鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)【Koop-B型】【P=4.5kw n=1500rpm R=6】【說(shuō)明書(shū)+CAD+solidedge】

鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)【Koop-B型】【P=4.5kw n=1500rpm R=6】【說(shuō)明書(shū)+CAD+solidedge】,Koop-B型,P=4.5kw n=1500rpm R=6,說(shuō)明書(shū)+CAD+solidedge,鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)【Koop-B型】【P=4.5kw,n=1500rpm,R=6】【說(shuō)明書(shū)+CAD+solidedge】,鋼球錐 1引言 1.1機(jī)械無(wú)級(jí)變速的發(fā)展概況 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。自90年代以來(lái)，我國(guó)先后制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共14個(gè)：1.JB/T 5984-92 《寬V帶無(wú)級(jí)變速裝置基本參數(shù)》、2.JB/T 6950-93 《行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器》、3.JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速》、4.JB/T 6952-93 《齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器》、5.JB/T 7010-93 《環(huán)錐行星無(wú)級(jí)變速器》、6.JB/T 7254-94 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)》、7.JB/T 7346-94 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)方法》、8.JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器》、9.JB/T 7668-95 《多盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器》、10.JB/T 7683-95 《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 分類(lèi)及型號(hào)編制方法》、11.JB/T 7686-95 《錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器》、12.JB/T 50150-1999 《行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器質(zhì)量分等》、13.JB/T 53083-1999 《三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)量分等》、14.JB/T 50020-×××× 《無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》（報(bào)批稿）。 現(xiàn)在，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器從研制、生產(chǎn)、組織管理到情報(bào)網(wǎng)信息各方面已組成一較完 整的體系，發(fā)展成為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新型行業(yè)。 1.2機(jī)械無(wú)極變速器的特征和應(yīng)用 機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)幾乎都是依靠摩擦力或油膜拉曳力來(lái)傳遞動(dòng)力的(PIV型及FMB 型滑片鏈?zhǔn)阶兯倨饔胁糠帧皣Ш稀币蛩?，脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器酌的單向超越離合器也是依 靠摩擦來(lái)傳動(dòng)的)，由于大多是在充分潤(rùn)滑的條件下，用高硬度、高光潔度的擦傳動(dòng)副 來(lái)傳動(dòng)，因此摩擦系數(shù)僅為0.02～0.06，施加在摩擦副間的法向壓緊力Q高達(dá)其所傳遞 的有效圓周力的20～75倍，因而限制了其傳動(dòng)功率，傳遞的功率最高為110KW(R6=6的 擺銷(xiāo)錠式變速器)、150KW(多盤(pán)式)；而且出于對(duì)材質(zhì)、工藝；潤(rùn)滑油的品質(zhì)均提出了較 高的要求，所以直到本世紀(jì)五十年代才得到迅速發(fā)展，日前世界上一些國(guó)家已對(duì)多種性 能良好的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了系列化的生產(chǎn)，作為通用部件供應(yīng)，我國(guó)也對(duì)部分品種 進(jìn)行了系列生產(chǎn)，這對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)是頗為有益的。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器且有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià) 廉、傳動(dòng)效率高(有的高達(dá)95％)、通用件強(qiáng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定性好(有的誤差小于0.5%)、 工作可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是某些機(jī)械無(wú)級(jí)變速器可以在很大的變速范圍內(nèi)具有 恒功率的機(jī)械特性；這是電氣和液壓無(wú)級(jí)變速所難以達(dá)到的。不少機(jī)械無(wú)級(jí)變速器還有 振動(dòng)小(全振幅小于3～15微米)和噪音低的特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是存在滑動(dòng)、承受過(guò)載和沖 擊的能力差。對(duì)于脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器由于有往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和超越離合器，以及輸出速度的 脈動(dòng)性，限制了它只適用于小功率，低速和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)要求不高的場(chǎng)合。帶，鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變 速器，便于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載而變化的自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速，有利于節(jié)約能量，很有發(fā)展前途。 由于機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的傳遞功率較小，，為擴(kuò)大其功率范圍，常將其與大功率定傳動(dòng)比 系統(tǒng)以差動(dòng)行星齒輪機(jī)構(gòu)相聯(lián)；這樣使大部分功率由定傳動(dòng)比系統(tǒng)傳遞，而少量功率流 過(guò)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，經(jīng)差動(dòng)合成后，既進(jìn)行了變速又傳遞了大的功率，這時(shí)無(wú)級(jí)變速器 是作為控制傳動(dòng)用的。作為機(jī)械無(wú)極變速器本體來(lái)講，要擴(kuò)大其傳動(dòng)功率，則必需采取 多接觸區(qū)分匯流傳動(dòng)型式、接觸區(qū)綜合曲率小(曲率半徑大)的結(jié)構(gòu)。并通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)? 潤(rùn)滑油(有添加劑的)、表內(nèi)幾何形狀、滾功體尺寸等以建立起油膜進(jìn)行傳動(dòng)。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、傳動(dòng)效率較高、恒功率特性高、噪 聲低等優(yōu)點(diǎn)，因此，能適應(yīng)變工況工作、簡(jiǎn)化傳動(dòng)方案，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要 求，在工業(yè)界受到越來(lái)越多的重視和采用。目前已較多地應(yīng)用于車(chē)輛、拖拉機(jī)和工程機(jī) 械、船舶、機(jī)床、輕紡化工業(yè)機(jī)器、起重機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備中。 1.3國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)極變速器的研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器于20世紀(jì)6O年代前后起步，到80年代中期，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?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)到情報(bào)信息各方面都已組成一個(gè)較完整的體系，發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新興行業(yè)。 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器大都是仿制國(guó)外產(chǎn)品，主要系列產(chǎn)品類(lèi)型有： 1)摩擦式無(wú)級(jí)變速器，包括行星錐盤(pán)式(DIS—CO型)、行星環(huán)錐式(RX型)、錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式(干式、濕式)和多盤(pán)式(Beier型)等。 2)齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器，包括滑片鏈?zhǔn)?、滾柱鏈?zhǔn)健㈡準(zhǔn)骄砝@式。 3)帶式無(wú)級(jí)變速器，包括普通V 帶式和寬V帶式。 4)脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器，包括三相并列連桿式(GUSA型)與四相并開(kāi)連桿式(Zero—Max型)。 其中行星錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器通用性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)和工藝較簡(jiǎn)單，工作可靠，綜合性能優(yōu)良，尤其是能適應(yīng)各種生產(chǎn)流水線需要，故應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大，其年產(chǎn)量占機(jī)械無(wú)級(jí)變速器總產(chǎn)量的5O 9／6以上。大部分無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)品的輸入功率為0．18～7．5kW，少數(shù)類(lèi)型可以達(dá)到22～3O kW。 通過(guò)前一階段的實(shí)踐，并掌握了現(xiàn)有技術(shù)之后，近年來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向，主要是： 1)對(duì)原有產(chǎn)品的創(chuàng)新改進(jìn)。在原來(lái)行星錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)“恒功率行星摩擦式無(wú)級(jí)變速器”及“無(wú)物理心軸行星輪無(wú)級(jí)變速器”，后者的變速比由原來(lái)的5～6增大到2O或更大，輸出轉(zhuǎn)矩也高了一倍以上，而且其他性能指標(biāo)優(yōu)良，目前已有系列產(chǎn)品。 2)研制開(kāi)發(fā)汽車(chē)用元級(jí)變速器。汽車(chē)用無(wú)級(jí)變速器屬高新技術(shù)產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，正準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；其中靠進(jìn)口的關(guān)鍵零件“金屬鋼帶”也將自行生產(chǎn)。另外，新型的車(chē)用無(wú)級(jí)變速器及復(fù)合帶也在探討之中。 3)創(chuàng)新研制新型(車(chē)用和通用)無(wú)級(jí)變速器。近年來(lái)不斷提出創(chuàng)新型無(wú)級(jí)變速器，這些無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)主要是：① 不用摩擦式變速傳動(dòng)而多半以連桿脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)為主或采取鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)；② 實(shí)現(xiàn)大功率、恒功率或者高速；③ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，并獲得優(yōu)良的性能。其中有些方案已經(jīng)過(guò)多年的研究試驗(yàn)，可能在不久的將來(lái)即有成果。 上述情況說(shuō)明，國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)已由過(guò)去的仿造階段進(jìn)入創(chuàng)新階段，由小功率往大功率、一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展，今后有可能出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。 1.4畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容：要求根據(jù)導(dǎo)師提供的數(shù)據(jù)(N1=4.5KW，=6，=1500rpa)比較和選擇合 適的方案；完成鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)；對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命 校核;運(yùn)用Pro/e完成該無(wú)級(jí)變速的建模，裝配圖。 設(shè)計(jì)要求：變速范圍250rpa～1500rpa; 變速器尺寸要盡可能小，輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)使制造成本盡可能低；外觀勻稱(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)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；畫(huà)零件圖和裝配圖。 2總體方案的選擇 鋼球錐輪無(wú)級(jí)變速多種多樣，在此，我只選擇了兩種方案供參考，作比較，選出理想方案。該兩種方案分別是鋼球外錐式（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器和鋼球內(nèi)錐式無(wú)級(jí)變速，分別描述如下。 2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器 Koop-B型變速器的皺構(gòu)如圖2-1所示。動(dòng)力由軸1輸入，通過(guò)自動(dòng)加壓裝置2，帶動(dòng)主動(dòng)輪3同速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一組(3～8個(gè))鋼球4利用摩擦力驅(qū)動(dòng)外環(huán)7和從動(dòng)錐輪9；再經(jīng)錐輪輪9、自動(dòng)加壓裝置10驅(qū)動(dòng)輸出軸11，最后將動(dòng)力輸出。傳動(dòng)鋼球的支承軸8的兩端嵌裝在殼體兩端蓋12和l3的徑間弧形導(dǎo)槽內(nèi)，并穿過(guò)調(diào)速蝸輪5的曲線槽；調(diào) ` 1、11-輸入、輸出軸 2、10-加壓裝置 3、9-主、從錐輪 4-傳動(dòng)鋼球 5-調(diào)速渦輪 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動(dòng)鋼球 12、13-端蓋 速時(shí)，通過(guò)蝸桿6使蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。由于曲線槽(相當(dāng)于一個(gè)控制凸輪)的作用，使鋼球軸心線的傾斜角發(fā)生變化，導(dǎo)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(dòng)力范圍為：=9，Imax=1/Imin，P≤11KW，ε≤4% ，η＝0.80～0.92 ，應(yīng)用甚廣。 從動(dòng)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(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)齒輪6使從動(dòng)齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)齒輪的曲線槽迫使傳動(dòng)鋼球軸8繞鋼球4的軸心線擺動(dòng)，傳動(dòng)輪3以及從動(dòng)輪9與鋼球4的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。具體分析如圖2-2。 鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器變速如圖2-3所示：中間輪為一鋼球，主、從動(dòng)輪式母線均為直線的錐輪，接觸處為點(diǎn)接觸。主、從動(dòng)輪的軸線在一直線上，調(diào)速時(shí)主、從動(dòng)輪工 作半徑不變，而是通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)變速。 2.2鋼球長(zhǎng)錐式（RC型）無(wú)級(jí)變速器 如圖2-4所示，為一種早期生產(chǎn)的環(huán)錐式無(wú)級(jí)變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動(dòng)加壓而無(wú)需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長(zhǎng)錐替代了兩對(duì)分離輪，并且通過(guò)移動(dòng)鋼環(huán)來(lái)進(jìn)行變速，所以結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。但由于長(zhǎng)錐的錐度較小，故變速范圍受限制。RC型變速器屬升、降速型，其機(jī)械特性如下圖2-5所示。技術(shù)參數(shù)為：傳動(dòng)比 i21 = n2/n1 =2～0.5,變速比= 4,輸入功率P1=（0.1～2.2）KW，輸入轉(zhuǎn)速n1=1500 r/min ,傳動(dòng)效率η＜85% 。一般用于機(jī)床和紡織機(jī)械等。 2.3兩方案的比較與選擇 鋼球長(zhǎng)錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，且使用參數(shù)更符合我們此次設(shè)計(jì)的要求，但由于在調(diào)速過(guò)程中，怎樣使鋼環(huán)移動(dòng)有很大的難度，需要精密的裝置，如果此裝置用于制造，成本會(huì)大大的提高，顯得不合理。 而鋼球外錐式(Koop-B型)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，原理清晰，各項(xiàng)參數(shù)也比較符合設(shè)計(jì)要求，故選擇此變速器。 3主要零件的計(jì)算與設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一臺(tái)Koop-B型無(wú)級(jí)變速器，輸入功率為N1=4.5KW，=6，np=1500rpa。選用Y132M-4型電機(jī)驅(qū)動(dòng)。N=7.5KW，n=1400rpa,η=0.87。輸入轉(zhuǎn)速n1=750rpa。確定傳動(dòng)件的主要尺寸參數(shù)。 3.1鋼球與主、從動(dòng)錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) （1）選材料：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤(pán)均勻GCr15,表面硬度HRC61，摩擦系數(shù)f=0.04，許用接觸應(yīng)力：傳動(dòng)件﹝σj﹞=22000～25000kgf/cm2,加壓元件﹝σj﹞=40000～500000kgf/cm2。 （2）預(yù)選有關(guān)參數(shù)：錐輪錐頂半角a=45o，傳動(dòng)鋼球個(gè)數(shù)z=6，加壓鋼球個(gè)數(shù)m=8，錐輪于鋼球的直徑比c1==1.5,kf=1.25、η=0.8。 （3）有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算； 傳動(dòng)比 鋼球支承軸的極限轉(zhuǎn)角 （增速范圍） （減速范圍） （4）計(jì)算確定傳動(dòng)鋼球的直徑: 按表1-2（機(jī)械無(wú)級(jí)變速器）由查得，代入式得 按鋼球規(guī)格圓整取 錐輪直徑 圓整取 則 驗(yàn)算接觸應(yīng)力 在許用接觸應(yīng)力范圍之內(nèi)，故可用。 （5）計(jì)算有關(guān)尺寸： 鋼球中心圓直徑 鋼球側(cè)隙 外環(huán)內(nèi)徑 外環(huán)軸向截面圓弧半徑R 取 錐輪工作圓之間的軸向距離B 3.2加壓盤(pán)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 加壓裝置采用鋼球V形槽式加壓盤(pán)，此加壓盤(pán)動(dòng)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) 加壓盤(pán)作用直徑 加壓盤(pán)V形槽傾角λ 取 加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取、。經(jīng)驗(yàn)算接觸強(qiáng)度均不足，故改用腰鼓形滾子8個(gè)，取滾子軸向截面圓弧半徑，橫向中間截面半徑?，F(xiàn)驗(yàn)算其強(qiáng)度： 每個(gè)加壓滾子上的法向壓緊力 曲率系數(shù) 由表1-2按 查得，代入式得加壓盤(pán)處的最大接觸應(yīng)力為 工作應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)。故可以采用。 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì) 調(diào)速渦輪槽形曲線及傳動(dòng)鋼球的尺寸符號(hào)如圖2-2所示。整個(gè)調(diào)速過(guò)程通常在渦輪轉(zhuǎn)角的范圍內(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(guò)A、B、C三個(gè)點(diǎn)，它們的極坐標(biāo)（以o點(diǎn)為極點(diǎn)）分別為： A：mm B：mm C： mm 定出A、B、C三點(diǎn)，采用做圖畫(huà)做出弧形槽，槽寬10mm。 3.4輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 本方案為無(wú)級(jí)變速器，機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)，彎曲振動(dòng)小。故選用45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)220～250HBS，，一下為從動(dòng)軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)。 （1）最小軸徑的確定 初步計(jì)算按軸的最小軸徑公式估算，取，于是得： 輸出軸的最小直徑為與錐輪連接處（圖2-1）?？紤]到此處錐輪于軸是過(guò)渡配合，且錐輪工作直徑為155mm，為保證錐輪與軸配合有良好的對(duì)中性，采用錐輪標(biāo)準(zhǔn)的推薦直徑為40mm。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案 本方案如圖2-1所示的裝配的方案。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 I軸段安裝錐輪及加壓盤(pán)保持架，保證與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，取，mm。II段軸安裝加壓盤(pán)一側(cè)和軸承，加壓盤(pán)用花鍵移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)錐輪的加壓，取花鍵 GB/T1144-87，軸承同時(shí)受到徑向力與軸向力作用，初步選用滾動(dòng)軸承外加退刀槽，取， 。III軸段對(duì)軸II與軸IV上的軸承內(nèi)圈起定位作用，取。IV軸段作為軸承座安裝滾動(dòng)軸承，受軸向力大用角接觸球軸承，取。V軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取。軸VI段安裝V帶輪采用推薦直徑。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)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V：，,VI:，.為保證V帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇V帶輪輪轂與軸的配合為；同樣，密封擋圈與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，軸承段的直徑尺寸公差為m6.取軸端倒角為。 3-1 輸出軸 3）由于主、從動(dòng)錐輪一致，軸上零件布置也相同。同時(shí)主動(dòng)輪的最小軸徑估算為。為了節(jié)省工藝及成本，主、從動(dòng)軸設(shè)計(jì)成同種軸。 3.5輸入、輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算 軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，只需挑選合適的參數(shù)的軸承即可，主、從動(dòng)軸軸II段由于軸承到徑向力與周向力的作用，所以選用深溝球軸承6010 GB/T276-91。從動(dòng)軸IV段為限制軸（外殼）的向右的軸向移動(dòng)選用角接觸球軸承7011 GB/T292-94，兩軸承的基本額定動(dòng)載荷均大于10KN，所以角接觸軸承采用正裝可滿足要求。 深溝球軸承 6010 GB/T 276-94 軸承 代號(hào) 基本尺寸（mm） 安裝尺寸（mm） 基本額定動(dòng)載荷 基本額定靜載荷 極限轉(zhuǎn)速 (r/min) 原軸承代號(hào) d D B r min d min D max r max （KN） 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 6010 50 90 16 1 56 74 1 22.0 16.2 7000 9000 110 角接觸球軸承 7011C GB/T 292-94 軸承代號(hào) 基本尺寸（mm） 安裝尺寸（mm） 70000AC 極限轉(zhuǎn)速 (r/min) 原軸承代號(hào) d D B r min d min D r a (mm) 基本額定 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 max 動(dòng)載荷 靜載荷 (KN) 7011C 55 9018 1.1 0.6 62 83 1 18.7 37.2 30.5 6000 8000 36111 3.6輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì) 根據(jù)功能需要選擇透蓋，，按Q/ZB100-73規(guī)定,選用氈封油圈時(shí)，其氈圈尺寸：在軸徑<50mm時(shí)，氈圈外徑D較大1mm,厚度B較大1mm；軸徑>50～240mm時(shí)，氈圈外徑D較大2mm,厚度B較大2mm。 3.7調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)的作用：根據(jù)工作要求以手動(dòng)或自動(dòng)控制方式，改變滾動(dòng)體(或脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的桿件)間的尺寸比例關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。同時(shí)通過(guò)速度表表盤(pán)上的指針直接指出任一調(diào)速位置時(shí)的輸出速度(或傳動(dòng)比)。 根據(jù)變速器中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)體形狀的不同，對(duì)應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)也不同，但基本原理都是將其個(gè)某一個(gè)滾動(dòng)體沿另一個(gè)(或幾個(gè))滾動(dòng)體母線移動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)速。 一般滾動(dòng)體均是以直線或圓弧為母線的旋轉(zhuǎn)體；因此，調(diào)速時(shí)使?jié)L動(dòng)體沿另一滾動(dòng)體表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，只有直線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)(擺動(dòng))兩種力式。這樣可將調(diào)速機(jī)構(gòu)分為下列兩大類(lèi)： 1．通過(guò)使?jié)L動(dòng)體移動(dòng)來(lái)改變工作半徑的。主要用于兩滾動(dòng)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(dòng)的方向是兩輪的接觸線方向。 2．通過(guò)使?jié)L動(dòng)體的軸線偏轉(zhuǎn)來(lái)改變工作半徑的。主要用于兩滾動(dòng)體之一的母線為圓弧的情況。 鋼球外錐輪式無(wú)級(jí)變速器是采用第二種調(diào)速類(lèi)型，通過(guò)渦輪-凸輪組合機(jī)構(gòu)，經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鋼球主、從動(dòng)側(cè)工作半徑的改變。 調(diào)速渦輪在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證避免與其它零件發(fā)生干涉，同時(shí)采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動(dòng)變速而失穩(wěn)。 根據(jù)整體設(shè)計(jì)，蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸及參數(shù)匹配如下： 蝸桿的基本尺寸 （GB 10085-88） 模數(shù) mm 軸向齒距 mm 分度圓直徑 mm 頭數(shù) 直徑系數(shù) mm 齒頂圓直徑 mm 齒根圓直徑 mm 值 分度圓柱導(dǎo)程角 8 25.1333 80 1 10.000 96 60.8 5120 渦輪、蝸桿參數(shù)的匹配（GB 10085-88） 中心距 mm 傳動(dòng)比 模數(shù) (mm) 蝸桿分度圓直徑 (mm) 蝸桿頭數(shù) 渦輪齒數(shù) 渦輪變位系數(shù) 200 41 8 80 1 41 -0.500 傳動(dòng)鋼球小軸擺角與手輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系為： 在制造時(shí)，蝸輪上的z條槽要保證其圓周不等分性不超過(guò)。否則會(huì)造成鋼球轉(zhuǎn)速不一，引起磨損、嗓聲過(guò)大及溫升過(guò)高等現(xiàn)象。支承軸與曲線槽的側(cè)隙約為0.03mm左右，過(guò)大會(huì)在開(kāi)車(chē)時(shí)引起沖擊現(xiàn)象，易導(dǎo)致鋼球支承軸彎曲甚至折斷。 3.8無(wú)級(jí)變速器的裝配 1.變速器的裝配 　 1）所有零件應(yīng)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(yīng)涂以齒輪油或機(jī)械油。 3）裝入軸承前時(shí)，應(yīng)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(jī)械油中加熱到60-100℃后裝入。 4）殼體上的螺孔和軸承孔，在安裝軸承端蓋時(shí)，應(yīng)涂以密封膠以防漏油。 　5）各緊固螺栓應(yīng)按規(guī)定鎖止方法進(jìn)行鎖止。 　2.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(yīng)為0.10-0.35mm。 2）軸的軸向間隙一般為0.10-0.40mm，可在軸承蓋內(nèi)增減墊片進(jìn)行調(diào)整。 　3）檢查蝸桿傳動(dòng)的嚙合與調(diào)速情況，各檔渦輪應(yīng)具備良好的自鎖性。齒的嚙合痕跡應(yīng)大于全齒工作面積的三分之一。 4主要零件的校核 本章主要是根據(jù)傳動(dòng)要求對(duì)無(wú)級(jí)變速器做一個(gè)整體的校核。鋼球的強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)符合要求，變速器的承載能力主要受加壓裝置及鋼球與主、從動(dòng)錐輪之間的接觸強(qiáng)度的限制，在4.2節(jié)會(huì)做出校核，同時(shí)在制造與安裝過(guò)程中應(yīng)保證一組鋼球的直徑的一致性。軸承采用標(biāo)準(zhǔn)件，由于蝸桿是用于調(diào)速，其軸承主要起支撐作用，受力時(shí)間短，故在此不進(jìn)行校核，對(duì)軸上軸承進(jìn)行強(qiáng)度與壽命計(jì)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VI的鍵為V帶輪傳遞力以及花鍵為加壓盤(pán)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(guò)渡磨損（動(dòng)連接），在此方案中花鍵進(jìn)行靜連接的校核。 4.1傳動(dòng)鋼球的轉(zhuǎn)速校核 鋼球與錐輪的接觸區(qū)為橢圓，其長(zhǎng)半徑為；空載時(shí)，純滾動(dòng)點(diǎn)在接觸橢圓的中心o點(diǎn)，鋼球的理論轉(zhuǎn)速為為 鋼球?qū)嶋H轉(zhuǎn)速 （增速） （減速） 外環(huán)轉(zhuǎn)速 （增速） （減速） 符合滑動(dòng)率的要求。 4.2傳動(dòng)部件的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 1）受力分析 主動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)矩 從動(dòng)錐輪轉(zhuǎn)矩 每個(gè)傳動(dòng)鋼球上的轉(zhuǎn)矩 外環(huán)上的轉(zhuǎn)矩 主動(dòng)錐輪與每個(gè)鋼球接觸點(diǎn)處所傳遞的有效圓周力 從動(dòng)錐輪與每個(gè)鋼球接觸點(diǎn)處所傳遞的有效圓周力 主、從動(dòng)錐輪與每個(gè)鋼球接觸點(diǎn)處所承受的法向壓緊力分別為及 它們的徑向分量及軸向分量分別為 由在一般情況下，故鋼球心軸上受有不平衡的力距作用。 2）強(qiáng)度計(jì)算 由于Kopp-B型無(wú)級(jí)變速器是恒功率型的，故應(yīng)按時(shí)從動(dòng)側(cè)鋼球與錐輪的工作位置建立強(qiáng)度計(jì)算公式，這時(shí)： 壓緊力 曲率 當(dāng)量曲率 曲率系數(shù)cos 4.3軸的校核 1)判斷危險(xiǎn)截面 截面B，Ⅳ，Ⅴ只受扭矩的作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的 疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面B，Ⅳ，Ⅴ均無(wú)需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅳ和Ⅴ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載 的情況來(lái)看，截面C上Mca1最 大。截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需 校核截面C左右兩側(cè)即可。 2）截面C 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面C左側(cè)的彎矩M為 截面C左側(cè)的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力為 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45號(hào)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(yīng)力集中系數(shù)按手冊(cè)查取。因 ，經(jīng)插值后可查得 又由手冊(cè)可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有應(yīng)力集中系數(shù) 由手冊(cè)得尺寸系數(shù)；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，由手冊(cè)得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按手冊(cè)得綜合系數(shù)為 又由手的得材料特性系數(shù) 于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，按公式則得 故可知其安全。 3）截面C右側(cè)同理可的。安全。 故該軸在截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度也足夠的。本題因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。音癡，軸的設(shè)計(jì)校核結(jié)束。 4.4軸承的校核 輸入、輸出軸采用相同設(shè)計(jì)，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 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)面力系。其中：為通過(guò)另外加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；亦應(yīng)通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線上。有受力分析可知: 2)求兩軸承的計(jì)算軸向力 對(duì)于6000C型軸承，按手冊(cè)，軸承派生軸向力，其中，為判斷系數(shù) ，其值由得大小來(lái)確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取，因此可估算 又得： 查手冊(cè)確定。 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷，由手冊(cè)進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按手冊(cè)查得，，取。則 4)驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?，所以按軸承2的受力大小來(lái)驗(yàn)算 綜合上述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。 4.5鍵的校核 設(shè)定輸入軸與V帶輪之間的鍵為1 ，輸出軸上的鍵2，加壓盤(pán)上的花鍵為鍵3。 普通平鍵的型式與尺寸如下圖： 普通型 平鍵 GB/T1096-79 矩形花鍵的連接 矩形花鍵尺寸 GB/T1144-87 由前面條件選取的鍵型號(hào)規(guī)格如下： 鍵1：圓頭普通平鍵（A型） b=14mm h=9mm L=40mm 鍵2：圓頭普通平鍵（A型） b=16mm h=10mm L=25mm 鍵3: 矩形花鍵 6-50×46×9 受力分析： 鍵1受到的轉(zhuǎn)距 鍵2受到的轉(zhuǎn)距 鍵3受到的轉(zhuǎn)矩 平鍵的材料為鋼，輕微沖擊，為100～120Mp，取=110 Mp 平鍵的校核公式： （k=0.5h l=L-b d為軸的直徑） 所以： 校核第一個(gè)鍵： 校核第二個(gè)鍵： 花鍵的材料為鋼，使用和制造情況良好，齒面經(jīng)熱處理，為120～200MPa,取=130MPa。 花鍵的校核公式： 鍵的校核達(dá)到要求。 綜合上述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。 總 結(jié) 這對(duì)自己來(lái)說(shuō)，是一個(gè)總結(jié)，也是一個(gè)提醒。因?yàn)楫厴I(yè)論文的完成，既為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。2009年12月，我開(kāi)始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，時(shí)至今日，設(shè)計(jì)基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了無(wú)級(jí)變速器在未來(lái)應(yīng)用的發(fā)展，是自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近?；厥浊懊娴臅r(shí)光。在沒(méi)做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我明白自己原來(lái)的知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題是感覺(jué)很茫然。覺(jué)得自己學(xué)要的東西還很多，以前自己眼高手低。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(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)。 總之，事情總是開(kāi)頭難，不知道如何讓入手。最后終做完有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！所學(xué)知識(shí)只有在真正用的時(shí)候才能學(xué)會(huì)。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師聶老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)查閱大量有關(guān)的資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并想老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少的艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂的許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大的提高了動(dòng)手能力，是我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，是我終生受益。 致 謝 在這里我首先要感謝我的導(dǎo)師聶松輝老師。聶老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為繁瑣，但是聶老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩的聶老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次我要感學(xué)和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中勤奮工作，克服了許多困難來(lái)完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并承擔(dān)了大部分的工作量。如果沒(méi)有他們的努力工作，此次設(shè)計(jì)的完成將變的非常困難。 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝機(jī)械工程學(xué)院和我的母校—湘潭大學(xué)興湘學(xué)院對(duì)我的栽培。 參考文獻(xiàn) [1] 阮忠唐主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)無(wú)級(jí)變速器[S]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1983.10. 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