鋼球錐輪式無級變速器設計【11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務書+開題報告】,11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務書+開題報告,鋼球錐,輪式,無級,變速器,設計,11,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,任務書,開題,報告 本科畢業(yè)設計任務書 信息與機電工程系 填寫時間： 課題名稱 鋼球錐輪式無級變速器的設計 學生姓名 專業(yè)、學號 畢業(yè)設計 基本要求、重點需要 研究的問題 基本要求： 1、鋼球錐輪式無級變速器的結構設計。 2、輸入功率P=11kw，輸入轉速n=1500rpm，調(diào)速范圍R=5。 3、運用CAD等繪圖軟件繪制重要零件圖，完成A0裝配圖紙1張。 4、設計說明書一份。 重點研究問題： 1、無級變速器的原理及其結構。 2、變速原理的傳動結構的實現(xiàn)。 計劃 進度 安排 1、 熟悉課題及資料。 2、 調(diào)研及收集材料。 3、 方案的思考與設計。 4、 結構的設計與計算。 5、 無級變速器零件圖的設計。 6、 無級變速器裝配圖的設計。 7、 完善說明書，及總結。 應收集 的資料 及主要 參考文獻 阮忠唐.機械無級變速器設計與選用指南[M].北京:化學工業(yè)出版社，1999. 濮良貴.繼名剛.機械設計[M].第7版.北京:高等教育出版社，2001 指導教師（簽名）： 職稱： 系（教研室）主任（簽名）： 分管院長（簽章）： 本科畢業(yè)設計開題報告 設計題目： 鋼球錐輪式無級變速器的設計 專業(yè)年級： 學 號： 姓　 名： 指導教師、職稱： 一、本設計課題的目的意義，主要及擬解決的關鍵性問題（附參考文獻） 目的意義：了解無級變速這種傳動裝置, 在輸入轉速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉速在一定范圍內(nèi)不斷變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉過程中各種不同情況的要求。 關鍵性問題：對鋼球錐輪式無級變速器結構的設計。 二、本設計課題的主要設計、預期設計結果 主要設計：鋼球機械無級變速器結構的設計；選擇鋼球外錐式機械無級變速器，對其進行機構設計；對關鍵部件進行強度校核和壽命校核。 預期設計結果：對于傳動結構的實現(xiàn), 調(diào)速過程不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速。 三、設計方法和步驟 1.收集資料，了解本設計的相關問題，查看相關文獻。 2.方案思考，確定初步本案。 3.對結構進行分析，分析受力情況、載荷條件，計算相關參數(shù)。 4.計算設計零件的尺寸。 5.設計圖紙，對主要零件圖進行繪制。 6.零件校核，軸承校核等。 7.總裝，撰寫裝配過程需注意的問題，繪制裝配圖。 四、設計工作的總體安排及進度 1.熟悉課題及資料（1周） 2.調(diào)研及收集材料（2周） 3.方案的思考與設計（3-4周） 4.結構的設計與計算（5-7周） 5.無級變速器零件圖的設計（8-9周） 6.無級變速器裝配圖的設計（10-11周） 7.完善說明書，及總結（12周） 五、指導教師審查意見： 簽字：　　　　　　 年　月　日 六、系(教研室)審查意見： 簽字：　　 年　月　日 七、學院審查意見： 分管院長簽章： 年　月　日 摘要 無級變速器可以適應不斷變化的工藝要求，機械化和工藝開發(fā)的驅動器提高了設備的機械性能和自動化性能。本文描述的機械摩擦無級變速器，設計的計算方法，用的材料和密封潤滑等的知識的基本結構，以及作為該無級變速器設計的原理和理論基礎。 本設計是通過改變球半徑來實現(xiàn)球錐輪無級變速器的輸出軸速度的連續(xù)變化來作用中間球錐形輪驅動部件工作。本文包括無級變速器的基礎理論原理、設計計算的方法、材料和潤滑等的知識的基本結構。分析主、從動輪，球和軸在傳輸過程中的傳力之間的關系；球、錐輪設計公式的詳細推導；和選擇用于計算具體的設計參數(shù)；繪制的零件圖、裝配圖和主傳動組件；計算出的CVT鋼球錐輪裝配圖和主傳動組件，此傳輸技術的結構和要求的其它方面表現(xiàn)更清晰。 該無級變速器具備良好的結構及性能上的優(yōu)勢，具有很強的實用價值，可作為大規(guī)模生產(chǎn)的無級變速器。其主要特點是：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。4、光滑、耐沖擊性強；5、輸出功率較大；6、壽命長；7、速簡單、可靠；8、維護方便。 關鍵詞：無級變速、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機械無級變速的發(fā)展情況 4 1.2機械無級變速的特點和應用 4 1.3機械無級變速的研究現(xiàn)狀 5 1.4畢業(yè)設計的內(nèi)容和要求 6 2總體方案的選擇 7 2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無級變速器 7 2.2鋼球長錐式（RC）無級變速 8 2.3方案的比較與選擇 8 3主要零件的計算和設計 9 3.1鋼球與主、從動錐輪的計算與設計 9 3.2加壓盤的計算與設計 12 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計算與設計 13 3.4輸入、輸出軸的計算與設計 14 3.5輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計 15 3.6輸入、輸出軸上軸承的計算與設計 15 3.7調(diào)速機構的計算與設計 15 3.8無級變速器的裝配 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結束語 22 參考文獻 23 致謝 24 1引言 1.1機械無級變速的發(fā)展情況 機械無級變速器是一種傳動裝置，其功能特征主要是：在輸入轉速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉速在一定范圍內(nèi)不斷變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉過程中各種不同情況的要求。其結構特征主要是：需由變速的傳動機構、調(diào)速機構及加壓裝置或輸出機構三部分組成。它在配合減速器傳動時可進一步擴大變速范圍與輸出轉矩，對提高產(chǎn)品產(chǎn)量，適應產(chǎn)品變換需要、節(jié)約能源、實現(xiàn)整個系統(tǒng)機械化、自動化等各個方面具有顯著的效果。目前已成為一種通用的傳動元件，并在工業(yè)廣泛應用。 機械無級變速器最初是在19世紀70年代出現(xiàn)，由于當時受材料與工藝技術的條件限制，發(fā)展很慢。直到20世紀70年代以后，一方面隨著當今先進冶煉和熱處理的技術，精密儀器加工和數(shù)控機床以及牽引傳動的理論與油品出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產(chǎn)無級變速器的限制性因素；另一方面，隨著生產(chǎn)工藝流程實現(xiàn)機械化、自動化以及要求改進機械的工作性能，需要大量采用無級變速器。因此在這種形勢下，機械無級變速器獲得快速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國有日本、德國、美國和俄國等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈式、帶式及脈動式四大類，約30多種結構型式。 1.2機械無級變速的特點和應用 機械無級變速器的適用范圍廣，有在驅動功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)的轉速以產(chǎn)生相應驅動力矩者（如化工行業(yè)中攪拌機，即需要的隨著攪拌物料粘度、阻力增大而可以相應減慢攪拌速度）；有根據(jù)工作要求需要調(diào)節(jié)速度（如起重運輸機械要求隨物料及運行區(qū)段的變化而能相應改變提升或運行速度，食品機械中的烤干機或制藥機要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉移速度）；為了獲得恒定工作速度或者張力而需要調(diào)節(jié)速度（如斷面切削機床加工時需保持恒定的切削線速度，電工機械中的繞線機需保持恒定的卷繞速度，紡織機械中的漿紗機和輕工機械中的薄膜機都需喲調(diào)節(jié)轉速以保證恒定的張力等）；為了適應整個系統(tǒng)中各種工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運轉速度以及需要配合自動控制者（如各種各樣的半自動或全自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；為了探求最佳效果而需變換速度者（如試驗機械或者離心機需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；為了節(jié)約能源而需進行調(diào)速者（如風機、水泵等）；此外，還有按各種規(guī)律的或者不規(guī)律的變化而進行速度調(diào)節(jié)以及實現(xiàn)自動或程序控制等。 綜上所述，可以看出采用無級變速器，尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍和輸出轉矩，能更好地適應各種情況要求，使之效果最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應產(chǎn)品變換需要、節(jié)約能源、實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。故無級變速器目前已成為一種基本通用傳動形式，應用于紡織、化工、輕工、食品、包裝、電工、機床、起重運輸?shù)V山冶金、農(nóng)業(yè)、工程、國防及試驗等各類機械。 1.3機械無級變速的研究現(xiàn)狀 隨著我國在基礎設施和重點建設項目的投入增大，重型載貨車在市場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，重型汽車變速器正向多極化、大型化的方向發(fā)展。現(xiàn)在，我國已經(jīng)對變速箱設計，從整機匹配到構件的干涉判別和整個方案的綜合判別，直到齒輪和離合器等的校核都開發(fā)了許多計算機設計的軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設計與制造。因此，還需要進一步加強。我國的汽車技術還需要進一步發(fā)展。 隨著科技的不斷進步，CVT技術的不斷成熟，汽車變速箱最終會由CVT替代手動的變速箱（MT）和自動的變速箱（AT），無級變速汽車是當今汽車發(fā)展的主要趨勢，但是，我國還未掌握全套的汽車自動變速箱技術，也就還沒有形成市場所需的成熟的汽車無級變速箱產(chǎn)品。有人主張直接從國外引進先進的汽車自動變速箱技術，然而國外所有相關公司都想直接從國外把汽車自動變速箱產(chǎn)品銷售到中國市場或者在中國建立獨資企業(yè)就地生產(chǎn)銷售產(chǎn)品，不愿與中國的企業(yè)合作開發(fā)生產(chǎn)，從中獲取高額壟斷利潤。 目前實際應用的CVT有：復合帶式CVT、金屬帶（推塊）式CVT、錐盤滾輪式CVT及擺銷鏈式CVT。金屬帶（推塊）式CVT開發(fā)最早，應用最廣。 國內(nèi)機械無級變速器基本上是在 20世紀60年代前后起步，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(chǎn)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的增加，專業(yè)廠開始建立并進行規(guī)?；a(chǎn)，一些高等院校也開展了相關領域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展，現(xiàn)在，國內(nèi)機械無級變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)、到情報信息的各方面已組成一較完整的體系，發(fā)展為機械領域中一個新興行業(yè)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的機械無級變速器大都是仿制國外的產(chǎn)品，主要系列產(chǎn)品類型有： 1）摩擦式無級變速器：（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）齒鏈式無級變速器：（1）滑片鏈式；（2）滾柱鏈式；（3）鏈式卷繞式 。 3）帶式無級變速器：（1）普通V帶；（2）V帶； 4）脈動式無級變寬速器：（1）三相并列連桿式 (GUSA型) （2）四相并開連桿式(Zero-Max 型)。 其中行星錐盤式無級變速器的通用性較強，結構和工藝較簡單，工作可靠，綜合性能優(yōu)良，尤其能適應各種生產(chǎn)流水線的需要，故應用最廣，產(chǎn)量最大，其年產(chǎn)量約占機械無級變速器總產(chǎn)量50 %以上。 通過前一階段實踐，掌握了現(xiàn)有技術之后，近年來國內(nèi)機械無級變速器的研發(fā)生產(chǎn)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向，主要是：對原有產(chǎn)品的創(chuàng)新改進，研制開發(fā)汽車用無級變速器。 創(chuàng)新研制新型（車用和通用）無級變速器。主要特點：（1）不用摩擦式變速傳動而多半以連桿脈動式無級變速器傳動為主或采取鏈式傳動；（2）實現(xiàn)大功率、恒功率或者告訴；（3）結構簡單、緊湊，并獲得優(yōu)良的性能。 上述情況說明，國內(nèi)無級變速器的研制生產(chǎn)已由過去的仿造階段進入了創(chuàng)新階段，由小功率往大功率、一般技術向高新技術發(fā)展，今后有將會出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代無級變速器。 1.4畢業(yè)設計的內(nèi)容和要求 內(nèi)容：鋼球機械無級變速器結構的設計；選擇鋼球外錐式機械無級變速器，對其進行機構設計；對關鍵部件進行強度校核和壽命校核。 要求：輸入功率P=11kw，輸入轉速n=1500rpm，調(diào)速范圍R=5；變速器尺寸要合理、輕便；結構設計時應使制造成本盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要勻稱，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過程不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速；關鍵部件滿足強度和壽命要求；繪制零件圖與裝配圖。 2總體方案的選擇 鋼球錐輪式無級變速類型有很多，在此，選擇兩種方案進行比較，選出理想的方案。這兩種方案分別是鋼球外錐式（Kopp-B型）無級變速器和鋼球長錐式（RC型）無級變速器。 2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無級變速器 鋼球外錐無級變速器，動力由主軸輸入，通過自動加壓裝置，帶動主動輪同速轉動，經(jīng)一組（6個）鋼球利用摩擦力驅動外環(huán)和從動錐輪，再經(jīng)錐輪、自動加壓裝置、驅動輸出軸，最后將動力輸出。傳動鋼球的支撐軸的兩端裝在殼體兩端蓋的徑間弧形導槽內(nèi)，并穿過調(diào)速蝸輪的曲線槽；調(diào)速時，通過蝸桿讓蝸輪轉動。由于曲線槽（相當于一個控制凸輪）的作用，使鋼球軸心線的傾斜角發(fā)生變化，導致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸的轉速來得到調(diào)節(jié)。 從動調(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(diào)速。中間輪為一鋼球，主、從動輪式母線均為直線錐輪，接觸處為點接觸。主、從動輪的軸線在一直線上，調(diào)速時主從動輪工作半徑不變，而是通過改變中間輪的回轉軸線的傾斜角θ借以改變其兩側的工作半徑來實現(xiàn)變速。如圖2-1為其特性曲線： 圖 2-1 無級調(diào)速的特性曲線 2.2鋼球長錐式（RC）無級變速 鋼球長錐式無級變速器為一種早起生產(chǎn)的鋼球長錐式無級變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動加壓而無需加壓裝置。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。 RC型變速器屬升降速型，技術參數(shù)為：傳動比i=2~0.5，變速比R=4，輸入功率P=（0.1~2.2）kw，輸入轉速=1500r/min，傳動效率<85%。一般用于機床和紡織機械等。如圖2-2是RC型變速器的機械特性： P2，T2 P2 T2 O n2 圖2-2 機械特性曲線 2.3方案的比較與選擇 鋼球長錐式（RC型）無級變速器結構很簡單，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)移動有很大的難度，需要精密裝置，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，Koop-B型無級變速器有幾個特點：1.輸入軸與輸出軸同軸線，結構緊湊并對稱，便于制造，輸入輸出端可以互換。2.具有傳動效率高、滑動率低以及恒功率輸出特性。3.變速范圍打。4.有自動加壓裝置。5.能再運轉過程中調(diào)速。6.目前最大傳動功率為11kw。各項參數(shù)也比較符合設計要求，因此選擇此變速器為設計方案。 3主要零件的計算和設計 設計一臺外錐式無級變速器，輸入功率為P=11kw，R=5，n=1500rpa。選用Y132M-4型電機驅動（P=7.5kw，n=1440rpa，η=0.87，質(zhì)量m=81kg，額定電流=15.4A，輸入轉速=750rpa。）機械設計課程設計手冊中查得。 3.1鋼球與主、從動錐輪的計算與設計 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，對形成白點敏感性能大，有回火脆性。）表面硬度HRC61，摩擦系數(shù)μ=0.04，許用應力，屬于點接觸，查文獻3得知傳動件[σ]=2200~2500MPa，壓力元件[σ]=4400~5000MPa。 預選參數(shù)：錐輪錐頂半角α=45，傳動鋼球個數(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 鋼球外錐式機械無級變速器設計簡圖 運動參數(shù)的計算 各尺寸對應圖3-1標注尺寸，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角： 計算確定傳動鋼球直徑dq： 由查文獻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 演算接觸應力為 (3-2) 在許用接觸應力范圍之內(nèi)，故可用。 計算尺寸： 鋼球中心圓的直徑 鋼球的側隙 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加壓盤的計算與設計 鋼球式自動加壓裝置由加壓盤，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端面上各有的幾條均勻分布的V型槽。每個槽內(nèi)有一個鋼球，中間以保持架、保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預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)驗公式取 所以軸向壓緊力 法向壓緊力 故接觸強度不足 (3-4) 改用腰鼓形滾子8個，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3得，按，得 帶入=23397.958kgf/cm2 (3-6) 工作應力在許用范圍內(nèi)，故可用。 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計算與設計 整個調(diào)速過程通常在蝸輪轉角的范圍內(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，他們的極坐標（O點為極點）分別為： A： ， B：， C：， 定出A、B、C三點，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、輸出軸的計算與設計 為了防止當軸向或周向相對運動軸部件除了空轉的要求，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稱性，采用錐輪標準的推薦直徑為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度，取，；Ⅱ軸段安裝加壓盤的一側以及軸承，加壓盤用花鍵移動實現(xiàn)對錐輪加壓，取花鍵 GB/T1144-87，軸承同時受到徑向力和軸向力作用，初步選擇滾動軸承加上退刀槽，取，；Ⅲ軸段對軸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軸承，因為受軸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，便于對軸承添加潤滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標準取，；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度，因為主、從動錐輪一致，軸上零件分布也一樣，同時為了節(jié)約成本和工藝，選擇主、從動軸完全一致。詳見零件圖WJBSQ-0002。 3.5輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計 端蓋的尺寸由無級變速器外形和軸承的結構來決定的，使其便于拆裝和對軸承添加潤滑劑，且左右兩個端蓋相同。詳見零件圖WJBSQ-0004。 3.6輸入、輸出軸上軸承的計算與設計 軸承是標準件，根據(jù)參數(shù)選擇相應的軸承，主、從動軸Ⅱ段上因為軸承受到軸向力和徑向力的作用，查文獻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，選擇角接觸球軸承7011GB/T292-94；根據(jù)軸承的參數(shù)，兩個軸承的基本額定動載荷都大于10KN，因此角接觸球軸承采用正裝可滿足使用要求。 3.7調(diào)速機構的計算與設計 調(diào)速操縱機構的作用：根據(jù)工作要求以手動或自動控制方式，改變滾動體間的尺寸比例關系，來實現(xiàn)無級調(diào)速。同時通過速度表表盤上的指針直接指出任一調(diào)速位置時的輸出速度（或傳動比）。 根據(jù)變速器中傳動機構與滾動體形狀的不同，對應的調(diào)速機構也不同，但基本原理都是將其中某一個滾動體沿另一個（或幾個）滾動體母線移動的方式來進行調(diào)速。 一般滾動體均是以直線或圓弧為母線的旋轉體。因此，調(diào)速時使?jié)L動體沿另一滾動體表面做相對運動的方式，只有直線移動和旋轉（擺動）兩種方式。這樣可將調(diào)速機構分為下列兩大類： （1）通過使?jié)L動體移動來改變工作半徑的； 主要用于兩滾輪的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉軸線平行或相交時，移動和方向是兩輪的接觸線方向。 （2）通過使?jié)L輪軸線的偏轉來改變工作半徑的； 主要用于滾輪的母線為圓弧的情況，鋼球外錐式無級變速器是采用第二種調(diào)速類型，通過渦輪-凸輪組合機構，經(jīng)渦輪轉動再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉動，以實現(xiàn)鋼球主、從動側工作半徑的改變。 調(diào)速渦輪在設計上應保證避免與其他零件發(fā)生干涉，同時采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動變速而失穩(wěn)。詳見圖紙WJBSQ-0006。 根據(jù)整體設計，蝸桿傳動的基本尺寸及參數(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 傳動比i 壓力角 導程角方向 模數(shù) 200 53 20o 左 6.3 3.8無級變速器的裝配 1、無級變速器的裝配 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械油； 3）裝入軸承前，應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涂上密封膠，避免漏油； 5）每個緊固螺栓應該按要求鎖緊； 2、無級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)墊片的增減來調(diào)整； 3）檢查調(diào)速情況和蝸桿傳動的嚙合情況，各檔渦輪應該具有較好的自鎖性，齒的嚙合痕跡應當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)傳動要求對無級變速器做一個整體的校核。鋼球的強度校核在設計的過程中已經(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、從動錐輪之間的接觸強度的限制，同時在制造與安裝過程中應保證一組鋼球的直徑的一致性。軸承采用標準件，因為蝸桿是用于調(diào)速，其蝸桿上的軸承主要起支撐作用，受力時間短，故再此不做校核，對軸上軸承進行強度與壽命計算。 4.1軸的校核 1）判斷危險截面 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力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，所以截面C、IV，V均無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面IV和V處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，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左右兩側即可。 2）截面A左側 　　抗彎截面系數(shù)　　　 N·mm 抗扭矩截面系數(shù) N·mm 截面A左側的彎矩M為 N·mm 截面A左側的扭矩為 N·mm 截面上的彎矩應力為 截面上的扭轉切應力 軸的材料為45號鋼，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力集中系數(shù)及按文獻7查取。 因 ，經(jīng)插值后可查得k 又由文獻7可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有應力集中系數(shù) (4-1) =1+0.821.26 由文獻7得尺寸系數(shù)；扭轉尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，由表格得表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面強化處理，即，按文獻7得綜合系數(shù)為 (4-2) 又由文獻得材料特性系數(shù) ~0.2，取 ~0.1，取 于是，計算安全系數(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右側同理可得 故該軸在截面IV右側強度也足夠的。因無過大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。因此，軸的設計校核結束。 4.2軸承的校核 輸入、輸出軸采用相同的設計，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力系。其中：為通過另外加轉矩而平移到指向軸線；亦應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）求兩軸承的計算軸上力和 對于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7，確定，，，。 3）求軸承當量動載荷，進行查表或差值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對軸承1 對軸承2 因為軸承運轉中有中等沖擊載荷，查得，取。則 4) 驗算軸承壽命 因為，所以按軸承2的受力計算大小來驗算 (4-5) 綜上所述可得，該設計符合工程要求。 5結束語 通過12周的時間完成了本次畢業(yè)設計，能夠按照自己的進度，達到預期的效果，按時完成了這個課題。鋼球錐輪式無級變速器的設計，起初對于這個課題很陌生，沒有思路，無從下手。通過一段時間的了解相關知識，了解無級變速器及原理后，才慢慢熟悉這個結構，有了初步的設計思路。 之后開始慢慢復習之前所學過的《機械設計》、《理論力學》、《材料力學》、《工程制圖》等學科，才開始了設計。期間，《機械設計手冊》是最為主要的，一些設計的參數(shù)都必須從中得到。無論是結構還是外觀，一步步都尤為重要。 在畢業(yè)設計過程中，我認識到了設計的要求，做一項設計，需要的是多一份認真、多一份思考、多一份耐心。只要這樣才不會出現(xiàn)錯誤，且需注重交流，互相學習。遇到問題需查閱相關資料，或者尋求導師的幫助，不能自己無厘頭地瞎猜。發(fā)揮積極性，才能更有效率完成設計內(nèi)容。 “萬丈高樓平地起”，大學四年學到的知識，現(xiàn)在才恨之少。以后工作學習的路上還很長，需要一步一步學習，慢慢積累經(jīng)驗，理論與實際并用，才能成為優(yōu)秀的設計師。 畢業(yè)設計是本科教育的重要階段，完成了此次設計也是完成了大學階段的一部分。預祝此次畢業(yè)設計順利完成！ 參考文獻 [1] 周有強.機械無級變速器[M]. 成都:機械工業(yè)出版社,2001. [2] 濮良貴.繼名剛.機械設計[M].第7版.北京:高等教育出版社，2001 [3] 阮忠唐.機械無級變速器設計與選用指南[M].北京:化學工業(yè)出版社，1999. [4] 趙又紅.周知進.機械設計基礎課程設計指導.中南大學出版社，2012 [5] 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001 [6] 吳宗澤.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社，第四版2012 [7] 蘇旭平.工程材料[M].湘潭大學出版社，2011 [8] 聞邦椿.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，2010 [9] 哈爾濱工業(yè)大學.理論力學.高等教育出版社，第七版，2009 [10] 孫恒.機械原理.高等教育出版社，第七版，2010 [11] 劉鴻文.材料力學.高等教育出版社，第五版，2010 致謝 非常感謝老師，在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到設計、修改，到繪制零件圖、裝配圖，他給予耐心的指導和無私的幫助。在此我向他表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師，在這四期間給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們的教導，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！預祝此次畢業(yè)設計順利完成！ 23