U34型脈動(dòng)無級變速器的反求設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目：U34型脈動(dòng)無級變速器的反求設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 指 導(dǎo) 教 師： 協(xié)助指導(dǎo)教師： 2009年6月7日北京聯(lián)合大學(xué) 機(jī)電 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目：U34型脈動(dòng)無級變速器的反求設(shè)計(jì) 系 別： 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 同組人： 指 導(dǎo) 教 師： 教師職稱： 教 授 協(xié)助指導(dǎo)/聯(lián)系教師： 教師職稱： 2009年1月9日一、主要內(nèi)容和基本要求U34型無級變速器是德國設(shè)計(jì)的無級變速器，其以先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)質(zhì)材料制造的產(chǎn)品，在國際上獲得了廣泛的應(yīng)用。借鑒國外先進(jìn)技術(shù)是發(fā)展我國設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，縮

2、短我國與國際先進(jìn)技術(shù)的有效途徑。本畢業(yè)設(shè)計(jì)，就是利用反求工程技術(shù)，對U34型無級變速器的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析，以求獲得該變速器的結(jié)構(gòu)圖紙資料和性能參數(shù)。目前購置了該變速器產(chǎn)品，擬在2008-2009學(xué)年的第2學(xué)期的前15教學(xué)周內(nèi)，完成該變速器的三維結(jié)構(gòu)裝配圖和零件圖的反求設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果形式為電子圖紙和畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。二、主要參考資料1 周有強(qiáng). 機(jī)械無級變速器 M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年6月第1版：214254。2 阮忠唐. 機(jī)械無級變速器 M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999年8月第1版：4556。3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 第3、4卷 M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986年：179.

3、4 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊 齒輪傳動(dòng)卷 M . 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2003年4月第1 版：8587。5 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 M.北京：單行本.減（變）速器-電機(jī)與電器. 化學(xué)工業(yè)出版社.2004年：59。6 孫吉平、權(quán)英華、張濟(jì)政、黃華星、黃靖遠(yuǎn)、機(jī)械式無級變速器的研究歷史和現(xiàn)狀J.北京：清華大學(xué) 第三界中國機(jī)械技術(shù)史國際學(xué)術(shù)會議文集，2001：25。7 孫吉平、權(quán)英華、張濟(jì)政、黃華星、黃靖遠(yuǎn)、超越離合器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 J .北京. 清華大學(xué) 第三界中國機(jī)械技術(shù)史國際學(xué)術(shù)會議文集，2001：36。8 Power-Matic機(jī)械式無級變速器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)研究J.北京：第三界中國機(jī)械技術(shù)史國際

4、學(xué)術(shù)會議文集，2004：5862。9Paul Kenneth University of California at Berkeley 21世紀(jì)制造 M . 北京：（21st Century Manufacturing）. 清華大學(xué)出版社.陪生教育出版集團(tuán) 2002年5月第1版：256312。10 Keven R. Lang ，An Overview of CVT Research past, Present, and Future清華大學(xué) 超越離合器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢J.北京.第三界中國機(jī)械技術(shù)史國際學(xué)術(shù)會議文集：725728。11 徐茂功、桂定一. 公差配合與技術(shù)測量 M.北京.機(jī)械工業(yè)出版

5、社.2002年6月第二版：89。12 周家新. AutoCAD2005 中文版 機(jī)械繪圖新概念百例 M.北京.中國水利水電出版社：697三、進(jìn)度要求12周：完成調(diào)研、開題報(bào)告和實(shí)施方案。第二階段38周：根據(jù)所給定的樣機(jī)，完成變速器總體裝配結(jié)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)。第三階段813周：完成變速器零件的反求設(shè)計(jì)。第四階段1415周：完成論文的撰寫和答辯準(zhǔn)備。第五階段16周：答辯 指 導(dǎo) 教 師： （簽字）專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人： （簽字）摘 要本文是利用反求工程的理論和方法，對U34型脈動(dòng)無級變速器進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，同時(shí)簡單介紹了反求工程的方法和關(guān)鍵理論，以及對U34型脈動(dòng)無級變速器的工作特性和性能的介紹。本文討論了

6、反求設(shè)計(jì)工程中的一些技巧，包括對零件的測繪、測繪零件基準(zhǔn)的選擇，安裝尺寸的計(jì)量等，同時(shí)通過零件建模過程的介紹，可以了解到零件三維建模的一般過程和建模軟件的應(yīng)用技巧。本文對U34型脈動(dòng)無級變速器的工作原理、工作過程、理論計(jì)算都有簡單的闡述，為U34型脈動(dòng)無級變速器在不同工況和工作環(huán)境中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞： 反求設(shè)計(jì) 無級變速器 脈動(dòng)式無級變速器 Abstract This article is the use of reverse engineering theory and methods, the pulse of U34-type anti-CVT design, at the

7、 same time introduced a simple method of reverse engineering and critical theory, as well as the U34-type continuously variable transmission pulse characteristics and performance of the work of a comprehensive introduction. This article discusses the design of the reverse engineering of a number of

8、techniques, including parts of the mapping, surveying and mapping components of the choice of the base, the installation of measures such as size, parts modeling process through the introduction of three-dimensional modeling can be seen that the parts of the general process and modeling software app

9、lication skills. In this paper, the pulse of U34-type continuously variable transmission of the working principle, the working process, theoretical calculation is fully described in the pulse for the U34-type continuously variable transmission in different working conditions and working environments

10、 will provide a theoretical basis.Key Words：Reverse Design Continuously Variable Transmission Pulse Type CVT 目 錄摘 要IAbstractII引言11 緒論21.1課題的工程背景及選題的意義21.2課題來源及主要研究內(nèi)容22 反求工程及其關(guān)鍵技術(shù)32.1 反求工程的概念32.2 反求工程的研究及應(yīng)用領(lǐng)域32.3 反求工程的主要方法32.4用于u34型無極變速器反求設(shè)計(jì)的測量方法和數(shù)據(jù)處理方法43 脈動(dòng)式無級變速器概論43.1脈動(dòng)式無級變速器的分類43.1.1按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型分類43.1

11、.2按傳動(dòng)輸出組合機(jī)構(gòu)的組成方式及數(shù)目分類53.1.3按調(diào)速方式分類53.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)73.2.2輸出機(jī)構(gòu)73.2.3調(diào)速機(jī)構(gòu)93.3脈動(dòng)式無級變速器的性能特點(diǎn)及應(yīng)用93.3.1運(yùn)動(dòng)特性93.3.2輸出速度的脈動(dòng)度103.3.3動(dòng)力特性113.3.4性能特點(diǎn)和應(yīng)用113.4脈動(dòng)式無級變速器用超越離合器123.4.1摩擦式超越離合器的基本性能要求123.4.2摩擦式超越離合器的主要類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)143.4.3擺桿單邊極限位置不變，擺角連續(xù)可調(diào)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作原理154 U34型無級變速器三維建模174.1建模軟件介紹174.2變速器關(guān)鍵零件的建模174.3變速器的裝配24結(jié)論.24致 謝2

12、6注 釋26參考文獻(xiàn).27附 錄.28 引言機(jī)械無級變速器是適合現(xiàn)金生產(chǎn)工藝流程機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動(dòng)裝置。它的研制在國外已有百余年的歷史，初始階段受條件限制，進(jìn)展上緩慢。直到20世紀(jì)50年代以后，一方面隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在材質(zhì)、工藝和潤滑方面的限制因素相繼解決，另一方面隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，需求迅速增加，相應(yīng)地促進(jìn)了機(jī)械無級變速器的研制和生產(chǎn)，使各種類型的系列產(chǎn)品快速增長并獲得了廣泛的應(yīng)用。緒論1.1課題的工程背景及選題的意義 無級變速器實(shí)際上是自動(dòng)變速器的一種，但它比常見的自動(dòng)變速器要復(fù)雜得多，技術(shù)上也更為先進(jìn)。機(jī)械無級變速器傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，傳動(dòng)效率較高

13、，恒功率特性好，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因此，能適用變工況工作，簡化傳動(dòng)方案，節(jié)約能源和減少污染等要求，在工業(yè)界受到越來越多的重視和采用。目前已較多地運(yùn)用于車輛，拖拉機(jī)和工程機(jī)械，船舶，機(jī)床，輕紡工業(yè)機(jī)器，起重機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備中。 國內(nèi)對機(jī)械無級變速器的研究是從20世紀(jì)60年代前后起步的，當(dāng)時(shí)主要是作為專業(yè)機(jī)械配套零部件，由 專業(yè)機(jī)械廠對國外產(chǎn)品進(jìn)行仿制和生產(chǎn)的。到80年代中后期后，隨著國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對各種類型機(jī)械無級變速器需求的增加，專業(yè)廠家開始建立，一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。目前國內(nèi)已由過去的仿造階段發(fā)展到創(chuàng)新階段，由中小功率到大功率階段，由一般

14、技術(shù)到高新技術(shù)和電子技術(shù)階段。 國外早在1490年，Leonardo da Vinci便勾畫了機(jī)械無級變速器的草圖，并簡要敘述了它的潛在優(yōu)勢。它的研制在國外已有百余年的歷史。機(jī)械無級變速器最初是在19世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，至20世紀(jì)30年代以后才開始發(fā)展，但由于當(dāng)時(shí)受材質(zhì)與工藝方面的條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代，尤其是70年代以后，隨著先進(jìn)的冶煉技術(shù)和熱處理技術(shù)，精密加工和數(shù)控機(jī)床以及牽引傳動(dòng)理論的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產(chǎn)無級變速器的限制因素。 U34型無級變速器，可以在主軸不停轉(zhuǎn)的情況下使其輸出轉(zhuǎn)速降到0。根據(jù)這樣的特性，這種無級變速器就特別適合于對徑向尺寸有苛刻要求的場合，市

15、場應(yīng)用前景廣闊。1.2課題來源及主要研究內(nèi)容U34型無級變速器是德國設(shè)計(jì)的無級變速器，其以先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)質(zhì)材料制造的產(chǎn)品，在國際上獲得了廣泛的應(yīng)用。 借鑒國外先進(jìn)技術(shù)是發(fā)展我國設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，縮短我國與國際先進(jìn)技術(shù)的有效途徑。利用反求工程技術(shù)，對U34型無級變速器的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析，以求得該變速器的結(jié)構(gòu)圖紙資料和性能參數(shù)。完成該變速器的三維結(jié)構(gòu)裝配圖和零件圖的反求設(shè)計(jì)。同時(shí)掌握對機(jī)械零件的測繪方法，研究各機(jī)構(gòu)工作原理和相互配合關(guān)系，使反求設(shè)計(jì)的變速器的結(jié)構(gòu)和尺寸更加合理化，達(dá)到變速器主要參數(shù)所規(guī)定的要求和能力。2 反求工程及其關(guān)鍵技術(shù)2.1 反求工程的概念反求工程(Reverse Eng

16、ineering,RE),也稱逆向工程、反向工程,是指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)行測量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過程,是一個(gè)從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。通俗的說是從實(shí)物上采集大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)，并由此建立該物體的幾何模型，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。逆向工程與一般的設(shè)計(jì)制造過程相反，是先有實(shí)物后有模型。仿形加工就是一種典型的逆向工程應(yīng)用。2.2反求工程的研究及應(yīng)用領(lǐng)域反求工程的研究主要分為兩個(gè)方面：硬件方面和軟件方面。逆向工程的硬件最早是運(yùn)用仿制加工設(shè)備，制作出來的成品品質(zhì)粗糙。后來有接觸式掃瞄設(shè)備，運(yùn)用探針接觸工

17、件取得產(chǎn)品外型。再來進(jìn)一步開發(fā)非接觸式設(shè)備，運(yùn)用照相或激光技術(shù)，計(jì)算光線反射回來的時(shí)間取得距離。逆向工程軟件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向軟件的演進(jìn)約略可區(qū)分為三個(gè)階段。十一年前在逆向工程上，只能運(yùn)用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統(tǒng)。市場后來發(fā)展出兩套主流產(chǎn)品約在七、八年前技術(shù)成熟，廣為業(yè)界引用。到最近四年來，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算，速度快。軟件的逆向工程是分析程序，力圖在比源代碼更高抽象層次上建立程序的表示過程，逆向工程是設(shè)計(jì)的恢復(fù)過程。逆向工程工具可以從已存在的程序中抽取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)和程序

18、設(shè)計(jì)信息。目前，逆向工程，逆向工程的應(yīng)用已從單純的技巧性手工操作，發(fā)展到采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及測量設(shè)備，進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、制造等活動(dòng)，如獲取修模后的模具形狀、分析實(shí)物模型、基于現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速仿形制造等。2.3 反求工程的主要方法反求技術(shù)包括影像反求、軟件反求及實(shí)物反求等三方面。目前相對最多人研究的是實(shí)物反求技術(shù)。它是研究實(shí)物CAD模型的重建和最終產(chǎn)品的制造。陜義來說，三維反求技術(shù)是將實(shí)物模型數(shù)據(jù)化成設(shè)計(jì)、概念模型，并在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行分析、修改及優(yōu)化等技術(shù)。通過利用儀器去收集物體表面的原始數(shù)據(jù),之后再使用軟件，計(jì)算出采集數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)，并得到對應(yīng)的顏色。掃描儀是對物體作全方位的掃描、然后

19、整理數(shù)據(jù)、三維造型、格式轉(zhuǎn)換、輸出結(jié)果。整個(gè)操作過程，可以分為四個(gè)步驟： (1)物體數(shù)據(jù)化：普遍采用三坐標(biāo)測量機(jī)或激光掃描儀來采集物體表面的空間坐標(biāo)值。 (2)從采集的數(shù)據(jù)中分析物體的幾何特征：依據(jù)數(shù)據(jù)的屬性，進(jìn)行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設(shè)計(jì)及加工特征。 (3)物體三維模型重建：利用CAD軟件，把分割后的三維數(shù)據(jù)作表面模型的擬合，得出實(shí)物的三維模型。 (4)檢驗(yàn)、修正三維模型。2.4用于u34型無極變速器反求設(shè)計(jì)的測量方法和數(shù)據(jù)處理方法(1)物體數(shù)據(jù)化：對于簡單零件采用手工測繪，復(fù)雜難用手工測繪的采用三座標(biāo)測量機(jī)獲得零件的幾何參數(shù)。(2)從采集的數(shù)據(jù)中分析物體的幾何特征：依據(jù)

20、數(shù)據(jù)的屬性，進(jìn)行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設(shè)計(jì)及加工特征。(3)物體三維模型重建：利用CAD軟件，把分割后的三維數(shù)據(jù)作表面模型的擬合，得出實(shí)物的三維模型。(4)檢驗(yàn)、修正三維模型。3 脈動(dòng)式無級變速器概論3.1脈動(dòng)式無級變速器的分類3.1.1按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型分類（1） 連桿式：連桿機(jī)構(gòu)屬于低副機(jī)構(gòu)，采用較多的是平面四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)。a、平面四桿機(jī)構(gòu)：從機(jī)構(gòu)學(xué)角度看，可用于將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉莿蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，它們都可以作為變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄搖塊機(jī)構(gòu)可獲得減速傳動(dòng)，而采用雙曲柄機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)

21、構(gòu)還可以獲得增速傳動(dòng)。用這種方式時(shí)要在變速器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中實(shí)現(xiàn)調(diào)速在結(jié)構(gòu)上是比較復(fù)雜的。b、平面六桿機(jī)構(gòu)：在用四桿機(jī)構(gòu)不能滿足所要求的特性時(shí)，就需要采用六桿機(jī)構(gòu)，如希望獲得大擺角的擺動(dòng)以增大變速范圍，要求輸出速度的波動(dòng)盡可能小，調(diào)速過程中使輸出構(gòu)件處于靜止?fàn)顟B(tài)，或?qū)崿F(xiàn)輸出搖桿擺動(dòng)幅度的方便調(diào)節(jié)等。在六桿機(jī)構(gòu)中通過改變機(jī)架長度、移動(dòng)與機(jī)架相連的中間鉸接點(diǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)與機(jī)架相連的移動(dòng)副導(dǎo)路方向，就可以在變速器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)速。(2)、凸輪式：在四桿機(jī)構(gòu)中用凸輪副代換低副，四桿機(jī)構(gòu)就演變?yōu)橥馆啓C(jī)構(gòu)。在脈動(dòng)無級變速器中應(yīng)用的凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上多是偏心輪機(jī)構(gòu)。(3)、組合式：通常采用連桿機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)的組合

22、，應(yīng)用最多的是連桿機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的組合。 a、連桿齒輪式：在這種組合中連桿機(jī)構(gòu)是基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，將齒輪與多相傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的公共主動(dòng)軸（或從動(dòng)軸）同軸布置，各相傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按星式排列，這樣可以獲得結(jié)構(gòu)極為緊湊的脈動(dòng)無級變速器。同時(shí)因其便于移動(dòng)機(jī)架鉸接點(diǎn)的位置，因此可以容易地實(shí)現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的調(diào)速。采用的齒輪機(jī)構(gòu)，可以是定軸齒輪機(jī)構(gòu)，也可以是行星齒輪機(jī)構(gòu)。采用行星齒輪機(jī)構(gòu)容易獲得比較大的減速比。b、凸輪連桿式：在脈動(dòng)無級變速器中應(yīng)用的凸輪連桿機(jī)構(gòu)，主要是在六桿機(jī)構(gòu)中用凸輪副代換低副而派生出來的五構(gòu)件機(jī)構(gòu)。c、凸輪連桿齒輪式：在凸輪連桿式變速器中后置齒輪機(jī)構(gòu)，即構(gòu)成凸輪連桿齒輪式變速器。（4） 空間機(jī)構(gòu)式3.1.

23、2按傳動(dòng)輸出組合機(jī)構(gòu)的組成方式及數(shù)目分類（1） 傳動(dòng)輸出組合機(jī)構(gòu)的相數(shù)分類：按相數(shù)可以分為三相、四相或五相脈動(dòng)式無級變速器。 （2）按傳動(dòng)輸出組合機(jī)構(gòu)的排列方式分類： 多相結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)無級變速器按傳動(dòng)輸出組合機(jī)構(gòu)在空間的排列方式可分為并列式、星式和對稱式三種。 3.1.3按調(diào)速方式分類：根據(jù)被調(diào)節(jié)構(gòu)件及其位置，調(diào)速方式可分為調(diào)節(jié)連架桿的長度和調(diào)節(jié)機(jī)架的長度兩種。3.2 脈動(dòng)式無級變速器的基本組成和工作原理脈動(dòng)式無級變速器是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)三個(gè)基本組成部分組成的變速裝置。如圖1即為典型的脈動(dòng)式無級變速器的基本結(jié)構(gòu)。圖中的平面四桿機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將輸入軸的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)

24、；調(diào)速機(jī)構(gòu)通過改變曲柄的長度來改變搖桿往復(fù)擺動(dòng)的幅度；作為輸出機(jī)構(gòu)的超越離合器最后將可調(diào)幅的搖桿擺動(dòng)變?yōu)槊}動(dòng)的單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。3.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是脈動(dòng)式無級變速器的主體機(jī)構(gòu)，變速器輸入與輸出轉(zhuǎn)速的變換主要、通過它得以實(shí)現(xiàn)。圖1中采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為無級變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的工作特性可通過圖2所表示的機(jī)構(gòu)簡圖加以分析。在曲柄AB勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，搖桿CD作往復(fù)擺動(dòng)。曲柄在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中有兩次與連桿BC共線，此時(shí)擺桿CD分別處于其相應(yīng)的極限位置C1D和C2D。在兩極限位置處曲柄所夾的銳角稱為極限夾角。由幾何關(guān)系可推導(dǎo)出搖桿CD的擺角為=arccos(l22+l42-(l3+l1)2)/(

25、2l2l4)-arccos(l22+l42-(l3-l1)2)/(2l2l4) (1)式中，l1、l2、l3和l4為各桿的長度。由于脈動(dòng)無級變速器的輸出轉(zhuǎn)速是脈動(dòng)的，故定義其平均傳動(dòng)比為im=2m/1m=n2m/n1m=/(2) (2)式中 1m、n1m分別為輸入軸的平均角速度和平均轉(zhuǎn)速； 2m、n2m分別為輸出軸的平均角速度和平均轉(zhuǎn)速。由上可知，搖桿的單向平均擺動(dòng)速度低于曲柄的轉(zhuǎn)速，因此脈動(dòng)式無級變速器是一種降速型的變速裝置。搖桿CD在往復(fù)擺動(dòng)中做變速運(yùn)動(dòng)，在式(1)中對時(shí)間求一階導(dǎo)數(shù)可得到瞬時(shí)角速度為2=1l1sin(1-3)/(l2sin(2-3) (3)式中各桿位置角1、2和3見圖2。

26、由上式可繪制出搖桿的角速度2隨曲柄的位置角1變化的曲線（見圖3）。3.2.2輸出機(jī)構(gòu)為了將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出，變速器中必須設(shè)有輸出機(jī)構(gòu)。在圖1中搖桿和輸出軸之間配置了 作為輸出機(jī)構(gòu)的超越離合器。由于超越離合器具有單向傳動(dòng)的特點(diǎn)，因此經(jīng)過輸出機(jī)構(gòu)后，圖3中橫坐標(biāo)以下部分曲線所代表的搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)被過濾掉了，從而得到了脈動(dòng)的單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。由上述情況可知，如果變速器中只配置一組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（稱為單向），則輸出軸將出現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速式在零至最大轉(zhuǎn)速之間變化，極不平穩(wěn)。因此為了保證輸出軸獲得連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，變速器必須由多組相互間有一定相位差的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和超越離合器共同組合。這被稱為

27、多相結(jié)構(gòu)的變速器，最常用的是三相和四相結(jié)構(gòu)。由超越離合器的運(yùn)動(dòng)特性知，一個(gè)輸出軸上裝有多個(gè)超越離合器時(shí)，在某一時(shí)間內(nèi)只有相對運(yùn)動(dòng)速度最大的兩個(gè)構(gòu)件（某一搖桿與輸出軸）之間才會有運(yùn)動(dòng)輸出。由于各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件（搖桿）是相繼進(jìn)入其最大角速度工作區(qū)域的，因此各超越離合器也是交替起作用的。圖3(b)示出了配置有三相組合機(jī)構(gòu)的變速器的工作狀況。此時(shí)只有各條曲線交點(diǎn)以上部分（見圖中實(shí)線所示）的運(yùn)動(dòng)可以通過超越離合器過濾后作為輸出角速度2傳遞到輸出軸上，變速器實(shí)現(xiàn)了連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且最小角速度也由單相結(jié)構(gòu)時(shí)的2min=0變?yōu)楝F(xiàn)在交點(diǎn)S處的2min，輸出角速度的變化幅度2大為減小，脈動(dòng)輸出的均勻性得到了很大提

28、高。可見，在多相結(jié)構(gòu)中超越離合器不僅起到了輸出作用，還起到了運(yùn)動(dòng)合成的作用，故又被稱為輸出合成機(jī)構(gòu)。3.2.3調(diào)速機(jī)構(gòu)在變速器中還需設(shè)置調(diào)速機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)無級變速。在圖1中，調(diào)速機(jī)構(gòu)的作用是連續(xù)改變曲柄AB的長度，以在連桿機(jī)構(gòu)中形成各種不同的尺寸比例關(guān)系，從而使搖桿的擺角和平均擺角速度得以連續(xù)改變，達(dá)到無級變速的目的。這類變速器的調(diào)速機(jī)構(gòu)通常通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸關(guān)系使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比在一定范圍內(nèi)得以光滑連續(xù)的改變。3.3脈動(dòng)式無級變速器的性能特點(diǎn)及應(yīng)用3.3.1運(yùn)動(dòng)特性（1）瞬時(shí)輸出角速度與瞬時(shí)傳動(dòng)比通常在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中輸入構(gòu)件做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸出構(gòu)件一般為往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)角速度2可表示為

29、2=d/dt (4)和2的解析式可根據(jù)機(jī)械原理推導(dǎo)出。實(shí)際上，目前機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析多用解析法求解，因?yàn)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析有通用計(jì)算程序供選用，且計(jì)算機(jī)運(yùn)算可獲得很高的速度和精度。根據(jù)計(jì)算結(jié)果便可繪制出瞬時(shí)輸出角速度2隨輸入轉(zhuǎn)角1變化的曲線（圖3），用以表示變速器的速度特性。瞬時(shí)傳動(dòng)比i21為 i21=2/1在多相機(jī)構(gòu)中，瞬時(shí)角速度2應(yīng)取為各相21曲線交點(diǎn)以上的部分，運(yùn)動(dòng)交接點(diǎn)S對應(yīng)輸出角速度的最小值2min。瞬時(shí)角速度在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)交接點(diǎn)S1和S2之間完成一次脈動(dòng)變化循環(huán)（圖3b）。（1） 平均輸出角速度與平均傳動(dòng)比根據(jù)圖3，平均輸出角速度2m可表示為一般情況下，兩曲線交點(diǎn)S1和S2之間的速度曲線具

30、有近似二次曲線或近似正弦曲線的形狀，因此在近似計(jì)算中2m的計(jì)算公式可寫為2m=2max-(2max-2min)/3=22max/3+2min/3 (5)有時(shí)也可采用更為簡單的計(jì)算形式2m=(2max+2min)/2 (6)由圖3可知，采用多相結(jié)構(gòu)時(shí)，隨著相數(shù)的增大，曲線交點(diǎn)S的位置會隨之上移，2min也會隨之增大。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不變即2max一定的情況下，隨著相數(shù)k和2min的增大，平均輸出角速度2m和平均傳動(dòng)比im會隨之增大，2m越接近2min則輸出運(yùn)動(dòng)也越接近勻速。3.3.2輸出速度的脈動(dòng)度在脈動(dòng)無級變速器中用脈動(dòng)度衡量其輸出速度的波動(dòng)程度，它是變速器的一項(xiàng)重要性能參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)。脈動(dòng)度

31、用輸出角速度的變化幅度與平均輸出角速度之比值來表示，即=2/2m=(2max-2min)/ 2m (7)結(jié)合式（5）和式（7），有=3（2max-2min）/(22max+2min) (8) 影響輸出速度脈動(dòng)度的因素主要是相數(shù)k和極位夾角。隨著相數(shù)k的增大，最小輸出角速度2min會增大，由式（8）可知，脈動(dòng)度將會變小。另外由于存在極位夾角（圖2），因此搖桿在往復(fù)兩個(gè)擺動(dòng)行程中的平均角速度并不相同，兩個(gè)行程中的1-2曲線的形狀也不一樣。例如在圖3中，曲柄轉(zhuǎn)角1由0（+）的變化過程中搖桿完成一個(gè)行程，這期間得到的速度曲線（橫坐標(biāo)以上部分）較平緩，故脈動(dòng)度也較小。而且極位夾角越大，上部角速度曲線越平

32、緩，值也越小。所以在確定超越離合器的楔緊行程時(shí)，必須選取變速器脈動(dòng)輸出速度的均勻性和平穩(wěn)性比較好的這一行程作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作行程。相反，在曲柄1由（+）2的變化過程中，搖桿的速度曲線（橫坐標(biāo)以下部分）變化增大，這一行程一般稱為急回行程。極位夾角（或行程速比系數(shù)）是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。一般從減小脈動(dòng)度的角度出發(fā)，角越大越好，但角過大又會使急回行程的加速度及其變化率增大，引起振動(dòng)并使效率降低。因此對角應(yīng)兼顧上述兩方面要求慎重選擇。另一方面，在不同類型的機(jī)構(gòu)中極位夾角對脈動(dòng)度的影響作用是不同的，例如導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的非急回行程角速度曲線就比圖1所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有更加平緩的變化規(guī)律。因此，脈動(dòng)度也是

33、選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型的重要依據(jù)。以上對運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析都是在非調(diào)速狀態(tài)，即傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)各桿件的尺寸比例關(guān)系保持不變的情況下進(jìn)行的。在調(diào)速過程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸的改變會使極位夾角也一同改變，其變化規(guī)律隨傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型和被調(diào)節(jié)構(gòu)件的不同而異，一般輸出速度的脈動(dòng)度會隨著傳動(dòng)比的增大和平均輸出角速度的上升而變小。一般采用的脈動(dòng)度是指變速器工作在額定輸出轉(zhuǎn)速時(shí)的值。（2） 變速比脈動(dòng)無級變速器的變速范圍用變速比Rb表示為Rb=2m，max/2m,min=n2m，max/n2m,min (9)式中2m，max、2m,min最大和最小平均輸出角速度； n2m，max、n2m,min最大和最小平均輸出轉(zhuǎn)速。（3） 調(diào)速特

34、性調(diào)速特性指主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對調(diào)速裝置的響應(yīng)特性，可用輸出轉(zhuǎn)速相對于調(diào)整量（如曲柄長度、機(jī)架上移動(dòng)鉸支點(diǎn)的位移等）的變化曲線表示。調(diào)速特性應(yīng)滿足平穩(wěn)、靈敏的要求，最好滿足近似線性的調(diào)速曲線。3.3.3動(dòng)力特性（1）機(jī)械特性典型脈動(dòng)無級變速器的機(jī)械特性曲線如圖4所示，圖中T2、P2分別代表輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率。變速器在低于ne的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)具有恒轉(zhuǎn)矩特性，在高于ne的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)可作為恒功率傳動(dòng)使用。ne被定義為變速器的額定輸出轉(zhuǎn)速，即可輸出最大轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)速。變速器在額定輸出轉(zhuǎn)速時(shí)可輸出的轉(zhuǎn)矩即稱為其額定輸出轉(zhuǎn)矩Te。（2）機(jī)械效率機(jī)械效率等于輸出功與輸入功之比。變速器的機(jī)械效率主要包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率

35、和超越離合器的效率兩部分。變速器的效率隨輸出轉(zhuǎn)速的不同而變化，一般在額定輸出轉(zhuǎn)速和額定輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的效率最高。在變速器的技術(shù)規(guī)格中一般給出其最高機(jī)械效率，將其作為變速器的效率指標(biāo)。3.3.4性能特點(diǎn)和應(yīng)用與摩擦式無級變速器不同，脈動(dòng)式無級變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用幾何封閉的低副機(jī)構(gòu)，因此具有工作可靠、承載能力高、變速性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈活性較大，可實(shí)現(xiàn)大范圍變速的要求，且最低輸出轉(zhuǎn)速可以為零?？梢圆捎玫恼{(diào)速方式較多，在靜止或運(yùn)行中均可調(diào)速。此外，脈動(dòng)無級變速器還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、制造方便和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。限制脈動(dòng)無級變速器擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的因素主要有兩個(gè)。其一是連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力難以

36、得到平衡，不平衡慣性力和慣性力矩所引起的振動(dòng)在高速時(shí)會顯著增大，其產(chǎn)生的動(dòng)載荷還是造成機(jī)械效率較低的重要原因。其二是作為輸出機(jī)構(gòu)的超越離合器是動(dòng)力鏈中的薄弱環(huán)節(jié)，其承載能力和抗沖擊能力相對較低，直接制約了脈動(dòng)無級變速器傳遞動(dòng)力的能力。這兩個(gè)制約因素是限制脈動(dòng)無級變速器在高速和大功率領(lǐng)域中應(yīng)用的主要障礙。此外，其輸出運(yùn)動(dòng)的脈動(dòng)性也不可能完全消除掉。目前，脈動(dòng)無級變速器主要應(yīng)用于中小功率、中低速以及對輸出轉(zhuǎn)動(dòng)的均勻性要求不十分嚴(yán)格的場合，在紡織、化工、輕工、建材、塑料、造紙、食品、制藥等工業(yè)領(lǐng)域和各種加工生產(chǎn)線的傳輸裝置中得到廣泛應(yīng)用，在起重運(yùn)輸機(jī)械和一些機(jī)床（如鉆床和銑床）的進(jìn)給箱中也有應(yīng)用。下

37、表中列出了脈動(dòng)無級變速器的技術(shù)參數(shù)。傳動(dòng)比變速比輸入功率/kW輸入轉(zhuǎn)速/(r/min)輸出轉(zhuǎn)速 /(r/min)i=00.2Rb=P18n11800n2=01000輸出速度的脈動(dòng)度額定輸出轉(zhuǎn)矩Te/(N.m)效率(%)機(jī)械特性0.10.31.351270.685恒轉(zhuǎn)矩(n2ne)3.4 脈動(dòng)式無級變速器用超越離合器由于棘輪機(jī)構(gòu)具有單向離合的功用，因此在脈動(dòng)式無級變速器中被作為輸出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變換為輸出軸的單向脈動(dòng)輸出。常用的棘輪機(jī)構(gòu)分為齒式和摩擦式兩種。齒式棘輪機(jī)構(gòu)依靠棘爪與輪齒的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，雖然機(jī)構(gòu)簡單，工作可靠，但外形尺寸大，屬于有級接合，且接合時(shí)沖擊較大，故不適合

38、在脈動(dòng)式無級變速器中使用。在脈動(dòng)式無級變速器中應(yīng)用的主要是摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，即摩擦式超越離合器。摩擦式超越離合器具有體積小、傳遞轉(zhuǎn)矩較大、接合平穩(wěn)、工作噪聲小、可在高轉(zhuǎn)差下接合等優(yōu)點(diǎn)。這種離合器的工作范圍較寬，傳遞轉(zhuǎn)矩可達(dá)N.m，工作轉(zhuǎn)速一般不超過3000r/min，但在特殊條件下可達(dá)45000r/min或更高。3.4.1摩擦式超越離合器的基本性能要求圖5為一種典型的摩擦式超越離合器的結(jié)構(gòu)圖。在作為運(yùn)動(dòng)輸入與輸出元件的外環(huán)3和內(nèi)環(huán)1（此處內(nèi)環(huán)為星輪）之間置有楔緊元件4（如滾柱、楔塊等），其特點(diǎn)是不論取外環(huán)還是取星輪作主動(dòng)件，只能在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上傳遞轉(zhuǎn)矩，而在另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上兩者則處于相對空轉(zhuǎn)狀態(tài)

39、。外環(huán)與星輪之間不傳遞轉(zhuǎn)矩的相對滑動(dòng)狀態(tài)稱為超越（超越原指從動(dòng)件的角速度可以超越主動(dòng)件而不帶動(dòng)主動(dòng)件一同回轉(zhuǎn)的狀態(tài)）。超越離合器的工作過程是：超越（主動(dòng)件處于不傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在圖5中如取星輪為主動(dòng)件，它應(yīng)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)外環(huán)與星輪之間為相對滑動(dòng)）自動(dòng)楔入（主動(dòng)件反向并沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，楔緊元件自動(dòng)楔入外環(huán)與星輪的工作面之間）楔緊（機(jī)構(gòu)自鎖，依靠接觸面之間的壓力傳遞轉(zhuǎn)矩）自動(dòng)去楔（主動(dòng)件再次反向并沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，解除自鎖，楔緊元件自動(dòng)從兩工作面之間脫出）超越。在以上過程中，對超越離合器的基本要求如下：1、 開合特性離合器在楔入合去楔過程中應(yīng)靈敏可靠，楔入和去楔時(shí)所需的力要小。良好的

40、開合特性是離合器可以適應(yīng)高的開合次數(shù)的基礎(chǔ)。楔角是影響開合特性的主要參數(shù)之一，是摩擦式超越離合器的重要參數(shù)，對其工作性能有顯著影響。如圖5所示，在滾柱式超越離合器中，楔角是指楔緊元件與外環(huán)和內(nèi)環(huán)接觸點(diǎn)（或線）處兩個(gè)切面之間的夾角。由受力分析可知，機(jī)構(gòu)自鎖的條件是2（為滑動(dòng)摩擦角）。換言之，只有滿足此條件時(shí)楔緊元件才會自動(dòng)楔緊。楔角取得小些，則容易楔合，但過小則去楔時(shí)需要較大的去楔力，甚至?xí)耆i住而無法脫開。取得大些，則可以提高離合器得承載能力，但過大則不容易楔合，楔合后也容易在工作過程中發(fā)生打滑。2、 溜滑角溜滑角是楔緊元件從開始楔入到完全楔合得過程中，外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間得相對轉(zhuǎn)角。溜滑角小則表

41、示楔合動(dòng)作迅速靈敏，超越離合器得運(yùn)動(dòng)精確度高。因此，溜滑角是影響離合器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相應(yīng)特性得一個(gè)重要因素。要得到較小得溜滑角，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)加壓彈簧，或采用阻尼板等結(jié)構(gòu)上得措施。通常滾柱式超越離合器得溜滑角不超過2，而楔塊式超越離合器的滑溜角約在27之間，所以對動(dòng)作精確性的要求較高時(shí)，宜選用滾柱式超越離合器。3、 自動(dòng)補(bǔ)償磨損能力離合器經(jīng)過跑合和工作磨損后，應(yīng)仍能保持自鎖狀態(tài)和良好的開合特性。4、 承載能力目前，摩擦式超越離合器的承載能力較小是制約脈動(dòng)無級變速器擴(kuò)大其功率范圍的主要因素。影響承載能力的因素除了前面提到的楔角以外，還有受力處接觸面的形狀以及材料的強(qiáng)度。通過修正楔緊元件、外環(huán)和內(nèi)環(huán)的

42、工作面形狀，可以提高接觸處表面形狀的綜合曲率半徑，甚至可以將點(diǎn)（或線）接觸轉(zhuǎn)變?yōu)槊娼佑|，從而降低接觸應(yīng)力、提高承載能力。采用優(yōu)質(zhì)材料和優(yōu)化的熱處理工藝，可以增大材料的許用接觸應(yīng)力，也可以提高承載能力。此外，開發(fā)創(chuàng)造新型的超越離合器也可以為提高承載能力開辟新的途徑。5、 效率摩擦式超越離合器的能量損耗主要發(fā)生在超越行程中。此時(shí)外環(huán)與內(nèi)環(huán)處于相對滑動(dòng)狀態(tài)，而楔緊元件在壓力彈簧的作用下始終與外環(huán)和內(nèi)環(huán)保持接觸，由此產(chǎn)生大量的摩擦熱。此外，在楔入和去楔過程中也會消耗一些能量。由于摩擦式超越離合器的效率較低，因此直接影響了脈動(dòng)無級變速器的應(yīng)用與發(fā)展。3.4.2摩擦式超越離合器的主要類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、 滾

43、柱式超越離合器滾柱式超越離合器在機(jī)械上應(yīng)用很早，也很普遍，其結(jié)構(gòu)型式很多，經(jīng)過不斷發(fā)展愈益完善。這種離合器按星輪位置不同，可分為內(nèi)星輪和外星輪兩種，其中前者應(yīng)用較多。按星輪工作面形狀又可分為平面、對數(shù)螺旋面和偏心圓弧面等（圖6）。其中平面工作面加工簡單，使用較普遍，但楔角會隨滾柱的磨損和隨后工作面接觸位置的變動(dòng)而改變。工作面呈對數(shù)螺旋面時(shí)，滾柱磨損后楔角仍能保持不變，但加工較困難。偏心圓弧工作面的加工性和使用性則介于兩者之間。要保證自鎖條件，對常用材料而言楔角的最大極限值約為16左右。一般情況下，星輪工作面為平面時(shí)，楔角可取=68；為對數(shù)螺旋面或偏心圓弧面時(shí)，由于滾柱磨損等因素對楔角的影響不大

44、，因此可取=810。2、常用的內(nèi)星輪滾柱式超越離合器有以下幾種：（1） 單向型 在這種結(jié)構(gòu)中，滾柱受到彈簧的壓力，始終與外環(huán)和星輪保持接觸。如圖5所示，當(dāng)外環(huán)作為主動(dòng)件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或星輪作為主動(dòng)件順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，離合器接合；反之則處于超越狀態(tài)。（2） 帶隔離環(huán)單向型 這種離合器對普通單向型離合器作了一些改進(jìn)，特別是由于加裝了隔離環(huán)而使允許轉(zhuǎn)速獲得很大提高。（3） 帶撥叉單向型 這種離合器與單向型離合器的不同之處在于它具有一個(gè)可以撥動(dòng)滾柱的撥叉。工作時(shí)，不論外環(huán)和星輪何者主動(dòng)，均只能單向傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。但在工作過程中可以隨時(shí)通過操縱撥叉來撥動(dòng)滾柱，使離合器去楔，中斷運(yùn)動(dòng)。在中斷運(yùn)動(dòng)前撥叉隨離合器一起

45、轉(zhuǎn)動(dòng)。（4） 帶撥叉雙向型 其構(gòu)造與帶撥叉單向型相類似，不同之處是星輪工作面和滾柱均由單向布置改為雙相對稱布置。不論外環(huán)和星輪何者主動(dòng)，均能雙向傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，而且可通過撥叉使運(yùn)動(dòng)中斷，因此是一種可逆離合器。滾柱式超越離合器的特點(diǎn)是，滾柱在滾道內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，磨損后仍能保持圓形，且滾柱與內(nèi)外滾道的接觸線在楔緊和分離時(shí)并不相同，因而磨損也較為均勻。當(dāng)超載時(shí)，滾柱可滑動(dòng)，離合器不致被破壞。當(dāng)轉(zhuǎn)矩減少后，離合器仍能重新鎖緊，恢復(fù)正常工作狀況。但這種離合器能安裝的滾柱數(shù)量有限，因此在相同尺寸的條件下，其承載能力要低于其他類型的超越離合器。此外，離合器星輪的加工較困難。3.4.3擺桿單邊極限位置不變，擺角

46、連續(xù)可調(diào)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作原理（一） 、機(jī)構(gòu)的組成圖7為調(diào)速機(jī)構(gòu)簡圖，圖7中，1為支撐軸，2為主動(dòng)件曲柄，3為連桿，4為中間搖桿，5為連桿，6為從動(dòng)件搖桿，7為滑塊，8為超越離合器，9為螺桿，10為螺母，11為滑桿，12為手柄。 由于螺桿9與螺母10的自鎖特性，所以當(dāng)螺桿9不動(dòng)時(shí)，螺母10和滑桿11也不動(dòng)，因而滑桿11上的滑塊7也不動(dòng)，成為固定鉸鏈。這時(shí)該機(jī)構(gòu)是6桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)中曲柄2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿3使搖桿4繞D2點(diǎn)擺動(dòng)。二級桿組5和6在C點(diǎn)與桿3和4鉸接，在鉸接點(diǎn)C的帶動(dòng)下，二級桿組5和6按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。（二）、機(jī)構(gòu)的工作原理圖7所示，由A、B1、B2、C1、C2、D1、F點(diǎn)組成的是從

47、動(dòng)件搖桿6的擺角6為零時(shí)的情況，既：當(dāng)主動(dòng)件曲柄2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿6總是位于初始位置FE1保持不變。在圖7中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄12使鉸鏈D轉(zhuǎn)到D1的位置，與E1重合。因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)中搖桿4與連桿5和圓弧槽的曲率半徑D1C1相等，所以搖桿4與連桿5在機(jī)構(gòu)的極限位置D1C1重合。圖中桿D1C1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心（即鉸鏈D的圓弧軌跡的曲率中心）C1點(diǎn)與搖桿4 的極限位置點(diǎn)重合。這時(shí)搖桿6位于其初始位置FE1。當(dāng)曲柄2轉(zhuǎn)過一個(gè)角度達(dá)到AB2時(shí)，鉸鏈C從C1轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限位置C2，因?yàn)闂U4和桿5的長度相等，所以二級桿組5和6中的D1點(diǎn)在機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)是固定鉸鏈，所以搖桿6仍位于原來的位置FE1，保持不動(dòng)。在回程時(shí)，鉸鏈B從B2運(yùn)動(dòng)

48、到B1點(diǎn)，連桿5仍然始終跟隨搖桿4同步運(yùn)動(dòng)，鉸鏈C從極限C2點(diǎn)返回到極限點(diǎn)C1，搖桿6仍位于原來的位置FE1保持不動(dòng)，該機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)鉸鏈D轉(zhuǎn)到D2時(shí)，搖桿6的擺角便達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的最大擺角6max。在鉸鏈D2這個(gè)位置上，當(dāng)曲柄2轉(zhuǎn)到AB1位置時(shí)，機(jī)構(gòu)中的桿2與桿3共線，桿4、桿5和D1C1相等，且C1點(diǎn)是機(jī)構(gòu)1-2-3-4的一個(gè)極限點(diǎn)。二級桿組5和6仍與圖中的位置一樣，搖桿6位于初始位置FE1。當(dāng)曲柄從AB1轉(zhuǎn)到AB3時(shí)，搖桿4轉(zhuǎn)到D2C3位置，雖然桿4與桿5的長度相同，但D2與E2不重合，所以二級桿組5和6的位置隨之改變，桿6從FE1轉(zhuǎn)到FE2，F(xiàn)E1與FE2的夾角就是6max。同理，另一半行程，曲柄從AB2轉(zhuǎn)到AB1時(shí)，搖桿6從FE2轉(zhuǎn)到FE1。（三）、機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)搖桿6 的擺