鋼球式無級變速器結(jié)構(gòu)設計【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 目 錄 摘要 緒論?????????????????????????? 1 究的意義及背景?????????????????????? 1 內(nèi)外機械無級變速器的研究現(xiàn)狀??????????????? 1 業(yè)設計的內(nèi)容和要求???????????????????? 2 2 總體 類型 的 比較與 選擇 ?????????????????? 3 鋼球外錐無級變速器????????????????????? 3 鋼球長錐式無級變速器 ???????????????????? 5 兩類型的比較與選擇????????????????????? 5 3 主要 零件的 計算與設計?????????????????? 6 輸入、輸出軸的計算與設計?????????????????? 6 輸入、輸出軸上軸承的計算與設計??????????????? 7 輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計??????????????? 8 加壓盤的計算與設計????????????????????? 8 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計算與設計????? ????????? 9 鋼球與主、從動錐輪的計算與設計??????????????? 10 調(diào)速機構(gòu)的計算與設計???????????????????? 11 無極變速器的裝配 ?????????????????????? 12 4 主要零件的校核????????????????????? 14 傳動部件的受力分析與強度計算???????????????? 14 軸承的校核????????????????????????? 16 軸 的校核?????????????????????????? 17 傳動鋼球的轉(zhuǎn)速校核????????????????????? 19 鍵的校核?????????????????????????? 19 參考文獻 ?????????????????????????? 22 附錄 ???????????????????????????? 23 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 鋼球式無級變速器 結(jié)構(gòu) 設計 摘要： 本文簡要介紹了摩擦式鋼球無極變速器的基本結(jié)構(gòu)、設計計算、材質(zhì)及潤滑等方面的知識，并以此作為本次無級變速器設計的理論基 礎。本設計采用的是以鋼球作為中間傳動元件，通過改變鋼球主動側(cè)和從動 側(cè)的 工作半徑來實現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的鋼球錐輪式無級變速器。 由鋼球、主動錐輪、從動錐輪和內(nèi)環(huán)所組成。動力由輸入軸輸入，帶動主動錐輪同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)鋼球利用摩擦力驅(qū)動內(nèi)環(huán)和從動錐輪，再經(jīng)從動錐輪，Ｖ形槽自動加壓裝置驅(qū)動輸出軸將動力輸出，調(diào)整鋼球軸心的傾斜角 β 就可達到變速的目的。本 設計 為恒功率輸出特性，輸出轉(zhuǎn)速恒低于輸入轉(zhuǎn)速，運用于低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩傳動。 本文分析了在傳動過程中主、從動輪，鋼球和外環(huán)的工作原理和受力關(guān)系；通過受力關(guān)系分析，并針對具體參數(shù)對輸 入軸、輸出軸、端蓋、加壓盤、主動追率、從動錐輪、渦輪盤等進行了計算與設計。并對調(diào)速結(jié)構(gòu)進行合理設計。 本文根據(jù)傳動錐輪的工作應力和材料疲勞強度 ,建立起錐面?zhèn)鲃庸β?、錐輪直徑與材料疲勞壽命及可靠度等因素之間的關(guān)系 ，合理設計錐輪的結(jié)構(gòu)尺寸。 關(guān)鍵詞： 無級變速器、摩擦式、鋼球錐輪式、設計 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 of of on as a of as an of to of VT to to of of is is in of in we on on of a of to of 買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 1 1 緒論 機械無極變速器是一種傳動裝置，其功能特征主要是：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機械或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求：其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)及加壓裝置或輸出機構(gòu)三部分組成。 機械無級變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應的驅(qū)動力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應減慢攪拌速度）；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（如斷面切削機床加工時需保持恒定的切削線速度，電工機械中繞線機需保持恒定的卷繞速度，紡織機械中的漿紗機及輕工機械中的薄膜機皆需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；有為適應整個系統(tǒng)中的各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動控制者（如各種各樣半自動或自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；有為探求最佳效果而需變換速度者（如試驗機械或李心機需調(diào)速以獲得最佳 分離效果）；有為節(jié)約能源而需要進行的調(diào)速者（如風機、水泵等）：此外還有各種規(guī)律的不規(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，可以看出采用無極變速器，尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。適應產(chǎn)品更換需要，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。故無極變速器目前已成為一種基本的通用傳動形式，應用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、電工、起重運輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗等各類機械。 內(nèi)外機械無極變速器的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)：我國最早是在一汽生產(chǎn)的 旗轎車上裝備了自動變速器。國內(nèi) 003 年 , 目前正以遞增的態(tài)勢發(fā)展。 在 面的研究我國尚處于起步階段 , 自 “九?五” 期間開始 , 轎車金屬帶式無級自動變速器的開發(fā)和研制已經(jīng)被列入國家的重大科技攻關(guān)計劃 , 由吉林工業(yè)大學、 東北大學、 東風汽車公司合作 , 共同承擔并完成了這個攻關(guān)項目 , 對 術(shù)進行實用化研究 , 在 動機理、 制策略、 字建模與仿真等方面 , 取得了一些 突破性成果并成功試制出國內(nèi)首臺 產(chǎn)品 , 進行了臺架實驗和道路實驗 , 取得了一些寶貴的實驗數(shù)據(jù)和開發(fā)經(jīng)驗 , 目前該課題組仍在進行 開發(fā)研究工作。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 2 目前我國 進入使用階段 ,據(jù)報道 ,一汽大眾生產(chǎn)的大排量 6 缸內(nèi)燃機 (2. 8L)的奧迪 車上裝備的帶式無級變速器 能傳動功率為 142 扭矩為 280 已能達到轎車實用的要求。 國外： 術(shù)的發(fā)展 , 可以追溯到十九世紀末 , 德國 司在 1896 年就將 V 型橡膠帶式無級變速技術(shù) 用于該公司生產(chǎn)的汽車上 , 但材料較差、 傳遞力矩小 , 沒有什么實用價值。 自從馮?杜納博士的 司于 20 世紀 80 年代研制成功金屬帶式無級變速器并使之進入商品化階段后，目前世界度寬鋼帶和一個高液壓控制系統(tǒng)。 通過采用這些先進的技術(shù)來獲得較大的轉(zhuǎn)矩能力 , 日產(chǎn)公司研究開發(fā) 的電子控制技術(shù) , 傳動比的改變實行全檔電子控制 , 汽車在下坡時可以一直根據(jù)車速控制發(fā)動機制動 , 而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打滑。 日產(chǎn)公司還計劃將它的 大到 轎車。另外 , 日 本三菱、 富士重工也都在不斷改進無級變速器 , 從而實現(xiàn)汽車從有級變速階段向無級變速階段的飛躍。 據(jù)統(tǒng)計，截止 2005 年底，裝備金屬帶式無級變速器的轎車已達 500 萬輛。由最初的日本、歐洲 , 已經(jīng)滲透到北美市場。 隨著上已出現(xiàn)了一批生產(chǎn)金屬帶式無級變速器的廠家。日本本田汽車公司和 括通用汽車公司在內(nèi)的國外企業(yè)都在加速發(fā)展無級自動變速器技術(shù)。 進入九十年代 ,日產(chǎn)公司開發(fā)了一種為中型轎車設計的包含一個手動換檔模式的 。 新型 采用 一個最新研制的高強電子控制技術(shù)、 材料及加工技術(shù)的進步 , 未來的發(fā)展將成本更低廉、控制更便捷、使用范圍更廣泛。因此無級變速汽車是當今汽車發(fā)展的主要趨勢。 業(yè)論文設計內(nèi)容和要求 設計內(nèi)容： 小功率機械無極變速器結(jié)構(gòu)的十二級；比較和選擇合適的方案，無極變速器的結(jié)構(gòu)設計與計算；對關(guān)鍵部件進行強度和壽命校核。 設計要求：輸入功率 P=入轉(zhuǎn)速 n=1500速范圍 R=10；結(jié)構(gòu)設計室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)速過程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實現(xiàn) 動態(tài)無級調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 3 2 總體類型的選擇 鋼球錐輪 式 無級變速 種類繁多 ，在此，我只選擇了兩種方案供參考，作比較，選出比較 理想 合理的 方案。該兩種方案分別是鋼球 外錐式（ 無級變速器 和鋼球內(nèi)錐式無級變速，分別描述如下 。 ） 無級變速器 力由軸 1輸入，通過 自 動加壓裝置 2，帶動主動輪 3同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)一組 (3～ 8個 )鋼球 4利用 摩擦力驅(qū)動外環(huán) 7和從動錐輪 9；再經(jīng)錐輪 輪 9、自動加壓裝置 10 驅(qū)動輸出軸 11，最后將動力輸出 。傳動鋼球的 支 承軸 8的兩端嵌裝在殼體兩端蓋 12和 并 穿過調(diào)速蝸輪 5的曲線槽；調(diào) `圖 2級變速器裝配圖 1、 11出軸 2、 10 3、 9錐輪 4 5 6 7 812、 13購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 4 調(diào)速是 通過蝸桿 6使蝸輪 5轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)速便 得到調(diào)節(jié)。其動力范圍為：， ， P≤11 ε≤4% ， η ＝ 應用甚廣。 從動調(diào)速齒輪 5 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(zhuǎn)動主動齒輪 6使從動齒輪 5轉(zhuǎn)動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸 8 繞鋼球 4的軸心線擺動，傳動輪 3以及從動輪 9 與鋼球 4的接觸半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調(diào)速。 2速渦輪的槽型曲線 鋼球外錐式無級變速器變速 如圖 2間輪為一鋼球，主、從動輪式母線均為直線的錐 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 圖 2球錐輪無級變速器的變速 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籍以改變其兩側(cè)的工作半徑來實現(xiàn)變速 。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 5 級變速 器 如 圖 2一種早期生產(chǎn)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(jié)構(gòu)特別簡單。但由于長錐的錐度較小，故變速范圍受限制 。速型，其機械特性如下圖 2。技術(shù)參數(shù)為：傳動比 n2/2～ 速比4,輸入功率 入轉(zhuǎn)速 500 r/傳動效率 η ＜ 85% 。一般用于機床和紡織機械等 。 2 2C 變速器的機械 鋼球長錐式 ( )無 級變速器結(jié)構(gòu)很簡單，且使用參數(shù)更符合我們此次設計的要求，但由于 調(diào)速 是通過鋼環(huán)移 動還實現(xiàn)的 ， 而怎樣移動鋼環(huán)有比較大的難度， 需要精密的裝置，用于 制造 ，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(jié)構(gòu)也比較簡單，原理清晰，各項參數(shù)也比較符合設計要求，故選擇此變速器。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 6 3 主要 零件的 計算與設計 設計一臺 鋼球外錐式（ 型無級變速器，輸入功率 為 0， 500 r/以上數(shù)據(jù)查表，故選用 N=n=1430 r/ =入轉(zhuǎn)速 430 r/ 出軸的 計算與設計 由于本方案為鋼球外錐式無級變速器，機械傳動平穩(wěn)，彎曲振動小。故選用 45 號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì) 220～ 26016 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a? ? ???? ? ?。 （ 1）輸出軸的計算與設計 1）最小軸徑的確定 初步計算按軸的最小軸徑公式估算，取m i n 2 2 0 . 3 5 4 0d m m m m??，于是得： 3m i n 0 2 . 21 1 2 2 8 . 1 6 4250 m ? ? ? ?輸出軸的 最小直徑為與錐輪連接處（圖 2由于錐輪與軸是過渡配合，且錐輪工作直徑為 95了保證錐輪與軸配合有良好的對中性，采用錐輪標準的推薦直徑為20 （ 2）軸的結(jié)構(gòu)設計 1）擬定軸上零件的裝配方案 本方案如圖 2示的裝配的方案。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 證與軸配合的轂孔長度，取 20Id 27軸安裝加壓 盤一側(cè)和軸承，加壓盤用花鍵移動實現(xiàn)對錐輪的加壓，取花鍵6 2 1 7 1 1 1 0F? ? ? ? ? ? ? ? 114421 。 段對軸 的軸承內(nèi)圈起定位作用并作為軸承座，取 3 0 , 1 7I V I Vd m m L m m??。 段與 段上的軸承內(nèi)圈起定位作用，取 4 0 , 7I V I Vd m m L m m??。 V 軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸 承添加潤滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標準取 5 0 , 6m m L m m??。軸 為軸承座， 4 0 , 1 5V I V Id m m L m m??。軸Ⅶ段由計算得 3 0 , 8 4d m m L m m??ⅧⅧ,至此，已初步確購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 7 定了軸的各段直徑和長度。 V 帶輪和迷宮式密封與軸的周向定位均采用平鍵連接。按各段軸徑查得平鍵截面Ⅶ : 8? ?? ， 40l? 輪與軸配合有良好的對中性，故選 擇Ⅶ帶輪輪轂與軸的配合為 76樣，密封擋圈與軸的配合為 76動軸承與軸定位是由過渡配合來保證的，軸承段的直徑尺寸公差為 45o? 。 圖 3 輸出軸 3）由于主、從動錐輪一致，軸上零件布置也相同。同時主動輪的最小軸徑估算為m i n 2 2 0 . 3 5 4 0d m m m m??。為了 節(jié)省工藝及成本。主動軸 Ⅶ 軸段 2 5 , 8 4d m m L m m??ⅧⅧ其余相同。 入、輸出軸上軸承的選擇與計算 因為 軸承為標準件，只需挑選合適的參數(shù)的軸承即可，主、從動軸軸 以選用角接觸球軸承 7006B/動軸 殼）的向右的軸向移動選用角接觸球軸承 7008B/軸承的基本額定動載荷均大于 10以角接觸軸承采用正裝可滿足要求。 表 3接觸球軸承 7006 292承代號 基本尺寸（ 安裝尺寸（ 700005 極限轉(zhuǎn)速 (r/原軸承代號 d D B r d r a (基本額定 脂潤滑 油潤滑 載荷 靜載荷 N) 70060 55 13 1 36 49 1 500 14000 36106 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 8 表 3接觸球軸承 7008C 292承代號 基本尺寸（ 安裝尺寸（ 700005 極限轉(zhuǎn)速 (r/原軸承代號 d D B r d r a (基本額定 脂潤滑 油潤滑 載荷 靜載荷 N) 70080 68 15 1 46 62 1 000 11000 36108 出軸上端蓋的 計算與設計 圖 3蓋 由于輸入、輸出軸與端蓋是間隙配合，確定孔徑為φ 30，與箱體蓋連接確定外徑φ112。按 Q/定，選用氈封油圈時，其氈圈尺寸：在軸徑 50～ 240，氈圈外徑 D 較1度 算與設計 加壓裝置采用鋼球 加壓盤動作靈敏，工藝要求高，承載能力符合要求。 （ 1)加壓裝置有關(guān)參數(shù) 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 9 加壓盤作用直徑 5 4 . 7 5 c m??加壓盤 ' ' '1 0 . 0 4 1 5 . 5( ) 6 2 7 1 8s i n 7 . 7 5 s i n 4 5 r c t g a r c t ? ? ??取 '6 30o?? 加壓鋼球按經(jīng)驗公式取 11()6 1 0q y 、 8m? 。經(jīng)驗算接觸強度均不足，故改用腰鼓形滾子 8 個，取滾子軸向截面圓弧半徑1 8r 橫向中間截面半徑 。 曲率系數(shù) 118 0 . 8c o s 0 . 8 1 8 28 0 . 8? ?? ? ??? 由表 1 ? 查得 ? ? 1 6? ? ，代入式得加壓盤處的最大接觸應力為 2233 21224 0 0 8 1 1 1 1( ) 4 0 0 8 0 . 7 8 6 1 . 1 5 0 3 . 0 8 6 ( )a b 0 . 8 83 1 9 8 0 . 9 9 / 2 8 3 8 . 5 2 /jy kQ g f c m k g f c m? ? ? ? ? ? ? ???工作應力在許用應力范圍之內(nèi)。故可以采用。 算與設計 調(diào)速渦輪槽形曲線及傳動鋼球的尺寸符號如圖 2個調(diào)速過程通常在渦輪轉(zhuǎn)角 ~ 1 2 0 o?? ? ?? 的范圍內(nèi)完成，大多數(shù)取 ????? 。槽形曲線可以為阿基米德螺旋線，也可以采用圓弧代替。本方案采用圓弧槽線，變速槽中心線必須通過 A、 B、 們的極坐標（以 o 點為極點）分別為： A： 0'm a x 3 m a 1 , 0 , 0 . 5 s i n 0 . 5 1 4 0 8 0 s i n 2 6 4 2 3 4 . 1 8i R D l??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?：m a x 3m a 11 , 9 0 6 0 . 9 6 , 0 . 5 7 01 1 2 . 1 ? ? ? ? ? ??? ：m i n 0 . 2 1 , 9 0 ,?? ? ? ?'3 m a 5 s i n 0 . 5 s i n 2 6 4 2 1 0 5 . 9 0 l ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 10 定出 A、 B、 采用做圖畫做出弧形槽，槽寬 10 動錐輪的 計算與設計 （ 1）選材料：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤均勻 面硬度 擦系數(shù)f=用接觸應力：傳動件﹝ σj﹞ =22000～ 25000壓元件﹝ σj﹞ =40000～500000 （ 2）預選有關(guān)參數(shù)：錐輪錐頂半角α =45o，傳動鋼球個數(shù) z=6，加壓鋼球個數(shù) m=8，錐輪于鋼球的直徑比 11.5,η = （ 3） 有關(guān)運動參數(shù)計算； 傳動比 m a x 3000 2 . 1 01430i ?? m a x 300 0 . 2 11430i ?? 鋼球支承軸的極限轉(zhuǎn)角 '1 m a x 4 5 2 . 1 2 6 4 2o oa r c c t g i a r c c t g? ? ? ? ? ?α （增速范圍） '2 m i n 4 5 0 . 2 1 3 1 4 9o oa r c c t g i a r c c t g? ? ? ? ? ?α（減速范圍） （ 4）計算確定傳動鋼球的直徑01c o s c o s 4 5c o s 0 . 1 9 0 72 c o s 2 1 . 5 c o s 4 5? ? ?? ? ?αα按表 1械無級變速器）由 ? 查得 ? ? 1a b 0 1 8? ? ，代入式得 2 211 3341 m i n( 2 c o s )3 6 8 8 1 6 3 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 2 . 2 0 . 8 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )a b ( 2 . 2 ~ 2 . 5 ) 1 0 1 . 5 0 . 0 4 6 1 4 3 06 . 1 6 9 5 ~ 7 . 0 0 9 6 c z n i? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??按鋼球規(guī)格圓整取 m m?錐輪直徑1 . 5 6 3 . 5 9 5 . 2 5 c d m m? ? ? ? ? 圓整取 21 95D D m m??購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 11 則 11 95 1 . 4 9 6 0 6 36 3 . 5? ?驗算接觸應力j?2 211331 1 m i 2 c o s )3 6 8 8 1 6 3 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 0 . 8 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )300 . 0 4 614302 3 0 2 6 . 4 8 / c ac d f z n ik g f c m??? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??在許用接觸應力范圍之內(nèi)，故可用。 （ 5）計算有關(guān)尺寸： 鋼球中心圓直徑3c o s ) ( 1 . 4 9 6 9 6 3 c o s 4 5 ) 6 . 3 51 1 . 9 5 0c a ? ? ??鋼球側(cè)隙 ? 1 c o s ) s i n 1 ] [ ( 1 . 4 9 6 0 6 3 c o s 4 5 ) s i n 3 0 1 ] 6 . 3 50 . 6 5 7a ? ? ? ? ? ? ? ? ??外環(huán)內(nèi)徑 0 . 9 6 7 5 6 . 3 5 2 7 . 3 1 7 5 D c m? ? ? ? ?外環(huán)軸向截面圓弧半徑 R ( 0 . 7 ~ 0 . 8 ) 錐輪工作圓之間的軸向距離 B s i n 6 . 3 5 s i n 4 5 4 . 4 9d a c m? ? ? ?調(diào)速操縱的 基本原理都是將其個某一個滾動 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(zhuǎn)體；因此，調(diào)速 時 使?jié)L動體沿另一滾動體 表面 作相對運動的方式，只有直線移動和旋轉(zhuǎn) (擺動 )兩種力式。這樣可將調(diào)速機構(gòu)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。主要用于兩滾動體的切線均為 直 線的情況，且兩輪的回轉(zhuǎn)軸線平行或梢交，移動的方向是兩輪的接觸線方向。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 12 2． 通過使?jié)L 動體的軸線偏轉(zhuǎn)來改變 工作 半徑的。主要用于兩 滾動體之一的母線為圓弧的情況。 鋼球外錐輪式無級變速器是采用第二種調(diào)速類型，通過渦輪 渦輪轉(zhuǎn)動再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)鋼球主、從動側(cè)工作半徑的改變。調(diào)速渦輪在設計上應保證避免與其它零件發(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)。 根據(jù)整體設計，蝸桿傳動的基本尺寸及參數(shù)匹配如下： 表 3桿的基本尺寸 （ 0085 模數(shù) m 向齒距 度圓直徑1數(shù) 1q 頂圓直徑1根圓直徑1 12 1分度圓柱導程角 r 8 2 1 6 38 3120 '"5 4238o 表 3輪、蝸桿參數(shù)的匹配（ 0085 中心距 a 動比 i 模數(shù) m (蝸桿分度圓直徑1d(蝸桿頭數(shù) 124 8 42 1 41 動鋼球小軸擺角 ? 與手輪轉(zhuǎn)角 ? 的關(guān)系為： 221 1 1 132 2 2 21a r c s i n s i n c o s ( s i n c o sz z z za b R e a b Rl z z z z? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ?????????在制造 時 ，蝸輪 上 的 不等分性不超過 '2 。否則會造成鋼球轉(zhuǎn)速不一，引起磨損、嗓聲 過大及溫升過高等現(xiàn) 象。支承軸與曲線槽 的側(cè)隙約為 右，過大會在開車時 引起沖擊現(xiàn)象，易導致鋼球支承軸 彎曲甚至折斷。 變速器的裝配 1）所有零件應徹底清洗并用壓縮空氣吹凈或擦干。 2）各軸承及鍵槽在安裝前，應涂以齒輪油或機械油。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 13 3）裝入軸承前時，應使用銅棒在軸承四周均勻敲入，避免用手錘直接敲擊軸承，以防止損傷軸承。也可將軸承在機械油中加熱到 60裝入。 4）殼體上的螺孔和軸承孔，在安裝軸承 端蓋時，應涂以密封膠以防漏油。 5）各緊固螺栓應按規(guī)定鎖止方法進行鎖止。 1） 錐輪 端面與 渦輪 之間的間隙，一般應為 2）軸的軸向間隙一般為 在軸承蓋內(nèi)增減墊片進行調(diào)整。 3）檢查 蝸桿傳動的嚙合與調(diào)速 情況，各檔 渦輪應具備良好的自鎖性 。齒的嚙合痕跡應大于全齒工作面積的三分之一。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 14 4 主要零件的校核 本章根據(jù)傳動要求對無級變速器做一個整體的校核。在 與主、從動錐輪之間的接觸強度進行校核，鋼球的強度校核在設計過程中已經(jīng)符合要求。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，由于蝸桿是用于調(diào)速，其軸承主要起支撐作用，受力時間短，故在此不進行校核，對軸上軸承進行強度與壽命計算。軸上鍵的連接，迷宮式密封圈的鍵起固定作用，并不傳遞較大的作用力，故在此不校核，軸段 鍵為 V 帶輪傳遞力以及花鍵為加壓盤傳遞主要的載荷。鍵的主要失效形式是工作表面被壓潰（平鍵）或工作表面過渡磨損（動連接 ） ，在此方案中花鍵進行靜連接的校核。 動部件的受力 分析與強度計算 1）受力分析 主動錐輪轉(zhuǎn)矩1 . 29 7 4 0 0 9 7 4 0 0 1 4 9 . 81430 m ? ? ?從動錐輪轉(zhuǎn)矩2 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0( 3 0 0 0 ~ 3 0 0 )5 7 1 . 4 1 ~ 5 7 . 1 4 1m m? ?????每個傳動鋼球上的轉(zhuǎn)矩 . 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0 6 ( 5 5 6 3 ~ 6 7 9 9 )5 . 1 3 6 ~ 4 . 2 0 2m m? ?????外環(huán)上的轉(zhuǎn)矩 . 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0 1 1 3 . 0 ~ 8 4 . 0 31 5 1 7 ~ 2 0 4 0 m ?? ? ? ? 主動錐輪與每個鋼球接觸點處所傳遞的有效圓周力1 2 . 29 7 4 0 0 9 7 4 0 0 5 2 5 . 7 7 66 1 4 3 0 0 9 5n D ?? ? ?? ? ? ? 從動錐輪與每個鋼球接觸點處所傳遞的有效圓周力2紙 咨詢 14951605 15 121222 c o s ( )9 7 4 0 0 1 7 4 ~ 1 2 5c o s ( )N Nz n D a ???? ? ?? 主、從動錐輪與每個鋼球接觸點處所承受的法向壓緊力分別為1 2 5 2 . 21 9 4 8 0 0 1 9 4 8 0 0 1 6 4 3 00 . 0 4 6 1 4 3 0 0 9 5 k f z n D?? ? ? ?? ? ? ? ?1 12212 . 21 9 4 8 0 0 1 9 4 8 0 00 . 0 4 6 0 9 55 0 1 2 4 ~ 5 0 1 2Qf f z n ? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??它們的徑向分量11112222s i n 1 6 4 3 0 s i n 4 5 1 1 6 1 7 . 7 6c o s 1 6 4 3 0 c o s 4 5 1 1 6 1 7 . 7 6s i n 5 0 1 2 4 ~ 5 0 1 2 s i n 4 5 3 5 4 4 3 . 0 2 0 3 ~ 3 5 4 4 . 3 0 2s i n 5 0 1 2 4 ~ 5 0 1 2 c o s 4 5 3 5 4 4 3 . 0 2 0 3 ~ 3 5 4 4 . 3 0 2 a a a a N? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?由在一般情況下，1 2 1 2,,P P Q Q??故鋼球心軸上受有不平衡的力距作用。 2）強度計算 由于 無級變速器是恒功率型的，故應按2時： 壓緊力 Q 11 1 m i 9 4 8 0 0 1 . 2 3 2 . 2 0 . 8 2 9 2 . 5 20 . 0 4k g ff n z c d i? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ?曲率 1 1 1 22 0 . 0 3 1 4 9 6d? ? ? 21 212 c o s 2 c o s 0 . 0 1 4 8 4 7c d???22 0k ?當量曲率紙 咨詢 14951605 16 11 1 1 2 2 1 2 212 ( 2 c o s ) 2 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )1 . 5 6 3 . 50 . 0 7 7 8 4k k k ??? ? ? ? ? ???曲率系數(shù) 1 1 1 2 2 1 2 21c o sc o s2 c o sc o s 4 5 0 . 1 9 0 72 1 . 5 c o s 4 5k k k ak c a?? ? ????????承的校核 輸入、輸出軸采用相同設計，在此只要校核輸出軸的軸承是否滿足工程需要。 1)求兩軸承受到的徑向載荷1 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個面力系。其 中：1受力分析可知 : 1211212 2 2 21 1 12 2 2 22 2 2678 8 8 6 6 7 8 8 8 6 7 022491 0 7 1 0 78 8 8 6 2 4 9 8 6 3 76 7 6 73 7 6 9 2 3 6 01 0 7 1 0 73 7 6 9 2 3 6 0 1 4 0 92 4 9 2 3 6 0 2 3 7 32 3 6 0 1 4 0 9 2 7 4 9r e a v r e r t t e r Hr r v r Hr r v r F F F F N? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?2)求兩軸承的計算軸向力12對于 70000手冊，軸承派生軸向力其中， e 為判斷系 數(shù) ，其值由0是現(xiàn)在軸承軸向力先初取 ，因此可估算 11220 . 4 9 4 90 . 4 1 1 0 0 N?? 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 17 又得： 122110208 8 8 6 1 1 0 0 9 9 8 69460 . 6 0 70 . 0 5 0 3a a e F ? ? ? ?????查手冊確定。1 2 1 20 . 5 6 , 0 . 4 3 , 9 9 8 6 , 9 4 6e F N F N? ? ? ?3）求軸承當量 動載荷12手冊進行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對軸承 1 0 ? 故 ? =2373 對軸承 2 4 0 ? 故 r r + 0 =1950 4)驗算軸承壽命 因為 21，所以按軸承 1的受力大小來驗算 66 321 0 1 0 3 0 5 0 0( ) ( ) 2 4 7 4 6 . 86 0 6 0 1 4 3 0 2 3 7 3? ? ? ??綜合上述可得，該設計符合工程要求。 1)判斷危險截面 截面 B， Ⅱ ， Ⅶ 只受扭矩的作用， 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的 疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕地確定的，所以截面 B，Ⅱ ， Ⅶ 均無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面 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 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 2）截面 C 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 330 . 1 0 . 1 3 0 2 7 0 0W d N m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 330 . 2 0 . 1 3 0 5 4 0 0TW d N m m? ? ? ? 截面 為 8478M N m m? 截面 3 97200T N m m?購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 18 截面上的彎曲應力為 7 . 7 5 1 . 5 8478 3 . 1 42700b M M P ? ? ?截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 33 97200 185400 P ? ? ? 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：116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a? ? ???? ? ?截面上由于退刀槽而形成的理論應力集中系數(shù) a???及按手冊查取 。因 2 0 50?80 ?，經(jīng)插值后可查得 k 又由手冊可得軸的材料的敏性系數(shù)為 0 . 8 2 , 0 . 8 5??故有應力集中系數(shù) 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 2 1 ) 1 . 8 2k q a? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 1 . 3 1 1 ) 1 . 2 6k q a? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?由手冊得尺寸系數(shù) ?；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?。 軸按磨削加工，由手冊得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 ??????軸未經(jīng)表面強化處理，即 1q? ?，按手冊得綜合系數(shù)為 1 1 . 8 2 11 1 2 . 8 00 . 6 7 0 . 9 2 ?? ???? ? ? ? ? ? ?1 1 . 2 6 11 1 1 . 6 20 . 8 2 0 . 9 2 ?? ???? ? ? ? ? ? ?又由手的得材料特性系數(shù) 0 . 1 ~ 0 . 2 , 0 . 10 . 0 5 ~ 0 . 1 = 0 . 0 5?????????取， 取于是，計算安全系數(shù) 公式則得 1 275 3 0 . 9 22 . 8 3 . 1 4 0 . 1 0?? ? ??? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 1 0 . 5 71 . 6 2 0 . 0 1????? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? 2 2 2 23 0 . 9 2 1 0 . 5 7 1 4 . 3 1 . 53 0 . 9 2 1 0 . 5 1???? ? ? ???購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 19 故可知其安全。 3）截面 . 7 5 1 . 5。安全。 故該軸在截面Ⅳ右側(cè)的強度也足夠的。本題因無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。音癡，軸的設計校核結(jié)束。 鋼球與錐輪的接觸區(qū)為橢圓，其長半徑為12()載時，純滾動點在接觸橢圓的中心 球的理論轉(zhuǎn)速為01011 鋼球?qū)嶋H轉(zhuǎn)速 1 1 1 119 5 1 4 3 0 6 7 9 9 / m i nc o s ( c o s ( ) 6 3 . 5 c o s ( 4 5 2 6 . 6 6 )q n D n c d a a???? ? ? ? ?? ? ? ?（增速） 1 1 1 1 1 119 5 1 4 3 0 5 5 6 3 / m i nc o s ( c o s ( ) 6 3 . 5 c o s ( 4 5 3 1 . 6 9 )q n D n c nd d a a???? ? ? ? ?? ? ? ?（減 速） 外環(huán)轉(zhuǎn)速1 111c o s 1 5 1 7 / m i n( 1 c o s ) c o s ( )qx xr r x dn n rD d D c a a??? ? ? ?? ? ?（增速） 1 11 111c o s 2 0 4 0 / m i n( 1 c o s ) c o s ( )qx xr r x dn n rD d D c a a??? ? ? ?? ? ?（減速） 符合滑動率的要求。 設定輸入軸與 V 帶輪 之間的鍵為 1 ， 輸出軸上的鍵 2，加壓盤上的花 鍵為鍵 3。 普通平鍵的型式與尺寸如下圖： 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 20 圖 4通型 平鍵 1096形花鍵的連接 圖 4形花鍵尺寸 1144前面 條件選取的鍵型號規(guī)格如下 ： 鍵 1：圓頭普通平鍵（ b=8mm h=7=40鍵 2：圓頭普通平鍵（ b=8mm h=7=4