本变速器是以杠杆与双曲线的组合而构成的通过输入-弹力补偿-输出三极单向转换进行自动无级变速的平面机构,是一种通用机械。 目前,机械式自动无级变速装置系利用摩擦传动,因其传递的扭矩较小,而不能推广使用。应用较多的液力自动无级变速器,则因结构复杂,造价昂贵,变速范围小,效率低等原因,使其在使用上受到很大限制。
为了向工程建设、交通运输、冶金、轻工等部门提供一种简单而实用的自动无级变速装置,本人在研究中发现,一组特定的双曲线和杠杆经过特定形式的组合之后,其位置关系呈现出一系列规律性的变化,并利用这一几何现象实现了机械啮合形式的自动无级变速传动。
一、装置的基本结构
装置的基本结构可用几组几何图形的组合来说明:
(1)一个绕轴心均匀分布着四支相同的双曲线的平面与一个绕轴心均匀分布与上述双曲线同一方程,但其与轴心的位置关系不同的四支双曲线的平面的轴心重合,且二平面相隔一定距离,如图(一)。现称其双曲线较长的平面为双曲传动盘编号为〔2〕,双曲线较短的为双曲转换盘,编号为〔3〕;二盘上的双曲线为双曲线滑槽,双曲线滑槽离轴心较近的部分为双曲线滑槽地近端,离轴心较远的部分为双曲线滑槽的远端。
(2)一根与二盘垂直的轴与双曲传动盘固定相连,双曲转换盘则可绕轴自由转动。现称该轴为输入轴,编号为〔1〕。如图(一)。
(3)在二盘之间配置四个直线组合杠杆和四个双曲线杠杆,直线组合杠杆与双曲线杠杆的支点能分别沿双曲传动盘和双曲转换盘的双曲线滑槽滑动;双曲线杠杆本身是一双曲线形滑槽,其焦点为杠杆支点。直线组合杠杆的一个力点有y形啮合轮廓线,另一力点与相邻的两双曲线杠杆相连并能同时沿两双曲线杠杆的双曲线滑槽滑动,如图(一)。现称直线组合杠杆为啮合杆,编号为〔4〕(其y形部分为啮合端),称双曲线杠杆为双曲滑动杠杆,编号为〔5〕。
(4)在输入轴不动的情况下,顺时针转动转换盘,啮合杆与双曲滑动杠杆将分别滑向双曲传动盘与双曲转换盘上双曲线滑槽的远端,反之则滑向近端。上述滑动元件在一定点进入“止点”。现称顺时针转动双曲转换盘的“止点”为“始点”,反时针转动双曲转换盘的“止点”为“终点”。(相邻的两双曲滑动杠杆在从“始点”到“终点”的滑动过程中,一杆的双曲线滑槽将经过另一杆的支点,因而双曲滑动杠杆在实施中采取顶点两边的双曲线滑槽分置于两个平面,以便两相邻的双曲线滑槽-滑槽从另一滑槽及其支点上“越过”。
(5)在输入轴上双曲转换盘的一侧安置一螺旋转换装置,将双曲传动盘与双曲转换盘之间的旋转运动同步转换为螺旋转换元件的轴向运动,其轴向运动也可逆向同步转换为二盘之间的旋转运动,现称螺旋转换装置在轴上的轴向传动元件为轴向传动件;对轴向传动件与双曲转换盘、双曲传动盘的相对旋转运动同步的轴向运动的两端,相应地称轴向传动件的“始点”和“终点”;将输入轴连同通过输入轴连接的上述所有元件合称输入总成。如图(一)
(6)以几何特性与上述各元件分别对称,(不包括二盘的双曲线滑槽长度)并且数目相等的元件组合输出总成,其元件编号与输入总成同。输出总成的轴称输出轴,其双曲转换盘相对双曲传动盘顺时针旋转的“止点”称“始点”,反时针旋转的“止点”称“终点”。如图(一)。
(7)由具有同一方程式的两组共四支双曲线组合成一个封闭的环,称双曲线组合链滑槽,简称链滑槽,编号为〔6〕。链滑槽两相对的双曲线顶点分别是①、②和③、④,现规定链滑槽①点的方向为左,②点的方向为右;规定③的方向为上,④的方向为下;规定链滑槽①、②连线以上的部分为链滑链上部,以下的部分为链滑槽下部。如图(五)。
(8)链滑槽上分布着48个点,称每个点为啮合点,如图(五)。48个点可以每两点相隔一个上述截得的曲线长度同时沿链滑槽滑动。现称48个点为传动链,编号为〔7〕,称传动链的每个点为啮合点。
(9)链滑槽的①、②的连线上有两条滑槽,二滑槽位置对称。现称靠近①点的滑槽为①端轴滑槽,靠近②点的为②端轴滑槽;称两轴滑槽右边的端点为“始点”,左边的端点为“终点”;称链滑槽、两轴滑槽以及传动链的组合体为链总成,如图(五)、(一)并见附图说明。
(10)先分别移动输入、输出轴上的轴向传动件至“始点”与“终点”之间,将输入、输出轴(包括轴上的整个总成)以图(一)所示的对称形式分别置于链总成的①端轴滑槽和②端轴滑槽的“始点”与“终点”之间(在实际组合的装置中,两轴滑槽都平行移至链滑槽以外)并使两轴上的螺旋转换装置处于同一侧,使链总成平面与输入总成,输出总成的啮合杆所处的平面重合,然后以两轴相距一个两轴滑槽“始点”或“终点”间的距离的间隔,将输入轴、输出轴固定在装置的支承物上。
(11)拨动传动链,使链滑槽的①点和②点各有一啮合点,并将此传动链与链滑槽的相对位置固定。
(12)将链总成左移,使输入、输出二轴处于两轴滑槽的“始点”位置并固定,然后逐渐移动输出轴上的轴向传动件,使之接近“始点”。移动过程中,拨动输出总成的啮合杆,使一杆与②点上的啮合点啮合,并使处于链滑槽下部且与②点啮合杆相邻的一杆与过输出轴并垂直于轴滑槽的直线右侧的第一个啮合点啮合,完成这一过程后,输出轴上的轴向传动件正好移至“始点”。
(13)将输出轴上轴向传动件的“始点”位置与链总成此时的位置用换向杠杆和平面轴承固定连接(也可用同样效果的其他方式连接),使轴向传动件的轴向运动与链总成的左右运动同步。
(14)逐渐移动输入轴上的轴向传动件,使之接近“始点”,同时拨动输入总成的啮合杆,待一杆进入①点上的啮合点后,将轴向传动件移至“始点”并将其以上述(12)的方法与链总成连接。
(15)在链总成的②点与装置的支承物之间连接一压缩弹簧,至此,装置的基本结构即完成。对弹簧的要求是:当链总成处于“始点”位置时,其对链总成的作用力是输入扭矩的122]]>
;当链总成右移至“终点”位置时,其对链总成的作用力增加到原作用力的二倍。
二、装置的传动形式及工作原理
本装置的传动形式可以下列两点说明:
(1)本装置的动力输入,是输入轴通过输出总成的啮合杆将动力传给传动链,动力输出是传动链将动力通过输出总成两根相邻的啮合杆传动输出轴。在传动过程中,输入部分和输出部分始终与传动链保持两根相邻的啮合杆啮合,即输入总成或输出总成绕轴旋转时,其相对的两根啮合杆一杆进入啮合,另一杆则同时退出啮合。
(2)输入部分和输出部分参入啮合的两根相邻的啮合杆在绕轴旋转中,其与双曲传动盘、双曲转换盘相连的部分,分别在双曲线滑槽内作方向相反或相同的滑动。啮合杆在进入啮合或退出啮合时,其滑动方向相应改变。
本装置的工作原理可以下列八点说明:
(1)本装置的输入部分、输出部分和弹力补偿部分构成一个杠杆斜面三极系统。三极分别为输入极、输出极、补偿转换极(简称转换极),其中输入极单独与转换极和输出极构成一平衡的二极关系,同时输入极与输出极又分别通过转换极构成一转换的二极关系。三极关系可看成45°直角三角形三边的关系,如图(二)。前一种为直角边上的关系,称A种自动变速;后一种为斜边上的关系,称B种自动变速。
(2)转换极、输入极、输出极三极的作用是:由链总成和弹簧构成的转换极通过其双曲线斜面可将输入极的旋转运动转化为直线运动(即链总成沿轴滑槽的左右运动),而这一直线运动又可转化为输出极的旋转运动。链总成的直线运动作用于弹簧的一端,是压缩弹簧储存功和释放弹簧对负荷作功的过程;输入极和输出极则可看成由杠杆和双曲线合成的斜面,二合成斜面共同作用链总成,并通过链总成构成一个统一的斜面系统。由于输入极、输出极各元件与链总成发生关系的几何量不同,因而二合成斜面存在一个角度差和与此相应的斜面长度差(其长度差是通过各元件在传动中的滑动及摆动过程而体现出来的),其造成的输入、输出二极间作用力的不平衡,通过转换极的弹力进行补偿,这样,上述三极系统又是一个单向作用力自动平衡系统。即输出极作用力的改变以及输入极、输出力合成斜面角度的改变所造成的系统作用力的不平衡,将引起转换极在输入极和输出极之间的运动,而这一运动的结果是使系统进入新的平衡。
(3)转换极的上述转换、平衡机制、具体可分为A、B两种自动变速形式:A种自动变速为系统的对外自动变速,即调节输出极负荷力与转换极补偿弹力平衡的自动变速;B种自动变速为系统自发调节某一传动比上由输入极、输出极与传动链的啮合形态,及其作用斜面的变化所造成的轴、链速比率不恒定的自动变速。系统的整个自动无级变速功能,就是通过上述A、B两种自动变速的共同作用来完成的。
(4)系统工作时,A、B两种自动变速分别为系统的一组工作状态,即:(a)负荷力、补偿力平衡态(A1态)-负荷力、补偿力变动态(A2态),合称系统的A态;(b)轴速度、链速度比率恒定态(B1态)-轴速度,链速度比率变动态(B2态),合称B态。
关于A态变速的说明:
当系统的输入轴、输出轴有一个负荷力时,其弹力补偿正好抵消由输入极、输出极的合成斜面的角度差所造成的力差,此时整个系统保持平衡传动,此工作态称为系统的负荷力、补偿力平衡态,简称系统的A1态。
处于A1态的系统的输出轴负荷力增大时,输入极和输出极的合成斜面立即对负荷力的增大部分作出反应,由于二合成斜面的角度不同,因而反应所产生的力也不同,于是形成了一个新的力差,这就使原A1态的补偿弹力不足以支持输出极的负荷力。这样,输出极参入啮合杆的滑动支点将在输入动力的作用下,沿双曲传动盘的双曲线滑槽向“远端”滑动,其连接双曲滑动杠杆的一端将通过双曲滑动杠杆带动双曲转换盘作相对双曲传动盘的反时针旋转,从而带动链总成向右移动;右移的链总成同时又作用于输入极,使输入极各元件以相反的作用顺序、相反的运动方向完成与上述输出极相对应的变速运动(输入极的双曲转换盘仍为相对双曲传动盘反时针旋转)。
在链总成右移的过程中,系统的输入轴、输出轴和传动链的相对速度啮合杆与传动链的啮合位置以及链总成对弹簧的作用,与未移动(A1态)时相比,都发生了改变;(a)链总成的右移吸收了二合成斜面的斜面长度差并压缩了弹簧,表现为输入极轴速大于链速和输出极链速大于轴速。(b)输入极、输出极即将进入啮合的啮合杆分别进入传动链上比原啮合点离①点近和离②点远的啮合点。上述改变,可以看成是输入轴对传动链的作用半径减小和传动链对输出轴的作用半径增大,表现在输出轴上是转速降低,扭矩增大,因而适应了增大的负荷力;同时压缩弹簧增大的弹簧压力也适应了增大的负荷力,从而使系统进入新的A1态。在链总成的整个右移过程中,输入极与输出极的合成斜面的角度差是保持不变的,因此整个过程中各种力的作用关系也保持不变,直到系统进入新的平衡。
链总成向左移动以适应减小的负荷力的机制与右移机制相同,但其作用的顺序,各元件的运动方向以及作用的结果均相反。
从以上说明可知,由输出轴负荷力的变化所形成的链总成的向右或向左移动,其结果表现为输出轴的自动变速而输入轴不受影响,对于系统的这种负荷力补偿力之间的变速调整效应,称为系统的A2态变速,简称A2态。A2态可分为正A2态和负A2态,输出轴增加转速为正A2态,反之为负A2态。
上述A2态变速,是一假设的标准形式,在系统的工作中,A2态是以与系统的B2态(见以下说明)相叠加或相抵消后的量出现的。
关于B态变速的说明:
B态变速与A态变速一样,包括B1态和B2态。
在系统的工作中,输入极或输出极参入啮合杆分别处于链滑槽的上、下两侧,其轴速度与传动链的线速度保持一定比率的状态,称某极的B1态对输入轴速度与输出轴速度保持一定比率的状态,称系统的B1态。
在系统的工作中,对由于输入极或输出极参入啮合的啮合杆同处于链滑槽的上部或下部所造成该极轴速链速不保持一定比率,以及其他啮合形式所造成的相同结果,称某极的B2态;对输入极与输出极的B2态量相叠加或相抵消后的B2态量,称系统的B2态。
B2态分正负两种情况,以输入极为例,对其在同一轴速下链速存在由快到慢的变化的状态称正B2态,对其在同一轴速下链速存在由慢到快的变化的状态称负B2态;输出极正负B2态的情况与此相反。
B2态自动变速机制如下:
由于B2态时输入极或输出极的啮合杆与链的啮合形态与B1态不同,因而其合成斜面的角度和斜面长度也与B1态不同。在处于A1态的系统中,设输入极、输出极都处于B1态,如果输入极、输出极中的一方进入B2态,就破坏了系统的A1态合成斜面的平衡,使链总成自发地向右或向左移动,直至其处于B2态的一方达到新的B1态。
在B2态变速过程中,其相对B1态的轴链速之差抵消了B2态合成斜面与原B1态合成斜面的长度之差,因而链总成的向右或向左移动,其作用仍和A2态变速一样,是改变系统的传动比而压缩弹簧储存功或释放弹簧对负荷作功,因此,输出轴同样存在加速或减速的变化。但是,由于输入、输出极合成斜面角度比的改变致使输出扭矩改变,而这一改变的一部分,又抵消了前述B2态加速变速或减速变速所产生的扭矩变化,因此,B2态变速具有与A2态变速不同的效果,即输出速度和扭矩的同时增加或同时减小。在此情况下,负荷的加速度必相应变化,如果不考虑惯性因素,改变了的负荷的速度正好适应了系统此时的传动比。从上述分析可知,系统在B2态变速时,其输出功率和输入功率是不一样的。
上述B2态变速,是一假设的标准形式。在系统的实际工作中,由于负荷的惯性作用,B2态变速是不完全的。此外,B2态是以系统的B2态或者系统的B2态与A2态相叠加,相抵消后的量出现的。
(5)输入极或输出极B2态变速除上述一般形式外,还有以下变态形式:系统工作时,输入极或输出极准备进入啮合的啮合杆在绝大多数情况下,不能正好进入传动链上两链节之间的啮合点,而是受到链节圆柱面的阻挡而向链节的某一侧偏转一定角度后进入啮合点(在不发生偏转的情况下,啮合杆将沿其啮合轮廓线进入或退出啮合),这一偏转引起的系统的变化,具有B2态变速的性质,即准备进入啮合的啮合杆一旦发生偏转,一方面原啮合着传动链进行传动的两啮合杆保持啮合不变,一方面使系统立即进入B2变速态;啮合杆的偏转方向及偏转角度决定该B2的正负及B2态值的大小。
(6)由于系统各元件及传动链链节间隔的固有几何特性,系统的B种变速是在正负B2态的转换中进行的,系统的B1态是这一转换的临界状态。
(7)系统除上述正负B2态的转换外,同时存在B2态与A2态的转换,因为系统的B2态自发变速为系统的B1态以后,系统即离开了A1态而成为A2态,A2态由于负荷力与补偿力的不平衡,又必然要转换为A1态,而A1态的形成,亦即系统B2态的形成,系统的自动无级变速,就是在这两种状态和前述正负B2态的不断转换中实现的。
(8)系统的A种自动变速和B种自动变速,如前述输入、输出转换三级可看成通过45°直角三角形的形式构成两组两极关系一样,可看成是以45°直角三角形的形式构成关系(如图(二)所示)。A种自动变速是通过加在输出极上的力的改变来打破系统的平衡,从而完成A种自动变速的,它是45°直角三角形的两直角边;B种自动变速则是通过改变输入极、输出极的合成斜面的角度比来打破系统的平衡,从而完成B种自动变速的,它是45°直角三角形的斜边。很显然,两种变速在量上的比率为2∶2]]>由于这一量上的差异,决定了系统在一定传动比上由轴链速比率不恒定引起的正负B2态以及A2态、B2态各变速态的交替变换,将只在离该变速比平衡点最近的啮合点上进行。
本装置的变速特性:
(1)只能作单向的自动无级变速传动。
(2)在输入轴上加一个沿反时针方向旋转的均匀的力,在输出轴的正时针方向上则可得到一个沿反时针方向旋转的,其功率在一定范围内不断变化的力,输出功率的平均值与输入功率相等。
(3)在输入扭矩和转速不受影响的情况下,输出轴的扭矩和转速可随负荷力的变化而相应变化。即负荷力增大,则输出扭矩增大,转速减小;负荷力减小,则扭矩减小,转速增大,其最大变速比为4。
(4)补偿弹力的大小决定输入扭矩和输出扭矩的大小。
三、装置各元件基本几何图形及几何量的确定:
本装置各元件基本几何图形及几何量是通过平面作图取得的,作图的长度单位为a。
1.平面几何作图的实施:
①在直角坐标系xoy的第一、四象限作方程为
x2a2-y2a2(312- 22)=1]]>
的双曲线,称双曲线A。其顶点为①,开口内的焦点为⑤。
(2)将直角坐标系xoy的x轴和y轴同时按顺时针方向旋转45°,得到新坐标系x′oy′;再将x′轴平行移动2a,y′轴平行移动 (a)/2 ,得到新坐标系x″o′y″。
(3)在直角坐标系x″o′y″的第一、四象限作方程为:
x2(a2)2-y2(a312- 222)2= 1]]>
的双曲线,称双曲线B。双曲线在直角坐标系x″o′y″的第四象限交x轴于⑦。
(4)在x″轴上取x ″=a2+a2]]>的一点,过该点作平行于y″轴的直线,交x轴于⑧,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第一象限部分于⑨。
(5)过⑧作平行于x″轴的直线,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第四象限部分于⑩。
(6)将直角坐标系x″o′y″的x″轴和y″轴同时按顺时针方向旋转45°,得到新坐标系x″o′y′′′;其x′′′轴交x轴于(11),再将x′′′轴平行移动a,得到新坐标系x′′′′o″y′′′,x′′′′轴交x轴于(12)。
(7)在直角坐标系x′′′′o″y′′′的第一、四象限作方程为
x2(a22)2-y2(a312- 2222= 1]]>
的双曲线,称双曲线C。开口内的焦点为(13)。
(8)在x′′′′轴上取x ″″=a+a22]]>的一点(14),过(14)作平行于y′′′轴的直线,交双曲线C于(15)、(16)。
(9)过(14)作平行于y″轴的直线,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第一象限部分于(17)。
(10)在x轴上取x=a+a2]]>的一点(18),从(18)作平行于y轴的直线到(19),交双曲线A于xoy坐标系的第一象限部分于(20)。
(11)将直角坐标系x′oy′的x′轴平行移动2a+22]]>a,得新坐标系x′′′′′o′′′y′,再将x′′′′′轴和y′轴同时按顺时针方向旋转45°得到新坐标系x′′′′′′o′′′y′′′′;之后,再将y′′′′轴向正平行移动x轴上(18)(11)之间的距离的,得新坐标系x′′′′′′o′′′′y′′′′′,x′′′′′′轴交x轴于(21)。
(12)在坐标系x′′′′′′o′′′′y′′′′′的第一、四象限作与双曲线A同一方程的双曲线,称双曲线A′,其顶点为③,双曲线A′与双曲线A相交于(22)。
(13)将直角坐标系x′′′′′′o′′′′y′′′′′的y′′′′′轴平行移动4a+22]]>a-(18)(11),得新坐标系x′′′′′′o′′′′′y′′′′′′。在该坐标系的第二、三象限作与双曲线A同一方程的双曲线,称双曲线A″,其顶点为④。双曲线A″与双曲线A相交于(23)。过(22)和过(23)的切线分别是双曲线A与双曲线A′以及双曲线A与双曲线A″的公共切线。
(14)在x轴上取x=2a +a2]]>的一点(24),过(24)作平行于y轴的直线,交双曲线A′于(25),交双曲线A″于(20)′。
(15)以(18)为圆心以 (a)/2 为半径作弧,以(20)为圆心以a为半径作弧,二弧相交于(26),连接(26)、(20)。
(16)以(26)为端点作直线(26)(27),使(26)(27)为 (a)/2 ,(26)(27)与(26)(20)在顺时针方向的夹角为135°。
(17)以(24)为圆心以a2+a2]]>为半径作弧,以(20)′为圆心以a为半径作弧,二弧相交于(26)′。连接(26)′、(20)′。
(18)以(26)′为端点作直线(26)′(27)′,使(26)′(27)′为 (a)/2 ,(26)′(27)′与(26)′(20)′在顺时针方向的夹角为135°。
(19)过(20)′作双曲线A″的切线(20)′(19)′。
(20)在x″轴上取x ″=a2-a22]]>的一点⑥,以⑥为圆心以 (a)/2 为半径作弧,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第四象限部分于(28);以⑥为圆心以2]]>a为半径作弧,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第一象限于(29)。
(21)以⑧为圆心以 (a)/2 为半径作弧,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第四象限部分于(30);以⑧为圆心以a+a2]]>
为半径作弧,交双曲线B于x″o′y″坐标系的第一象限部分于(31)。
上述作图均见图(三)。
2.各元件基本几何图形的确定:
(1)双曲传动盘:
作图部分的⑧为双曲传动盘轴心,(30)(31)所截得的双曲线为输入总成双曲传动盘双曲线滑槽,⑦(17)所截得的双曲线为输出总成双曲传动盘双曲线滑槽。排列上其四支双线的近端或远端与轴心⑧的连线构成两条相互垂直的直线,如图(四)(a)。
(2)双曲转换盘:
作图部分的⑥为双曲转换盘轴心,(28)(29)所截得的双曲线为输入总成双曲转换盘双曲线滑槽,⑩⑨所截得的双曲线为输出总成双曲转换盘双曲线滑槽。排列上其四支双曲线的近端或远端与轴心⑥的连线构成两条相互垂直的直线,如图(四)(b)。
(3)双曲滑动杠杆:
作图部分(15)(16)所截得的双曲线即为双曲滑动杠杆,焦点(13)为杠杆滑动支点。
(4)啮合杆:
作图部分(20)(26)(27)以及(20)′(26)′(27)′的连线即为啮合杆,其中(26)和(26)′为滑动支点,(20)和(20)′为啮合端,将(20)(26)(27)与(20)′(26)′(27)′重合,其(20)(19)与(20)′(19)′构成的角的两边,是啮合端的啮合轮廓线,称啮合基准线。
(5)双曲线组合链滑槽:
将作图部分③①④双曲线的对称部分与③①④双曲线沿③④连接即成,如图(五),(18)(12)为轴滑槽。
(6)输入轴与输出轴轴间距离:
作图部分(18)(21)与(12)(21)距离之合即为二轴距离。
(7)两啮合点在链滑槽上截得的曲线长度:
作图部分①⑤的距离即为截得的曲线长度。
(8)装置最大变速比的确定:
作图部分①(25)所截得的曲线长度为①(20)所截得的曲线长度的2倍,因此装置的最大变速比为4。
关于螺旋转换装置,其设计须使双曲转换盘相对双曲传动盘相对转动90°×2]]>角度时,其轴向转动件相应移动a段距离。
四、装置的实施
(1)双曲链滑槽的实施:
由于输入总成、输出总成的双曲传动盘、双曲转换盘在实施中要取其最大直径,且输入总成和输出总成须处于同一平面内,因而双曲链滑槽在实施时须作以下变形:
1.将图(五)所示的双曲线组合链滑槽的基本图形双曲线组合环从③、④处断开,将断开的两部分沿x轴向两侧平行移动,大于或等于2a的距离,并在两断点之间连两条全等的过渡线,构成双曲线组合环的变通图形。过渡线须符合以下要求:(a)过渡线与断口是平滑连接的;(b)过渡线的长度是链节的整倍数。如图(一)
2.以上述双曲线组合环的变通图形为基准,双曲链滑槽在实施中由居于双曲线组合环变通图形之外和之内的两滑环组成,两滑环相隔一定距离,分别称双曲外滑环和双曲内滑环。两滑环须符合以下要求:(a)是与双曲线组合环变通图形相似的两双曲线组合环;(b)双曲线外滑环和双曲内滑环上的点与双曲线组合环变通图形上所有对应点的距离相等。如图(一)
3.将双曲线组合环x轴上的①端轴滑槽和②端轴滑槽沿与x轴垂直的方向平行移至双曲外滑环以外,同时在x轴的另一侧设置与上述轴滑槽全等并完全对称的轴滑槽,四个轴滑槽与双曲外滑环、双曲内滑环连为一体,这样,双曲链滑槽可在固定于装置支承物的滑轴上沿X轴两侧的轴滑槽作平行移动。如图(一)
(2)传动链的实施:
传动链的啮合部分为一短轴,称啮合轴。轴的两端各置一滚子,称轴滚子。由于啮合杆与传动链存在成90°夹角的情况,为了使啮合杆对链节的作用力不至于集中于一个啮合轴的轴滚子,传动链是采取以下方法实施的:
1.相邻的两啮合轴不直接相连,而是通过处于相邻的两啮合轴之间的第三轴的中介连接。中介轴通过中介轴滚子沿双曲外滑环滑动,啮合轴则通过啮合轴滚子沿双曲内滑环滑动,中介轴与两啮合轴的连线构成一定夹角。如图(一)
2.沿双曲内滑环滑动的啮合轴的轴心的运动轨迹,与双曲线组合环的变通图形重合。
(3)啮合杆啮合轮廓线的实施:
在变速过程中,啮合杆与双曲线组合环啮合点上切线的夹角在一定范围内变化,啮合杆将绕啮合轴作一定范围的摆动,因而啮合杆与啮合轴结合后,其间必须存在一个可滑动的圆柱面结合部,因此,啮合杆啮合轮廓线的实施系采取圆弧轮廓线的形式。其几何量上的要求是:(a)啮合杆与啮合轴啮合后,啮合轴轴心到啮合杆支点的距离必须为a;(b)啮合杆与啮合轴啮合后,其圆弧上离支点最远的两结合点的切线,须分别与二啮合基准线平行。在实施中,其圆弧轮廓线的长度可为一个不超过180°弧的长度。
(4)装置整机的实施:
1.从装置的变速原理可知,由于存在B态变速,装置的输出功率是不断波动的,因此,在装置整机的实施中,须采取两级或两级以上的装置串连使用,使各级的A、B变速相互吸收,从而使装置的输出功率接近均衡。
2.在装置从“始点”到“终点”的变速过程中,由于存在一元件“跨越”另一元件的现象及滑轴从一滑动面转移到另一滑动面的现象,因而一级装置的传动比在实用中达到理论上的4是困难的。在实施中,系采取缩小装置的传动比,即只取“始点”与“终点”之间的一定区域作为一级装置的变速范围的方法,以满足装置的实用要求。
从上述装置的构成和变速原理可知,本装置不适合高速的工作条件,但是其结构是简单的,其工作是可靠的,其制造维修是容易的。由于装置受力元件主要是承受剪切力,且元件间的摩擦系滚动摩擦,因而装置能传递较大扭矩和具有较高效率。装置上述结构上、变速范围上、制造维修上、工作可靠性上的特点,使其在工程建设、交通运输(主要是越野车辆、)冶金、轻工等方面的应用,比液力自动无级变速更经济且具有更大的适应性。
五、附图说明
(1)图(一)为原理及实施示意图,图(四)、图(五)为元件的基本几何图形,其作图比例比图(三)有所缩小。图(一)所示链总成的链滑槽、轴滑槽、传动链,是在基本几何图形的基础上加以变通后的实施图形。
(2)螺旋转换装置由于说明书中已充分说明,故图中未标出。
(3)图(一)所示的〔8〕为补偿弹簧;〔9〕为支承体;〔10〕为双曲内滑环;〔11〕为双曲外滑环;〔12〕为啮合轴及啮合轴滚子;〔13〕为中介轴及中介轴滚子;〔14〕为轴滑槽;①、②为双曲链滑槽左右方向的两顶点;③、③′以及④、④′所截的双曲链滑槽,为说明书中双曲链滑槽实施部分所述的双曲线组合环变通图形的过渡线的实施。
(4)图(四)所示的双曲传动盘、双曲转换盘的双曲线滑槽的排列,均以输入总成的为例。