一种移动齿轮式无级变速器.pdf

机械无级变速器是机械工程中一个重要的基础元件，虽有许多种依靠摩擦元件传递功率的变速器，然而目前还没有一种既可无级变速又可在一调定的速比上保持恒定的理想的变速器。汽车上希望有一种可以无级调速的变速器以提高车辆的性能，齿轮式有级变速器不具备此功能，液力机械传动可以实现如此功能但又因制造复杂，价格昂贵而限制了它的使用。
    本发明的目的是：提供一种依靠齿轮啮合而不是依靠摩擦元件传递功率的，比液力机械传动简单得多而且可在任一调定的速比上保持恒定的移动齿轮式无级变速器。

    本发明（见图1）主要包括行星轮（13），中心轮（6），轴承十字联轴节（2），活塞系杆（8），锥齿轮（9），锥齿轮（10）和齿轮（11），连接体（7），中轴（12），机壳（3）以及轴承若干。行星轮（13）和中心轮（6）组成一简单的行星轮系，由连接体（7）保证这一对齿轮始终可以正确啮合;轴承十字联轴节（2）的一端与机壳（3）连接并且两者可沿连接处直线轴承（4）的轴线相对移动，另一端与中心轮（6）连接并且两者可以沿连接处直线轴承（4）的轴线相对移动，因此中心轮（6）可以通过轴承十字联轴节（2）相对机壳（3）平行移动;不等径的活塞系杆（8）可以相对中轴（12）沿配合面移动，它的位移由中轴（12）内孔中地液压油来控制;锥齿轮（9）通过轴承与中轴（12）连接，锥齿轮（9）的内孔制成花键与活塞系杆（8）连接，活塞系杆（8）可以相对锥齿轮（9）轴向位移并由锥齿轮（9），（10）和齿轮（11）将运动传递到机壳（3）外。

    无级变速器的原理是：输入的转速ω0由齿轮（1）传递给中轴（12），此时，输出端齿轮（11）的转速ω应由两部分迭加而成，其一是中轴（12）通过锥齿轮（9）和（10）传递的ω1，其二是行星轮（13）的自转通过锥齿轮（9）和（10）传递的ω2，

    ω＝ω1±ω2-（1）

    又因为行星轮（13）与中心轮（6）相啮合即行星轮（13）相对中心轮（6）做纯滚动，于是可知过行星轮（13）齿宽中点与轴线相交的a点的切向速度（见附图1）

    Va＝ω0·x

    所以，行星轮（13）的自转速度为

    ω2＝ (Va)/(R) = (x)/(R) ωO-（2）

    其中R为齿宽中点处半径。

    将（2）代入（1）得：

    ω＝（1± (x)/(R) ）ω0-（3）

    （3）式表明，通过变化活塞系杆（8）的伸出长度x即可获得变速输出;x可以不间断地变化，因此可以获得无级变速输出;x也可在任一位置固定，因此，可以获得恒定速比的输出。

    综上所述，本发明传动原理新颖，既可实现无级变速又可在任一调定的速比上恒定输出;结构简单，成本低;在机械工程领域包括汽车领域都可以得到广泛的应用。

    本发明的实施

    1）要通过对速比的多方案的计算，从中择优。选择的原则是：在保证设计要求的速比变化范围内使活塞系杆（8）的移动尺寸最小。

    2）当活塞系杆（8）位于中间位置时，要考虑用配重方法使转动部分的质量中心与回转轴线基本重合，并要考虑在活塞系杆伸出长度为最小和最大两个状态下，转动部分的质量分布要尽可能与回转轴线保持对称。特别是在输入转速较高时尤其应当注意。

    3）本发明应用于汽车上，要考虑倒档，空档，液压控制和连接等问题。

    【附图说明】

    附图1，本发明的结构原理图。