Zero-Max型无级变速器的承载能力研究及仿真

论文摘要

变速器通常分为有级变速器和无级变速器两大类，脉动式无级变速器以其传动可靠、寿命长、变速范围大、静止和运动时均可调速、调速性能稳定等优点成为现代机械传动技术的主要发展方向之一，其中又以Zero-Max型无级变速器的性能较为优良。但由于一些问题的存在制约了其承载能力的提高，限制了其应用范围的扩大。本文用解析法分析了Zero-Max型无级变速器的传动误差及间隙副的影响，建立了其实体模型，进行了运动学与动力学仿真，对其疲劳、磨损及超越离合器进行了研究，综合多种影响因素对其承载能力进行了分析研究。主要开展的研究工作如下：1．在分析Zero-Max型无级变速器传动特性的基础上，对其运动构件的传动误差进行分析，建立了输出角误差方程，为制造公差的确定提供了理论依据，并为后续效率计算奠定了理论基础。2．由于装配、制造误差以及磨损，运动副不可避免的存在间隙，高速运转时间隙的影响不容忽略。通过分析间隙对机构动态特性的影响，对间隙副副元素间的相对运动和多个间隙副之间的相互影响进行了研究，建立了含间隙曲柄摇杆机构的运动方程。3．对Zero-Max型无级变速器进行运动学与动力学仿真，得到其运动时的速度、加速度、功率消耗、转动副受力、摩擦力曲线等，并通过分析和比较多种参数方案，获得最优工作性能，为实际加工制造提供了依据。4．对Zero-Max型无级变速器系统进行了振动分析，得到了此系统的固有频率和振型，为后续动态特性的响应分析打下了基础。通过模态分析，发现无级变速器各构件的危险部位，无级变速器的失效多发生在这些部位附近。5．对影响机构疲劳强度的因素进行了分析，提出了提高其抗疲劳性能的措施。对该变速器的重要组成部分——超越离合器进行了分析，得到限制超越离合器承载能力提高的影响因素，分析了其失效原因，并提出了提高其寿命的措施。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 无级变速传动及无级变速器
• 1.2 无级变速器的分类
• 1.3 无级变速器的发展现状
• 1.4 脉动无级变速器的国内外研究现状
• 1.5 有待解决的问题
• 1.6 本文的主要研究内容
• 2 Zero-Max型无级变速器的传动特性及其运动构件的传动误差分析
• 2.1 Zero-Max型脉动无级变速器的结构及工作原理
• 2.2 性能特点和适用范围
• 2.3 Zero-Max型无级变速器运动构件的传动误差分析
• 2.3.1 运动构件传动误差分析
• i对输出角φ₃的影响'>2.3.2 机构ABCD各杆的误差Δl_i对输出角φ₃的影响
• i对输出角φ₃的影响'>2.3.3 机构CDFE各杆的误差Δl_i对输出角φ₃的影响
• 2.4 小结
• 3 Zero-Max型无级变速器的杆件间隙副动态特性分析
• 3.1 力学模型
• 3.2 碰撞接触条件
• 3.3 碰撞接触力
• 3.4 杆件运动方程
• 3.5 多间隙机构副元素的相对运动
• 3.6 小结
• 4 Zero-Max型无级变速器的运动学与动力学仿真
• 4.1 ADAMS中的自由度与虚约束
• 4.2 Zero-Max型无级变速器的运动学仿真
• 4.2.1 单相机构运动学仿真模型的建立
• 4.2.2 单相机构运动学仿真
• 4.2.3 四相机构运动学仿真模型的建立及仿真
• 4.3 Zero-Max型无级变速器的动力学仿真及干涉检验
• 4.3.1 机械动力学理论基础
• 4.3.2 Zero-Max无级变速器动力学仿真模型的建立
• 4.3.3 Zero-Max无级变速器动力学仿真及分析
• 4.4 小结
• 5 Zero-Max无级变速器的振动分析
• 5.1 振动分析的理论基础
• 5.1.1 模态叠加与模态综合
• 5.1.2 系统模态分析的有限元方法
• 5.2 Zero-Max无级变速器的振动分析
• 5.3 小结
• 6 Zero-Max无级变速器承载能力的其它影响因素
• 6.1 Zero-Max无级变速器构件的疲劳与磨损
• 6.2 超越离合器的影响
• 6.2.1 超越离合器的结构与传动特点
• 6.2.2 超越离合器承载能力及效率的影响因素
• 6.2.3 超越离合器的失效及其使用寿命的提高
• 6.2.4 新式超越离合器
• 6.3 小结
• 总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录