一種抑制活齒無級變速器轉速轉矩波動的方法與流程

2023-05-14 20:58:22 1

技術領域：

本發明屬於機械傳動設計及製造技術領域，尤其是涉及到一種抑制活齒無級變速器轉速轉矩波動的方法。

背景技術：
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專利200580039668.6(滑片變形齒無級嚙合活齒輪，授權公告日：2009年6月10日，授權公告號：cn100498006c)中介紹一種滑片變形活齒無級嚙合活齒輪裝置，活齒無級變速裝置是建立在活齒嚙合理論基礎之上的一種新型無級變速器，這種活齒無級變速器是依靠滑片組合滑移變形來實現活齒無級嚙合傳動，從而可以實現非摩擦嚙合無級變速。但是由於活齒滑片具有一定的厚度，造成活齒滑片和金屬齒形鏈嚙合時會產生較大的嚙合齒隙。嚙合齒隙的存在會使系統在傳遞動力時產生齒側衝擊，造成傳動的不穩定，出現轉速轉矩的波動。

技術實現要素：
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針對活齒無級變速器存在嚙合齒隙的問題，本發明提出一種計算「嚙合齒隙」的公式，可以根據「嚙合齒隙」的公式對活齒滑片厚度及數量以及金屬齒形鏈鏈齒節距及齒寬進行合理設計，增加「無隙速比」的數量，從而抑制活齒無級變速器在傳動過程中轉速轉矩的波動。

一種抑制活齒無級變速器轉速轉矩波動的方法，其特徵在於：指某一速比下，確定「嚙合齒隙」的計算公式為：

其中δx為嚙合齒隙，i為速比，a為軸心距，l為金屬鏈鏈長，h為鏈齒高度，s為鏈齒節距。n為活齒滑片數量，b為活齒滑片的厚度，n為嚙合滑片與臨界嚙合滑片之間鏈齒節距的個數。

根據「嚙合齒隙」設計活齒滑片厚度及數量以及金屬齒形鏈鏈齒節距及齒寬，使得「嚙合齒隙」儘量接近0。

下圖結合附圖和實施例對本發明進行具體說明：

附圖說明：

圖1：活齒無級變速變速器含「嚙合齒隙」示意圖

圖2：「嚙合齒隙」計算公式求解示意圖

圖3：n1＝6，b＝2.0mm，嚙合齒隙與速比的關係圖

圖4：n1＝8，b＝1.5mm，嚙合齒隙與速比的關係圖

圖5：n1＝12，b＝1.0mm，嚙合齒隙與速比的關係圖

其中：

1、錐盤2、活齒滑片

3、錐盤嵌槽4、金屬齒形鏈

5、活齒單元6、傳動軸

具體實施方式：

圖1以主動輪為例，錐盤順時針旋轉，傳遞轉速轉矩的方向為:錐盤——活齒單元——活齒滑片——金屬齒形鏈鏈齒。在某一速比下，相互嚙合的活齒滑片和鏈齒分離時，下一臨界嚙合處，活齒滑片和鏈齒之間存在間隙，此間隙稱為「嚙合齒隙」。「嚙合齒隙」的存在，使活齒無級變速器在傳動過程中出現轉速轉矩的波動，造成傳動的不穩定性。由於活齒滑片具有一定的厚度，「嚙合齒隙」是不可避免的，為了抑制轉速轉矩的波動，通過推導「嚙合齒隙」的計算公式，找到「嚙合齒隙」的影響因素，如圖2所示，「嚙合齒隙」的推導公式如下：

其中r0為鏈齒內切圓半徑，b為活齒滑片的厚度，k為齒厚，而齒側間隙x為：

某一速比下：

其中rd、rf主從動輪工作半徑，且rd＝r0+h，有鏈長公式：

根據(2)、(3)、(4)、(5)整理得「嚙合齒隙」公式為：

從公式可以看出,在速比一定時，「嚙合齒隙」與活齒滑片厚度及數量以及金屬齒形鏈鏈節距及齒厚有關。當「嚙合齒隙」為零時，滿足此條件的速比稱為「無隙速比」，通過合理設計，我們可以獲得很多數量的「無隙速比」，「無隙速比」的數量越多，說明變速器在傳動過程中零齒隙傳動更多，從而可以抑制活齒無級變速器由於「嚙合齒隙」導致的轉速轉矩波動，使活齒無級變速器的性能優勢進一步提升。以某型號活齒無級變速器作為實例，其活齒滑片的總數量n1＝6，厚度b＝2mm，其嚙合齒隙與速比的關係圖如圖3。根據「嚙合齒隙」公式，將活齒滑片數量和厚度分別設計成8和1.5mm以及12和1.0mm，其嚙合齒隙和速比之間的關係圖4、圖5。從圖4、圖5可以看出，通過重新設計活齒滑片的數量及厚度，增加了其「無隙速比」的數量，從而可以抑制其傳動過程中轉速轉矩的波動。

註：本文所述的「無隙」並不是理論上完全無齒隙，實踐證明：有微量齒隙有利於改善潤滑及壽命，並有利於降低加工精度及裝配精度要求，所以本文所述的「無隙」只是相對而言，只要在現有技術標準下的通用傳動機械(如齒輪傳動)允許範圍內，就可以視為「無隙」。