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qc380 自行车 无级 变速器 结构设计 a0

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【QC380】自行车用无级变速器结构设计【3A0】,qc380,自行车,无级,变速器,结构设计,a0

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外文翻译 半固态成型 ： 竞争 来自 汽车复杂零件的锻造机 Q. S. P. 安得烈路，哈德斯菲尔德， ； 罗拉多州丹佛贾森街道 2211 南， 80223， 2010 年 5 月 13日收到 ; 2010 年 6 月 25 日接受 摘 要 叶轮制造的最新技术被称为半固态成型（ 。它是 康明斯涡轮增压技术有限公司与铝复合元件公司 一起 开发 ， 缩机轮的一种方式 。它能使 铸造和加工固体之间（ 合金车轮 ， 实现成本和耐久性的地 方 。 实验结果 表明， 料具有优良的显微组织和力学性能 ，这些都 高于 料。 测试包括耐久性的组分测试，使用加速的速度周期测试，证明 缩机轮子比 铸造 的等值 更耐用和接近 轮 。为了使 半固态处理 进一步挑战 ，对 汽车行业中 制造 成本和其他成分复杂等材料的耐 久性进行了讨论。 关键词 ： 铝合金 ; 半固体造型 ; 耐久性 ; 汽车复杂组分 ; 蒸气增压器压缩机轮子 1 引言 柴油和汽油发动机是造成的排放和全球变暖的 一个 重要来源。为了提高燃油效率和减少排放 ， 汽车轻量化是一种有效的方法 .。 半固态成型（ 成功帮助 ，减轻 汽车零部件 的 重量 ，明显 改善的机械性能 。 所以，可以用小或更薄的壁 零件 。汽车零部件已成功 用 斯古普塔 1 总结了最普遍的应用如下： 1) )自动传输使换中档杠杆 3)发动机装配 4)引擎托架 1 800 g 5)上部控制臂 6)悬浮 7)引擎托架 720 g 8)引擎托架 2400 g 9)柴油引擎 5 泵体加油路轨。 发动机技术发展的另一种有效的提高 燃油效率和减少 排放。 加 气压比率到 发动机方式 能够 进一步提高燃油效率 和 减少 排放的目的。增加 气压 可以通过在一个涡轮增压器压缩机轮 来 实现。压缩机轮需要非常复杂的叶片 ， 几何实现高压力比。 应付 250 C 和重大温度差时， 压缩机轮承受的旋转速度高达 200 000 转 /分钟。 除 机械力量和温度能力的要求之外 ， 由于在速度周期上的刀片的变化和振动， 疲劳是一种典型的失效模式 。 这种组合 的复杂的几何形状和 坚韧操作条件 ,意味着调制解调器压缩机轮子要求最佳的物质技术。 几十年来，压缩机的车轮含有铝，硅和铜 的合金 。 要达到指定的耐久性目标，然而，制约他们的发行速度，即是必要的。 由于铸 造 缺陷 ， 在操作过程中减少 了发动机的效率 。 因此 ，固体 (锻件压缩机轮子的 开发 ，克服铸件瑕疵问题。在耐久性的改善也意味 子可能可靠地跑以更高的速度，增长的燃料效率和减少 排放 。缺点是 造 比较 昂贵。 因此，半 固态成形加工（ 用开发的 制造过程中， 在铸造和 合金之间车轮 ， 去实现成本和耐久性能。由于压缩机轮几何形状复杂，精度控制的要求和严格的操作条件，制造压缩机轮可能是 困难的过程。在这项工作 2 涡轮增压 最近 涡轮增压 技术广泛用于柴油发动机和汽油发动机 ， 直接喷射技术也一起发展。对于新汽车涡轮增压器的应用量（合适的） 。如图 1 所示，在过去 10 年 1999 年 定增长约 10%和 2004 年 约 5%， 平均年增长率约 7%。在 2004 年 较低的增长率 ， 主要是由经济衰退引起的 。 自 2008 年 以来，未来 10 年预计年增长率将有约 8%。 2007 年蒸气增压器新车的世界总宽容量大约是 20 百万个单位，相当于 亿 图 1 全球 涡轮增压发动机 市场（首次适应卷 ） 涡轮增压器 可以通过压缩机轮 子 有效地增加气压，这是由通过废气涡轮轴 排气 。图2 显示了一个典型的废气旁通增压器。 压缩机轮子的转动 速度可高达 200 000 r/一步增加的速度是提高效率和燃油经济性。 然而，转动速度由压缩机和涡轮叶轮的材料 物产生限制。 涡轮增压器故障主要是由压缩机或涡轮机在 高温条件下 引起疲劳 。 图 2 典型的废气旁通增压器概述 3 造涡轮增压器压缩机轮的挑战 涡轮增压器压气机叶轮几何的设计是非常复 杂，为了满足特定的效率和耐久性的要求。图 3 给出了一个典型的压缩机叶轮的设计。叶片 长度与叶片厚度比约为 25， 这使得它在 填补的叶片和中央集线器刀片的质量比可以达到 80 左右，同时这使得它很难获得满意的叶片和轮毂组织。此外 ， 叶 片的曲度在处理以后 子难拆卸。 因此，模具设计，浇注系统设计及模具温度控制和流道系统 是达到一个成功的结果的关键参量2。另外 ，材料也必须 经过仔细挑选，以满足 在严格操作条件下符合压缩机轮子的耐久性的严密要求。 图 3 概述（ a）、剖面图（ b）典型的压缩机 砂轮 4 材料的选择 材料的选择 是决定开始的物理性能如热导率，热系数和 合金密度保证当前组分设计有效性 。认为 3造铝合金可用于目前压缩机轮的设计。可用所有 3 数据的力学性能 和 铸铝合金比较后， 319s 合金被选择制造压缩机轮子 。图 4 显示 319纯粹的拉伸性能 的观点， 201也显示了可喜的成果 。 因此， 201 试验 ， 更好的实现了文学强度和延性比。然而，201 没有 市售的 。 所以用于制造压缩机轮仍然是 19s 合金 。 图 4 合金 的拉伸性能比较永久模铸造的（ 5 结果 在 表 1 中给出 了 缩机轮 选 择 合金 319s 化学成分。图 5 显示 19s 压缩机轮有 优越 的 抗 拉伸强度和延 展 性 。在 2618锻造热处理 54 接近。单轴疲劳试验结果表明，试样从一个平行的方向锻造 2618 合金的金属流动具有优良的耐疲劳性 ， 而在垂直方向有类似的疲劳性能 抵抗熔铸 355（ 6）。 金属化流程样品的取向之间这个区别主要出现从粗第二个阶段微粒的对准线。 改善疲劳在图6 小应变 中 可以看到 19s 在 铸 造 355 的 属性。 如图 7 所示， 已被证明组件的磁盘疲劳试验， 是由单轴的压缩应力与 R O 在从压缩机轮子的后面面孔用机器制造的盘样品进行 。在涡轮增压器组件测试 中， 检测 的 细胞 受 康明斯涡轮增压技术的限制，结果列于图 8。 图 8 显示了铸造 2618 和 19s 相比的耐久性 。 19s 和伪造 2618压缩机轮之间，虽然他们都 优越 铸造 耐久性。 19s 和伪造的 2618 的这重大改善主要 来自材料 的改善和铸件瑕疵的排除，例如氧化物。 除对材料的完整性 ， 锻造和改进清洁 。 锻造 2618 和 19s 比铸造的 晶粒结构细化 和 显微组织 是对压缩机轮子的耐久性改善的另一贡献 (图 9)。 图 5 显示了 19s 铸造 优越的抗拉性能 354 和 319，与 锻造 2618 图 6 通过铸造 19s 显示出 锻造 2618 优越的 耐疲劳性 图 7 19s 显示出在铸造 力优越的单轴疲劳 图 8 19s 压缩机轮表现出在铸造 缩机轮与 锻造 2618 优越的耐久性 图 9 晶粒 结构的铸造 a）， 2618（ b）和 锻造 19s（ c） ，表明类似的 晶粒尺寸之间锻造 和 金，而显著 小于 铸造合金 。 5 执行总结 1）涡轮增压是实现大幅减排 和 燃油经济一个最成功的技术。涡轮增压发动机在过去 10 年 已经取得 大 约 7%的体积增加 ，并且 未来 10 年预测增长 8%。 2） 被成功地应用于生产极其复杂的几何涡轮增压器的压缩机车轮。 3） 缩机轮取得了拉伸 ， 疲劳性能 和部件的耐久性 。 所以， 它 接近 2618 锻造 ，优于铸造 6 未来的挑战 虽然 制造业的 研究人员努力开发新的合金和工艺，仍有需要更多的努力来满足工业要求。这些措施包括： 1） 更多选择的 合金 有汽车的工业应用不同要求，一些需要高 强度，而有些人可能需要高的热性能，疲劳性，耐腐蚀性和耐磨性。这些都需要不同的合金系统满足一个或多个工业应用的要求。 2） 高熔点合金系统 发展 最大的努力过程历史上以相对较低的熔化点、合金如铝和镁合金。一些努力和成功取得了高熔点点合金如钢 34 ，但进一步的研究需要发展的材料系统的铸铁，钢镍基合金。这些材料具有显着的比铝和镁合金密度更高，所以有更大的潜在节省更多的重量汽车零部件，从而更多的燃油经济性，和提高质量和性能，耐久性在 程改进的光比合金。 3） 复杂的几何 部件 一些汽车零部件的复杂几何， 例如一个涡轮增压器压气机轮和发动机缸头，使得它很难实现严格的性能要求，在铸造锻坯加工效率 /成本。因此 ， 何组成有制造复杂的巨大潜力。非常低的剪切强度在半固态状态合金使它实现制造复杂的几何部件时浇注系统的合理设计与模具结构在低剪切强度达到可容纳相对较高的抗压强度。 4） 还原电流 件成本 在使用 工过程中减少零件的制造成本实现锻坯。然而，由于成本高制造原料棒料，复杂性浇注系统和模具结构以及相对高成本， 件的成本仍然显著高于铸造。因此，应作出努力，进一步达到降低成本棒料的原材料，设计和制造 浇注系统和模具结构和工艺 。 致谢 作者想 表达他们的 感谢 ， 在康明斯涡轮增压迈克尔凤博士对批判性阅读和科技有限公司本文的评论。多亏了安得烈 发工具和一般支持 成功地生产的 轮。 参考文献 1 达斯古普塔 R. C / / 八间半固态会议合金和复合材料的加工。塞浦路斯， 2004。 2朱 Q，杰克逊一页的制造方法和制造装置涡轮机或压缩机轮 P。 010181， 2007。 3刘博士研究 D 。上海：谢菲尔德大学， 2003。 4金属手册。的性能和选择：有色合金专用材料 M.。第 2 卷，第十版的金属公园 ,1990。 5 ，考夫曼 H， J. C /g L，罗索 灵意大利 2000。 777 6 伯格斯马 C，托尔 M C， . C / 穆尔 J， K，年轻的 K P， 国 五间会议半固态合金与复合材料加工。金，科罗拉多州，美国， 1998： 149 7红牛 m，佐丹奴 P， L. C /g L，罗索 灵意大利 2000。 325 8 卡丽 M， ， . C / ，穆尔 K P 的年轻， ，科罗拉多州，美国， 1998：第十七条三十一。 9该 页 C / / ，穆尔 J，年轻的 K P， 育过程的第五间半固态合金加工中，复合材料。金，科罗拉多州，美国， 1998：第九十六。 10牛 X P，胡 B H，郝的 w C / ，穆尔 J，年轻的 K P， S P 发第五间半固体会议合金和复合材料的加工。金，科罗拉多州，美国， 1998： 141 11 . C /柯克伍德 D H，普瑞诺斯 菲尔德，英国， 1996： 204 12 B. C /柯克伍德 D H，普瑞诺斯 第四间半固态合金加工中，复合材料。谢菲尔德，英国， 1996： 239 13 ，温克尔曼，希尔特 G. C /柯克伍德 D H，普瑞诺斯 菲尔德，英国， 1996： 242 14 柴田 R， ，苏打 T. C /柯克伍德 D H，普瑞诺斯 菲尔德，英 国， 1996： 296 15 P，迪策勒 C. C /柯克伍德 D H，普瑞诺斯 菲尔德，英国， 1996： 331 16 . C / ，穆尔 J，年轻的 K P， 国 五间半固态加工方法合金和复合材料。金，科罗拉多州，美国， 1998： 95。 17 ， . C / ，穆尔 J，年轻 K P， 国 五间半固态加工方法合金和复合材料。金，科罗拉多州，美国， 1998： 557 18 ， G，佐丹奴体育 C / / ，罗索 灵，意大利， 2000 581 19 伯格斯马 C，卡斯纳 M E， E / Cg L，罗索 灵意大利 2000。 319 20壮的 H，吴米，马 C Y C / / g L，罗索 合材料。都灵，意大利， 2000 705 21 卡丽 M 门纳 L， . C / / g L，罗索 灵，意大利， 2000:187 22 科普 R P，赢得了 G， . C / / g L，罗索 灵，意大利， 2000 687 23 L. C / / g L，罗索 灵，意大利， 2000 227 24罗索 M ，佐丹奴体育 C / / ，回答我，市川 本，筑波， 2002： 151156。 25龙 C，郑 C Q， T. C / ，回答第七 M 川 本，筑波， 2002： 213 26 ，费拉奇尼 E G，皮费诉 C / / ，回答我，市川 本，筑波， 2002： 233 27 考夫曼 H， J. C / ，回答我，市川 本，筑波， 2002： 617 28 安达 M，佐藤 S，佐佐木 H. C / ，回答我，市川 波，日本， 2002： 629 29 ， ， J. C / ，回答我，市川 本，筑波， 2002： 713 30 诱导的 T，普瑞诺斯 P， DH 柯克伍德 C / / ，回答第七 M 川 to in . S. P. s 2. 2211 0223, 3 010; 5 010 is SM as a of of SM a FS SM as FS in of in in of of to To to is of to of to of or be 1) 3572) 3573) 3574) 800 g 3575) 3566) 3577) 20 g 3578) 400 g 357) 356 is to to is a to of to be by a in a to up 00 000 r/do so up 50 C a In to of is a of a in to in of of To it is to to of an to or to in FS at is FS is is to a is a Q. +440(2010) . et 0(2010) of of FS to of a be of In SM in as an SM in of 2 is of by 0% 999 004 % 004 009, to % in 0 004 009 by 008 it is in 0 be %. of 007 0 .8 a is by a by a of of as 00 000 r/is is by of of a is by of or at of of he of a is to be in to a of a of to is 5, it to SM of at to be 0, it to In of it to SM of to a . In be to of of a a) b) of Q. et 0(2010) as to of It XX be of of SM 19s to 19s of 201 201 in 201 19s to SM 5 of 19s SM is . 19s 355 54.0 on of 618 of 61. 618 in a to in it to 55 ( of to of of 19s 55 be 19s (%) n) 19s 355, 354.0 19 618 19s 355 618 by 0 on of as in a on Q. et 0(2010) 355, 618 19s a 19s 618 355. 19s 618 of of as In to by of of 618 19s 355 54.0 is to of 19s 355 19s 355 618 5 ) is of to % of in 0 % in 0 is 2) to of 355 (a), 618 (b) 19s (c), SM ) so 618 355. 6 of SM to by to 1) of or to or 2) he of SM on . et 0(2010) as on as 4, to of so is to of to by in SM 3) of as of a in an it to in in to of at it to a of be in 4) of SM of SM to of of as as SM of be to of of of of he r. of . SM 1 . C/ 2004. 2 , P. . 10181, 2007. 3 . D. 2003. 4 . 10d. 1990. 5 , , J. C/ L, . 2000: 7776 C, C, . C/ K, J, P, . 1998: 1497 , , L. C/ L, . 2000: 3258 , , . C/ K, J, P, P. 1998: 9 . C/ K, J, P, P. 1998: 10 P, H, W. C/ K, J, P, P. 1998: 14111 . C/ H, . 1996: 20412 B. C/ H, . 1996: 23913 , , . C/ H, . 1996: 24214 , , . C/ H, . 1996: 29615 P, . C/ H, . 1996: 33116 . C/ K, J, P, . 1998: 8717 , . C/ K, J, P, . 1998: 55718 , , . C/ L, . 2000: 58119 C, E, . C/ L, . 2000: 31920 H, M, Y. C/ L, . 2000: 70521 , . C/ L, . 2000:18722 P, , . C/ L, . 2000: 68723 L. C/ L, . 2000: 227Q. et 0(2010) 4 , . C/ , , . 2002: 15125 A, Q, T. C/ , . 2002: 21326 , G, . C/ , , . 2002: 23327 , , J. C/ , , . 2002: 61728 , , . C/ , , . 2002: 62929 , , J. C/ , , . 2002: 71330 , , H. C/ , . 2002: 80131 , S, Y S. C/ , , . 2002: 23932 , L. C/ , , . nte湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 自行车用无级变速器结构设计 学号： 2010963142 姓名： 朱杨华 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 聂松辉 系主任： 一、主要内容及基本要求 1、输入功率 P=低转速 n=20速范围 R=8； 2、装配图 张、零部件图总量不小于 张； 3、设计说明书一份（含电子文档）； 4、英文文献翻译资料一份，不少于 3000 二、重点研究的问题 1、 机械式无级变速器的变速原理； 2、 基于变速原理 的传动结构实现。 三、进度安排 各阶段完成的内容 起止时间 1 熟悉课题与基础资料 第 1周 2 调研、收集资料 第 2周 3 方案设计与论证 第 3 4 周 4 无级变速器 各零件三维模型设计 第 5 7 周 5 无级变速器 总装配图设计 第 8周 6 无级变速器 工程图设计 第 9周 7 无级变速器 关键部件运动仿真 第 10 周 8 撰写设计说明书 第 11 周 9 英文文献翻译 答辩 第 12 周 四、应收集的资料及主要参考文献 应收集的资料：自行车无级变速器的类型和无级变速自行车的研究现状，零件的设计与计算的方法，以 及选型等。 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 M化学工业出版社， 1999. 湘潭大学 兴湘学院 毕业论文 题 目： 自行车用无级变速器结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2010963142 姓 名： 朱杨华 指导教师： 聂松辉 完成日期： 2014 年 5 月 29 日 湘潭大学 兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 自行车用无级变速器结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2010963142 姓 名： 朱杨华 指导教师： 聂松辉 完成日期： 2014 年 5 月 29 日 湘潭大学兴湘学院毕业论文 题 目： 自行车用无级变速器结构设计 专 业： 机械设计制造及自动化 学 号： 2010963142 姓 名： 朱杨华 指导教师： 聂松辉 完成日期： 目录 1 绪 论 . 3 械无级变速器的概述及应用 . 3 级变速器的分类 . 3 械无级变速器的 发展 . 4 无级变速自行车研究现状 . 6 毕业论文设计内容和要求 . 7 2 钢球行星式无级变速器的总体方案选择 . 9 用螺旋传动实现球架的左右移动 . 9 靠左右推动实现球架的移动 . 10 方案的选择与比较 . 10 3 钢球行星式无级变速器部分零件的设计计算 . 11 钢球的设计计算 . 11 球支轴转角的设计计算 . 12 槽的长度及卡盘的倾斜角的设计计算 . 13 轴的设计计算 . 14 的选材及最小直径的计算 . 14 的结构设计 . 15 的校核 . 16 滚动轴承的选择 . 18 自行车无级变速器的安装 . 19 4 钢球行星式无级变速器的变速原理论证 . 20 于本文的无级变速器 . 20 无级变速的运动结构分析 . 20 . 20 速原理分析 . 22 5 结论 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 外文翻译 . 26 1 自行车 用 无级变速器 结构 设计 专业 :机械设计制造及其自动化 学生 :朱杨华 指导老师：聂松辉 摘 要 无级变速器传动是指在某种控制的作用下，使机器的输出轴转速可在两个极值范围内连续变化的传动方式。而无级变速器是这样的一种装置，它具有主动和从动两根轴，并能通过传递转矩的中间介质（固体、流体、电磁流）把两根轴直接或间接地联系起来，以传递动力。当对主、从动轴的联系关系进行控制时，即可使两轴间的传动比发生变化（在两极值范围内连续而任意地变化）。 本文在分析各种无级变速器 和无级变速自行车的基础上，把钢球外锥式无级变速器进行部分改装，从而形成了自行车的无级变速装置。该装置通过八个钢球利用摩擦力将动力进行输入输出，用一对斜齿轮进行分度调速，从而使自行车在 究表明：无级变速器被用于自行车方面可以大大改善自行车的使用性能，方便广大消费者使用。 关键字 : 无级变速自行车 无级变速器 调速 2 of VT on no to is a to of at is in of a no is a of it to of u to to or to to an to on a be to in a at in on of VT VT in we of VT a VT to to or a of is to so VT in of so it 3 1 绪 论 械无级变速器的概述及应用 机械无级变速器是一种传动装置，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、具有恒功率机械特性、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。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（如试验机械或离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。 级变速器的分类 机械无级变速器分为刚性式、行星式、链式、带式和脉动式四大类。 4 （ 1） 摩擦式无级变速器 由刚性传动元件组成，不调速时各传动件的回转轴线位置固定不变。它具有结构简单、形式多样的特点。它分为有中间滚轮与无中间滚轮两大类，前者有较大的调速比（ 16 20），后者的 6。为提高功率体积比常采用多中间体的分汇流传传动方式。对于既升速又降速的变速装置一般需用两套 加压装置。传动件接触区可设计成初始点或线接触的结构，前者承载能力稍差，但相对滑动较小，并能补偿受力变形及加工装配等误差；后者承载能力较高，但对制造和装配要求较高。 （ 2） 行星式无级变速器 具有作行星运动的中间滚动体，依靠滚动副间的牵引（摩擦）力，通过改变太阳轮或行星轮的工作半径来实现变速的无级变速器。其传动原理与一般锥齿轮行星轮系很相似，但没有轮齿因而工作半径在运动过程中可以调整。 由于上述传动原理 的特点，使行星无级变速器的结构、性能与刚性式无级变速器不同。行星无级变速器的共同特点： 1、变速范围 较宽广； 2、输出转速恒低于输入转速；3、输出特性好； 4、采用多行星轮分汇流传动； 5、结构紧凑，加压和调速操纵机构比较简单。 （ 3） 链式无级变速器 通过两相对锥轮之间形成楔形夹槽，夹持着特殊结构的变速传动链，依靠压紧力使链和链轮形成力（或准形）封闭运动副，依靠摩擦力来传递动力，它属于钢质挠性变速传动，其功率和磨损率分别是带传动的 11 倍和 1/3。所以结构紧凑、寿命长。 （ 4） 带式无级变速器 其结构简单、制造容易、工作平稳、能吸收振动、易损件少、带的更换方便；因而是机械无级变速器中广泛应用的一种；其缺点是外形 尺寸较大而变速范围较小。它由主、从动锥（带）轮、紧套在两轮上的带、调速操纵机构和加压装置等组成。当主动轮转动时，借带与锥轮间的摩擦力驱动从动轮并传递动力；通过调速操纵机构改变带在锥轮上的位置，使主、从动轮的工作半径改变，以达到无级变速的目的。 （ 5） 脉动式无级变速器 由连杆机构与单向超越礼盒器组成的变速器。它通过调速机构来改变连杆机构中某一构件的长度，以形成构件间新的尺寸比例关系，使摇杆获得不同的摆角，通过超越离合器使输出轴的转速发生变化，从而达到无级变速的目的。 械无级变速器的发展 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，但本设计任务要求把无级变速器安装在自行车上，所以一般只能用机械无级变速器，所以以下重点介绍机械无级变速器。 5 机械无级变速器是适合现今生产工艺流程机械化自动化发展以及改善机械工作性能的一种通用传动装置。它的研制在国外已有百余年的历史，初始阶段受条件限制，进展缓慢。直到 20 世纪 50 年代以后，一方面随着科学技术的发展，在材质、工艺个润滑方面的限制因素相继解决，另一方面随着经历发展，需求迅速增加，相应地促进了机械无级变速器的研制和生产，使各种类型的系列产品 快速增长并获得了广泛的应用。 国内机械无级变速器在二十世纪六十年底前后起步，基本上时作为一些专业机械。如纺织、机床及化工机械等的配套零部件，由专业机械厂进行仿制和生产，品种规格不多，产量不大。直到八十年代中期以后，大量引进国外各种先进设备，工业生产现代化以及自动流水线的迅速发展，对机械无级变速器在品种、规格和数量方面的需求都大幅度增加。在这种形势下，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这方面的研究工作，短短几十年时间，系列产品已包括机械无级变速器现有的摩擦式、链式、带式、和脉动式四大类及其各 种主要结构型式，初步满足了生产发展的需求。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： (1) 5984宽 (2) 6950行星锥盘无级变速器 (3) 6951三相并联连杆脉动无级变速器 (4) 6952齿链式无级变速器 (5) 7010环锥行星无级变速器 (6) 7254无级变速摆线针轮减速机 (7) 7346机械无级变速器试验方法 (8) 7515四相并列连杆脉动无级变速器 (9) 7668多盘式无级变速器 (10) 7683机械无级变速器 分类及型号编制方法 (11) 7686锥盘环盘式无级变速器 (12) 50150行星锥盘无级变速器 质量分等 (13) 53083三相并联连 杆脉动无级变速器 质量分等 (14) 50020- 无级变速摆线针轮减速机产品质量分等（报批稿） 现在，机械无级变速器从研制、生产、组织管理到情报网信息各方面已组成一较完 整的体系，发展成为机械领域中一个新型行业。 6 无级变速自行车研究现状 自行车发展到现在已经有传统的自行车演变成无级变速自行车，现代的无级变速自行车可谓是形式多样，五花八门，以下是当今社会上存在的部分无级变速自行车。 (1)人力脚踏式无级变速自行车 一种人力脚踏式无级变速自行车，在自 行车车架两侧面的中轴上，安装有锥面相对的变速轮盘组成的主动轮，主动轮两侧安装有脚蹬两变速轮盘轮沿挂有三角皮带，两盘面间安装有压缩弹簧；在车架的前斜梁上，安装有由变速杆操纵可前后移动的挺杆，挺杆的近变速轮盘端安装有可使两变速轮盘靠近或分离的插件；在自行车后轴上的后轮轮辐两侧面支承有附轮，附轮的外沿轮面设有三角皮带槽，附轮的内侧设有带动后轮单向转动的棘齿；车架后斜梁上在三角皮带上方安装有可推压三角皮带张紧的张紧轮。自行车的行走和变速不用成组链轮和链条传动，成本低、重量轻，可实现无级变速，速度转换快，速比大。 (2)无链无级变速自行车 一种无链条传动，可随意变换车速的自行车。该自行车包括车轮、把手、三角架和踏拐等，横梁左端设有后齿轮、大齿轮和正反齿轮，横梁右端设有中轴齿轮，齿轮与拐轴齿轮啮合，偏心连杆的上端和杠杆的右端同轴装在定位槽板的滑槽中，杠杆的左端与齿条连接，齿条与正反齿轮啮合，横梁上方设有拉簧、活动支架和钢丝拉索。该自行车结构简单，调速方便灵活，经久耐用，适合各种型号。 (3)前置往复式无级变速自行车 针对自行车的驱动、乘座和避震进行改进。包括：乘骑者坐靠休闲式椅，两脚蹬踏前置的两个悬摇杆曲柄 ，可进行弧形的曲线往复运动，用脚掌面的蹬踏角度或用手直接调动摇杆上力臂的长短实现无级变速，高效能的带动挠性件驱动后轮；还包括装卸方便且不互换的休闲式座椅和防落物防盗的可带走座椅；简化的全避震使乘坐舒适并使货架携带的物品减小了颠簸 (4)低座无级变速自行车 是由低矮形车架把一个作驱动的前轮和一个作导向的后轮连接在一块的自行车，带靠背的座椅安装在车架中部，骑行者可斜躺着坐在座椅上，两腿放在前轮二侧。杠杆式曲柄无级传动装置固定在前轮的前上方，通过左右曲柄杆上的滑块铰接链条交替传动前轮。操纵把手装于前轮的正上方 ，由钢丝绳牵引后轮转向。这样就不会干扰车子的方向操纵。由于降低了座位高度，减少了空气阻力。采用杠杆式曲柄无级传动装置，适应人体功能的要求。 (5)便携式高安全型无级变速自行车 一种新式样的自行车。其特征是由行走机构，车椅式直立车龙头转向机构，杠杆式无级变速驱动机构。适用于交通拥挤，楼层高，住房紧，停放车辆不便的都市区。本装置是由足踏杠杆式无级变速机构，车架可横向折叠，驱动大车轮在前面，导向小车轮在后边的行走机构与带靠背车坐椅式的直立车龙头转向机构组成的自行车装置。该装置形体式样，较为奇特但骑行舒适， 更安全，并能折叠便携带。 7 (6)纯滚动式四个档位无级变速自行车 一种纯滚动式四个档位无级变速自行车，其中在中轴上的中心齿轮啮合连接有一级行星轮和二级行星轮，中心齿轮的两侧分别套装有推动盘，一侧固定在脚蹬轮轴上，另一侧固定在链轮上；二级行星轮和中心齿轮为棘轮总成与链轮啮合连接，在中轴和后轴的车架体上固定有座盘，座盘上固定有升降档位弹簧；在座盘上固定连接有自锁离合器总成，自锁离合器总成滚动套装在停转盘上，停转盘固定在中轴和后轴上；在中轴和后轴的自锁离合器总成上装有移动升降档位拉杆。随时变增减速档位，对自行 车零部件无影响，制造简单，性能可靠，操作简单，使用方便。 (7)带传动无级变速自行车 一种无级变速自行车，改进了现有自行车的动力传动机构。该自行车的动力传动机构包括以下部件：小动轮、小定轮、小动轮拨叉，小动轮、大动轮、大定轮、大动轮拨叉，大动轮、型传动带、型带张紧装置、调速器、闸线、飞轮，飞轮由飞轮轴套、飞轮底座、滚柱、滚珠构成。其特征在于自行车的动力传动机构包括以下部件：小动轮、小定轮、小动轮拨叉，小动轮、小定轮呈锥形，两轮大小形状一致，锥面相对，组成带有形沟槽的小传动轮，与自行车后轴上的飞轮 轴套固定连接，小动轮在拨叉控制下沿轴滑动；大动轮、大定轮、大动轮拨叉，大动轮、大定轮也呈锥形，两轮大小形状一致，锥面相对，组成带有形沟槽的大传动轮，固定在自行车中轴上，大动轮在拨叉控制下沿轴滑动；型传动带、型带张紧装置、调速器、闸线、飞轮，型传动带镶在大小轮的沟槽中；型带张紧装置装在后轴上，其支承轮支撑传动带；调速器装在车把附近，与闸线连接，闸线带动调节大小动轮位置的拨叉；飞轮由飞轮轴套、飞轮底座、滚柱、滚珠构成，装在后轴上，靠紧小传动轮，飞轮轴套与小传动轮固定连接，飞轮底座与后轴固定连接，飞轮轴 套内还设有流线型的槽，滚柱放置在槽内。 这种无级变速自行车通过带传动来实现自行车的无级变速，传动平稳、噪音低、调速操作方便、变速范围大；同时该无级变速自行车的结构简单、易于加工，可以实现大规模成批生产。 (8)蓄能型 一种蓄能型一全自动无级变速自行车，属于交通工具技术领域。本新型的目的通过如下技术方案实现：主要由设置每侧脚蹬上的长型齿盘交替工作，通过同侧的链条传动同侧的飞轮，飞轮连同带动设置在轮骨内的发条内端发条外端同轮骨固定。其中：同每侧的飞轮安装在同一轴套上还设置有防逆转装置 ，防逆转装置的内部结构如同飞轮，外壳同车架子固定。骑行时由于每侧长型齿盘的作用，通过链条对同侧的发条交替蓄能，从而实现全自动无级变速。 毕业论文设计内容和要求 设计内容：根据自行车的特点选择合适的传动比；比较和选择合适的方案；完成自 8 行车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=低转速 n=20速范围 R=8；变速器尺寸要尽可能小，轻便；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；关键部件满足强度和寿命要求 ；画零件图和装配图。 9 2 钢球行星式无级变速器的总体方案选择 用螺旋传动实现球架的左右移动 图 方案图一 如图 示，轴的一端为空心，中部开有一个槽， 如图 示 将 调速块 插入轴的槽中，该零件是内带螺纹孔的，将一螺钉插入轴孔中如图 示，该螺钉刚好与轴空端部接触，使之不能移动，在零件上装一个轴承，两边用如图所示的卡盘卡住，卡盘由球架的固定架固定，则拧动螺钉，轴承与卡盘会跟着零件而左右移动，套在轴承及卡盘上的球架的中心轴会因球架的上下浮动而有角度的倾斜，从而达到变速的目的。 10 靠左右推动实 现球架的移动 图 方案图二 如图 余装配部分一样，但插入轴槽中的零件不再是内带螺纹孔，而是是实心的，在零件的左端部带有一弹簧，如图所示，弹簧的直径与孔径一样大小，当整个装置位于最右端是，弹簧与轴孔的端部有一定的预紧里力，从轴孔的右端插入一直径与孔径般大小的铁棒，则左右推动铁棒便可以实现整个装置的左右移动，从而达到变速的目的。 方案的选择与比较 两方案都能达到预期的变速目的，其中，螺旋传动能很好的保证变速过程中的精度、效率、磨损寿命和强度等的要求，便于制造，易于自锁；方案二也可以 达到变速效果，而且弹簧制造简便，使用广泛，但如果采用方案二，不易于自锁，则在轴的右端还要加一自锁装置，从而使整个装置复杂化，站在人力的角度思考，方案二相比于方案一要费力，所以综合考虑，我选用方案 1 采用螺旋传动来实现钢球架的左右移动从而实现自行车的无级变速。 11 3 钢球行星式无级变速器部分零件的设计计算 钢球的设计计算 由力学知识可知 : 轮胎所产生的转矩与钢球摩擦所产生的转矩平衡 设钢球的个数为八个 32（ M 人 + M 车 ） g Q C其中： M 人 =65 M 车 =20 g= 80 C=代入数据可得： Q 7997 看参考文献 1可知： 353 313533 417997 由于传动件的 2200 2500入上式得： 5装置是自动加压装置，依靠固定连接在钢球支轴两端的固定架中的小球上下滑动从而使支轴有一转角变化，取小球直径 d=812 球支轴转角的设计计算 本文 钢球支轴极限转角图 如图 图 钢球支轴极限转角图 如图 O 0 据图 1= 1=2 则 1= =45 45 考参考文献 2中钢球行星式无级变速器的规定，取 已知 ，故此该无级变速器的调速范围在 13 钢球的极限转角为： 增速方向 = 减速方向 =45 5 钢球的中心圆直径为： D=（ C1+ 2r) 25 球侧隙为： (C1+) (2r) 25 槽的长度及卡盘的倾斜角的设计计算 本文调速机构如图 图 调速机构 根据以上计算得： 增速方向 = 减速方向 =45 5 14 由图 1= 增 = 2= 减 = 由上面的计算可知：钢球的半径 R=1 =3 =上面计算可得： 钢球向左偏移了 右偏移了 114312速方向钢球下降的距离为： =52= =6轴的设计计算 的选材及最小直径的计算 由于自行车在工作过程中受的载荷不大， 工作环境比较平稳， 根据参考文献 9可选 45号钢，并进行调质处理， 255。 轴的最小直径 为： 3表 15 取 15 对于空心轴 而言 411由参考文献 3可知 ： =入数 据可得： 3 411=于设计要求 P 输入 = 0 由参考文献 4得 Rb= 6015 从而可知 转速 0 160 取 n=150参考文献 5得 取效率为 = 输出 =心轴部 最小直径为： 心轴部 最小直径为： 411 11以 取 轴的最小直径 2 轴的结构设计 （ 1）拟定轴上零件的装配方案 本文的装配方案如图 图 装配方案图 （ 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）由于前面计算可知 2 段有螺纹，取公称直径为 14 以 d =14图 段螺纹与自行车后轮相连，螺纹长度取 1516 螺纹右端到的长度也取 15 L =15+10=25 2）初步选择滚动轴承。由于主要受径向载荷，也同时承受小的轴向载荷，故选用深沟球轴承。参照要求根据 d =14轴承产品目录中初步 选取 1 基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6103，故 d =17了方便输出输入端轴承装配部分加工，则 L =17到链轮端面相距为 3承 B=10输入轮盘的间距为3入轮盘的左端部取 14了保证紧钉螺钉与链轮相连，轴承的右端用挡圈定位，取挡圈的厚度为 2以 L =3+10+3+14+2=32 3）轴上零件的轴向定位。为了轴承的轴向定位要求， -段轴端右端需制出一轴肩，故取 d =20d =20 段与钢球固定架相连（焊接），长度 取 15于变速曲线部分小球半径 r=4以 L =15+4=19了使轴相对称，则 L =19于前面对轴槽的计算可知 L =15+15+25+8+8=71 4）对于空心轴部分的最小半径 2此 段的螺纹公称直径也为 14mm，d =14L =25的中心孔孔径为 d 孔 =4于紧钉螺钉与变速器外壳相连，输出轮盘内端面与轴承距离取为 7 L =3+10+7+14+2=36 5）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考参考文献 6表 15轴端倒角为 1 45 的校核 本文轴 的受力分析 模型如图 图 轴 的受力分析 模型 链轮压轴力方向线与轴承 1的距离为 4+3=7轴承的距离为 2+2+71=75） 计算压轴力 图 17 00000060 11 Z 为链轮的齿数， 选定链条型号和节距 查参 考文献 3表 9链轮齿数为 25， P=以 A P=参考文献 3图 9过图 90表 9= 故 V=s 所以 参考文献 39可得 链条水平布置时的压轴力系数 以 据力矩平衡原理 可知： 2 于 5 1=)计算最大弯矩 =7=于 此轴是固定不动的 所以 其扭矩近似为零 T=9550000550 N 22 )2(4)( 由 参考文献 7可知： W 1） = = P O 在从压缩机轮子的后面面孔用机器制造的盘样品进行 。在涡轮增压器组件测试 中， 检测 的 细胞 受 康明斯涡轮增压技术的限制，结果列于图 8。 图 8 显示了铸造 2618 和 19s 相比的耐久性 。 19s 和伪造 2618 31 压缩机轮之间，虽然 他们都 优越 铸造 19618的这重大改善主要 来自材料 的改善和铸件瑕疵的排除，例如氧化物。 除对材料的完整性 ， 锻造和 锻造 2618和 19355和 粒结构细化 和 显微组织 是对压缩机轮子的耐久性改善的另一贡献 (图 9)。 图 5显示了 19越的抗拉性能 354和 319，与 锻造 2618 32 图 6通 过铸造 19 锻造 2618优越的 耐疲劳性 图 7 19 33 图 8 19缩机轮与 锻造 2618 优越的耐久性 图 9晶粒 结构的铸造 a）， 2618（ b）和 锻造 19s（ c） ，表明类 似的 晶粒尺寸之间锻造 和 显著 小于 铸造合金 。 34 5 执行总结 1）涡轮增压是实现大幅减排 和 燃油经济一个最成功的技术。涡轮增压发动机在过去 10年 已经取得 大 约 7%的体积增加 ，并且 未来 10年预测增长 8%。 2） 3） 疲劳性能 和部件的耐久性 。 所以， 它 接近 2618锻造 ，优于铸造 6 未 来的挑战 虽然 制造业的 研究人员努力开发新的合金和工艺，仍有需要更多的努力来满足工业要求。这些措施包括： 1） 更多选择的 合金 有汽车的工业应用不同要求，一些需要高强度，而有些人可能需要高的