自行車.2002.（第2期）.
13、周有強(qiáng).崔學(xué)良.董志峰.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器發(fā)展概述[J].機(jī)械傳動(dòng).2005.(第1期).
14、阮忠唐.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1983.10.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 20962902 姓名 肖明希 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：自行車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
論文選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有強(qiáng)大的文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力。能在設(shè)計(jì)中熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。設(shè)計(jì)方案可行，工作量飽滿，論文質(zhì)量符合本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。
同意參加答辯。
評(píng)閱人：
2014年5月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)
學(xué)號(hào)： 2010962902 姓名： 肖明希 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 43 頁(yè) 圖 表 15 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 自行車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要： 無(wú)級(jí)變速自行車是現(xiàn)今社會(huì)人們正積極研發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型自行車。
本文首先介紹機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況及其特征和應(yīng)用，然后歸納了現(xiàn)今幾種無(wú)級(jí)變
速自行的發(fā)展概況，在以上內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出兩種可行方案，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析與比較
選出鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器為最佳方案，并對(duì)該裝置的調(diào)速部分進(jìn)行改進(jìn)，以滿足該設(shè)
計(jì)裝置能在自行車上使用的要求；對(duì)該變速器的部分零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算，另
外其中一部分零件還要進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核，以保證該無(wú)級(jí)變速自行車能夠滿足正
常的設(shè)計(jì)要求；最后對(duì)部分零件進(jìn)行選型，并用CAD繪圖軟件繪制出該裝置的裝配圖
以及所有標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)：
肖明希同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為自行車無(wú)級(jí)變速
的設(shè)計(jì)，并采用了鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器，在認(rèn)真閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上
基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì)自行車無(wú)級(jí)變速器的機(jī)械部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)
計(jì)及相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)肖明希同學(xué)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)技巧，以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)領(lǐng)
域的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有了較大的進(jìn)步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。論文達(dá)到
畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意其參加答辯，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為 。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績(jī)?cè)u(píng)定為 。
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定為 。
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目錄
摘要 1
ABSTRACT 2
1緒論 3
1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 3
1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的分類 3
1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況 6
1.4 無(wú)級(jí)變速自行車發(fā)展史及研究現(xiàn)狀 7
1.5 自行車無(wú)級(jí)變速器運(yùn)用實(shí)例 10
1.6 研究的目的和意義 12
1.7 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 12
2 自行車無(wú)級(jí)變速器總體方案的選擇 13
2.1 鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器 13
2.2 剛性定軸無(wú)級(jí)變速器 14
2.3 兩方案的比較與選擇 17
3 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18
3.1 鋼球與主﹑從動(dòng)錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18
3.2 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20
3.4 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 21
3.5 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 24
3.6 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與壽命計(jì)算 27
3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算 29
3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30
3.9 外錐式無(wú)級(jí)變速器的安裝 31
4 自行車變速器的簡(jiǎn)單說(shuō)明 32
4.1 自行車變速器的工作原理 32
4.2. 自行車變速器的使用方法 33
5 結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
致謝 35
附錄1 36
附錄2 40
自行車無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)
摘 要
無(wú)極變速器是一種能適應(yīng)工藝工藝要求多變、工藝流程機(jī)械化和自動(dòng)化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動(dòng)裝置。無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)是指在某種控制的作用下，使機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動(dòng)方式。而無(wú)級(jí)變速器是一種獨(dú)立的傳動(dòng)部件，它具有輸入和輸出兩根軸，并能通過(guò)傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（固體、流體、電磁流）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來(lái)，以傳遞動(dòng)力。當(dāng)輸入、輸出軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，即可使兩軸間的傳動(dòng)比發(fā)生變化（在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化）。本文在分析各種無(wú)級(jí)變速器和無(wú)級(jí)變速自行車的基礎(chǔ)上，將剛性定軸無(wú)級(jí)變速器和傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)綗o(wú)極變速器進(jìn)行對(duì)比，把鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行部分改裝，從而形成了自行車的無(wú)級(jí)變速裝置。該裝置通過(guò)八個(gè)鋼球利用摩擦力將動(dòng)力進(jìn)行輸入輸出，用一對(duì)斜齒輪進(jìn)行分度調(diào)速，從而使自行車在0.75～1.22之間進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。同時(shí)進(jìn)行對(duì)部分零件進(jìn)行校、潤(rùn)滑、調(diào)整和使用方法的研究，并以此作為本次無(wú)級(jí)變速設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。表明：無(wú)級(jí)變速器被用于自行車方面可以大大改善自行車的使用性能，方便廣大消費(fèi)者使用。
關(guān)鍵字: 無(wú)級(jí)變速自行車 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 調(diào)速
The design of the CVT on bicycle
Abstract
Automatic transmission is a kind of adaptive process technological requirements and changeful, process mechanization and automation development and improve the mechanical performance of a universal transmission device.Stepless transmission drive is to point to in under the action of some kind of control, the machine of the output shaft speed can be continuous variation within two extreme way of transmission.And stepless transmission is a kind of independent driving part, it has two input and output shaft, and can be delivered through the middle of the torque medium (solid, liquid, electromagnetic flow) to connect two shaft directly or indirectly, to transfer power.When the input and output shaft were related to control, can make the change the ratio between the two axis (within the scope of the two extreme consecutive and arbitrarily change).Based on the analysis of various kinds of stepless transmission and infinitely variable speed bike, on the basis of the rigid fixed axis stepless transmission were compared with the traditional chain automatic transmission, the steel ball outside cone type stepless transmission partial modification, thus formed the bicycle stepless speed change device.The device through the eight ball using friction power input and output, with a pair of helical gear indexing speed, so that the bicycle for stepless speed regulation between 0.75 ~ 1.22.Simultaneously to school parts, lubrication, adjustment and using method of research, and as the theoretical basis for the design of stepless variable speed.Showed that the stepless transmission is used for bike can greatly improve the performance of bicycle, convenient for consumers to use.
Keyword: CVT bike Mechanical CVT Speed control.
43
1緒論
1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種傳動(dòng)裝置，是在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的一種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞裝置，由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)組成。
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、滑動(dòng)率小、具有恒功率機(jī)械特性、傳動(dòng)效率較高，能更好地適應(yīng)各種機(jī)械的工況要求及產(chǎn)品需要，易于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格相對(duì)便宜。
無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)主要用于下列場(chǎng)合：
（1） 為適應(yīng)工藝參數(shù)多變或輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的要求，運(yùn)轉(zhuǎn)中需經(jīng)?；蜻B續(xù)的改變速度，但不應(yīng)在某一固定速度下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，如機(jī)床、卷繞機(jī)、車輛和攪拌機(jī)等；
（2） 探求最佳工作速度，如試驗(yàn)機(jī)、自動(dòng)線等；
（3） 幾臺(tái)機(jī)器或一臺(tái)機(jī)器的機(jī)器的幾個(gè)部分協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；
（4） 緩速啟動(dòng)以合理利用動(dòng)力，通過(guò)調(diào)速以快速越過(guò)共振區(qū)；
（5） 車輛變速箱，可節(jié)省燃料約9%，縮短加速時(shí)間，簡(jiǎn)化操縱。
綜上所述?？梢钥闯霾捎脽o(wú)級(jí)變速器，尤其是配合減速傳動(dòng)時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。如采用液力耦合器、液力變矩器或液力粘性傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，則有吸震、緩沖和自適應(yīng)性。采用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)有利于簡(jiǎn)化變速傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、合理利用動(dòng)力和節(jié)能、便于實(shí)現(xiàn)遙控及自動(dòng)控制，同時(shí)也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。故無(wú)級(jí)變速器目前已成為一種基本的通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及試驗(yàn)等各類機(jī)械。
1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的分類
按照機(jī)械特性的不同，無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)可分三類。
（1） 恒功率型：這種傳動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，輸出功率恒定不變，這種特性的經(jīng)濟(jì)性好；機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)、恒張力卷繞裝置、實(shí)驗(yàn)裝置和某些起重運(yùn)輸機(jī)械的傳動(dòng)需要這種特性。
（2） 恒轉(zhuǎn)矩型：其輸出轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速變化，而輸出功率與輸出轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系；機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)、某些工藝輸送帶（烘干、酸洗、染色等）和某些運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)需要這種特性。
（3） 變轉(zhuǎn)矩、變功率型：輸出轉(zhuǎn)矩和功率均隨輸出轉(zhuǎn)速變化，例如紡織工業(yè)中的經(jīng)紗卷繞裝置的傳動(dòng)就是這中使用特性。
實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速大致可以從下列三種途徑著手。
（1） 改變動(dòng)力機(jī)（一次動(dòng)力機(jī)————內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)；二次動(dòng)力機(jī)————電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等）的能源參數(shù)（油、汽量和電壓、電流、供電頻率等）以調(diào)速動(dòng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。由于一次動(dòng)力機(jī)的調(diào)速范圍小，二次動(dòng)力機(jī)的慣量小、恒功率特性差，需要接入機(jī)械傳動(dòng)裝置進(jìn)行匹配。
（2） 改變輸入、輸出軸間傳動(dòng)元件的尺寸比例關(guān)系（如各種機(jī)械無(wú)級(jí)變速器），或改變工作腔中的油量（如液力耦合器和變矩器）來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的無(wú)級(jí)變速。
（3） 通過(guò)調(diào)節(jié)作用在傳動(dòng)中某元件上的制動(dòng)負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的無(wú)級(jí)變速，如摩擦、電磁滑差和磁粉離合器，以及液粘傳動(dòng)，以耗能制動(dòng)的方式進(jìn)行無(wú)極變速，缺點(diǎn)是效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。
按照傳動(dòng)介質(zhì)不同，無(wú)級(jí)變速可分三類
?。?） 液力無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)：液體傳動(dòng)分為兩類：一類是液壓式，主要是由泵和馬達(dá)組成或者由閥和泵組成的變速傳動(dòng)裝置，適用于中小功率傳動(dòng)。另一類為液力式，采用液力耦合器或液力矩進(jìn)行變速傳動(dòng)，適用于大功率（幾百至幾千千瓦）。 液體傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：調(diào)速范圍大，可吸收沖擊和防止過(guò)載，傳動(dòng)效率較高，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：制造精度要求高，價(jià)格較貴，輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩，滑動(dòng)率較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生漏油。
（2） 電力無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)：電力傳動(dòng)基本上分為三類：一類是電磁滑動(dòng)式，它是在異步電動(dòng)機(jī)中安裝一電磁滑差離合器，通過(guò)改變其勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)速，這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作維護(hù)方便：滑動(dòng)最大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，不適合長(zhǎng)期負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般只用于小功率傳動(dòng)。 二類是直流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)改變磁通或改變電樞電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其特點(diǎn)是調(diào)速范圍大，精度也較高，但設(shè)備復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難，一般用于中等功率范圍（幾十至幾百千瓦），現(xiàn)已逐步被交流電動(dòng)機(jī)式替代。 三類是交流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)變極、調(diào)壓和變頻進(jìn)行調(diào)速。實(shí)際應(yīng)用最多者為變頻調(diào)速，即采用一變幅器獲得變幅電源，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變速。其特點(diǎn)是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高，可自動(dòng)控制，體積小，適用功率范圍寬：機(jī)械特性在降速段位恒轉(zhuǎn)矩，低速時(shí)效率低且運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)，價(jià)格較高，維修需專業(yè)人員。近年來(lái)，變頻器作為一種先進(jìn)、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。
（3） 機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)：機(jī)械無(wú)級(jí)變速器與液力無(wú)級(jí)變速器和電力無(wú)級(jí)變速器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低廉，傳動(dòng)效率較高，實(shí)用性強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，工作可靠。特別是某些機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在很大范圍內(nèi)具有恒功率的機(jī)械特性（這是電力和液壓無(wú)級(jí)調(diào)速裝置所難達(dá)到的）。因此，可以實(shí)現(xiàn)能適應(yīng)變工況工作，簡(jiǎn)化傳動(dòng)方案，節(jié)約能源和減少污染等要求，但不能從零開(kāi)始變速。機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器按傳動(dòng)原理一般可分為：摩擦式、帶式、鏈?zhǔn)胶兔}動(dòng)式四大類,約 30種類型。
1、摩擦式
摩擦式無(wú)級(jí)變速器是指利用主、從動(dòng)剛性元件(或通過(guò)中間元件)在接觸處產(chǎn)生的摩擦力和潤(rùn)滑油膜牽引力進(jìn)行傳動(dòng)，并可通過(guò)改變其接觸處的工作半徑進(jìn)行無(wú)級(jí)變速的一種變速器。摩擦式無(wú)級(jí)變速器由三部分組成:傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的摩擦變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu);保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置;實(shí)現(xiàn)變速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。它具有各種不同的結(jié)構(gòu)類型，一般可分為:
直接傳動(dòng)式，即主、從動(dòng)摩擦元件直接接觸傳動(dòng);
中間元件式，即主、從動(dòng)元件通過(guò)中間元件進(jìn)行傳動(dòng);
行星傳動(dòng)式，即中間元件作行星運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣或已形成系列進(jìn)行生產(chǎn)的主要有:錐盤環(huán)盤式、多盤式、轉(zhuǎn)環(huán)直動(dòng)式、鋼球錐輪式、菱錐式、行星錐盤和行星環(huán)錐無(wú)級(jí)變速器等。
2、鏈傳動(dòng)式
鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器是一種利用鏈輪和鋼質(zhì)撓性鏈條作為傳動(dòng)元件來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械變速裝置。它屬于開(kāi)發(fā)較早、應(yīng)用較多的一種通用型變速器。
鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器由鏈輪和鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和鏈條張緊加壓機(jī)構(gòu)三部分組成。它是通過(guò)主、從動(dòng)鏈輪的兩對(duì)錐盤的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。按鏈條結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類:滑片鏈無(wú)級(jí)變速器、滾柱鏈無(wú)級(jí)變速器、套環(huán)鏈無(wú)級(jí)變速器、擺銷鏈無(wú)級(jí)變速器等幾種。前兩種變速器發(fā)展比較成熟，應(yīng)用廣泛，后兩種變速器體現(xiàn)了鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器的發(fā)展方向。
3、帶傳動(dòng)式
它與鏈?zhǔn)阶兯倨飨嗨?，其變速傳?dòng)機(jī)構(gòu)是由作為主、從動(dòng)帶輪的兩對(duì)錐盤及張緊在其上的傳動(dòng)帶組成。其工作原理是利用傳動(dòng)帶左右兩側(cè)面與錐盤接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤的軸向距離以調(diào)整它們與傳動(dòng)帶的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。它由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中可以說(shuō)是應(yīng)用最廣的一種。
帶式無(wú)級(jí)變速器根據(jù)傳動(dòng)帶的形狀不同，可分為平帶無(wú)級(jí)變速器和 V 帶無(wú)級(jí)變速器兩種類型。帶式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、變速范圍大、制造容易、工作平穩(wěn)、易損件少、能吸收振動(dòng)、噪聲低、節(jié)能環(huán)保、帶的更換方便，尤其是它克服了以往各類無(wú)級(jí)變速器傳遞功率較小的缺點(diǎn) ,可用于需要中大功率范圍。因而是機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中廣泛應(yīng)用的一種；其缺點(diǎn)是外形尺寸較大而變速范圍較小。
4、脈動(dòng)式
脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)(超越離合器)和調(diào)速機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的低副機(jī)構(gòu)，故具有以下特點(diǎn)：傳動(dòng)可靠、壽命長(zhǎng)、變速范圍大、調(diào)速精度高、最低輸出轉(zhuǎn)速可為零、調(diào)速性能穩(wěn)定、靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)均可調(diào)速、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造較容易。但它存在著有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，例如：調(diào)速范圍在擴(kuò)大之后，在結(jié)構(gòu)和使用上如何實(shí)現(xiàn)增速變速傳動(dòng)和采用復(fù)合式超越離合器；高速輸出時(shí)不平衡慣性力所引起的振動(dòng)增大，如何避免共振現(xiàn)象；低速輸出時(shí)脈動(dòng)不均勻性顯著增加，如何提高單向超越離合器的承載能力和抗沖擊能力等。國(guó)際上，在機(jī)械式脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器領(lǐng)域，目前以德國(guó)、美國(guó)和日本的技術(shù)水平較高，其成熟技術(shù)以德國(guó)的 GUSA型及美國(guó)的 ZERO-MAX 型系列產(chǎn)品為代表。就目前來(lái)說(shuō)，鑒于結(jié)構(gòu)性能上的局限性，現(xiàn)有脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器主要用于中小功率(18kW 以下)、中低速(輸入n1=1440r/min，輸出 n2=0-1000r/min)、降速型以及對(duì)輸出軸旋轉(zhuǎn)均勻性要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。例如在熱處理設(shè)備、清洗設(shè)備以及化工、醫(yī)藥、塑料、食品和電器裝配運(yùn)輸線等領(lǐng)域的應(yīng)用。
1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況
無(wú)級(jí)變速器分為機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，電力傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器三種，但本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無(wú)級(jí)變速器安裝在自行車上，所以一般只能用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，所以以下重點(diǎn)介紹機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是適合現(xiàn)今生產(chǎn)工藝流程機(jī)械化自動(dòng)化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動(dòng)裝置。它的研制在國(guó)外已有百余年的歷史，初始階段受條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代以后，一方面隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在材質(zhì)、工藝個(gè)潤(rùn)滑方面的限制因素相繼解決，另一方面隨著經(jīng)歷發(fā)展，需求迅速增加，相應(yīng)地促進(jìn)了機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制和生產(chǎn)，使各種類型的系列產(chǎn)品快速增長(zhǎng)并獲得了廣泛的應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在二十世紀(jì)六十年底前后起步，基本上時(shí)作為一些專業(yè)機(jī)械。如紡織、機(jī)床及化工機(jī)械等的配套零部件，由專業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大。直到八十年代中期以后，大量引進(jìn)國(guó)外各種先進(jìn)設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化以及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在品種、規(guī)格和數(shù)量方面的需求都大幅度增加。在這種形勢(shì)下，專業(yè)廠開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，一些高等院校也開(kāi)展了這方面的研究工作，短短幾十年時(shí)間，系列產(chǎn)品已包括機(jī)械無(wú)級(jí)變速器現(xiàn)有的摩擦式、鏈?zhǔn)健?、和脈動(dòng)式四大類及其各種主要結(jié)構(gòu)型式，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需求。與此同時(shí)，無(wú)級(jí)變速器專業(yè)協(xié)會(huì)、行業(yè)協(xié)會(huì)及情報(bào)網(wǎng)等組織相繼建立。定期出版網(wǎng)訊及召開(kāi)學(xué)術(shù)信息會(huì)議進(jìn)行交流。自90年代以來(lái)，我國(guó)先后制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共14個(gè)：
1. JB/T 5984-92 《寬V帶無(wú)級(jí)變速裝置基本參數(shù)》
2. JB/T 6950-93 《行星錐盤無(wú)級(jí)變速器》
3. JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器》
4. JB/T 6952-93 《齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器》
5. JB/T 7010-93 《環(huán)錐行星無(wú)級(jí)變速器》
6. JB/T 7254-94 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)》
7. JB/T 7346-94 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)方法》
8. JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器》
9. JB/T 7668-95 《多盤式無(wú)級(jí)變速器》
10. JB/T 7683-95 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 分類及型號(hào)編制方法》
11. JB/T 7686-95 《錐盤環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速器》
12. JB/T 50150-1999 《行星錐盤無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)量分等》
13. JB/T 53083-1999 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)量分等》
14. JB/T 50020-×××× 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》（報(bào)批稿）
現(xiàn)在，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器從研制、生產(chǎn)、組織管理到情報(bào)網(wǎng)信息各方面已組成一較完
整的體系，發(fā)展成為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新型行業(yè)。
1.4 無(wú)級(jí)變速自行車發(fā)展史及研究現(xiàn)狀
1791年，法國(guó)人西弗拉克發(fā)明了最原始的自行車。它只有兩個(gè)輪子而沒(méi)有傳動(dòng)裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動(dòng)。
1801年，俄國(guó)人阿爾塔馬諾夫設(shè)計(jì)出世界上第一輛用踏板踩動(dòng)的自行車。
1817年德國(guó)人德雷斯在自行車上裝了方向舵，使其能改變行使方向。
1839年蘇格蘭的鐵匠麥克米倫發(fā)明的自行車被世界公認(rèn)的真的第一輛真正的自行車。麥克倫研制的自行是在后輪上安裝了曲柄，曲柄與兩個(gè)腳踏板之間用兩個(gè)連桿連接。騎者只要反復(fù)的蹬腳踏板，就可以驅(qū)動(dòng)車子前進(jìn)。這是利用了杠桿的原理，腳踏搖桿為主動(dòng)構(gòu)件，通過(guò)連桿傳動(dòng)給曲柄，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
1865年法國(guó)人拉利門特為了提高行車速度，將曲柄移至于前輪，用前輪驅(qū)動(dòng)。并且將前輪裝在可轉(zhuǎn)動(dòng)的車架上，后輪上有杠桿制動(dòng)。這種自行車當(dāng)腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，前輪隨著也轉(zhuǎn)動(dòng)一周，行車的速度與前輪的直徑成正比。于是為了提高車速，就不斷加大前輪直徑。并且為了減輕車的質(zhì)量，在加大前輪直徑的同時(shí)減小后輪的直徑。最后導(dǎo)致使用極不方便，也不安全，終究被淘汰。
1867年，英國(guó)人麥迪遜設(shè)計(jì)出第一輛裝有鋼絲輻條的自行車。
1869年德國(guó)斯圖加特出現(xiàn)了由后輪導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)的自行車，同時(shí)車上采用了滾動(dòng)軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。
1879年，英格蘭人勞森又重新考慮采用用后輪驅(qū)動(dòng)，并采用了鏈傳動(dòng)形式，加大傳動(dòng)比，避免了使用大直徑車輪來(lái)提高車速，成為現(xiàn)代自行車的雛形。
1886年英國(guó)人詹姆斯把自行車前后輪改為大小相同，并增加了鏈條，使其車型與現(xiàn)代自行車基本相同。
1888年英國(guó)人鄧洛普用橡膠制造出內(nèi)胎，用皮革制造出外胎，以次作為自行車的充氣輪胎為提高效率、省力，采用了滾動(dòng)軸承等。時(shí)至今日，自行車已成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的交通工具。
隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，運(yùn)用希望點(diǎn)與缺點(diǎn)列舉法，各種新型的，多功能的，特種功能的，省力高效的自行車也不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
1.傳動(dòng)系統(tǒng)
采用齒輪傳動(dòng)代替鏈傳動(dòng)，腳蹬帶動(dòng)齒輪，通過(guò)傳動(dòng)軸將運(yùn)動(dòng)傳至后輪，提高了傳動(dòng)效率，避免了掉鏈的煩惱。
另外在鏈傳動(dòng)的自行車中也不斷開(kāi)發(fā)新的傳動(dòng)形式，如變速輪，雙級(jí)鏈傳動(dòng)，用以提高車速。另外為提高車速，還運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)原理對(duì)車的外形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
為了省力，讓騎車者從腳蹬中解放出來(lái)，又開(kāi)發(fā)了電動(dòng)自行車，用干電池作動(dòng)力源，采用小巧的電動(dòng)機(jī)與減速裝置。也有汽油發(fā)動(dòng)自行車，但因污染較大，不太受歡迎
3.新材料
采用新材料可以使自行車變得輕便，車架，車輪均為塑料的整體結(jié)構(gòu)，一次模壓成型，車體呈流線型，質(zhì)量輕，阻力小。采用碳纖維作車身，車架，全車無(wú)聯(lián)接零件，采用高效黏合劑，既減輕了質(zhì)量，又減少了振動(dòng)。
4.新結(jié)構(gòu)
可以包括造型上的全新，如采用無(wú)橫梁結(jié)構(gòu)，流線外形；也包括結(jié)構(gòu)上的小型化，以及可折迭性，以方便外出旅游，以及搬運(yùn)等。一種休閑用的自行車，可采用銀光閃閃的鉻合金鉻合金車架，舒適的香蕉形座椅
5.多功能
根據(jù)需要增加輔助功能 ，如車燈，氣筒，飲水器，載人載物裝置，無(wú)線電通話設(shè)備，手電筒支架，上坡用的電動(dòng)助力裝置，多人自行車設(shè)有單向離合器等。小型自行車則便于攜帶，可拆迭。美國(guó)研究人員發(fā)明了一輛可享受無(wú)線電上網(wǎng)樂(lè)趣，并便于騎車人之間的聯(lián)絡(luò)和信息交流。另一種巡警用的自行車，車上裝有無(wú)線電通話設(shè)備，手電筒支架，以及便于爬坡追擊的電動(dòng)助力裝置。還可以生產(chǎn)適合于不同地方使用的自行車，比如可生產(chǎn)適于極低溫環(huán)境下在雪地上行進(jìn)的自行車。
自行車發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有傳統(tǒng)的自行車演變成無(wú)級(jí)變速自行車，現(xiàn)代的無(wú)級(jí)變速自行車可謂是形式多樣，五花八門，以下是當(dāng)今社會(huì)上存在的部分無(wú)級(jí)變速自行車。
1.人力腳踏式無(wú)級(jí)變速自行車 一種人力腳踏式無(wú)級(jí)變速自行車，在自行車車架兩側(cè)面的中軸上，安裝有錐面相對(duì)的變速輪盤組成的主動(dòng)輪，主動(dòng)輪兩側(cè)安裝有腳蹬兩變速輪盤輪沿掛有三角皮帶，兩盤面間安裝有壓縮彈簧；在車架的前斜梁上，安裝有由變速桿操縱可前后移動(dòng)的挺桿，挺桿的近變速輪盤端安裝有可使兩變速輪盤靠近或分離的插件；在自行車后軸上的后輪輪輻兩側(cè)面支承有附輪，附輪的外沿輪面設(shè)有三角皮帶槽，附輪的內(nèi)側(cè)設(shè)有帶動(dòng)后輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)的棘齒；車架后斜梁上在三角皮帶上方安裝有可推壓三角皮帶張緊的張緊輪。自行車的行走和變速不用成組鏈輪和鏈條傳動(dòng)，成本低、重量輕，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，速度轉(zhuǎn)換快，速比大。
2. 無(wú)鏈無(wú)級(jí)變速自行車 一種無(wú)鏈條傳動(dòng)，可隨意變換車速的自行車。該自行車包括車輪、把手、三角架和踏拐等，橫梁左端設(shè)有后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁右端設(shè)有中軸齒輪，齒輪與拐軸齒輪嚙合，偏心連桿的上端和杠桿的右端同軸裝在定位槽板的滑槽中，杠桿的左端與齒條連接，齒條與正反齒輪嚙合，橫梁上方設(shè)有拉簧、活動(dòng)支架和鋼絲拉索。該自行車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速方便靈活，經(jīng)久耐用，適合各種型號(hào)。
3. 前置往復(fù)式無(wú)級(jí)變速自行車 針對(duì)自行車的驅(qū)動(dòng)、乘座和避震進(jìn)行改進(jìn)。包括：乘騎者坐靠休閑式椅，兩腳蹬踏前置的兩個(gè)懸搖桿曲柄，可進(jìn)行弧形的曲線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用腳掌面的蹬踏角度或用手直接調(diào)動(dòng)搖桿上力臂的長(zhǎng)短實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，高效能的帶動(dòng)撓性件驅(qū)動(dòng)后輪；還包括裝卸方便且不互換的休閑式座椅和防落物防盜的可帶走座椅；簡(jiǎn)化的全避震使乘坐舒適并使貨架攜帶的物品減小了顛簸
4. 低座無(wú)級(jí)變速自行車 是由低矮形車架把一個(gè)作驅(qū)動(dòng)的前輪和一個(gè)作導(dǎo)向的后輪連接在一塊的自行車，帶靠背的座椅安裝在車架中部，騎行者可斜躺著坐在座椅上，兩腿放在前輪二側(cè)。杠桿式曲柄無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置固定在前輪的前上方，通過(guò)左右曲柄桿上的滑塊鉸接鏈條交替?zhèn)鲃?dòng)前輪。操縱把手裝于前輪的正上方，由鋼絲繩牽引后輪轉(zhuǎn)向。這樣就不會(huì)干擾車子的方向操縱。由于降低了座位高度，減少了空氣阻力。采用杠桿式曲柄無(wú)級(jí)傳動(dòng)裝置，適應(yīng)人體功能的要求。
5. 便攜式高安全型無(wú)級(jí)變速自行車 一種新式樣的自行車。其特征是由行走機(jī)構(gòu)，車椅式直立車龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，杠桿式無(wú)級(jí)變速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。適用于交通擁擠，樓層高，住房緊，停放車輛不便的都市區(qū)。本裝置是由足踏杠桿式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，車架可橫向折疊，驅(qū)動(dòng)大車輪在前面，導(dǎo)向小車輪在后邊的行走機(jī)構(gòu)與帶靠背車坐椅式的直立車龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成的自行車裝置。該裝置形體式樣，較為奇特但騎行舒適，更安全，并能折疊便攜帶。
6. 純滾動(dòng)式四個(gè)檔位無(wú)級(jí)變速自行車 一種純滾動(dòng)式四個(gè)檔位無(wú)級(jí)變速自行車，其中在中軸上的中心齒輪嚙合連接有一級(jí)行星輪和二級(jí)行星輪，中心齒輪的兩側(cè)分別套裝有推動(dòng)盤，一側(cè)固定在腳蹬輪軸上，另一側(cè)固定在鏈輪上；二級(jí)行星輪和中心齒輪為棘輪總成與鏈輪嚙合連接，在中軸和后軸的車架體上固定有座盤，座盤上固定有升降檔位彈簧；在座盤上固定連接有自鎖離合器總成，自鎖離合器總成滾動(dòng)套裝在停轉(zhuǎn)盤上，停轉(zhuǎn)盤固定在中軸和后軸上；在中軸和后軸的自鎖離合器總成上裝有移動(dòng)升降檔位拉桿。隨時(shí)變?cè)鰷p速檔位，對(duì)自行車零部件無(wú)影響，制造簡(jiǎn)單，性能可靠，操作簡(jiǎn)單，使用方便。
7. 帶傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車 一種無(wú)級(jí)變速自行車，改進(jìn)了現(xiàn)有自行車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該自行車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括以下部件：小動(dòng)輪、小定輪、小動(dòng)輪撥叉，小動(dòng)輪、大動(dòng)輪、大定輪、大動(dòng)輪撥叉，大動(dòng)輪、Ｖ型傳動(dòng)帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成。其特征在于自行車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括以下部件：小動(dòng)輪、小定輪、小動(dòng)輪撥叉，小動(dòng)輪、小定輪呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對(duì)，組成帶有Ｖ形溝槽的小傳動(dòng)輪，與自行車后軸上的飛輪軸套固定連接，小動(dòng)輪在撥叉控制下沿軸滑動(dòng)；大動(dòng)輪、大定輪、大動(dòng)輪撥叉，大動(dòng)輪、大定輪也呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對(duì)，組成帶有Ｖ形溝槽的大傳動(dòng)輪，固定在自行車中軸上，大動(dòng)輪在撥叉控制下沿軸滑動(dòng)；Ｖ型傳動(dòng)帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，Ｖ型傳動(dòng)帶鑲在大小輪的溝槽中；Ｖ型帶張緊裝置裝在后軸上，其支承輪支撐傳動(dòng)帶；調(diào)速器裝在車把附近，與閘線連接，閘線帶動(dòng)調(diào)節(jié)大小動(dòng)輪位置的撥叉；飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成，裝在后軸上，靠緊小傳動(dòng)輪，飛輪軸套與小傳動(dòng)輪固定連接，飛輪底座與后軸固定連接，飛輪軸套內(nèi)還設(shè)有流線型的槽，滾柱放置在槽內(nèi)。 這種無(wú)級(jí)變速自行車通過(guò)帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自行車的無(wú)級(jí)變速，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、調(diào)速操作方便、變速范圍大；同時(shí)該無(wú)級(jí)變速自行車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模成批生產(chǎn)。
8. 蓄能型-全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車 一種蓄能型一全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速自行車，屬于交通工具技術(shù)領(lǐng)域。本新型的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：主要由設(shè)置每側(cè)腳蹬上的長(zhǎng)型齒盤交替工作，通過(guò)同側(cè)的鏈條傳動(dòng)同側(cè)的飛輪，飛輪連同帶動(dòng)設(shè)置在輪骨內(nèi)的發(fā)條內(nèi)端發(fā)條外端同輪骨固定。其中：同每側(cè)的飛輪安裝在同一軸套上還設(shè)置有防逆轉(zhuǎn)裝置，防逆轉(zhuǎn)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如同飛輪，外殼同車架子固定。騎行時(shí)由于每側(cè)長(zhǎng)型齒盤的作用，通過(guò)鏈條對(duì)同側(cè)的發(fā)條交替蓄能，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)級(jí)變速。
1.5 自行車無(wú)級(jí)變速器運(yùn)用實(shí)例
自行車所用無(wú)級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用，調(diào)速準(zhǔn)確靈活，變速能力強(qiáng)，特別是其軸向尺寸極小。
這種自行車的變速是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：如圖1所示，其包括輸入軸1，調(diào)整板2，擺臂3，棘輪12，棘齒13，連接片8傳動(dòng)盤15，輸出軸等組成。其中，輸入軸與棘輪為鍵連接，傳動(dòng)盤與輸出軸為一體，擺臂呈“U”型，棘輪在其內(nèi)，擺臂的“U”型上端通過(guò)兩個(gè)孔分別套裝與棘輪前后的輸入軸上，其一端與棘輪之間裝有一棘齒。擺臂的數(shù)量由輸出轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性要求決定，一般4個(gè)就可以了。擺臂與傳動(dòng)盤之間通過(guò)連接片8連接。
圖1 圖2 圖3
1.輸入軸 2.調(diào)速板 3.擺臂 8.連接片 10.擺臂上的銷 11.傳動(dòng)盤上的銷 12.棘輪 13.棘齒 15.傳動(dòng) 盤 25.導(dǎo)向桿 28.軸承外座 33.軸承內(nèi)座 35.鏈條盤 37.軸承外座 38.空心軸
連接片為一長(zhǎng)條型片狀鋼片，兩頭各有一孔，其中一個(gè)孔裝在擺臂上的銷10上。棘齒軸線與傳動(dòng)盤軸線常處于平行但不同軸線的狀態(tài)，只有在轉(zhuǎn)動(dòng)比為1時(shí)才會(huì)同軸線。
其工作過(guò)程是這樣的：由于棘齒、棘輪間只可單向傳動(dòng)，設(shè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)則會(huì)通過(guò)棘齒的作用帶動(dòng)擺臂一起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)銷10、連接片8、銷11帶動(dòng)傳動(dòng)盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。假設(shè)擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)也是勻速的，由于棘輪與傳動(dòng)盤的不同軸線，傳動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速不是勻速的，而是在一個(gè)高于輸入軸轉(zhuǎn)速和一個(gè)低于輸入軸轉(zhuǎn)速之間變化。由于一般有多個(gè)擺臂，轉(zhuǎn)動(dòng)盤、輸出軸及其后的負(fù)荷有一定的運(yùn)動(dòng)慣性，同時(shí)由于棘輪、棘齒間的單向傳動(dòng)，傳動(dòng)盤上的實(shí)際轉(zhuǎn)速為一個(gè)高于輸入軸轉(zhuǎn)速且比較平穩(wěn)的輸出轉(zhuǎn)速。此轉(zhuǎn)速的大小與棘輪軸線和傳動(dòng)盤軸線間的距離有關(guān)，而此距離的大小則是由調(diào)速板2的上下移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。必要說(shuō)明的是，圖1所示的變速器，其逆向傳動(dòng)（即把輸出軸作輸入軸）有與正向傳動(dòng)幾乎一樣的傳動(dòng)效果：?jiǎn)蜗?，升速型的傳?dòng)。其區(qū)別是逆向傳動(dòng)時(shí)其輸出轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性差一些。
前面所訴的結(jié)構(gòu)，只是結(jié)構(gòu)示意圖，還不適合實(shí)際應(yīng)用，適合實(shí)際應(yīng)用的如圖2、圖3所示。在圖2中，14與12為一體，14是空心圓筒，其內(nèi)有內(nèi)螺紋與后輪輪轂上的外螺紋連接。16與35之間為滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，是這樣構(gòu)成的：在16的外端，35的內(nèi)端分別車有一環(huán)槽，在16或35上開(kāi)一小孔與環(huán)槽想通，從此小孔放進(jìn)球形鋼球，然后封閉小孔與環(huán)槽想通，從此小孔放進(jìn)球形鋼球，然后封閉小孔便構(gòu)成，這樣，調(diào)速機(jī)構(gòu)只要帶動(dòng)16徑向移動(dòng)，便可帶動(dòng)35也作徑向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖2所示結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)過(guò)程是：鏈條盤35→35上的傳動(dòng)銷→連接片8→10、3、13→12、8→后輪，為使16可以作為徑向移動(dòng)，16的中心部分是部分空或全空而成一環(huán)形結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在變速時(shí)，鏈條盤35要作為徑向移動(dòng)，因此，在移動(dòng)過(guò)程中若是不能保證前后鏈條盤距離一定的情況下，應(yīng)在鏈條的松邊（即非拉緊邊）加裝一張緊機(jī)構(gòu)。
在圖3所示的實(shí)施例中，其實(shí)際為兩級(jí)變速。這樣做的主要目的是：輸入輪軸線和輸出輪軸線都可以固定，且同軸線，另外一個(gè)好處是可以增大變速范圍，有更強(qiáng)的道路適應(yīng)能力。在圖3中，傳動(dòng)盤15為前后級(jí)共用，是一中空的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，它可以相對(duì)于中心軸線（即前后的棘輪軸線）作徑向平移，而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。傳動(dòng)盤外端設(shè)置軸承外座37，制成圖2所示相似的軸承結(jié)構(gòu)。這樣調(diào)速機(jī)構(gòu)只要帶動(dòng)軸承外座37徑向移動(dòng)，便可帶動(dòng)傳動(dòng)盤15徑向移動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖3所示結(jié)構(gòu)為一種專門設(shè)計(jì)來(lái)裝于后輪的變速器，它的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要有：空心軸38的大內(nèi)孔端（即右端）通過(guò)內(nèi)螺紋與自行車后輪輪轂上的外螺紋連接。一體的鏈條盤35和右棘輪12套裝于空心軸38上，左棘輪與空心軸38為鍵連接或成一體。鏈條盤35專門設(shè)置于靠后輪的一邊，這是為了在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生碰擦。因?yàn)楹筝喩系匿摼€（即后輪上的輻射狀分布的鋼線）是越靠近輪的外端，越向輪的中心截面靠近，到鋼圈時(shí)已是在同一截面上。而較大直徑的鏈條盤35在裝上鏈條后，鏈條的寬度即會(huì)超過(guò)鏈條的厚度，而鋼線向內(nèi)靠的特點(diǎn)剛好能讓出這點(diǎn)空間。若不是這樣而裝于另一邊（圖中的右邊），就會(huì)極易發(fā)生碰擦。圖3的傳動(dòng)路線為：35→右棘輪12→右擺臂→右連接片6→15→左連接片8→左擺臂12→左棘輪12→空心軸38→后輪輪轂（即后輪），為使傳動(dòng)更平穩(wěn)，即前級(jí)為瞬時(shí)高傳動(dòng)時(shí)，后級(jí)為瞬時(shí)低傳動(dòng)比，后之亦然，為達(dá)到這樣，傳動(dòng)盤15上的前級(jí)傳動(dòng)銷與后級(jí)傳動(dòng)銷相互錯(cuò)開(kāi)一定的位置便可。此外前后級(jí)采用不一樣長(zhǎng)的連接片也可實(shí)現(xiàn)。
圖2所示結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸最小，弱點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)性稍差，圖3所示機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，變速能力強(qiáng)，不須鏈條張緊機(jī)構(gòu)，弱點(diǎn)是結(jié)構(gòu)略為復(fù)雜，軸向尺寸稍大（圖中為作圖需要各零件間的間隙人為放大，實(shí)際上沒(méi)有圖示那樣大的軸向尺寸）。
1.6 研究的目的和意義
現(xiàn)今世界范圍內(nèi)的資源環(huán)境壓力日益加大，全世界都在努力提倡綠色環(huán)保。作為交通工具，現(xiàn)在的趨勢(shì)是從自行車-汽車-自行車的發(fā)展。自行車不但可以作為一種很好的綠色交通工具，還可以鍛煉身體。因此，怎么把自行車設(shè)計(jì)得更加符合人們的需要、更加實(shí)用，就變得非常重要。
以內(nèi)變速器為代表的變速調(diào)控裝置，是改進(jìn)自行車性能的很好的技術(shù)應(yīng)用。由于與外變速器相比，它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、適用性好、維修方便且密封性好的優(yōu)點(diǎn)，因此在實(shí)用中得到了廣泛的應(yīng)用。它的作用體現(xiàn)在很多方面，它的應(yīng)用可讓人輕松自如的騎行，它還可幫助人們?cè)隗w力不佳的情況下，有效的減少體力消耗。比如感冒時(shí)，體力消耗不能過(guò)大，所以如果騎車時(shí)選擇較輕的齒數(shù)比騎行時(shí)就會(huì)很輕松。還有女性身體不佳時(shí)、學(xué)生應(yīng)試疲倦時(shí)、年紀(jì)較大者都可靈活地使用變速自行車。所以內(nèi)變速器的好處確實(shí)是很多。不過(guò)很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為自行車裝有內(nèi)變速器是為了可以加快騎行速度，其實(shí)人能夠發(fā)出的力最大只有0.4馬力。內(nèi)變速器是為幫助人們將這最大馬力輕松地發(fā)揮出來(lái)的工具而已。但是不管如何，內(nèi)變速器應(yīng)用于自行車，是自行車發(fā)展歷史中的一個(gè)重要里程碑。
本課題要求按照給定的技術(shù)和性能參數(shù)要求設(shè)計(jì)出符合要求的基于PM-79型男式自行車的內(nèi)變速裝置，根據(jù)實(shí)際情況和一般的應(yīng)用，本設(shè)計(jì)采用高-中-低三速的變速設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)出內(nèi)變速器的整體和內(nèi)部各元器件，對(duì)幾種方案進(jìn)行可行性分析和比較，選出最佳設(shè)計(jì)方案。此外，本課題還要求對(duì)變速器的整體運(yùn)行性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證變速器能穩(wěn)定工作。
1.7 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求
設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)男式自行車的特點(diǎn)選擇合適的傳動(dòng)比；比較和選擇合適的方案；完成自行車無(wú)級(jí)變速器變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核。
設(shè)計(jì)要求：傳動(dòng)比范圍0.75～1.22；變速器尺寸要盡可能小，輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使制造成本盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要?jiǎng)蚍Q，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖。
2 自行車無(wú)級(jí)變速器總體方案的選擇
自行車無(wú)級(jí)變速方式多種多樣，在此，我只選擇了兩種方案供參考，作比較，選出理想方案。該兩種方