三角带无极变速装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 三角带无极变速装置设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 三角带无级变速装置设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 三角带无极变速装置设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 包装机应用中，因待包装产品的长度、大小不同，导致包装机的使用局限性较大。 往往，一台包装机仅适合某特定产品，从而加大了投资成本。故而，设计一台能够自动调节包装纸输送长度的包装机成为一种需要。纸长调节无级变速器即是用于能够包装多种长度的物品的包装机上。由于包装纸的输送长度是根据被包装物决定的，因此，每当变换被包装物时，必须相应调节包装纸的输送长度。 无级变速器在纸长调节包装机中是主导性的部件，无级变速器的研究几乎成为包装机改进的全部。能够自动调节变速比，即调节包装纸的输送速度的变速器成为目 前的主流。由速比计算公式可知，需要改变包装纸的输送长度时，仅需在主动轮直径保持固定时，改变从动轮的直径即可，所以本设计的主要设计皆是基于改变从动轮的直径进行的。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉 无级变速器的发展历程 ，特别是 近年来，由于材料、润滑油、微机控买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 及加工技术的进步，给无级变速器所促成的发展； 熟练掌握 变速器的工作原理以及调节过程； 熟练掌握 图纸绘制 ； 学习，并掌握基本操作 ； 完成毕业设计说明书，并按要求排版。 四、接受任务学生： 班 姓名 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 7 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 无级变速技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器。 自动变速器，按齿轮变速系统的控 制方式，它可以分为液控液压自动变速器和电控液压自动变速器；按传动比的变化方式又可分为有级式自动变速器和无级式自动变速器。因此，无级变速器实际上是自动变速器的一种，但它比常见的自动变速器要复杂得多，技术上也更为先进。 无级变速器与常见的液压自动变速器最大的不同是在结构上，后者是由液压控制的齿轮变速系统构成，还是有挡位的，它所能实现的是在两挡之间的无级变速，而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的，比传统自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使车速变化更为平 稳，没有传统变速器换挡时那种“顿”的感觉。 关键字： 无级变速器；自动变速器；齿轮变速 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of to of of of is to of it be to of be of no of is a of it is of is on is by it be in is is a of In it is to so as to at 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 极变速器的发展 . 1 外无极变速器的发展及现状 . 1 内无级变速器的 发展及现状 . 2 2 纸长调节无极变速器的结构及传动原理 . 4 长调节无极变速器的结构 . 4 4 动原理 . 4 节过程 . 5 3 电动机的选择 . 7 4 传动齿轮设计 . 8 述： . 8 轮设计 . 8 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 8 步设计 . 9 何计算 . 9 度设计 . 11 根弯曲强度验算 . 12 5 轴的设计计算 . 14 述 . 14 的设计 . 14 输入轴上的功率 速 1. 14 作用在齿轮上的力 . 14 步确定轴的最小直径 . 14 弯扭合成应力校核轴的强度 . 15 确校核轴的疲劳强度 . 15 6 螺杆的设计计算 . 17 据耐磨性计算螺杆直径 . 17 型、材料和许用应力 . 18 耐磨性设计 . 19 算耐磨性 . 19 纹牙的强度计算 . 20 7 轴承的校核 . 21 述 . 21 承的校核 . 22 两轴承收到的径向载荷 21 F 和 . 23 轴承当量动载荷 1p 和 2p . 25 算轴承寿命 . 25 8 链传动的设计计算 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 述 . 26 设计计算 . 26 择链轮齿数 . 26 择链条型号和节距 . 26 算链节数和中心距 . 26 总 结 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 机械无级变速器是由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成的一种传动装置。其功能特征主要是 :在输入转速不变的情况下 ,能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化 ,以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求。它在配合减速器传动时可进一步扩大变速范围与输出转矩 ,对提高产品的产量 ,适应产品变换需要 ,节、约能源 ,实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无级变速器目前已成为一种通用的传动元件 ,在各工业部门已获得广泛应用。 纸长调节无极变速器用于能包装多种长度的物品的包装机上。传动器的主、被动工作轮的固定和可动部分形成 金属传送带啮合。当主、被动工作轮可动部分作轴向移动时，改变了传送带的回转半径，从而改变传动比。可动轮的轴间移动是根据包装物品的长度要求通过控制系统进行连续地调节，从而实现无极变速。 极变速器的发展 外无极变速器的发展及现状 早在 1490年， 画了机械无级变速器（无级变速器 , 草图，并简要描述了它的潜在优势。但是，机械无级变速器的真正发展是在 19世纪后半叶开始的发展的，但由于当时受材质与工艺方面的条件限制 ,发展缓慢。直到 20世纪 70年代以后 ,一方面随着先进的冶炼和热处理技术 ,精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展 ,解决了研制和生产无级变速器的限制因素 ;另一方面 ,随着生产工艺流程实现机械化、自动化以及要求改进机械工作性能 ,需要大量采用无级变速器。因此这种形势下 ,机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。主要研制和生产的国家有日本、德国、意大利 、美国和俄国等。产品有摩擦式、链式、带式及脉动式四大类约 30多种结构型式。输入功率一般为 N=(别类型可达到 N=(150入转速一般为 750、 1500、 3000)r/出转速可以正、反转 ,增速或降速 ,最低转速可降低至零。自 20世纪 80年代以后 ,机械无级变速器的主要展趋向是美、日等国进行用于汽车的高速、高效、大转矩机械无级变速器的研制开发。 无级变速器在汽车工业上的应用： 在汽车早期发展的历史中，人们就已认识到在发动机与传动系之间实现无级变速调节才能使汽车 达到理想的行驶工况。长期以来，人们一直进行着能传递大功率、维持高效率、高寿命的机械式无级变速器的研究工作。近年来，由于材料、润滑油、微机控制及加工技术的进步，无级变速器有了很大发展。最早应用于汽车的无级变速传动是 出现在 1886年由德国 后，荷兰 士于 1958年研制成功了双 装备于 级变速器取得里程碑式的成绩是在本世纪六十年代中期， 在荷兰研制出能传递功率容量大，效率高，结构紧凑的无级自动变速器无级变速器，使金属带式无级变速器取得突破性进展。 1987年， 年，福特汽车公司首次在市场上推出装用这种金属带的 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 无级变速器。日本富士重工也于同年研制成功装备于 排量 1子控制无级变速器。之后，菲亚特，福特日产等汽车公司都在公司生产的一些 九十年代，在总结八十年代产品开发和使用经验的基础上， 能更佳 的第二代无级变速器传动器。到 1995年，装有无级变速器的汽车产量已达到 100万多辆。目前主要有以下的无级变速器生产厂商 :中欧洲 5万 /年， 0万 /年。特别指出的是 :美国福特公司在 1997年有了历史性的突破，生产出可用于大转矩、排放量高达 转矩为 3m)成功安装于 就结束了无级变速器只能应用于中型汽车上的历史，为大规 模应用无级变速器于汽车上开辟了道路。而且，无级变速器已与当今先进的计算机技术结合起来，构成高性能的无级自动变速器，性能更加完善。世界上的主要汽车生产国都在积极开发无级变速器系统，已经出现了很好的实用化发展势头。 内无级变速器的发展及现状 国内机械无级变速器基本上是在 20世纪 60年代前后起步 ,到 80年代中期以后 ,随着国外先进设备的大量引进 ,工业生产现代化及自动流水线的迅速发展 ,对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加 ,专业厂开始建立并进行规模化生产 ,一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过 十几年发展 ,现在 ,国内机械无级变速器行业从研制、生产、到情报信息各方面已组成一较完整的体系 ,发展为机械领域中一个新兴行业。 目前 ,国内生产的机械无级变速器大都是在引进国外先进技术基础上发展起来的 ,主要系列产品类型有： （ 1）摩擦式无级变速器 : 行星锥盘式 (; 行星环锥式 (; 锥盘环盘式 (干式、湿式 ); 多盘式 (等。 (2)齿链式无级变速器 : 滑片链式 ; 滚柱链式 ;链式卷绕式。 (3)带式无级变速器 : 普通 宽 (4)脉动式无级变 速器 : 三相并列连杆式 (与四相并开连杆式 (。其中行星锥盘式无级变速器通用性较强 ,结构和工艺较简单 ,工作可靠 ,综合性能优良 ,尤其是能适应各种生产流水线需要 ,故应用最广 ,产量最大 ,其年产量约占机械无级变速器总产量的 50%以上。大部分无级变速器产品的输入功率为 ()数类型可以达到 (22 30) 通过一定时期的实 践 ,并掌握了现有技术之后 ,近年来国内机械无级变速器的研制生产出现了新的发展趋向 ,主要是： (1)对原有产品创新改进：在原来行星锥盘式无级变速器的基础上 ,创新开发出恒功率行星摩擦式无级变速器及无物理心轴行星轮无级变速器 ,后者的变速比由原来的 56增大到 20或更大 ,输出转矩也提高了一倍以上 ,而且其他性能指标优良 ,目前已有系列产品。 (2)研制开发汽车用无级变速器：汽车用无级变速器属高新技术产品 ,目前国内已开出金属带式无级变速器 ,通过试验 ,现正准备进行产业化生产 ;而其中靠进口的关键零件金属钢带也将自行 生产。另外 ,新型的车用无级变速器及复合带也在探讨之中。 (3)创新研制新型(车用和通用 )无级变速器。近年来不断提出有创新型无级变速器 ,这些无级变速器的特点主买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 要是不用摩擦式变速传动而多半以连杆脉动式无级变速器传动为主或采取链式传动 ;要求实现大功率、恒功率或者高速 ;力争结构简单紧凑 ,并获得优良的性能。上述情况可以说明 ,国内无级变速器的研制生产已由过去的仿造阶段进入到创新阶段 ,由小功率往大功率方向发展 ,由一般技术往高新技术发展 ,故今后有可能出现一些性能优良的新一代机械无级变速器。 随着电力电子技术的发展 ,自 20世纪 80年代以来 ,出现多种通过交流电动机进行调速的方式。其中作为先进的变速装置 ,交流变频器及其派生的控制器获得迅速的发展和推广应用 ,对机械无级变速器产生了一定的冲击。其优点主要是调速性能好、范围大、效率高、自控性好、功率范围宽等。近年来 ,又出现一种新型的开关磁阻调速电动机 (性能有进一步提高 ;而它们的缺点在于低于电机额定转速时 ,仅具有恒转矩特性 ,低速运转时效率较低且不够稳定 ,起动过载性能较差等。与上述电力调速方式相比较 ,机械无级变速器的特点主要 是 :具有恒功率机械特性 ,转速稳定 ,工作可靠 ,传动效率较高 ,结构简单 ,维修方便 ,而且类型多 ,适用范围广。因此 ,在今后的发展中 ,依然有着广阔的前景。 无级变速器在我国汽车工业上的应用： 在我国六十年代，“红旗” 770轿车上就使用了具有两个前进档的液力自动变速器，之后又研究了有三个前进档的 1998年，一汽大众公司生产的“捷达王”，已将自动变速器列为选装件。神龙汽车公司也在其“富康” 于无级变速器，早在十年前，国内就有高校购买过国外样机进行分析研究。目前，重庆大学正在对无级变速器的结构、运动机理进行基础研究 ;东风汽车公司和吉林工业大学、东北工业大学、湖北汽车工业学院合作，承担了国家科技部九五重大攻关项目，对无级变速器技术进行实用化研究。 3）无级变速器的发展前景 随着电子技术、材料及加工技术的发展，无级变速器正朝着以下几个方面发展 : 向 3升以上排量的汽车上发展，以实现更广泛的应用 ; 更加优越的控制及快捷的反应 ; 更低廉的价格。 由于采用机械无级变速器可以得到传动系与发动机工况的最好匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，并可以提高操纵方便性和舒适性，有效地降低了排放污染，且综合性能优于 T、 些主要的汽车厂开始液力机械自动变速器过渡到无级变速器系统 ;或者直接发展无级变速器系统 ;或两者兼有之。 近几年来，随着高科技的发展及市场需要，无级变速器的机一液式控制系统已逐步被电一 液式控制系统所取代，从而实现无级变速传动装置与发动机的灵活匹配，以满足多种控制模式的要求 。对各种工况的控制策略也正在作更加深入的研究，以使无级变速器的优越性更大限度地发挥出来。目前，无级变速器的电子控制又进一步向智能化方向发展，如对湿式离合器的接合采用模糊控制来改善汽车的起动性能等。同时无级变速器的结构也越来越小巧和紧凑，加上对前轮驱动的无级变速器进行结构上的修改，使其可用于后轮驱动的汽车上，进一步增强了无级变速器的应用范围。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 纸长调节无极变速器的结构及传动原理 长调节无极变速器的结构 图 体装配图 动原理 纸长调节无级变速器用于能包装多种 长度的物品的包装机上。由于包装纸的输送长度是根据被包装物决定的，因此，每当变换被包装物时，必须相应调节包装纸的输送长度。 包装纸输送长度的调节是通过调节滑轮的位置，改变变速器的速比，即输纸滚筒的送纸速度来实现的。当需要改变变速器的速比时，启动电动机，经减速器降低转动速度，通过锥齿轮将电动机的动力传动到 17轴上，又经链传动，降低速比，将动力传动到 20轴上。通过锥齿轮将动力传至螺杆，因螺杆与滑座为螺纹配合，螺杆的转动使得滑座上下移动，从而导致滑轮上下移动。又上下对称布置的两个皮带轮是固定在轴套上的，故滑轮的移动使得主动轮的直径发生变化，从而使速比得以改变，也就改变了输送滚筒的送纸速度，使得包装纸输送长度得到了调节。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 节过程 1 螺杆； 2 皮带轮； 3 轴； 4 滑座； 5 轴套； 6 滑轮； 7 减速器； 8 刻度盘； 9 减速器； 10 电动机 图 长调节无级变速器 当需要调节包装纸输送长度时，可用手动或自动启动，使纸长调节电动机 10 进行顺时针或逆时针转动。此时，经减速器 10 进行顺时针或逆时针转动。此时，经减速器 9（速比 121i ）和齿轮、链轮传动后，螺杆 1 带动滑座 4 左右移动，因滑轮 6 是固定，而对称布置的皮带轮 2 将沿竖直方向上下移动，从而，滑轮 6 两侧三角带的传动中心距发生的改变，和滑轮 6 依靠交代的张力自动进行的前后移动，使变速器的速比随即得到了调整 ，也就改变了输送滚筒的送纸速度，使得包装纸输送长度得到了调节。纸长的变动由刻度盘 8的指针指示出。由于螺杆 1 是倾斜设置的，因此在变速过程中三角带始终是保持平直的。 纸长调节必须在包装机开动情况下进行。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 轮装配图 无级变速器调速时，滑座上下移动，使得滑轮同时上下移动，又因对称布置的两个皮带轮是固定于轴套上的，从而使滑轮与皮带轮间的间隙发生变化。由21知，在 1d 固定不变的情况下， 2d 的大小变化使得传动速比发生变化。 护套的作用，固定皮带轮位置，防止无级变速器调速时，皮带轮掉落。 无级变速器的调速范围： 当滑座位置处于螺杆的最上端位置时，上面皮带轮与滑轮的 81 ，下面皮带轮与滑轮的 01 。 又主 动轮 002 所以变速器的速比范围为 10750291 0 0701 0 058 故变速器的调速范围为 n i 4075029(20 结论：无级变速器的调速范围： r 。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3 电动机选择 电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此，无特殊要求时，应选用三相交流电动机，其中以三相交流异步电动机应用广泛。所以选择使用三相交流异步电动机，其型号为 由资料可知， 三相交流异步电动机的参数如下： 额定功率： 5额定电压： 80额定电流： 定转速： n=1400r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 4 传动齿轮设计 述： 齿轮传动机构用于传递空间任意两轴间的运动和动力，是机械传动中应用非常广泛的机构。其主要优点是： 1）适用的圆周速度和功率范围广； 2)传动比准确； 3）传递的机械效率高； 4）工作可靠 ;6)可实现平行轴，相交轴，交错轴之间的传动 ;7)结构紧凑。但制造及安装要求较高，且需专门的加工，测 量设备，因而成本较高。 锥 齿轮 是圆锥齿轮的简称，它用来实现两相交轴之间的传动 ,两轴交角 值可根据传动需要确定，一般多采用 90 。锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，如下图所示。由于这一特点，对应于圆柱齿轮中的各有关圆柱 在锥齿轮中就变成了 圆锥 ，如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单，但噪声较大，用于低速传动（ 5m/s）；曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点，用于高速重载的 场合。本节只讨论 S=90 的标准直齿锥齿轮传动。 轮设计： 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 根据使用要求，选用锥齿轮传动； 无极变速器为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（ 材料选择： 由表 10择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 硬度为 240者材料硬度差为 40 选小齿轮齿数为 131Z 。 步设计 Z= u= 500 N/ e=1100, =90。 e 12)u( 1/3 （ =1100 220 ） 1/3 =）选定齿数 Z 和模数 m: 选 3, 则 Z2=u 取 9 m = 13 =）选变位系数： 螺旋角 =近零度曲齿锥齿轮，取 =x1+向变位系数： 小齿轮齿顶变尖，取 据保持标准齿全高 =0 = 几何计算 轴交角 =90 齿数比 u u=1=49/13=锥角 1 = 2= 分度圆大端端面模数 m m=形角 0=20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 齿顶高系数 顶隙系数 c*=宽 b=R/4 R/3=50 径向变位系 数 高变动系数 =0 平均当量齿轮 21 c （ =锥与分锥的比值 1 =点当量齿轮分度圆压力角 m= /m= 中点当量齿轮齿合角 m=m / 切向变位系数之和 2 m m= 切向变位系数 =0 及补偿小齿轮尖顶： 度圆直径 d1=d2=锥距 R = 2=点锥距 全高 h=(2h*+c*m=圆齿顶高 h*+) m 2 圆齿根高 hf=圆齿根高 h f= d/ 圆齿顶高 h a=f h h 锥齿根角 f= h ) 根锥角 f= 顶锥角 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 a= + f 顶圆直径 d+2h a 顶距 - h a 装距 A 68 0 轮冠距 强度设计 按国标 T =10062式验算计算接触应力 H= mb 1( （ 1）节点区域系数 H=t a n c o s c o s2 c o （ b= m 0= t= 2) 查表，弹性系数 (3) 重合度系数 3)1)(4( + = （ mm=R = = m/( mm m d (2R ) =mm (2R )= m/ ( 2)=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 m/ (2)=2121 am + 2222 -(m = m= = g m/ 4) 螺旋角系数 m5)有效宽度 6）锥齿轮系数 7)使用系数 8)齿宽中点分锥的圆周力： Rm =74000T1/9)动载系数 K+1 N=(+ v= 10）齿向载荷分布系数 11）齿间载荷分配系数 12）轮滑剂系数 13)速度系数 14)粗糙度系数 15)温度系数 (16)尺寸系数 (17) (1