無級變速自行車設計-電動車變速器設計【16張CAD高清圖紙及說明書】【YC系列】

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畢 業(yè) 設 計（論文） 題目 無級變速自行車設計 專 業(yè)： 學 生 姓 名： 班 級： 學 號： 指 導 教 師： 完 成 時 間： XX學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要 本課題的主要研究內容是無級變速自行車設計。傳統(tǒng)自行車在使用過程中比較費力，并且還達不到自己想要的車速。本文鑒于上述原因，并且在分析無級變速器和自行車的基礎上，將鋼球外錐式無級變速器進行改裝，從而形成自行車無級變速裝置。該裝置通過八個鋼球利用摩擦力將動力進行輸入和輸出，用一對斜齒輪進行分度調速，從而使自行車進行無級調速，達到預想的效果。 關鍵詞：無級變速、自行車、無級變速器 ABSTRACT The main contents of this paper is continuously variable bicycle design. In the course of a conventional bicycle more demanding, and has not yet reached their desired speed. In view of the above article, and the CVT based on the analysis of the bicycle and the outer cone CVT ball be modified to form a bicycle CVT. The device will be using friction ball through eight power input and output, with a pair of helical gear indexing speed, so that the variable speed bicycle, to achieve the desired effect. Keywords: CVT, bicycles, transmission I 目 錄 摘要 I ABSTRACT I 第1章 緒論 3 1.1 自行車的發(fā)展概況 3 1.2 機械無級變速器的發(fā)展概況 4 1.3 無級變速自行車研究現(xiàn)狀 5 1.4 無級變速自行車的研究意義及實用價值 7 第2章 無級變速器總體方案的選擇 8 2.1 鋼球外錐式無級變速器 8 2.2 鋼環(huán)長錐式無級變速器 9 2.3 方案的分析與確定 9 第3章 無級變速器部分零件的設計與計算 10 3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設計與計算 10 3.2 增壓盤的設計與計算 11 3.3 輸入軸的設計與計算 12 3.4 輸出軸的設計與計算 15 3.5 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計算 17 3.6 輸入﹑輸出軸上端蓋的設計與計算 19 3.7 調速齒輪上變速曲線槽的設計與計算 19 3.8 調速機構的設計與計算 21 3.9 無級變速器的安裝 22 第4章 結論 23 參考文獻 24 II 第1章 緒論 1.1 自行車的發(fā)展概況 自行車的誕生與發(fā)展已有幾百年了，在自行車的發(fā)展歷程中自行車的結構有過幾次重大的變化，這些變化使自行車的設計發(fā)展中出現(xiàn)過“山窮水復疑無路，柳暗花明又一村”。每一次重大的變化都是自行車的設計思想上的一個大的突破，每一次大的變化都使自行車的發(fā)展進入了一個新時代。 1791年，法國人西弗拉克發(fā)明了最原始的自行車。它只有兩個輪子而沒有傳動裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅車向前滾動。 1801年，俄國人阿爾塔馬諾夫設計出世界上第一輛用踏板踩動的自行車。1817年德國人德雷斯在自行車上裝了方向舵，使其能改變行使方向。 1839年，蘇格蘭人麥克米倫制造出木制車輪，裝實心橡膠輪胎、前輪小、后輪大、坐墊較低、裝有腳踏板和曲柄連桿裝置，騎者可以雙腳離開地面的自行車。同年，麥克米倫又將木制自行車改為鐵制自行車。 1867年，英國人麥迪遜設計出第一輛裝有鋼絲輻條的自行車。 1869年德國斯圖加特出現(xiàn)了由后輪導向和驅動的自行車，同時車上采用了滾動軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。 1886年英國人詹姆斯把自行車前后輪改為大小相同，并增加了鏈條，使其車型與現(xiàn)代自行車基本相同。 1887年，德國曼內斯公司將無縫鋼管首先用于自行車生產。 1888年英國人鄧洛普用橡膠制造出內胎，用皮革制造出外胎，，以次作為自行車的充氣輪胎。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車的雛形。時至今日，自行車已成為全世界人們使用最多，最簡單，最實用的交通工具。也許人們應該永遠記住這些自行車的發(fā)明者們，他們的名字，絲毫不亞于汽車的發(fā)明者卡爾、本茨。 隨著自行車的誕生也興起了自行車運動。1868年在法國舉行了世界上首次自行車比賽，賽程為2公里。1893年第一屆世界業(yè)余自行車錦標賽創(chuàng)辦，1895年第一界世界職業(yè)自行車錦標賽創(chuàng)辦，1896年自行車比賽被列為奧運會沖要比賽項目。至盡各類自行車比賽多達幾百個，其中尤以行程3900公里的環(huán)法自行車大賽最為著名。 自行車誕生于歐洲，但20世紀卻在亞洲的中國獲得了前所未有的普及和發(fā)展?，F(xiàn)在中國的自行車產量、消費量、出口量均居世界第一。中國老百姓擁有5億多輛自行車，年出口達到2000萬輛。從某種意義上說，中國是一個自行車王國。每天清晨和落日時分，滾滾車流在中國的城市中移動，這是最為壯觀的一道風景，這是一條現(xiàn)在中國流動的長城。 50年代，自行車還是較為稀少的寵物。60、70年代，自行車已經在人們的生活中占有重要位置，縫紉機、手表、自行車被列為三大件，成為一個家庭是否富裕的象征。人們談論“飛鴿、永久”，不啻于今天人們談論“捷達、富康”，誰家的自行車丟失了，公安局，派出所會立刻偵破。在以轎車為高官專屬的年代，自行車是百姓的自豪。80，90年代，自行車的生產發(fā)生了巨大的變化，千篇一律的老樣式被五光十色的新式自行車代替。“飛鴿、永久”也不在獨享殊榮。山地車、變速車、高檔賽車、電動自行車等遍地開花。過去自行車單一的實用功能衍變出娛樂功能，人們不再僅僅是騎車而是玩車。人們對自行車的認識度也遠比50年代多。 1.2 機械無級變速器的發(fā)展概況 無級變速器分為機械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器三種，但本設計任務要求把無級變速器安裝在自行車上，所以一般只能用機械無級變速器，所以以下重點介紹機械無級變速器。 機械無級變速器最初是在19世紀90年代出現(xiàn)的，至20世紀30年代以后才開始發(fā)展，但當時由于受材質與工藝方面的條件限制，進展緩慢。直到20世紀50年代，尤其是70年代以后，一方面隨著先進的冶煉和熱處理技術，精密加工和數控機床以及牽引傳動理論與油品的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產無級變速器的限制因素；另一方面，隨著生產工藝流程實現(xiàn)機械化、自動化以及機械要改進工作性能，都需要大量采用無級變速器。因此在這種形式下，機械無級變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產的國家有美國、日本、德國、意大利和俄國等。產品有摩擦式、鏈式、帶式和脈動式四大類約三十多種結構形式。 國內無級變速器是在20世紀60年代前后起步的，當時主要是作為專業(yè)機械配套零部件，由于專業(yè)機械廠進行仿制和生產，例如用于紡織機械的齒鏈式，化工機械的多盤式以及切削機床的Kopp型無級變速器等，但品種規(guī)格不多，產量不大，年產量僅數千臺。直到80年代中期以后，隨著國外先進設備的大量引進，工業(yè)生產現(xiàn)代化及自動流水線的迅速發(fā)展，對各種類型機械無級變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠才開始建立并進行規(guī)?；a，一些高等院校也開展了該領域的研究工作。經過十幾年的發(fā)展，國外現(xiàn)有的幾種主要類型結構的無級變速器，在國內皆有相應的專業(yè)生產廠及系列產品，年產量約10萬臺左右，初步滿足了生產發(fā)展的需要。與此同時，無級變速器專業(yè)協(xié)會、行業(yè)協(xié)會及情報網等組織相繼建立。定期出版網訊及召開學術信息會議進行交流。 1.3 無級變速自行車研究現(xiàn)狀 自行車發(fā)展到現(xiàn)在已經有傳統(tǒng)的自行車演變成無級變速自行車，現(xiàn)代的無級變速自行車可謂是形式多樣，五花八門，以下是當今社會上存在的部分無級變速自行車。 1、低座無級變速自行車 由低矮形車架把一個作驅動的前輪和一個作導向的后輪連接在一塊的自行車，帶靠背的座椅安裝在車架中部，騎行者可斜躺著坐在座椅上，兩腿放在前輪二側。杠桿式曲柄無級傳動裝置固定在前輪的前上方，通過左右曲柄桿上的滑塊鉸接鏈條交替?zhèn)鲃忧拜啞２倏v把手裝于前輪的正上方，由鋼絲繩牽引后輪轉向。這樣就不會干擾車子的方向操縱。 2、人力腳踏式無級變速自行車 一種人力腳踏式無級變速自行車，在自行車車架兩側面的中軸上，安裝有錐面相對的變速輪盤組成的主動輪，主動輪兩側安裝有腳蹬兩變速輪盤輪沿掛有三角皮帶，兩盤面間安裝有壓縮彈簧；在車架的前斜梁上，安裝有由變速桿操縱可前后移動的挺桿，挺桿的近變速輪盤端安裝有可使兩變速輪盤靠近或分離的插件；在自行車后軸上的后輪輪輻兩側面支承有附輪；車架后斜梁上在三角皮帶上方安裝有可推壓三角皮帶張緊的張緊輪。自行車的行走和變速不用成組鏈輪和鏈條傳動，成本低、重量輕，可實現(xiàn)無級變速，速度轉換快，速比大。 3、帶傳動無級變速自行車 一種無級變速自行車，改進了現(xiàn)有自行車的動力傳動機構。該自行車的動力傳動機構包括以下部件：小動輪、小定輪等構成。其特征在于自行車的動力傳動機構包括以下部件：小動輪、小定輪等，與自行車后軸上的飛輪軸套固定連接，小動輪在撥叉控制下沿軸滑動；大動輪、大定輪、大動輪撥叉，大動輪、大定輪也呈錐形，兩輪大小形狀一致，錐面相對，組成帶有Ｖ形溝槽的大傳動輪，固定在自行車中軸上，大動輪在撥叉控制下沿軸滑動；Ｖ型傳動帶鑲在大小輪的溝槽中；Ｖ型帶張緊裝置裝在后軸上，其支承輪支撐傳動帶；調速器裝在車把附近，與閘線連接，閘線帶動調節(jié)大小動輪位置的撥叉。 這種無級變速自行車通過帶傳動來實現(xiàn)自行車的無級變速，傳動平穩(wěn)、噪音低、調速操作方便、變速范圍大；同時該無級變速自行車的結構簡單、易于加工，可以實現(xiàn)大規(guī)模成批生產。 4、前置往復式無級變速自行車 針對自行車的驅動、乘座和避震進行改進。包括：乘騎者坐靠休閑式椅，兩腳蹬踏前置的兩個懸搖桿曲柄，可進行弧形的曲線往復運動，用腳掌面的蹬踏角度或用手直接調動搖桿上力臂的長短實現(xiàn)無級變速，高效能的帶動撓性件驅動后輪；還包括裝卸方便且不互換的休閑式座椅和防落物防盜的可帶走座椅；簡化的全避震使乘坐舒適并使貨架攜帶的物品減小了顛簸 5、純滾動式四個檔位無級變速自行車 一種純滾動式四個檔位無級變速自行車，其中在中軸上的中心齒輪嚙合連接有一級行星輪和二級行星輪，中心齒輪的兩側分別套裝有推動盤，一側固定在腳蹬輪軸上，另一側固定在鏈輪上；二級行星輪和中心齒輪為棘輪總成與鏈輪嚙合連接，在中軸和后軸的車架體上固定有座盤，座盤上固定有升降檔位彈簧。隨時變增減速檔位，對自行車零部件無影響，制造簡單，性能可靠，操作簡單，使用方便。 6、無鏈無級變速自行車 一種無鏈條傳動，可隨意變換車速的自行車。該自行車包括車輪、把手、三角架和踏拐等，橫梁左端設有后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁右端設有中軸齒輪，齒輪與拐軸齒輪嚙合，偏心連桿的上端和杠桿的右端同軸裝在定位槽板的滑槽中，杠桿的左端與齒條連接，齒條與正反齒輪嚙合，橫梁上方設有拉簧、活動支架和鋼絲拉索。該自行車結構簡單，調速方便靈活，經久耐用，適合各種型號。 7、蓄能型-全自動無級變速自行車 一種蓄能型一全自動無級變速自行車，屬于交通工具技術領域。本實用新型的目的通過如下技術方案實現(xiàn)：主要由設置每側腳蹬上的長型齒盤交替工作，通過同側的鏈條傳動同側的飛輪，飛輪連同帶動設置在輪骨內的發(fā)條內端發(fā)條外端同輪骨固定。騎行時由于每側長型齒盤的作用，通過鏈條對同側的發(fā)條交替蓄能，從而實現(xiàn)全自動無級變速。本實用新型是現(xiàn)代變速自行車的換代產品。 8、便攜式高安全型無級變速自行車 一種新式樣的自行車。其特征是由行走機構，車椅式直立車龍頭轉向機構，杠桿式無級變速驅動機構。本裝置是由足踏杠桿式無級變速機構，車架可橫向折疊，驅動大車輪在前面，導向小車輪在后邊的行走機構與帶靠背車坐椅式的直立車龍頭轉向機構組成的自行車裝置。該裝置形體式樣，較為奇特但騎行舒適，更安全，并能折疊便攜帶。 1.4 無級變速自行車的研究意義及實用價值 改進現(xiàn)有齒輪式有級變速自行車不足。 1、換擋問題。一般變速自行車為前后輪雙齒輪組，以滿足更多種變速比。這種方式需要車主熟悉掌握變速的檔位數以搭配獲得最佳效果。無級變速自行車能夠實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，免去記憶復雜的前后輪檔位搭配，增加了易用性。 2、重心問題。普通變速自行車的變速齒輪集中在一側，造成重心偏移。易倒。無級變速采用后輪2個并排，中間放置變速器，重心居中，便于轉彎操控。 3、鏈條問題。傳統(tǒng)變速自行車存在鏈條在齒輪組空隙中調整時易掉鏈的問題。無級變速自行車采取金屬帶式無級變速方式，錐形金屬帶夾在兩個錐形輪之間，不易掉鏈。而且金屬帶以及錐形輪盤較普通齒輪鏈條性能更加優(yōu)異。減小了保養(yǎng)難度。 4、維修問題。普通變速自行車因構建過多，增加了維修難度，而無級變速自行車零件簡單，維修難度低， 5、舒適度問題?，F(xiàn)有變速自行車最多擁有前7后9共63種檔位，但其跳躍性檔位設置有可能仍然使某些人找不到適于自己的傳動比。無級變速自行車可以滿足各種人的不同需要。 6、轉彎問題。采取前輪小后輪大的設計方式，增加了轉彎的靈活性。由于主要構件集中于后輪，重心靠后，可以減小前輪小容易前翻的問題。 7、上坡問題。普通變速自行車由于前后輪同時放置變速器，重心較無級變速自行車靠前。上坡難度比后置無級變速自行車大。 8、使用價值?？梢杂行Ы档统杀?，裝配難度，維修難度，生產難度都有所降低，適于普通家居生活。 9、操作難度降低，適用于中國最早一代使用自行車卻正在慢慢老去的群體。只需轉動旋鈕即可實現(xiàn)變速。 10、外觀新穎時尚。 25 第2章 無級變速器總體方案的選擇 自行車無級變速方式多種多樣，在此，我只選擇了兩種方案參考并作比較，選出相對理想方案。該兩種方案分別是鋼球外錐式無級變速器和鋼球長錐式無級變速器，分別描述如下。 2.1 鋼球外錐式無級變速器 圖2-1 鋼球外錐式無級變速器 如圖所示，動力由軸輸入，通過自動增壓裝置，帶動主動輪同速轉動，經過一組鋼球利用摩擦力驅動輸出軸，最后將運動輸出。傳動鋼球的支承軸的兩端，嵌裝在殼體兩端蓋和的徑向弧行倒槽內，并穿過調速渦輪的曲線槽；調速時，通過蝸桿和蝸輪轉動，由于曲線槽的作用使鋼球軸線的傾斜角發(fā)生變化，導致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸轉速得到調節(jié)。其動力范圍為：Rn=9，Imax=1/Imin，P≤11 kw ，ε≤4% ，η＝0、80～0、92 。此種變速器應用廣泛。 從動調速齒輪的端面分布一組曲線槽，曲線槽數目與鋼球數相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當轉動主動齒輪使從動齒輪轉動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸繞鋼球的軸心線擺動，傳動輪以及從動輪與鋼球的接觸半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調速。具體分析為：主要由兩個錐輪和一組鋼球組成。主、從動錐輪和分別裝在軸上，鋼球被壓緊在兩錐輪的工作錐面上，并可在軸上自由轉動。工作時，主動錐輪依靠摩擦力帶動鋼球繞軸旋轉，鋼球同樣依靠摩擦力帶動從動錐輪轉動。軸傳動比 ，由于 ，所以 。調整支承軸的傾斜角與傾斜方向，即可改變鋼球的傳動半徑r1和r2，從而實現(xiàn)無級變速。 2.2 鋼環(huán)長錐式無級變速器 鋼環(huán)長錐式無級變速器一種早期生產的環(huán)錐式無級變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動增壓而無需增壓裝置。由于采用兩軸線平行的長錐替代了兩對分離輪，并且通過移動鋼環(huán)來進行變速，所以結構特別簡單。但由于長錐的錐度較小，故變速范圍受限制。 這種變速器屬升、降速型，其機械特性技術參數為：傳動比 i21 = n2/n1 =2～0、5,變速比Rb = 4,輸入功率P1=（0、1～2、2） kw ，輸入轉速 n1=1500 r/min ,傳動效率η＜85% 。一般用于機床和紡織機械等、 2.3 方案的分析與確定 鋼球長錐式無級變速器結構很簡單，且使用參數更符合我們此次設計的要求，但由于在調速過程中，怎樣使鋼環(huán)移動有很大的難度，需要精密的裝置，如果此裝置用于自行車，成本會大大的提高，顯得不合理。 而鋼球外錐式無級變速器的結構也比較簡單，原理清晰，各項參數也比較符合設計要求，故選擇此變速器。只是字選用此變速器的同時須對該裝置進行部分更改。 須更改的部分是蝸輪蝸桿調速裝置部分。因為我們是選用了8個鋼球，曲線槽設計，一個曲線槽跨度是900，也就是說自行車從最大傳動比調到最小傳動比，需要使其轉過900，而普通蝸輪蝸桿傳動比是1/8，那么其結構和尺寸將完全不符合我們設計的要求。為此，我們想到了將它們改為兩斜齒輪傳動，以用來調速。選用斜齒輪是因為斜齒輪傳動比較平穩(wěn)。在設計過程中，將主動斜齒輪的直徑設計成從動斜齒輪的3/4，這樣只要主動輪轉動1200，那么從動輪就會轉動900，符合設計要求。 第3章 無級變速器部分零件的設計與計算 鋼球外錐式無級變速器零件的設計與計算包括主﹑從動錐齒輪，增壓盤，調速齒輪上變速曲線槽，輸入軸，輸出軸，輸入﹑輸出軸上軸承，輸入﹑輸出軸上端蓋，調速機構等部分的設計與計算，以下各章節(jié)分別介紹以上內容。 3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設計與計算 輸入功率 =0、4039 kw 其中：, kg, kg, , km/h m/s, 輪胎直徑： mm 由力學知識可得：輪胎所產生的轉矩與鋼球摩擦所產生的轉矩應平衡 其中： mm ,， , Q為鋼球所受正壓力 代入數據可得： σHmax=1353×=1353×=56284/dq 由于傳動件的[σj]=2200～2500 Mpa帶入上式得： ～ mm ,取 dq=25 mm,鋼球數 輸出轉速 n2==142、3 r/min 輸入轉速 n1=142、3/(0、75～1、22)=189、7～116、6 r/min 傳動比 變速范圍 鋼球支軸的極限轉角θ 增速方向 減速方向 圓錐工作直徑 mm 鋼球中心圓直徑 mm 鋼球側隙 []×=[]×25=2、43 mm 外環(huán)內經 mm 外環(huán)軸向截面圓弧半徑 R=(0、7～0、8)×dq=(0、7～0、8)×25=17、5～20 mm ,取 R=18 mm 錐輪工作圓之間的軸向距離 mm 3.2 增壓盤的設計與計算 增壓盤的作用直徑 = (0、5～0、6) × D1 = (0、5～0、6) × 54 = 27～32、4 mm 取 mm 滑動摩擦角 增壓盤V形槽傾角 λ=arctan =14、850 傳動鋼球的確接觸應力為 σ=1353×=1353×=2251、35 Mpa ≦[σj] 每個鋼球作用在V形槽側面的正壓力 Qy= =651、6 N 用鋼球增壓裝置時 σjmax=1370×=1370× =4865、6 Mpa ≤[σj] 其中：[σj]為4000～5000 Mpa 鋼球半徑 mm mm 碟形彈簧預緊力為200 N ,結構設計如下圖所示： 圖3-1 增壓裝置 3.3 輸入軸的設計與計算 1、輸入軸上傳遞的功率為 kw 轉速 n1=189、7～116、6 r/min ,取 n1=135 r/min 轉矩 T1=9550000=9550000×=28572 N·mm 2、如圖所示，作用于錐輪的正壓力 Q 圖3-2 正壓力計算示意圖 由前計算可知： , 其中mm 所以 N 單個錐輪的軸向力 Fa=徑向力 N 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是40Cr ,調質處理 、取A0=100 ,于是得： dmin = =100×=14、4 mm ,取 dmin=14、5 mm 4、軸的結構設計 圖3-3 輸入軸 如圖所示，Ⅰ-Ⅱ段裝飛輪， Ⅱ-Ⅲ段裝端蓋， Ⅲ-Ⅳ段裝軸承，規(guī)格是d=17 mm , Ⅳ-Ⅴ段為軸肩，d=19、4 mm,Ⅴ-Ⅵ段裝軸承，規(guī)格d=12 mm ,Ⅵ-Ⅶ ,Ⅶ-Ⅷ段裝壓緊裝置以及裝錐輪，具體尺寸如零件圖所示 求軸上的載荷 Ⅱ-Ⅲ段不承受徑向載荷 兩軸承的距離為 mm 飛輪壓軸力方向線與軸承的距離為 mm 圖3-4 壓軸力受力模型 a、計算壓軸力Fp Fe=1000 v= 選定鏈條型號和節(jié)距 查《機械設計》表，單排鏈 kw r/min由PCA和n’的值查《機械設計》圖9-11，得可選10A-1，鏈條節(jié)距 mm 故 v==0、904857 m/s 所以 Fe==446、4 N 所以 n（鏈條水平布置時的壓軸力系數KFP=1、15） b、 所以 N 所以 n 計算最大彎矩 N、mm 5、校核扭矩 T=9550000=9550×=28572 N·mm σCA== =34、7 Mpa﹤[σ-1]=60 Mpa 鍵槽處軸的校核 W(c)===224、7 σ（AC）== 57、22 Mpa ＜[σCA]=60 Mpa 6、鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 ，鍵槽軸深 σp===147、8 Mpa≤ [σp]=120～150 Mpa 滿足條件 花鍵校核 σp=2T×103/(ψzhldm) 其中： ψ為載荷分配不均系數，取0、8 花鍵齒數 齒的工作長度 mm 花鍵齒側的工作高度 mm 花鍵的平均直徑 mm σp===41、34 Mpa ≤ [σp]=40～70 Mpa 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經熱處理，故滿足要求 3.4 輸出軸的設計與計算 1、輸出軸上的傳遞功率為 kw 轉速 r/min 于是轉矩 T2= =9550000×=23311、9 N·mm 2、作用于錐輪的正壓力 Q 由前計算可知： , 其中mm 所以 Q= N 單個錐輪的軸向力 Fa=徑向力 3、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是40Cr ,調質處理 、取A0=100 ,于是得： dmin = =100×=13、5 mm 取d=14、5 mm 4、軸的結構設計 圖3-5 輸出軸 Ⅱ-Ⅷ段與輸入軸的Ⅱ-Ⅷ段完全相同，只有Ⅰ-Ⅱ段不一樣，輸出軸Ⅰ-Ⅱ段裝的是后輪軸。這樣設計便于統(tǒng)一加工、 5、求軸上的載荷 兩軸承的距離為 mm 壓軸力F合壓與軸承的距離為mm 圖3-6 壓軸力受力模型 如上圖所示 F合壓===558、1 N N 所以 N N 6、計算最大彎矩 N 7、校核扭矩 所受扭矩： N·mm A處校核 σCA==52、3 Mpa ＜ [σCA] Mpa C出校核 W(c)===224、7 σ（AC）==41、5 Mpa ＜[σCA]=60 Mpa 故校核安全 8、鍵強度的校核 平鍵的尺寸為，鍵槽軸深 σp===26、8 Mpa ≤ [σp]=120～150 Mpa 滿足條件 花鍵校核σp=2T×103/(ψzhldm) 其中： ψ為載荷分配不均系數，取0、8 花鍵齒數 mm 齒的工作長度 花鍵齒側的工作高度 mm 花鍵的平均直徑 mm σp===29、99 Mpa ≤ [σp]=40～70 Mpa 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經熱處理，故滿足要求 3.5 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計算 1、 輸入軸上軸承的壽命計算 圖3-7 輸入軸軸承受力計算示意圖 N 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以 軸承2的當量載荷為 N 軸承1的當量載荷為 N 所以 Lh1= ==1088 h Lh2== h 2、 輸出軸上軸承的壽命計算 圖3-8 輸出軸軸承受力計算示意圖 N 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以軸承1的當量載荷為 N 軸承2的當量載荷為 N 所以 Lh1===1127、3 h Lh2== h 3.6 輸入﹑輸出軸上端蓋的設計與計算 密封件的設計如下：見下圖3-9 軸徑 mm ， mm ， mm ， mm 端蓋的設計及計算如下：見下圖 3-10 圖3-9 密封圈 圖3-10 端蓋 螺釘直徑 mm mm mm mm mm ,取 4 mm mm D4=D–﹝10～15﹞ mm mm D6=﹝2～4﹞==32 mm mm , mm , mm 主從動軸一樣、 3.7 調速齒輪上變速曲線槽的設計與計算 槽的張角ψ=800～120 ,取ψ=900。 (1)變速曲線槽的槽形曲線為圓弧，中心線上三個特殊點 A，B，C的坐標系（以O為極點）分別為： 時, mm 其中：（0、5～1、0）=（0、5～1、0）=15、5 mm I=1時 ，ψB= ==49、460 mm 時 ，, mm 圖3-11 調速論 (3)用通過三點作圓弧的方法確定槽圓弧確定曲線半徑R和中心O” (4)要求傳動比Ix與齒輪轉角ψ呈線性變化時，槽形曲線方程為： R（ψ）=0、5D3+lsinθ =0、5D3+lsin｛arctan[]｝ =0、5×71、7+15、5sin｛arctan[]｝ =35、85+15、5sin(arctan) 3.8 調速機構的設計與計算 調速機構采用兩斜齒輪分度調速。 1、調速齒輪的設計與計算 模數 mm 螺旋角 法面壓力角 端面壓力角 所以 基圓柱螺旋角 所以 法面齒距 mm 端面齒距 mm 法面基圓齒距 mm 法面齒頂高系數 法面頂隙系數 分度圓直徑 mm 基圓直徑 mm 齒頂高 mm 齒根高 mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 法面齒厚 mm 端面齒厚 mm 當量齒數 2、主動斜齒輪的設計與計算 模數 mm 分度圓直徑 mm 基圓直徑 mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 當量齒數 兩齒輪的寬度均為 5 mm 但主動斜齒輪只需轉過1200，只需做成不完全齒輪。 3.9 無級變速器的安裝 無級變速器的輸出軸上安裝著自行車的后輪，輸入軸上安裝自行車的后飛輪，整個變速器位于后輪右側。變速器的主動調速齒輪上安裝搖桿，該搖桿可以伸縮，這樣在不調速時保證搖桿空間尺寸較小。搖桿可轉動1200，這樣可帶動從動調速論轉動900,從而使自行車速度在最大速度和最小速度之間變動。 1、4、7-端蓋 2-軸承 3-套筒 5-軸套 6-軸管 圖3-12 變速器安裝示意圖 自行車后輪與輸出軸的安裝方式如上圖所示，1、4、7端蓋是用來密封，保護軸承5的，普通自行車的后軸管和花盤是分開的，我這里把它們作成一個整體，即軸管6，與后軸用鍵連，軸套5的作用是軸向定位軸管，軸承2與軸采用過盈配合。 第4章 結論 到此為止，在老師的指導、學生的幫助及自己努力下順利完成了本次畢業(yè)設計的設計。設計注重的就是“態(tài)度”問題，沒有一個好的、嚴謹的態(tài)度，就算設計一年也不可能把課題完成。在設計期間，我體會到：只要你肯去下工夫，什么事都難不倒你。本次設計我覺得我最大的一個收獲是：不管遇到什么困難，只要你肯問、肯交流、肯去查資料，就一定能夠把問題給解決。也就因為這樣，我學會了如何去查工具書，查專業(yè)資料，因為查工具書也是一種技能。另外我從設計過程中鍛煉了自己的一項技能，那就是Auto CAD繪圖能力。因為畢業(yè)設計需要畫很多裝配圖、零件圖，這大大提高了自己的繪圖速度，再加上繪圖過程中的修修改改，讓我知道了好多CAD的繪圖標準。在設計過程中，我學到了同學之間的互相溝通、協(xié)調，體現(xiàn)了團隊主義精神。 通過這次畢業(yè)設計我終于發(fā)現(xiàn)了我有很多欠缺的地方。在即將完成工作的同時，我才覺得我還有很多東西沒有學到，在設計的過程中，由于專業(yè)知識的欠缺，使得自己在設計的時候很吃力，有好多是以前學過的，但是由于時間的淡化，漸漸忘記了，還有也是以前學過的，但因為當時的自己處于困惑的狀態(tài)，沒有好好的學，現(xiàn)在想起來確實有點可惜了。 最后感謝我的老師、同伴及所有幫助我的人。祝你們身體健康、心想事成、萬事如意！同時也祝愿我的母校越來越好。 參考文獻 [1]濮良貴,紀名剛、機械設計[M]、第八版、西安:高等教育出版社, 2005、 [2]孫恒,陳作模、機械原理[M]、第六版、西安:高等教育出版社, 2000、 [3]徐灝、機械設計手冊[M]、第三卷、北京:機械工業(yè)出版社, 1991、 [4]吳宗澤,羅圣國、機械設計課程設計手冊[M]、第三版、北京:高等教育出版社, 2006、 [5]周良德,朱泗芳、現(xiàn)代工程圖學[M]、湘潭:湖南科學技術出版社, 2000、 [6]周有強、機械無級變速器[M]、成都:機械工業(yè)出版社, 2001、 [7]李新,洪泉,王艷梅、國內外通用標準件手冊[M]、南京:江蘇科技出版,鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F, 2006、 [8]葛志淇、機械零件設計手冊[M]、天津:冶金工業(yè)出版社,1980、 [9] 廖念釗、 互換性與技術測量[M]、 北京: 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