1分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的工作原理
　　眾所周知，帶無(wú)級(jí)變速器的帶長(zhǎng)都是固定不變的，若要實(shí)現(xiàn)變速，必須使主、從動(dòng)帶輪的半徑相應(yīng)變化，所以普通V帶無(wú)級(jí)變速器將帶輪在軸向上分成兩半，通過(guò)(tōng guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)半輪之間的距離使帶輪工作半徑變化。而分體式V帶無(wú)級(jí)變速器是將帶輪在圓周上分解成幾個(gè)部分，通過(guò)錐輪軸的軸向移動(dòng)使分體工作在不同的直徑處，從而調(diào)節(jié)帶輪半徑的連續(xù)（Continuity)變化。在實(shí)際應(yīng)用中可采用液壓機(jī)構(gòu)或螺旋傳力機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)錐輪軸的軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
　　2設(shè)計(jì)與校核
　　在此，筆者進(jìn)行了變速比范圍為0.6～2.2、功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）為10kW的分體式V帶無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)(parameter)，并采用經(jīng)典的帶理論設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算。齒輪減速電機(jī)1、R系列同軸式斜齒輪減速機(jī)結(jié)合國(guó)際技術(shù)要求制造，具有很高的科技含量2、節(jié)省空間，可靠耐用，承受過(guò)載能力高，功率可達(dá)132KW; 3、能耗低，性能優(yōu)越，減速機(jī)效率高達(dá)95%以上；4、振動(dòng)小，噪音低，節(jié)能高；5、選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過(guò)高頻熱處理；6、經(jīng)過(guò)精密加工，確保軸平行度和定位軸承要求，形成斜齒輪傳動(dòng)總成的減速機(jī)配置了各種類(lèi)電機(jī)，組合成機(jī)電一體化，完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特性。
　　分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(parameter)設(shè)計(jì)結(jié)果，完成了樣機(jī)試制，并進(jìn)行了帶性能試驗(yàn)，在試驗(yàn)中出現(xiàn)了明顯的功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）不足的現(xiàn)象。按文獻(xiàn)的論述：帶輪分體會(huì)對(duì)能力產(chǎn)生影響(influence)。筆者經(jīng)過(guò)深入的分析(Analyse)，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程(guò chéng)中使用的公式只適用于帶輪為圓形且連續(xù)（Continuity)的情況，然而分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的帶輪是分段的，這種帶輪只有工作在最小直徑時(shí)才是連續(xù)的。因此對(duì)這種分體帶輪進(jìn)行計(jì)算時(shí)，一些傳統(tǒng)的公式就不再適用了，當(dāng)使用這些不合適的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，得出的理論結(jié)果必然與試驗(yàn)結(jié)果難以吻合。
　　2.1功率P功率
　　P的計(jì)算公式為：
　　P=F e v。
　?。?）
　　其中，F(xiàn) e為有效圓周力，v為帶速。如果帶式無(wú)級(jí)變速器能正常工作，帶就不能打滑，那么帶速計(jì)算公式為：
　　v=nd/（60×1000）。（2）
　　其中，輸入轉(zhuǎn)速n是恒定的，帶輪直徑d受帶輪分體的影響(influence)很小，因?yàn)榉煮w的作用就是為了保證帶輪工作在某個(gè)直徑處。硬齒面齒輪減速機(jī)為達(dá)到特別低的輸出轉(zhuǎn)速，可以通過(guò)兩個(gè)齒輪減速機(jī)相聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動(dòng)方案時(shí)，可配置電機(jī)的功率必須依賴(lài)于減速機(jī)的極限輸出扭矩，而不能通過(guò)電機(jī)功率來(lái)計(jì)算減速機(jī)的輸出扭矩。齒輪減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī)普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動(dòng)比。隨著減速機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)運(yùn)用到了減速機(jī)。
　　通過(guò)式（1）可知，影響功率的因素只有F e和v，而上述論述說(shuō)明帶輪分體對(duì)v沒(méi)有影響，因此，只要改變F e就能使P發(fā)生變化。
　　2.2有效圓周力F e由于計(jì)算有效圓周力需要考慮帶的離心拉力F c，那么需要先分析(Analyse)離心拉力的計(jì)算公式在分體式V帶無(wú)級(jí)變速器中是否可用。離心拉力公式推導(dǎo)過(guò)程(guò chéng)如下。
　　在帶與帶輪的接觸弧上取微段弧長(zhǎng)dl的帶為分離體，則分離體的離心力dC為：
　　dC=dlqv2r.（3）
　　式中：qDD帶單位(unit)質(zhì)量，kg/m；rDD帶輪半徑，m.
　　列力平衡方程，并取sin d 2≈d 2（其中為包角），得：
　　Fc=qv2.（4）
　　通過(guò)(tōng guò)該推導(dǎo)過(guò)程的分析(Analyse)，可知離心拉力與帶輪的分體無(wú)關(guān)。
　　有效圓周力推導(dǎo)的模型，可見(jiàn)在包角0～范圍(fàn wéi)內(nèi)，帶輪對(duì)帶的支反力N是一直存在的，然而在新型帶無(wú)級(jí)變速器中，由于帶輪的分體必然使帶在一段距離上存在支反力而在另一段上由于分體間隙使支反力消失?？梢?jiàn)，經(jīng)典的有效圓周力計(jì)算公式在分體式V帶無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用受到了限制（limit）。
　　分體式V帶變速器計(jì)算模型，在分體式V帶無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)中計(jì)算有效圓周力應(yīng)對(duì)帶有支撐（sustain）部分和無(wú)支撐部分進(jìn)行分段計(jì)算。以文章前述的設(shè)計(jì)為例，取帶工作的最特殊情況進(jìn)行推導(dǎo)，即在包角范圍內(nèi)恰好有4個(gè)分體，然后再推廣到一般情況。下面對(duì)帶作如下假設(shè)：
　　帶是彈性體；帶符合胡克定律(scientific law)。
　　取一段微元dl長(zhǎng)的帶來(lái)研究（research)，該微段在水平方向和豎直方向的平衡方程為：（F+dF）sin d 2 +Fsin d 2 -dN-dC=0（F+dF）cos d 2 -Fcos d 2 -fdN=0式中：FDD帶的內(nèi)力；fDD摩擦系數(shù)。
　　經(jīng)化簡(jiǎn)、消項(xiàng)、整理后得：
　　dF F-qv 2 =fd.（5）
　　分體式V帶無(wú)級(jí)變速器計(jì)算模型按所示，F(xiàn)的取值區(qū)間依次為　　筆者把上面的公式進(jìn)行修正，并把它推廣到更一般的情況(Condition)中，k定義為分體包角系數(shù)，它是在包角范圍內(nèi)所有分體對(duì)應(yīng)的圓心角與包角的比值。
　　3有效圓周力計(jì)算結(jié)果比較
　　為了驗(yàn)證修正后公式的正確性，針對(duì)的設(shè)計(jì)結(jié)果分別采用原公式和修正后的公式進(jìn)行了有效圓周力計(jì)算（本結(jié)構(gòu)中k為0.62），代入相關(guān)(related)參數(shù)，可見(jiàn)，用原公式計(jì)算的結(jié)果為200.32N，而實(shí)際有效圓周力僅為176.54N.這樣就圓滿(mǎn)地解釋了前述問(wèn)題(Emerson)DD理論設(shè)計(jì)計(jì)算正確而實(shí)際功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）不足，有效圓周力設(shè)計(jì)值大約偏大13%.同時(shí)也說(shuō)明了分體式V帶較普通V帶有效圓周力減小，能力也相應(yīng)下降。
　　4結(jié)論
　　本文通過(guò)(tōng guò)分析(Analyse)分體式V帶無(wú)級(jí)變速器功率不足的問(wèn)題，從原理上對(duì)分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了分析，證明(zhèng míng)了在分體式V帶無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)中可用的公式和不可用的公式，并對(duì)不可用的公式進(jìn)行了修正，進(jìn)一步完善了分體式V帶無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)理論，為分體式V帶無(wú)級(jí)變速器的廣泛(extensive)應(yīng)用奠定(make)了基礎(chǔ)。