摘 要

随着生活水平的提高，人们对轿车驾驶舒适性的要求不断提高，要求变速器换挡时的冲击尽可能的小。由于传统的液力或是机械式的无级变速器，其潜力已经不大，而作为基本的机械结构，通过空间凸轮机构进行无级变速的研究却不多。本文借助计算建模软件UG，对空间凸轮无级变速器进行了三维建模，之后使用运动仿真软件ADAMS以及ANSYS对设计的空间凸轮无级变速器进行了运动学仿真以及重要部件的静力学分析，所得结果对于后续设计空间凸轮无级变速器这种非传统模式的无级变速器具有重要的指导意义。

论文主要进行了了空间凸轮无级变速器的设计和校核。

研究结果表明：在设计合理的情况下，空间凸轮无级变速器的变速效果与传统的无级变速器相当，并且具备许多传统无级变速器无法企及的优点。

本文的特色：主要通过利用传统经验公式进行结构设计以及校核，结合了有限元以及运动学专业软件进行设计和校核。

关键词：空间凸轮无级变速器；轴和齿轮零件的设计校核；运动学仿真；静力学分析。

Abstract

With the increasing demand for driving comfort of modern automobiles, the impact of transmission shift is as small as possible. Because of the traditional hydraulic or mechanical CVT, the potential is not large, but as the basic mechanical structure, the use of cam mechanism for continuously variable transmission is not usual. This paper use software(UG) to product a 3D model and then use other software (ADAMS , ANSYS) to run motion simulation and analyze static forces which load on important parts of cam transmission in space .The solution of this task has an important guidance on the next design on this kind of unconventional continuously variable transmission.

The primary coverage of this paper is the design and check of cam transmission

in space.

The result shows that cam transmission in space has a good performance as traditional CVT with good design, while it has some additional advantages.

The characteristics of this paper： mainly through the use of traditional empirical formula for structural design and check, combined with the finite element and kinematics software for design and verification.

Key Words： cam transmission in space；design and check of gear and axis；motion simulation；analysis of static force.

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 国内外的研究动态 1

第二章 空间凸轮无级变速器结构设计 2

2.1引言 2

2.2凸轮传动 2

2.3空间凸轮无级变速器整体结构设计 3

2.4主要的结构部件设计 4

2.4.1空间凸轮的结构设计 4

2.4.2 输出轴设计 4

2.4.3输入轴结构设计 5

2.4.4中间轴结构设计 6

2.5实施装配方案 6

2.6本章小结 7

第三章 空间凸轮无级变速器几何参数设计 8

3.1引言 8

3.2设计参数的选定 8

3.3各部件主要尺寸的计算校核 8

3.3.1空间凸轮的设计计算 8

3.3.2齿轮的设计与校核 11

3.3.3各轴的设计与校核 13

3.3.4键与花键的校核 23

3.3.5轴承的校核 24

3.4支架的设计 26

3.5本章小结 27

第四章 空间凸轮无级变速器的运动学仿真 28

4.1 Adams简介 28

4.2模型的导入 28

4.3 对模型进行约束 29

4.4输出结果的处理与分析 30

第五章 齿轮的有限元分析 33

5.1ANSYS Workbench简介 33

5.2有限元网格 33

5.3添加附加条件 34

5.4有限元求解与经验公式计算的比较 34

第六章 设计小结 37

参考文献 38

致谢 39

第一章 绪论

1.1引言

无级变速具有换挡无卡顿，无冲击，使得驾驶平稳，同时可以使汽车保持在最佳的动力范围，提高了经济性，无级变速的动力损失比普通自动变速器更低，可以更平稳的加速，所以无级变速器是汽车传动部分的核心。目前，国内外的车辆均已经广泛应用但是由于其造价以及技术的限制，所以在我国，这方面的研究和成果比较小。机械式无级变速器在当前的主流结构形式有行星，带，链，脉动等形式的机械结构^[1]。这些不同结构的无级变速器各有各的优缺点，应用也相当广泛，目前主要的研究方向也是集中在这几种方式的无级变速器上^[2-3]，可是由于结构，技术以及材料等方面的约束，目前采用这些结构的无级变速器的性能都基本上已经到达了瓶颈，很难再有所突破以及发展，而且目前应用较多的行星式、带式、链式和脉动式等无级变速器的结构复杂，所以对于可靠性以及维护性而言是很不利的。此外由于知识产权很少有我国自主的，价格昂贵，由于这对于我国汽车产业的发展而言，不得不说是一种遗憾，而对于汽车市场日益激烈的竞争而言，提高汽车驾驶舒适性，燃油经济性，动力性，可维护性，成本这些要求尤其苛刻，所以对于变速器而言，需要一种新的结构来满足当前的需要。本次毕业设计通过改变调速板在变速器中的位置，从而改变摆臂的升程角来实现无级变速，采用的原理是空间凸轮的等速运动规律从而改变输出速度的特性，设计较为新颖，不失为机械式无级变速器改进和研发的一个新方向。

1.2 国内外的研究动态