《連桿式無級變速器創(chuàng)新設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《連桿式無級變速器創(chuàng)新設計（2頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、（命題要求，內容要求，格式要求，其它要求，等等） １、 試卷完成時間：不得遲于2012年6月29號。 ２、考試方式、分制與分數解釋 采用提交設計/論文的方式，成績按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級制評定。 ３、開卷考試要求： (1)試卷采用B4紙質橫向排版，論文或設計、字數不少于3000。 (2)設計/論文必須橫排。 (3)必須獨立完成，若有雷同，均按零分處理。 ４、下列內容： (1)運用創(chuàng)造原理與創(chuàng)新技法進行機構創(chuàng)新設計、結構創(chuàng)新設計 (2)反求設計與技術引進的應用 (3)原理方案的創(chuàng)新設計 (4)其他形式的創(chuàng)新設計或論文亦可 ;利用虛擬樣機技術的

2、連桿式無級變速器創(chuàng)新設計 脈沖發(fā)生機構速度波動的大小，顯著影響無級變速器的動力學性能?；谶@一點，本文從這一關鍵因素入手，力求找到一速度波動值較小在調速過程中且基本保持不變的機構。設計中把調速構件與脈沖發(fā)生機構分離，在調速過程中機構的行程速比系數基本保持不變。 隨著計算機技術和數值分析技術的發(fā)展，虛擬樣機技術也應運而生，已經成為與物理樣機實驗同樣重要的研究手段。機械工程中又把虛擬樣機技術稱為多體機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術。其中最優(yōu)秀的虛擬樣機軟件是由美國MDI公司開發(fā)的ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）。它是集建模、求解、

3、可視化技術于一體的虛擬陽極軟件。使用這套軟件可以產生復雜系統(tǒng)的虛擬樣機，真實的仿真其運動過程，并且可以迅速地分析和比較多種參數方案，直至獲得優(yōu)化的工作性能，從而大大的減少了昂貴的物理樣機制造的次數，提高產品設計質量，大幅度地縮短了產品研制周期和費用。本文就是利用ADAMS軟件來優(yōu)化設計一種新型的機械式脈動無級變速器，以獲得最佳的動力學、運動學性能，滿足實際的設計要求。 機械式無級變速器實際上是一種傳動裝置，它將輸入軸輸入轉矩與轉速變換成工程中所需要的輸出軸的轉速與轉矩。之前已經有很多成熟的無級變速器的結構，如德國的GUSA型無級變速器，美國的ZERO-MAX型脈動無級變速器等，雖然這些無級變

4、速器在實際當中已經得到了廣泛的應用，但也存在一些共同的缺陷，主要是其脈動值較大，而且調速過程中是變化的，越是低速，脈動值越大。如GUSA型無級變速器在低速狀態(tài)時，它的速度波動可達到50%左右，這不是很理想的數據。速度波動值的大小顯著影響變速器的動力學性能，基于這一點，本文從這一關鍵因素入手，力求找到一速度波動值較小在調速過程中且基本保持不變的機構。經反復的設計和驗證，得到1-1所示的脈沖發(fā)生機構，其速度波動控制在20%以下，在整個調速過程中速度波動的變化不超過1%，達到了預期的要求。 1 新型脈沖發(fā)生機構的結構特點及工作原理 脈沖發(fā)生機構的設計是機械式無級變速器設計的最關鍵的部分，脈沖發(fā)生

5、機構的急回特性直接關系到輸出軸的速度波動。以前如GUSA型變速器通過不斷的改變機架的長度來進行調速，在這一過程中，脈沖發(fā)生機構的急回特性發(fā)生了變化（即行程速比系數（K）一直變化），正是由于這一原因，造成了在低速狀態(tài)時速度波動可達到50%。鑒于此，本設計采取把影響速度波動的具有急回特性的脈沖發(fā)生機構與調速構件分離。在調速過程中調節(jié)的是曲柄滑塊機構的曲柄，而我們知道對心式的曲柄滑塊機構是沒有急回特性的，該機構的急回特性主要取決于前置曲柄搖桿機構，而在調速過程中該機構的結構尺寸沒有變化，因此急回特性保持不變。由于采用的是串聯(lián)對心式曲柄滑塊機構，通過恰當設計其結構角θ4使前置機構的搖桿的運動規(guī)律和滑塊

6、的運動學規(guī)律變化趨勢一致。在把滑塊的移動轉換為轉動輸出時采用二級桿組與滑塊串聯(lián)，如1-1圖所示。在進行尺寸設計時，應使構件HG在豎直平面內繞垂直于水平面的軸線對稱擺動，使構件HG擺動弧線對應的弦和滑塊擺動弧線對應的弦和滑塊的移動距離相等，因此構件G點的運動規(guī)律和滑塊的運動規(guī)律基本相同。 該機構的最大特征是在調速過程中速度波動基本上保持不變，加之高速部分的曲柄搖桿機構全為轉動副，這就有利于提高整機的輸出運動的穩(wěn)定性，減小振動，提高機械效率。由于后置的曲柄滑塊機構曲柄長度的變化將導致滑塊運動規(guī)律的微小變化故輸出速度波動有一定的變化，但對整個速度波動的影響是很有限的，整個調速過程中其影響不超過1%

7、。 2 新型脈動無級變速器的基本技術指標及結構參數 基本技術指標： 輸入轉速：n0=1500r/min; 輸入功率：P=1.5Kw; 行程速比系數：K=2； 速度波動：δ<18%; 輸出轉速范圍：0～300r/min; 并根據功率及超越離合器的尺寸，輸出桿取值范圍60mm

8、動力學性能，即在曲柄旋轉的一個周期中有較大的傳動角，尤其是在工作行程中有較大的傳動角。設計曲柄滑塊機構時必須滿足三個約束條件：第一，滑塊在慢行程（工作行程）中有一段速度變化平穩(wěn)，近似直線，該裝置采用四套機構并聯(lián)而成，故曲柄滑塊機構在慢行程中至少有900比較平穩(wěn)，速度波動不能超過18%。第二，滑塊的移動轉換成轉動是依靠串接一RRR桿組，為了方便以后結構化，必須滿足桿HG的長度在60mm-70mm之間，同時把滑塊移動轉換成轉動時也必須滿足轉速為300r/min。第三，曲柄滑塊機構具有較好的動力學性能。這種從前至后的設計思路與之前由后而前的設計相比更精確，更能保證輸出轉速，誤差可降低到最小。由于輸出

9、桿HG有一定的可調范圍，可根據滑塊工作段時的速度來確定一相應的長度，但必須在上述規(guī)定的范圍之內。 可通過運動分析解析法來找到影響機構中滑塊輸出速度穩(wěn)定性的關鍵因素，然后，利用ADAMS虛擬樣機技術來優(yōu)化這幾個關鍵因素得到最佳的輸出。 如上圖1-1，設角CDF為θ，以A為坐標原點，輸入轉速為勻轉速運動，ω恒定。B點坐標：（Bx，By）；C點坐標：（Cx，Cy） 由于曲柄搖桿機構根據急回特性和動力學的要求很容易確定。所以L1,L2,L3,L6都是定值。由④，⑤可以看到dθ/dt=ω，搖桿的角速度ω與θ關系很密切，從圖1-1可以看到，既然四桿機構確定，則影響曲柄滑塊機構輸出的關鍵因素在于機構角

10、θ4及曲柄滑塊機構本身。 3.2 具有急回特性的曲柄搖桿的優(yōu)化設計 4結論 本論文在綜合多種脈動式無級變速器結構和特點的基礎上，從一個新的角度對無級變速器脈沖發(fā)生機構進行了原理結構的創(chuàng)新設計，設計出一種新型結構的無級變速器，并對其進行了運動學分析和動力學分析，表明所設計的方案達到了預期的目的，是可行的，其設計的思路與方法，對脈沖發(fā)生機構的設計有一定的普遍意義。該無級變速器是由4套8桿機構并聯(lián)而成，整體結構較復雜，但均是低副結構，易于制造。再進一步采取消除過約束的措施，還將進一步降低其制造精度與成本，有較好的應用前景。 5 參考文獻 1、機械無級變速器，周有強，北京機械工業(yè)出版社，2001 2、 ADAMS虛擬樣機技術入門與提高，鄭建榮，北京工業(yè)出版社，2001 3、機械原理，黃茂林，秦偉等，北京機械工業(yè)出版社，2002 4、機械無級變速器設計和選用指南，阮忠唐，化學工業(yè)出版社 5、關于機械無級變速器的優(yōu)化設計的研究生論文，杜力，重慶大學 6、機械原理手冊，機械工業(yè)出版社，1993.6 7、機械動力學，張策，高等教育出版社2000.4