自行车无极变速器设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 本 科 毕 业 设 计 题 目 自行车无极变速器的设计 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师 2016 年 3 月 13 日 购买设计文档后加 费领取图纸 要： 随着国 民经济的持续发展，机车工业也在不断地发展着，自行车无极变速器也在不断地发展，创新着，在一些特定的工作场合，变速器体积小，变速灵活，价格成本低廉很受欢迎，根据市场调查发现，变速器必须满足当今人们对自行车速度调节方面的灵活性操控等需求，能够在不改变输出扭矩和转速的情况下，改变自行车的驱动力和行驶速度。 目前市面上的自行车无极变速器大多都是采用传统的变速结构，在某些特定的区域，这种结构形式的变速器非常不受欢迎。由于以往的变速器采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控制，保养维护费用较高 ;同时存在一定的 安全隐患。因此，对整车的安全性要求较高，操作时也会给驾驶人员带来强烈的震动 ,使得操作很不舒服。虽然传统的变速器传动效率较高，变速效果较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受，所以研究一种新式的自行车无极变速器势在必行！ 本文介绍了自行车无极变速器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，该变速器的优点是传动链短、效率高、易加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作，最主要的是其传动效率很高。 关键词： 自行车无极变速器；扭矩；结 构；校验 购买设计文档后加 费领取图纸 V of in in in of is to s of to in on of is of in of of is As so is at is a of is a is is is is it is to so it is to a of n on of of of is to of be by a of so be be in of of to of of to of of is is so is in is in is is 购买设计文档后加 费领取图纸 录 摘要 . I . 绪论 . 1 题的来源及研究的目的和意义 . 错误 !未定义书签。 课题研究的主要内容 . 3 2 自行车无级变速器总体方案设计 . 5 球长锥式 ( )无级变速器 . 7 球外锥式无级变速器 . 9 3 钢球外锥式无级变速 器部分零件的设计与计算 . 11 球与主、从动锥齿轮的设计与计算 . 13 压盘的设计与计算 . 15 速齿轮上变速曲线槽的设计与计算 . 17 的设计校核与轴承选用 . 错误 !未定义书签。 的设计及强度效核 . 错误 !未定义书签。 承的选用 . 20 速机构的设计与计算 . 21 的计算 . 21 4 变速器内部主要传动零件的强度校核 . 22 轮的强度校核 . 22 承强度的校核 . 23 结论 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 购买设计文档后加 费领取图纸 11 绪论 题的来源及研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的 问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空 的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。在过去，各 种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的 知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进 购买设计文档后加 费领取图纸 2步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从 而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 在新的市场需求的驱动下，自行车无极变速器的更新和优化升级更加迫切。国内无极变速器生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展小型环保节能的无极变速器，在我国飞速发展的机车工业中发挥着积极的作用。一般生产自行车无极变速器的企业对自行车无极变速器的传动效率指数上都有严格的要求。各企业在生产自行车无极变速器的同时， 都充分考虑到无极变速器在运行中可能会出现的种种问题，从而减少无极变速器因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。 国内自行车无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题保持一致。加大变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 自行车无极变速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前自行车无极变速器正向着微小型、高效、可靠、节能、降耗的方向发展。 课题研究的主要内容 国内自行车无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题保持一致。加大自行车无极变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 自行车无极变速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前变速器自动变速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。 本次设计的任务是自行车无极变速器的设计，通过让学生亲自了解变速器内部的构造和组成 部分，通过对变速器内部工件的测绘来认识工件，通过利用计算机绘图软件例 购买设计文档后加 费领取图纸 3如 对工件进行零件图的绘制和装配，这样经过一系列的综合性训练，培养学生动手，动脑以及画图的能力。 2 自行车无极变速器总体方案设计 球长锥式 ( )无级变速器 调速锥轮钢环图 2 钢球长锥式 (无级变速器 如上图所示，为一种早期生产的环锥式无级变速器，是利用钢环的弹性楔紧作用自动加压而无需加压装置。由于采用两轴线平行的长锥替代了两对分离轮，并且通过移动钢环来进行变速，所以结构特别简单。但由于长锥的锥度较小，故变速范围受限制。 速型，其机械特性如下图所示。技术参数为：传动比 n2/2 速比 4,输入功率 输入转速 500 r/传动效率 85% 。一般用于机床和纺织机械等 . 下图是 0 购买设计文档后加 费领取图纸 4图 2 变速器的机械特性 球外锥式无级变速器 1,11出轴 2， 10 3， 9动锥轮 45 6 7 8 12， 13 图 2 钢球外锥式无级变速器 如图所示，动力由轴 1输入，通过自动加压装置 2，带动主动轮 3 同速转动，经过一组（ 3 8）钢球 4利用摩擦力驱动输出轴 11，最后将运动输出。传动钢球的支承轴 8的两端，嵌装在壳体两端盖 12和 13的径向弧行倒槽内，并穿过调速涡轮 5的曲线槽；调速时，通过蜗杆 6和蜗轮 5转动，由于曲线槽的作用使钢球轴 线的倾斜角发生变化，导致钢球与两锥轮的工作半径改变，输出轴转速得到调节。其动力范围为： ， P 11 4% ， 此种变速器应用广泛。 从动调速齿轮 5的端面分布一组曲线槽，曲线槽数目与钢球数相同。曲线槽可用阿基米德螺旋线，也可用圆弧。当转动主动齿轮 6使从动齿轮 5转动时，从动齿轮的曲线槽迫使传动钢球轴 8绕钢球 4的轴心线摆动，传动轮 3以及从动轮 9与钢球 4的接触半径发生变化，实现无级调速。具体分析如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 5图 2 钢球外锥式无级变速器变速示意图 主要由两个锥轮 1、 2和一组钢球 3（通常为 6个）组成。主、从动锥轮 1和 2分别装在轴、上，钢球 3被压紧在两锥轮的工作锥面上，并可在轴 4上自由转动。工作时，主动锥轮 1依靠摩擦力带动钢球 3绕轴 4旋转，钢球同样依靠摩擦力带动从动锥轮2转动。轴、传动比 ，由于 ，所以 。调整支承轴 4的倾斜角与倾斜方向，即可改变钢球 3的传动半径 而实现无级变速。 3 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算 钢球外锥式无级变速器零件的设计与计算包括主从动锥齿轮，加压盘，调速齿轮上变速曲线槽，输入轴，输出轴，输入输出轴上轴承，输入输出轴上端盖，调速机构等部分的设计与计算，以下各章节分别介绍以上内容。 球与主从动锥齿轮的设计与计算 输入功率 变车人 1 =中： , 65人m 20车m 8.9g , 15v km/h m/s, 轮胎直径： 5601 d 力学知识可得：轮胎所产生的转矩与钢球摩 擦所产生的转矩应平衡 q 1211 8车人 购买设计文档后加 费领取图纸 6其中： 2801 R ， c , Q 为钢球所受正压力 代入数据可得： 179973533 =13533 3 417997=56284/j=2200 2500 带入上式得： 取 5 球数 8z 输出转速 015000=142.3 r/入转速 116.6 r/动比 a x 增速方向 /00m a ct ct I减速方向 /00m i r c t a r c t a n I 圆锥工作直径 球中心圆直径 o 球侧隙 1s o 18s o 25=环内经 qr 环轴向截面圆弧半径 R=(25=20 取 R=18 轮工作圆之间的轴向距离 购买设计文档后加 费领取图纸 压盘的设计与计算 加压盘的作用直径： ( ( 54 = 27 30动摩擦角 0/ ct ct 压盘 V 形槽倾角 =动钢球的确接触应力为 =13533 =13533 325 417997 = j 每个钢球作用在 V 形槽侧面的正压力 8 00 = 用钢球加压装置时 3703 2K =13703 24 =j 其中： j为 4000 5000 球半径 4 s/2 形弹簧预紧力为 200 N ,结构设计如下图所示： 图 3 加压装置 购买设计文档后加 费领取图纸 速齿轮上变速曲线槽的设计与计算 槽的张角 =800 120 ,取 =900。 (1)变速曲线槽的槽形曲线为圆弧，中心线上三个特殊点 A， B， C 的坐标系（以 别为： , 00A i i 中： = =15.5 =1 时 ， B= I = = 时 ， 090 C, 384875s i i 3 调速论 (3)用通过三点作圆弧的方法确定槽圆弧确定曲线半径 ” (4)要求传动比 形曲线方程为： R（ ） = co m i nm a xm a x m i nm a xm a x 购买设计文档后加 费领取图纸 9= 045c o = ) 的设计校核 与轴承选用 的设计及强度效核 （ 1）选择轴的材料 选取轴的材料为 40，调质处理 表 7料强度极限， 2/659.0 取 (2)轴径的初步估算 由文献 6表 7 107， 可得 41933 1 . 9 61 0 7344m i n (3)求作用在齿轮上的力 轴上齿轮 5 分度圆直径为： 474155 圆周力 径向力 轴向力 F 的大小如下 t 159 . 6221370 0145 33922545 1477720ta 小轮 6分度圆直径为 : 2 237666 0462635222391 453022646 购买设计文档后加 费领取图纸 10 (4)轴的结构设计 图 结构设计 取较宽齿轮距箱体内壁距离 ,10 轴承距箱体内壁 ,5 相邻齿轮轴向距离S 10装齿轮处轴段长比轮毂宽少 2 1)拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度 段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径 01 ， 41 ，轴承型号 6202，尺寸 542 2 590 121055421 。 轴的强度效核： 轴的材料为 40质处理。由文献 1表 115 可知， 640B 751 1551 由文献 1 附 表 83 可知，用插入法求出 k ， k 购买设计文档后加 费领取图纸 11 轴应按精车加工，由文献 1 附图 43 可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理， 1q固得综合系数为 1 13 ， 23 可知，碳钢的特性系数 取 取 所以 轴在截面 751 （ （ 222 SS （ 综上：该轴在截面 截面 抗弯截面系数 3 dW 抗扭截面系数 4 3 9 4 0 01 3 3 截面 为 面 为 3200000T 购买设计文档后加 费领取图纸 12 截面上的弯曲应力 9 7 00 6 6 5 70 面上的扭转切应力 9 4 0 03 2 0 0 0 0 01 T面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献 1附表 23 查取。 ， 又由文献 1附图 13 可得轴的材料的敏感系数为 q， 1，附 43 为 (1 (1 3 可得轴的截面形状系数为 由附图 33 可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸 系数为 综合系数为 左侧的安全系数为 7 51 222 SS 故该轴在截面 购买设计文档后加 费领取图纸 13 承的选用 （ 1）滚动轴承的选择 滚动轴 承为深沟球轴承 5206， 862N， 1490N， 83.0e ， Y 。 （ 2）寿命验算 轴承所受支反力合力 : 222 对于深沟球轴承，派生轴向力互相抵消。 0 F N 得， ， 0 0 51 所以根据轴承选型手册可知，选用深沟球轴承 6206 系列，满足设计要求。 速机构的设计与计算 调速机构采用两斜齿轮分度调速。 模数 2 螺旋角 012 法面压力角 020n端面压力角t3 7 2 s/20t s/t 0 所以 t 基圆柱螺旋角b 1 9 9 2 st 0 所以 b法面齿距 nn 面齿距 o s/ 0 购买设计文档后加 费领取图纸 14 法面基圆齿距 s 0 P 面齿顶高系数 1 s/253co s/ 0 nt 圆直径 s 0 tb 顶高 212 齿根高 顶圆直径 82 aa 根圆直径 ff 面齿厚 nn 面齿厚 o s/2/ 0 tt 当量齿数 5712co s/53co s/ 033 模数 2度圆直径 s/240co s/ 0 nt 圆直径 s 0 tb 顶圆直径 aa 根圆直径 ff 量齿数 s/40co s/ 033 相同 . 购买设计文档后加 费领取图纸 15 的计算 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有类型也可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用常见的普通平键，键的类型可根据使用要求 、工作条件和联结的结构特点选定，键的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的 b h 根据径来确定。轴和带轮的联结， d=70参考资料 2 51095用 20， 25 和 15 的普通 A 型平键，键长分别为 90 ，70 。 4 变速器内部主要传动零件的强度校核 轮的强度校核 （ 1）接触应力的计算 由文献 4表 395 可知，齿面接触应力计算公式，即 22211 （ 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 电动机驱动，载荷平稳，由文献 4表 25 可知，取 1平均分度圆直径 Rm 平均分度圆圆周速度 00 0 00 0 11 m/s 由文献 4 图 45 （ a）可知，按 7 4 0 0 0 1 zv m，得 K； 由文献 4 图 75 （ b）可知，按 轮悬臂布置， K； 由文献 4表 45 可知， K； 购买设计文档后加 费领取图纸 16 A 由文献 1表 610 可知，弹性系数 Z ； 节点区域系数 i ss i 计算得， 1) 接触疲劳强度的许用应力 由文献 4 表 285 可知，许用接触应力计算公式，即 m （ 确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限 6001H 最小安全系数 由文献 1， 10知，计算应力循环系数 811 1 图 10得接触疲劳寿命系数 尺寸系数 1工作硬化系数，按 0 13 H B 润滑油膜影响系数， 3）由于 安 全。 购买设计文档后加 费领取图纸 17 （）校核齿根弯曲疲劳强度 （ 1）齿根应力的计算 由文献 4表 555 可知，弯曲应力计算公式，即 )（ 确定公式内的各计算数值 由文献 1表 510 可知， 由文献 1表 510 可知， 计算得， 51 F 2）弯曲强度的齿根许用应力 由文献 4表 315 可知，齿根许用应力计算公式，即 （ 确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限 300F 齿轮的应 力修正系数 弯曲强度的最小安全系数 弯曲疲劳寿命系数 曲疲劳的尺寸系数 Y 计算得， M P 3001 （ 3）由于 F F 安全。 购买设计文档后加 费领取图纸 18 承强度的校核 （ 1）滚动轴承的选择 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 350324B，由文献 2表 得 862N，1490N， 83.0e ， Y 。 （ 2）寿命验算 轴承所受支反力合力 222 （ 对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 0 F N 由文献 2表 得， ， 0 0 51 （ 按轴承 9310366 （ hL h= 年 由于变速器的运转平稳，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命 ,经审核后，此轴承合格。 购买设计文档后加 费领取图纸 19 结 论 本文所设计的是自行车无极变速器的设计，原理比较简单，结构比较复杂 ,本次毕业设计的题目是自行车无极变速器的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于自行车无极变速器的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计 ，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是自行车无极变速器的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 经过近半年努力的设计与计算，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为 它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。 通过本次设计，我还提高了利用制图软件的水平，并吸收了大量的经验，总结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，