一种可调变速机构的设计及其有限元分析

一种可调变速机构的设计及其有限元分析

论文摘要

随着现代工业生产技术的不断进步,无级变速器(Continuously Variable Transmission,简称为CVT)作为一种基本的通用传动形式,获得了迅速而广泛的发展,广泛应用于各类工业生产机械中,包括纺织、轻工、食品、包装、汽车、机床甚至仪器仪表等。一般地,按照传动介质的不同,无级变速器可以分为机械式、液压式、电力式。其中,机械式无级变速器以其所具有的许多优点在国内外应用同益广泛。它主要有摩擦式、链式、带式和脉动式等几大类型。其中的摩擦式又分为直接传动式、中间元件式和行星传动式三种。本文综合了摩擦学、有限元分析方面的知识,介绍了一种新型的多滚轮的摩擦传动机构的研究、设计及其验证。表明它除了具有直接传动式中的滚轮平盘式和中间元件式中的钢球平盘式、单滚锥平盘式的综合优点之外,还有上述变速器所没有的在受力更均匀和传动更平稳方面的优点。由于它的大小、型号等可以随着需要形成一系列的产品,因此文中只是举了一个简单例子进行了分析计算和概略性介绍其结构设计。对变速器中的关键部件的受力情况进行了有限元的静力分析和模态分析,数据表明,它除了同时具备上述多种摩擦变速器的优点外,还在于这种变速器整体受力情况得到了改善,以及传动时振动更加减弱的动力学特性;同时在设计中对可能出现的缺点进行了预防性的改进,对其中的关键部件用Pro/E软件设计给出。最后设计了变速器的调节和控制系统,给出了两种手动调节方法,一种电动调节方法,指出了它们各自的特点。对于传动机构中的受力改善部分,包括传动盘,滚轮,轴承则用ANSYS软件加以验证。上述的设计、运动学分析及力学分析情况表明,该设计方案是可行的而且比已有的同类型摩擦变速器有着更多的优点,其结构也更加简单且传动的可靠性更好,因此可以直接应用于实际的生产中并形成一个特定的系列产品。目前该设计专利也正在专利局的审核中。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 无级变速器的类型及特点
  • 1.2.1 电力无级变速器
  • 1.2.2 液体传动式无级变速器
  • 1.2.3 机械无级变速器
  • 1.3 机械无级变速器的发展概况
  • 1.4 课题的研究内容
  • 1.4.1 无级变速器存在的问题和今后的发展方向
  • 1.4.2 本文所做的工作
  • 第2章 滚动摩擦式无级变速器及基本特性
  • 2.1 滚动摩擦式无级变速器的工作原理及种类
  • 2.1.1 滚动摩擦传递动力的机理
  • 2.1.2 中间元件式摩擦变速机构的种类
  • 2.2 多滚轮摩擦变速器的基本组成及传动特性
  • 2.2.1 基本组成原理
  • 2.2.2 基本模型及运动学分析
  • 2.3 材料的选用及结构分析
  • 第3章 传动机构的有限元模型建立
  • 3.1 有限元法简介
  • 3.1.1 有限单元法基本概念
  • 3.2 线性结构静力分析的有限单元法
  • 3.2.1 单元刚度矩阵的建立
  • 3.2.2 有限单元法的解题步骤
  • 3.2.3 利用ANSYS计算机构中各部件的应力
  • 3.3 变速器的模态分析
  • 3.3.1 建立模型
  • 3.3.2 选择分析类型和分析选项
  • 3.3.3 施加边界条件并求解
  • 3.3.4 评价结果
  • 3.4 变速器的输出速度控制
  • 3.4.1 单滚轮摩擦变速器输出速度的控制简介
  • 3.4.2 输出速度的控制
  • 第4章 总结与展望
  • 4.1 主要结论
  • 4.2 展望
  • 致谢
  • 附录
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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