锥轮式无级变速器设计
摘 要
锥轮式无级变速器是摩擦式无级变速器的一种，其运动的传递主要是依靠摩擦力来实现的。
在本设计中，中间传动元件是形的锥轮。在传递运动时，锥轮式无级变速器是通过改变两锥轮的瞬时接触半径以改变传动比，从而实现输出轴的输出扭矩和转速可以任意变化。在本设计中详细的分析了在传动运动过程中变速器的输入轴、输出轴、主动轮、加压装置、锥、从动轮和从动外环的工作原理以及在传动过程中各零部件的受力关系；对于锥锥轮式无级变速器设计时所需要用的计算公式，在本文中进行了详细的推导与证明；并对给定参数进行计算，校核设计参数；最后将锥锥轮式无级变速器的装配图和变速器上的主要传动元件（例如锥，输入轴和输出轴等）的零件图按照计算校核所得数值进行绘制，从而将此锥轮式无级变速器的工艺和结构等方面的要求表现的更为清楚。由于锥轮式无级变速器绝在传递运动和扭矩时是依靠锥与主动轮和从动外环之间的摩擦力，所以，只要摩擦力足够大既可以避免打滑现象的产生。从而可以满足的传动比要求。但是，如果传动的过程中存在震动、冲击和过载情况，则会导致传动比的不准确性。因此在使用锥轮式无级变速器的场合应该尽量避免上述情况的发生。
虽然，锥轮式无级变速器在传动过程中可能存在传动比不准确的缺点。但是，锥轮式无级变速器具有良好的结构和优越的性能。由于可实现大范围的无级变速。因此，锥轮式无级变速器在实际生产中具有很强的实用价值。完全可以在对传动比要求不是非常准确，却又需要能进行无级变速的场合起到重要作用。
关键词 无级变速器；摩擦式；锥轮式
Abstract
Kopp-K is a kind of frictional stepless transmission, the movement of the transmission is mainly rely on the friction.
In this design, transmission element is diamond cone wheel in the middle. When passing movement, Kopp-K is by changing the two cone wheel radius of instantaneous contact to change the transmission ratio, so as to realize the output torque and rotational speed of the output shaft can be arbitrarily change. In this design, the detailed analysis in the process of transmission movement transmission input shaft and output shaft, driving wheel, pressure device, ling cone, driven wheel and the driven work principle of the outer ring and in the process of driving force of parts of relationship; For ling cone wheel to stepless transmission design calculation formula, in this article has carried on the detailed derivation and proof; And for a given parameter to calculate, check the design parameters; Finally to ling cone wheel type stepless transmission on the assembly drawing and the transmission of the main transmission components (such as ling cone, the input shaft and output shaft, etc.) of the part drawing shall be carried out in accordance with the calculated from numerical mapping, thus the Kopp-K process and structure performance requirements more clearly. Because Kopp-K off when transfer movement and torque is rely on ling cone with the driving wheel and driven friction between the outer ring, so as long as the friction force is big enough can avoid skid phenomenon. Thus can satisfy the transmission ratio requirements. If, however, exist in the process of transmission of vibration and impact and the overload situation, will lead to the transmission ratio is not accuracy. So in the use of Kopp-K occasions should try to avoid the occurrence of the above situation.
Although, Kopp-K may exist in the process of transmission ratio inaccurate faults. However, Kopp-K has a good structure and superior performance. Because it can realize a wide range of stepless variable speed. Kopp-K, therefore, has a strong practical value in the practical production. Can completely in the transmission ratio requirements is not very accurate, but need to be able to play an important role of stepless variable speed occasions.
Keywords variable speed drives ，Friction type ，Kopp - K
目 录
摘要 I
Abstract Ⅲ
第1章 绪论 1
1.1 摩擦无级变速器的特征与应用 1
1.2 摩擦式无级变速器的类型 2
1.2.1 行星环锥轮式无级变速器（RX型） 2
1.2.2 钢球锥轮式无级变速器（Kopp-B型、XB型） 2
1.2.3 转环直动式无级变速器 3
1.2.4 行星锥盘式无级变速器（DISCO型） 3
1.2.5 锥盘环盘式无级变速器 4
1.2.6 多盘式无级变速器（Beier 型） 4
1.2.7 锥轮式无级变速器（Kopp-K型） 5
1.3 摩擦式无级变速器的研究现状 5
1.4 摩擦式无级变速器的基本组成和传动特性 8
1.4.1 工作原理 8
1.4.2 基本组成 9
1.4.3 传动特性参数 10
1.4.4 摩擦式无级变速器的结构类型 14
1.5 本章小结 15
第2章 锥轮式无级变速器 16
2.1 工作原理 16
2.2 结构特点 18
2.3 主要零件的材料精度 20
2.4 机械特性 20
2.5 本章小结 21
第3章 锥轮式无级变速器的设计计算 22
3.1 确定传动比 22
3.2 选择电动机 22
3.3 确定无级变速器的型号 22
3.4 锥的相关计算 22
3.5 从动外圈与主动轮的相关计算 23
3.6 锥中心圆直径D3的相关计算 24
3.7 锥间隙的计算 25
3.8 调速操纵机构的相关计算 25
3.9 加压装置的相关计算 26
3.9.1 输入侧加压装置的计算 26
3.9.2 输出侧加压装置的计算 26
3.10 运动参数校核 27
3.11 接触强度校核 27
3.12 输入轴与输出轴设计 29
3.12.1 输入轴的计算 29
3.12.2 输出轴的计算 29
3.13 本章小结 30
第4章 主要零件的强度校核 30
4.1 输入、输出轴的强度校核 30
4.2 轴承的选用与校核 31
4.3 联轴器的选用 32
4.4 本章小结 32
总结 33
致谢 34
参考文献 35
附录 37
参考文献
[1]周有强主编.机械无级变速器[M].北京：机械工业出版社，2001.1-65.
[2]阮忠唐主编.机械无级变速器[M].北京：机械工业出版社，1983.54-78.
[3]阮忠唐主编.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. 1-91.
[4]徐灏主编.机械设计手册（第3卷） [M].北京：机械工业出版社，1991.134-159
[5]濮良贵，记名刚主编.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2009.186-336.
[6]机械零部件手册编委会.机械零部件手册[M].北京：机械工业出版社，1996.21-75.
[7]成大先主编.机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009.318-335.
[8]王三民主编.机械设计计算手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009.65-78.
[9]周良德，朱偲芳等编著.现代工程图学[M].长沙：湖南科学技术出版社，2002.3-280.
[10]罗迎社主编.材料力学[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.12-53.
[11]成大先主编.机械设计图册[M].北京：化学工业出版社，2000.15-24.
[12]苏旭平主编.工程材料[M].湘潭：湘潭大学出版社，2008.1-85.
[13]Parameter design and performance analysis of zero inertia continuously variable transmission system [J].Journal of Central South University, 2015, Vol.22 (1), pp.180-188Springer.
[14]李浩明.NuVinci无级变速器的特性分析、实验及应用研究.浙江理工大学，2011.
[15]李志愿.控制式差动无级变速器调速控制的研究.陕西科技大学，2012.
[16]于杰栋，睢相林.无级变速器技术的发展与展望.机电工程技术，2004.
[17]李兰菊，刘菊恒.浅析开发非摩擦无级变速器的别要性.教育教学论坛.2014.
[18]谭芬.一种新型无级变速器的研究与多工况性能分析.重庆理工大学，2014.
[19]马忠驰.部分变径式无级变速器的开发与结构强度有限元分析.武汉科技大学，2009.
[20]郭江霞，任家骏，吴凤林，张明.齿轮式无级变速传动的发展前景.机械管理开发，2007.
[21]柳晋伟，任家骏，吴凤林.无级变速器的简介与发展.机械管理开发，2005.
[22]谢观如，刘开昌.封闭式行星锥盘无级变速器差动轮系的选型分析.机电技术，2011.
[23]程乃土，刘温，李来平，郭大中.金属带式无级变速器.东北大学学报，2000.
[24]徐威.浅谈钢球无级变速器.科学导报，2015.
[25]Twisted String-based Passively Variable Transmission: Concept, Model, and Evaluation. Harsimran Singh, Dmitry Popov, Igor Gaponov, Jee-Hwan Ryu. Mechanism and Machine Theory, 2016.
[26]Stabilizing soliton-based multichannel transmission with frequency dependent linear gain-loss. Debananda Chakraborty, Avner Peleg, Quan M. Nguyen. Optics Communications, 2016.
[27]F2 tornado velocity profiles critical for transmission line structures. A.A. El Damatty, A. Hamada. Engineering Structures, 2016, Vol.106.
[28]Evaluation of V–t characteristics caused by lightning strokes at different locations along transmission lines. Mohammed Qais, Usama Khaled. Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 2016.
[29]Impact of the Network Structure on Transmission Dynamics in Complex Networks . Chao Yuan, Yi Chai, Penghua Li, Yifei Yang. IFAC Proceedings Volumes, 2013, Vol.46 (13).
[30]Optimising power transmission options for marine energy converter farms. Anup J. Nambiar, Adam J. Collin, Sotirios Karatzounis, Judy Rea, Ben Whitby, Henry Jeffrey, Aristides E. Kiprakis. International Journal of Marine Energy, 2016.
