60 钢锥式无级变速器设计【毕业论文+cad图纸】【全套机械资料】
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22 译文 滑动块转动曲柄机构 的 设计 第一部分 :多阶段动作产生 摘要 设计滑动块曲柄机构到完成多阶段运动产生 应用 代表性地完成可通过可调节的平面的四杆运动加速器 ,这 一方法 是被提出来了的。这个方法的好处有两点 ： 第一 ,多阶段的规定刚体位置是可完成的利用一个机构同较少数活动部分 ,它用的活动部分比那平面的四杆机构要少 。 第二 ， 在这阶段滑动块曲柄运动加速器可以完成阶段的规定刚体位置不需任何人工的或自动调整的它的 运 动副 。一滑块路径启动曲柄运动加速器到完成刚体位置的二阶段是设计者利用第 7项命令多项式去 联接 那那可调节的平面四杆运 动产生器推杆连接的 运 动副。这个多项式产生平滑平稳径向位移 、 速度 、 加速度和带有转角轮廓的边界条件 ,这些是可以被呈现的。在本研究中例子问题是考虑一个二阶段的运动副转动平面四杆的机构装置的调整。 2004 司版权所有。 平面的四连杆机构广泛的被被用于机械系统和装置 。 由于平面四杆机构的平面运动学 ,平面的类型和连接轴方向 ,它可以是实际的设计并且实现这些机构（与大部分四杆空间机构相比较） 。 除此之外 , 平面的四连杆机构有一广范系列的图解式和解析设计和分析方法。 机构分析中产生的问题要求一 个刚体是通过一系列规定位置而被控制的 1显示了四连杆机构可用于生产这个运动通过制造那刚体作为它的耦合器连接的一部分 。 图 理想耦合器的运动只能由个别的离散的精确位置近似表示 。 由于一连接点只有一有限数的有效的尺寸 ,设计师可以只规定一有限数的精确点 。 一个四连杆机构可以满足直到五个规定位置由那运动产生问题。然而 ,一个可调节的四连杆机构可以满足超过五个给定的位置 用这一样的硬件 。 一四杆机构的 运动 副可以用二种不同的方法来调整 :可调曲柄推杆长度（ 图 安装曲柄推杆联杆调 整（ 图 那可调节的传动机构可以供应解决一般平面运动（ 图 个阶段的方法 。 如果在调整之后 ,一四连杆机构在第一阶段是被设计能达到达位置 1， 2和 3,同相地、这同样的接合在第二阶段可以到达三个新的位置 4,5和 6。 两个阶段的运动可以利用一样部件通过校准一个或多个接合叁数来完成 ,接合可以在这些位置精确地产生运动并且近似表示在其他的位置的运动 。 连接器的真实运动是精密位置被用愈较多 ,对理想的 23 运动也愈靠近 。 图 平面四杆机构 图 平面四杆卸栽机构 图 可调节 长度 的曲柄 机构 图 固定长度的曲柄机构 关于运动的产生在可调节的传动机构的区域内 ,在已出版的作品里 1略微被限制。上述的工作包括包括 1,他们发展一方法关于综合处理一四连杆机构同可调传动装置安装 。 他们解决二个阶段的问题用一最大量总数的五个位置 。 发明了绘图的合成程序用尖头产生可变耦合器弯曲 。 图 规定刚体位置的两阶段 24 3,4提出了综合处理可调节的机构的功能和路径生成利用合 成物耦合器的方法 。 介绍一般方法到设计平面 ,球体和空间机构哪个可以校准的调整输入 /输出关系 。 介绍了一般的方法关于合成可调节的机构利用可调节的二数 。 呈现了解决为那在每二时期中的二个阶段的恰当的移动铰链的三个位置的问题 。 0,11 最近 有耐心的 介绍这些方法 为综合处理可调节的 空间 的机构对于多阶段运动产生 ,空间的 最近 2 呈现了可调整四杆机构用指定的切线速度产生圆形的弧。 如果存在过任何性能有关限制到那可调节的平面的四杆机构 , 人工控制或自动控制是被要求完成所有的规定阶段在多阶段的申请 。 人工控制可能是耗费时间的 尤其是如果那调整过程处于被涉及到的收上位置 及机件控制被经常地运用 。 实现自动化调 整能力可能使机制不实用从财务的立场来说 对于一可调节的平面的四杆运动加速器它包含移动副和连接长度一起控制推杆连接而曲柄连接只能用移动副控制 ,一等效的滑动块曲柄运动加速器可以被设计成能完成多阶段的规定刚体的位置 。 这种方法的好处是规定刚体位置的多个阶段是可利用一机构与较少数活动件就能实现的 ,它与那平面的四连杆机构和那滑动块曲柄运动加速器相比较只用少数活动件就可以完成阶段的规定刚体位置而不需要任何实际的或自动操作控制的它的移动副在这些阶段中 。 在这个一工作中 ,一种方法设计偏置曲柄运动加速器实现一般地多阶段运动产生点样可利用可调节的平面的四杆运动加速器来完成是已经被提出来了的 。 一滑块路径启动曲柄运动加速器到完成刚体位置的二阶段是设计者利用第 7项命令多项式去连接那那可调节的平面四杆运动产生器推杆连接的移动副 。 推杆连接的移动副的径向位移、速度、加速度和参数也被规定利用这个多项式的界限条件的情况 存在于这个工作中的滑块曲柄运动加速器设计法可适应事实上任何多阶段运动链锁反应可利用的方法 ,那方法含有移动副的控制与安装和可 分别地调整曲柄和推杆长度 。 作者 10,11发展了他们整个运动阶段链锁反应在这一个研究中被利用的方法 。 那平面的四杆运动加速器在图 图 在本研究中、连线 平面的四连杆机构的杆 给一固定支点 一移动的 25 铰链 1)当用合成法合成平面的四连杆机构的曲柄和从动件时 20,21必须被满足 。 等式（ 1）可以被重新写成等式（ 3）。在等式（ 3） 里，变量 R 表示曲柄或从动件连杆的长度 。 这一个工作的一个目的是设计一个等效的滑动块 器作为一可调节的平面的四杆运动机构。虽然平面的四连杆机构中的曲柄和从动件连杆两者的运动铰链是可调整的 ,但只有动件连杆的长度可被调整（非那曲柄连杆 )。 通过做这些 ,这个等效滑动块曲柄运动机构是被设计成将会有一个固定曲柄连杆长度和一滑动块路径这就相当于从动件连杆的调解。 图 面四杆运动加速器及它刚体上的 p、 q、 （ 3） 方程（ 2）是一刚体位移矩阵 ,它是存在于空间的刚体位移矩阵 20,21的矩阵与逆矩阵之乘积。为一刚体在适当的位置 “ i” 和那之后的位置 “ j” 制定坐标 ,矩阵 一个变换矩阵要求变换坐标从位置 “ i” 到位置 “ j” 变量 p,q 和 r 在等式方程（ 2）中表示那刚体在二维空间的位置 。 虽然这一位置的二维空间位置是通常被描述为单个点和一位移角（例如 : p 和 ),作家选择描述刚体使用三个点作为计算的目的 。 如果用户喜欢描述那刚体利用传统的的标记 ,这个位 移矩阵在方程等式 （ 2）将被替换为简单的 26 平面刚体位移矩阵 20,21。因为有四个变量（ ,一个五个刚体位置的最大值可以被确定 ,不需要任意的选择一参数作为其中的一阶段（看表 1）。 点 p、 q和 r 将不会全部的落在各刚体位置的同一直性上 程等式（ 2）中的排变成成比例项的 。 有比例项的排 ,这些矩阵不能被倒置的。在表 1 里、给出了为可调节的平面的四杆运动机构规定的刚体位置的最大极限数目转动曲柄和从动件连杆的固定和移动的铰链的数目确定了刚体位置 的最大极限数目 。 这个例子问题在这个工作中 ， 一个等效滑动块曲柄是被设计成能完成一二相移动铰链控制请求为一可调节的平面的四杆运动加速器。 在这二相中 ,可调整的移动铰链例子的问题在这一个工作中 ,需要的未知数是 a0,a1,b0,知数 未知数a1,阶段和阶段 。 由于这些未知数的中间每一个有二组成物 ,则总共由 12个变量来确定。 表 1 可调的平面四杆机构的规定刚体位置和各阶段的变化 方程等式 (4)-(8), 是用来计算六个未知者中的五个在 这个变量 连杆长度 方程等式 (9)-(13), 是用来计算六个未知者中的五个在 这个变量连杆长度 2是确定了的。 27 在前一单元描述了那多阶段运动链锁反应级方法之后 ,用户可以用合成法合成一个平面的四杆运动加速器和确定移动副的路径 。 这个从动件连杆的运动副的轨道必须以一种方式被连接的 ,这种方式以允许平滑的变位速度，加速度和 变换在确定运动副的 轨道之间 。 突然的或不连续的变化将最终导致滑动块转动曲柄机构的过度磨损 。 这等效滑动块曲柄运动加速器的滑动块路径将由该从动件连杆的运动副的路径和连接他们的轨道组成 。 在一可调节的四连杆机构的操作期间由于在一个特别的阶段 ,这转动曲柄和从动件连杆的运动副的半径位置是固定的及这个运动副半径的速度 ,加速度和 转角 是零 。 这同样的适用在可调节的平面的四连杆机构的运动副 ,固定连杆长度调整的期间 ,当运动副和连杆长度调整被考虑的时候 ,这运动副的径向位置，速度 ,加速度和 转角 进行从这连杆参数在前阶段到这后阶段连杆参数的变化 。 如果转变 曲线的产生是因为这从动件连杆 ,及这个曲线图是分段的连接到这个从动件的移动副的曲线图上的 ,这就相当于这个阶段前后的变化 , 一个单一的滑动块轨道的形成说明在这些阶段之间的变化（或从动件连杆移动副的调整） 。 一 7次顺序多项式 22,23是要求确定这可调整的平面的四杆运动加速器中从动件的运动副的径向位置，速度，加速度和转角在这些阶段的变化。 这径向变位，速度，加速度和转角边界条件关于这个多项式是 28 在这一个工作中 , 杆 连杆 。 这些约束确定了一线性集的八个方程等式与八个数 ,它们的解答式是 4. 例问题 带有固定转动曲柄的可调整的平面四杆运动加速器的两个阶段的运动副的调节和从动件从动件长度在这一个断面是被例证了的 。 在表 2里是列出关于七个规定刚体位置 29 的点 p, q和 Y 座标系中的座标 。 表 2可调整的平面四杆运动加速器规定刚体的位置 等式方程（ 4） -（ 8）用来计算六个未知者中的五个在 这可变的1是确定了的（ 0而 1）利用下列初 始值 : 这平面的四连杆机构解答表示为 图 可调整的平面四杆运动加速器和相应规定刚体位置 图 用合成法合成可调整的平面的四杆运动加速器的运动副的轨迹 30 等式方程 .（ 9） -（ 13）是用来计算在 b 0 ， b 1 和 b 1n 中六个未知数中的五个。这可变的 1而 利用下列初始估计： 这平面的四连杆机构解答表示为 : 利用这已计算了的值和运动副的参数 ,可调整的平面四杆机构运动加速器 的结果在图 在本研究中一等效滑动块 曲柄 加速器是被设计成平面的四杆运动加速器的。 用合成法合成可调整的平面的四杆运动加速器在 阶段一和阶段二的开始和结束位置是被说明的在图 由于这曲柄连杆由一固定的长度的连杆的运动副来控制 , 这个 图 等效 滑动块 曲柄加速器和刚体的初始位置 滑块径向位移 曲柄的角位移 图 成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块 相对曲柄转角 径向位移 连杆 的运动副的全部位置（ 位于同一条圆弧上的。 31 而从动件连杆的运动副的位置（ 在两条不同的弧上（一个为一个阶段）。为了完成等效滑动块曲柄运动加速器的滑动块轨道 ,等式方程（ 14）是用来计算一连接从动件运动副如在 图 路径。使用方程（ 14）和这规定边界条件 ,滑动块轨道在 图 动块轨 道产生这径向变位，速度，加速度和转角轮廓这在 图 13中被说明了。 在表 3 列出是等效平面滑动块转动曲柄机构的七个规定刚体位置点 p ,q 和 Y 座标系中的值。为了达到位置 2,3 和 4在表 3中 ,连杆 轴分别旋转到 130,125和 120。为了要在表 3 中达成位置 5,6 和 7,连杆 轴分别旋转到 100,95和90。在这两个阶段 ,曲柄转角最初 135 是相对 中位置 1 中是坐标。 滑块的径向速度 曲柄的角 位移 图 成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向速度 滑块的径向速度 曲柄的角位移 图 成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向加速度 32 曲柄的角位移 图 成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向加速度 表 3 图 3说明了等效滑动块曲柄运动机构径向这径向变位，速度，加速度和转角 (相对于转动曲柄位移角）在阶段 1到阶段 2这其中的变化。这径向速度，加速度和转角的边界条件（等式方程 ( 16 ( 18)和等式方程 ( 20) ( 22)是指定到零的 ,这是为了产生的速度，加速度和转角轮廓与那外在变化的轮廓是相连的。这径向位移轮廓边界条件 (等式方程 。 ( 15)和 ( 19)是表示阶段 1和阶段 2从动件连杆的长度 ( f = 这也是为了形成的位移与那在外面变化的轮廓是连续的 。 由于被综合的机械装置所需要，在这一个工作中被呈现的滑件路径设计方法因只有固定的和运动副对可调整平面的四杆机械装置对大部份的现有动作是可适用方法。虽然一个二个阶段的移动副问题在这一个工作被例证 ,规定的刚体位置的另外时期能被插入 。 通过计算那平面四杆机构的坐标和移动副分别为附加的阶段 ,和每个另外的阶段另外的转变路径 (等式方程 (14)-(30) 等效滑动块曲柄运动加速器可以被设计成能达到这个附加的阶段。 虽然二维的空间的刚体的位置普遍被描述被一点和一个变位角 (p 和 h 举例来说 ),作家选择描述刚体使用三个点作为计算的目的。如果使用者偏爱描述使用的刚体传统的标记 ,位移矩阵在方程 (2) 将会替换为这传统的平面刚体被放置成矩 33 阵 20,21。 计算机辅助设计软件将规定在这一个工作和数学软件的机械装置叁数用来计算机械装置 。这一个软 件使那能够作成表规定和有计划的叁数被四位有效数来表示。 为滑件曲柄机构的一个设计方法达成多阶段动作链锁反应级请求的完成通过平面的四连杆机构带有可调整的运动副是被呈现在这项研究中的。这种方法的好处是那使用它 ,规定刚体使用一机构与较少数活动部分可完成的多阶段位置 ,它用到的活动部分部分与平面的四连杆机构相比较是少的。这一个方法的另一种利益是使用它 ,滑块曲柄机构能被设计达成规定刚体的各阶段不需任何的人工的或自动操作控制它的运动副在这些阶段中。一滑块路径启动曲柄运动加速器到完成刚体位置的二阶段是设计者利用 第 7项命令多项式去连接那那可调节的平面四杆运动产生器推杆连接的移动副。例子问题在本研究中认为一二阶段的移动副调整可调整平面的四杆机械装置。 On of :is of a +1 973 596 3362; +1 973 642 0 (2005) 285299 - 211 2004 of or of A to of is by th of of be in a of a 004 . 780671024 003; in 2 004; 2 0048 004to by is of of it to to In an of in a be a of 1 be to by as a of 2 by a a a of up ve an ve . 0 (2005) 2852991. 2. 0 (2005) 285299 287of a in 3) 4)of 5). is to , 2 in , 3. 4. 5. of , 5 in . of at at to of of is 19. 1 a a a 2 to 3,4 to et 5 to to be as a 7 of 8 of 9 in of 10,11 be to of 12 of is to it or to of be if an an be to of of a of or of a to to A to of of of . 0 (2005) 285299of in is to 10,11in is 6. In a0a a q. (1) 20,21 be of j 2;3; .; n 1 (1) 0 (2005) 285299 289of is to an of 11be q. (3). q. (3), of 6. p, q of of be By to be a a of 2j 2;3; .32)20,21. a in i j, ijis i h . 0 (2005) 285299of of 028 6311 8of or If to q. (2) be 20,21. a ve be no )p, q r on in in (2) be , of of In in an is to an in of of of a 2 to j. (2)(m ) 2 + 2m 013 1 0 13 1 01140 113. 0 (2005) 285299 291of a in or in of of of of an a of of of a of of be in a 56560 12570 13in (4)(8), to 112120 4130 5140 6560 7570 8(9)(13) to ve of in 1212120 9D 0b 0b 0 10to of . 0 (2005) 285299b1)of in b0 a 015or 7th 22,23 is to 50000084000006000 0 (2005) 285299 2930of in of p, q r 0020000(4)(8) to ve of in 1 1=1). 0:1 ;0:5 ;0:50:0761 049;0:7859 739;1:0608:7. 57D 1. 0 (2005) 2852998. of (9)(13) to ve of in 12.5 2=0:1 0:6;1:2 0:6;1:200:1064 0:6821;1:1505 1:2964;1:1775:is 7. An in 8, in a 9. 0 (2005) 285299 10. of on on To of (14) a to of 8. q. (14) 9 in 10 - of p, q r by To , 325, 6 , a00050to In is 35to at in - 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 钢锥式无级变速器设计 学 院： 兴 湘 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2006183920 姓 名： 许 勇 指导教师： 聂 松 辉 完成日期： 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、钢球式无级变速器的结构设计； 2、输入功率 P=3入转速 n=1000速范围 R=9； 3、 以 维 件为平台，建立整机的数字化模型； 4、一张 配图纸及其零件图，共计 2 张 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。 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 M化学工业出版社，1999. 3 濮良贵，继名刚，机械设计 M 版 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 浮动行钢球 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 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。 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 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； 量是否适当； 生产、科研、 社会 等实际 相 结合 。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 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； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 评阅人： 2010 年 5 月 日 目录 摘要 一章 绪论 机械无级变速器的发展概况 机械无级变 速器的特征和应用 无级变速研究现状 毕业 设计内容和要求 第二章 无级变速器总体方案 钢球长锥式 ( )无级变速器 钢球外锥式无级变速器 两方案的比较与选择 第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算 钢球与主从动锥齿轮的设计与计算 加压盘的设计与计算 调速齿轮上变速曲线槽的设计与计算 输入 、出轴的设计与计算 输入输出轴上轴承的选择与计算 输入输出轴上端盖的设计与计算 调速机构的设计与计算 第四章 主要零件的校核 输出，输入轴的校核 轴承的校核 参考文献 总结 致谢 文献翻译 图纸 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 ：连续变化 方便 便宜 is a in to a of of a it of a or is of a it of is to it is in to is in to of on VT to so it is of to of 第一 章 绪论 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，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。 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 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： 5984宽 V 带无级变速装置基本参数 6950行星锥盘无级变速器 6951三相并联连杆脉动无级变速器 6952齿链式无级变速器 7010环锥行星无级变速器 7254无级变速摆线针轮减速机 7346机械无级变速器试验方法 7515四相并列连杆脉动无级变速器 7668多盘式无级变速器 7683机械无级变速器 分类及型号编制方法 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。 无级变速研究现状 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 随着科技的不断进步， 术的不断成熟，汽车变速箱最终会由 代手动变速箱（ 有级自动变速箱（ 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 100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 80 90 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 7 12m 高档大、中型客车以及总质量在 14 50t 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 8 10t 级的低吨位重型载货车方面 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 , 要充分认识到加入 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。 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=3入转速 n=1000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，能实现动态无级调速；关键部件满足强度和寿命要求；画零件图和装配图。 第二章 无级变速器总体方案 钢球长锥式 ( )无级变速器 钢球长推式无级变速器结构简图 钢球长锥式 ( )无级变速器 如上图所示，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。 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 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 变速器的机械特性： 钢球外锥式无级变速器 图 2钢球外推式无级变速器 1,11出轴 2， 10 3， 9动锥轮 4钢球 5 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。 下图为其特性曲线 两方案的比较与选择 钢球长锥式 ( )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，各项参数也比较符合设计要求，故选择此变速器。只是字选用此变速器的同时须对该装置进行部分更改。 须更改的部分是蜗轮蜗杆调速装置部分。因为我 是选用了 8 个钢球，曲线槽设计见第三章，一个曲线槽跨度是 900，也就是说 从最大传动比调到最小传动比，需要使其转过 900，而普通蜗轮蜗杆传动比是 1/8，那么其结构和尺寸将完全不符 合我们设计的要求。为此，我 想到了将它们改为两斜齿轮传动，以用来调速。选用斜齿轮是因为斜齿轮传动比较平稳。在设计过程中，将主动斜齿轮的直径设计成从动斜齿轮的 3/4，这样只要主动轮转动 1200，那么从动轮就会转动 900，符合设计要求。 第三章 钢球外锥式无级变速器部分零件的设计与计算 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 面硬度 擦系数 f=用接触应力， 传动件 22 2 0 0 0 2 5 0 0 0 /j k g c m 加压元件 24 0 0 0 0 5 0 0 0 0 /j k g c m 。 2. 预选有关参数为：锥轮锥顶半角 45 ，传动钢球个数为 Z=6 加压钢球数 m=8，锥轮与钢球11 ， 1 . 2 5 , 0 . 8。 由 9，所以m a x m 3, 3。 钢球支撑轴承的极限转角： 1 m a x 4 5 3 4 5 1 8 . 4 3 5 2 6 . 5 6 5a r c c t g i a r c c t g （增速方向） 2 m i n 14 5 4 5 7 1 . 5 6 5 2 6 . 5 6 53a r c c t g i a r c c t g （减速方向） 2 m a x m a 0 0 1 0 0 0 3 3 0 0 0 2 m i n m i n 1 1 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 33 4. 计算确定 传动钢球的直径o s c o s 4 5c o s 0 . 1 9 0 72 c o s 3 c o s 4 5C 按手册由 查得 1( ) 0 1 8 ，带入公式 21131 1 m i n( 2 c o s )368816q jK f N f z n i 2343 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 3 0 . 8 ( 3 c o s 4 5 ) 8 . 8 8 6 7 . 8( 2 . 2 2 . 5 ) 1 0 1 . 5 0 . 0 4 6 1 0 0 0 3 按钢球规格圆 整取 轮直径11 1 . 5 8 8 . 9 1 3 3 . 3 5 d m m 圆整取1 135D 11 135 1 . 5 1 8 5 6 0 18 8 . 9 验算接触应力j21131 m i n( 2 c o s )368816 CC d f z n i 233 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 3 0 . 8 ( 3 c o s 4 5 )1 . 5 0 9 2 7 6 . 2 0 . 0 4 6 1 0 0 0 3 =2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 1( c o s ) ( 1 . 5 0 9 1 8 6 3 5 2 c o s 4 5 ) 8 . 8 9 d =钢球侧隙 1 ( c o s ) s i n 3 0 1 ( 1 . 5 0 9 1 8 6 3 5 2 c o s 4 5 ) s i n 3 0 1 7 . 6 2 =环内径 公式 3 1 9 . 7 8 6 2 8 . 8 9 2 8 . 6 7 6 2 d 外环轴向截面圆弧半径 R ( 0 0 此，取 R=轮工作圆之间的轴向距离 B s i n 8 . 8 9 s i n 4 5 6 . 2 8 6 2qB d c m 经过查手册我设计了锥轮的齿数为 30 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 。如下图下图 3示 图 2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0 . 5 0 . 6 ) c m式中 锥轮直径。 加压盘 V 行槽的槽倾 角 1 式中 锥轮锥顶半角； f 锥轮与钢球的摩擦系数。 应此 10 . 5 1 3 5 0 . 5 6 . 7 5 c m 加压盘 V 行槽倾角 1 0 . 0 4 1 3 . 5( ) 0 . 1 2 3 2 6 2 7 s i n 6 . 7 5 s i n 4 5r c t g a r c t g a r c t 取 =630 加压钢球按经验公式取得 11( ) , 86 1 0 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1r=8向中间截面半径 r=验其强度： 每个加压滚子上法向压紧力m i n 11 9 4 8 0 0 s i ns i nc o s c o s m f n i D1 9 4 8 0 0 1 . 2 5 3 0 . 8 s i n 4 58 c o s 6 3 0 0 . 0 4 1 0 0 0 1 3 . 5 3 =率系数 118 0 . 8c o s 0 . 8 1 8 28 0 . 8 由表得 =得 1( ) 0 6 ，带入公式得加压盘处的最大接触应力为 23 24 0 0 8 1 1()23 114 0 0 8 0 . 7 8 6 1 . 2 2 8 8 ( )0 . 8 8 =24583 2/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。 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所示 调速涡轮的槽型曲线 整个调速过程通常在涡轮转角 8 0 1 2 0 的范围内完成，大多数取 90 。槽型曲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： m a x 3 m a xm a a xm i n , 3 m a x, 0 , 0 . 5 s i , 0 . 51, 0 . 5 s i i R D i R D l 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 呈线性变化，则槽型曲线为： 呈线性变化，故有 () m c 边界条件有 m a ( 0 ) 0F m c i 即 A） ; ( ) 1B B BF m c （ B） m i n; ( )F m c i （ C） 联立解式（ A）和（ C）得 m a x m i 故 m a x m i nm a xx 我设计的是对称调速，i ， 3 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 2 。否则会造成钢球的转速不一， 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=1000 1. 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0 112A ，于是得： 输入轴 33m i n 0 31 1 2 1 6 . 1 51000 m 输出轴 33m i n 0 0 . 8 31 1 2 2 1 . 61000P m 应此，我取输入，输出轴端最小轴径相同，同为 25据最小轴径根据公式T K T，计 算出应小于联轴器公称转矩条件，查标准5014 2003，选取了 弹性柱销联轴器 2. 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 276轴承的尺寸 ： d=30， D=55 ， B=132d= 球数 =11 ，球径 = 2D=。 小 轴承的尺寸： d=30 ， D=42 ， B=7 ，2d=径 = ， 球数 =18 2D=. 轴的尺寸： 4. 输出轴的设计 我设计的输出轴与输入轴的设计相同。 5 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。 调速机构的设计与计算 我采用的是涡轮，蜗杆调速机构，简图如下： 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： 2 2 212 c o sy e e y R 其中 109 0 ( ) 应此 2 2 202 s i n ( ) ( ) 0y e y e R 考虑到 00c o s , s i na e b e；解得 2 2 2s i n c o s ( s i n c o s )y a b R e a b 舍去根号前的“ ”号，有 3 s l 在上式中，升速传动时， 0, 0。 引入调速时涡轮转角 与蜗杆转角 的关系 12 式中1z，2z 分别为涡轮的齿数和蜗杆的头数 。 变速器的输出转速 21c o s ( )c o s ( ) 一般： =45 ， 则 21 ()n n 则算出 24 36 通过前面算出的一系列 数据取蜗杆的头数1z=1，涡轮的齿数2z=31，模数取 m=四章 主要零件的校核 输出，输入轴的校核 5 3 0 1 0 4 截 算出截面处的 , 的值如下表 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 123 3 2 7 , 1 6 7 5N H N F N 121 8 6 9 , 3 0N V N F N 弯矩 236217 m m 1 3 2 6 9 9 , 4 1 4 0 m m M N m m 总弯 矩 221 2 3 6 2 1 7 1 3 2 6 9 9 2 7 0 9 3 8M N m m 222 2 3 6 2 1 7 4 1 4 0 2 3 6 2 5 3M N m m 扭矩 3 960000T N m m 2. 弯矩扭合成应力校核轴端强度 2 221 3 )3( 2 7 0 9 3 8 ( 0 . 6 9 6 0 0 0 0 )0 . 1 7 0 =已经选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由表查得1 6 0 M 。 所以 1，故安全。 3. 疲劳强度 的校核 查表得： 2 . 0 , 1 . 3 1材料灵敏性系数为 0 . 8 2 , 0 . 8 5有效应力集中系数为： 1 ( 1 ) 1 . 8 21 ( 1 ) 1 . 2 6 尺寸系数 ，扭转尺寸系数
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