在汽车普及的今天,交通拥堵随处可见,尾气的排放使得地球环境愈加不堪重负。而自行车作为一种环保且健康的交通出行工具,应当值得提倡使用。自行车发展到现在,从最开始的单速自行车到如今的无级变速自行车,从舒适性及效率上有了很大的飞跃。但就我国而言,市场上的自行车在类型上多为单速和有级变速,少有的无级变速自行车也多为国外引进产品,造成此现象的原因一方面是由于理论研究不够完善,另一方面无级变速器复杂的加工制造导致成本高昂,因此设计并研究一款结构较为简单的自行车用无级变速器是很有必要的。论文提出了一种新型的钢球-锥盘摩擦式自行车用无级变速器,从方案设计、参数设计、滑动率、传动效率以及动力学仿真方面进行了较深入的研究。论文主要完成了如下研究工作:根据自行车用变速器的工作条件及功能要求,对自行车用变速器进行了方案创新设计,分别设计了其输入装置、变速装置、自动加压装置及输出装置,并对其中变速装置进行了多方案设计,采用其中的圆弧导路式变速装置作为本论文的研究对象。研究了变速机构的调速性能,针对圆弧导路式变速装置构建了变速范围及传动比的数学模型;分析了自行车轮胎在滚动过程中的受力情况,提出静摩擦力的作用在于稳定瞬心,驱动力来源于人脚踏踏板给予的定轴力偶;根据自行车爬坡时的最大阻力矩确定了无级变速器的最大负载情况,基于赫兹接触强度理论计算了中间滚动体钢球的尺寸参数,并由零件间的几何关系确定了其余关键零部件的尺寸参数。建立了滚动体摩擦传动的几何滑动率ε及传动效率η的数学模型,分析计算了该无级变速器在最大负载情况下的几何滑动率ε及传动效率η,验证了该装置的可行性;探讨了几何滑动率ε随初始压力角α、钢球中心轴偏转角β及中间滚动体半径r的变化关系;研究了传动效率η随初始压力角α、钢球中心轴偏转角β及中间滚动体半径r的变化关系。构建了圆弧导路式无级变速器的CREO三维模型,并将此模型导入ADAMS软件进行动力学仿真,得到了空载情况下和最大负载情况下的速度输出曲线,验证了理论分析中调速特性及几何滑动率的数学模型。