PE10自行車無級變速器設(shè)計【鋼球圓錐式無級變速器】

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在總成績分?jǐn)?shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側(cè)成績欄中。 注意：有嚴(yán)重抄襲現(xiàn)象的學(xué)生成績應(yīng)定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴(yán)重的學(xué)生成績應(yīng)降檔處理。指導(dǎo)教師、評閱人及答辯小組對此應(yīng)切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分?jǐn)?shù) 成績 答辯小組： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 1101 姓名 郭成健 題目 PE10自行車無級變速器設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 評 語 該生論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目的，題目有難度，工作量較大。按照選題要求做了詳盡的理論計算，能較好地運用技術(shù)用語和計量單位、格式、圖表、數(shù)據(jù)。論文語言表達(dá)流暢，格式符合規(guī)范要求；參考了相關(guān)課題的文獻(xiàn)資料，有一定的實踐指導(dǎo)意義。圖紙按規(guī)范進(jìn)行折疊。 同意參加答辯。 簽字： 年 月 日 ? 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述 PE10自行車無級變速器設(shè)計文獻(xiàn)綜述 姓名:郭成健 班級: 機(jī)制1101班 指導(dǎo)教師:侯志敏 摘要 在人們的生活中，可以得以更大的利用，無級變速裝置，可以緩解人們對自行車的使用的局限性，會給人們帶來更大的方便。它采用一個帶和工作主體，驅(qū)動直徑車輪傳遞動力，可實現(xiàn)連續(xù)變化，傳動比和最佳匹配變速器和發(fā)動機(jī)的工作條件。 而現(xiàn)在，這種新類型的傳輸更適合于現(xiàn)在的生活。自行車自動無級變速器，自行車自動無級變速其使用。它由兩個僅單向旋轉(zhuǎn)方向由鏈輪和兩個滾子的調(diào)控，以形成一個鏈。鏈輪可以像普通自行車鏈輪輪輞牽引鏈傳動自行車后軸。齒輪系安裝在傳遞臂，齒輪系，彈簧組，支架和軸向移動和機(jī)構(gòu)，在鏈條張力的變化，鏈輪尺寸將是寬還是窄。從而實現(xiàn)無自行車驅(qū)動自動無級變速中斷。使用自行車行駛阻力小時的傳輸可以生長普通自行車相比，并在丘陵或滿足大風(fēng)循環(huán)阻力是很大的，可以省時省力。 正文 機(jī)械無級變速器最初是在19世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，自從20世紀(jì)30年代開始發(fā)展，但當(dāng)時由于材料和技術(shù)條件，進(jìn)展一直緩慢。直到20世紀(jì)50年代以來，特別是70年代，在一方面，擁有先進(jìn)的冶煉，熱處理技術(shù)，精密機(jī)械加工和數(shù)控機(jī)床和牽引傳動理論的出現(xiàn)和石油開發(fā)，解決無級的開發(fā)和生產(chǎn)傳輸?shù)南拗啤?，另一方面，作為生產(chǎn)過程實現(xiàn)機(jī)械化，自動化和機(jī)械來提高其工作性能，需要大量采用無極變速器。因此，在這種形式下，機(jī)械無級變速器快速和廣泛的發(fā)展。主要開發(fā)的國美，日本，德國，意大利和俄羅斯等產(chǎn)品有摩擦式，鏈條，皮帶和脈沖四大類30余種結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)。 國內(nèi)無極變速器是前開始在20世紀(jì)60年代，主要是作為一個專業(yè)的機(jī)械部件，在該時間之后，因為專業(yè)機(jī)械廠復(fù)制和生產(chǎn)，如紡織機(jī)械用齒鏈，光盤類型和切割的化工機(jī)械柯普機(jī)無級變速器等，但很少有品種規(guī)格，產(chǎn)量并不大，僅幾千名的年產(chǎn)量。直到中間 - 80 - S，以及引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，工業(yè)現(xiàn)代化和自動化流水線的快速發(fā)展，對各類機(jī)械無級變速器的需求大大增加，工廠開始建立和規(guī)?；a(chǎn)，部分高校開展了這一領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過多年的發(fā)展，國外幾種主要類型無級變速器的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)擁有相應(yīng)的專業(yè)生產(chǎn)廠及系列產(chǎn)品，年產(chǎn)量約10萬左右，滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。無級變速器，同時，專業(yè)協(xié)會，行業(yè)協(xié)會和組織已經(jīng)建立了這樣的情報網(wǎng)絡(luò)。定期公布的WebEx和學(xué)術(shù)會議的信息溝通。 ??應(yīng)用機(jī)械無級變速器的范圍廣，驅(qū)動力的基礎(chǔ)上，有必要通過工作電阻變化調(diào)整速度以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩（如混合機(jī)械在化學(xué)工業(yè)中，即需要增加，因為混合料的粘度和與對應(yīng)于減慢攪拌速度）的電阻值;有一個要求需要根據(jù)工作條件（如起重運輸機(jī)械的要求，同時材料和操作部的變化來調(diào)節(jié)速度可以改變相應(yīng)的提升或速度，干燥機(jī)或制藥機(jī)械需求與食品機(jī)械溫度變化和調(diào)整傳輸速度）;為恒定速度或張力，這就需要調(diào)整速度（功如部分切割機(jī)過程中需要保持一個恒定的切削速度，電氣和機(jī)械在卷取機(jī)需要保持一個恒定的風(fēng)速，紡織機(jī)械中漿紗機(jī)和膠片機(jī)都需要調(diào)整輕工機(jī)械等）的速度，以確保恒定的張力。為適應(yīng)整個系統(tǒng)的工作條件，地點，過程，或在單位和以協(xié)調(diào)的運行速度的要求，有必要與自動控制器（如各種半自動或全自動生產(chǎn)，操作，或進(jìn)行合作裝配線）。誰是要搜索的最佳效果，并轉(zhuǎn)化速度（如測試機(jī)器或里都需要加速以獲得最佳分離效果）;為了節(jié)省能源，而且需要的速度（如風(fēng)機(jī)，水泵等）;另外，根據(jù)各種規(guī)則或??不規(guī)則的變化速度調(diào)節(jié)和自動或過程控制等。 從已如上所述。可以看出，采用無極變速器，尤其是減速機(jī)進(jìn)一步擴(kuò)大變速和扭矩輸出其范圍的，可以更好的適應(yīng)各種工況條件下的要求，做出最佳的效率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足產(chǎn)品改造，節(jié)約能源，需要實現(xiàn)機(jī)械化，自動化等整個系統(tǒng)的各個方面都有顯著效果。因此，無級變速器已成為普遍的傳輸，用于紡織，輕工，食品，包裝，化工，機(jī)床，電工，起重運輸，礦山，冶金，工程，農(nóng)業(yè)，國防和測試等各類的基本形式機(jī)械。 從傳統(tǒng)的老式自行車到如今的無級變速自行車，自行車的發(fā)展也發(fā)生了很大的變化，而如今的生活中，各式各樣的無級變速自行車出現(xiàn)在人們眼簾，各型各樣，下面的內(nèi)容是我們生活中所呈現(xiàn)的各類的無級變速自行車的款式。 低座型是根據(jù)低成形框架使一個前輪和驅(qū)動器，用于自行車的凝聚力的后輪的試驗階段，車身架的中間位置有一個帶靠背的桌椅，使騎車的人可以傾斜躺坐在座椅上，雙腿可為在前車輪二邊，曲柄呈杠桿式，而前輪的正上方裝備有無級傳動裝置，使用兩側(cè)曲柄桿上的滑動方塊鉸接鏈條循環(huán)帶動前輪。前輪的前上方有使用的操控把手，使用鋼絲繩帶動后輪進(jìn)行操控方向，目的是為了使車子的方向不被受到干擾。因為下調(diào)了正常的座位高度，大大降低了空氣帶來產(chǎn)生的阻力，相對正常的應(yīng)用得以便利。運用杠桿式曲柄無級傳動裝置，充分的適應(yīng)了人體機(jī)能的要求和條件。 此種腳踏式的無級變速，一個人的腳的踏板的應(yīng)用，自行車的踏板的自行車，位于圍繞軸線的框架，用濃對應(yīng)變速驅(qū)動輪在車輪的組合物，在對應(yīng)與驅(qū)動輪的兩側(cè)隨著三角皮帶傳動，兩個踏板，二輪盤在盤的兩側(cè)，并安裝一壓縮彈簧;位于斜梁在框架中的位置的前面，它可前后挺桿是由變速桿操作和安裝在該位置，鄰近挺桿變速輪裝有可以使兩個可變移動速度輪盤或接近對方的插件;位于在自行車上的后輪的輻條的軸線的圍繞兩個端背面軸承與輪，附輪的外側(cè)部輪面裝有三角皮帶槽，附輪的內(nèi)側(cè)部分裝有傳動后輪單方向轉(zhuǎn)動的棘齒；位于車架后面的斜梁上，張緊輪的三角皮帶的上方設(shè)有可以壓緊三角皮帶張緊。自行車的運動和變速不被應(yīng)用于，成組鏈輪和鏈條傳動，相對價格低、質(zhì)量輕，可以進(jìn)行無級變速，速度的轉(zhuǎn)換效率高，速比大。 帶傳動的無級變速，對現(xiàn)有的自行車傳動機(jī)構(gòu)的動力方面進(jìn)行了改造和改進(jìn)應(yīng)用。這種自行車的傳動機(jī)構(gòu)包括下面的一些部件：大動輪、Ｖ型傳動帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠，小動輪、大動輪、大定輪、大動輪撥叉，小動輪、小定輪、小動輪撥叉構(gòu)成。它的特點體現(xiàn)在自行車的動力傳動機(jī)構(gòu)，包括以下部件：大動輪、大定輪、大動輪撥叉，大動輪、大定輪也為錐形，兩輪大小形狀相同，錐面相向，形成帶有Ｖ形溝槽的大型傳動輪，穩(wěn)定的在自行車中軸上，大動輪位于撥叉的操控下順著軸滑行；小動輪、小定輪、小動輪撥叉，小動輪、小定輪呈錐形，兩個輪大小形狀相同，錐面相向，形成了帶有Ｖ形溝槽的小型傳動輪，和自行車后軸上的飛輪軸套穩(wěn)定相連，小動輪位于撥叉的操控下順軸運行；Ｖ型傳動帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，Ｖ型傳動帶鑲于大小輪的溝槽中；后軸上裝著Ｖ型帶的張緊裝置，它的支承輪撐持著傳動帶；車把的旁邊安裝有調(diào)速器，和閘線相連，閘線使得調(diào)節(jié)大小動輪部位的撥叉被帶動；飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成了飛輪，被安裝于后軸之上，小傳動輪緊緊靠緊，飛輪軸套和小型傳動輪緊密相連，后軸與飛輪底座緊扣相連，飛輪軸套里面同時也裝備了流線型的凹槽，滾柱被安置在凹槽之中。 這樣的無級變速自行車?yán)脦У膫鲃樱M(jìn)而完成自行車的無級變速，傳動穩(wěn)定、沒有噪聲、調(diào)速操控簡潔、調(diào)動速度的范圍較大；與此同時，這樣的無級變速自行車的設(shè)計簡潔，構(gòu)造簡單、便于加工和制作，可以對其進(jìn)行大量的生產(chǎn)和批量銷售，為我們身邊帶來了更大的便利。 為自行車的行駛、減震和乘座進(jìn)行了改造和效果的提高。這其中包含了：乘騎者坐靠休閑式坐椅，雙腳蹬踏前方的兩個懸搖桿曲柄，可實行弧形的曲線循環(huán)式運動，使用整個腳掌面的蹬踏角度，或者通過使用手直捷的變動搖桿上面的力臂的長度來進(jìn)行無級變速，高效應(yīng)的使撓性件驅(qū)動的后輪得以帶動；其中還包含安裝拆卸方便，并且不相互的休閑式座椅，還有防落物防盜竊的可移動攜帶式座椅；簡易的完整避震使得騎乘者乘坐起來舒服，而且還可使貨架帶有的東西物品得以降低了震蕩。 這是一種四個檔位的無級變速自行車，以純滾動的方式進(jìn)行無級變速。在這其中，位于中軸上的中央齒輪嚙合相連的安裝了兩級行星輪，分別為一級行星輪和二級行星輪，中心齒輪的左右兩面相應(yīng)的安裝了推動盤，左側(cè)穩(wěn)定在腳蹬輪軸的上面，而右側(cè)則穩(wěn)定安裝在了鏈輪的上面；二級行星輪與中心齒輪作為棘輪總成和鏈輪嚙合并相互相連著，在后軸與中軸，位于后軸的車架體上安裝了座盤，座盤上穩(wěn)定安裝有控制檔位升降的檔位彈簧；位于座盤上穩(wěn)定相連著自鎖離合器總成，停轉(zhuǎn)盤的上面裝有自鎖離合器的總成滾動套，同時停轉(zhuǎn)盤也被固定在了中軸和后軸之上；位于中軸與后軸的自鎖離合器總成上被固定有自行控制的變換檔位的拉向桿?？梢噪S意調(diào)控變換檔位，并且對自行車身的全部零部件沒有絲毫負(fù)面作用和影響，其制作簡便，性能極優(yōu)，操控簡潔，應(yīng)用簡易，使用方便，是人們在生活中的又一精藝之選。 無鏈的無級變速為一種無鏈條的傳動，可通過任意操控車速的自行車。這樣的自行車結(jié)構(gòu)包括把手、車輪、三角架和踏拐等部位組成，橫梁一端安裝后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁另一端安裝有中軸齒輪，齒輪和拐軸齒輪相嚙合，偏心連桿的上部分與杠桿的右部分位于同一軸中，并固定在定位槽板的滑槽中，杠桿的左部分和齒條相連，齒條和正反齒輪相嚙合著，橫梁上端安裝有固定活動支架、拉簧和鋼絲拉索。這樣的自行車構(gòu)造簡易，調(diào)動速度方便且靈活，牢固實用，適用于各式各樣的型號，同樣帶來很多的便利與方便。 此類是一款蓄能型的全自動無級變速自行車，它從在交通工具的技術(shù)范疇之內(nèi)。它被用來的有用部分的新型的目的，是介于以下的技術(shù)方案而實現(xiàn)的：首要是因設(shè)置每一側(cè)腳蹬上的長型齒盤循環(huán)往復(fù)的運作，經(jīng)過同一側(cè)的鏈條帶動同一側(cè)的飛輪，飛輪和帶動設(shè)置位于輪骨里面的發(fā)條里端和發(fā)條外端和輪骨固定下來。在這之中：和每端的飛輪固定在相同的一個軸套上還裝置了防逆轉(zhuǎn)設(shè)備，防逆轉(zhuǎn)裝置的里部構(gòu)造和飛輪極為相似，外殼和車架子一同固定。在騎車出行時，在每端長型齒盤的運作下，經(jīng)過鏈條使同一側(cè)的發(fā)條交替循環(huán)蓄能，進(jìn)而使得全自動無級變速得以實現(xiàn)。新型的變速器將成為當(dāng)今變速自行車的換代產(chǎn)品。 新樣式的自行車。行走的特點是機(jī)構(gòu)，汽車座椅型立式龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這種傳動機(jī)構(gòu)是以杠桿式無級變速傳動為主。適用于大流量，高樓層，房屋，車輛停車不便都市圈。這個裝置是由腳杠桿式無級變速器，幀可以橫向折疊，前面驅(qū)動輪，引導(dǎo)輪小的行走機(jī)構(gòu)在后面，并帶回一個汽車座椅在直立舵機(jī)自行車的龍頭。該裝置的車身風(fēng)格，更奇特的乘坐，但舒適，更安全，并且可以折疊和攜帶。 無級變速器包括機(jī)械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器這三種變速器，然而我們的這個設(shè)計任務(wù)要求我們把無級變速器安裝到自行車上，所以一般我們只能用第一種，也就是機(jī)械無級變速器，那么，下面我們重點的來介紹一下機(jī)械無級變速器。 機(jī)械無級變速器第一次出現(xiàn)大概是在19世紀(jì)90年代，在20世紀(jì)30年代以后才得以開始發(fā)展起來，在那個年代會受到材質(zhì)與工藝方面等條件約束和限制，才使得這項研究的進(jìn)展變得緩慢。后來到了20世紀(jì)50年代，特別是70年代以后，隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)的提高和發(fā)展，精密加工及數(shù)控機(jī)床和牽引傳動理論和油的產(chǎn)生和發(fā)展，并解決開發(fā)項目的制約因素和生產(chǎn)的限制;此外，作為生產(chǎn)過程實現(xiàn)機(jī)械化，自動化和機(jī)械改善以后的工作，以提高其性能，無級變速器需要大量的應(yīng)用這一技術(shù)的。因此，在這種情況下，機(jī)械無級變速器得到了迅速和廣泛的發(fā)展。在機(jī)械傳動研發(fā)和生產(chǎn)的國家有：美國，日本，德國，意大利和俄羅斯等。本產(chǎn)品可分為摩擦式，鏈條和皮帶式和脈沖四種類型，30余種結(jié)構(gòu)形式。 而我國對無級變速器的研究是在20世紀(jì)60年代前后開始的，在那個時候，國內(nèi)研制的機(jī)械無級變速器大多是作為專業(yè)機(jī)械配套零部件來使用的，那時的專業(yè)機(jī)械廠多以進(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)械的多盤式以及切削機(jī)床的外錐型無級變速器等，但這種品種的規(guī)格并不是很多，產(chǎn)量相對也不是很大，每年的生產(chǎn)數(shù)量也只有數(shù)千臺。 總結(jié) 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(shù)以搭配獲得最佳效果。無級變速自行車能夠?qū)崿F(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，免去記憶復(fù)雜的前后輪檔位搭配，增加了易用性。 ? ?重心問題：普通變速自行車的變速齒輪集中在一側(cè)，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(zhuǎn)彎操控。 ? 鏈條問題：傳統(tǒng)變速自行車存在鏈條在齒輪組空隙中調(diào)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。 ?? 維修問題：普通變速自行車因構(gòu)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，舒適度問題：現(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(shè)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。 ? 轉(zhuǎn)彎問題：采取前輪小后輪大的設(shè)計方式，增加了轉(zhuǎn)彎的靈活性。由于主要構(gòu)件集中于后輪，重心靠后，可以減小前輪小容易前翻的問題。 ?? 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。 ?? 使用價值：可以有效降低成本，裝配難度，維修難度，生產(chǎn)難度都有所降低，適于普通家居生活。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(zhuǎn)動旋鈕即可實現(xiàn)變速。外觀新穎時尚。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].第八版.西安:高等教育出版社, 2005. 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The transmission of ball type, is a further research and analysis. For this kind of modified step less transmission used in bicycle step less speed change device, can greatly improve its performance and function. This device is through eight steel ball in and out of the output power of the mutual friction river, using a pair of helical gear indexing speed regulation, and then make the bike for step less speed regulation between 0.75 ~ 1.22.This kind of transformation is another application of bicycle infinitely variable speed, using the output of the eight ball using friction, is a kind of new try, is a new application, the research on the basis of the original step less transmission applications, these studies show that the step less transmission has a very wide range of applications in the bike, and high cost performance, use value and performance has been considerable improvement and improvement. In the life of people, can be to be able to use a larger, step less speed change device, can relieve people's limitations to the use of bicycles, can bring more convenience to people. It USES a belt and the work the main, driven wheel in diameters to transfer the power, can realize continuous change, the transmission ratio and the best matching transmission and engine working conditions. And now, this new type of transmission is more suitable for life now. A bicycle automatic step less transmission, which used in bicycle automatic step less variable speed. It consists of two only unidirectional rotating direction by the regulation of sprocket and two roller to form a chain. Sprocket can be like ordinary bicycle sprocket rim drag chain drive bike rear axle. A gear train is installed in the transmission arm, gear train, spring group, stents and axial moving and institutions, in the chain tension changes, the sprocket size will be wide or narrow. So as to realize without interruption of bicycle drive automatic step less variable speed. Compared with ordinary bikes using the transmission on bicycle travel resistance hours can be growth, and in the hills or meet strong wind cycling resistance is big, can save Labour. Have been all kinds of bicycle step less transmission, for example, including the big diameter changes pulley, small diameter changes pulley, drive belt and pulley control variable diameter variable speed institutions, large diameter changes, each pulley and small diameter changes pulley installed on the center axis of the bicycle and rear axle, connect drive belt transmission, shift gear is fixed between the two pulley gear box. The utility model has simple structure, easy operation, reliable performance and speed range is big, very suitable for the installation and use in a variety of variable speed bicycle. And in this paper, we study the ball cone type step less transmission also is one of the many new type step less transmission. Keyword: CVT bike, CVT , Convenience, Widely used 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況 1 1.2 機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用 2 1.3 無級變速自行車研究現(xiàn)狀 3 1.4 畢業(yè)論文設(shè)計內(nèi)容和要求 5 第二章 自行車無級變速器總體方案的選擇 6 2.1 鋼球長錐式(RC型)無級變速器 6 2.2 鋼球外錐式無級變速器 7 2.3 兩方案的比較與選擇 8 第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設(shè)計與計算 9 3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設(shè)計與計算 9 3.2 加壓盤的設(shè)計與計算 10 3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計與計算 11 3.4 輸入軸的設(shè)計與計算 12 3.5 輸出軸的設(shè)計與計算 15 3.6 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計算 18 3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計與計算 20 3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 21 3.9 自行車無級變速器的安裝 22 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況 無級變速器包括機(jī)械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器這三種變速器，然而我們的這個設(shè)計任務(wù)要求我們把無級變速器安裝到自行車上，所以一般我們只能用第一種，也就是機(jī)械無級變速器，那么，下面我們重點的來介紹一下機(jī)械無級變速器。 機(jī)械無級變速器第一次出現(xiàn)大概是在19世紀(jì)90年代，在20世紀(jì)30年代以后才得以開始發(fā)展起來，在那個年代會受到材質(zhì)與工藝方面等條件約束和限制，才使得這項研究的進(jìn)展變得緩慢。后來到了20世紀(jì)50年代，特別是70年代以后，隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)的提高和發(fā)展，精密加工及數(shù)控機(jī)床和牽引傳動理論和油的產(chǎn)生和發(fā)展，并解決開發(fā)項目的制約因素和生產(chǎn)的限制;此外，作為生產(chǎn)過程實現(xiàn)機(jī)械化，自動化和機(jī)械改善以后的工作，以提高其性能，無級變速器需要大量的應(yīng)用這一技術(shù)的。因此，在這種情況下，機(jī)械無級變速器得到了迅速和廣泛的發(fā)展。在機(jī)械傳動研發(fā)和生產(chǎn)的國家有：美國，日本，德國，意大利和俄羅斯等。本產(chǎn)品可分為摩擦式，鏈條和皮帶式和脈沖四種類型，30余種結(jié)構(gòu)形式。 而我國對無級變速器的研究是在20世紀(jì)60年代前后開始的，在那個時候，國內(nèi)研制的機(jī)械無級變速器大多是作為專業(yè)機(jī)械配套零部件來使用的，那時的專業(yè)機(jī)械廠多以進(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)械的多盤式以及切削機(jī)床的外錐型無級變速器等，但這種品種的規(guī)格并不是很多，產(chǎn)量相對也不是很大，每年的生產(chǎn)數(shù)量也只有數(shù)千臺。到了80年代中期的時候，伴隨著從國外大量的引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化以及自動流水線的快速發(fā)展，各種類別的機(jī)械無級變速器的要求和供給量也大幅度提高，專業(yè)機(jī)械廠便開始成立并開始規(guī)模化的生產(chǎn)，與此同時，這個領(lǐng)域的研究工作也受到了一些高等院校的重視和研究，經(jīng)過十余年的發(fā)展，無級變速器海外現(xiàn)有的幾種主要結(jié)構(gòu)類型，都具有相應(yīng)的專業(yè)制造商在中國及其系列產(chǎn)品，年產(chǎn)量可達(dá)10萬左右，逐步達(dá)到生產(chǎn)發(fā)展的基本需求。然后無級變速器，如專業(yè)協(xié)會，行業(yè)協(xié)會和情報網(wǎng)絡(luò)組織已經(jīng)成立和建設(shè)，并定期公布的網(wǎng)訊和學(xué)術(shù)會議的信息溝通。自從90年代，中國已頒布了機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一共有14個。 1. JB/T 5984-92 《寬V帶無級變速裝置基本參數(shù)》 2. JB/T 6950-93 《行星錐盤無級變速器》 3. JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器》 4. JB/T 6952-93 《齒鏈?zhǔn)綗o級變速器》 5. JB/T 7010-93 《環(huán)錐行星無級變速器》 6. JB/T 7254-94 《無級變速擺線針輪減速機(jī)》 7. JB/T 7346-94 《機(jī)械無級變速器試驗方法》 8. JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動無級變速器》 9. JB/T 7668-95 《多盤式無級變速器》 10. JB/T 7683-95 《機(jī)械無級變速器，分類及型號編制方法》 11. JB/T 7686-95 《錐盤環(huán)盤式無級變速器》 12. JB/T 50150-1999 《行星錐盤無級變速器，質(zhì)量分等》 13. JB/T 53083-1999 《三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器 質(zhì)量分等》 14. JB/T 50020-×××× 《無級變速擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》（報批稿） 現(xiàn)如今，隨著機(jī)械無級變速器被研制、生產(chǎn)、組織管理到情報網(wǎng)信息各領(lǐng)域已形成一個相對完善的系統(tǒng)體系，正在努力成為機(jī)械領(lǐng)域中的一個新式行業(yè)。 1.2 機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用 作為一種傳動裝置，機(jī)械無級變速器它的功能特征主要是：在不變的輸入轉(zhuǎn)速下，它可實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在其一定的范圍內(nèi)進(jìn)行不斷變化，進(jìn)而滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中的一些列不同情況；它的結(jié)構(gòu)特點主要是：需由變速傳動機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)，這三部分組成。 機(jī)械無級變速器的應(yīng)用廣泛，在一定情況下，比如驅(qū)動功率不變，由于工作的阻力變化，而使得轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，進(jìn)而產(chǎn)生出對應(yīng)的驅(qū)動力矩者（比如，其他行業(yè)中的機(jī)械攪拌機(jī)，即要求隨著攪拌物料的粘度、阻力增加而能相對的減緩其攪拌的速度）；同時，也有根據(jù)工況的需求來調(diào)動速度者（比如，起重運輸機(jī)械的要求是隨物料及運行區(qū)段的變化從而能相對晚上提升或運轉(zhuǎn)的速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)械要求的是隨著其溫度的改變進(jìn)而調(diào)動運轉(zhuǎn)的速度）；在獲得不變的工作速度或張力而進(jìn)行調(diào)節(jié)速度者（比如，斷面切削機(jī)床加工時要求持續(xù)不變的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需持續(xù)不變的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)和輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)都要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速進(jìn)而確保穩(wěn)定不變的張力等）；同時也有適應(yīng)整體系統(tǒng)中各樣工況、工位、工序或者單元的各類要求，進(jìn)而需要協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)速度，也要求完善自動控制者（比如，各式各類的半式或全式自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；也有為了探尋最優(yōu)效果而進(jìn)行變換速度者（比如，試驗機(jī)械或離心機(jī)需要進(jìn)行調(diào)速進(jìn)而得到最優(yōu)的分離效果）；也有為了節(jié)省資源而需進(jìn)行調(diào)速者（比如，風(fēng)機(jī)、水泵等）；此外，還有遵循各式的規(guī)律或者不規(guī)律的變化，而進(jìn)行調(diào)動以及完成全面自動或程序操控等。 通過上文，可以得出：運用機(jī)械無級變速器，特別是與減速傳動相配合運轉(zhuǎn)時，更進(jìn)一步的加大其調(diào)動速度的范圍與相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而更加有力的適用于各式的工況要求，使其效果達(dá)到最優(yōu)，在提升物品的生產(chǎn)總量和質(zhì)量來講，適用于產(chǎn)品的更換需求，節(jié)省資源，從而體現(xiàn)了整體程序的機(jī)械化、自動化等各個領(lǐng)域都具備優(yōu)質(zhì)的效果。所以，無級變速器在我國的現(xiàn)在，已經(jīng)變成了一項最基礎(chǔ)的特用傳動方式，其在紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗各類機(jī)械等方面得到了顯著的應(yīng)用。 1.3 無級變速自行車研究現(xiàn)況 從傳統(tǒng)的老式自行車到如今的無級變速自行車，自行車的發(fā)展也發(fā)生了很大的變化，而如今的生活中，各式各樣的無級變速自行車出現(xiàn)在人們眼簾，各型各樣，下面的內(nèi)容是我們生活中所呈現(xiàn)的各類的無級變速自行車的款式。 (1)低座型無級變速自行車 低座型是根據(jù)低成形框架使一個前輪和驅(qū)動器，用于自行車的凝聚力的后輪的試驗階段，車身架的中間位置有一個帶靠背的桌椅，使騎車的人可以傾斜躺坐在座椅上，雙腿可為在前車輪二邊，曲柄呈杠桿式，而前輪的正上方裝備有無級傳動裝置，使用兩側(cè)曲柄桿上的滑動方塊鉸接鏈條循環(huán)帶動前輪。前輪的前上方有使用的操控把手，使用鋼絲繩帶動后輪進(jìn)行操控方向，目的是為了使車子的方向不被受到干擾。因為下調(diào)了正常的座位高度，大大降低了空氣帶來產(chǎn)生的阻力，相對正常的應(yīng)用得以便利。運用杠桿式曲柄無級傳動裝置，充分的適應(yīng)了人體機(jī)能的要求和條件。 (2)人力腳踏式無級變速自行車 此種腳踏式的無級變速，一個人的腳的踏板的應(yīng)用，自行車的踏板的自行車，位于圍繞軸線的框架，用濃對應(yīng)變速驅(qū)動輪在車輪的組合物，在對應(yīng)與驅(qū)動輪的兩側(cè)隨著三角皮帶傳動，兩個踏板，二輪盤在盤的兩側(cè)，并安裝一壓縮彈簧;位于斜梁在框架中的位置的前面，它可前后挺桿是由變速桿操作和安裝在該位置，鄰近挺桿變速輪裝有可以使兩個可變移動速度輪盤或接近對方的插件;位于在自行車上的后輪的輻條的軸線的圍繞兩個端背面軸承與輪，附輪的外側(cè)部輪面裝有三角皮帶槽，附輪的內(nèi)側(cè)部分裝有傳動后輪單方向轉(zhuǎn)動的棘齒；位于車架后面的斜梁上，張緊輪的三角皮帶的上方設(shè)有可以壓緊三角皮帶張緊。自行車的運動和變速不被應(yīng)用于，成組鏈輪和鏈條傳動，相對價格低、質(zhì)量輕，可以進(jìn)行無級變速，速度的轉(zhuǎn)換效率高，速比大。 (3)帶傳動無級變速自行車 帶傳動的無級變速，對現(xiàn)有的自行車傳動機(jī)構(gòu)的動力方面進(jìn)行了改造和改進(jìn)應(yīng)用。這種自行車的傳動機(jī)構(gòu)包括下面的一些部件：大動輪、Ｖ型傳動帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，飛輪由飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠，小動輪、大動輪、大定輪、大動輪撥叉，小動輪、小定輪、小動輪撥叉構(gòu)成。它的特點體現(xiàn)在自行車的動力傳動機(jī)構(gòu)，包括以下部件：大動輪、大定輪、大動輪撥叉，大動輪、大定輪也為錐形，兩輪大小形狀相同，錐面相向，形成帶有Ｖ形溝槽的大型傳動輪，穩(wěn)定的在自行車中軸上，大動輪位于撥叉的操控下順著軸滑行；小動輪、小定輪、小動輪撥叉，小動輪、小定輪呈錐形，兩個輪大小形狀相同，錐面相向，形成了帶有Ｖ形溝槽的小型傳動輪，和自行車后軸上的飛輪軸套穩(wěn)定相連，小動輪位于撥叉的操控下順軸運行；Ｖ型傳動帶、Ｖ型帶張緊裝置、調(diào)速器、閘線、飛輪，Ｖ型傳動帶鑲于大小輪的溝槽中；后軸上裝著Ｖ型帶的張緊裝置，它的支承輪撐持著傳動帶；車把的旁邊安裝有調(diào)速器，和閘線相連，閘線使得調(diào)節(jié)大小動輪部位的撥叉被帶動；飛輪軸套、飛輪底座、滾柱、滾珠構(gòu)成了飛輪，被安裝于后軸之上，小傳動輪緊緊靠緊，飛輪軸套和小型傳動輪緊密相連，后軸與飛輪底座緊扣相連，飛輪軸套里面同時也裝備了流線型的凹槽，滾柱被安置在凹槽之中。 這樣的無級變速自行車?yán)脦У膫鲃?，進(jìn)而完成自行車的無級變速，傳動穩(wěn)定、沒有噪聲、調(diào)速操控簡潔、調(diào)動速度的范圍較大；與此同時，這樣的無級變速自行車的設(shè)計簡潔，構(gòu)造簡單、便于加工和制作，可以對其進(jìn)行大量的生產(chǎn)和批量銷售，為我們身邊帶來了更大的便利。 (4)前置往復(fù)式無級變速自行車 為自行車的行駛、減震和乘座進(jìn)行了改造和效果的提高。這其中包含了：乘騎者坐靠休閑式坐椅，雙腳蹬踏前方的兩個懸搖桿曲柄，可實行弧形的曲線循環(huán)式運動，使用整個腳掌面的蹬踏角度，或者通過使用手直捷的變動搖桿上面的力臂的長度來進(jìn)行無級變速，高效應(yīng)的使撓性件驅(qū)動的后輪得以帶動；其中還包含安裝拆卸方便，并且不相互的休閑式座椅，還有防落物防盜竊的可移動攜帶式座椅；簡易的完整避震使得騎乘者乘坐起來舒服，而且還可使貨架帶有的東西物品得以降低了震蕩。 (5)純滾動式四個檔位無級變速自行車 這是一種四個檔位的無級變速自行車，以純滾動的方式進(jìn)行無級變速。在這其中，位于中軸上的中央齒輪嚙合相連的安裝了兩級行星輪，分別為一級行星輪和二級行星輪，中心齒輪的左右兩面相應(yīng)的安裝了推動盤，左側(cè)穩(wěn)定在腳蹬輪軸的上面，而右側(cè)則穩(wěn)定安裝在了鏈輪的上面；二級行星輪與中心齒輪作為棘輪總成和鏈輪嚙合并相互相連著，在后軸與中軸，位于后軸的車架體上安裝了座盤，座盤上穩(wěn)定安裝有控制檔位升降的檔位彈簧；位于座盤上穩(wěn)定相連著自鎖離合器總成，停轉(zhuǎn)盤的上面裝有自鎖離合器的總成滾動套，同時停轉(zhuǎn)盤也被固定在了中軸和后軸之上；位于中軸與后軸的自鎖離合器總成上被固定有自行控制的變換檔位的拉向桿。可以隨意調(diào)控變換檔位，并且對自行車身的全部零部件沒有絲毫負(fù)面作用和影響，其制作簡便，性能極優(yōu)，操控簡潔，應(yīng)用簡易，使用方便，是人們在生活中的又一精藝之選。 (6)無鏈無級變速自行車 無鏈的無級變速為一種無鏈條的傳動，可通過任意操控車速的自行車。這樣的自行車結(jié)構(gòu)包括把手、車輪、三角架和踏拐等部位組成，橫梁一端安裝后齒輪、大齒輪和正反齒輪，橫梁另一端安裝有中軸齒輪，齒輪和拐軸齒輪相嚙合，偏心連桿的上部分與杠桿的右部分位于同一軸中，并固定在定位槽板的滑槽中，杠桿的左部分和齒條相連，齒條和正反齒輪相嚙合著，橫梁上端安裝有固定活動支架、拉簧和鋼絲拉索。這樣的自行車構(gòu)造簡易，調(diào)動速度方便且靈活，牢固實用，適用于各式各樣的型號，同樣帶來很多的便利與方便。 (7)蓄能型-全自動無級變速自行車 此類是一款蓄能型的全自動無級變速自行車，它從在交通工具的技術(shù)范疇之內(nèi)。它被用來的有用部分的新型的目的，是介于以下的技術(shù)方案而實現(xiàn)的：首要是因設(shè)置每一側(cè)腳蹬上的長型齒盤循環(huán)往復(fù)的運作，經(jīng)過同一側(cè)的鏈條帶動同一側(cè)的飛輪，飛輪和帶動設(shè)置位于輪骨里面的發(fā)條里端和發(fā)條外端和輪骨固定下來。在這之中：和每端的飛輪固定在相同的一個軸套上還裝置了防逆轉(zhuǎn)設(shè)備，防逆轉(zhuǎn)裝置的里部構(gòu)造和飛輪極為相似，外殼和車架子一同固定。在騎車出行時，在每端長型齒盤的運作下，經(jīng)過鏈條使同一側(cè)的發(fā)條交替循環(huán)蓄能，進(jìn)而使得全自動無級變速得以實現(xiàn)。新型的變速器將成為當(dāng)今變速自行車的換代產(chǎn)品。 (8)便攜式高安全型無級變速自行車 新樣式的自行車。行走的特點是機(jī)構(gòu)，汽車座椅型立式龍頭轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這種傳動機(jī)構(gòu)是以杠桿式無級變速傳動為主。適用于大流量，高樓層，房屋，車輛停車不便都市圈。這個裝置是由腳杠桿式無級變速器，幀可以橫向折疊，前面驅(qū)動輪，引導(dǎo)輪小的行走機(jī)構(gòu)在后面，并帶回一個汽車座椅在直立舵機(jī)自行車的龍頭。該裝置的車身風(fēng)格，更奇特的乘坐，但舒適，更安全，并且可以折疊和攜帶。 1.4 畢業(yè)論文設(shè)計內(nèi)容和要求 設(shè)計內(nèi)容：通過這個男性的自行車來進(jìn)行選取適當(dāng)?shù)谋壤奶匦?；對比和選取合適的方案；完成自行車無級變速箱的設(shè)計和計算的結(jié)構(gòu)；在其重要的部件上進(jìn)行壽命和強度的核實。 設(shè)計要求：在0.75?1.22傳動比范圍大;傳輸大小應(yīng)盡可能會小，輕重量; 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使制造成本盡可能低;易于安裝和刪除;外觀要適合，美觀;靈活速度調(diào)節(jié)速度不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，在這個過程中可以實現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速;關(guān)鍵部件滿足強度和壽命的要求;隨著細(xì)節(jié)圖和裝配圖。 28 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 自行車無極變速器總體方案的選擇 第二章 自行車無級變速器總體方案的選擇 自行車的各種無級變速裝置的模式都在這里，我只選擇了兩種方案供您參考，比較，選擇了理想的解決方案。兩圖是長傳球，圓錐型（RC型）的無級變速器和鋼球錐型無級變速器，分別進(jìn)行說明。 2.1 鋼球長錐式(RC型)無級變速器 圖2.1 鋼球長錐式(RC型)無級變速器 如上圖所示，對于早期生產(chǎn)的錐環(huán)式無級變速器，是利用全自動壓力鋼圈彈性楔緊效果無壓力裝置。長錐形平行于替代兩個獨立的車輪的軸線的兩個，并通過移動鋼圈變速，所以結(jié)構(gòu)非常簡單。但只要圓錐形錐度的結(jié)果小，所以在速度范圍。 RC型變速器的類型屬于可升速、降速型，它的機(jī)械特征如圖2-2所示。技術(shù)參數(shù)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(zhuǎn)速 n1=1500 r/min ,傳動效率η＜85% 。通常會被用在紡織機(jī)械，機(jī)床等方面. 下圖是RC型變速器的機(jī)械特性： 圖2.1 RC型變速器的機(jī)械特性 2.2 鋼球外錐式無級變速器 1,11-輸入，輸出軸 2，10-加壓裝置 3，9-主，從動錐輪 4-傳動鋼球 5-調(diào)速蝸輪 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動鋼球軸 12，13-端蓋 圖2.2 鋼球外錐式無級變速器 如圖所示，功率由輸入軸1，通過自動壓力裝置2，3與速度驅(qū)動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，通過一組鋼球（3?8）4采用摩擦驅(qū)動輸出軸11，最后是電機(jī)輸出。滾珠軸承軸8的變速器的端部，嵌在兩個端罩12和13的外殼的圓弧徑向線縫隙，并通過電機(jī)速度渦輪5曲線槽的控制;速度控制，通過蝸桿和蝸輪6 5轉(zhuǎn)，以曲線槽的作用的結(jié)果使鋼球軸角度的變化，改變球具有兩個錐形滾輪，輸出軸轉(zhuǎn)速調(diào)整的工作半徑。其動力范圍為：Rn=9，Imax=1/Imin，P≤11 kw ，ε≤4% ，η＝0.80～0.92 。這樣的變速器受到了廣泛的應(yīng)用。 從動速齒輪5的一組曲線槽的橫向分布，曲線槽數(shù)是一樣的鋼球的數(shù)目。曲線槽可以使用阿基米德螺旋線與圓弧，同樣也是可行的。當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪驅(qū)動齒輪56圈，從動齒輪槽驅(qū)動力鋼軸的8球繞軸4擺動，主動輪與從動輪9球4，3相連接半徑發(fā)生改變的曲線，進(jìn)而完成無級調(diào)速。具體分析如下： 圖2.2 鋼球外錐式無級變速器變速示意圖 主要是由兩個錐輪1、2和一組鋼球3（通常為6個）所構(gòu)成。軸Ⅰ、Ⅱ上被安裝有主、從動錐輪1和2，位于兩錐輪的工作錐面上壓緊著鋼球3，且能夠在軸4上自由旋轉(zhuǎn)。在工作的情況下，鋼球3在主動錐輪1利用摩擦力的作用下帶其繞軸4旋轉(zhuǎn)，鋼球也同樣利用摩擦力使得從動錐輪2轉(zhuǎn)動。軸Ⅰ、Ⅱ傳動比 ，因為 ，所以 。調(diào)整支承軸4的傾斜角和其傾斜的方向，就可以對改變鋼球3的傳動半徑r1和r2，進(jìn)而可以進(jìn)行無級變速。 2.3 兩方案的比較與選擇 鋼球長錐式無級變速器（RC型）的構(gòu)造簡易，并且同時也與我們所應(yīng)用的參數(shù)設(shè)計的要求相符，然而因在調(diào)速的途中，出現(xiàn)了很多困難，如何使鋼圈移動需要復(fù)雜的設(shè)備如果該設(shè)備是用于自行車，成本將大大提高，出現(xiàn)不合理的。 外球圓錐式無級變速器結(jié)構(gòu)簡單，明確的原則，所有的參數(shù)也符合設(shè)計要求，所以選擇的傳輸?？照勥x擇在同一時間傳送必須的設(shè)備變化的一部分。 必須改變部分是蝸輪蝸桿變速裝置。因為我們選擇了八球，曲線凹槽設(shè)計如圖所示的第三章，曲線槽跨度是900，也就是從最大的自行車傳動比要說的是設(shè)置為最小傳動比，使其900左右，和普通的蠕蟲齒輪和蝸輪的傳動比是1/8，則結(jié)構(gòu)和大小將不符合我們的設(shè)計的要求。為此，我們認(rèn)為兩個螺旋齒輪傳動裝置的有關(guān)他們代替，以控制。選擇螺旋齒輪由于螺旋齒輪傳動的平滑。在設(shè)計的過程中，將主動螺旋齒輪被設(shè)計為四分之三從動錐齒輪的，如長的直徑作為驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向1200，從動輪將旋轉(zhuǎn)900，符合設(shè)計要求。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設(shè)計與計算 第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設(shè)計與計算 鋼球外錐式無級變速器零件的計算和設(shè)計，其中包含有加壓盤，主動錐齒輪﹑從動錐齒輪，調(diào)速齒輪上端的變速曲線槽，輸入﹑輸出軸，輸入﹑輸出軸上軸承，以及輸入﹑輸出軸上端蓋，和調(diào)速機(jī)構(gòu)等，一些部分的計算和設(shè)計，下面每章每節(jié)分別是對以上內(nèi)容的介紹和詳解。 3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設(shè)計與計算 輸入功率 (3-1) =0.4039 kw 其中： , kg, kg, , km/h m/s, 輪胎直徑： mm 通過所學(xué)的力學(xué)知識得知：由輪胎產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和由鋼球摩擦而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)平衡 其中： mm ,， , Q為鋼球所受正壓力 代入數(shù)據(jù)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(shù) 輸出轉(zhuǎn)速 n2==142.3 r/min 輸入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)隙 []×=[]×25=2.43 mm 外環(huán)內(nèi)經(jīng) 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 加壓盤的設(shè)計與計算 加壓盤的作用直徑 = (0.5～0.6) × D1 = (0.5～0.6) × 54 = 27～32.4 mm (3-2) 取 mm 滑動摩擦角 加壓盤V形槽傾角 (3-2) 傳動鋼球的確接觸應(yīng)力為 σ=1353×=1353× 每個鋼球作用在V形槽側(cè)面的正壓力 =651.6 N 用鋼球加壓裝置時 =1370×=1370× =4865.6 ≤[σj] 其中：[σj]為4000～5000 鋼球半徑 mm mm 碟形彈簧預(yù)緊力為200 N ,結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示： 圖3.2 加壓裝置 3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計與計算 槽的張角ψ=800～120 ,取ψ=900。 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(biāo)系（以O(shè)為極點）分別為： 時, mm 其中：（0.5～1.0）=（0.5～1.0）=15.5 mm I=1時 ，= ==49.460 mm 時 ，, mm 圖3.3 調(diào)速論 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” 要求傳動比Ix與齒輪轉(zhuǎn)角ψ呈線性變化時，槽形曲線方程為： (3-3) ｛[]｝ =｛[]｝ =() 3.4 輸入軸的設(shè)計與計算 （1）輸入軸上傳遞的功率為 kw 轉(zhuǎn)速 n1=189.7～116.6 r/min ,取 n1=135 r/min 轉(zhuǎn)矩 T1=9550000=9550000×=28572 N·mm （2）如圖所示 作用于錐輪的正壓力 Q 圖3.4 正壓力計算示意圖 由前計算可知： , 其中mm (3-4) 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(diào)質(zhì)處理 .取A0=100 ,于是得： = =100×=14.4 mm ,取 =14.5 mm （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3.4 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1，規(guī)格是， Ⅳ-Ⅴ段為軸肩，，Ⅴ-Ⅵ段裝軸承1，規(guī)格，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 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 ①計算壓軸力Fp Fe=1000 v= (3-4) 選定鏈條型號和節(jié)距 查《機(jī)械設(shè)計》表9-7，9-13，單排鏈 kw r/min由PCA和n’的值查《機(jī)械設(shè)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(shù)KFP=1.15） ② (3-4) 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 ﹤[σ-1]=60 鍵槽處軸的校核 W(c)===224.7 σ（AC）== 57.22 ＜[σCA]=60 （6）鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 ，鍵槽軸深 σp===147.8 ≤ [σp]=120～150 滿足條件 花鍵校核 σp=2T×103/() 其中： ψ為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) 齒的工作長度 mm 花鍵齒側(cè)的工作高度 mm 花鍵的平均直徑 mm σp===41.34 ≤ [σp]=40～70 花鍵的連接情況是：使用或較差的情況下，齒面不經(jīng)熱處理，因此，符合要求。 3.5 輸出軸的設(shè)計與計算 （1）輸出軸上的傳遞功率為 kw 轉(zhuǎn)速 r/min 于是轉(zhuǎn)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(diào)質(zhì)處理 .取A0=100 ,于是得： = =100×=13.5 mm 取d=14.5 mm (3-5) （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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3.5 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 (3-5) A處校核 σCA==52.3 ＜ [σCA] C出校核 W(c)===224.7 σ（AC）==41.5 ＜[σCA]=60 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 ≤ [σp]=120～150 (3-5) 滿足條件 花鍵校核σp=2T×103/() 其中： ψ為載荷分配不均系數(shù)，取0.8 花鍵齒數(shù) mm 齒的工作長度 花鍵齒側(cè)的工作高度 mm 花鍵的平均直徑 mm σp===29.99≤ [σp]=40～70 (3-5) 花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經(jīng)熱處理，故滿足要求 3.6 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3.6 輸入軸軸承受力計算示意圖 N (3-6) 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以 軸承2的當(dāng)量載荷為N 軸承1的當(dāng)量載荷為 N (3-6) 所以 Lh1= ==1088 h Lh2== h (2)輸出軸上軸承的壽命計算 圖3.6 輸出軸軸承受力計算示意圖 N (3-6) 2軸承被拉松 N N 1軸承被壓緊 N N 所以 軸承1的當(dāng)量載荷為 N 軸承2的當(dāng)量載荷為 N 所以 Lh1===1127.3 h Lh2== h 3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計與計算 密封件的設(shè)計如下：見下圖3.7 軸徑 mm ， mm ， mm ， mm 端蓋的設(shè)計及計算如下：見下圖 3.7 圖3.7 密封圈 圖3.7 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。 3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 調(diào)速機(jī)構(gòu)采用兩斜齒輪分度調(diào)速。 (1)調(diào)速齒輪1的設(shè)計與計算 模數(shù) mm (3-8) 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(shù) 法面頂隙系數(shù) 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(dāng)量齒數(shù) (2)主動斜齒輪2的設(shè)計與計算 模數(shù) mm (3-8) 分度圓直徑 mm 基圓直徑 mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 當(dāng)量齒數(shù) 其余參數(shù)均與調(diào)速齒輪1相同. 兩齒輪的寬度均為 5 mm . 但主動斜齒輪只需轉(zhuǎn)過1200，所以該斜齒輪只需做成不完全齒輪，具體尺寸見另加圖。 3.9 自行車無級變速器的安裝 無級變速器的輸出軸是安裝在自行車的后輪，安裝在飛輪后自行車輸入軸，所述變速器位于右側(cè)的后輪。安裝在搖臂電機(jī)速度齒輪的主動控制的傳輸，搖桿可以擴(kuò)展，從而保證了搖桿時不速度空間大小較小。搖臂可以旋轉(zhuǎn)器1200，可驅(qū)動從動旋轉(zhuǎn)900調(diào)速理論，使得最大和最小速度變化之間的車速。 1、4、7-端蓋 2-軸承 3-套筒 5-軸套 6-軸管 圖3.9 變速器安裝示意圖 如圖自行車后輪輸出軸的安裝方法上面，1，4，7端蓋是用來密封，保護(hù)軸承5，普通自行車后軸管和面板是獨立的，我在這里把它們變成一個整體即軸筒（6），用密鑰和后軸連接，軸套5是軸向定位軸管的功能，軸承和軸2采用過盈配合，尺寸設(shè)計輸出軸零件圖。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].第八版.西安:高等教育出版社,2005. [2]孫恒,陳作模.機(jī)械原理[M].第六版.西安:高等教育出版社,2000. [3]徐灝.機(jī)械設(shè)計手冊[M].第三卷.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991. [4]吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)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(xué)[M].湘潭:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2000. [6]周有強.機(jī)械無級變速器[M].成都:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [7]李新,洪泉,王艷梅.國內(nèi)外通用標(biāo)準(zhǔn)件手冊[M].南京:江蘇科技出版,鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán),2006. [8]葛志淇.機(jī)械零件設(shè)計手冊[M].天津:冶金工業(yè)出版社,1980. [9]孫訓(xùn)方,方孝淑,關(guān)淑泰.材料力學(xué)(第三版),北京:高等教育出版社,1994:101-107. [10]侯維芝,祁翠琴.機(jī)械設(shè)計中的逆向工程技術(shù)[J]機(jī)械設(shè)計與制造,2004,125-127. [11]周有強.機(jī)械無級變速器[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001,4. 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 致謝 伴隨著暑假的一步步來臨，畢業(yè)設(shè)計也隨之到一段落了。 在過去的兩個月里，曾翻閱了很多關(guān)于畢業(yè)設(shè)計的書籍和資料，同時也學(xué)到了很多知識和學(xué)問。首先，對于畫圖來說，我們所使用的制圖軟件時CAD，這同時也讓我了解和熟知了CAD的制圖方法，為我以后的工作前景起到了或多或少的基礎(chǔ)。其次，論文的撰寫和論文的編輯等方面，其中的每章每節(jié)都是細(xì)心的摸索與研究，同時也查找了相應(yīng)的資料，另外也受到了老師的指導(dǎo)和批改，讓我感受到了論文的嚴(yán)謹(jǐn)性，如果以后有機(jī)會發(fā)表一些論文，也不會盲目，不知道從哪下手了。設(shè)計過程中，有時候在網(wǎng)上找資料，也有時會去圖書館找，這樣所得到東西會相對全面一些，另外，我也準(zhǔn)備幾份方案，找到更適合的方案，更加恰當(dāng)?shù)姆桨?。然后再進(jìn)行深度的分析和找導(dǎo)師一起討論，最終決定最優(yōu)的方案，這樣同時也提高了我的分析和理解的能力。 在設(shè)計的過程中，我也閱讀過很多書本上沒有的資料和文件，增加了我大腦的儲存量，讓我學(xué)會了更多也了解了更多，經(jīng)過了這個畢業(yè)設(shè)計，學(xué)到了好多的東西，動手能力，行動能力，執(zhí)行能力，修改能力。之前也有人說過，畢業(yè)設(shè)計才是一完整的總結(jié)?，F(xiàn)在我也理解了那樣的說法了，覺得那確實是對的。 最后，要感謝指導(dǎo)老師侯志敏老師悉心指導(dǎo)和幫助，侯老師每周都會抽出她的唯一的休息時間來為我們指導(dǎo)，審查我們的進(jìn)度到了哪一步，幫我們解決很多問題，是我們能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成我們的畢業(yè)設(shè)計，在專業(yè)知識上獲得了更多地知識，同時也為我們展示了一個敬業(yè)老師的忘我的教學(xué)態(tài)度；同時侯老師幫我們審查圖紙，細(xì)心的幫我們查找出中間的大小錯誤。在此我要對她表示由衷的感謝和感恩。