钢环分离锥轮无级变速器【7张图/13000字】【优秀机械毕业设计论文】

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A3-调节套.dwg

A3-轴套.dwg

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关键词：: 分离无级变速器优秀优良机械毕业设计论文

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文档包括:
说明书一份，35页。13000字。

图纸共7张，如下所示
A0-装配图.dwg
A2-盖.dwg
A2-轴.dwg
A3-新钢环.dwg
A3-调节套.dwg
A3-轴套.dwg
A3-锥轮.dwg

目录
摘要 …………………………………………………. I
Abstract ………………………………………………… II
第一章绪论
1.1 无级变速器的介绍 ……………………………………………………1
1.2 机械变速器的现状和类别 ……………………………………………1
1.3 摩擦式无级变速器 …………………………………………………2
1.4 摩擦式无级变速器运动原理 ……………………………………… 2
1.5 无级变速器的计算准则 ………………………………………………3
1.6 钢环分离锥轮无级变速器的优点 ……………………………………4
1.7 本次课题设计的任务 …………………………………………………4
第二章钢环分离锥轮无级变速器设计理论
2.1 钢环分离锥轮无级变速简图 ………………………………………5
2.2 变速器运动学计算 ………………………………………………5
2.3 传动零件的尺寸 ……………………………………………………7
2.4 钢环无级变速器受力分析 …………………………………………8
2.5 零件之间初始间隙或过盈 …………………………………………9
2.6 强度验算 …………………………………………………………10
2.6.1 恒功率传动情况时 …………………………………………………11
2.6.2 恒扭矩传动情况时 …………………………………………………12
2.6.3 钢环强度校验计算 …………………………………………………13
第三章钢环锥轮无级变速器的计算
3.1 计算锥轮的尺寸和参数 ……………………………………………15
3.2 钢环设计 ……………………………………………………………16
3.3 轴系零件设计 ………………………………………………………17
3.4 调速操纵机构设计 …………………………………………………18
3.4.1 确定齿轮的参数 ……………………………………………………19
3.4.2 确定齿条的参数 ………………………………………………………19
3.4.3 计算螺杆 ……………………………………………………………20
3.5 设计箱体 ……………………………………………………………21
第四章强度校核
4.1 钢环强度验算……………………………………………………………22
4.2 校检轴的强度……………………………………………………………22
设计总结 ……………………………………………………………………24
参考文献 ……………………………………………………………………25
附录英文翻译 ………………………………………………………………26

钢环分离锥轮无级变速器

摘要: 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：钢环，锥轮，无级变速，齿轮，轴
Handing Manipulator Control System

Abstract: The steel loop separation cone pulley variator is the mechanical friction type variator's one form. It takes the middle part by the steel loop, the affiliation changes the host, the driven cone pulley's 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.
Key words: Steel loop, cone pulley, limitless speed change, gear, axi

钢环分离锥轮无级变速器

内容简介：: 湘潭大学兴湘学院毕业论文题目：钢环分离锥轮无级变速器专业：机械设计制造及其自动化学号： 2006183823 姓名：李超指导教师：聂松辉完成日期： 2010 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目：钢环分离锥轮无级变速器专业：机械设计制造及其自动化学号： 2006183823 姓名：李超指导教师：聂松辉完成日期： 2006 钢环分离锥轮无级变速器摘要 : 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行绘图。关键词：钢环，锥轮，无级变速，齿轮，轴 is s It by s to is is It in so on 1 第一章绪论无级变速器的介绍 . 术即无级变速技术，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（目前国内市场上能见到的、采用了这种技术的只有奥迪、派力奥 (西耶那、周末风 )、飞度和旗云 4 款车型。目前，国内汽车厂家奇瑞也掌握了无级变速技术，据报道将于 2010 年投入生产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传动带组成的，比传统自动变速器结构简单，体积小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全无级变速使车速变化更为平稳没有变速器换挡时那种 “ 顿 ” 的感觉。图 1无级变速器机械变速器的现状和类别变速传动装置分为无级变速和有级变速两种。无级变速传动是在某种可控作用下，使机械输出轴转速在两个极值范围内作连续而任意变化的变速传动装置，而有级变速传动则是使机械输出轴的转速在两个极值范围内某一规律作间断变化的变速传动装置。对于做成独立部件形式的无级变速传动装置，成为无级变器。无级变速器有电磁的、流体的和机械的等多种类型。电磁无级变速器可用交流电动机调速（变频、调压等）、直流电动机调速（挑刺通或电枢电压等）。流体无级变速器有液压（节流调速、容积调速或复合调速）、液力（液力偶合器和液力变矩器）、气压等传动。现今，机械摩擦式无级变速器业已广泛用于金属切削机床、轻工、纺织、化工、食品、农业、冶金、运输等机械和仪器仪表等行业。 2 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。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。在输入转速定的情况下，无级变速器输出轴扭矩功率转速用图 1的平面曲线（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。 3 图 1 钢环无级变速器的机械特性应当指出，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。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；齿轮旋旋心机构等。 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：蜗轮轮齿条心机构等。无级变速器计算准则无极变速器的工作能力主要受到传动零件和加压装置零件失效的制约。对于采用全部刚性零件的闭式无级变速器，在充分润滑条件下，传动零件失 4 效形式通常是疲劳点蚀，而加压零件因受结构尺寸限制其失效形式除疲劳点蚀外，尚有塑性流动或表面压溃。对此，应进行接触强度计算。此外，由于启动时润滑不良以及接触区不可避免地存在滑动，所以也会出现表面磨损失效。若有必要，可按常规的磨损计算准则（工作线压力 q 许用线压力）进行磨损强度计算。对于高速重载无级变速器，主要失效形式是胶合，可按接触瞬时温度不超过许用值的胶合计算准则进行计算。对于开式无级变速器，主要失效形式是磨损，应进行磨损强度计算。对于带式无级变速器，主要是胶带失效，原则上可按带传动中的计算准则处理。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（既最大传动最小传动比 i=1的调速）， i=1/速幅度 0（ 16）。 4) 机械特性与恒功率特性较接近（从动锥轮转速 2大，而 2小）这种无级变速器中的主要零件钢环和锥轮均用轴承钢要求淬透性好，可用），热处理后工作表面的硬度不低于 4，磨削后的表面粗糙度廓算术平均偏差）不大于廓微观不平度十点高度）不大于 m。本次课题设计任务题目：设计一钢环分离锥轮无级变速器，已知输入功率入轴转速 000 r/。要求：装配图一张，零件图若干，说明书一份，英文翻译一篇等。 5 第 2 章钢环分离锥轮无级变速器设计理论钢环分离锥轮无级变速器简图图 2 无级变速器结构简图变速器运动学计算钢环分离锥轮无级变速器的传动比为（图 2 212 ( 1 ) ( 2 ) ( 1 )12n D D m x t g n D D m x t g （ 2 1 2 m a xm a x ( 1 )m i n1 m i xi 1 2 m 1 )m a x1 m a xi ，式中滑动率， 1211v v ，若不考虑滑动，则 =0； 1v 、 2v 主、从动锥轮与钢环接触处的圆周速度； 6 主、从动锥轮的转速； 1、 2 主、从动锥轮的工作直径；传动比 i=1（ 1= 2时的工作直径；图 2环与分离锥轮之间的几何关系（图中实线位置表示 i=1时）锥轮的最大、最小工作直径（下标 1指主动锥轮，下标 2指从动锥轮）； a 锥轮的锥顶半角； x 可移动锥轮相对于 i=1（实线位置）的轴向移动量，上面运算符号用于增速，下面运算符号用于减速。调速幅度： m a x2 m a x m a x 1 m a m i n m i n 1 m mi n 2 i nn i D n i D D 因属对称型调速： 1 m a x 1 m a x m a ， m 1 m m2 i n i n i D 故： m a xm a x (1 )m ， m 1 )m a ， 2m a xm ，2 m a x 2 m i n n 钢环的转速 110 D 0D 式中钢环工作直径，见图 2虑到 m a x m R b ，故 m a x m mi n i n 1 b ，将其中带入式（ 2得锥轮位移量 7 ( 1 ) 1m 4 ( 1 ) 1 bt g a i 锥轮的移动通常用齿轮时，锥轮位移量也就是齿条的移动量，当位移量为轮的相应回转角（也就是手轮的回转角度）， 0360式中 z 齿轮的齿数； m 齿轮的模数。传动零件的尺寸传动零件之间的尺寸关系为（图 2 锥轮最大工作直径 m a x m R b 式中，锥轮的最小工作直径，强度及结构要求确定。主、从动锥轮之间的中心距 a=(1.3)轮锥顶角 002 1 2 7 1 3 0 线接触时钢环工作面的接触长度 11( ) m a 1 8 环工作直径 D=(2 )环工作宽度 c o sm a x m i D c t g a b a 环宽度 c o b a 环厚度 h=( 接触时钢环工作面的圆弧半径 ( 0 0 0 环内周直径 s i b 环外周直径 200D D 轮小端直径 s i nm i b 轮大端直径 s i nm a b 8 钢环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，钢环圆心动锥轮轮心 2的实线位置）；图 2受力分析简图承载后，主动锥轮 1依靠摩擦力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 a。由于轴向压紧力以钢环作为分离体时的力平衡条件是 4 c o s 4 s i n 0 或 4 c o s 4 c o s s i n 0F Q a 由此得 c o s F K n FQ a tg fN （ 2 式中传动可靠性系数，对动力传动，可取 f 摩擦系数，对于淬火钢式时 f= 连心线或与弦每个锥轮所传递的有效圆周力（既摩擦力） 221221N 9 每个锥轮所传递的扭矩 31 19 5 5 0 1 01 2 1PT n ， 1 19 5 5 0 1 02 22PT n ，中为传动效率。所以每个锥轮上的压紧力 33119 5 5 0 1 0 9 5 5 0 1 0121 2K n P K n PQ f n D f n N （ 2 每个锥轮上的径向压紧力 a N 每个锥轮上的轴向压紧力 N 零件之间初始间隙或过盈由式c o s F K n FQ a tg f可见 c o s c o a Q r K n a （ 2 是影响压紧力的因素之一。当主、从动锥轮的轴线在同一水平平面内时，为了获得所需的值，应使钢环与主、从动锥轮之间具有一定的初始间隙 12002r r 是钢环在径向压紧力 30 8 Q rR 钢环剖面重心的回转半径（见图 2 钢环材料的弹性模量， N/ 2 I 钢环剖面对剖面中心轴的惯性矩，在图 2线 A B 上的投影应当等于折线此可得 22121 1 102t g 22121 1 12D D r 主、从动锥轮的轴线在同一铅垂平面内时，钢环因自重作用不能同时紧贴 10 在主、从动锥轮上。这时，应使钢环与锥轮之间具有一定的初始过盈 0 以保证产生一定的预压紧力。 0 仍用上式计算，但应取负值。由上式可得 2 2220122 此式表明，当 12值最大时，值最大，但式（ 2值却最小，对应于此时的传动比为极限值当 12值最小即等于零时，值最小，应于此时的传动比 i=1。设计时，通常应该按极限传动比时选定传动可靠性系数此，当处于其他传动比时，传动可靠性系数最大增量仅在 5%内。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 0 . 4 1 8 N/ 2 （ 2 点接触时 3 220 . 2 4 5 N/ 2 （ 2 图 2轮和钢环的曲率式中 Q 压紧力，见式（ 2对于作恒功率传动的变速器，情况，即按主动锥轮最小工作直径于作恒扭矩传动的变速器，按从动轮最小工作 11 直径于功率、扭矩均变化的变速器， E 弹性模量，对于钢， E= 0 N/ 2 k 接触副在计算位置处的当量曲率， 1/mm k = 锥轮 1在主平面 1内的曲率 2 co sm ， 1/mm 锥轮 1在主平面 1内的曲率钢环 2在主平面 2内的曲率 2 c o ， 1/mm 钢环 2在主平面 2内的曲率（线接触时；点接触时 1/mm b 接触长度， mm c 与接触点各曲率有关的椭圆积分函数，可按曲率系数表 H 许用接触应力，对于钢，线接触时其 H =15001800 N/ 2点接触时其 H =22002500 N/ 2 恒功率传动情况时按置计算（相当于由式（ 2 3 19 5 5 0 1 0 m i ）线接触取 E= 0 N/ 2 m i nm a ， 1 m 1 m a ， 2a=127，则 2 co sm mm 2 c o 8 5 m i mm k = 0 1 m 人式（ 2得校验计算公式 318916001 . 6 5 0 . 8 91m i Rn bf n D R b N/ 2 （ 2 设计计算公式 12 321 . 6 5 0 . 8 9115300m i K P Rn n R b （ 2 2）点接触同线接触，而 110 . 8 5 1 . 8 5 m i 1/ k = 1 m i nR 1/ 1 1 2 2 1 2 2 1 . 4 1 . 7 6c o 4 0 . 2 4k k k k R b 代入式（ 2得校检计算公式 23 1 . 4 0 . 2 41135850m i n 1 Rn f n R b N/ 2 （ 2 设计计算公式 23 1 . 4 0 . 2 41135850m i Rn f n R b （ 2 恒扭矩传动情况时按 2置计算（相应于 2，由于（ 2 3229 5 5 0 1 0m i n m i K T K f n D N （ 2 E、 0D 、 b、 r、 2 1）线接触效验计算公式 318916001 . 6 5 0 . 8 92m i Rn bf n D R b N/ 2 （ 2 设计计算公式 321 . 6 5 0 . 8 9215300m i K P Rn n R b （ 2 2）点接触校验计算公式 13 23 1 . 4 0 . 2 42135850m i n 2 Rn f n R b N/ 2 （ 2 设计计算公式 23 1 . 4 0 . 2 42135850m i Rn f n R b （ 2 以上各式均取 0D 、 b、 1 0 m a ， 1m r=D ），推倒而得。若用推荐值的上、下限，即 1 m a 、 1m r=D 或 1 m a 、 1m r=D ，则所得结果与平均值时相差很小（在时，对于线接触公式，差率对于点接触公式，差率，应此式（ 2（ 2于不同的 0D 、 b、钢环强度校验计算图 2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 2 0 . 1 8 2 2( 1 )00Q R y N/ 2钢环外周的正应力 2 0 . 1 8 2 2( 1 )00Q R hr y N/ 2钢环剖面在接触处的最大应力 20 . 6 3 6m a x 00Q R y R e N/ 2式中：径向压力， N； 0 钢环内周半径， 0 钢环外周半径， c 钢环剖面重心的回转半径， 002c ， 0y 钢环剖面重心至中性层的距离， 0，中性层所在处的半径， 0eR i ,14 图 2环剖面尺寸 15 第三章钢环分离锥轮无级变速器的计算计算锥轮的尺寸和参数（ 1）按线接触 3211m i n ( 1 . 6 5 0 . 8 9 )15300H b n R 中传动可靠性系数，取； H 许用接触应力。锥轮与钢环材料均用钢，表面淬硬达H=1800N/ 2 f 摩擦系数。取 f=式）于是得 2）按点接触 3 1 21m i 5 8 5 0 ( 1 . 4 0 . 2 4 ) f n R 中 c 系数，根据曲率系数按表 10定，而曲率系数1 . 4 1 . 7 6c o 4 0 . 2 4= =表 10c= H 许用接触应力，取 H =2200N/ 2于是得见线接触是薄弱环节，故取定 35 确定 bR 3 35=105锥轮锥顶角 2 的确定取 2 = 0127 动锥轮之间中心距 a=1.3 105=137锥轮与钢环之间工作长度 b=119119105= b=6锥轮小端直径 5127 0e 的确定 16 05+6 0127 111可移动锥轮的结构如下图 3示。初步选择滚动轴承，在选用角接触轴承，结合锥轮的大端直径根据配合要求，选用轴承 d=55轴承，型号为 7311B， D=120轴承的宽度 B=29。考虑到退刀槽的存在和装配要求，为 27为退刀槽长度为 3，深度为 2。为一轴肩，取轴肩的直径为 2移动锥轮在为在 5 且又轴肩的存在，故选用轴承 6210,直径 d=50D=90可以知道轴承宽度 B=20 可以选用挡环度为 2用样可以得知 2+2+20+6 30，取 4轮斜边水平水平方向长取 28以锥轮总长为 122根据以后算出装锥轮处轴径的大小，考虑到花键的存在，知道可移动锥轮的内径为 22 不可移动锥轮跟可移动锥轮，不同的有，不可移动锥轮没有挡环存在且内径为 24无需考虑且的长度。图 3可移动锥轮结构简图钢环的设计 1）钢环工作直径 2) 21017 2）钢环工作宽度（（ 105 取）钢环宽度 B= 7）点接触是钢环接触区的圆弧半径 , 钢环厚度 r=0=h=20）钢环的内径 0 10-6 05）钢环外径 02h=205+2 20=245）钢环剖面积 A=7 20=940 28）钢环剖面重心的回转半径 00R4 =）中性层所在半径 ln =1120）重心至中性层的距离 1）内周至中性层的距离 1 =112=2）外周至中性层的距离 2 =245/2轴系零件设计 1）输出轴的功率 2P 、转速 2n 和转矩 2T 若取齿轮传动的效率 1 =承的传动效率 2 =1 12P =4 因为从动轮转速 2n 低时扭矩 2T 大，所以取 i=3 则 2n = 1000/3=333 / 18 于是 2T = 295500002550000 (33)=94582. 2）初步确定轴的最小直径图 3 轴得简图先估算轴的最小直径。选取轴的材料为 40质处理。根据 3022m i 0A =100 则 d 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花键的大小，于是取 2 为可移动锥轮的存在，锥轮长度为 122移动锥轮要在轴上来回移动，移动的距离取 15花键的尾当为 30角的斜线，可以知道与斜线对应的长度为 1 122+1+15 138考虑到还有一锥轮也有部分在取 7542=122虑到要在装配一个轴承，所以 5取轴承为 6305 型号的深沟球轴承，所以 7刀槽为 2 3圈厚度为 2圈在轴上的装配深度为所以 17+4=21，取 4为考虑到要在无骨架橡胶油封。考虑到轴承的定位配合，取 9封宽度为 14虑到与端盖的装配可知 404键的尺寸为宽 8高 7。调速操纵机构设计采用齿轮图 3 19 图 3 齿轮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， *c =d =1，则分度圆直径 7 5 齿宽 b= d 17=17齿高 h=（ 2 *） m=（ 2 1+ 根圆直径 *） m=（顶圆直径（ z+2 * m=（ 17+2）距 p= m=轮端的直径选取 d=30D=110轮轴的长度根据装配关系和齿宽的大小取长度为 245 确定齿条的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 L 17+15,考虑装配关系，取齿条长度为 65齿高 h=20 图 3 调节套据轴承的大小，可以知道得知： 20 ， 0 又两个退刀槽，取 2 2,00配合，根据要求可以选择 4据配合知长度取 361为齿条的长度，所以 2 62+29=91 053=1322=629的长度同样可以知道为 20 0径长 32mm,0 销孔直径的大小为 18+17=26 计算螺杆螺杆图 3图 3 螺杆根据螺杆所受的力可以选择螺杆的直径，因为受力为 21 取材料为 45性能为表可得材料的屈服极限 s =240的安全系数 S=4，故螺杆材料的许用应力 = s /4=60 根据式 4 1 d =11取 1型角为 60的等边三角形。则螺杆小端为直径 11端直径为 12螺杆的长度根据装配关系选取 250 设计箱体箱体的壁厚为 = 8，所以箱体的壁厚取为 =20脚螺钉直径 d=2=137+12=取 d=17台直径可查的为 33底座凸缘厚度为 30地角螺钉的数目为 4个。轴承端盖的螺钉直径为， (.5)d,所以取 0取体的总长为432345340形其他尺寸参照设计手册选取 22 第四章强度校核钢环强度验算 1）钢环内周的正应力 1002 0 . 1 8 2 y R 5 11 m i nc o . 5 1 0 =10000 4 1000 35)=是得 i=）钢环外周的正应力 2002 0 . 1 8 2 y R =）钢环接触处剖面内的最大应力 20 . 6 3 6m a r y R =）钢环许应应力式中 s 材料的屈服限。钢环材料同样选用 15钢，故 s =380420 2/N S 许用安全系数，取 S =2。于是得 4002 =200 2/N 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。校检轴的强度输入轴的功率入轴转速 1000r/速幅度每个锥轮所传递的扭矩 *9550*1000*P1/*9550*1000* / 中为传动效率。每个锥轮所传递的有效圆周力（既摩擦力） 32222 8 6 9 . 73 0 1 02 m i t N 所以每个锥轮上的压紧力 23 33119 5 5 0 1 0 9 5 5 0 1 0121 2K n P K n PQ f n D f n =1个锥轮上的径向压紧力 a = 每个锥轮上的轴向压紧力 = 4 受力图的距离，取 a=8+0+6+a=56+为以可得 H3/=据力的平衡有方程 l2+l2+l1+l） + l2+l1+l+ l2+l1+l+l3+0 联合两式可以得出据上序简图，计算处弯矩力图和扭矩图如图 4 24 图 4 轴的扭矩图校检轴的强度 221() 取 M=600N， T= W= 32()3 2 2d bt d =635， a=1 计算出 =的材料为调质处理 45号钢，其中 1 =60，满足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 25 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。参考文献 1阮忠唐主编机械无级变速器北京机械工业出版社， 1988 2李洪曲中谦主编实用轴承手册辽宁科学技术出版社， 2000 3吴宗泽主编机械设计北京中央广播大学出版社， 1998 4沈继飞主编机械设计课程设计课题及指南北京高等教育出版社， 1990 5唐照民主编机械设计手册北京高等教育出版社， 1995 6吴宗泽主编机械设计实用手册北京工业出版社发行部， 7成大先主编机械设计图册北京：化学工业出版社， 2000 26 附录 of in is a in of is In is a of a an is in a be a to of a in an to as I. of is a to a to a a as or an is to to of s it is a is to 27 to be to ， 2004. in by in In we on an of of a is is to a of a a A of is 2 10on as a s 2 5. as to a 6 9. In of 目录摘要 . I 第一章绪论无级变速器的介绍 1 机械变速器的现状和类别 1 摩擦式无级变速器 2 摩擦式无级变速器运动原理 2 无级变速器的计算准则 3 钢环分离锥轮无级变速器的优点 4 本次课题设计的任务 4 第二章钢环分离锥轮无级变速器设计理论钢环分离锥轮无级变速简图 5 变速器运动学计算 5 传动零件的尺寸 7 钢环无级变速器受力分析 8 零件之间初始间隙或过盈 9 强度验算 10 恒功率传动情况时 11 恒扭矩传动情况时 12 钢环强度校验计算 13 第三章钢环锥轮无级变速器的计算计算锥轮的尺寸和参数 15 钢环设计 16 轴系零件设计 17 调速操纵机构设计 18 确定齿轮的参数 19 确定齿条的参数 19 计算螺杆 20 设计箱体 21 第四章强度校核钢环强度验算 22 校检轴的强度 22 设计总结 24 参考文献 25 附录英文翻译 26 附录固定风力发电机和风力集成园建模系统暂态稳定性的研究抽象程度越来越高的风力发电涡轮机，在现代电力系统中需要一项准确的风力发电系统暂态稳定模式 . 因为许多风力发电机往往集合在一起，其中等价建模几个风力发电机尤为关键 . 本文介绍的降阶动态固定风力发电机模型适合暂态稳定模拟 . 该模型是使用一个模型还原技术所构建的高阶有限元模型 . 然后，用等价方式表明如何将几个风力发电机的风力合并成一个单降阶模型 . 用模拟个案来说明一些独特性能的动力系统，含风力发电机 . 所以说，本文着重于介绍水平轴风力涡轮机用异步电机直接连到电网作为系统的发电机 . 用参数计算暂态稳定模拟系统，计算风力发电机组的建模，计算风力涡轮机造型 . 一大家对风能的发展展现出了浓厚的兴趣 . 伴随着使用风力发电机的热潮，现在需要对电力动态系统，电力传输规划的设计评估 . 本文的第一个目的是提出一个准确的低阶动态模型的风力发电机组，它是符合现代机电暂态模拟计算机程式的 . 本文中，开发的模式着重于水平轴的风力发电机，或风力机直接连到同步网时采用异步发电机 . 这其中还包含许多现代大型发电系统 . 由于大型风力装置的构建是由许多个风力发电机组成的，风力发电场的建模是一个迫切的需求 . 因此，本文的第二个目的是提供一种方法，它结合数个风力发电机连接到一个电网上，然后通过一个共同模式整合成一个单一的等效模型 . 风力发电机主要分为定速或变速 . 以最小单位，涡轮驱动的感应发电机为例，它是直接连接到电网上的 . 涡轮转速变化很小，那是由于陡坡的发电机转矩和转速的特性所制；因此，它被称为定速系统 . 还有变速装置，发电机连接到电网利用电力电子变换的技术使涡轮速度受到控制，以最大限度地表现出来 (例如，电力的控制 ) . 这两种方法在风力工业均非常普遍 . 在本文中，我们将目光集中在建模定速装置和等效模拟几个固定转速风力发电集成园 . 第一种典型的风力机械频率是在 0至 10赫兹范围；这也是各种机电振荡的频率 . 因此，这涉及到机械振动的风力互动学与机电动力学 . 这方面的例子参见本文 . 因此，为了构建一个精确的模型，风力发电机可用于暂态稳定的研究 . 第一种涡轮机械动力学必须能准确的代表模型 . 这里的风力发电机模型建出了导电模型，减少了一个详细的 650阶有限元模型的一个典型的横向轴 . 气动力和机械动力的减少与非线性四阶双涡轮惯性模型相结合生成了一个标准发电机模型 . 模拟计算表明了模型的精确性通过一个单一的模型建模，因为每个涡轮暂态稳定系统都过于繁琐，我们的目的是整和风力发电园成为相当于风力发电机模型的极小系统 . 我们对等价建模的风园涉及到把所有涡轮以同样的机械固有频率整和成单一当量的涡轮机 . 模拟结果表明，这种方法能够提供准确的结果 . 二 . 范例关于风力发电机建模的代表范例是关于暂态稳定系统的，它包括在 2 - 10 . 模拟结果表明，固定频率的风力发电机组主要集中在以下两个主要方法 . 第一种方式是把汽轮机和发电机转子作为一个单一的惯性体从而忽略系统的机械固有频率 2 - 5 . 第二种方式是把涡轮叶片和枢纽之一的惯性体接上发电机加上一个弹簧 6 9 . 在所有这些论文中，弹簧刚度的计算是从系统的主要部分中提取的 . 我们的研究显示，较第一型机械频率来说第二型才是至关重要的一个精确的模型 . 有限元分析表明，第一类动力的变化主要是因为灵活的涡轮叶片不够精确 . 根据建模方法的算法，我们得知的主要事实是，小而灵活的机械部件是涡轮上的刀片 . 结果 7集中表明了几个风力发电机系统和降阶风园模型的类型和与类型相结合的方法 . 但是，作者不能解决水轮机和风力发电机相结合时采用这种方法保存的机械要求 . 我们的研究结果表明 :这关键在于有一个准确的风示范园 . 10详细讨论了降阶变速涡轮机载的建模 . 作者称涡轮的机械能所代表的类型是一个单一的个体，从动态的机电动力学分析，那是因为机械的惯性使它的变速性能产生堵塞 . 我们分析时不考虑变速情况 .2 - 10的工作阐述着重于低阶水轮机模型，从而可以容易地实现大型暂态稳定代码的测量额一个更深入的层次 . 17是一个很好的概况和文献 . 从高度详细的有限元模型角度，详细的阐述了建模方法，还较简单的叙述了六转五转，三转水轮机模型的大部分都采用动量理论来计算气动力 . 三，把所有机械和气动涡轮机动态效果以高度详细的用机电射程的形式表示出来 . 在这个还原过程中，是以消费者的角度来分析涡轮轴驱动发电机的 . 目的是为了准确反映轴转速和扭矩特性与最小模型的秩序和复杂性 . 数值调查表明，机械气动和机械效应的一个例子所展现的测试系统实现了有限元建模环境 . 该系统是一种新兴的横向风轴机床，包括三个叶片的一套点俯仰角度为一个轴，它们的额定功率为 15 米 /秒的风速条件下 . 汽轮机是透过一个简单的异步发电机模型直接连接到 60 赫兹的机械 . 它还利用限元软件 (来自机械动力学公司 ) ，加上毫微克 (即由国家可再生能源实验室 )软件进行模拟 . 这两个软件一起被称为亚当斯 . 所有参数测试系统的模型研制出一个现实的大型机器 . 整个系统包含 325个自由度，包括非常详细地模拟动力和外部作用力 . 由于机械设计中的大多数水平轴风力涡轮机极为相似，结果使该方法的适用面广 . 研究者在用亚当斯 /分数制进行了研究以后，还广泛接触了以一个制动脉冲对该系统的瞬态响应的研究方法达相短路，发电机轴对电路的混乱反应进行了分析 . 1 . 从图 1 ，系统的反应是一个阻尼振荡的过程 . 详细的拟态分析表明，系统的振荡是由于外层部分的叶片振动对两者的内在部位的叶片的作用 1)亚当斯仿真结果 . 现代风力涡轮叶片非常大，有弹性，而且往往颤动 . 1 表明，它主要包含 4 量它通常有第一型机械自然频率在 0 至 10赫兹范围内 . 因为这个范围也是典型的机电振荡频率范围，这还是风力涡轮机的关键频率范围倾向于研究机电振荡的频率 . 模态的第一振荡模式会产生一系列的主导反应 . 从图 1起见，该模型的描图可以代表两标准单弹簧阻尼系统，这是基础的降阶模型和一个的外部分的叶片 2 ) . 叶片尖端硬性连接描图 . 2 )刀环叶片的细片 (忽略质量 )作为一个单一的惯性体，其所有的瞬态干扰行为通过发电机轴的所有刀片的代表如集聚效应的叶根，轮毂，涡轴，齿轮，轴发电机，发电机的惯性都很大部惯性主导地位取决于叶根和发电机的惯性量究者都推断整个涡轮机和发电机成为一个单一的惰性体从而忽略第一机械型动态系统的作用第一动态模式，但不认同模式叶片弹性模式些作者都假设叶片是一个惯性体而把模型涡轮轴作为一个弹簧体 . 但是，在一个典型的系统中，轴上的刀片相比其他元件来说灵活得多 . 我们的研究表明，第一机械模式的叶片可以与竖轴作为一个刚体 . 我们的研究还表明，正确建模是研究力学的关键，以获取准确的瞬态仿真结果 . 四降阶双涡轮惯性模型和驱使风力的力矩文中，我们假设发电机是一个标准的异步电机直接连接起来的网络，这也是最常见的配置方法 . ( 1 )叶片数目 :有效传动比 =实际涡轮转速 /额定涡轮转速；电气频率基数；每个叶尖惰性体 :每个叶片根部惰性 +惯性 +惯性涡轮轴传动力 /惯性力 +发电机轴转子的惯性力；叶片刚度，叶片阻尼，气动风力矩叶尖角度通过齿轮传动反映出发电机轴向角个角需要有叶片断裂的惯性力和弹簧减振器的相关参数 (见图 2)置在不破裂的正确位置，然后得到的机械模态形状就会正确了 . 研究的突破点主要在一个刀片力学性能上，可以从有限元分析或试验的叶片得到相应的数据，这个关键的数据似乎发生在第二个节点弯曲的叶片上究实例个案上，降阶系统的灵敏度放置不当的突破点是很大的 . 所幸的是，最先进的叶片或制成品设施 (如在国家可再生能源实验室的设施 )有所需的资料用以确定叶片的断裂点一信息请求便可轻易计算出典型制造的数据以计算出知识系统的第一型机械固有频率的使用刚度 . （ 2）哪里第一模型机械研究技术领先，其机械的固有频率与系统连接到一起的几率就大 . 例如，在上一节系统的系统情况就是这样说，制成品可以提供这样的频率范围用制动脉冲对水轮机进行计算和分析假定为零，衡量叶片的刚度是用弹簧刚度来计算的片的边缘刚度 ( 3 )中，计算刚度是依靠俯仰的角度的 . 这也仅限于从零度至 10 度的典型情况 . （ 3）根据这一限制表明，差异很小的不同位置需要设置不同的点根据实验的支持，这是水轮机模型很小敏感性变异系统的准确的俯仰角 . 假设一个理想的转盘来进行风力矩的计算 . （ 4）在叶尖部分反映出的实际速度，加上空气密度的影响，通过清扫面积的叶片的磨合，计算出了机组的功率系数 . 不幸的是，这不是一个常数 . 然而，大多数涡轮制成品的特性反映出同一条曲线 . 曲线表示，作为功能机组的叶尖速比 . 叶尖速比的定义是自由风速度比涡轮叶片的冰山速度 . ( 5 )叶片扫描半径单元叶尖速比 . 3 显示了一个典型的风力涡轮机曲线 . 我们的研究已表明，可以假设固定情况下极高的风力条件下进行暂态稳定研究 . 这是因为典型的变异叶尖速比下一个 10 秒的瞬态叶尖比小的改变模拟时间，实际上，涡轮轴的扭矩实际上是一个调制版 . 调制是众所周知的，而且主要是考虑由于大楼遮蔽和力学失衡的作用，在专业人员和模式上才能出现典型的调制频率 (注 : 1 人，是一种模式，每一个涡轮叶片 )虑在内，我们假定扭矩引起的暂时性故障比调制扭矩的多 . 许多其他研究者已进行了这个假设在一般情况下，双涡轮惯性模型在这里是一个相对稳健的模式，涵盖了许多汽轮机运行条件 . 所有模型参数相对恒定，缺少敏感性的俯仰角度 . 因为主要组成部分能量是短暂的，那是由于汽轮机的惯性能量的影响，而且失速型风力涡轮机可准确模拟这种方式 . 乙发电机模型中的标准做法是行之有效的建模发生器 1 详细的两轴感应机模型是用来代表异步发电机 1的 6A )可知，凡

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