钢球锥轮式无级变速器设计

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，则必需采取多接触区分汇流传动型式、接触区综合曲率小(曲率半径大)的结构。

轮式载重机用无级变速器的设计与改进引言随着工业化的进程，轮式载重机在现代建筑和工程领域扮演着重要的角色。

为了提高载重机的效率和性能，无级变速器的设计和改进显得尤为重要。

本文旨在探讨轮式载重机无级变速器的设计原理，并提出改进方案，以满足不同工作条件下的需求。

一、轮式载重机无级变速器的设计原理1.1 基本原理无级变速器是一种能够连续无级调节输出转矩和转速的传动装置。

它通过不同尺寸的齿轮或滚轮组合以及液力传动等方式实现无级变速，从而满足载重机在不同工况下的输出需求。

相比传统的离合器和齿轮传动，无级变速器具有更高的效率和更广泛的工作范围。

1.2 工作原理轮式载重机的无级变速器通常采用液力传动原理。

液力变速器由泵、液力涡轮、锁定离合器和调节阀组成。

泵通过引入液压油将动力传递给液力涡轮，液力涡轮通过旋转产生动力，最终传递到驱动轮上。

液力传动具有平稳的输出特性和较大的传递能力，在载重机的运行过程中能够提供足够的动力。

二、轮式载重机无级变速器的改进方案2.1 提高效率为了提高轮式载重机的工作效率，可以采取以下改进方案：（1）优化泵和液力涡轮的设计，提高液力传动效率。

（2）合理配置液力传动元件的尺寸和参数，减小能量损失。

（3）采用高性能油液，减少液力传动中的内部摩擦和能量损耗。

2.2 扩大工作范围载重机通常需要在不同的工况下工作，因此无级变速器的工作范围也需要满足这些需求。

以下是改进方案：（1）采用多段液力变速器，以满足不同工作条件下的变速需求。

例如，低速高扭矩情况下使用一个较小的涡轮，高速低扭矩情况下使用一个较大的涡轮。

（2）增加液力传动比，在各种工况下都能提供足够的动力输出。

（3）结合电子控制技术，实现智能化的变速控制，根据载重机的工作情况自动调节变速器的工作参数。

2.3 提高可靠性和安全性无级变速器在使用过程中需要保证可靠性和安全性，以下是改进方案：（1）加强变速器的结构设计，增加其强度和刚度，以确保在重载工况下不会出现失效。

小功率机械无级变速器结构设计摘要机械无级变速器是一种调速传动装置,该装置能适应自动化和机械化发展需求，并且能改善机械运转过程的性能指标。

本文主要详细阐述摩擦式机械无级变速器的机械结构、工作原理、设计方案选取、计算方法、润滑密封及选材等多方面的知识，并由此给出本文中设计的无级变速器的理论的依据。

该装置的传动钢球轴的偏转设计是用一种加压装置来实现推动的，通过改变钢球的半径大小来实现钢球外推式式无级变速器输出轴的转速变化。

本文通过研究传动过程中变速装置的钢球，主从动轮和外环的设计原理以及它的受力情况;详细的计算并推导了该种减速传动装置设计的理论公式；并通过设计参数进行了具体的计算设计。

完成了所计算的该种传动变速速装置的整体装配图和主要传动零部件的的工程图，通过这些图纸更加直观的将该传动机构的原理和结构等方面的要求表达得更为清晰准确。

这种无级变速器具有非常实用的使用价值同时还有良好的机械结构和性能优势。

该种无级变速装置可以进行大规模的批量生产。

其主要特点是：1.调速范围空间大；2.功率稳定性强；3.可以完成正反转和升降转速等多种模式进行工作;4.传动平稳，抵抗冲击能力强；5.可以输出较大的功率；6.使用寿命长；7.工作可靠，维修方便。

关键词：钢球外锥轮式，摩擦式，机械无级变速器SMALL POWER MACHINERY V ARIATORSTRUCTURE DESIGNAbstractThe mechanical stepless transmission is a kind of speed regulating transmission device which can meet the needs of automatic and mechanized development, and can improve the performance index of mechanical operation process.This article mainly elaborated the friction type mechanical stepless transmission of mechanical structure, working principle, design scheme selection, calculation method, lubrication, sealing and material aspects of knowledge, and thus given in this article, the design of stepless transmission theory basis.The device of the steel shaft deflection design is to use a pressure device to realize the drive, by changing the radius of the size of the steel ball steel ball extrapolation try stepless transmission output shaftspeed changes. In this paper, the design principle of the driving wheel and outer ring and its stress are studied by studying the steel ball in the transmission process. The theoretical formula of the design of the deceleration drive device is derived in detail. And the design parameters are pleted the whole calculation of this kind of variable speed transmission device and the main transmission parts of engineering drawings, assembly drawings with these drawings more intuitive to the transmission mechanism to meet the requirements of the principle and structure of the expression is more clear and accurate.This kind of stepless transmission has very practical use value and has good mechanical structure and performance advantages. This kind of stepless variable speed device can be used for mass production.Its main features are:1. The scope of speed regulation is large; 2. Strong power stability; 3. Can complete the work of multiple modes such as positive and negative rotation and lifting speed. 4. Stable transmission and strong resistance to impact; 5. Can output large power; 6. Long service life; 7. Reliable work and convenient maintenance.Key words: Steel ball outside cone，mechanical stepless transmission，friction第一章绪论1.1 毕业设计要求毕业设计内容：通过对比多种设计方案，并从中选择出合适的设计方案，并对机械无级变速器传动装置的机械结构进行分析计算。

机械无级变速器分类及型号编制方法（JB/T7683-95）1主题内容与适用范围本标准规定了机械无级变速器（简称无级变速器）的分类和型号编制方法。

本标准适用于机械无级变速器。

2无级变速器的分类2.1固定轴无级变速器2.1.1滚轮平盘无级变速器2.1.2滚轮长锥无级变速器2.1.3球轮锥盘无级变速器2.1.4锥盘环盘无级变速器2.1.4.1相交轴锥盘环盘无级变速器（干式、湿式）2.1.4.2平行轴锥盘环盘无级变速器（干式、湿式）2.1.4.3两级锥盘环盘无级变速器2.1.5光杆转环直线无级变速器2.1.6滚锥平盘无级变速器2.1.6.1单滚锥平盘无级变速器2.1.6.2双滚锥平盘无级变速器2.1.6.3四滚锥平盘无级变速器2.1.7偏置球锥无级变速器2.1.8钢环锥轮无级变速器2.1.8.1 内钢环长锥无级变速器2.1.8.2 外钢环长锥无级变速器2.1.8.3 刚环分离锥轮无级变速器2.1.9多盘无级变速器；2.1.9.1单锥多盘无级变速器2.1.9.2单级多盘无级变速器2.1.9.3两级多盘无级变速器2.1.10钢球无级变速器2.1.10.1钢球平盘无级变速器2.1.10.2钢球杯轮无级变速器2.1.10.3钢球锥轮无级变速器2.1.10.4无轴钢球锥轮无级变速器2.1.10.5无轴钢球内锥轮无级变速器2.1.11弧锥轮无级速器2.1.11.2弦置弧锥轮无级变速器2.1.11.3络筒式弧锥轮无级变速器2.1.12菱锥锥轮无级变速器2.2行星无级变速器2.2.1行星锥盘无级变速器2.2.2行星菱锥无级变速器2.2.3行星长锥无级变速器2.2.4行星锥鼓无级变速器2.2.5无轴行星菱锥无级变速器2.2.6行星弧锥无级变速器2.2.7章动行星锥轮无级变速器2.2.8行星钢球无级变速器2.2.9无轴行星钢球无级变速器2.2.10封闭行星长锥无级变速器2.2.11封闭行星菱锥无级变速器2.2.12倒置行星长锥无级变速器2.2.13谐波行星无级变速器2.2.14封闭钢球锥轮无级变速器2.2.15封闭钢球内锥轮无级变速器2.2.16弧锥轮封闭行星无级变速器2.3带式无级变速器2.3.1单调速轮V带无级变速器2.3.2块带无级变速器2.3.3钢带无级变速器2.3.4普通V带无级变速器2.3.5宽V带无级变速器2.3.6单楔带无级变速器2.3.7长锥平带无级变速器2.4链式无级变速器2.4.1滑片链无级变速器2.4.2自动加压滑片链无级变速器2.4.3滚柱链无级变速器2.4.4套环链无级变速器2.4.5摆销链无级变速器2.4.6导带活节链无级变速器2.4.7卷绕无级变速器2.5脉动无级变速器2.5.1三相摇块脉动无级变速器2.5.2四相摇杆脉动无级变速器2.5.3偏心环连杆脉动无级变速器2.5.4平面凸轮脉动无级变速器2.5.5空间凸轮脉动无级变速器3无级变速器的型号编制方法3.1无级变速器的主参数为：公称输入功率P（W）（恒转矩型为最高输出转速时的功率）或输出转矩T（N·m）；最小传动比值i min和变速比值R。

KRG锥环无级变速器全解读KRG锥环式无级变速箱，对于大多数人而言可能是个陌生的名词。

不过，这种变速箱可能会成为未来国内小排量车型上的主流变速箱，低成本、高效率、简单的结构和在功能和平顺性上的多重优势值得我们关注，在其正式量产之前，让我们一同来认识一下这台结构新颖的变速箱。

无级变速的基础，滚锥+锥环代替钢带和棘轮--悠久历史和创新：源于1902年的结构+创新控制机构KRG变速箱展示模型我们都知道，传统的CVT无级变速箱的核心变速机构是由可变槽宽的主、从动棘轮和钢带组成的，通过主、从动棘轮V型槽槽宽的改变来改变钢带的在两个棘轮上转动的周长，进而实现速比的连续变化。

传统的CVT变速箱是通过V型槽宽度可变的主、从动棘轮和钢带来连续调节速比的而KRG锥环式无级变速箱实现无级变速的主要执行机构则是输入滚锥、输出滚锥和他们之间传递动力的锥环，锥环的平面在两个滚锥上得到的截面圆的周长决定了输入轴和输出轴的速比（当然还有锥环本身的尺寸引起的差异），所以锥环在滚锥上的位置直接决定变速箱的速比，由于锥环可以在滚锥上的左右止点之间任意移动，所以能够提供在一定范围内连续可变的速比。

上面的输入滚锥、下面的输出滚锥加上在两者间传递动力的锥环，构成了锥环变速器的主要机构变速箱中的滚锥和锥环实体锥环所在平面对于两个滚锥的截面圆的周长差异决定了输入输出的速比只要输入滚锥转动，动力便会通过输入滚锥传递到锥环，进而带动输出滚锥做反向转动。

据介绍，这套机构早在1902年时已经面世，GIF则将它成功的运用到了汽车变速箱上，并已具备了量产水平。

这套机构同样适合在混合动力车型和电动车作为变速机构。

KRG变速箱整体的结构并不复杂，目前的KRG变速箱主要是针对横置发动机设计，动力从发动机出来之后直接连接离合器（KRG可以配置液力变矩器和干式离合器），输入轴与行星齿轮相连，然后便是输入滚锥-锥环-输出滚锥，然后动力就输出至差速器--半轴。

在离合器方面，KRG使用的干式离合器像AMT变速箱一样，采用电子控制，即为人们提供了一只电子左脚。

目录摘要Abstract1绪论 (1)1.1研究的意义及背景 (1)1.2国内外机械无级变速器的研究现状 (1)1.3毕业设计的内容和要求 (2)2总体类型的比较与选择 (3)2.1 钢球外锥无级变速器 (3)2.2 钢球长锥式无级变速器 (5)2.3 两类型的比较与选择 (5)3 主要零件的计算与设计 (6)3.1 输入、输出轴的计算与设计 (6)3.2 输入、输出轴上轴承的计算与设计 (7)3.3 输入、输出轴上端盖的计算与设计 (8)3.4 加压盘的计算与设计 (8)3.5 调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计 (9)3.6 钢球与主、从动锥轮的计算与设计 (10)3.7 调速机构的计算与设计 (11)3.8 无极变速器的装配 (12)4 主要零件的校核 (14)4.1 传动部件的受力分析与强度计算 (14)4.2 轴承的校核 (16)4.3 轴的校核 (17)4.4 传动钢球的转速校核 (19)4.5 键的校核 (19)参考文献 (22)附录 (23)钢球式无级变速器结构设计摘要：本文简要介绍了摩擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。

本设计采用的是以钢球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动侧的工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。

由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。

动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，Ｖ形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角β就可达到变速的目的。

本设计为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。

本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体参数对输入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。

并对调速结构进行合理设计。

行星钢球式无级变速器的变速原理论证
2.1 关于本文的无级变速器
一．自行车用无级变速器结构简图如下2.1-1所示：
图2.1-1 无级变速器结构简图
如图2.1-1，该自行车用无级变速器是在自行车后轴处设置一个变速盒，里面放置两片轻薄的金属圆盘作为输入和输出装置，通过一组小球来传递驱动轮盘和被驱动轮盘之间的速度，这组小球是用一个架子固定的，此架子可以左右移动，这样就让球的轴线形成一个角度，从而左右接触点的小球就有不同大小的旋转圆周。

2.2 本无级变速器的运动结构的分析
2.2.1 本无级变速器的运动
本自行车用无级变速器的运动简图如图2.2-1所示：
1:钢球
2：输入轮盘
3：输出轮盘
图2.2-1 运动简图
如上图所示，若给定一角速度W1，由前一节所讲述的关于本文的无级变速器的情况可知：
设钢球半径为R，角速度为W，输入输出的半径分别为R1、R2，角速度分别为W1、W2。

则在a点处，1与2两构件的速度应相等的
W1×R1=W×R
W=W1×R1/R
在b点处，2与3两构件的角速度是相等的
则W×R=W2×R2
（W1×R1/R）×R=W2×R2
W1×R1=W2×R2
即W1/W2=R1/R2=n1/n2
传动比I=n1/n2=R1/R2
2.2.2 变速原理分析
如下图2.2-2所示：
图2.2-2 变速原理图
有以上论证过程可知，只要改变R1,R2的比值即可改变传动比，R1和R2分别为两小球接触点处的旋转圆周，因这组小球的控制是无角度的，故而自行车的变速是无级的。

任务书论文（设计）题目：Koop-B型钢球式无级变速器结构设计学号：姓名：专业：指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求1、以钢球、加压盘为传动件，设计一种机械摩擦式无级变速器；2、输入功率P=5kw，输入转速n=1500rpm，调速范围R=10；3、以UG或SolidEdge三维CAD软件为平台，建立整机的数字化模型；4、完成A0#装配图纸1张，零件图总量不少于A0#图纸1张；5、设计说明书一份；6、英文文献一份。

二、重点研究的问题1、钢球式无级变速器原理及其结构；2、变速原理的传动结构的实现。

三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 熟悉课题及基础资料第1周2 调研及收集资料第2周3 方案设计与讨论第3～4周4 无级变速器各零件三维模型设计第5～8周5 无级变速器总装配图设计第9周6 无级变速器工程图设计第10周7 撰写说明书第11周8 英文文献翻译，答辩第12周四、应收集的资料及主要参考文献[1] 周有强. 机械无级变速器[M]. 成都:机械工业出版社,2001.[2] 阮忠唐.机械无级变速器设计与选用指南[M].北京:化学工业出版社，1999.[3] 濮良贵，继名刚，机械设计[M].第7版.北京:高等教育出版社，2001评阅表学号姓名专业毕业论文（设计）题目：Koop-B型钢球式无级变速器结构设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。

能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。

论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。

KRG锥环无级变速器全解读KRG锥环式无级变速箱，对于大多数人而言可能是个陌生的名词。

不过，这种变速箱可能会成为未来国内小排量车型上的主流变速箱，低成本、高效率、简单的结构和在功能和平顺性上的多重优势值得我们关注，在其正式量产之前，让我们一同来认识一下这台结构新颖的变速箱。

无级变速的基础，滚锥+锥环代替钢带和棘轮--悠久历史和创新：源于1902年的结构+创新控制机构KRG变速箱展示模型我们都知道，传统的CVT无级变速箱的核心变速机构是由可变槽宽的主、从动棘轮和钢带组成的，通过主、从动棘轮V型槽槽宽的改变来改变钢带的在两个棘轮上转动的周长，进而实现速比的连续变化。

传统的CVT变速箱是通过V型槽宽度可变的主、从动棘轮和钢带来连续调节速比的而KRG锥环式无级变速箱实现无级变速的主要执行机构则是输入滚锥、输出滚锥和他们之间传递动力的锥环，锥环的平面在两个滚锥上得到的截面圆的周长决定了输入轴和输出轴的速比（当然还有锥环本身的尺寸引起的差异），所以锥环在滚锥上的位置直接决定变速箱的速比，由于锥环可以在滚锥上的左右止点之间任意移动，所以能够提供在一定范围内连续可变的速比。

上面的输入滚锥、下面的输出滚锥加上在两者间传递动力的锥环，构成了锥环变速器的主要机构变速箱中的滚锥和锥环实体锥环所在平面对于两个滚锥的截面圆的周长差异决定了输入输出的速比只要输入滚锥转动，动力便会通过输入滚锥传递到锥环，进而带动输出滚锥做反向转动。

据介绍，这套机构早在1902年时已经面世，GIF则将它成功的运用到了汽车变速箱上，并已具备了量产水平。

这套机构同样适合在混合动力车型和电动车作为变速机构。

KRG变速箱整体的结构并不复杂，目前的KRG变速箱主要是针对横置发动机设计，动力从发动机出来之后直接连接离合器（KRG可以配置液力变矩器和干式离合器），输入轴与行星齿轮相连，然后便是输入滚锥-锥环-输出滚锥，然后动力就输出至差速器--半轴。

在离合器方面，KRG使用的干式离合器像AMT变速箱一样，采用电子控制，即为人们提供了一只电子左脚。