鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)【11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書+開題報(bào)告】

鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)【11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書+開題報(bào)告】,11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書+開題報(bào)告,鋼球錐,輪式,無(wú)級(jí),變速器,設(shè)計(jì),11,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,任務(wù)書,開題,報(bào)告 摘要 無(wú)級(jí)變速器可以適應(yīng)不斷變化的工藝要求，機(jī)械化和工藝開發(fā)的驅(qū)動(dòng)器提高了設(shè)備的機(jī)械性能和自動(dòng)化性能。本文描述的機(jī)械摩擦無(wú)級(jí)變速器，設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，用的材料和密封潤(rùn)滑等的知識(shí)的基本結(jié)構(gòu)，以及作為該無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)的原理和理論基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)是通過改變球半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)球錐輪無(wú)級(jí)變速器的輸出軸速度的連續(xù)變化來(lái)作用中間球錐形輪驅(qū)動(dòng)部件工作。本文包括無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)理論原理、設(shè)計(jì)計(jì)算的方法、材料和潤(rùn)滑等的知識(shí)的基本結(jié)構(gòu)。分析主、從動(dòng)輪，球和軸在傳輸過程中的傳力之間的關(guān)系；球、錐輪設(shè)計(jì)公式的詳細(xì)推導(dǎo)；和選擇用于計(jì)算具體的設(shè)計(jì)參數(shù)；繪制的零件圖、裝配圖和主傳動(dòng)組件；計(jì)算出的CVT鋼球錐輪裝配圖和主傳動(dòng)組件，此傳輸技術(shù)的結(jié)構(gòu)和要求的其它方面表現(xiàn)更清晰。 該無(wú)級(jí)變速器具備良好的結(jié)構(gòu)及性能上的優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可作為大規(guī)模生產(chǎn)的無(wú)級(jí)變速器。其主要特點(diǎn)是：1、調(diào)速范圍寬； 2、良好的恒功率特性； 3、可以上升、減速、正、反轉(zhuǎn)。4、光滑、耐沖擊性強(qiáng)；5、輸出功率較大；6、壽命長(zhǎng)；7、速簡(jiǎn)單、可靠；8、維護(hù)方便。 關(guān)鍵詞：無(wú)級(jí)變速、鋼球、錐輪式 Abstract Machinery to adapt to the changing process of requirements, process development and general driving stepless variable speed drive system to improve the mechanical performance of mechanization and automation equipment. Mechanical friction is introduced, the design and calculation method of infinitely variable speed, materials and lubrication of the basic knowledge structure, and stepless variable speed design theory. Changing the design by changing the radius of the ball to reach the goal of the output axis of the cone wheel stepless speed as intermediate conical wheel drive components, work. Analysis of the relationship between driving and driven wheels, power transmission between the ball and external engineering in the process of transmission, the actual stepless ball cone pulley is derived in detail the design formula of design and selection of parameters are used to calculate the specific design, draw the part drawing calculation stepless ball cone wheel assembly and the main transmission components, the performance of other aspects of transmission technology architecture and requirements clearly. The structure and properties of infinitely variable speed has a good advantage, have very strong practical value, can be used as a large-scale production of stepless variable speed. Its main features are: wide speed range; 2 good constant power characteristics; 3 can rise, slow, positive and reverse. 4.. is smooth, high impact resistance; Big five power output; 6, long life; 7 - speed is simple, reliable, easy to maintain. Key words: CVT、Ball Cone Wheel、Friction 目錄 摘要 1 Abstract 2 1引言 4 1.1機(jī)械無(wú)級(jí)變速的發(fā)展情況 4 1.2機(jī)械無(wú)級(jí)變速的特點(diǎn)和應(yīng)用 4 1.3機(jī)械無(wú)級(jí)變速的研究現(xiàn)狀 5 1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 6 2總體方案的選擇 7 2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器 7 2.2鋼球長(zhǎng)錐式（RC）無(wú)級(jí)變速 8 2.3方案的比較與選擇 8 3主要零件的計(jì)算和設(shè)計(jì) 9 3.1鋼球與主、從動(dòng)錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) 9 3.2加壓盤的計(jì)算與設(shè)計(jì) 12 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì) 13 3.4輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 14 3.5輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì) 15 3.6輸入、輸出軸上軸承的計(jì)算與設(shè)計(jì) 15 3.7調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 15 3.8無(wú)級(jí)變速器的裝配 16 4主要零件的校核 18 4.1軸的校核 18 4.2軸承的校核 20 5結(jié)束語(yǔ) 22 參考文獻(xiàn) 23 致謝 24 1引言 1.1機(jī)械無(wú)級(jí)變速的發(fā)展情況 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種傳動(dòng)裝置，其功能特征主要是：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實(shí)現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)不斷變化，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各種不同情況的要求。其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成。它在配合減速器傳動(dòng)時(shí)可進(jìn)一步擴(kuò)大變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，對(duì)提高產(chǎn)品產(chǎn)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要、節(jié)約能源、實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械化、自動(dòng)化等各個(gè)方面具有顯著的效果。目前已成為一種通用的傳動(dòng)元件，并在工業(yè)廣泛應(yīng)用。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器最初是在19世紀(jì)70年代出現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)受材料與工藝技術(shù)的條件限制，發(fā)展很慢。直到20世紀(jì)70年代以后，一方面隨著當(dāng)今先進(jìn)冶煉和熱處理的技術(shù)，精密儀器加工和數(shù)控機(jī)床以及牽引傳動(dòng)的理論與油品出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產(chǎn)無(wú)級(jí)變速器的限制性因素；另一方面，隨著生產(chǎn)工藝流程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化以及要求改進(jìn)機(jī)械的工作性能，需要大量采用無(wú)級(jí)變速器。因此在這種形勢(shì)下，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器獲得快速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國(guó)有日本、德國(guó)、美國(guó)和俄國(guó)等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式及脈動(dòng)式四大類，約30多種結(jié)構(gòu)型式。 1.2機(jī)械無(wú)級(jí)變速的特點(diǎn)和應(yīng)用 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動(dòng)功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應(yīng)驅(qū)動(dòng)力矩者（如化工行業(yè)中攪拌機(jī)，即需要的隨著攪拌物料粘度、阻力增大而可以相應(yīng)減慢攪拌速度）；有根據(jù)工作要求需要調(diào)節(jié)速度（如起重運(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運(yùn)行速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度）；為了獲得恒定工作速度或者張力而需要調(diào)節(jié)速度（如斷面切削機(jī)床加工時(shí)需保持恒定的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)和輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)都需喲調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；為了適應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)中各種工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動(dòng)控制者（如各種各樣的半自動(dòng)或全自動(dòng)的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；為了探求最佳效果而需變換速度者（如試驗(yàn)機(jī)械或者離心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；為了節(jié)約能源而需進(jìn)行調(diào)速者（如風(fēng)機(jī)、水泵等）；此外，還有按各種規(guī)律的或者不規(guī)律的變化而進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或程序控制等。 綜上所述，可以看出采用無(wú)級(jí)變速器，尤其是配合減速傳動(dòng)時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩，能更好地適應(yīng)各種情況要求，使之效果最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要、節(jié)約能源、實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。故無(wú)級(jí)變速器目前已成為一種基本通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、化工、輕工、食品、包裝、電工、機(jī)床、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、農(nóng)業(yè)、工程、國(guó)防及試驗(yàn)等各類機(jī)械。 1.3機(jī)械無(wú)級(jí)變速的研究現(xiàn)狀 隨著我國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的投入增大，重型載貨車在市場(chǎng)上的需求量急劇上升，重型變速箱的需求也隨之增大，近年來(lái)，重型汽車變速器正向多極化、大型化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)對(duì)變速箱設(shè)計(jì)，從整機(jī)匹配到構(gòu)件的干涉判別和整個(gè)方案的綜合判別，直到齒輪和離合器等的校核都開發(fā)了許多計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設(shè)計(jì)與制造。因此，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。我國(guó)的汽車技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展。 隨著科技的不斷進(jìn)步，CVT技術(shù)的不斷成熟，汽車變速箱最終會(huì)由CVT替代手動(dòng)的變速箱（MT）和自動(dòng)的變速箱（AT），無(wú)級(jí)變速汽車是當(dāng)今汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)，但是，我國(guó)還未掌握全套的汽車自動(dòng)變速箱技術(shù)，也就還沒有形成市場(chǎng)所需的成熟的汽車無(wú)級(jí)變速箱產(chǎn)品。有人主張直接從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的汽車自動(dòng)變速箱技術(shù)，然而國(guó)外所有相關(guān)公司都想直接從國(guó)外把汽車自動(dòng)變速箱產(chǎn)品銷售到中國(guó)市場(chǎng)或者在中國(guó)建立獨(dú)資企業(yè)就地生產(chǎn)銷售產(chǎn)品，不愿與中國(guó)的企業(yè)合作開發(fā)生產(chǎn)，從中獲取高額壟斷利潤(rùn)。 目前實(shí)際應(yīng)用的CVT有：復(fù)合帶式CVT、金屬帶（推塊）式CVT、錐盤滾輪式CVT及擺銷鏈?zhǔn)紺VT。金屬帶（推塊）式CVT開發(fā)最早，應(yīng)用最廣。 國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器基本上是在 20世紀(jì)60年代前后起步，到80年代中期以后，隨著國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)各種類型機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的需求大幅度的增加，專業(yè)廠開始建立并進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開展了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展，現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)、到情報(bào)信息的各方面已組成一較完整的體系，發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新興行業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器大都是仿制國(guó)外的產(chǎn)品，主要系列產(chǎn)品類型有： 1）摩擦式無(wú)級(jí)變速器：（1）行星錐盤式 (DISCO型)；（2）行星環(huán)錐式 ( RX型)；（3）錐盤環(huán)盤式 (干式、濕式)；（4）多盤式 (Beier型) 等。 2）齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器：（1）滑片鏈?zhǔn)?；?）滾柱鏈?zhǔn)剑唬?）鏈?zhǔn)骄砝@式 。 3）帶式無(wú)級(jí)變速器：（1）普通V帶；（2）V帶； 4）脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變寬速器：（1）三相并列連桿式 (GUSA型) （2）四相并開連桿式(Zero-Max 型)。 其中行星錐盤式無(wú)級(jí)變速器的通用性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)和工藝較簡(jiǎn)單，工作可靠，綜合性能優(yōu)良，尤其能適應(yīng)各種生產(chǎn)流水線的需要，故應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大，其年產(chǎn)量約占機(jī)械無(wú)級(jí)變速器總產(chǎn)量50 %以上。 通過前一階段實(shí)踐，掌握了現(xiàn)有技術(shù)之后，近年來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研發(fā)生產(chǎn)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向，主要是：對(duì)原有產(chǎn)品的創(chuàng)新改進(jìn)，研制開發(fā)汽車用無(wú)級(jí)變速器。 創(chuàng)新研制新型（車用和通用）無(wú)級(jí)變速器。主要特點(diǎn)：（1）不用摩擦式變速傳動(dòng)而多半以連桿脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)為主或采取鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)；（2）實(shí)現(xiàn)大功率、恒功率或者告訴；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，并獲得優(yōu)良的性能。 上述情況說(shuō)明，國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)已由過去的仿造階段進(jìn)入了創(chuàng)新階段，由小功率往大功率、一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展，今后有將會(huì)出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代無(wú)級(jí)變速器。 1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 內(nèi)容：鋼球機(jī)械無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；選擇鋼球外錐式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，對(duì)其進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度校核和壽命校核。 要求：輸入功率P=11kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1500rpm，調(diào)速范圍R=5；變速器尺寸要合理、輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使制造成本盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要?jiǎng)蚍Q，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過程不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；繪制零件圖與裝配圖。 2總體方案的選擇 鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速類型有很多，在此，選擇兩種方案進(jìn)行比較，選出理想的方案。這兩種方案分別是鋼球外錐式（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器和鋼球長(zhǎng)錐式（RC型）無(wú)級(jí)變速器。 2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器 鋼球外錐無(wú)級(jí)變速器，動(dòng)力由主軸輸入，通過自動(dòng)加壓裝置，帶動(dòng)主動(dòng)輪同速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一組（6個(gè)）鋼球利用摩擦力驅(qū)動(dòng)外環(huán)和從動(dòng)錐輪，再經(jīng)錐輪、自動(dòng)加壓裝置、驅(qū)動(dòng)輸出軸，最后將動(dòng)力輸出。傳動(dòng)鋼球的支撐軸的兩端裝在殼體兩端蓋的徑間弧形導(dǎo)槽內(nèi)，并穿過調(diào)速蝸輪的曲線槽；調(diào)速時(shí)，通過蝸桿讓蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于曲線槽（相當(dāng)于一個(gè)控制凸輪）的作用，使鋼球軸心線的傾斜角發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸的轉(zhuǎn)速來(lái)得到調(diào)節(jié)。 從動(dòng)調(diào)速齒輪的端面分布一組曲線槽，曲線槽數(shù)目與鋼球數(shù)相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)齒輪使從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)齒輪的曲線槽迫使傳動(dòng)鋼球軸繞鋼球的軸心線擺動(dòng)，傳動(dòng)輪以及從動(dòng)輪與鋼球的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。中間輪為一鋼球，主、從動(dòng)輪式母線均為直線錐輪，接觸處為點(diǎn)接觸。主、從動(dòng)輪的軸線在一直線上，調(diào)速時(shí)主從動(dòng)輪工作半徑不變，而是通過改變中間輪的回轉(zhuǎn)軸線的傾斜角θ借以改變其兩側(cè)的工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)變速。如圖2-1為其特性曲線： 圖 2-1 無(wú)級(jí)調(diào)速的特性曲線 2.2鋼球長(zhǎng)錐式（RC）無(wú)級(jí)變速 鋼球長(zhǎng)錐式無(wú)級(jí)變速器為一種早起生產(chǎn)的鋼球長(zhǎng)錐式無(wú)級(jí)變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動(dòng)加壓而無(wú)需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長(zhǎng)錐替代了兩對(duì)分離輪，并且通過移動(dòng)鋼環(huán)來(lái)進(jìn)行變速，所以結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。但由于長(zhǎng)錐的錐度較小，故變速范圍受限制。 RC型變速器屬升降速型，技術(shù)參數(shù)為：傳動(dòng)比i=2~0.5，變速比R=4，輸入功率P=（0.1~2.2）kw，輸入轉(zhuǎn)速=1500r/min，傳動(dòng)效率<85%。一般用于機(jī)床和紡織機(jī)械等。如圖2-2是RC型變速器的機(jī)械特性： P2，T2 P2 T2 O n2 圖2-2 機(jī)械特性曲線 2.3方案的比較與選擇 鋼球長(zhǎng)錐式（RC型）無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，且使用參數(shù)更符合我們要求，但由于在調(diào)速過程中，使鋼環(huán)移動(dòng)有很大的難度，需要精密裝置，顯得不合理。而鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，原理清晰，Koop-B型無(wú)級(jí)變速器有幾個(gè)特點(diǎn)：1.輸入軸與輸出軸同軸線，結(jié)構(gòu)緊湊并對(duì)稱，便于制造，輸入輸出端可以互換。2.具有傳動(dòng)效率高、滑動(dòng)率低以及恒功率輸出特性。3.變速范圍打。4.有自動(dòng)加壓裝置。5.能再運(yùn)轉(zhuǎn)過程中調(diào)速。6.目前最大傳動(dòng)功率為11kw。各項(xiàng)參數(shù)也比較符合設(shè)計(jì)要求，因此選擇此變速器為設(shè)計(jì)方案。 3主要零件的計(jì)算和設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一臺(tái)外錐式無(wú)級(jí)變速器，輸入功率為P=11kw，R=5，n=1500rpa。選用Y132M-4型電機(jī)驅(qū)動(dòng)（P=7.5kw，n=1440rpa，η=0.87，質(zhì)量m=81kg，額定電流=15.4A，輸入轉(zhuǎn)速=750rpa。）機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。 3.1鋼球與主、從動(dòng)錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) 選材：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤均用高碳鉻軸承鋼GCr15（GCr15鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。）表面硬度HRC61，摩擦系數(shù)μ=0.04，許用應(yīng)力，屬于點(diǎn)接觸，查文獻(xiàn)3得知傳動(dòng)件[σ]=2200~2500MPa，壓力元件[σ]=4400~5000MPa。 預(yù)選參數(shù)：錐輪錐頂半角α=45，傳動(dòng)鋼球個(gè)數(shù)為Z=6，加壓鋼球數(shù)m=8，錐輪與鋼球 =1.5，=1.25，η=0.8。 圖3-1 鋼球外錐式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 各尺寸對(duì)應(yīng)圖3-1標(biāo)注尺寸，由調(diào)速范圍R=5，R=imax/imin，而imax=1/imin，所以imin=，imax= 。 鋼球支撐軸承的極限轉(zhuǎn)角： 計(jì)算確定傳動(dòng)鋼球直徑dq： 由查文獻(xiàn)3，得，代入公式 (3-1) cm 圖3-2 按傳遞功率P1選取鋼球直徑dq的參考值 mm P1，kw 11 7.5 5.5 4.0 3.0 2.2 1.5 1.1 0.75 0.5 3 5 6 7 8 - 118.475 112.125 101.6 88.9 - 107.95 101.6 88.9 76.2 - 101.6 88.9 76.2 69.85 - 89.9 76.2 69.85 - - 76.2 69.85 63.5 - - 69.85 63.5 57.15 - 69.85 63.5 57.15 47.625 - 63.5 57.15 47.625 42.0 - 57.15 47.625 42.0 36.513 - 47.625 42.0 36.513 - - 根據(jù)圖3-2中數(shù)據(jù)，圓整取 錐輪的直徑mm 圓取整 則 演算接觸應(yīng)力為 (3-2) 在許用接觸應(yīng)力范圍之內(nèi)，故可用。 計(jì)算尺寸： 鋼球中心圓的直徑 鋼球的側(cè)隙 外環(huán)的內(nèi)徑 外環(huán)軸向弧的半徑R 取R=7.5cm 錐輪工作圓之間的軸向距離B： 3.2加壓盤的計(jì)算與設(shè)計(jì) 鋼球式自動(dòng)加壓裝置由加壓盤，保持架，碟形彈簧，加壓鋼球，調(diào)整墊圈和摩擦輪和加壓盤相對(duì)端面上各有的幾條均勻分布的V型槽。每個(gè)槽內(nèi)有一個(gè)鋼球，中間以保持架、保持鋼球的相對(duì)位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預(yù)壓蝶形彈簧并襯以調(diào)整墊圈。改變調(diào)整墊圈的厚度，即可調(diào)整彈簧的變形量及預(yù)壓力。 加壓裝置的主要參數(shù)確定 加壓盤的作用直徑 其中為錐輪的直徑。 加壓盤V形槽的傾角 取 (3-3) 其中為錐輪錐頂半角，為錐輪和鋼球的摩擦系數(shù)。 加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取 所以軸向壓緊力 法向壓緊力 故接觸強(qiáng)度不足 (3-4) 改用腰鼓形滾子8個(gè)，取滾子軸向截面圓弧半徑，橫向中間截面的半徑。 曲率系數(shù) (3-5) 由查文獻(xiàn)3得，按，得 帶入=23397.958kgf/cm2 (3-6) 工作應(yīng)力在許用范圍內(nèi)，故可用。 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì) 整個(gè)調(diào)速過程通常在蝸輪轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)完成，多數(shù)取。槽型曲線可以用阿基米德螺旋線，也可以用圓弧代替。此方案選用圓弧代替，變速槽中心線必須通過A,B,C三點(diǎn)，他們的極坐標(biāo)（O點(diǎn)為極點(diǎn)）分別為： A： ， B：， C：， 定出A、B、C三點(diǎn)，然后采用畫圖做出弧形槽，槽寬為12mm。詳見零件圖WJBSQ-0005。 3.4輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 為了防止當(dāng)軸向或周向相對(duì)運(yùn)動(dòng)軸部件除了空轉(zhuǎn)的要求，必須在軸向和周向定位的，以確保其精確的工作位置，從而使該程序使用定位軸肩，套筒上的軸向力，軸圈，軸承端蓋和螺母來(lái)保證。 初步確定軸的最小軸徑 先按公式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理。選取，于是得出： (3-7) 輸出軸的最小直徑為與錐輪連接處，考慮到此處錐輪與軸是過渡配合，且錐輪工作直徑為155mm，為了保證錐輪與軸配合有良好的對(duì)稱性，采用錐輪標(biāo)準(zhǔn)的推薦直徑為40mm。 圖3-4 輸入、輸出軸各軸段分布圖 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 如圖3-4，Ⅰ軸段安裝錐輪和加壓盤保持架，保證和軸配合的轂孔長(zhǎng)度，取，；Ⅱ軸段安裝加壓盤的一側(cè)以及軸承，加壓盤用花鍵移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)錐輪加壓，取花鍵 GB/T1144-87，軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力作用，初步選擇滾動(dòng)軸承加上退刀槽，取，；Ⅲ軸段對(duì)軸Ⅱ和軸Ⅳ上的軸承內(nèi)圈起到定位作用，取，；Ⅳ軸段做為軸承座安裝滾動(dòng)軸承，因?yàn)槭茌S向力大使用角接觸球軸承，取，；V軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆，便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取，；軸Ⅵ段安裝V帶，采用推薦直徑，。以上初步確定了各軸段直徑與長(zhǎng)度，因?yàn)橹?、從?dòng)錐輪一致，軸上零件分布也一樣，同時(shí)為了節(jié)約成本和工藝，選擇主、從動(dòng)軸完全一致。詳見零件圖WJBSQ-0002。 3.5輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì) 端蓋的尺寸由無(wú)級(jí)變速器外形和軸承的結(jié)構(gòu)來(lái)決定的，使其便于拆裝和對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑，且左右兩個(gè)端蓋相同。詳見零件圖WJBSQ-0004。 3.6輸入、輸出軸上軸承的計(jì)算與設(shè)計(jì) 軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)參數(shù)選擇相應(yīng)的軸承，主、從動(dòng)軸Ⅱ段上因?yàn)檩S承受到軸向力和徑向力的作用，查文獻(xiàn)5后選擇深溝球軸承6010GB/T276-94；軸IV段軸承為限制軸向右的軸向移動(dòng)，選擇角接觸球軸承7011GB/T292-94；根據(jù)軸承的參數(shù)，兩個(gè)軸承的基本額定動(dòng)載荷都大于10KN，因此角接觸球軸承采用正裝可滿足使用要求。 3.7調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)的作用：根據(jù)工作要求以手動(dòng)或自動(dòng)控制方式，改變滾動(dòng)體間的尺寸比例關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。同時(shí)通過速度表表盤上的指針直接指出任一調(diào)速位置時(shí)的輸出速度（或傳動(dòng)比）。 根據(jù)變速器中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾動(dòng)體形狀的不同，對(duì)應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)也不同，但基本原理都是將其中某一個(gè)滾動(dòng)體沿另一個(gè)（或幾個(gè)）滾動(dòng)體母線移動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)速。 一般滾動(dòng)體均是以直線或圓弧為母線的旋轉(zhuǎn)體。因此，調(diào)速時(shí)使?jié)L動(dòng)體沿另一滾動(dòng)體表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，只有直線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)（擺動(dòng)）兩種方式。這樣可將調(diào)速機(jī)構(gòu)分為下列兩大類： （1）通過使?jié)L動(dòng)體移動(dòng)來(lái)改變工作半徑的； 主要用于兩滾輪的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉(zhuǎn)軸線平行或相交時(shí)，移動(dòng)和方向是兩輪的接觸線方向。 （2）通過使?jié)L輪軸線的偏轉(zhuǎn)來(lái)改變工作半徑的； 主要用于滾輪的母線為圓弧的情況，鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器是采用第二種調(diào)速類型，通過渦輪-凸輪組合機(jī)構(gòu)，經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鋼球主、從動(dòng)側(cè)工作半徑的改變。 調(diào)速渦輪在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證避免與其他零件發(fā)生干涉，同時(shí)采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動(dòng)變速而失穩(wěn)。詳見圖紙WJBSQ-0006。 根據(jù)整體設(shè)計(jì)，蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸及參數(shù)匹配如表： 蝸桿的基本尺寸（單位：mm） 軸向模數(shù)m 節(jié)圓直徑d1 頭數(shù)z1 直徑系數(shù)q 齒頂圓直徑da1 齒根圓直徑df1 軸向齒厚h 蝸桿導(dǎo)程Pz 6.3 63 1 10 75.6 47.88 9.89 19.98 渦輪基本尺寸 （單位：mm） 節(jié)圓直徑d2 外徑 齒根圓直徑df2 喉徑 渦輪寬度 渦輪齒數(shù)z2 337 360.55 324.98 352.7 41.79 53 蝸輪蝸桿參數(shù)匹配（單位：mm） 中心距a 傳動(dòng)比i 壓力角 導(dǎo)程角方向 模數(shù) 200 53 20o 左 6.3 3.8無(wú)級(jí)變速器的裝配 1、無(wú)級(jí)變速器的裝配 1）必須徹底的清洗所有的零件、清除鐵屑等，并且用壓縮空氣吹干； 2）安裝前，各鍵槽和軸承必需涂上齒輪油或者機(jī)械油； 3）裝入軸承前，應(yīng)使用銅棒在軸承四周均勻敲入；避免用錘子直接把軸承敲入，避免軸承受損傷； 4）在安裝端蓋之前，座體上的軸承孔與螺孔應(yīng)涂上密封膠，避免漏油； 5）每個(gè)緊固螺栓應(yīng)該按要求鎖緊； 2、無(wú)級(jí)變速器在裝配中的調(diào)整 1）錐輪端面與渦輪之間的間隙，一般應(yīng)為0.10-0.35mm； 2）軸的軸向間隙一般取0.10-0.40mm，可通過軸承蓋內(nèi)墊片的增減來(lái)調(diào)整； 3）檢查調(diào)速情況和蝸桿傳動(dòng)的嚙合情況，各檔渦輪應(yīng)該具有較好的自鎖性，齒的嚙合痕跡應(yīng)當(dāng)大于全齒工作面積的三分之一； 4主要零件的校核 本章主要是依據(jù)傳動(dòng)要求對(duì)無(wú)級(jí)變速器做一個(gè)整體的校核。鋼球的強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)的過程中已經(jīng)符合要求，變速器的承載能力主要受加壓裝置和鋼球與主、從動(dòng)錐輪之間的接觸強(qiáng)度的限制，同時(shí)在制造與安裝過程中應(yīng)保證一組鋼球的直徑的一致性。軸承采用標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)槲仐U是用于調(diào)速，其蝸桿上的軸承主要起支撐作用，受力時(shí)間短，故再此不做校核，對(duì)軸上軸承進(jìn)行強(qiáng)度與壽命計(jì)算。 4.1軸的校核 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面C，IV，V只受扭矩的作用，只管鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面C、IV，V均無(wú)需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面IV和V處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面A上受力最大。截面VI和VII顯然更不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面A左右兩側(cè)即可。 2）截面A左側(cè) 　　抗彎截面系數(shù)　　　 N·mm 抗扭矩截面系數(shù) N·mm 截面A左側(cè)的彎矩M為 N·mm 截面A左側(cè)的扭矩為 N·mm 截面上的彎矩應(yīng)力為 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸常用材料性能表查得： 截面上由于退刀槽而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻(xiàn)7查取。 因 ，經(jīng)插值后可查得k 又由文獻(xiàn)7可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有應(yīng)力集中系數(shù) (4-1) =1+0.821.26 由文獻(xiàn)7得尺寸系數(shù)；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，由表格得表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按文獻(xiàn)7得綜合系數(shù)為 (4-2) 又由文獻(xiàn)得材料特性系數(shù) ~0.2，取 ~0.1，取 于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按公式則得 (4-3) s=1.5 (4-4) 故可知其安全。 3）截面A右側(cè)同理可得 故該軸在截面IV右側(cè)強(qiáng)度也足夠的。因無(wú)過大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。因此，軸的設(shè)計(jì)校核結(jié)束。 4.2軸承的校核 輸入、輸出軸采用相同的設(shè)計(jì)，在此只要校核輸出軸的軸承是否滿足要求。 1）求兩軸承受到的徑向載荷和 將軸系部件受到的空間力系，分解為垂直面和水平面兩個(gè)力系。其中：為通過另外加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；亦應(yīng)通過另加彎矩而平移到作用于軸線上。有受力分析可知： N N N N N N 2）求兩軸承的計(jì)算軸上力和 對(duì)于6010深溝球軸承，軸承派生軸向力，其中，e為判斷系數(shù)，其值由的大小來(lái)確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取e=0.4，因此可估算 N N N N 又得： 查文獻(xiàn)7，確定，，，。 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷，進(jìn)行查表或差值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查得，取。則 4) 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?，所以按軸承2的受力計(jì)算大小來(lái)驗(yàn)算 (4-5) 綜上所述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。 5結(jié)束語(yǔ) 通過12周的時(shí)間完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠按照自己的進(jìn)度，達(dá)到預(yù)期的效果，按時(shí)完成了這個(gè)課題。鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)，起初對(duì)于這個(gè)課題很陌生，沒有思路，無(wú)從下手。通過一段時(shí)間的了解相關(guān)知識(shí)，了解無(wú)級(jí)變速器及原理后，才慢慢熟悉這個(gè)結(jié)構(gòu)，有了初步的設(shè)計(jì)思路。 之后開始慢慢復(fù)習(xí)之前所學(xué)過的《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《工程制圖》等學(xué)科，才開始了設(shè)計(jì)。期間，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》是最為主要的，一些設(shè)計(jì)的參數(shù)都必須從中得到。無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是外觀，一步步都尤為重要。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我認(rèn)識(shí)到了設(shè)計(jì)的要求，做一項(xiàng)設(shè)計(jì)，需要的是多一份認(rèn)真、多一份思考、多一份耐心。只要這樣才不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，且需注重交流，互相學(xué)習(xí)。遇到問題需查閱相關(guān)資料，或者尋求導(dǎo)師的幫助，不能自己無(wú)厘頭地瞎猜。發(fā)揮積極性，才能更有效率完成設(shè)計(jì)內(nèi)容。 “萬(wàn)丈高樓平地起”，大學(xué)四年學(xué)到的知識(shí)，現(xiàn)在才恨之少。以后工作學(xué)習(xí)的路上還很長(zhǎng)，需要一步一步學(xué)習(xí)，慢慢積累經(jīng)驗(yàn)，理論與實(shí)際并用，才能成為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育的重要階段，完成了此次設(shè)計(jì)也是完成了大學(xué)階段的一部分。預(yù)祝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成！ 參考文獻(xiàn) [1] 周有強(qiáng).機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M]. 成都:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [2] 濮良貴.繼名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第7版.北京:高等教育出版社，2001 [3] 阮忠唐.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)與選用指南[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999. [4] 趙又紅.周知進(jìn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).中南大學(xué)出版社，2012 [5] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [6] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社，第四版2012 [7] 蘇旭平.工程材料[M].湘潭大學(xué)出版社，2011 [8] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [9] 哈爾濱工業(yè)大學(xué).理論力學(xué).高等教育出版社，第七版，2009 [10] 孫恒.機(jī)械原理.高等教育出版社，第七版，2010 [11] 劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社，第五版，2010 致謝 非常感謝老師，在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到設(shè)計(jì)、修改，到繪制零件圖、裝配圖，他給予耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。在此我向他表示我誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老師，在這四期間給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們的教導(dǎo)，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！預(yù)祝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成！ 23