润。
重型汽车变速器是指与重型商用车和大型客车匹配的变速器, 尽管在行业中对变速器的容量划分没有明确的界限, 但我们通常将额定输入扭矩在100kgm以上的变速器称为重型变速器。国内重型车变速器产品的技术多源于美国、德国、日本等几个国家,引进技术多为国外80～90 年代的产品。作为汽车高级技术领域的重型汽车变速器在国内通过漫长的引进消化过程,如今已有长足的进步,能够在原有引进技术的基础上,通过改型或在引进技术的基础上自行开发出符合配套要求的新产品,每年重型车变速器行业都能有十几个新产品推向市场。但从当今重型车变速器的发展情况来看,在新产品开发上国内重型车变速器仍然走的是一般性的开发过程,没有真正的核心技术产品; 从国内重型变速器市场容量来看, 有三分之一的产品来自进口, 而另外三分之二的产品中有80 %以上的产品均源自国外的技术,国内自主开发的重型变速器产品销量很小。这说明国内重型变速器厂家的自主开发能力仍然很薄弱,应对整车新车型配套产品的能力远远不够。2004 年年初我国出台城市车辆重点发展13. 8m客车上使用的变速器, 目前只有ZF 一家能向国内企业供应。这足以说明国内的重型车变速器企业仍然很渺小,在技术方面仍然有很长的路要走。国内重型汽车变速器几乎由陕西法士特齿轮有限责任公司、綦江齿轮传动有限公司、山西大同齿轮集团有限责任公司及一汽哈尔滨变速箱厂等几大家包揽。这些企业大多数变速器产品针对的市场各有侧重, 像陕西法士特在8t 以上重型车市场占有率达到40 %以上, 并且在15t 以上重卡市场占有绝对的优势, 拥有85 %以上的市场份额; 綦江齿轮传动有限公司主要为安凯、西沃、亚星奔驰、桂林大宇及厦门金龙等企业的7～12m高档大、中型客车以及总质量在14～50t 重型载货车、鞍式牵引车、自卸车及各式专用车、特种车配套;山西大同齿轮集团配套市场主要在8～10t 级的低吨位重型载货车方面.随着国内汽车市场的发育成长, 变速器产品型谱逐步细化,产品的针对性越来越强。因此,在保证现有变速器生产
和改进的同时, 要充分认识到加入WTO 后良好的合作开发机遇,取长补短,同时更应认识到供方、买方、替代者、潜在入侵者、产品竞争者的巨大压力。要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势, 紧跟客车低地板化、绿色环保化、城市公交大型化的发展方向,开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型汽车变速器。
§1.4 毕业设计内容和要求
由于机械无级变速器自身的特点已不能完全适应各种机械的工况要求，随着科学技术的飞速发展，又出现了电力调速技术和液压调速技术。在电力调速技术中，由于直流调速技术的设备复杂，成本高，维护困难等不足，促使人们寻求一种更为先进的调速方式，即交流调速技术的研发已逐步取代了直流调速技术的使用。交流电动机虽然有很多优点，但其最大的缺点是调速困难。
随着社会化大生产的发展，生产制造技术的日益复杂，对生产工艺的要求进一步
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提高，这就要求生产机械能够在工作速度、定位精度、快速启动和制动、控制灵活性和自动化水平等方面达到更高水平，力求既能够具有良好的驱动性能，使执行机构工作最优化，同时也能够把人们从繁重的体力劳动中解放出来。因此，人们努力寻找解决交流电动机调速难的问题，从而出现了更先进的变频调速、伺服控制调速等新技术。交流变频调速的理论基础是压频比一定的变频调速方法。目前变频调速控制器主要采用以下控制结构:交一交变频和交一直一交变频，变频控制可分为两类:脉冲幅值调节方式(PAM)和脉宽调制方式(PWN)，后一种是目前变频控制中应用最多的一种方式。这两种控制方式基本上是基于异步电动机静态数学模型的基础，其运行动态性能指标不高，只能适用于一般工况，对于动态性能要求提高的应用场合又出现了交流矢量控制技术。近十年来，除交流变频调速外，交流伺服控制异军突起，其应用已日益广泛。由于伺服系统在矢量控制的基础上，通过电动机上的转子位置检测元件，对转子位置进行动态监控，使得整个系统具有非常高的动态响应特性，其调速范围、输出力矩等均大大优于普通变频系统。交流伺服调速方式是当今最为先进的无级变速技术，其公认的优点使其必将成为日后调速控制的主要手段。随着其控制性能的日益完善，特别是信息技术等诸多功能的开发顺应了传动系统控制自动化的历史潮流，因此它必将成为未来调速技术的主流。在不断追求更先进、更高效的新型调速技术的同时，需要注意其性能价格比问题。因此，机械调速技术在一些简单的、要求不高的单机、手动调速工况中仍占有一席之地。所以未来的机械式无级变速器要求能够高效地传递功率，有较大的变速范围，调速性能稳定且运行平稳。采用齿轮啮合或杆件组合实现无级变速是机械式无级变速器今后发展的一个方向，因为这种类型的无级变速器可以实现无摩擦，高效地传递大功率，变速平稳，寿命长，变速范围大且结构简单，制造容易。
设计要求：输入功率P=2kw，输入转速n=1500rpm，调速范围R=10；结构设计时应使制造成本尽可能低；安装拆卸要方便；外观要匀称，美观；调速要灵活，调速过程中不能出现卡死现象，能实现动态无级调速；关键部件满足强度和寿命要求；画零件图和装配图。
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第二章
无级变速器总体方案
§2.1菱锥锥轮式（Kopp-K）无级变速器的基本结构
1.传动原理 如上图所示，主要传动元件为3～8个沿周向均布的菱锥4，各
菱锥两端有心轴9插入支架11的相应孔中并可绕支架转动，菱锥内、外两侧分别与主从动轮3和从动环8压紧进行传动。主动轮3和从动环8分别通过钢球v形槽自动加压装置2和7与输入轴1、输出轴5联接。
工作时，输入轴1经自动加压装置2带动套在轴1上的主动轮3，通过压紧产生的摩擦力传动菱锥4和从动环8，再经自动加压装置7传到输出轴5.
在主、从动两侧采用两套自动加压装置是为了适应输入、输出进行反向传
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动，保证传动件免受过大的压紧力，提高传动效率和寿命，而且加压动作灵敏。
结构特点：
（1）Kopp-k变速器的输入轴与输出轴位于同一轴线上，采用了中间体并列分流的传动结构，因而结构紧凑、体积小、单位体积的承载能力大。
调速机构是螺杆10及固接于支架11的螺母。调速时，转动螺杆，通过螺母支架11带着菱锥4作水平移动，从而改变了菱锥内、外侧与主动轮3和从动环8的接触位置及工作半径，实现无级调速。
2.结构特点：
Kopp-k变速器的输入轴与输出轴位于同一轴线上，采用了中间体并列分流的传动结构，因而结构紧凑、体积小、单位体积的承载能力大。
菱锥的形状是对称的，两侧锥体的接触母线A和B平行，而且相对与输入和输出的倾斜安装。因为菱锥与主动轮和外环接触点连线ab在变速过程及运转过程中始终与母线A、B垂直，所以主动轮上和外环作用在菱锥上的压紧力Q1.Q2互相抵消，菱锥及其心轴不受弯曲力矩的作用。这样菱锥的心轴和菱锥之间的滚针轴承几乎没有摩擦力消失。
菱锥母线与水平轴线的交角很小，通常取??7?,因输入和输出轴的轴承上受到
Q的力轴向力很小，仅为法向总压紧力的1/8（Qa?Q1sin??1）因此，传递大功率
8.2时轴承负载不严重。
采用了两套钢球v形槽自动加压装置，保证了传动件不会受到不必要的、过大的预压紧力，对提高传动效率与寿命有利.由于槽升角较大，而摩擦副处所需要的轴向压紧力又较小，因此加压装置的动作特别灵敏，抗冲击能力也较强。
由于结构对称，变速器可以正反使用。目前，国外生产的中小型Kopp-k无级变速器是与电动机直接连接的，传动部靠飞溅润滑；而较大功率者则有风扇冷却，并用油泵进行强迫润滑。油泵的排油端装有高灵敏度的流量开关，当排油量下降时，他立即使主电机停止。为了适应广大起动转矩和冲击负载的条件。在电机与变速器之间装有磁粉离合器。
主要零件的材料和精度。
壳体和端盖用高级铸铁完成，支架和从动轮则用球铸墨铁完成，它们均需在粗加工后进行退火处理，以防因温度变化和年久而引起的精度下降。
§2.2菱锥锥轮式机械特性、传动效率
3. 机械特性 由于Kopp-k变速器输出侧加压装置的有效工作直径dp2很大，
而且外环与菱锥内接触，因此可满足低速大转矩的工作要求，能用于恒功率的传动场合。其典型的输出特性曲线如上图所示。对于同一台Kopp-k变速器而言，选取不同
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的输出转速范围时，其所对应的传动功率和转矩也不相同。
4.传动效率 由于输入和输出轴的轴承所受的轴向力很小个传动的部分能够
进行充分润滑。固其传动效率可高达80～93%。其典型的效率曲线如上图所示由图可见：在中间输出转速比输入转速（0.3~1.25）具有较高的传动效率。
使用性能 由于变速器采用了两套自动加压装置，避免了传动间过大的预紧力。在额定功率时，传动间的接触应力一般不超过16000kg/cm2，小于材料的许用接触应力，而且传动件均采用高硬度的轴承制成，疲劳的破坏可能性很小。因而使用寿命很高。
这种变速器靠支架水平移动来实现调速，调速机构简单、操作方便、手轮操作力矩很小，一般为1.5～4.4kgf-cm。输出转速可用刻度盘直接读出。4采用了分冷装置和油封等保护的环节，因此无需特别留心防尘，出补充指定的润滑油和定期换油外，机械部分无需调整。
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