491 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械,分離,無(wú)級(jí),變速器,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)論文（設(shè)計(jì)）題目： 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 2007964225 姓名： 郭良 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 聶 松 輝 系主任： 周 友 行 一、主要內(nèi)容及基本要求1、設(shè)計(jì)一種中間元件為鋼環(huán)分離錐的無(wú)級(jí)變速器； 2、輸入功率 P=5.5kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500rpm，調(diào)速范圍 R=6； 3、一張裝配圖 A0#1 張，零件圖總量 A0#1 張； 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 5、英文文獻(xiàn)一份。 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題1、分離錐式無(wú)級(jí)變速器原理及其結(jié)構(gòu)； 2、變速原理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。 三、進(jìn)度安排序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間1 熟悉課題及基礎(chǔ)資料 第一周2 調(diào)研及收集資料 第二周3 方案設(shè)計(jì)與討論 第三～四周4 無(wú)級(jí)變速器布局設(shè)計(jì) 第五周5 無(wú)級(jí)變速器總裝配圖設(shè)計(jì) 第六~ 九周6 無(wú)級(jí)變速器零件圖設(shè)計(jì) 第十周7 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 第十一周8 英文文獻(xiàn)翻譯，答辯 第十二周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)[1] 阮忠唐 . 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983. [2] 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，1999.8[3] 徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9 [4] 毛謙德 .袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)第 3 版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第 2 卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表學(xué)號(hào) 2007964225 姓名 郭良 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當(dāng)；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。綜合評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的，難度和分量適中，并與社會(huì)、生產(chǎn)，科研等實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合。在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了一定的文獻(xiàn)，綜合歸納了一些實(shí)際問(wèn)題，具備了一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，對(duì)研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力有一定的基本功。立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)基本正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理有一定的邏輯性，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔，引文規(guī)范。語(yǔ)言文字通順，有一些基本觀點(diǎn)的提煉，綜合概括能力一般；有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。評(píng)閱人： 2011 年 5 月 日湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2007964225 姓 名： 郭 良 指導(dǎo)教師： 聶松輝 完成日期： 2011 年 5月 目錄摘要 ………………………………………………………………………. I Abstract …………………………………………………………………… II 第一章 緒論 …………………………………………………………………… 1 1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況 ……………………………………………… 11.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 …………………………………………… 11.3 無(wú)級(jí)變速研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………… 21.4 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn) …………………………………………… 31.5 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 ……………………………………………………… 4第二章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器總體方案及原理 ……………………… 42.1 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)圖 …………………………………………… 42.2 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)原理 ………………………………………… 5第三章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器總體 設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………… 53.1 變速器運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 ………………………………………………………… 53.2 變速箱內(nèi)傳動(dòng)零件的尺寸 ………………………………………………… 73.3 鋼環(huán)無(wú)級(jí)變速器受力分析 ………………………………………………… 83.4 零件之間初始間隙或過(guò)盈 ………………………………………………… 93.5 強(qiáng)度驗(yàn)算 ………………………………………………………………… 103.5.1 恒功率傳動(dòng)情況時(shí) ……………………………………………………… 113.5.2 變速箱恒扭矩傳動(dòng)情況時(shí) ……………………………………………… 133.5.3 鋼環(huán)強(qiáng)度校驗(yàn)計(jì)算 ……………………………………………………… 14第四章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器各零件的計(jì)算 …………………………… 154.1 計(jì)算錐輪的尺寸和參數(shù) ……………………………………………………… 154.2 鋼環(huán)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 184.3 軸系零件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 194.4 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 214.4.1 確定齒輪的參數(shù) …………………………………………………………… 214.4.2 確定齒條的參數(shù) …………………………………………………………… 224.4.3 計(jì)算螺桿 …………………………………………………………………… 224.5 變速箱箱體設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 23第五章 變速器內(nèi)主要零件的強(qiáng)度校核 ………………………………………… 245.1 鋼環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算 …………………………………………………………………… 245.2 校核軸的強(qiáng)度 …………………………………………………………………… 24第六章 設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………………………… 27參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………… 28附錄 英文翻譯 ………………………………………………………………………… 29附錄 原文 ……………………………………………………………………………… 36機(jī)械分離錐輪無(wú)級(jí)變速器摘 要：機(jī)械分離錐式無(wú)極變速器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便等一系列優(yōu)點(diǎn)的機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器。此外，在工作過(guò)程鋼環(huán)有自緊作用，無(wú)需加壓裝置。本次設(shè)計(jì)主要要考慮到機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器的實(shí)用行、經(jīng)濟(jì)性和小重量輕的要求，目前在機(jī)械傳動(dòng)裝置中，能減小裝置的外廓尺寸和重量，達(dá)到體積小重量輕以及實(shí)現(xiàn)高的傳動(dòng)比所采用的最主要的傳動(dòng)形式就是鋼環(huán)傳動(dòng)。并且在設(shè)計(jì)中要考慮到變速箱箱各個(gè)零部件的等強(qiáng)度等壽命的設(shè)計(jì)原則，在保證強(qiáng)度和壽命的條件下要對(duì)傳動(dòng)齒輪箱進(jìn)行傳動(dòng)比優(yōu)化分配和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)查找變速器相關(guān)資料，了解其機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器基本傳動(dòng)原理。已知給定參數(shù)先求出變速器主要零件鋼環(huán)和主從錐輪的相關(guān)尺寸，再根據(jù)已算出的數(shù)據(jù)和配合關(guān)系選定其主要配合原件軸承型號(hào)，然后確定錐輪各段長(zhǎng)度和大小。然后進(jìn)行主、從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和校核。根據(jù)軸的大小和軸與錐輪的配合關(guān)系確定鍵的相關(guān)尺寸，通過(guò)查閱手冊(cè)確定各尺寸的配合公差。根據(jù)調(diào)速范圍設(shè)計(jì)調(diào)速操作機(jī)構(gòu)，然后由以上各零件的受力關(guān)系和裝配要求設(shè)計(jì)箱體和軸承端蓋的基本尺寸。然后通過(guò)強(qiáng)度校核以確定各零件是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。根據(jù)設(shè)計(jì)各零件的尺寸用 AutoCAD畫(huà)出裝配圖，根據(jù)裝配圖畫(huà)出主要傳動(dòng)元件的零件圖。最后完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。關(guān)鍵詞：無(wú)級(jí)變速器，齒輪箱，鋼環(huán)，錐輪，調(diào)速，軸承Mechanical separating cone wheel variatorAbstract: Mechanical separation cone type non-polar transmission is a kind of simple structure, convenient wait for a series of advantages to assemble mechanical friction type variator.Inaddition, the working process of the steel ring in a self-tightening role, without pressure device. This design main should consider mechanical separating cone type variator practical line, economy and small light weight requirement, is currently in the mecha-nical transmission device, which can reduce device size and weight, the profile to small volume light weight and achieve high ratio using the main transmission form is steel ring transmission. And in the design considerations to the gearbox box of each parts such as the design principles of strength of life, while ensuring the strength and fatigue under the condition of transmission gearbox to optimal distribution and para-meters for transmission is optimized. Through the search transmission relevant data, understand its mechanical separating cone type variator basic transmission principle. First known parameter is given out the transmission main parts steel ring and master-slave cone rounds of relevant sizes, and then based on the data already calculate and coordinate relationship with selected its main original bearing type, then determine the length and size cone wheel paragraphs. Then the Lord and driven shafts design and check. According to the size and axes and shaft with relationship of cone round to determine the relative size, through the key of various sizes determined accessible handbook with tolerance. According to the speed range speed operators, and then design by the stress of the above all parts assembly design requirement for cabinet relationship and the basic sizes and bearing housing. Then through strength check to determine whether meet the required strength all parts. The size of each parts according to the design with AutoCAD draw pictures out, according to the assembly drawings main transmission component parts graph. Finally completed the design specification. Key words: CVT Contiuously Variable Transmission，gear box，Steel Ring， conepulley，speedgoverning，Bearing第一章 緒論1.1 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況無(wú)級(jí)變速器分為機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，電力傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器三種，但本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無(wú)級(jí)變速器安裝在自行車(chē)上，所以一般只能用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，所以以下重點(diǎn)介紹機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器最初是在19世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，至20世紀(jì)30年代以后才開(kāi)始發(fā)展，但當(dāng)時(shí)由于受材質(zhì)與工藝方面的條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代，尤其是70年代以后，一方面隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)，精密加工和數(shù)控機(jī)床以及牽引傳動(dòng)理論與油品的出現(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)化以及機(jī)械要改進(jìn)工作性能，都需要大量采用無(wú)級(jí)變速器。因此在這種形式下，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國(guó)家有美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利和俄國(guó)等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動(dòng)式四大類(lèi)約三十多種結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器是在20世紀(jì)60年代前后起步的，當(dāng)時(shí)主要是作為專(zhuān)業(yè)機(jī)械配套零部件，由于專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，例如用于紡織機(jī)械的齒鏈?zhǔn)?，化工機(jī)械的多盤(pán)式以及切削機(jī)床的Kopp型無(wú)級(jí)變速器等，但品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大，年產(chǎn)量?jī)H數(shù)千臺(tái)。直到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(xiàn)的迅速發(fā)展，對(duì)各種類(lèi)型機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的需求大幅度增加，專(zhuān)業(yè)廠才開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，一些高等院校也開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，國(guó)外現(xiàn)有的幾種主要類(lèi)型結(jié)構(gòu)的無(wú)級(jí)變速器，在國(guó)內(nèi)皆有相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠及系列產(chǎn)品，年產(chǎn)量約10萬(wàn)臺(tái)左右，初步滿(mǎn)足了生產(chǎn)發(fā)展的需要。與此同時(shí)，無(wú)級(jí)變速器專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)、行業(yè)協(xié)會(huì)及情報(bào)網(wǎng)等組織相繼建立。定期出版網(wǎng)訊及召開(kāi)學(xué)術(shù)信息會(huì)議進(jìn)行交流。第 2 頁(yè) 共 42 頁(yè)1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用機(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)連續(xù)變化，以滿(mǎn)足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速傳動(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。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)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)減慢攪拌速度）；有根據(jù)工況要求需要調(diào)節(jié)速度者（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)械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度）；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調(diào)節(jié)速度者（如斷面切削機(jī)床加工時(shí)需保持恒定的切削線(xiàn)速度，電工機(jī)械中的繞線(xiàn)機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)及輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)皆需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；有為適應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)中各種工況、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（如各種各樣半自動(dòng)或自動(dòng)的生產(chǎn)、操作或裝配流水線(xiàn)）；有為探求最佳效果而需變換速度者（如試驗(yàn)機(jī)械或李心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；有為節(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)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)各種工況要求，使之效能最佳，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的通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及試驗(yàn)等各類(lèi)機(jī)械。1.3 無(wú)級(jí)變速研究現(xiàn)狀隨著我國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目上的投入加大，重型載貨車(chē)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加,近年來(lái)，重型汽車(chē)變速器在向多極化、大型化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)對(duì)變速箱的設(shè)計(jì)，從整機(jī)匹配到構(gòu)件的干涉判別和整個(gè)方案的模糊綜合判別，直到齒輪、離合器等校核都開(kāi)發(fā)了許多計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，但是，大都沒(méi)形成工業(yè)化設(shè)計(jì)和制造，因此，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，我過(guò)的汽車(chē)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(chē)變速箱最終會(huì)由CVT替代手動(dòng)變速箱（MT）和有級(jí)自動(dòng)變速箱（AT），無(wú)級(jí)變速汽車(chē)是當(dāng)今汽車(chē)發(fā)展的主要趨勢(shì),但是第 3 頁(yè) 共 42 頁(yè), 中國(guó)還沒(méi)有掌握全套的汽車(chē)自動(dòng)變速箱技術(shù)，也就還沒(méi)有形成市場(chǎng)所需成熟的汽車(chē)自動(dòng)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(chē)自動(dòng)變速箱技術(shù)，不料國(guó)外所有相關(guān)公司都想直接從國(guó)外把汽車(chē)自動(dòng)變速箱產(chǎn)品銷(xiāo)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(xiāo)售產(chǎn)品，不愿與中國(guó)的企業(yè)合作開(kāi)發(fā)生產(chǎn)獲取高額壟斷利潤(rùn)。重型汽車(chē)變速器是指與重型商用車(chē)和大型客車(chē)匹配的變速器, 盡管在行業(yè)中對(duì)變速器的容量劃分沒(méi)有明確的界限, 但我們通常將額定輸入扭矩在 100kgm以上的變速器稱(chēng)為重型變速器。國(guó)內(nèi)重型車(chē)變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國(guó)、德國(guó)、日本等幾個(gè)國(guó)家,引進(jìn)技術(shù)多為國(guó)外 80～90 年代的產(chǎn)品。作為汽車(chē)高級(jí)技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車(chē)變速器在國(guó)內(nèi)通過(guò)漫長(zhǎng)的引進(jìn)消化過(guò)程,如今已有長(zhǎng)足的進(jìn)步,能夠在原有引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)改型或在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自行開(kāi)發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品,每年重型車(chē)變速器行業(yè)都能有十幾個(gè)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。但從當(dāng)今重型車(chē)變速器的發(fā)展情況來(lái)看,在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上國(guó)內(nèi)重型車(chē)變速器仍然走的是一般性的開(kāi)發(fā)過(guò)程,沒(méi)有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品; 從國(guó)內(nèi)重型變速器市場(chǎng)容量來(lái)看, 有三分之一的產(chǎn)品來(lái)自進(jìn)口 , 而另外三分之二的產(chǎn)品中有 80 %以上的產(chǎn)品均源自國(guó)外的技術(shù),國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的重型變速器產(chǎn)品銷(xiāo)量很小。這說(shuō)明國(guó)內(nèi)重型變速器廠家的自主開(kāi)發(fā)能力仍然很薄弱,應(yīng)對(duì)整車(chē)新車(chē)型配套產(chǎn)品的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。2004 年年初我國(guó)出臺(tái)城市車(chē)輛重點(diǎn)發(fā)展 13. 8m客車(chē)上使用的變速器, 目前只有 ZF 一家能向國(guó)內(nèi)企業(yè)供應(yīng)。這足以說(shuō)明國(guó)內(nèi)的重型車(chē)變速器企業(yè)仍然很渺小,在技術(shù)方面仍然有很長(zhǎng)的路要走。國(guó)內(nèi)重型汽車(chē)變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司及一汽哈爾濱變速箱廠等幾大家包攬。這些企業(yè)大多數(shù)變速器產(chǎn)品針對(duì)的市場(chǎng)各有側(cè)重, 像陜西法士特在 8t 以上重型車(chē)市場(chǎng)占有率達(dá)到 40 %以上, 并且在 15t 以上重卡市場(chǎng)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì) , 擁有 85 %以上的市場(chǎng)份額; 綦江齒輪傳動(dòng)有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門(mén)金龍等企業(yè)的 7～12m 高檔大、中型客車(chē)以及總質(zhì)量在 14～50t 重型載貨車(chē)、鞍式牽引車(chē)、自卸車(chē)及各式專(zhuān)用車(chē)、特種車(chē)配套;山西大同齒輪集團(tuán)配套市場(chǎng)主要在 8～10t 級(jí)的低噸位重型載貨車(chē)方面.隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng), 變速器產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化,產(chǎn)品的針對(duì)性越來(lái)越強(qiáng)。因此,在保證現(xiàn)有變速器生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí), 要充分認(rèn)識(shí)到加入WTO 后良好的合作開(kāi)發(fā)機(jī)遇,取長(zhǎng)補(bǔ)短,同時(shí)更應(yīng)認(rèn)識(shí)到供方、買(mǎi)方、替代者、潛在入侵者、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)者的巨大壓力。要緊跟重型商用車(chē)行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì), 緊跟客車(chē)低地板化、綠色環(huán)保化、城市公交大型化的發(fā)展方向,開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的重型汽車(chē)變速器。1.4 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn)鋼環(huán)分離錐輪無(wú)極變速器的特點(diǎn)是：1）鋼環(huán)具有自動(dòng)加壓作用，能隨著扭矩的增加而增大。鋼環(huán)既是傳動(dòng)零件，又是第 4 頁(yè) 共 42 頁(yè)加壓元件。因此，無(wú)需另設(shè)加壓裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。2）容易產(chǎn)生幾何滑動(dòng)，原因是錐輪頂點(diǎn)與鋼環(huán)的內(nèi)錐頂點(diǎn)不相重合所致。為了減小幾何滑動(dòng)和提高傳動(dòng)效率，可不采用線(xiàn)接觸而用點(diǎn)接觸的結(jié)構(gòu)形式。3）能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)型調(diào)速（既最大傳動(dòng) imax與最小傳動(dòng)比 imin對(duì)稱(chēng)于 i=1的調(diào)速） ，i=1/3.2~3.2，調(diào)速幅度 Rb=10（16） 。4) 機(jī)械特性與恒功率特性較接近（從動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)速 n2低時(shí)扭矩 T2大，而 n2高時(shí)則T2?。┻@種無(wú)級(jí)變速器中的主要零件鋼環(huán)和錐輪均用軸承鋼 GCr15制造（若要求淬透性好，可用 GCr15SiMn鋼） ，熱處理后工作表面的硬度不低于 HRC58~64，磨削后的表面粗糙度Ra（輪廓算術(shù)平均偏差）不大于 0.63μm 或（輪廓微觀不平度十點(diǎn)高度）不大于3.2μm。1.5 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求題目：機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，已知輸入功率 P1=5.5KW，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，調(diào)速范圍 R=6（3~1/2） ，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(chēng)，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(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(mǎn)足強(qiáng)度和壽命要求。要求：裝配圖一張，零件圖若干，說(shuō)明書(shū)一份，英文翻譯一篇等。第 5 頁(yè) 共 42 頁(yè)第二章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器總體方案及原理2.1 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)圖第 6 頁(yè) 共 42 頁(yè)圖 2-1 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器簡(jiǎn)圖2.2機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)原理機(jī)械分離錐式無(wú)極變速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。此外，在工作過(guò)程鋼環(huán)有自緊作用，無(wú)需加壓裝置。其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)（圖 2-1） 。圖中，平行的主、從動(dòng)軸，分別裝有兩對(duì)可分離的錐輪；無(wú)支撐的鋼環(huán)緊套在錐輪之間。兩可移動(dòng)的錐輪分別與主從動(dòng)軸用花鍵聯(lián)接，并可以軸向移動(dòng)；它們之間依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力，將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)傳遞給輸出軸。調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，由小齒輪帶動(dòng)調(diào)節(jié)套上的齒條，使調(diào)節(jié)套向右（左）移動(dòng)，通過(guò)拉桿（見(jiàn)裝配圖） ，使錐輪的支撐套帶動(dòng)其向右（左）同步移動(dòng)，使主動(dòng)側(cè)錐輪的工作直徑增大（減?。?、從動(dòng)側(cè)錐輪的工作直徑減?。ㄔ龃螅?，而達(dá)到變速。鋼環(huán)與主、從動(dòng)錐輪之間的初始間隙（或過(guò)盈） ，通過(guò)拉桿調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)，松開(kāi)止動(dòng)銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿，其右端的螺紋使錐輪的軸向位置發(fā)生變法，當(dāng)獲得所需的間隙后，將止動(dòng)銷(xiāo)插入定位，這種調(diào)隙工作僅在開(kāi)始調(diào)整時(shí)進(jìn)行。第 7 頁(yè) 共 42 頁(yè)第三章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)計(jì)算第 8 頁(yè) 共 42 頁(yè)3.1 變速器運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算鋼環(huán)分離錐式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比為（圖3-2） ……（3-1） 212()()(1nDmxtgaxi???????amax()in1i2i，式中ε——滑動(dòng)率， ，若不考慮滑1in()2D???12v????動(dòng)，則ε=0；、 ——主、從動(dòng)錐輪與鋼環(huán)接觸處的圓周速度；1vn1、n2——主、從動(dòng)錐輪的轉(zhuǎn)速；、 ——主、從動(dòng)錐輪的工作直徑；Dx2——傳動(dòng)比i=1（ = ）時(shí)的工作直徑；m1Dx2圖3-2 鋼環(huán)與分離錐式之間的幾何關(guān)系（圖中實(shí)線(xiàn)位置表示i=1時(shí)）、 ——錐輪的最大、最小工作直徑（ 下標(biāo)1指主動(dòng)錐輪，下標(biāo)2指從minDax動(dòng)錐輪） ；a——錐輪的錐頂半角；第 9 頁(yè) 共 42 頁(yè)x——可移動(dòng)錐輪相對(duì)于i=1（實(shí)線(xiàn)位置）的軸向移動(dòng)量，上面運(yùn)算符號(hào)用于增速，下面運(yùn)算符號(hào)用于減速。調(diào)速幅度 ： max21ax2iniminiDRb???因?qū)賹?duì)稱(chēng)型調(diào)速： ，11m2iniinD?故： ，axa()ini??，mi(1)D?，2axinRb??????mi2ax1??鋼環(huán)的轉(zhuǎn)速 10D?式中 ——鋼環(huán)工作直徑，見(jiàn)圖3-20考慮到 ，axinRb?故 ，將其中帶入式（3-1） ，得錐輪位移量x??mi122D???與傳動(dòng)比之間的關(guān)系為()in4ixRbtga???錐輪的移動(dòng)通常用齒輪-齒條傳動(dòng)，這時(shí)，錐輪位移量也就是齒條的移動(dòng)量，當(dāng)位移量為x時(shí)，齒輪的相應(yīng)回轉(zhuǎn)角（也就是手輪的回轉(zhuǎn)角度） ， 036xmz????式中 z——齒輪的齒數(shù)；m——齒輪的模數(shù)。3.2 變速箱內(nèi)傳動(dòng)零件的尺寸傳動(dòng)零件之間的尺寸關(guān)系為（圖3-2）錐輪最大工作直徑mm，axinDRb?式中， 為錐輪的最小工作直徑，mm。 由強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)要求確定。minminD主、從動(dòng)錐輪之間的中心距第 10 頁(yè) 共 42 頁(yè)a=(1.15～1.3)max mm錐輪錐頂角 0217~3??線(xiàn)接觸時(shí)鋼環(huán)工作面的接觸長(zhǎng)度mm()max8bD鋼環(huán)工作直徑 D=(1.8～2 )Dmax mm鋼環(huán)工作寬度：mm??cosaxin0Btgab???鋼環(huán)寬度： mmcosb??鋼環(huán)厚度：h=(0.2～0.9)B mm點(diǎn)接觸時(shí)鋼環(huán)工作面的圓弧半徑：mm(0.8~9)rD?鋼環(huán)內(nèi)周直徑：mmsinbai?鋼環(huán)外周直徑：mm20hei??錐輪小端直徑：mmsinmDbai??錐輪大端直徑：mmixe??3.3 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器受力分析鋼環(huán)無(wú)級(jí)變速器中的鋼環(huán)具有自動(dòng)加壓作用?？蛰d時(shí)，鋼環(huán)圓心O3位于主、從動(dòng)錐輪輪心O1、O2的連心線(xiàn)上（圖2-3中的實(shí)線(xiàn)位置） ；第 11 頁(yè) 共 42 頁(yè)圖3-3 受力分析簡(jiǎn)圖承載后，主動(dòng)錐輪1依靠摩擦力F帶動(dòng)鋼環(huán)3沿著切線(xiàn)方向移至虛線(xiàn)位置，這時(shí)鋼環(huán)與主、從動(dòng)錐輪楔緊并產(chǎn)生法向壓緊力Q（所傳遞的載荷越大，楔得越緊） ，與此同時(shí)，由鋼環(huán)通過(guò)摩擦力驅(qū)動(dòng)一對(duì)從動(dòng)錐輪2。錐輪與鋼環(huán)之間的法向壓緊力Q可以分解為徑向壓緊力Qr和軸向壓緊力Qa。由于軸向壓緊力Qa相互抵消，故以鋼環(huán)作為分離體時(shí)的力平衡條件是4cosin0FQr????或 sa由此得N （3-2）cosKFtgf??式中 ——傳動(dòng)可靠性系數(shù)，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)，可取 ；Kn 5.1~2'?nKf——摩擦系數(shù)，對(duì)于淬火鋼-淬火鋼，油式時(shí) ，干式時(shí)03f2.0~1?f——連心線(xiàn) 或 ′與弦AB之間的夾角。?'31O'32每個(gè)錐輪所傳遞的有效圓周力（既摩擦力）NTFDx?第 12 頁(yè) 共 42 頁(yè)每個(gè)錐輪所傳遞的扭矩mNnPT???1310952?132?式中 為主動(dòng)錐輪的傳遞功率，KW； 為傳動(dòng)效率。1P所以每個(gè)錐輪上的壓緊力N （3-3）33119509502KnPKnPQfDfDxx?????每個(gè)錐輪上的徑向壓緊力Nr?cos每個(gè)錐輪上的軸向壓緊力Qain?3.4 零件之間初始間隙或過(guò)盈由式 可見(jiàn)cosFKQtgf??（3-4）coscosFftQarKna??γ是影響壓緊力的因素之一。當(dāng)主、從動(dòng)錐輪的軸線(xiàn)在同一水平平面內(nèi)時(shí)，為了獲得所需的γ值，應(yīng)使鋼環(huán)與主、從動(dòng)錐輪之間具有一定的初始間隙120Dxar??????是鋼環(huán)在徑向壓緊力Qr作用下的徑向變形r?3.298QrRcrEIRe——鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑mm（見(jiàn)圖3-5） ，E——鋼環(huán)材料的彈性模量，N/ ；2mI——鋼環(huán)剖面對(duì)剖面中心軸的慣性矩，在圖2-3中，折線(xiàn)A O3′B在直線(xiàn)AB上的投影應(yīng)當(dāng)?shù)扔谡劬€(xiàn)AO1O2B在直線(xiàn)上的投影，由此可得第 13 頁(yè) 共 42 頁(yè)2110Dxatgra???? ????? ??????????mm221FxrQr? ?????? ???????????當(dāng)主、從動(dòng)錐輪的軸線(xiàn)在同一鉛垂平面內(nèi)時(shí)，鋼環(huán)因自重作用不能同時(shí)緊貼在主、從動(dòng)錐輪上。這時(shí)，應(yīng)使鋼環(huán)與錐輪之間具有一定的初始過(guò)盈 以保證產(chǎn)生一定的0?預(yù)壓緊力。 仍用上式計(jì)算，但應(yīng)取負(fù)值。0?由上式可得 ??2201aartgDx???????????此式表明，當(dāng) 值最大時(shí)，γ值最大，但Kn[見(jiàn)式（3-4）]值卻最小，??x?對(duì)應(yīng)于此時(shí)的傳動(dòng)比為極限值 或 ；而當(dāng) 值最小即等于零時(shí)，γ值最maxiin??12Dx?小， 值卻最大，對(duì)應(yīng)于此時(shí)的傳動(dòng)比i=1。設(shè)計(jì)時(shí)，通常應(yīng)該按極限傳動(dòng)比時(shí)選定nK傳動(dòng)可靠性系數(shù) 和確定初始間隙。因此，當(dāng)處于其他傳動(dòng)比時(shí)，傳動(dòng)可靠性系數(shù)n均有所增大，但最大增量?jī)H在5%內(nèi)。n3.5 強(qiáng)度驗(yàn)算鋼無(wú)級(jí)變速器的承載能力受到錐輪和鋼環(huán)的制約。錐輪和鋼環(huán)的主要失效形式是表面疲勞點(diǎn)蝕，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算其接觸疲勞強(qiáng)度。當(dāng)鋼環(huán)與錐輪初始線(xiàn)接觸時(shí)，最大接觸應(yīng)力N/ （3-5）??0.418HHQEkb?????2m點(diǎn)接觸時(shí)N/ （3-6）??32.5kc?? 2第 14 頁(yè) 共 42 頁(yè)圖3-4 錐輪和鋼環(huán)的曲率式中 Q——壓緊力，見(jiàn)式（ 2-3） 。對(duì)于作恒功率傳動(dòng)的變速器，Q應(yīng)該按從動(dòng)錐輪最低轉(zhuǎn)速n2min的情況，即按主動(dòng)錐輪最小工作直徑D1min的位置進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于作恒扭矩傳動(dòng)的變速器，Q應(yīng)按照從動(dòng)錐輪最高轉(zhuǎn)速n2max的情況，即按從動(dòng)輪最小工作直徑D2min的位置進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于功率、扭矩均變化的變速器，Q應(yīng)按的位置進(jìn)行計(jì)算；E——彈性模量，對(duì)于鋼，E= N/ ；52.10?2m——接觸副在計(jì)算位置處的當(dāng)量曲率，1/mmk?=k11+k12+k21+k22k?k11——錐輪1在主平面1內(nèi)的曲率k11 ，1/mm2cosin1aD??k12——錐輪1在主平面1內(nèi)的曲率k12=0k21——鋼環(huán)2在主平面2內(nèi)的曲率k21 ，1/mm2cos0a?k22——鋼環(huán)2在主平面2內(nèi)的曲率k22=1/r（線(xiàn)接觸時(shí)k22=0；點(diǎn)接觸時(shí)k22） ，1/mmb——接觸長(zhǎng)度，mmc——與接觸點(diǎn)各曲率有關(guān)的橢圓積分函數(shù)，可按曲率系數(shù)cosτ查表——許用接觸應(yīng)力，對(duì)于GCr15號(hào)鋼，線(xiàn)接觸時(shí)其 =1500~1800 N/ ；??H? ??H?2m點(diǎn)接觸時(shí)其 =2200~2500 N/ 。2m3.5.1 恒功率傳動(dòng)情況時(shí)F和Q按 位置計(jì)算（相當(dāng)于n2min） 。由式（2-3）得in1D第 15 頁(yè) 共 42 頁(yè)N.mm31950minKPQfD??1） 線(xiàn)接觸取E= N/ ， ， ， ，52.0?2iaxRb?1min9D?1.85ax0D?，2a=127°，則8rD?k11 mm1cosminD??k21 mm21.85iaRb?=k11+k21= mmk?60.89.inD代人式（2-5） ，得校驗(yàn)計(jì)算公式N/ （3-7）????3189601.50.89minHHKPRbf?????2m設(shè)計(jì)計(jì)算公式mm （3-8）??321.650.89150minHbDfnR???2） 點(diǎn)接觸k11、k12、k21均同線(xiàn)接觸，而k22= 1/mm110.85minrRDb??故 =k11+k12+k21+k22 1/mmk?.40.257i??2176cos..4kb?????代入式（2-6） ，得校檢計(jì)算公式N/ （3-9）????231.40.1580minHHKPRbcDf??? ?2m設(shè)計(jì)計(jì)算公式mm （3-10）????231.40.1580inHPRbcfn???第 16 頁(yè) 共 42 頁(yè)3.5.2 變速箱恒扭矩傳動(dòng)情況時(shí)F和Q按 位置計(jì)算（相應(yīng)于 ） ，由于（2-3）得2minD2maxnN （3-11）39501i inKTKPffD??E、 、 、b、r、2a等值或計(jì)算式同恒功率傳動(dòng)。ax01）線(xiàn)接觸效驗(yàn)計(jì)算公式N/ （3-12）????3189601.650.892minHHKPRbfD?????2m設(shè)計(jì)計(jì)算公式mm （3-13）??321.650.89150minHbDfnR???2）點(diǎn)接觸校驗(yàn)計(jì)算公式N （3-14）????231.40.21580minHHKPRbcDf?????2m設(shè)計(jì)計(jì)算公式mm （3-15）????231.40.21580inHPRbcfn???以上各式均取 、b、r的平均值（即 ， ，r=0.8D1.85maxD?1ax9bD?5 ） ，推倒而得。若用推薦值的上、下限，即 、 、r=0.90D908或 、 、 r=0.8 ，則所得結(jié)果與平均值時(shí)相差很小1.8max?1ax20?（在Rb=9時(shí)，對(duì)于線(xiàn)接觸公式，差率<1.3%；對(duì)于點(diǎn)接觸公式，差率<3.3%） ，應(yīng)此式（3-7）~（3-15）對(duì)于不同的 、b、r取值均能適用。D第 17 頁(yè) 共 42 頁(yè)3.5.3 鋼環(huán)強(qiáng)度校驗(yàn)計(jì)算圖2-5列出了鋼環(huán)的剖面尺寸及參數(shù)。鋼環(huán)在傳動(dòng)中因彈性變形而引起應(yīng)力，可近似地按曲桿計(jì)算。鋼環(huán)內(nèi)周的正應(yīng)力N/20.182()QRhcriAyi???2m鋼環(huán)外周的正應(yīng)力N/20.182()hreeyR?2鋼環(huán)剖面在接觸處的最大應(yīng)力N/0.63maxQcrAye??2m式中： ——徑向壓力，N；r——鋼環(huán)內(nèi)周半徑，mm；Ri——鋼環(huán)外周半徑，mm0e——鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑， ，mm；c 02Reic??——鋼環(huán)剖面重心至中性層的距離， ，mm；y y??——中性層所在處的半徑， ,mm?ln0heRi?圖3-5 鋼環(huán)剖面尺寸第 18 頁(yè) 共 42 頁(yè)第四章 機(jī)械分離錐式無(wú)級(jí)變速器的計(jì)算4.1 計(jì)算錐輪的尺寸和參數(shù)1.錐輪最小工作直徑Dmin的確定（1） 按線(xiàn)接觸mm321min(.650.89)150[]HbnKPRDf???式中 Kn—傳動(dòng)可靠性系數(shù)，取Kn=1.2；—許用接觸應(yīng)力。錐輪與鋼環(huán)材料均用GCr15號(hào)鋼，表面淬硬達(dá)HRC62-64??H?=1800N/ ； f—摩擦系數(shù)。取f=0.05（油式）2于是得Dmin≥43.0mm（2） 按點(diǎn)接觸mm312min1580(.40.)[]HbnKPRDcf???式中 c—系數(shù)，根據(jù)曲率系數(shù) 按表10-1取定，而曲率系數(shù)cos?= =0.41，查表10-1 得c=0.9；1.4.76cos02bR????3.60.417-?—許用接觸應(yīng)力，取 =2200N/??H???H?2m于是得Dmin≥36.3mm可見(jiàn)線(xiàn)接觸是薄弱環(huán)節(jié)，故取定 =35 mm。inD2.錐輪最大工作直徑 的確定max= =3 35=105mmDbRi?3.錐輪錐頂角2 的確定取 ?2 = 0174.主、從動(dòng)錐輪之間中心距a的確定a=1.25 =1.3 105=133mmmax?5錐輪與鋼環(huán)之間工作長(zhǎng)度b的確定，取b=12mm6.1.53sin24sin????D6.錐輪小端直徑 的確定第 19 頁(yè) 共 42 頁(yè)，取 =35mm8.35217sin43sinmi ??????bDiD7.錐輪大端直徑 的確定e,取 =113mm.si05siaxi ???e8.錐輪的長(zhǎng)度確定可移動(dòng)錐輪的結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示。初步選擇滾動(dòng)軸承，在L5處選用角接觸軸承，結(jié)合錐輪的大端直徑根據(jù)配合要求，選用軸承d=55mm角接觸球的軸承，型號(hào)為7311B，D=120mm，軸承的寬度B=29?？紤]到退刀槽的存在和裝配要求，L5處為27mm，L4處為退刀槽長(zhǎng)度為3，深度為2。L3處為一軸肩，取軸肩的直徑為d3=82mm?？梢苿?dòng)錐輪在L9處要裝配一個(gè)深溝球軸承，因?yàn)樵贚5處有的直徑為55且又軸肩的存在，故選用軸承6010,直徑d=50mm，D=80mm，可以知道軸承寬度B=16mm。在L7處有一個(gè)擋環(huán)，可以選用擋環(huán) L7=2mm，深度為1.5mm，選用L8=8mm。這樣可以得知L6≥2+2+16+8＝26mm，取L6=52mm，錐輪斜邊水平水平方向長(zhǎng)取26mm,所以錐輪總長(zhǎng)為113mm。根據(jù)以后算出裝錐輪處軸徑的大小，考慮到花鍵的存在，知道可移動(dòng)錐輪的內(nèi)徑為25mm。不可移動(dòng)錐輪跟可移動(dòng)錐輪，不同的有，不可移動(dòng)錐輪沒(méi)有擋環(huán)存在且內(nèi)徑為28mm，無(wú)需考慮L7、L8、L9的長(zhǎng)度，且L9的長(zhǎng)度少于可移動(dòng)中的長(zhǎng)度。圖 4-1 可移動(dòng)錐輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.2 鋼環(huán)的設(shè)計(jì)1）鋼環(huán)工作直徑第 20 頁(yè) 共 42 頁(yè),取 max)2~8.1(Do?mo29?2）鋼環(huán)工作寬度96.445)ct3.-(10inct ????Bo取 4.963）鋼環(huán)寬度mb 10..6cos.96cs ??????4）點(diǎn)接觸是鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑, 鋼環(huán)厚度r=0.85 D0=0.85 229=194.65mm?mBh5.471045,05）鋼環(huán)的內(nèi)徑mbDoi 208.19.63sin29sin???????6）鋼環(huán)外徑 hoie 5.4702??7）鋼環(huán)剖面積253.16mBA??8）鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑DRiec7.40?9）中性層所在半徑mRIniei2.10???10）重心至中性層的距離yC5.12,7.130 ????11）內(nèi)周至中性層的距離mRhi .0.0112）外周至中性層的距離e 3.25.1.4702 ????4.3 軸系零件設(shè)計(jì) 1）輸出軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩P2nT若取花鍵傳動(dòng)的效率 =0.85，軸的傳動(dòng)效率 =0.97則1?2?kw35.47.9058.22 ???又因?yàn)閺膭?dòng)輪轉(zhuǎn)速 低時(shí)扭矩 大 ，所以取i=3則 min/12rin第 21 頁(yè) 共 42 頁(yè)于是 NnPT6015273.410951095232 ?????2） 初步確定軸的最小直徑圖4-2 軸的簡(jiǎn)圖先估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù) 取 =100320minPAd?0m46.1875.1i3則 d min=18.46m,輸出軸的最小直徑顯然是安裝移動(dòng)錐輪的直徑又因?yàn)橐紤]花鍵的大小，于是取d1=25mm,因?yàn)榭梢苿?dòng)錐輪的存在，錐輪長(zhǎng)度為113mm，可移動(dòng)錐輪要在軸上來(lái)回移動(dòng)，移動(dòng)的距離取15mm，花鍵的尾當(dāng)為30°角的斜線(xiàn)，可以知道與斜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為1mm，則L1≥113+1+15＝129mm，考慮到還有一錐輪也有部分在L1上，取L1=225mm，d2=28mm,L2=113mm考慮到要在d3處裝配一個(gè)軸承，所以d3=30mm，選取軸承為6006型號(hào)的深溝球軸承，所以L(fǎng)4=13mm，退刀槽為2×3mm。擋圈厚度為2mm，擋圈在軸上的裝配深度為2mm。所以L(fǎng)5≥13+4=17mm，取L5=22mm因?yàn)榭紤]到要在L6處安裝油封，取無(wú)骨架橡膠油封?？紤]到軸承的定位配合，取d4=36mm。油封寬度為6mm，考慮到與端蓋的裝配可知L6取40mm，取d5=30mm,取鍵的尺寸為寬8mm高7mm。第 22 頁(yè) 共 42 頁(yè)4.4 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用齒輪-齒條式調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)（如圖4-3所示）：圖 4-3 齒輪-齒條式調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)4.4.1 確定齒輪的參數(shù)因?yàn)?，齒輪齒條只作為調(diào)速用，所以在調(diào)速時(shí)不會(huì)受太大的力，所以齒輪的設(shè)計(jì)采用最小單位計(jì)算。故選取齒輪的齒數(shù)為z=17，模數(shù)為m=2， =1， =0.25， =1，*ahcd?則 分度圓直徑 d1=17×2=34mm ，齒寬 b= ×d1=1×34=34mm d?齒高 h=（2 ）m=（2×1+0.25）×2=4.5mm*ahc?齒根圓直徑 =[z-2（ ）]m=（17-2-0.5）×2=29mfd*齒頂圓直徑 =（z+2 ）m=（17+2）×2=39mma*h齒距 p=πm=3.14×2=6.28手輪端的直徑選取d=39mm，D=138mm齒輪軸的長(zhǎng)度根據(jù)裝配關(guān)系和齒寬的大小取長(zhǎng)度為292mm第 23 頁(yè) 共 42 頁(yè)4.4.2 確定齒條的參數(shù)可以根據(jù)移動(dòng)的范圍和配合及齒輪的直徑，可取齒條長(zhǎng)度L≥17+15,考慮裝配關(guān)系，取齒條長(zhǎng)度為65mm,齒高 h=4.5mm圖4-4 調(diào)節(jié)套d2處和d4處要安裝軸承，根據(jù)軸承的大小，可以知道得知：d2=120mm， d4=80mm在d2處和d4處又兩個(gè)退刀槽，取2×2,d5為84mm，d3處要和d4處的軸承配合，根據(jù)要求可以選擇d3=74mm根據(jù)配合知d1的長(zhǎng)度取 d1=135mmL1為齒條的長(zhǎng)度，所以L(fǎng)2=68mm ，L1＞68+29=97mm,取L1=107mm,L3=135mm 取L4=L2=68mm，d2處的內(nèi)徑長(zhǎng)度根據(jù)軸承的裝配可以知道為29mm，d4處的長(zhǎng)度同樣可以知道為16mm，取d3處內(nèi)徑孔的長(zhǎng)度為24mm，d5處孔內(nèi)徑長(zhǎng)32mm,d6=60mm。銷(xiāo)孔直徑的大小為18mm銷(xiāo)孔的中心線(xiàn)到端面的距離為19+17=36mm。4.4.3 計(jì)算螺桿根據(jù)螺桿所受的力可以選擇螺桿的直徑，因?yàn)槭芰?，選取材料為45性能為4.6的螺桿，查表可得NQa 128095.21430sin????材料的屈服極限 =240MPa，查的安全系數(shù)S=4，故螺桿材料的許用應(yīng)力 = /4=60 ? ???s第 24 頁(yè) 共 42 頁(yè)MPa，根據(jù)式 =11mm。取d1=11mm，牙型角為60°的等邊三角形。則螺桿??41.3Fd????小端為直徑11mm，大端直徑為12mm。螺桿的長(zhǎng)度根據(jù)裝配關(guān)系選取250mm螺桿圖3-5所示圖4-5 螺桿4.5 變速箱箱體設(shè)計(jì)箱體的壁厚為δ=0.04a+1≥8，所以箱體的壁厚取為δ=20mm地腳螺釘直徑d=0.036a+12=0.036×137+12=16.932mm，取d=18mm。愡孔直徑可查的為33mm，箱底座凸緣厚度為1.5δ=30mm，地角螺釘?shù)臄?shù)目為4個(gè)。軸承端蓋的螺釘直徑為，d1= (0.4~0.5)d,所以取d1=10mm，取體的總長(zhǎng)為442mm×467mm×395mm，圖形其他尺寸參照設(shè)計(jì)手冊(cè)選取。第 25 頁(yè) 共 42 頁(yè)第五章 變速器內(nèi)主要零件的強(qiáng)度校核5.1 鋼環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算1）鋼環(huán)接觸區(qū)上的徑向壓緊力 NDfnPKQr 159843105..6cos2095micos1095313 ????????鋼環(huán)內(nèi)周的垂直應(yīng)力 201 /68.105.2.782928.2 mRyhAicri ???????????????于是得 2/68.mNi??2）鋼環(huán)外周的正應(yīng)力=5.060.1RerQhceAy???????2/Nm3）鋼環(huán)接觸處剖面內(nèi)的最大應(yīng)力 202max /71.863.Ryhoecr???4）鋼環(huán)許應(yīng)應(yīng)力??sS式中 ——材料的屈服限。鋼環(huán)材料同樣選用 號(hào)鋼，故s? 15GCr2/40~38mNs??——許用安全系數(shù)，取 =2。??S??S于是得 =200 22/可見(jiàn)，鋼環(huán)剖面內(nèi)各處的工作應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故強(qiáng)度足夠。5.2 校核軸的強(qiáng)度輸入軸的功率P1=5.5kW，輸入軸轉(zhuǎn)速n1= 1440r/min,調(diào)速幅度Rb=6每個(gè)錐輪所傳遞的扭矩 mNnPT????2.18095213第 26 頁(yè) 共 42 頁(yè)mNnPT????311095231?式中P1為主動(dòng)錐輪的傳遞功率（kW） ； 為傳動(dòng)效率。每個(gè)錐輪所傳遞的有效圓周力（既摩擦力）N322869.701minTFtDx????所以每個(gè)錐輪上的壓緊力=869.7×1×0.85/0.15=4928.3N3319595012KPKnPQfnfDxx?每個(gè)錐輪上的徑向壓緊力=4928.3×0.446=2198.02 NcosrQa?每個(gè)錐輪上的軸向壓緊力=4928.3×0.895=4410.82in圖5-1 受力圖a為角接觸軸承當(dāng)面到軸的中心線(xiàn)的距離，取a=35.8mmmal 42.98356.269.52min1 ?????m8.38?l4in1i3 .1.0m4因?yàn)? 3HaFQ?所以可得 NV 5.3018tan2.4t3???第 27 頁(yè) 共 42 頁(yè)NFV.530181?根據(jù)力的平衡有方程 rVQ2134?即 NF71..508.142??NFV742?? 0)()()()( 43123121212 ?????? llFlllllQl VVrrV聯(lián)合兩式可以得出 、 4V.802F794?根據(jù)上序簡(jiǎn)圖，計(jì)算處彎矩力圖和扭矩圖如圖4-2所示：圖5-2 軸的扭矩圖校檢軸的強(qiáng)度??221()caMTW???????取 M=500N，T=14.01N.m ，W= =535，32()dbt??α=1計(jì)算出 =25.35，軸的材料為調(diào)質(zhì)處理45號(hào)鋼，其中 =60，滿(mǎn)足。ca? ??1??第 28 頁(yè) 共 42 頁(yè)第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)隨著畢業(yè)日子的逼近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在聶老師的帶領(lǐng)下，我終于順利完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生全面系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，也是邁向社會(huì)實(shí)踐重要的一步，更是對(duì)自己能力的一種提高。從選題，到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。找資料找老師指導(dǎo)與同學(xué)交流，直至完成圖紙。這次實(shí)踐，我了解了無(wú)級(jí)變速器的用途及工作原理，熟悉了無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次設(shè)計(jì)是專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固 。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我明白了自己專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)很多不足之處。如自己動(dòng)手設(shè)計(jì)能力差，缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，畫(huà)圖工具知識(shí)缺乏等等。感覺(jué)自己要學(xué)習(xí)的東西還很多，也讓我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。注重理論與實(shí)踐的相結(jié)合。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次檢驗(yàn)，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但以后求學(xué)之路還長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中努力學(xué)習(xí)，自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，同時(shí)在此非常感謝聶老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能使我圓滿(mǎn)的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 第 29 頁(yè) 共 42 頁(yè)參考文獻(xiàn)[1] 周有強(qiáng)主編.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4[2] 阮忠唐主編.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983[3] 阮忠唐主編.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，1999.8[4] 徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 3卷） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.9[5] 濮良貴，記名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2009.5[6] 周良德，朱偲芳等編著.現(xiàn)代工程圖學(xué)[M].湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.9[7] 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如今無(wú)級(jí)變速器必須滿(mǎn)足與普通齒輪高要求的競(jìng)爭(zhēng)，因此無(wú)級(jí)變速器的某些動(dòng)態(tài)性能的改善是巨大的。一個(gè)重要的方面是它可以通過(guò)減少軸承在滑輪處的振幅進(jìn)而在給定頻域取得更小的齒輪噪音。另一個(gè)目標(biāo)是盡量減少鏈環(huán)節(jié)中的最大拉伸力，增加鏈條壽命。另外，齒輪需要有更高的效率。鏈條的這些改進(jìn)是由最佳參數(shù)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，例如長(zhǎng)度和鏈接的剛性，或搖臂腳關(guān)節(jié)的幾何形狀。用于數(shù)值模擬的齒輪模型在第 4章中進(jìn)行了描述。對(duì)下一步的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了表述和分析，以找到一個(gè)合適的解決方法。第 6部分涵蓋了優(yōu)化過(guò)程與實(shí)際執(zhí)行情況的說(shuō)明。最后，通過(guò)對(duì)盡量減少無(wú)級(jí)變速器啟動(dòng)噪聲問(wèn)題的解決，討論了所引進(jìn)的優(yōu)化環(huán)境的高度潛能。CVT的建模與仿真一個(gè)涵蓋所有無(wú)級(jí)變速器相關(guān)效果的精密的動(dòng)力齒輪是最優(yōu)化齒輪的基礎(chǔ)。CVT 的建模為一個(gè)多體系統(tǒng)，如圖 2所示。它包含三個(gè)基本組件，滑輪組，鏈，和描述鏈和滑輪之間的連接的連接模型。每個(gè)滑輪設(shè)置有兩個(gè)自由度：一個(gè)圍繞滑輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，和一個(gè)滑輪移動(dòng)的轉(zhuǎn)換自由度。第 31 頁(yè) 共 42 頁(yè)在這里，滑輪被認(rèn)為是剛性的，模型的建立需要考慮彈性變形。驅(qū)動(dòng)滑輪 A是通過(guò)角速度 ω 驅(qū)動(dòng)的，同時(shí)，外部扭矩 M2作用于驅(qū)動(dòng)滑輪 B。傳動(dòng)比是通過(guò)力 Fp,1和 Fp,2作用于移動(dòng)滑輪來(lái)調(diào)整的。在這項(xiàng)工作中，鏈的平面模型就足夠了。為了考慮引起多角度激振的離散結(jié)構(gòu)鏈條，每個(gè)單獨(dú)的鏈接都注意到了。每個(gè)鏈接由一個(gè)無(wú)質(zhì)量彈簧阻尼單元組成，代表連結(jié)板和連接兩個(gè)相鄰關(guān)節(jié)（剛度 c，阻尼系數(shù) d） 。一個(gè)質(zhì)量為 m的物體位于每個(gè)關(guān)節(jié)，是該搖桿引腳對(duì)質(zhì)量以及對(duì)相鄰板塊上下半場(chǎng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量組成。該仿真模型的最后部分指搖臂之間的針腳和滑輪的兩端摩擦接觸。忽視其自己的動(dòng)力，對(duì)搖桿引腳對(duì)可以建模為一個(gè)單一的，無(wú)質(zhì)量彈簧作用完全垂直的模型飛機(jī)。圖 3顯示了螺栓模型和力量的接觸面作用。為了推導(dǎo)接觸力，對(duì)螺栓彈簧力 FB進(jìn)行量化是有必要的。這取決于長(zhǎng)度 lB和剛度 cB,以及齒輪的表面距離 s（如圖 4）：第 32 頁(yè) 共 42 頁(yè)這些力的靜態(tài)平衡垂直于模型飛機(jī)，提供了一個(gè)正常的力條件方程?？紤]到公式（1）取決于鏈條鏈接和徑向摩擦力 FRr的最小配合。要確定作為正常的力函數(shù)的剩余摩擦力，一庫(kù)侖的摩擦法連續(xù)近似（圖 4）用于其中， 為在接觸的相對(duì)速度矢量：在文獻(xiàn)［1］和［2］中可以