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52小功率机械无级变速器,52,功率,机械,无级,变速器
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湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： 小功率机械无级变速器 学 院： 兴 湘 学 院 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号： 2006183912 姓 名： 万 强 指导教师： 聂 松 辉 完成日期： 2010 年 6月 5日 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 小功率机械无级变速器 学号： 2006183912 姓名： 万 强 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、小功率机械无级变速器（钢球式无级变速器）的结构设计； 2、输入功率 P=3kw，输入转速 n=1000rpm，调速范围 R=9； 3、以 SolidEdge 三维 CAD 软件为平台，建立整机的数字化模型； 4、三维建模，一张 A0 装配图纸及其零件图，共计 2 张 A0 图量； 5、设计说明书一份（附光盘） ； 6、英文文献一份。 二、重点研究的问题1、钢球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； 3、三维软件的运用。 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 无级变速器各零件三维模型设计 第五八周5 无级变速器总装配图设计 第九周6 无级变速器工程图设计 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 周有强 . 机械无级变速器M. 成都:机械工业出版社,2001. 2 阮忠唐.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. 3 濮良贵，继名刚，机械设计M.第 7 版.北京: 高等教育出版社，2001 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号： 2006183912 姓名： 万强 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 张论文（设计）题目： 小功率机械无级变速器 内容提要：机械式无级变速是现今社会人们正在积极研发设计的一种新型的变速器。本文首先介绍机械无级变速器的发展概况及其特征和应用，然后归纳了现今几种机械式无级变速器发展概况，在以上内容的基础上，提出了两种可行的方案，经过仔细的分析与比较，选出了浮动钢球式无级变速器为最佳方案，并对该装置的部分调速部分进行改进，以满足该设计装置能在现实上使用的要求；对该变速器的部分零件进行结构设计和尺寸计算，另外其中一部分零件还要进行寿命计算和强度校核，以保证该无级变速器最后能够满足正常使用的要求；最后对部分零件进行选型，并用 CAD 绘图软件绘制出该装置的装配图以及所有非标准零件的零件图。指导教师评语指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2006183912 姓名 万强 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 小功率机械无级变速器 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。综合评价评阅人： 2010 年 5 月日目录摘要 1Abstract. 2第一章 绪论1.1 机械无级变速器的发展概况. 31.2 机械无级变速器的特征和应用. 41.3 无级变速研究现状. 51.4 毕业设计内容和要求. 6第二章 无级变速器总体方案2.1 钢球长锥式(RC 型)无级变速器. 72.2 钢球外锥式无级变速器. 82.3 两方案的比较与选择. 9第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算3.1 钢球与主从动锥齿轮的设计与计算. 103.2 加压盘的设计与计算. 123.3 调速齿轮上变速曲线槽的设计与计算. 143.4 输入、出轴的设计与计算. 153.5 调速机构的设计与计算 17第四章 主要零件的校核4.1 输出，输入轴的校核. 194.2 轴承的校核. 21设计总结. 22 致谢. 23参考文献. 24文献翻译. 25图纸目录摘要 .1第一章 绪论 .31.1 机械无级变速器的发展概况 .31.2 机械无级变速器的特征和应用 .41.3 无级变速研究现状 .41.4 毕业设计内容和要求 .6第二章 无级变速器总体方案 .72.1 钢球长锥式(RC 型)无级变速器 .72.2 钢球外锥式无级变速器 .82.3 两方案的比较与选择 .9第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算 .103.1 钢球与主从动锥齿轮的设计与计算 .103.2 加压盘的设计与计算 .123.3 调速齿轮上变速曲线槽的设计与计算 .143.4 输入轴的设计与计算 .153.5 调速机构的设计与计算 .17第四章 主要零件的校核 .194.1 输出，输入轴的校核 .194.2 轴承的校核 .20毕业设计总结 .22致 谢 .23参考文献 .24附录：外文翻译 .251目录摘要 .1第一章 绪论 .31.1 机械无级变速器的发展概况 .31.2 机械无级变速器的特征和应用 .41.3 无级变速研究现状 .41.4 毕业设计内容和要求 .6第二章 无级变速器总体方案 .72.1 钢球长锥式(RC 型)无级变速器 .72.2 钢球外锥式无级变速器 .82.3 两方案的比较与选择 .9第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算 .103.1 钢球与主从动锥齿轮的设计与计算 .103.2 加压盘的设计与计算 .123.3 调速齿轮上变速曲线槽的设计与计算 .143.4 输入轴的设计与计算 .153.5 调速机构的设计与计算 .17第四章 主要零件的校核 .194.1 输出，输入轴的校核 .194.2 轴承的校核 .20毕业设计总结 .22致 谢 .23参考文献 .24附录：外文翻译 .252小功率机械无级变速器摘要机械无级变速器是在输入转速一定的情况下实现输出转速在一定范围内连续变化的一种运动和动力传递装置，由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构组成。机械无级变速器转速稳定、滑动率小、具有恒动率机械特性、传动效率较高，能更好地适应各种机械的工况要求及产品变换需要，易于实现整个系统的机械化、自动化、且结构简单，维修方便、价格相对便宜。广泛应用于纺织、轻工、机床、冶金、矿山、石油、化工、化纤、塑料、制药、电子/ 造纸等领域，今年来已经开始应用于汽车的机械无级调速。由于机械无级变速器绝大多数是依靠摩擦传递动力，故承受过载和冲击的能力差，且不能满足严格的传动比要求。关键字：无级变速器 连续变化 方便 便宜3Low power continuously variable transmissionAbstractMechanical transmission is a device what input speed in certain circumstances to achieve a certain range of output speed of a movement and continuous change it consists of a variable speed transmission, speed control agencies and pressure device or output institutions. Mechanical transmission is of stable speed, small sliding rate, and has a fixed rate with constant mechanical properties, high transmission efficiency, it can help meet the requirements of various mechanical conditions and product needs change, the whole system is easy to realize the mechanization, automation, and it is simple in structure, and convenient to revise and the costs is low. Widely used in textile, light industry, machine tools, metallurgy, mining, petroleum, chemical industry, chemical fiber, plastic materials, pharmaceuticals, electronics / materials, and, this year has already begun to apply the mechanical variable speed auto. Since the vast majority of mechanical transmission rely on mechanical friction CVT to transmit power, so it is of poor quality to withstand the impact of overload, and can not fulfill the foot strict transmission ratio. Key word：CVT change revise costs low 4第一章 绪论1.1 机械无级变速器的发展概况无级变速器分为机械无级变速器，液压传动无级变速器，电力传动无级变速器三种，所以以下重点介绍机械无级变速器。机械无级变速器最初是在 19 世纪 90 年代出现的，至 20 世纪 30 年代以后才开始发展，但当时由于受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。直到 20 世纪 50 年代，尤其是 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、自动化以及机械要改进工作性能，都需要大量采用无级变速器。因此在这种形式下，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美国、日本、德国、意大利和俄国等。产品有摩擦式、链式、带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。国内无级变速器是在 20 世纪 60 年代前后起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专业机械厂进行仿制和生产，例如用于纺织机械的齿链式，化工机械的多盘式以及切削机床的 Kopp 型无级变速器等，但品种规格不多，产量不大，年产量仅数千台。直到 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，专业厂才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。经过十几年的发展，国外现有的几种主要类型结构的无级变速器，在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品，年产量约 10 万台左右，初步满足了生产发展的需要。与此同时，无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。定期出版网讯及召开学术信息会议进行交流。自 90 年代以来，我国先后制定的机械行业标准共 14 个：JB/T 5984-92 宽 V 带无级变速装置基本参数JB/T 6950-93 行星锥盘无级变速器JB/T 6951-93 三相并联连杆脉动无级变速器JB/T 6952-93 齿链式无级变速器JB/T 7010-93 环锥行星无级变速器JB/T 7254-94 无级变速摆线针轮减速机JB/T 7346-94 机械无级变速器试验方法JB/T 7515-94 四相并列连杆脉动无级变速器JB/T 7668-95 多盘式无级变速器5JB/T 7683-95 机械无级变速器 分类及型号编制方法 1.2 机械无级变速器的特征和应用机械无级变速器是一种传动装置，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；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。机械无级变速器的适用范围广，有在驱动功率不变的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩者（如化工行业中的搅拌机械，即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度）；有根据工况要求需要调节速度者（如起重运输机械要求随物料及运行区段的变化而能相应改变提升或运行速度，食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度）；有为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度者（如断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度，电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度，纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等）；有为适应整个系统中各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运转速度以及需要配合自动控制者（如各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线）；有为探求最佳效果而需变换速度者（如试验机械或李心机需调速以获得最佳分离效果）；有为节约能源而需进行调速者（如风机、水泵等）；此外，还有按各种规律的或不规律的变化而进行速度调节以及实现自动或程序控制等。综上所述。可以看出采用无级变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量，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基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械。1.3 无级变速研究现状CVT 技术的发展，已经有了一百多年的历史。由于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,而他们的技术零部件数量过多，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。德国奔驰公司是在汽车上采用 CVT 技术的鼻祖，早在 1886 年就将 V 型橡胶带式 CVT 安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958 年，荷兰的 DAF 公司 H.Van Doorne 博士研制成功了名为 Variomatic 的双 V 型橡胶带式CVT，并装备于 DAF 公司制造的 Daffodil 轿车上，其销量超过了 100 万辆。6随着我国在基础设施和重点建设项目上的投入加大，重型载货车在市场上的需求量急剧上升，重型变速箱的需求也随之增加,近年来，重型汽车变速器在向多极化、大型化的方向发展. 现在，我国已经对变速箱的设计，从整机匹配到构件的干涉判别和整个方案的模糊综合判别，直到齿轮、离合器等校核都开发了许多计算机设计软件，但是，大都没形成工业化设计和制造，因此，还需要进一步加强.我过的汽车技术还需要进一步发展.随着科技的不断进步，CVT 技术的不断成熟，汽车变速箱最终会由 CVT 替代手动变速箱（MT）和有级自动变速箱（AT） ，无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势,但是, 中国还没有掌握全套的汽车自动变速箱技术，也就还没有形成市场所需成熟的汽车自动变速箱产品。有人主张直接从国外引进先进的汽车自动变速箱技术，不料国外所有相关公司都想直接从国外把汽车自动变速箱产品销售到中国市场或者在中国建立独资企业就地生产销售产品，不愿与中国的企业合作开发生产获取高额垄断利润。 重型汽车变速器是指与重型商用车和大型客车匹配的变速器, 尽管在行业中对变速器的容量划分没有明确的界限, 但我们通常将额定输入扭矩在 100kgm 以上的变速器称为重型变速器。国内重型车变速器产品的技术多源于美国、德国、日本等几个国家,引进技术多为国外 8090 年代的产品。作为汽车高级技术领域的重型汽车变速器在国内通过漫长的引进消化过程,如今已有长足的进步,能够在原有引进技术的基础上,通过改型或在引进技术的基础上自行开发出符合配套要求的新产品,每年重型车变速器行业都能有十几个新产品推向市场。但从当今重型车变速器的发展情况来看,在新产品开发上国内重型车变速器仍然走的是一般性的开发过程,没有真正的核心技术产品; 从国内重型变速器市场容量来看, 有三分之一的产品来自进口, 而另外三分之二的产品中有80 %以上的产品均源自国外的技术,国内自主开发的重型变速器产品销量很小。这说明国内重型变速器厂家的自主开发能力仍然很薄弱,应对整车新车型配套产品的能力远远不够。2004 年年初我国出台城市车辆重点发展 13. 8m 客车上使用的变速器, 目前只有 ZF 一家能向国内企业供应。这足以说明国内的重型车变速器企业仍然很渺小,在技术方面仍然有很长的路要走。国内重型汽车变速器几乎由陕西法士特齿轮有限责任公司、綦江齿轮传动有限公司、山西大同齿轮集团有限责任公司及一汽哈尔滨变速箱厂等几大家包揽。这些企业大多数变速器产品针对的市场各有侧重, 像陕西法士特在 8t 以上重型车市场占有率达到 40 %以上, 并且在 15t 以上重卡市场占有绝对的优势, 拥有 85 %以上的市场份额; 綦江齿轮传动有限公司主要为安凯、西沃、亚星奔驰、桂林大宇及厦门金龙等企业的 712m 高档大、中型客车以及总质量在 1450t 重型载货车、鞍式牵引车、自卸车及各式专用车、特种车配套;山西大同齿轮集团配套市场主要在810t 级的低吨位重型载货车方面.随着国内汽车市场的发育成长, 变速器产品型谱逐步细化,产品的针对性越来越强。因此,在保证现有变速器生产和改进的同时, 要充7分认识到加入 WTO 后良好的合作开发机遇,取长补短,同时更应认识到供方、买方、替代者、潜在入侵者、产品竞争者的巨大压力。要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势, 紧跟客车低地板化、绿色环保化、城市公交大型化的发展方向,开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型汽车变速器。1.4 毕业设计内容和要求毕业设计类容：小功率机械无级变速器结构的设计；比较和选择合适的方案，无级变速器变速器的结构设计与计算；对关键部件进行强度和寿命校核。设计要求：输入功率 P=3kw，输入转速 n=1000rpm，调速范围 R=9；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，能实现随时无级调速；关键部件满足强度和寿命要求；三维建模，画零件图和装配图。8第二章 无级变速器总体方案2.1 钢球长锥式(RC 型)无级变速器图 2-1 钢球长推式无级变速器结构简图1. 钢球长锥式(RC 型)无级变速器如上图 2-1 所示，为一种早期生产的钢球长推锥式无级变速器结构简图，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。RC 型变速器属升、降速型，其机械特性如下图所示。技术参数为：传动比 i21 = n2/n1 =20.5, 变速比 Rb = 4,输入功率 P1=（0.12.2） kw ，输入转速 n1=1500 r/min ,传动效率 85% 。一般用于机床和纺织机械等.下图是 RC 型变速器的机械特性：92.2 钢球外锥式无级变速器图 2-2 钢球外推式无级变速器1,11-输入，输出轴 2，10-加压装置 3，9-主，从动锥轮 4-传动钢球5-调速蜗轮 6-调速蜗杆 7-外环 8-传动钢球轴 12，13-端盖图 2-2 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（38）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：Rn=9，Imax=1/Imin，P11 kw ，4% ，0.800.92 。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10径发生变化，实现无级调速。如图 2-3 为其特性曲线：图 2-3 无级调速的特性曲线2.3 两方案的比较与选择钢球长锥式(RC 型)无级变速器结构很简单，且使用参数更符合我们此次设计的要求，但由于在调速过程中，怎样使钢环移动有很大的难度，需要精密的装置，显得不合理。而钢球外锥式无级变速器的结构也比较简单，原理清晰，Kopp-B 型无极变速器有余下特点：（1）输入轴与输出轴同轴线，结构紧凑并对称，便于制造，输入输出端可以互换。 （2） 具有传动效率高、滑动率下以及恒功率输出特性；（3）变速范围大（4）有自动加压装置（5）能在运转过程中调速；（6）目前最大传动功率为 11kW；因此各项参数也比较符合设计要求，故选择此结构的变速器为最终设计的结构。11第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算3.1 钢球与主从动锥齿轮的设计与计算试确定传动件的主要尺寸1. 选材料：钢球，锥轮，外环及加压盘均用 GCr15，表面硬度 HR61，摩擦系数 f=0.04，许用接触应力，传动件 加压元件2205/j kgcm。2405/j kgcm2. 预选有关参数为：锥轮锥顶半角 ，传动钢球个数为 Z=6 加压钢球4数 m=8，锥轮与钢球 ， 。1.5qDCd1.2,0.8fK3.有关运动参数的计算由 ，所以 。9bRmaxin3,i钢球支撑轴承的极限转角：（增速方向）1ax454518.326.5rctgirctg（减速方向）2min 73maxax010n2iin4. 计算确定传动钢球的直径 qd1coscos45s 0.1973C按手册由 查得 ，带入公式0.97()8213mincs68qjKfNdz234.8.50.(3cos45)8.67.(2.5)046112按上表钢球规格圆整取 8.9qdm锥轮直径 1.5135DC圆整取 3我画图时取为 147mm则 1.8609qd验算接触应力 j2131min(cos)68fjqKNCz230.98.50.8(3cs45).52761=2316.23kgf/c应此在许用接触应力范围内，故可用。5. 计算尺寸钢球中心圆直径 Ds31(cos)(1.5098632cos45)8.9qDCd=19.7862钢球侧隙 1(cs)in(.1cs)in3017.62q =1.027cm外环内径 Dr由公式 319.7862.8.672rqDd13外环轴向截面圆弧半径 R(0.78)qRd应此，取 R=6.5cm锥轮工作圆之间的轴向距离 Bsin.9sin456.28qBcm经过查手册我设计了锥轮的齿数为 303.2 加压盘的设计与计算1. 钢球式自动加压装置它由加压盘 4，加压钢球 3，保持架 2，调整垫圈 7， 蝶形弹簧 6 和摩擦轮与加压盘相对端面上各有的几条均布的 V 行槽。每个槽内有一个钢球，中间以保持架 2 保持钢球的相对位置。摩擦轮与加压盘之间还有预压碟行弹簧并衬以调整垫圈。改变调整垫圈的厚度，即可调整弹簧的变形量及预压力。如下图3-1 所示：图 3-1 钢球 V 行槽式加压装置2. 加压装置的主要参数确定加压盘作用直径 pd1(0.56)Dcm式中 D1锥轮直径。加压盘 V 行槽的槽倾角 1sinpftgd14式中 锥轮锥顶半角；f 锥轮与钢球的摩擦系数。应此10.530.567pdDcm加压盘 V 行槽倾角 .413.5()0.12367sinsinpfarctgartgarctg取 =630加压钢球按经验公式取得=pyd1(),8qdm验算接触强度均不足，故改用腰型滚子 8 个，取滚子轴向截面内圆弧半径=8cm，横向中间截面半径 r=0.8cm。现验其强度：1r每个加压滚子上法向压紧力 yQ1min9480ssincocfy kNzQmD1.253.45s6 .3=288.85kgf曲率系数180.cos182r由表得 =0.8182，查得 ，带入公式得加压盘处的最大接触()0.76应力为232408()j ykQrh21.76.8()0.=24583 2/kgfcm工作应力在许用接触应力范围之内并有富裕，可以考虑用 6 个加压滚子，应此，我用 6 个加压滚子。153.3 调速齿轮上变速曲线槽的设计与计算1. 调速涡轮槽型曲线及传动钢球的尺寸如下图 3-2 所示：图 3-2 调速涡轮的槽型曲线整个调速过程通常在涡轮转角 的范围内完成，大多数取 。槽型曲8012 90线可以为阿基米德螺旋线，也可以用圆弧代替，我选圆弧方法，变速槽中心线必须通过 A,B,C 三点，它们的极坐标分别为：max3maxax3min, 3max,0,.5sin1,.,0.5sinABcciRDliiRl16定出 A,B,C 三点后，用作图法作出 A,B，C 三点的圆弧半径 R 及圆心 o传动比 与涡轮转角 呈线性变化，则槽型曲线为：xi与 呈线性变化，故有xi()Fmc边界条件有：max0;(0i即 （A ）axi（B）;)1BBc（C）in(F联立解式（A）和（C）得 maxin故 axminxi我设计的是对称调速， ， =3main1ia所以 34B即调速涡轮转角 3/4 用于升速调速，而 1/4 用于降速调速，所以我采用单头蜗杆，以增强自索性，避免自动变速。在制造时，涡轮上的 z 条槽要保证其圆周不等分性不超过 。否则会造成钢球的转速不一，支撑轴与曲线槽的侧隙为 0.03mm。23.4 输入轴的设计与计算1. 轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向东相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置所以我采用定位轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和螺母等来保证。由设计要求知道，输入功率 n=1000rpm。2. 初步确定轴的最小轴径先按公式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 号钢，调制处理。根据表中数据，取 ，于是得：012A输入轴 33min016.150Pdm17输出轴 33min0.81221.60PdAm应此，我取输入，输出轴端最小轴径相同，同为 25mm，根据最小轴径根据公式 ，计算出应小于联轴器公称转矩条件，查标准caATKGB/T50142003，选取了弹性柱销联轴器3. 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，选取了深沟球轴承，深沟球轴承 GB/T276-1944大轴承的尺寸：d=30mm ， D=55mm ， B=13mm ， =38.4mm，2d球数=11 ，球径 =7.144， =47.7mm 。2D小轴承的尺寸：d=35mm ， D=47mm ，B=7mm ， =38.2mm2球径=3.5mm ， 球数=20 =38.2mm24. 轴的尺寸：18轴上采用普通平键和花键联接，普通平键的尺寸为： bh 87 28键 宽 键 高 键 长花键的尺寸为： 外径 36 内径 325. 输出轴的设计我设计的输出轴与输入轴的设计相同。6. 端盖的设计端盖的宽度由变速器及轴承的结构来决定，使其适合拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，及两端的端盖相同。3.5 调速机构的设计与计算1. 我采用的是涡轮，蜗杆调速机构，简图如下图 3-3：19图 3-3 Kopp-B 型变速器调速机构计算用简图设调速机构调速槽是半径为 R 的圆弧，由图可以得出其下几何关系：221cosyeR其中 109()应此 220sinye考虑到 ；解得0co,ab2 2si (sincos)Rab舍去根号前的“”号，有3iyl在上式中，升速传动时， 。0,引入调速时涡轮转角 与蜗杆转角 的关系12z式中 ， 分别为涡轮的齿数和蜗杆的头数。1z2变速器的输出转速21cos()n一般： = ， 则4521()tg则算出 36通过前面算出的一系列数据取蜗杆的头数 =1，涡轮的齿数 =85，模数取1z2z20m=6.3。涡轮的线型为 ZA 型。第四章 主要零件的校核4.1 输出，输入轴的校核2153. 30.5 1.5 10.5 20.5 24.1危 险截 面1. 如图上的危险截面，计算出截面处的 及 M 的值如下表,HV载荷水平面 H 垂直面 V支反力 F1237,1675NNF12869,30NNF弯矩6HMm3,41VVmNm总弯矩221371697082435N扭矩3960TNm2. 弯矩扭合成应力校核轴端强度=18.6MPa22213) 3(7098(.60)1caMW前已经选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由表查得 。160MPa所以 ，故安全。ca13. 疲劳强度的校核查表得：222.0,1.3材料灵敏性系数为.82,0.5q有效应力集中系数为： 1()1.6k尺寸系数 ，扭转尺寸系数 。0.70.82按磨削加工，表面质量系数为：.91q得综合系数为12.80.6kK又由表得碳钢的特性系数取 =0.10.12,取 =0.055于是，计算安全系数 按公式得caS值 ，-12=.K0.629.41.5macSS故可知安全。4.2 轴承的校核1. 按手册选择 C=61800N 的轴承应此轴承的基本额定静载荷 =38000N。验算如下：0C1) 求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值。相对轴向载荷为 ，027.01538aFC在表中介于 0.070.13 之间，相对应的 e 值为 0.270.31，Y 为 1.61.4。2) 用线性插值法求 Y 值。(1.64)(0.1375)1.9X=0.56，Y=1.597233） 求当量动载荷 01.2(5601.9720)87.2P4） 验算轴承的寿命：所以安全。6 38)(45.10.hCLhhn 毕业设计总结通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。24毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师聂老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。致 谢 近三个月时间的毕业课题设计是我大学生活中忙碌而又充实一段时光。这里有治学严谨而又亲切的老师，有互相帮助的同学，更有积极、向上、融洽的学习生活氛围。短短的时间里，我学到了很多的东西。不仅学到就更多的理论知识，扩展了知识面，提高了自己的实际操作能力；而且学会25了如何去学习新的知识，学会了面对困难和挑战，学会了团结合作，互助互利。借此论文之际，向所有帮助、关心、支持我的老师、朋友同学，表达我最真诚的谢意。首先感谢指导老师。本设计是在老师耐心指导下多次修改完成的。在此，我对他的耐心指导和帮助表达我最真诚的谢意，感谢她们在这几个月来所付出的努力。在这段时间里，我从他们身上，不仅学到了许多的专业知识，更感受到了他工作中的兢兢业业，生活中的平易近人的精神。此外，他们的严谨治学态度和忘我的工作精神值得我去学习。在此，请允许我对说一声：“老师，您辛苦了！”再次感谢他们。26参考文献1 周有强. 机械无级变速器M. 成都: 机械工业出版社,2001.2 阮忠唐.机械无级变速器设计与选用指南M. 北京: 化学工业出版社，1999.3 濮良贵，继名刚，机械设计M. 第 7 版.北京: 高等教育出版社，2001.27附录：外文翻译齿轮和轴的介绍摘要:在传统机械和现代机械中齿轮和轴的重要地位是不可动摇的。齿轮和轴主要安装在主轴箱来传递力的方向。通过加工制造它们可以分为许多的型号，分别用于许多的场合。所以我们对齿轮和轴的了解和认识必须是多层次多方位的。关键词: 齿轮 轴在直齿圆柱齿轮的受力分析中，是假定各力作用在单一平面的。我们将研究作用力具有三维坐标的齿轮。因此，在斜齿轮的情况下，其齿向是不平行于回转轴线的。而在锥齿轮的情况中各回转轴线互相不平行。像我们要讨论的那样，尚有其他道理需要学习，掌握。斜齿轮用于传递平行轴之间的运动。倾斜角度每个齿轮都一样，但一个必须右旋斜齿，而另一个必须是左旋斜齿。齿的形状是一溅开线螺旋面。如果一张被剪成平行四边形（矩形）的纸张包围在齿轮圆柱体上，纸上印出齿的角刃边就变成斜线。如果我展开这张纸，在血角刃边上的每一个点就发生一渐开线曲线。直齿圆柱齿轮轮齿的初始接触处是跨过整个齿面而伸展开来的线。斜齿轮轮齿的初始接触是一点，当齿进入更多的啮合时，它就变成线。在直齿圆柱齿轮中，接触是平行于回转轴线的。在斜齿轮中，该先是跨过齿面的对角线。它是齿轮逐渐进行啮合并平稳的从一个齿到另一个齿传递运动，那样就使斜齿轮具有高速重载下平稳传递运动的能力。斜齿轮使轴的轴承承受径向和轴向力。当轴向推力变的大了或由于别的原因而产生某些影响时，那就可以使用人字齿轮。双斜齿轮（人字齿轮）是与反向的并排地装在同一轴上的两个斜齿轮等效。他们产生相反的轴向推力作用，这样就消除了轴向推力。当两个或更多个单向齿斜齿轮被在同一轴上时，齿轮的齿向应作选择，以便产生最小的轴向推力。交错轴斜齿轮或螺旋齿轮，他们是轴中心线既不相交也不平行。交错轴斜齿轮的齿彼此之间发生点接触，它随着齿轮的磨合而变成线接触。因此他们只能传递小的载荷和主要用于仪器设备中，而且肯定不能推荐在动力传动中使用。交错轴斜齿轮与斜齿轮之间在被安装后互相捏合之前是没有任何区别的。它们是以同样的方法进行制造。一对相啮合的交错轴斜齿轮通常具有同样的齿向，即左旋主动齿轮跟右旋从动齿轮相啮合。在交错轴斜齿设计中，当该齿的斜角相等时所产生滑移速度最小。然而当该齿的斜角不相等时，如果两个齿轮具有相同齿向的话，大斜角齿轮应用作主动齿轮。蜗轮与交错轴斜齿轮相似。小齿轮即蜗杆具有较小的齿数，通常是一到四齿，由于它们完全缠绕在节圆柱上，因此它们被称为螺纹齿。与其相配的齿轮叫做蜗轮，蜗轮不是真正的斜齿轮。蜗杆和蜗轮通常是用于向垂直相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。蜗轮不是斜齿轮，因为其齿顶面做成中凹形状以适配蜗杆曲率，目的是要形成线接触而不是点接触。然而蜗杆蜗轮传动机构中存在齿间有较大滑移速度的缺点，正像交错轴斜齿轮那样。28蜗杆蜗轮机构有单包围和双包围机构。单包围机构就是蜗轮包裹着蜗杆的一种机构。当然，如果每个构件各自局部地包围着对方的蜗轮机构就是双包围蜗轮蜗杆机构。着两者之间的重要区别是，在双包围蜗轮组的轮齿间有面接触，而在单包围的蜗轮组的轮齿间有线接触。一个装置中的蜗杆和蜗轮正像交错轴斜齿轮那样具有相同的齿向，但是其斜齿齿角的角度是极不相同的。蜗杆上的齿斜角度通常很大，而蜗轮上的则极小，因此习惯常规定蜗杆的导角，那就是蜗杆齿斜角的余角；也规定了蜗轮上的齿斜角，该两角之和就等于 90 度的轴线交角。当齿轮要用来传递相交轴之间的运动时，就需要某种形式的锥齿轮。虽然锥齿轮通常制造成能构成 90 度轴交角，但它们也可产生任何角度的轴交角。轮齿可以铸出，铣制或滚切加工。仅就滚齿而言就可达一级精度。在典型的锥齿轮安装中，其中一个锥齿轮常常装于支承的外侧。这意味着轴的挠曲情况更加明显而使在轮齿接触上具有更大的影响。另外一个难题，发生在难于预示锥齿轮轮齿上的应力，实际上是由于齿轮被加工成锥状造成的。直齿锥齿轮易于设计且制造简单，如果他们安装的精密而确定，在运转中会产生良好效果。然而在直齿圆柱齿轮情况下，在节线速度较高时，他们将发出噪音。在这些情况下，螺旋锥齿轮比直齿轮能产生平稳的多的啮合作用，因此碰到高速运转的场合那是很有用的。当在汽车的各种不同用途中，有一个带偏心轴的类似锥齿轮的机构，那是常常所希望的。这样的齿轮机构叫做准双曲面齿轮机构，因为它们的节面是双曲回转面。这种齿轮之间的轮齿作用是沿着一根直线上产生滚动与滑动相结合的运动并和蜗轮蜗杆的轮齿作用有着更多的共同之处。轴是一种转动或静止的杆件。通常有圆形横截面。在轴上安装像齿轮，皮带轮，飞轮，曲柄，链轮和其他动力传递零件。轴能够承受弯曲，拉伸，压缩或扭转载荷，这些力相结合时，人们期望找到静强度和疲劳强度作为设计的重要依据。因为单根轴可以承受静压力，变应力和交变应力，所有的应力作用都是同时发生的。“轴”这个词包含着多种含义，例如心轴和主轴。心轴也是轴，既可以旋转也可以静止的轴，但不承受扭转载荷。短的转动轴常常被称为主轴。当轴的弯曲或扭转变形必需被限制于很小的范围内时，其尺寸应根据变形来确定，然后进行应力分析。因此，如若轴要做得有足够的刚度以致挠曲不太大，那么合应力符合安全要求那是完全可能的。但决不意味着设计者要保证；它们是安全的，轴几乎总是要进行计算的，知道它们是处在可以接受的允许的极限以内。因之，设计者无论何时，动力传递零件，如齿轮或皮带轮都应该设置在靠近支持轴承附近。这就减低了弯矩，因而减小变形和弯曲应力。虽然来自 M.H.G 方法在设计轴中难于应用，但它可能用来准确预示实际失效。这样，它是一个检验已经设计好了的轴的或者发现具体轴在运转中发生损坏原因的好方法。进而有着大量的关于设计的问题，其中由于别的考虑例如刚度考虑，尺寸已得到较好的限制。设计者去查找关于圆角尺寸、热处理、表面光洁度和是否要进行喷丸处理等资料，那真正的唯一的需要是实现所要求的寿命和可靠性。29由于他们的功能相似，将离合器和制动器一起处理。简化摩擦离合器或制动器的动力学表达式中，各自以角速度 w1 和 w2 运动的两个转动惯量 I1 和 I2，在制动器情况下其中之一可能是零，由于接上离合器或制动器而最终要导致同样的速度。因为两个构件开始以不同速度运转而使打滑发生了，并且在作用过程中能量散失，结果导致温升。在分析这些装置的性能时，我们应注意到作用力，传递的扭矩，散失的能量和温升。所传递的扭矩关系到作用力，摩擦系数和离合器或制动器的几何状况。这是一个静力学问题。这个问题将必须对每个几何机构形状分别进行研究。然而温升与能量损失有关，研究温升可能与制动器或离合器的类型无关。因为几何形状的重要性是散热表面。各种各样的离合器和制动器可作如下分类：1 轮缘式内膨胀制冻块；2 轮缘式外接触制动块；3 条带式；4 盘型或轴向式；5 圆锥型；6 混合式。分析摩擦离合器和制动器的各种形式都应用一般的同样的程序，下面的步骤是必需的：1 假定或确定摩擦表面上压力分布；2 找出最大压力和任一点处压力之间的关系；3 应用静平衡条件去找寻（a）作用力；（b）扭矩；(c)支反力。混合式离合器包括几个类型，例如强制接触离合器、超载释放保护离合器、超越离合器、磁液离合器等等。强制接触离合器由一个变位杆和两个夹爪组成。各种强制接触离合器之间最大的区别与夹爪的设计有关。为了在结合过程中给变换作用予较长时间周期，夹爪可以是棘轮式的，螺旋型或齿型的。有时使用许多齿或夹爪。他们可能在圆周面上加工齿，以便他们以圆柱周向配合来结合或者在配合元件的端面上加工齿来结合。虽然强制离合器
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