章动牵引式无级变速器的参数化设计

论文摘要

无级变速装置作为机械传动中的一个重要部件,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荷变化的需要。但是,目前的机械无级变速器普遍单级传动比小,要实现大传动比,须采用结构复杂,体积较大的行星无级变速器或者增加一台减速器。因此,如何简化结构,扩大单级传动比、变速比,成为国内外机械领域科技工作者追求的目标之一。我国在无级变速领域与发达国家相比,仍然存在很大差距,于是,如何改善无级变速装置的传动性能,成为当前亟待解决的重要课题。本文在总结前人和现有研究成果的基础上,对章动牵引式无级变速器的参数化设计问题进行了系统研究。首先,引入能实现无几何滑动的母线,使得牵引接触区曲面母线的设计合理优化,实现无几何滑动。然后,并编制参数化设计程序,把计算的表格和公式等相关的数据封装到程序中,通过输入结构尺寸和载荷等参数,可以直接求解接触区域形状尺寸等相关参数,以验证设计参数的合理性。进而编制接触母线和章动盘的接触状况仿真程序,以观察这两个主要部件的传动状况和滑动状态。同时,针对章动牵引式无级变速器的结构,编制主要零件的参数化程序；根据要求计算主尺寸程序、动画仿真程序、碟弹簧设计程序、接触应力验证程序等,形成一套相对完整的参数化设计流程。最后,对传动系统的关键部件进行有限元分析。计算结果表明,用非线性有限元求解的出应力误差与根据赫兹接触理论的结果误差为在10%以内。验证了参数化设计流程的正确性及可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机械牵引式无级变速器的发展与研究概况
• 1.3 机械牵引式无级变速器的特点及应用
• 1.4 章动理论的发展及传动特点
• 1.4.1 章动理论的发展与研究概况
• 1.4.2 章动齿轮传动的特点
• 1.6 章动牵引式无级变速器的研究现状
• 1.7 本论文的主要工作与研究方法
• 1.8 本章小结
• 第2章 无几何滑动母线参数设计
• 2.1 几何滑动与母线
• 2.1.1 几何滑动与母线形状的关系
• 2.1.2 无几何滑动无级变速母线的寻找
• 2.2 曳物线引入为无几何滑动的章动母线
• 2.2.1 无几何滑动母线的运动仿真
• 2.2.2 无几何滑动母线及其优点
• 2.3 本章小结
• 第3章 母线接触应力计算程序
• 3.1 牵引无级变速器点接触应力计算依据
• 3.2 无几何滑动母线的接触应力公式推导
• 3.3 无几何滑动母线的接触应力计算程序
• 3.4 几何滑动母线的接触应力计算实例
• 3.5 本章小结
• 第4章 章动牵引式无级变速器参数化设计
• 4.1 参数化设计程序的意义
• 4.2 弹簧选用与性能计算程序模块
• 4.3 结构平面图
• 4.4 参数化设计流程的建立
• 4.5 参数化设计流程的计算实例
• 4.6 本章小结
• 第5章 输出盘参数化非线性接触分析
• 5.1 参数化有限元程序的意义
• 5.2 有限单元法的基本分析过程
• 5.3 非线性问题简介
• 5.4 非线性接触的一般解法
• 5.5 章动牵引式无级变速器接触概况
• 5.6 有限元模型的简化
• 5.7 非线性接触实例计算及分析
• 5.7.1 有限元模型的建立
• 5.7.2 接触单元的建立
• 5.7.3 有限元模型的约束
• 5.7.4 有限元结果与赫兹理论结果对比
• 5.7.5 接触的意义
• 5.8 本章小结
• 第6章 章动输入轴的尺寸优化
• 6.1 结构优化概述
• 6.2 章动轴的尺寸优化
• 6.2.1 章动轴的参数化分析
• 6.2.2 章动轴的尺寸优化设计数学模型
• 6.2.3 计算实例
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 有待进一步研究的内容
• 参考文献
• 致谢