无极变速器装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种变速器，更为具体地说，设及一种无极变速器装置。
【背景技术】
[0002] 传动元件和加压装置的失效是限制机械无级变速器传动能力的两大因素，闭式无 级变速器的传动元件和加压装置均采用高硬度合金钢制成，其通常的失效形式是接触疲劳 点蚀和磨损，在高速时还将发生胶合破坏，带来的后果是产生振动，冲击和噪声，最终不能 工作。开式机械无级变速器通常用刚-铸铁制作传动件，器摩擦系数较大，主要的失效方式 是由于滑动引起的磨损和由于散热不良等引起的烧伤。因此，需要设计一种新型无极变速 器装置，其钢球和传动件之间是通过线接触，当受到法向载荷压紧后，由于弹性变形，其接 触区变成矩形的面接触，从而减小接触应力，增加变速器寿命。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有变速器存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种无级变速 器，并通过数据计算来验证该装置的可行性。
[0004] 为实现上述的可行性，本发明采取如下的技术解决方案：一种无极变速器装置，具 有一个用于输入动力的动力输入轴、一个用于输出动力的动力输出轴，所述动力输入轴的 轴轮与动力输出轴的轴轮之间通过一组钢球连接，使动力输入轴与动力输出轴之间的角度 和位置变动时，调节动力输出轴的输出转速；一组钢球上面装有自动加压装置，用于加大钢 球与动力输入轴1的轴轮和动力输出轴的轴轮之间的接触摩擦力，防止传动过程中打滑。
[0005] 所述钢球与动力输入的轴轮和动力输出轴的轴轮之间线接触滚动连接。
[0006] 所述钢球与动力输入轴的轴轮和动力输出轴的轴轮之间的线接触滚动连接的线 压力：q=Q/b(N/mm);滚动的滚压应力：K=Qkd/2b，其中，
[0007]Q为法向压紧力，N;b为接触线长度，mm;kd为当量曲率，mm1。
[000引所述无极变速器装置作恒功率输出时的圆周力为：F= 1000Pn/v2mi。，其中，P为恒 定功率，KW;η为总传动效率，V2为输出圆周速度，m/s。
[0009] 所述极变速器装置的输出恒定功率为P= 3kw，传动总效率η> 90 %，钢球数量 为η，钢球半径为Φ，摩擦系数为μ，线接触长度为a。时的接触应力：
[0010] σ= 512. 562X(巧6+1. 414Xφ)/(μXnXaXΦ)Γ〇. 5(MPa)。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明能够根据输入转速，在改变钢球不同角度和位置的 情况下来改变输出的转速，从而达到无极变速的效果，最主要的是在传动轮上开很小的凹 槽使得钢球和主从动轮之间是线接触，从而很大程度上防止传动失效，延长变速器寿命。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的无极变速器装置结构示意图；
[0013] 图2为钢球和传动体之间的线接触示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0015] 参照图1、2,本实施例给出一种新型无极变速器装置的主要结构，包括动力输入轴 1，自动加压装置2, 一组钢球3,动力输出轴4。
[0016] 动力输入轴1的轴轮与动力输出轴4的轴轮之间通过一组钢球3连接，一组钢球 3上面装有自动加压装置2。
[0017] 由图1可知动力由轴1输入带动主动轮转动，经过自动加压装置2和一组钢球3 带动动力输出轴4转动。钢球3在转动的过程中可W改变角度和位置来调节动力输出轴4 的从动轮的输出转速和转矩，从而可W达到无极变速的效果。
[0018] 由图2可知钢球和传动轮接触的过程中是线接触，运样可W增加受力面积，很大 程度上减小应力，保证无级变速器高效稳定的工作，延长使用寿命。
[0019] 钢球与动力输入轴1的轴轮和动力输出轴4的轴轮之间的线接触滚动连接的线压 力：q=Q/b(N/mm);滚动的滚压应力：K=Qkd/2b，其中，
[0020] Q为法向压紧力，N;b为接触线长度，mm;kd为当量曲率，mm1。
[0021] 初始线接触情况下的接触应力，对于两个球体或一个球体与一个平面接触时，接 触区边界是半径为a=b的圆，当受到法向载荷Q压紧后由于弹性变形，由弹性力学知钢质 滚动体副有，中屯、最大接触应力：0H= 190(Qkd/2a)I/2 (MP。）
[0022] 无极变速器装置作恒功率输出时的圆周力为：F= 1000Pn/v2mi。，其中，P为恒定功 率，KW;η为总传动效率，V2为输出圆周速度，m/s。
[0023] 所述极变速器装置的输出恒定功率为P= 3kw，传动总效率η> 90 %，钢球数量 为η，钢球半径为Φ，摩擦系数为μ，线接触长度为a。时的接触应力：
[0024]σ= 512. 562X(巧6+1. 414XΦν(μXnXaXΦ)Γ〇. 5(MPa)
[00巧]接触应力σ与η,Φ，μ，a具体数据见附页。
[0026] 初始线速度接触情况下
[0029] 其中η为钢球数量，μ为摩擦系数，kf为传动系数（取1. 5)
[0030] 根据无极变速器滚动体的常用材料、热处理、许用应力、摩擦副的摩擦系数、线压 力我们可W通过差相关表格得出。运里为了计算方便，规定相关系数：恒定功率P= 3kw， 传动总效率η>90%，钢球数量为n，钢球半径为Φ，摩擦系数为μ，线接触长度为a。得 出接触应力：
[00引]σ= 512. 562X((96+1.414XΦ)/(μXnXaXΦ))-0. 5(MPa)
[00础接触应力σ与η,Φ，μ，a具体数据见附表：
[003引 η:钢球数量
[0034]Φ:钢球半径（mm)
[0035]μ:摩擦系数
[003引a:线接触时的接触长度（mm)
[0040]
[0041]
[0042] 由附表可知接触应力分别与钢球数量，钢球半径，摩擦系数和线接触时的接触长 度成反比，也就是说钢球数量越多，钢球半径越大，摩擦系数越大，接触长度越长，则接触应 力越小。那么我们可W更具实际情况，加工能力和成本要求选择符合许用应力之内的钢球 数量和大小，润滑油的品质及在传动轮上所开凹槽的大小。查找相关数据可知机械无极 变速器滚动体的材料的许用接触应力为1500-2500MP。，由附表可知，我们可W选择不同的 η,Φ,μ,a使得接触应力符合许用值的范围。
[0043] 由W上计算的理论数据可知，本发明是符合实际生产要求的。
【主权项】
1. 一种无极变速器装置，具有一个用于输入动力的动力输入轴（1)、一个用于输出动 力的动力输出轴（4)，其特征在于：所述动力输入轴（1)的轴轮与动力输出轴（4)的轴轮之 间通过一组钢球（3)连接，使动力输入轴（1)与动力输出轴（4)之间的角度和位置变动时， 调节动力输出轴（4)的输出转速；一组钢球（3)上面装有自动加压装置（2)，用于加大钢球 与动力输入轴（1)的轴轮和动力输出轴（4)的轴轮之间的接触摩擦力，防止传动过程中打 滑。2. 根据权利要求1所述的无极变速器装置，其特征在于：所述钢球与动力输入轴（1) 的轴轮和动力输出轴（4)的轴轮之间线接触滚动连接。3. 根据权利要求1所述的无极变速器装置，其特征在于：所述无极变速器装置作恒功 率输出时的圆周力为：f=ιοο〇Ρη/ν2_，其中，P为恒定功率，KW; η为总传动效率，％为 输出圆周速度，m/s。4.根据权利要求2所述的无极变速器装置，其特征在于：所述钢球与动力输入轴1的 轴轮和动力输出轴4的轴轮之间的线接触滚动连接的线压力为：q = Q/b(N/mm);滚动的滚 压应力为：K=Qkd/2b，其中， Q为法向压紧力，N ;b为接触线长度，mm ;kd为当量曲率，mm、5.根据权利要求3所述的无极变速器装置，其特征在于：所述极变速器装置输出的恒 定功率P=3kw，传动总效率η多90%，钢球数量为n，钢球半径为Φ，摩擦系数为μ，线接 触长度为a时的接触应力为： σ = 512. 562X ((96+1. 414X Φ)/(μ XnXaX Φ)Γ〇· 5(MPa)。
【专利摘要】本发明涉及一种无极变速器装置，具有一个用于输入动力的动力输入轴、一个用于输出动力的动力输出轴，所述动力输入轴的轴轮与动力输出轴的轴轮之间通过一组钢球连接，使动力输入轴与动力输出轴之间的角度和位置变动时，调节动力输出轴的输出转速；一组钢球上面装有自动加压装置，用于加大钢球与动力输入轴1的轴轮和动力输出轴的轴轮之间的接触摩擦力，防止传动过程中打滑。本发明能够根据输入转速，在改变钢球不同角度和位置的情况下来改变输出的转速，从而达到无极变速的效果，最主要的是在传动轮上开很小的凹槽使得钢球和主从动轮之间是线接触，从而很大程度上防止传动失效，延长变速器寿命。
【IPC分类】F16H15/04
【公开号】CN105317950
【申请号】CN201510761082
【发明人】王波, 汪昌国, 闫允鲁, 邱健
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月10日