钢球锥轮式无级变速器设计教材.doc

1引言 1.1机械无级变速的发展概况 机械无级变速器最初是在19世纪90年代出现的，至20世纪30年代以后才开始发展，但当时由于受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。直到20世纪50年代，尤其是70年代以后，一方面随着先进的冶炼和热处理技术，精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展，解决了研制和生产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。因此在这种形式下，机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。主要研制和生产的国家有美国、日本、德国、意大利和俄国等。产品有摩擦式、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年代前后起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专业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，但品种规格不多，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。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10万台左右，初步满足了生产发展的需要。与此同时，无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。定期出版网讯及召开学术信息会议进行交流。自90年代以来，我国先后制定的机械行业标准共14个：1.JB/T 5984-92 《宽V带无级变速装置基本参数》、2.JB/T 6950-93 《行星锥盘无级变速器》、3.JB/T 6951-93 《三相并联连杆脉动无级变速》、4.JB/T 6952-93 《齿链式无级变速器》、5.JB/T 7010-93 《环锥行星无级变速器》、6.JB/T 7254-94 《无级变速摆线针轮减速机》、7.JB/T 7346-94 《机械无级变速器试验方法》、8.JB/T 7515-94 《四相并列连杆脉动无级变速器》、9.JB/T 7668-95 《多盘式无级变速器》、10.JB/T 7683-95 《机械无级变速器 分类及型号编制方法》、11.JB/T 7686-95 《锥盘环盘式无级变速器》、12.JB/T 50150-1999 《行星锥盘无级变速器质量分等》、13.JB/T 53083-1999 《三相并联连杆脉动无级变速器 质量分等》、14.JB/T 50020-×××× 《无级变速摆线针轮减速机产品质量分等》（报批稿）。 现在，机械无级变速器从研制、生产、组织管理到情报网信息各方面已组成一较完 整的体系，发展成为机械领域中一个新型行业。 1.2机械无极变速器的特征和应用 机械无级变速传动几乎都是依靠摩擦力或油膜拉曳力来传递动力的(PIV型及FMB 型滑片链式变速器有部分“啮合”因素，脉动式无级变速器酌的单向超越离合器也是依 靠摩擦来传动的)，由于大多是在充分润滑的条件下，用高硬度、高光洁度的擦传动副 来传动，因此摩擦系数仅为0.02～0.06，施加在摩擦副间的法向压紧力Q高达其所传递 的有效圆周力的20～75倍，因而限制了其传动功率，传递的功率最高为110KW(R6=6的 摆销锭式变速器)、150KW(多盘式)；而且出于对材质、工艺；润滑油的品质均提出了较 高的要求，所以直到本世纪五十年代才得到迅速发展，日前世界上一些国家已对多种性 能良好的机械无级变速器进行了系列化的生产，作为通用部件供应，我国也对部分品种 进行了系列生产，这对发展国民经济是颇为有益的。机械无级变速器且有结构简单、价 廉、传动效率高(有的高达95％)、通用件强、传动比稳定性好(有的误差小于0.5%)、 工作可靠、维修方便等优点，特别是某些机械无级变速器可以在很大的变速范围内具有 恒功率的机械特性；这是电气和液压无级变速所难以达到的。不少机械无级变速器还有 振动小(全振幅小于3～15微米)和噪音低的特点。但其缺点是存在滑动、承受过载和冲 击的能力差。对于脉动无级变速器由于有往复运动构件和超越离合器，以及输出速度的 脉动性，限制了它只适用于小功率，低速和运动平稳要求不高的场合。带，链式无级变 速器，便于实现转速随负载而变化的自动无级调速，有利于节约能量，很有发展前途。 由于机械无级变速器的传递功率较小，，为扩大其功率范围，常将其与大功率定传动比 系统以差动行星齿轮机构相联；这样使大部分功率由定传动比系统传递，而少量功率流 过机械无级变速器，经差动合成后，既进行了变速又传递了大的功率，这时无级变速器 是作为控制传动用的。作为机械无极变速器本体来讲，要扩大其传动功率，则必需采取