踏杆式齿条齿轮无级变速器

《踏杆式齿条齿轮无级变速器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、踏杆式齿条齿轮无级变速器第26卷第1期踏杆武齿条齿轮无级变速器文章编号:1004—2539I2002】0l一0063—02踏杆式齿条齿轮无级变速器晴尔滨工业大学.黑龙江啃尔滨150006)曲秀争(大连理工大学.辽宁大连116(~4)戴恒震摘要该无级变速器通过雨个齿务踏杆的同步连续伸缩,改变力臂的方法,来实现连续无级变速其中由4个锥齿轮拘成协调器,使雨齿条反方向摆动,实现雨齿条的协调运动同时,该变速器使力作用在最佳力臂范围内,提高了力的作用效率关键词协调器无级变速器踏杆式1组成图1为踏杆式齿条齿轮无级变速器的机构示意图该机构为对称结构,它由位于两侧的驱动机构和

2、位于中间的协调机构组成——∞～丌—一(a)(bJl直齿圆柱齿轮(2个)2.心轴(1个)3.齿条c2个)4.链轮(2个)5齿条锁止机构(J个)6.协调器壳体7小锥齿轮(2十)8大锥齿轮(2十)12.脚踏板圉I变速器的机构示意图驱动机构由两个联接于同一根心轴2上的两个直齿圆柱齿轮1,两个齿条3以及两个链轮4组成,其中齿条3与齿轮1相啮合,齿条3与链轮4通过移动副相联接,左侧驱动机构上有一个齿条锁止机构5当锁止机构5处于锁止状态时,齿条3与链轮4不能相对滑动;当锁止机构5处于打开状态时,齿条3与链轮4可以相对滑动.协调机构由两个小锥齿轮7,两个大锥齿轮8,协调器壳

3、体6和若干个轴承等组成,其中协调器壳体作为整个机构的机架.2工作原理当齿条锁止机构5打开后,任意一根齿条3相对于链轮4拉出或推进某一长度时,由于两根齿条分别与固定于同一根心轴2上两个齿轮1相啮合,因此另一根齿条也随同拉出或推进相同长度,这样就改变了齿条作为踏杆来驱动链轮4的力臂的长度当该无级变速器处于工作状态时.齿条锁止机构5处于锁止,齿条3不能相对链轮4移动,即力臂为某一定长度由图1可以看到两个大锥齿轮8分别两个链轮4固联,两个小锥齿轮7通过轴承支承在协调器壳体6上,同时又与两个大锥齿轮8相啮合.因此当一根齿条绕齿轮1轴心向下转某一角度时,则带动链轮4也向

4、下转动.角度,与该链轮相联接的大锥齿轮8也转动相同的角度,而另一大锥齿轮向上转动相同的角度(图2),带动另一链轮和齿条随着向上转动相同的角度因此该协调机构实现了两个齿条和两个链轮向两个相反方向转动相同角度的作用.由此可见.该变速器将齿条作为踏杆,在脚踏板上下摆动行程一定时,两齿条可以连续伸缩从而实现连续改变变速比.同时也改变了.角度的大小当踏杆摆动频率一定,踏杆长度￡变长时,a变小,速度降低,驱动力增大;反之.踏杆长度￡变短时,变大,速度增大,驱动力减小一3工作参数的计算根据人体工程,我们确定踏杆齿条的脚踏板上下摆动行程H=350mm,踏杆齿条的伸缩范围L=

5、2O0～450ttgn,在实际设计中我们取直齿圆柱齿轮及齿条的模数m=2ttml,直齿圆柱齿轮的齿数:=20,因此齿轮的分度圆半径r=20ram.3.1变速比范围的计算图2部件编号与图1部件编号相同,图2(b)表示图2(a)齿轮与齿条的啮合关系,从其几何关系中可得口lLsinc~+(,一l"COSO")2=(￡+go')sinc~～(,一rOOSG~)=Hj+=2Lsina+rasina当L=200～450HIIII,H=350ttm~,,=10ram时,解得=56.5if'～22.7.因此,当踏杆齿条上下摆动行程H=350nma,且每机械传动2002年个行

6、程时同丰甘等时,由于踏杆齿条伸出长度L由4501mi到200ram连续变化,使齿轮齿条无级变速器实现』,传动比范围i=1～2.5的无级变速【直甫蚓往齿轮(2个)2心辅(1个)3齿条t2个j4链轮f2个)5齿条锁止机构(1个)图2变速器的变速比计算3.2踏杆齿条工作范围计算由图2可得Bl=L一(Leosa+rsina)B2=L+rsina一(L+m)c0s口设踏板上下摆动行程为日=350mm,则当L=450Ⅱlm,=227.时,求得B1—31mm,B2—35mm,前舌伸缩范围为35nmu当L=200mm,d=56.50~时,求得B一81mm,B,一93mm,前

7、后伸缩范围为93nml,由此可知,踏杆齿条L=200～450ram时,脚踏板的前后移动范围为450一(200—93)=343nm1.符合人体工程范围3.3力矩变化范围计算设作用于脚踏板处的向下力为F(N),踏杆齿条最长力臂=450ram,最短力臂f=leosa—rsina93mm,有最大力矩M…==450F(N-I

8、IlRI)最小力矩M=F/…一93.7F(N-r『ⅡJ1)力矩变化比一4.8020652,即最大力矩是最小力矩的4.8倍.且不存在力臂为零的位置4应用图人力车的传动机构中的链轮4分别与后轴上的两个棘轮9通过链条11联接起来,当两根踏杆齿条交替摆动

9、时,通过棘轮变为后轴的连续转动,从而实现了人力车的前