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钢环式 无级 变速器 结构设计

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湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 钢环式无级变速器结构设计 学号： 2007964203 姓名： 杨琢 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 聂 松 辉 系主任： 周 友 行 一、主要内容及基本要求 1、设计一种机械摩擦式无级变速器，要求以钢环作为中间元件； 2、输入功率P=2.2kw，输入转速n=1500rpm，调速范围R=9； 3、一张装配图A0#1张，零件图总量A0#1张； 4、设计说明书一份； 5、英文文献一份。 二、重点研究的问题 1、钢环式无级变速器原理及其结构； 2、变速原理的传动结构的实现。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1熟悉课题及基础资料第一周2调研及收集资料第二周3方案设计与讨论第三四周4无级变速器布局设计第五周5无级变速器总装配图设计第六九周6无级变速器零件图设计第十周7撰写说明书第十一周8英文文献翻译，答辩第十二周四、应收集的资料及主要参考文献 1 阮忠唐. 机械无级变速器M. 机械工业出版社. 2 阮忠唐.机械无级变速器设计与选用指南M.化学工业出版社. 3 徐灏.机械设计手册第3卷M.机械工业出版社. 4 毛谦德.袖珍机械设计师手册第3版M.机械工业出版社. 5 机械设计手册新版第2卷M.机械工业出版社. 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目：钢环分离锥式无级变速器专 业： 机械设计及其自动化学 号： 2007964203 姓 名： 杨 琢 指导教师： 聂松辉（教授） 完成日期： 2011年5月 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 钢环式无级变速器结构设计 学号： 2007964203 姓名： 杨琢 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 聂 松 辉 系主任： 周 友 行 一、主要内容及基本要求 1、设计一种机械摩擦式无级变速器，要求以钢环作为中间元件； 2、输入功率P=2.2kw，输入转速n=1500rpm，调速范围R=9； 3、一张装配图A0#1张，零件图总量A0#1张； 4、设计说明书一份； 5、英文文献一份。 二、重点研究的问题 1、钢环式无级变速器原理及其结构； 2、变速原理的传动结构的实现。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1熟悉课题及基础资料第一周2调研及收集资料第二周3方案设计与讨论第三四周4无级变速器布局设计第五周5无级变速器总装配图设计第六九周6无级变速器零件图设计第十周7撰写说明书第十一周8英文文献翻译，答辩第十二周四、应收集的资料及主要参考文献 1 阮忠唐. 机械无级变速器M. 机械工业出版社. 2 阮忠唐.机械无级变速器设计与选用指南M.化学工业出版社. 3 徐灏.机械设计手册第3卷M.机械工业出版社. 4 毛谦德.袖珍机械设计师手册第3版M.机械工业出版社. 5 机械设计手册新版第2卷M.机械工业出版社. 湘 潭 大 学毕业论文（设计）评阅表学号 2007964203 姓名 杨 琢 专业 机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目： 钢环式无级变速器结构设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价图纸设计合理，达到了基本要求和综合训练目的；设计、计算、分析处理充分，结构合理，图表图纸完备、正确，引文规范。评阅人： 2011年5月30日湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号：2007964203 姓名： 杨 琢 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 31 页 图 表 5 张论文（设计）题目：钢环式无级变速器结构设计 内容提要：钢环分离锥锥轮无级变速器是机械摩擦式的一种变速器，它以钢环为中间原件，以改变主、从动锥轮的工作半径来实现无级变速。它能实现对称变速而且无需再设加压装，结构简单，时常将这种变速器应用在传动系统的高速级。首先查找变速器相关资料，了解其传动原理及设计要求和计算公式，选择材料。通过已知给定参数先求出变速器主要零件钢环和主从锥轮的相关尺寸，再根据已算出的数据和配合关系选定其主要配合原件轴承型号，然后确定锥轮各段长度和大小。再进行轴的设计，通过 公式选取轴的最少直径，再结合与锥轮配合关系确定轴的各段长度及选取键和轴键等相关尺寸，根据设计手册选取有关尺寸的配合公差，选取设计调速操作机构，再由已知的零件尺寸和配合关系，根据设计手册确定箱体和端盖的基本尺寸，其后对轴和钢环进行强度校核，以确定尺寸是否满足要求。最后由算出的数据用CAD进行绘图。指导教师评语该生基础知识与专业知识较好，具有一定独立工作的能力。计算机操作熟练，有一定专业英文文献阅读与翻译能力。劳动纪律性较好，工作较认真。能如期完成毕业设计任务，图面质量较好。同意其参加答辩。指导教师： 2011年 6 月 3 日答辩简要情况及评语答辩过程中讲述条理清晰，回答问题基本正确，设计方案合理，图面质量较好，说明书撰写较认真。建议成绩评定为“中等”。答辩小组组长： 2011年 6 月 7 日答辩委员会意见同意通过答辩；成绩评定为“中等”。答辩委员会主任： 2011年 6 月 8 日湘 潭 大 学毕业论文（设计）评阅表学号 2007964203 姓名 杨 琢 专业 机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目： 钢环式无级变速器结构设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价图纸设计合理，达到了基本要求和综合训练目的；设计、计算、分析处理充分，结构合理，图表图纸完备、正确，引文规范。评阅人： 2011年5月30日湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号：2007964203 姓名： 杨 琢 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 31 页 图 表 5 张论文（设计）题目：钢环式无级变速器结构设计 内容提要：钢环分离锥锥轮无级变速器是机械摩擦式的一种变速器，它以钢环为中间原件，以改变主、从动锥轮的工作半径来实现无级变速。它能实现对称变速而且无需再设加压装，结构简单，时常将这种变速器应用在传动系统的高速级。首先查找变速器相关资料，了解其传动原理及设计要求和计算公式，选择材料。通过已知给定参数先求出变速器主要零件钢环和主从锥轮的相关尺寸，再根据已算出的数据和配合关系选定其主要配合原件轴承型号，然后确定锥轮各段长度和大小。再进行轴的设计，通过 公式选取轴的最少直径，再结合与锥轮配合关系确定轴的各段长度及选取键和轴键等相关尺寸，根据设计手册选取有关尺寸的配合公差，选取设计调速操作机构，再由已知的零件尺寸和配合关系，根据设计手册确定箱体和端盖的基本尺寸，其后对轴和钢环进行强度校核，以确定尺寸是否满足要求。最后由算出的数据用CAD进行绘图。指导教师评语该生基础知识与专业知识较好，具有一定独立工作的能力。计算机操作熟练，有一定专业英文文献阅读与翻译能力。劳动纪律性较好，工作较认真。能如期完成毕业设计任务，图面质量较好。同意其参加答辩。指导教师： 2011年 6 月 3 日答辩简要情况及评语答辩过程中讲述条理清晰，回答问题基本正确，设计方案合理，图面质量较好，说明书撰写较认真。建议成绩评定为“中等”。答辩小组组长： 2011年 6 月 7 日答辩委员会意见同意通过答辩；成绩评定为“中等”。答辩委员会主任： 2011年 6 月 8 日I目 录第一章 绪论 11.1 无级变速器的介绍 11.2 摩擦式无级变速器 11.3 摩擦式无级变速器运动原理 11.4 钢环分离锥式无级变速器的优点 31.5 本次课题设计任务 3第二章 钢环分离锥式无级变速器设计方案 42.1 钢环分离锥式无级变速器简图 42.2 传动零件尺寸 42.3 钢环分离锥式无级变速器受力分析 52.4 强度验算 72.4.1 恒功率传动情况时 82.4.2 恒扭矩传动情况时 102.4.3 钢环强度效验计算 11第三章 钢环分离锥式无级变速器的计算 133.1 计算锥轮的尺寸和参数 133.2 钢环的设计 143.3 轴系零件设计 143.4 调速操纵机构设计 163.4.1 确定齿轮的参数 163.4.2 确定齿条的参数 173.4.3 计算螺杆 163.5 设计箱体 18第四章 强度校核194.1 刚换强度验算 194.2 校验轴的强度 20设计总结 22致 谢 23参考文献 24附 录：英文文献翻译及原文 25II摘摘 要要钢环分离锥锥轮无级变速器是机械摩擦式的一种变速器，它以钢环为中间原件，以改变主、从动锥轮的工作半径来实现无级变速。它能实现对称变速而且无需再设加压装，结构简单，时常将这种变速器应用在传动系统的高速级。首先查找变速器相关资料，了解其传动原理及设计要求和计算公式，选择材料。通过已知给定参数先求出变速器主要零件钢环和主从锥轮的相关尺寸，再根据已算出的数据和配合关系选定其主要配合原件轴承型号，然后确定锥轮各段长度和大小。再进行轴的设计，通过公式选取轴的最少直径，再结合与锥轮配合关系确定轴的各段长度及选取键和轴键等相关尺寸，根据设计手册选取有关尺寸的配合公差，选取设计调速操作机构，再由已知的零件尺寸和配合关系，根据设计手册确定箱体和端盖的基本尺寸，其后对轴和钢环进行强度校核，以确定尺寸是否满足要求。最后由算出的数据用 CAD 进行绘图。关键词关键词：钢环，锥轮，无级变速，齿轮，轴IIIAbstractAbstract The steel loop separation cone pulley variator is the mechanical friction type variators one form. It takes the middle part by the steel loop, the affiliation changes the host, the driven cone pulleys working radius to realize the stepless change, rotates the handwheel, through the gear, the rack and the tension bar causes the transportable awl crop rotation end motion, changes the host, the driven cone pulley and the steel loop working radius, thus realizes the speed change. Moreover, its structure is simple, the manufacture is convenient. It mainly uses in the metal-cutting machine tool, the textile machinery and so on high speed machine. First, find related information transmission, to understand the driving principle and design requirements and the formula, select materials. Parameters given by the first known transmission main parts obtained from the cone round steel ring and the main relevant dimensions have been calculated according to the cooperation with selected data and the main bearings with the original model, and then determine the cone length and size of each round . Further design of the shaft, at least by the formula select the diameter of the shaft, combined with the relationship established with the cone wheel shaft length and the selection of the key and the shaft key and other related dimensions, Selected according to the design manual with the tolerances on dimensions, select the design speed operating mechanism, and then from the known size and with the relationship between parts, According to the design manual to determine the basic size of box and cover, then the strength of the shaft and the steel ring checked to determine whether the size to meet the requirements. Finally, the calculated data with CAD for drawing.KeyKey wordswords: Steel loop, cone pulley, limitless speed change, gear, axi1第一章第一章 绪论绪论1.11.1 无级变速器的介绍无级变速器的介绍 目前在汽车上广泛使用的自动变速技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动变速器技术,在主要汽车制造商生产的轿车中的平均装车率已经达到 70%。但是液力变矩器和行星齿轮系的组合有着明显的缺点:传动比不连续,只能实现分段范围内的无级变速;液力传动的效率较低,影响了整车的动力性与燃料经济性。增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围,就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递,导致自动变速器零部件数量过多,结构复杂,保养和维护不便。所以汽车行业早就开始研究其它新型变速技术,无级变速(CVT)技术就是其中最有前景的一种。1.21.2 摩擦式无级变速器摩擦式无级变速器 机械摩擦式无级变速器是利用摩擦力来传递运动和动力的，它有三个基本组成部分：加压装置，摩擦变速机构，调速操纵机构。1. 使传动零件相互压紧，以在接触区内产生所需摩擦力的机构称为加压装置。2. 靠摩擦力传动、且主动和从动零件之间尺寸比例关系可与改变从而获得变速的机构称为摩擦变速机构。3. 改变主、从动零件相对位置以调节两者之间尺寸比例关系，从而实现改变传动比，即实现变速的机构称为调速操纵机构。摩擦机构总是由若干个相互接触的轮子所组成（扰性中间元件可看成扰性轮） ，接触部位的形状可以是直线或圆弧曲线，通过改变轮子的相对位置，使接触点沿其中一轮的母线移动或摆动，改变其中某些轮子的工作半径而实现变速。加压装置是影响无极变速传动性能和承载能力的重要部件。加压装置按加压特性分为两种：1. 恒压加压装置工作过程中压紧力始终不变，即压紧力为常量；2. 自动加压装置工作过程中压紧力随着负载的变化而作正比变化。1.31.3 摩擦式无级变速器运动原理摩擦式无级变速器运动原理加压装置所提供的压紧力与变速器输出转速的关系称为加压特性。无级变速器的加压特性取决于摩擦机构的型式及其机械特性。2在输入转速 n1 一定的情况下，无级变速器输出轴扭矩 T2（或功率 P2）与转速 n2的关系称为机械特性、可用图 1-2 所示坐标系 n2-T2（n2-P2）中的平面曲线 T2（n2）或 P2=P（n2）来表征。无级变速器的机械特性大致可以归纳为三种：1) 恒功率特性指输出功率保持不变，如图 1-2 中实线所示。这时输 出扭矩和输出转速呈双曲线关系。在低速运转时，载荷变化对转速影响小，工作中又很高的稳定性，能充分利用原动机的全部功率。这种机械特性经济性好，适用于起重机、金属切削机床等的需要。2) 恒扭矩特性指输出扭矩为常量，这时输出功率和输出转速呈正比变化，如图 1-2 中虚线所示。如果输出扭矩小于负载扭矩，输出转速就立即下降，甚至引起打滑和运转中断，不能充分利用原动机的输入功率。这种机械特性适用于机床进给机构和某些干燥机等设备的学要。3) 变功率便扭矩特性输出转速负载扭矩和功率的变化而变化，其规律复杂多样，通常按试验方法确定。 应当指出，在一般无级比变速器中，可以采用调节压紧力的方式（如用自动加压装置） ，使在一定的转速范围内获得接近恒功率或恒扭矩的机械特性，以满足工作需要。恒压加压装置结构简单，便于布置，能纺织过载，但影响效率和寿命。压紧力可以由弹簧、离心力、重力、气压或液压提供，其中最常用的是弹簧加压装置。3自动加压装置可减小滑动，利于提高效率和寿命，便于实现恒功率传动以充分利用动力，但不能防止过载，使用时应设置安全联轴器等过载保护装置。自动加压可利用弹性环自动楔紧原理或利用摆动齿轮箱的反作用力矩原理等进行加载。调速操纵机构可根据工作要求采用手动或自动控制方式，其基本原理都是将其中某个轮子沿一个（或几个）轮子的母线作运动以进行调速。考虑到轮子的母线通常为直线或圆弧，所以调速操纵机构可以分为两类：1）藉移动方式改变轮子的工作半径，适用于母线为直线的轮子。常用机构为：螺旋机构；齿轮-齿条机构；螺旋-杠杆复合机构；螺旋-连杆组合机构；偏心机构等。2）藉摆动方式改变轮子的工作半径，适用于母线为圆弧的轮子。常用机构为：蜗轮-凸轮组合机构；齿轮齿条-正弦组合机构；偏心机构等。1.41.4 钢环分离锥轮无级变速器的优点钢环分离锥轮无级变速器的优点钢环分离锥轮无极变速器的特点是：1）钢环具有自动加压作用，能随着扭矩的增加而增大。钢环既是传动零件，又是加压元件。因此，无需另设加压装置，结构简单，制造方便。2）容易产生几何滑动，原因是锥轮顶点与钢环的内锥顶点不相重合所致。为了减小几何滑动和提高传动效率，可不采用线接触而用点接触的结构形式。3）能实现对称型调速（既最大传动 imax 与最小传动比 imin 对称于 i=1 的调速） ，i=1/3.23.2，调速幅度 Rb=10（16） 。4) 机械特性与恒功率特性较接近（从动锥轮转速 n2 低时扭矩 T2 大，而 n2 高时则T2 小）这种无级变速器中的主要零件钢环和锥轮均用轴承钢 GCr15 制造（若要求淬透性好，可用 GCr15SiMn 钢） ，热处理后工作表面的硬度不低于 HRC5864，磨削后的表面粗糙度Ra（轮廓算术平均偏差）不大于 0.63m 或（轮廓微观不平度十点高度）不大于3.2m。1.51.5 本次课题设计任务本次课题设计任务题目：设计一钢环分离锥式无级变速器，已知输入功率 P1=2.2KW，电机同步转速n=1500r/min，调速范围 R=9（31/3） ，结构设计时应使制造成本尽可能低；安装拆卸要方便；外观要匀称，美观；调速要灵活，调速过程中不能出现卡死现象，能实现动态无级调速；关键部件满足强度和寿命要求。4要求：装配图一张，零件图若干，说明书一份，英文翻译一篇等。第二章第二章 钢环分离锥式无级变速器设计方案钢环分离锥式无级变速器设计方案2.12.1 钢环分离锥轮无级变速器简图钢环分离锥轮无级变速器简图图 2-1 钢环分离锥轮无级变速器简图2.22.2 传动零件尺寸传动零件尺寸传动零件之间的尺寸关系为：锥轮最大工作直径 mm，式中，为锥轮的最小工作直径，maxminDDRbminDmm。由强度及结构要求确定。minD主、从动锥轮之间的中心距a=(1.151.3)max mm锥轮锥顶角002127 130线接触时钢环工作面的接触长度 mm11()max2018bD钢环工作直径 D=(1.82 )Dmax mm5 钢环工作宽度 mmcosmaxmin0BDDctgaba 钢环宽度 mmcos0BBba 钢环厚度 h=(0.20.9)B mm 点接触时钢环工作面的圆弧半径 mm(0.8 0.9)0rD钢环内周直径 mmsin00DDbai钢环外周直径 mm200DDhei 锥轮小端直径 mmsinminDDbai锥轮大端直径 mmsinmaxDDbae2.32.3 钢环分离锥式无级变速器受力分析钢环分离锥式无级变速器受力分析钢环无级变速器中的钢环具有自动加压作用。空载时，钢环圆心 O3 位于主、从动锥轮轮心 O1、O2 的连心线上；6 图 2-2 受力分析简图承载后，主动锥轮 1 依靠摩擦力 F 带动钢环 3 沿着切线方向移至虚线位置，这时钢环与主、从动锥轮楔紧并产生法向压紧力 Q（所传递的载荷越大，楔得越紧） ，与此同时，由钢环通过摩擦力驱动一对从动锥轮 2。锥轮与钢环之间的法向压紧力 Q 可以分解为径向压紧力 Qr 和轴向压紧力 Qa。由于轴向压紧力 Qa 相互抵消，故以钢环作为分离体时的力平衡条件是 4cos4sin0FQr或 4cos4cos sin0FQa由此得 N （2-2）cosFKnFQatgf式中 传动可靠性系数，对动力传动，可取=1.21.5；KnKn f摩擦系数，对于淬火钢-淬火钢，油式时 f=0.030.05，干式时 0.10.2， 连心线 O1O3或 O2O3与弦 AB 之间的夹角。每个锥轮所传递的有效圆周力（既摩擦力） N221221TTFDDxx7每个锥轮所传递的扭矩 ，N.mm3119550 10121PTn ，N.mm3119550 10222PTn式中 P1 为主动锥轮的传递功率，kW；为传动效率。所以每个锥轮上的压紧力 N 33119550 109550 101212KnPKnPQfn Dfn Dxx每个锥轮上的径向压紧力 NcosQrQa每个锥轮上的轴向压紧力 NsinQQaa 2.42.4 强度验算强度验算钢无级变速器的承载能力受到锥轮和钢环的制约。锥轮和钢环的主要失效形式是表面疲劳点蚀，因此设计时应计算其接触疲劳强度。当钢环与锥轮初始线接触时，最大接触应力 N/ 0.418HHQEkb2mm点接触时 N/ 3220.245HHQE kc2mm8 图 2-3 式中 Q压紧力，对于作恒功率传动的变速器，Q 应该按从动锥轮最低转速n2min 的情况，即按主动锥轮最小工作直径 D1min 的位置进行计算；对于作恒扭矩传动的变速器，Q 应按照从动锥轮最高转速 n2max 的情况，即按从动轮最小工作直径 D2min的位置进行计算；对于功率、扭矩均变化的变速器，Q 应按的位置进行计算；E弹性模量，对于钢，E= N/；52.1 102mm接触副在计算位置处的当量曲率，1/mmk =k11+k12+k21+k22kk11锥轮 1 在主平面 1 内的曲率 k11 ，1/mm12cosmin1aDk12锥轮 1 在主平面 1 内的曲率 k12=0k21钢环 2 在主平面 2 内的曲率 k21，1/mm12cos02aDk22钢环 2 在主平面 2 内的曲率 k22=1/r（线接触时 k22=0；点接触时k22=1/mm）b接触长度，mmc与接触点各曲率有关的椭圆积分函数，可按曲率系数 cos 查表许用接触应力，对于 GCr15 号钢，线接触时H=15001800N/；点接触时其=22002500 N/。H2mmH2mm2.4.12.4.1 恒功率传动情况时恒功率传动情况时F 和 Q 按位置计算（相当于 n2min） 。得min1D N.mm319550 10min1KPnQfn D线接触取 E= N/，52.1 102mmminmaxDR Db1min19bD1.85max0DD，2a=127，则0.850rD k11mm12cosmin1aD9 k21 mm12cos1.85min2aR Db =k11+k21= mmk1.650.891.85minRbR Db代人式（2-5） ，得校验计算公式 N/ 318916001.650.891min1HHK PRnbfn DRb2mm设计计算公式 mm 321.650.89115300min1HK PRnbDfnRb点接触k11、k12、k21 均同线接触，而 k22= 1/mm110.85 1.85minrR Db故 =k11+k12+k21+k22 1/mmk1.40.241.57minRbR Db 111221221.41.76cos1.40.24kkkkRbkRb代入式（2-6） ，得校检计算公式 N/ 231.40.241135850min1HHK PRnbcDfn Rb2mm设计计算公式 mm 231.40.241135850min1HK PRnbDcfn Rb2.4.22.4.2 恒扭矩传动恒扭矩传动情况时情况时F 和 Q 按位置计算（相应于） ，由于（2-3）得2minD2maxn N 3229550 10minmin22K TK PnnQfDfn D10E、 、b、r、2a 等值或计算式同恒功率传动。maxD0D1）线接触效验计算公式 N/ 318916001.650.892min2HHK PRnbfn DRb2mm设计计算公式 mm 321.650.89215300min2HK PRnbDfnRb2）点接触 校验计算公式 N/ 231.40.242135850min2HHK PRnbcDfn Rb2mm 设计计算公式 mm 231.40.242135850min2HK PRnbDcfn Rb 以上各式均取、b、r 的平均值（即，r=0.85） ，0D1.850maxDD1max19bD0D推倒而得。若用推荐值的上、下限，即、r=0.9或1.90maxDD1max18bD0D、 、 r=0.8，则所得结果与平均值时相差很小（在1.80maxDD1max20bD0DRb=9 时，对于线接触公式，差率1.3%；对于点接触公式，差率3.3%） ，应此式（2-7）（2-15）对于不同的、b、r 取值均能适用。0D2.4.32.4.3 钢环强度校验计算钢环强度校验计算图 2-4 列出了钢环的剖面尺寸及参数。钢环在传动中因弹性变形而引起应力，可近似地按曲杆计算。钢环内周的正应力 N/20.1822(1)0 0QR hcriAy Ri2mm钢环外周的正应力11 N/20.1822(1)0 0QR hreeAy Re2mm钢环剖面在接触处的最大应力 N/20.636max0 0Q R hcrAy Re2mm式中： 径向压力，N；Qr 钢环内周半径，mm；0Ri钢环外周半径，mm0Re钢环剖面重心的回转半径，mm；Rc002RReiRc钢环剖面重心至中性层的距离，mm；0y0yRc中性层所在处的半径， ,mm0ln0hReRi图 2-4 12第三章第三章 钢环分离锥轮无级变速器的计算钢环分离锥轮无级变速器的计算3.13.1 计算锥轮的尺寸和参数计算锥轮的尺寸和参数1.锥轮最小工作直径 Dmin 的确定根据功率查表取定=40mmminD2.锥轮最大工作直径的确定maxD=3 40=120mmmaxDbRminD3 锥轮锥顶角 2的确定取 2=01274.主、从动锥轮之间中心距 a 的确定a=1.3=1.3 120=144mmmaxD5 锥轮与钢环之间工作长度 b 的确定b=/6sin=7.45mmminD6 锥轮小端直径 Di 的确定13Dminbsina=40-7.45=33.3mmiD0127sin27.锥轮大端直径的确定De De=Dmax+bsina=120+7.45=126.7mm0127sin23.23.2 钢环的设计钢环的设计1）钢环工作直径 Dr=a+（+）/2=224mmmaxDminD2）钢环计算宽度B0（Dmax- Dmin）ctga+ bcosa=（105-35）ctga+6 cos63.5=39.9mm 3）钢环宽度B= B0+ bcosa =39.9+7.45cos63.5=43mm 4）点接触时钢环接触区的圆弧半径, 钢环厚度R=0.8 Dr=0.8 224=144mm h=0.9B=38.7mm 5）钢环的内径 Dri = Drbsina=224-7.45sin63.5=217.3mm 6）钢环外径 Dre=Dri+2h=217.3+2 38.7=294.7mm 7）钢环剖面积 A=Bh=1664.12mm 8）钢环中径 =128mm00R4ieDDc 9）中性层半径 =127mmlnoeoihDD 10）中性层至环截面形心的距离 128-127=1mmRcoy143.33.3 轴系零件设计轴系零件设计 1）输出轴的功率、转速和转矩2P2n2T若取齿轮传动的效率=0.85，轴承的传动效率=0.97 则12 P P2= =2.20.85 0.97=1.814KW11 2P 又因为从动轮转速低时扭矩大 ，所以取 i=32n2T则 =1430/3=4762n1ni/ minr于是 =9550000 (1.814/476)=94582.2T295500002Pn2）初步确定轴的最小直径 图 3-1 轴的简图先估算轴的最小直径。选取轴的材料为 40Cr，调质处理。根据取3022mindAPn=100，则 d min=40mm,输出轴的最小直径显然是安装移动锥轮的直径又因为要考虑0A花键的大小，于是取 d1=22mm,因为可移动锥轮的存在，锥轮长度为 122mm，可移动锥轮要在轴上来回移动，移动的距离取 15mm，花键的尾当为 30角的斜线，可以知道与斜线对应的长度为 1mm，则 L1122+1+15138mm，考虑到还有一锥轮也有部分在 L1上，取 L1=175mm，d2=24mm,L2=122mm，考虑到要在 d3 处装配一个轴承，所以15d3=25mm，选取轴承为 6305 型号的深沟球轴承，所以 L4=17mm，退刀槽为 23mm。挡圈厚度为 2mm，挡圈在轴上的装配深度为 3.2mm。所以 L517+4=21，取 L5=24mm，因为考虑到要在 L6 处安装油封，取无骨架橡胶油封。考虑到轴承的定位配合，取d4=29mm。油封宽度为 14mm，考虑到与端盖的装配可知 L6 取 40mm，取 d5=24mm,取键的尺寸为宽 8 高 7。3.43.4 调速操纵机构设计调速操纵机构设计采用齿轮-齿条式调速操纵机构图 3-2 调速环简图3.4.13.4.1 确定齿轮的参数确定齿轮的参数因为，齿轮齿条只作为调速用，所以在调速时不会受太大的力，所以齿轮的设计采用最小单位计算。故选取齿轮的齿数为 z=17，模数为m=1.5，=1，=0.25，=1，*ah*cd16则分度圆直径 d1=171.5=25mm ，齿宽 b=d1=117=17mm，齿高 h=（2）d*ahcm=（21+0.25）1.5=3.37mm，齿根圆直径 =z-2（）m=（17-2-0.5）fd*ahc1.5=21.75mm，齿顶圆直径 =（z+2）m=（17+2）1.5=28.5mm，齿距 ad*ahp=m=3.141.5=4.71，手轮端的直径选取 d=30mm，D=110mm，齿轮轴的长度根据装配关系和齿宽的大小取长度为 245mm。3.4.23.4.2 确定齿条的确定齿条的参数参数可以根据移动的范围和配合及齿轮的直径，可取齿条长度 L17+15,考虑装配关系，取齿条长度为 65mm,齿高 h=3.5mm。 图 3-4 调节套d2 处和 d4 处要安装轴承，根据轴承的大小，可以知道得知：d2=120mm ， d4=90mm在 d2 处和 d4 处又两个退刀槽，取 22,d5 为 100mm，d3 处要和 d4 处的轴承配合，根据要求可以选择 d3=84mm根据配合知 d1 的长度取 d1=136mm。L1 为齿条的长度，所以 L2=62mm ，L162+29=91mm,取 L1=105mm,L3=132mm 取L4=L2=62mm，d2 处的内径长度根据轴承的装配可以知道为 29mm，d4 处的长度同样可以知道为 20mm，取 d3 处内径孔的长度为 20mm，d5 处孔内径长 32mm,d6=60mm。销孔直径的大小为 18mm 销孔的中心线到端面的距离为 9+17=26mm。3.4.33.4.3 计算螺杆计算螺杆 蜗杆如图所示：17图 3-5 根据螺杆所受的力可以选择螺杆的直径，因为受力为Qa=Qsina=4928.30.895=4410.82N，选取材料为 45 性能为 4.6 的螺杆，查表可得材料的屈服极限=240MPa，查的安全系数 S=4，故螺杆材料的许用应力=/4=60 s sMPa， 根据式 =11mm。取 d1=11mm，牙型角为 60的等 4 1.31Fd 边三角形。则螺杆小端为直径 11mm，大端直径为 12mm。螺杆的长度根据装配关系选取 250mm3.53.5 设计箱体设计箱体箱体的壁厚为 =0.04a+18，所以箱体的壁厚取为 =20mm地脚螺钉直径 d=0.036a+12=0.036137+12=16.932mm，取 d=17mm。凸台直径可查的为 33mm，箱底座凸缘厚度为 1.5=30mm，地角螺钉的数目为 4 个。轴承端盖的螺钉直径为，d1= (0.40.5)d,所以取 d1=10mm，取体的总长为432mm345mm340mm，图形其他尺寸参照设计手册选取。18第四章第四章 强度校核强度校核4.14.1 钢环强度验算钢环强度验算 1）钢环内周的正应力10020.182R1irQhciAy R=95.5 10000 1.25 4 cos63.5/(0.05 1000 35)=5252.5511mincos95.5 10nK PQrfn D于是得 i=19.252/N mm2）钢环外周的正应力=5.0620020.182R1erQhceAy R2/N mm3）钢环接触处剖面内的最大应力=17.1820.636max00ReQrhcAy R2/N mm4）钢环许应应力 sS式中 材料的屈服限。钢环材料同样选用号钢，故s15GCr =380420s2/N mm 许用安全系数，取=2。 S S19于是得 =200 40022/N mm可见，钢环剖面内各处的工作应力均小于许用应力，故强度足够。4.24.2 校检轴的强度校检轴的强度输入轴的功率 P1=4kW，输入轴转速 n1= 1000r/min,调速幅度 Rb=9每个锥轮所传递的扭矩 T1=1/2*9550*1000*P1/n1=19.1, N.m T1=1/2*9550*1000*P1*/ n2=47.55,N.m式中 P1 为主动锥轮的传递功率，kW；为传动效率。每个锥轮所传递的有效圆周力（既摩擦力） N32222869.730 102 minTTFtDx所以每个锥轮上的压紧力=869.710.85/0.15=4928.3N33119550 109550 101212KnPKnPQfn Dfn Dxx每个锥轮上的径向压紧力 =4928.30.446=2198.02 NcosQrQa每个锥轮上的轴向压紧力 =4928.30.895=4410.82sinQQaa 图 4-1 a 为角接触轴承当面到轴的中心线的距离，取 a=35.9mm20l1min=52-6.69-a=52-6.69-35.9=9.41mm l2min=28+35.9=63.9mml3min=l1min=9.41mml4min=50+6+a=56+25.9=81.9mm因为 Qa=FH3 所以可得 FV3=FH3/tana=4410.82/tan35=10523.25NFV1=FV3=10523.25N根据力的平衡有方程 FV4+ FV3+ FV1+ FV2=2Qr即 10523.25+10523.25+ FV2+ FV4=22198.02N FV2+ FV4=-16650.42NFV3l2-Qr（l2+l1）-Qr（l2+l1+l）+ FV1（l2+l1+l+l3）+ FV2（l2+l1+l+l3+l4）=0联合两式可以得出 FV2、FV4 FV4= -10524.31 FV2=-6125.93N根据上序简图，计算处弯矩力图和扭矩图如图所示：图 4-2 轴的扭矩图校检轴的强度 221()caMTW21取 M=600N，T=14.01N.m ，W=635，a=132()322dbt dtd计算出=30.21，轴的材料为调质处理 45 号钢，其中=60，满足。ca1设计总结设计总结毕业设计是我们从大学毕业生迈向社会实践重要的一步。从选题，到计算、绘图直到完成设计。找资料找老师指导与同学交流，直至完成图纸。 这次实践，我了解了无级变速器的用途及工作原理，熟悉了无极变速器的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固 。同时毕业设计也让我明白了自己专业基础知识很多不足之处。如自己动手设计能力差，缺乏综合应用专业知识的能力，画图工具知识缺乏等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但以后求学之路还长，以后更应该在工作中努力学习，自己成为一个对社会有所贡献的人，同时在此非常感谢聂老师的细心指导，使我才能成功的完成此次毕业设计。 22致致 谢谢本论文是在指导老师聂松辉的精心指导下完成的。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。从论文的选题、课题讲解、资料收集到最后的论文出稿、图纸完成，导师都给予了极大的帮助和支持，提出了很多宝贵意见，使论文得以完善。导师严谨认真的作风给我留下了深刻印象。在此对导师付出的辛勤劳动和提供的良好学习环境表示衷心地感谢。在本论文进行中，同组的同学也给予了热情的帮助，在此表示诚挚的谢意。23参考文献1 周有强主编.机械无级变速器M.北京：机械工业出版社，2001.42 阮忠唐主编.机械无级变速器M.北京：机械工业出版社，19833 阮忠唐主编.机械无级变速器设计与选用指南M.北京：化学工业出版社，1999.84 徐灏主编.机械设计手册（第 3 卷） M.北京：机械工业出版社，1991.95 濮良贵，记名刚主编.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社，2009.56 周良德，朱偲芳等编著.现代工程图学M.湖南：湖南科学技术出版社，2002.97 吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册（第三版）M.北京：高等教育出版社，2009.58 罗迎社主编.材料力学M.武汉：武汉理工大学出版社，2007.79 王三民主编.机械设计计算手册M. 北京：化学工业出版社，2009.110 苏旭平主编.工程材料M.湘潭：湘潭大学出版社，2008.911 机械零部件手册编委会.机械零部件手册M.北京：机械工业出版社，199612 成大先主编.机械设计图册M.北京：化学工业出版社，200024附附 录：英文文献翻译及原文录：英文文献翻译及原文CommentComment onon medicinesmedicines andand chemicalchemical reagentsreagents packagepackage machinerymachinery conceptualconceptual designdesignIn recent years, Carry out GMP (medicines and chemical reagents produces specifications of quality) attestation system because of sustained our country economic situation rise and country to pharmacy industry mandatory. Medicines and chemical reagents package machinery has got quite great progress. The new product increases by gradually. Engineering level has had very big improvement. But be returning very big gaps back to existence compared with international standards. Level being close to 60%s product cannot to reach upper developed country century eighties. Large-scale advanced equipment is dependent on entrance mainly. Low our country medicines and chemical reagents package machinery engineering level is that the design designing personnel low level from our country enterprise arouses to a great extent.One, our country medicines and chemical reagents package machinery current situation analysesOur country medicines and chemical reagents package machinery still has bigger gap compared with advanced international level. What time is insufficient on domestic medicines and chemical reagents package machinery design under main existence1) Backward domestic mechanical performance medicines and chemical reagents package machinery mostly, accuracy low velocity, is slow, stationarity dispatches package machinery travel process to contain large amount of dyadic complicated intermittence motion. Come to come true mainly from the cam, the connecting rod. But, many design that the personnel is unable to require that the independence designs the parameter calculating cam bar linkage kinematics and dynamics according to job cycle picture and accuracy. Be only the surveying and mapping carrying out a piecemeal that the abroad model machine cam connecting rod part is dismantled down simplely. Bring about actuating mechanism error is very big. That domestic medicines and chemical reagents package machinery runs speed mostly is more general than hanging down according to cutting frequency if the aluminium moulds bubble cover packers for 100 one 300 mins, full-automatic medicine box packer dress box speed 50- 200 boxes/ ms in. 25But, on the international, the advanced aluminium moulds rushing steeping cover packer cutting frequency be able to reach 600 mins. Full-automatic medicine box packer dress box speed is able to reach 600 800 box/ mins. Not only working speed of domestic medicines and chemical reagents package machinery is slow. And, the partner has bigger noise.2) Is under the control of horizontal backward. Domestic medicines and chemical reagents package machinery controls low, automation of level difference mostly , the malfunction leads height. (Main package machinery finger box dress controls domestic medicines and chemical reagents with drinking wine holding machinery with) adopt PLC to do a scene mostly. But, advanced medicines and chemical reagents package machinery realizes supervisory control abroad mostly from computer system. Under the control of horizontal relatively backward. Great majority domestic medicines and chemical reagents package machinery automation sex is relatively poor. Adopt a single to produce a pattern first commonly. The full-automatic production line is few. Two is that full-automation works cannot to achieve. Require that the manpower feeds in raw material. Hand movement enchases. If in a little paper box packer, Page, paper box all needs medicine board , specifications paper to move charging personally. And require specially-assigned person to pay attention to if specifications, medicine board, paper box already finish using at any time. Happen to avoid bringing about machine racing or bringing about incomplete specifications, medicine board, and medicine box phenomenon. Other, domestic medicines and chemical reagents package mechanic failure rates are higher. Control a component (if the relay, electromagnetic valve, contactor, breaker etc.) etc. are often easy to damage. Halt also to frequently occur the malfunction.3) Functions are unitary, expansion sex is bad. Medicines and chemical reagents package machinery is that the form designs that specifically for specially appointed package. The general specification range inner in regulation is adjustable. But, a lot of our country medicines and chemical reagents package machinery considers insufficiency when designing that. Be not that reforming going a step further sets apart sufficient space. Cause the machinery designing that to be able to only adapt to the form board in several kinds simplicities. Change not adapting to wrapping material or the form board dimension. Fit in with even. The package finished product mass giving birth to a child is neither nice.4) Considers deficiency synthetically. Resource does not fully utilize. Our country medicines and chemical reagents there exists the chaos phenomenon in package machinery design. A lot of machinery designs that the personnel drags to the electric motor moving the synchrony technology, the servo drive technology do not knows. The problem simple electrical equipment available is resolved uses complicated mechanism to come to come true but. Some though the control organ works to come having adopt the synchrony electric motor to wait for a device. But choose block of wood ding-dang. The maximum having brought about resource not only wastes this condition. And make machinery function designing that low.5) Model is inflexible. Model seldom considering machinery time medicines and chemical reagents of our country package machinery design. Many machine molding that the manufacturer produces is not beautiful do not have model even. Give person feeling 26to rigid, to inflexible, not to have vigor. A few medicine box packers are middle. The nut all assembles screw on the machine outside board. But, the oil cup and flow nipple that a little lubrication uses also can be seen everywhere. Be stained fully with a greasy dirt easy to use machine everywhere time oiling. Impression is rough to person. No beautiful.Two, medicines and chemical reagents package machinery conceptual design contentPeople long-term study passes. Define conceptual design being: Have been ascertaining the mission queen. Pass abstract-relation. Design the function structure. Explore appropriate effect principle and their combination waiting. Ascertain out basic finding the solution approach. Reach find the solution scheme. This part of the conceptual design designing that the job is called conceptual design is referred to make the queen who designs purpose and now has condition clear. The designer searches for many-sided knowledge. Analysis abstracts the solution on generating dyadic broad frame significance the day after tomorrow. Medicines and chemical reagents package machinery conceptual design demands according to each product life cycle stages. Carrying out the product function creates , the function breaks up as well as the function and son are functional physical design: That conception and systematization carrying out the scheme satisfying the operating principle that the function and structure demand finding the solution and carrying out the operating principle carrier realizing the function structures design the conceptual design process is that one finds the solution realizing a functions , satisfies the various technology and various there existing in economic targets , possibility scheme well ultimate for sure synthetically optimum scheme process. The conceptual design effect embodies in the product design early phase stage mainly. Chief architect is based on functional need of product but primitive conception and impulsion sprouting out form the product main body frame. And, it responds to every main module and module including. In order to accomplishing overall layout and the exterior, the first step designs that. And then carry out the optimization appraising a sum. Ascertain the overall design plan. Design that the personnel carries out the chief architect design thought going to designing middle concretely again from every part. Detail designs realization. The conceptual design putting medicines and chemical reagents package machinery into practice demands to design that the personnel reinforces the cognition to medicines and chemical reagents package first. Deepen the connotation understanding medicines and chemical reagents packages. Introduce modern package idea. Be in line with the international conventions actively. Modern package is to ensure the product safety not only. Make product transportation convenient. And be getting up propagate, environmental protection, defends against false. Attractive looks waits for the many-sided effect. Wrap up contents additional information. The medicines and chemical reagents package machinery design personnel should show solicitude for development of package system closely. Go deep into the handicraft studying package. Know demand of development of wrapping material and the person to machinery product very well. Only when such ability designs that out satisfy the high tone machinery product that the consumer demands. Medicines and chemical reagents package machinery conceptual design content has mainly:271) Makes the design mission clear. Be ready for feasibility analysis. The designer designs initial stage working in being in progress. Respond to the feasibility considering a product sufficiently. One aspect is the marketplace thinking. Include the production marketing, product raw material, the fabricating cost thinking: Another aspect is thinking that the product processes. Include thinking now having a working ability, processing handicraft, processing the function and periphery supporting industry. Periphery supporting environment thinking points to the local enterprise working ability mainly processes level, heat treatment handicraft and the infrastructural facilities construction etc.2) Function design. Great majority our country medicines and chemical reagents package machinery is the same kind model copying to abroad. But peculiar national conditions because of our country existence. Must carry out appropriate reforming on the product. To satisfy request of our country. But fault blindly copy blindly. The machinery designing that is packed in, irrigates the dress function outside except needing to satisfy a box. We must consider the additional function packing machinery. If in package box should add a counting cup. The medicine spoon waits an utensil down. Be put into use with convenience of customers. In machine, kind of aspect developing can design comparatively advanced machinery. If sterile pack machinery, the package machinery retaining freshness etc.Can develop the corollary equipment selling complete sets of equipment and the post-processing at reduced prices in the medicines and chemical reagents package front.3) Functions decomposition. Medicines and chemical reagents package machinery belongs to the integration of machinery with electronics product. Should consider every function all round time design. Sort Er Yan. The medicines and chemical reagents package machinery function may divide 3 major parts being that organization moves, monitors biography feel, the information processing and controlling a function basically. The function subdivides organization motion according to may not kind with machine , packer may be molding , heat-seal , pressure trace mark, according to cutting 4 big functions if the aluminum moulds bubble cover. But, paper box package machinery may be that the box opens, paper box transfers, breaks tongue , functions such as inserting tongue , flattening and putting a batch number up mark poison board under paper folding, deducing paper feed. Want to consider machinery lubrication, safe functions such as running, packing hygiene of machinery too in the process of design. This demands the technology designing that the personnel considers detecting sufficiently. Brightness, machine, electricity integration technology, computer art. Intersection between the pneumatic technology, the logistics technology connection.4) Organization is designed. Be to realize the predetermined function. We need to use different organization. This needs the part synthesizing each considering a complete machine among one process. Use the product designing that while satisfying the usage request. Structure is simple, pragmatic. Medicines and chemical reagents package machinery organization designs time. Respond to the principle choosing appropriate organization motion and constituting. Think sufficiently to realize what specially appointed motion needs organization. If cam organization. Bar linkage. Cam bar linkage. Respond to the technology wielding separation drive at the same time. 28Think that the transmission shaft designs a problem (if castellated shaft and ladder axis etc.) and drive are systematic synthetically. Design that process middle should cut down the effect that the uncertainty factor brings about to the full. Messenger organization operation is stable. Design that machinery carries out kinetic methods of analysis answering now and then. With lifting, machinery runs speed and stationarity. Should think that various packing machinery, adjustable, holds the mistake, but expansion, stationarity as well as beautiful-rization besides. Run after machinery is deft but stable. Design process but consult package machinery design of all kinds strong point. Draw other machinery (if plastic machinery, prints machinery) merit at the same time. Design the outside except carrying out organization. Return approach back to the realization should think that every function is other. If vacuum, electrical equipment waits under the control of. To expect that optimum combination is a products turn.5) System under the control of schemes design. In medicines and chemical reagents package machinery, a very important part is that real time detecting is back-off to every organization. To ensure that equipment operation is smooth. Now many machinery products has selected and used large amount of photo electricity switch being the detecting component. Equipment has such as PC detecting bubble cover system on some machinery and the like system. This need all designs that meticulously. And, the general naval company is an integral whole.Three, concluding remarksThe thought a concept is designed melts to enter medicines and chemical reagents package machinery design being able to fall off designing a fault. Shorten a design cycle. Accelerate the product exploitation. Make the product designing that more rational, have affinity, more suitable man-machine project more. It is also that the main means costing down and improving enterprise competition is short of passiv