文档介绍：曲柄摇杆式脉动无级变速器优化设计
1 绪论

随着现代工业的发展,对汽车、拖拉机等机械的经济性、动力型提出了更高的要求。其中播种机的播种要求更是精密,播种距离是等间距的,提高播种机的播种质量对于提高作物的产量有着重要作用,而变速器又是其中的的关键部件,它输出的转速的稳定性直接影响的机器的播种精度和播种效率。所以研究输出转速的稳定性就显得尤为的重要,基于MATLAB数学建模找到一种优化机构参数的方法和一组最优的参数是解决此问题的关键,因此优化设计无级变速器的机构参数就非常的有必要和实际意义。
无级变速器优化设计国内外研究现状

国际上,在机械式脉动无级变速器领域,目前以德较高。其成熟技术以德国的GUSA型及美国的ZERO—MAX型系列产品为代表。GUSA型,国内称为三相并列连杆脉动无级变速器,分为GUSA I型(三相偏置摇块)和改进的GUSA II型(三相对心摇块)两种。GUSA I型最早由德国Heinrich Gensheimer和Sohne机器制造公司在50年代推出之后,该公司在80年代又对其加以改进推出了GUSA II型变速器,GUSA II型是目前性能最为优良的脉动式无级变速器,其变速范围宽,转速可以为零,调速方便,工作时输出转速的脉动度较小,此外,其结构紧凑,加工方便,传动可靠,因而应用广泛。ZERO—MAX型,最早由美国ZERO—MAX公司于1962年推出,国内称为四相并列连杆式脉动无级变速器。该类无级变速器具有较大的变速范围,转速可以为零,且调速响应快;其结构紧凑、轻巧,常用于小功率场合。另外,日本生产的ZERO—MAX型无级变速器不仅性能优良且独具特色。有些规格的变速器带有变向手柄,
可实现双向传动(变换输出轴的转向应在停机后进行),有些变速器内部还装有防止过载的转矩限制器。就国内而言,目前的产品大多是在以上两种机型的基础上加以仿制和改进而来的。如在GUSA I型基础上加以仿制生产出的三相并列曲柄摇块脉动式无级变速器系列,这种变速器传递功率较低,工作性能也不太好,国内厂家目前正在加紧消化国外技术,积极研制性能更好的GUSA II型变速器;此外还有引进消化ZERO—MAX型生产出的MT四相并列连杆式脉动无级变速器。该型无级变速器由于采用了内置螺旋机构调速,因而具有更好的调速性能。市面上除以上几种主要机型外。尚有多种组合型及改进型脉动式无级变速器。组合式通常采用连杆机构和其他机构的组合,例如采用定轴齿轮机构与连杆机构组合的德国Philamat脉动无级变速器,该变速器具有脉动度小。调速范围宽,传递功率较大的特点。另外还有采用行星齿轮机构与铰链六杆机构组合的JBLW型脉动无级变速器,以及采用凸轮连杆机构与齿轮机构组合的脉动无级变速器(以美国的MORSE链传动公司推出的三相星型布置的MORSE变速器为代表)等。就目前来说,鉴于结构性能上的局限性,现有脉动式无级变速器主要用于中小功率(18以下)、中低速(输入,输出)、降速型以及对输出轴旋转均匀性要求不严格的场合,例如热处理设备、清洗设备以及化工、医药、塑料、食品和电器装配运输线等领域的应用。

尽管各种型式的脉动式无级变速器各有优点,但由于其结构原理及性能上的局限性。普遍存在着以下缺陷[1,2]:
(1)连杆运动时的惯性力难以平衡,由此引起的振动在高速时会显著增大,同时产生较大的噪音。
(2)作为输出机构的超越离合器是动力链中的薄弱环节,其承载能力和抗冲击能力相对较弱,直接制约了脉动式无级变速器的传动能力和寿命。
(3)机器的脉动度仍需进一步降低,尤其低速输出时脉动度会显著增加。
(4)机构有移动副和采用多相结构时存在过约束现象,导致机器对误差和工作环境的敏感性较高,机械效率降低,磨损加剧。
(5)整机效率不是很高,输出功率小,不适用于大功率场合。

为了提高脉动式无级变速器的综合性能,今后的研究目标将主要集中在以下几方面:
(1)对传动机构进行深入研究,通过优化机构的型及尺寸,减小脉动度及动载荷,减少功率损耗,从而改善其运动及动力性能。
(2)深入研究超越离合器工作机理,进一步改善其性能,提高其承载能力和传动效率。对于传动机构的研究,就目前而言,主要集中于平面六杆机构。这主要是因为六杆机构能较好地满足运动、。影响脉动式无级变速器的整机运动及动力性能的因素是多方面的,各因素相互影响制约。如增加相数,一方面可减小脉动度,另一方面又会增加机构的复杂程度,降低效率;另外,要想提高整机的输出功率,也不是简单的尺寸放大的过程,需要深入研究各