关 键 词：

菱锥式 无级 变速器 结构设计 开题 报告 讲演 呈文 任务书 毕业论文 cad 图纸 机械 全套 资料

资源描述：

503 菱锥式无级变速器结构设计【开题报告+任务书+毕业论文+CAD图纸】【机械全套资料】,菱锥式,无级,变速器,结构设计,开题,报告,讲演,呈文,任务书,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料

内容简介：

湘潭大学机械工程学院毕业论文（设计）工作中期检查表 系 机制 系 专业 机械设计制造及其自动化 班级 07 机 一 姓 名 姚昊雄 学 号 2007964212 指导教师 聂松辉 指导教师职称 教授 题目名称 菱锥式 无级变速器结构设计 题目来源 科研 企业 其它 课题名称 题目性质 工程设计 理论研究 科学实验 软件开发 综合应用 其它 资料情况 1、选题是否有变 化 有 否 2、设计任务书 有 否 3、文献综述是否完成 完成 未完成 4、外文翻译 完成 未完成 由 学 生 填 写 目前研究设计到何阶段、进度状况： 已经完成了 前期 资料的查阅，整体方案设计也快完成了。 已经开始计算 校核 由 老 师 填 写 工作进度预测（按照任务书中时间计划） 提前完成 按计划完成 拖后完成 无法完成 工作态度（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）： 认真 较认真 一般 不认真 质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况） 优 良 中 差 存在的问题与建议： 指导教师（签名）： 年 月 日 建议检查结果 ： 通过 限期整改 缓答辩 系意见： 签名： 年 月 日 注： 1、该表由指导教师和学生填写。 2、此表作为附件装入毕业设计（论文）资料袋存档。 湘潭大学 兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 菱 锥式 无级变速器 结构设计 学号： 2007964212 姓名： 姚昊雄 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、 钢锥 无级变速器的结构设计； 2、输入功率 P=入转速 n=1500速范围 R=8； 3、一张装配图 张， 零件图 总量 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、 钢锥 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 阮忠唐 . 机械无级变速器 M. 机械工业出版社 . 2 阮忠唐 级变速器设计与选用指南 M 3 徐 灏 卷 M 4 毛谦德 版 M 5 机械设计手册新版第 2 卷 M 湘 潭 大 学 机械工程学院 本科毕业 论文 开题报告 题 目 菱锥式 无级变速器结构设计 姓 名 姚昊雄 学号 2007964212 专 业 机械设计制造及其自动化 班级 07 机 1 指导教师 聂松辉 职称 教授 填写时间 2011 年 3 月 20 日 2011 年 3 月 2 说 明 1根据 湘潭大学 毕业设计 (论文 )工作管理规定 ，学生必须撰写 毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见， 系主任批准后实施。 2 开题报告是毕业设计（论 文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计 (论文 )开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于 2000 字。 5 开题报告检查原则上在第 2 4 周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况 总结报告。 6. 填写说明： (1) 课题性质 ：可填写 A工程 设计； B 论文； C. 工程技术研究； (2) 课题来源： 可填写 A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题； C 校 级基金课题； D自拟课题。 (3) 除自拟课题外，其它课题必须要填写课题的名称。 (4) 参考文献不能少于 10 篇。 (5) 填写内容的字体大小为小四 ，表格所留空不够可增页 。 3 本科毕业 设计 开题报告 学生姓名 姚昊雄 学 号 2007964212 专 业 机械设计制造 及其自动化 指导教师 聂松辉 职 称 教授 所在系 工程系 课题来源 自拟课题 课题 性质 工程 设计 课题名称 菱锥式无级变速器 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，以满足及其或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求。 菱锥式无级变速器 其主要特点是： 一是为升、降速型；二是采用多个菱锥分流传动，承载力大，变速范围宽，恒功率特性好，摩擦损耗小，传动效率高；三是可以正反转，并能使输入、输出端互换以获得低或高的输出转速；四是采用两套自动加压装置，工作可靠，调压迅速；五是运转平稳，抗冲击能力较强。 这次 设计采用的是以菱形 锥轮作为中间传动元件，通过改变锥 轮的工作半径来实现输出轴转速连续变化的菱锥锥轮式无级变速器。 分析了在传动过程中变速器的主动轮、菱锥、和外环的工作原理和受力关系；详细推导了实用的菱锥锥轮式无级变速器设计的计算公式；并针对设计所选择的参数进行了具体的设计计算；绘制了所计算的菱锥锥轮式无级变速器的装配图和主要传动元件的零件图，将此变速器的结构和工艺等方面的要求表达得更为清楚。 4 二、 研究内容 、 设计参数 、 预计达到的目标、关键理论和技术、完成课题的方案 无级变速器（ 称 一种能够使机器的输出轴转速在两个极值范围内连续变化的传动部件。它具有输入和输出两根轴，通过固体、液体、电磁流等中间介质将输入、输出轴直接或间接地联系起来，以传递动力。当对输入输出轴的联系关系进行控制时，即可使两轴间的传动比在两个极值范围内连续而任意地变化。其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构以及加压装置和输出机构三部分组成。 传动系统的调速一般有两种方式 :一种是动力源速度恒定，调节传动机构的传动比，即所谓的机械无级变速传动 ;一种是传动机构的传动比恒定，调节动力源速度，即所谓的电力无级变速传动。 菱锥式无级变速器属于 有中间元件式的无级变速器，它是由瑞士柯普（ 司继 之后，于 50 年代末研制开发出的一种类型，称为 无级变速器。应用比较广泛，除瑞士外，日、英、美等国也有生产。 设计加压装置时，应注意，为了保证迅速可靠的传递动力，输入侧与输出侧的结构不应对称，输出侧加压装置的槽侧角通常取 30左右，输出侧 加压装置的槽倾角通常取 18左右。 在主、从动两侧采用两套自动加压装置是为了适应输入、输出进行反方向传动，保证传动件免受过大的压紧力，提高传动效率和寿命，而且加压动作灵敏。 这类变速器的其主要特点是： 一是为升、降速型；二是采用多个菱锥分流传动，承载力大，变速范围宽，恒功率特性好，摩擦损耗小，传动效率高；三是可以正反转，并能使输入、输出端互换以获得低或高的输出转速；四是采用两套自动加压装置，工作可靠，调压迅速；五是运转平稳，抗冲击能力较强。因此是性能比较优良的通用型无级变速器，缺点是体积大。广泛的用于机床、 化工、包装、木工、食品、印刷等各种机械行业。 5 三、课题设计 进度 完成进度： 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅相关资料 第 1 周 2 掌握 无极变 速器机构和工作原理 第 2 3 周 3 进 关键零部件的建模及整机装配 第 4 9 周 5 整机运动学分析 第 9 11 周 6 翻译相关英文资料 第 12 周 7 撰写毕业设计说明书 第 13 周 8 毕业答辩 四、主要参考文献 （按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出） 1 阮忠唐 . 机械无级变速器 M. 机械工业出版社 . 2 阮忠唐 M 3 徐灏 卷 M 4 毛谦德 版 M 5 机械设计手册新版第 2卷 M 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 系 意见 系 主任签名： 年 月 日 院 意见 教学 院长 签名： 年 月 日 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 陈 锴 2007964230 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 杨 琢 2007964203 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 姚昊雄 2007964212 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 龙 雄 2007964210 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 冷 翔 2007964209 湘潭大学 兴湘学院 07级 机械设计制造及其自动化一班 郭 良 2007964225 湘潭大学 兴湘学院 07级机械设计制造及其自动化一班 陈 健 2007964220 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 菱锥式 无级变速器结构设计 专 业 ： 机械设计及其自动化 学 号 ： 2007964212 姓 名 ： 姚昊雄 指导教师 ： 聂松辉 （ 教授 ） 完成日期： 2011 年 5 月 I 目录 第一章 绪论 1 械无级变速器的发展概况 1 械无级变速器的特点 1 1 2 3 械无级变速器的研究现状 5 5 5 6 6 题的研究内容和要求 7 第二章 菱锥式无级变速器工作原理 8 工作原理 8 菱锥无级变速器的变速原理 9 第三章菱锥无级变速器部分零件的设计与计算 12 动机的选择 12 速器基本型号的确定 12 锥与主动轮结构尺寸的计算 12 入侧加压装置 13 出侧加压装置 13 度校核计算 14 入、输出轴的结构设计 14 输入、输出轴上轴承的选用 15 第四章 主要零件的校核 16 输出、输入轴的校核 16 轴承的校核 17 总结 18 致谢 19 参考文献 20 中英文翻译 21 械菱锥式无级变速器结构设计 摘要 : 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，以满足及其或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求 。 本文简要介绍了菱锥式机械无级变速器的基本结构、设计计算的方法、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。 菱锥式无级变速器 其主要特点是： 一是为升、降速型；二是采用多个菱锥分流传动，承载力大，变速范围宽，恒功率特性好，摩擦损耗小，传动效率高；三是可以正反转，并能使输入、输出端互换以获得低或高的输出转速；四是采用两套自动加压装置，工作可靠，调压迅速；五是运转平稳，抗冲击能力较强。 这次 设计采用的是以菱形锥轮作为中间传动元件，通过改变锥 轮的工作半径来实现输出轴转速连续变化的菱锥锥轮式无级变 速器。论文中 分析了在传动过程中变速器的主动轮、菱锥、和外环的工作原理和受力关系；详细推导了实用的菱锥锥轮式无级变速器设计的计算公式；并针对设计所选择的参数进行了具体的设计计算；绘制了所计算的菱锥锥轮式无级变速器的装配图和主要传动元件的零件图，将此变速器的结构和工艺等方面的要求表达得更为清楚。 关键词： 机械无级变速器 摩擦式 菱锥锥轮式 VT is a a of in so as to s of of of as of of VT 1 of 2 of 3 it so as to or 4 of 5 of as by to of of It of it on at It of of So it of of 第一章 绪 论 械无级变速器的发展概况 无级变速器（ 称 一种能够使机器的输出轴转速在两个极值范围内连续变化的传动部件。它具有输入和输出两根轴，通过固体、液体、电磁流等中间介质将输入、输出轴直接或间接地联系起来，以传递动力。当对输入输出轴的联系关系进行控制时，即可使两轴间的传动比在两个极值范围内连续而任意地变化。其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构以及加压装置和输出机构三部分组成。 传动系统的调速一般有两种方式 :一种是动力源速度恒定，调节传动机构的传动比，即所谓的机械无级 变速传动 ;一种是传动机构的传动比恒定，调节动力源速度，即所谓的电力无级变速传动。无级变速器的适用范围广，可以在驱动固定的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩（如化工行业中的搅拌机械，即要求随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度）；可以根据工况要求调节速度（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）；可以为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度（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持恒定的张力）；可以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）；可以为探求获得最佳效果而需变换速度（如试验机械或离心机需调速以获得最佳分离效果）；可以为节约源而需进行调速（如风机、水泵等）；此外，还有按各种规律的或不规律的变化要求而进行速度调节以及综上所述，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，能更好地适应各种机械的工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量与质量，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。所以无级变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，广泛应用于纺织、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，已开发有各种类型并已系列化生产。 级变速器的技术特性 目前 术发展得相当迅速，各大汽车厂家都在加强这一领域的研发。尤其是在混合动力汽车具有广泛前 景的将来， 地位和作用更是无可替代，它将会是未来变速器发展的大趋势 。下面从以下几点出发分析无级变速器的技术特性。 1、经济性 以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹 2 配，提高整车的燃油经济性。德国的大众公司在自己的 车上分别安装了 4行 区循环和 区循环测试，证明 够有效节约燃油 (如表1) 安装 4 大众公司的 车的燃油消耗对比 试验油耗 4区循环 ,L/100区 /远程循环 , L/1000km/h 匀速， L/10020km/h， L/100、动力性 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。由于 无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以 自动变速器 ( 3、排放 速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善了燃烧过程，降低了废气的排放量。 废气排放量比安装 40%。 4、成本 统结构简单，零部件数目比 500 个 )少 (约 300 个 )，一旦汽车制造商开始大规模生产， 成本将会比 。由于采用该系统可以节约燃油，随着大规模生产以及系统、材料的革新， 部件 (如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵 )的生产成本，将降低 20% 勿庸置疑， 速器的技术含量和制造难度都要比 速器高，与 速器相仿，由于金属带式 结构简单，所含的零件数量比 速器少 40左右，整车的质量因而也有所减轻。 5、驾驶平顺性 由于 速比变化是连续不断的，所以汽车的加速或减速过程非常平缓，而且驾驶非常简单、安全。从而使用户获得全方位的 “行驶乐趣 ”。 级变速器优缺点 优点： 术真正应用在汽车上不过十几年的时间，但它比传统的手动和自动变速器的优势却是显而易见的： 1. 结构简单，体积小，零件少，大批量生产后的成本肯定要低于当前普通自动变速器的成本； 2. 它的工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从 而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放； 3. 具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。 缺点：由于钢制皮带本身的承受力有限，因此大排量大扭矩的轿车不太适合，也不 3 适宜做激烈的运动。 传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等等，这些技术上的难关使得它一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。 级变速器类型 为实现无级变速，按传动方式可采用液体传动、电力传动和机械传动三种方式。 液体传动 液体传动分为两类：一类是液压式，主要是由泵和马达组成或者由阀和泵组成的变速传动装置，适用于中小功率传动。另一 类为液力式，采用液力耦合器或液力矩进行变速传动，适用于大功率（几百至几千千瓦）。 液体传动的主要特点是：调速范围大，可吸收冲击和防止过载，传动效率较高，寿命长，易于实现自动化：制造精度要求高，价格较贵，输出特性为恒转矩，滑动率较大，运转时容易发生漏油。 力传动 电力传动基本上分为三类：一类是电磁滑动式，它是在异步电动机中安装一电磁滑差离合器，通过改变其励磁电流来调速，这属于一种较为落后的调速方式。其特点结构简单，成本低，操作维护方便：滑动最大，效率低，发热严重，不适合长期负载运转，故一般只 用于小功率传动。 二类是直流电动机式，通过改变磁通或改变电枢电压实现调速。其特点是调速范围大，精度也较高，但设备复杂，成本高，维护困难，一般用于中等功率范围（几十至几百千瓦），现已逐步被交流电动机式替代。 三类是交流电动机式，通过变极、调压和变频进行调速。实际应用最多者为变频调速，即采用一变幅器获得变幅电源，然后驱动电动机变速。其特点是调速性能好、范围大、效率较高，可自动控制，体积小，适用功率范围宽：机械特性在降速段位恒转矩，低速时效率低且运转不够平稳，价格较高，维修需专业人员。近年来，变频器作为一种先进、 优良的变速装置迅速发展，对机械无级变速器产生了一定的冲击。 械传动 机械无级变速器与液力无级变速器和电力无级变速器相比，结构简单，维护方便，价格低廉，传动效率较高，实用性强，传动平稳性好，工作可靠。特别是某些机械无级变速器在很大范围内具有恒功率的机械特性（这是电力和液压无级调速装置所难达到的）。因此，可以实现能适应变工况工作，简化传动方案，节约能源和减少污染等要求，但不能从零开始变速。机械式无级变速器按传动原理一般可分为：摩擦式、带式、链式和脉动式四大类 ,约 30 种类型。 1、 摩擦式 摩擦式无级变速器是指利用主、从动刚性元件 (或通过中间元件 )在接触处产生的摩擦力和润滑油膜牵引力进行传动，并可通过改变其接触处的工作半径进行无级变速的一种变速器。摩擦式无级变速器由三部分组成 :传递运动和动力的摩擦变速传动机构 ;保证产生摩擦力所需的加压装置 ;实现变速的调速机构。它具有各种不同的结构类型，一般可分为 : 直接传动式，即主、从动摩擦元件直接接触传动 ; 4 中间元件式，即主、从动元件通过中间元件进行传动 ; 行星传动式，即中间元件作行星运动的传动机构。 目前，国内应用较广或已形成系列进行生产的主要有 :锥盘 环盘式、多盘式、转环直动式、钢球锥轮式、菱锥式、行星锥盘和行星环锥无级变速器等。 2、链传动式 链式无级变速器是一种利用链轮和钢质挠性链条作为传动元件来传递运动和动力的机械变速装置。它属于开发较早、应用较多的一种通用型变速器。 链式无级变速器由链轮和链条构成的传动机构、调速机构和链条张紧加压机构三部分组成。它是通过主、从动链轮的两对锥盘的轴向移动实现调速的。按链条结构形式可分为以下几类 :滑片链无级变速器、滚柱链无级变速器、套环链无级变速器、摆销链无级变速器等几种。前两种变速器发展比较成熟，应用广泛，后两种 变速器体现了链式无级变速器的发展方向。 3、带传动式 它与链式变速器相似，其变速传动机构是由作为主、从动带轮的两对锥盘及张紧在其上的传动带组成。其工作原理是利用传动带左右两侧面与锥盘接触所产生的摩擦力进行传动，并通过改变两锥盘的轴向距离以调整它们与传动带的接触位置和工作半径，从而实现无级变速。它由于具有结构简单，工作平稳等优点，在机械无级变速器中可以说是应用最广的一种。 带式无级变速器根据传动带的形状不同，可分为平带无级变速器和 V 带无级变速器两种类型。带式无级变速器结构简单、承载能力强、变速范围大、制 造容易、工作平稳、易损件少、能吸收振动、噪声低、节能环保、带的更换方便，尤其是它克服了以往各类无级变速器传递功率较小的缺点 ,可用于需要中大功率范围。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。 4、脉动式 脉动式无级变速器主要由传动机构、输出机构 (超越离合器 )和调速机构三个基本部分组成的低副机构，故具有以下特点：传动可靠、寿命长、变速范围大、调速精度高、最低输出转速可为零、调速性能稳定、静止和运动时均可调速、结构较简单、制造较容易。但它存在着有待进一步解决的问题，例如：调速 范围在扩大之后，在结构和使用上如何实现增速变速传动和采用复合式超越离合器；高速输出时不平衡惯性力所引起的振动增大，如何避免共振现象；低速输出时脉动不均匀性显著增加，如何提高单向超越离合器的承载能力和抗冲击能力等。国际上，在机械式脉动无级变速器领域，目前以德国、美国和日本的技术水平较高，其成熟技术以德国的 及美国的 系列产品为代表。就目前来说，鉴于结构性能上的局限性，现有脉动式无级变速器主要用于中小功率 (18下 )、中低速 (输入 440r/出 降速型以及对输出轴旋转均匀性要求不严格的场合。例如在热处理设备、清洗设备以及化工、医药、塑料、食品和电器装配运输线等领域的应用。 5 械无级变速器的研究现状 内研究形式 随着中共十七届五中全会召开，中国政府起草并通过了国家 “ 十二五 ” 规划，规划中明确提出，中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。 中国要成为汽车强国，首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分 动力总成，仍是国内一直没有完全掌握的关键汽车零部件技术之一。在 发动机 发展了数十年之后， 变速器 ，尤其是自动变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。 自动变速器，几乎所有的自主整车企业都在进行研发，也有企业推出了产品，但结构都比较简单，技术很落后，换档平顺性和经济性都让人难以满意。拿 例，国内车企研究时间最长的是 4做 不出成熟产品，除了如布置方案上的技术困难， 些因素同样体现在构造特殊的 对于 大的技术难点是在于软体发展和控制。在制造方面，部分可以延续手动变速器的齿轴生产设备，但加工精度仍需要大幅提高。 目前国内，自动 变速箱 基本依靠国际厂商提供产品或者技术，市场竞争还处在手动变速器和自动变速器之间，中国的变 速箱发展同国际水平差距很大，尚处在初级阶段。 国内手动变速器的技术在国际上也较为落后，虽然目前大部分厂商都拥有生产手动变速器的设备和能力，但普遍以 5档手动变速箱为主，对于 5 档以上的产品，还得借助一些国外技术进行研究，并且生产出来的产品或多或少还存在 齿轮 敲击啸叫噪音、换档性能低下等问题。可以说，目前国内的手动变速器在制造或研发方面处于尚未成熟的阶段。 际研究形式 从国际变速器市场看，不同区域的变速器装配情况也不一样。这里主要以日本、欧洲、北美举例。 日本市场一直以来都比较特殊，狭小的国土面积、拥挤的城市交通和对于 存；欧洲出于环保和节能，主要采用手动变速器。但近年来，市场不断被自动变速器吞噬；而在北美地区， 费者习惯于对且美国车辆一向以车身大、排量大、油耗高着称，加上相对较低的油价，美国汽车三巨头坚持不懈地对 几年前出现的双离合变速器（ 结合了手动变速器的燃油经济性、运动性和自动变速器的方便舒适性。世界范围内在对其进行大规模研究和制造，北美已经开始在注重舒适性的同时，寻求可以降低油耗的方案， 是很好解决方案之一，而其 4经成为落后技术，其将被 6者是更多档位的 者是 替；而在欧洲市场，示出了更为流行和普遍的趋势，依靠现成的手动变速器生产设施和条件， 欧洲已经被大量生产（大众的 由于 40%油耗，今后其会逐渐占据一部分原有的手动变速器和 可见 现在一定程度上改变了目前的市场格局。未来短期，全球的变速箱市 6 场竞争主要会在各种自动变速器（ 展开。 速器技术未来发展趋势 从目前国内技术和生产设备的状况考虑，手动变速器将占据今后的大部分市场。国内的研究重点主要在 5、 6 档的手动变速器以及性能提升。 于其仍然存在换档中断的特性，只能局限于低端汽车，此外 越来越多的应用在商用车，尤其是重卡上，基于在手动变速器的基础上增加的控制模块和执行机构，是 发的最大难点。 关键部件 处于少数公司垄断状态而且对于加工精度要求很高，再加上中国路面状况对于关键部件的严峻考验， 太可能成为国内企业主攻研发方向。 然在国内有多年研究经验，但一直没有实现量产，无论从布局设计、软件开发还是部件生产，都有着相当大的难度和障碍，而在国际上 4经成为落后技术， 6术都已成熟，开始进入 8研究阶段。因此国内主要研发重点也不会在 ，而是直接从国外购买现成产品或者技术。 为有着各方面均衡性能的新兴热门技术，既能满足经济性、舒适性，又拥有较强的运动性，能够满足消费者各种驾驶需求，加 上它在手动变速器生产设备上的延续性，今后必将成为国内各车企的研究重心，不过极大的开发难度和高成本也使得其产业化之路漫漫长远。但随着技术的成熟和批量生产之后的成本降低， 来注重节能环保技术 随着人口不断增多，能源被不断开采消耗，节能和环保成为人们越来越关心的主题。去年底召开的哥本哈根全球气候峰会更让低碳节能迫在眉睫。汽车作为工业的重要组成部分，节能环保将作为其长期重要技术发展战略之一。 汽车的节能环保技术主要有：一、发展先进小排量发动机汽车；二、 燃油经济的动力总成技术；三、轻量化的新型汽车材料应用；四、新能源技术（主要是混合动力和纯电动车）。而直接与变速器相关的就是第二项和第四项技术。 从燃油经济性来看，在所有自动变速器中， 混合动力技术匹配来看，手动变速器是无法进行匹配的，而在自动变速器里， 因此，应用于汽车节能环保技术趋势，无论是从燃油经济性还是混合动力的匹配性来看，自动变速器都是必然，尤其是在各方面表现相对完美的 疑会受到更多关注 。 而新能源汽车的另一大技术便是纯电动车。虽然目前被炒的沸沸扬扬，但撇开浮躁仔细分析， 电池 、电驱动控制和电机是电动车产业化的最大技术障碍，而这其中每个问题都需要长期的研究才能得到解决，尤其是电池，牵涉到太多的瓶颈性难题，并且广泛的基础设施的建设需要巨大投资和长远规划 。 7 课题研究的内容：机械菱锥式无级变速器结构的设计；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 主要内容及基本要求 1、钢锥无级变速器的结构设计； 2、输入功率 P=入转速 n=1500速范围 R=8（升 ； 3、一张装配图 张，零件图总量 张； 4、设计说明书一份； 5、英文文献一份。 8 第二章 菱锥式无级变速器工作原理 主要结构和工作原理如图 1 所示，该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成 型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到 后通过 后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。 工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与 而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。 在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作 用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿 于金属带的长度不变，在从动轮组上金属带沿 属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。 汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大， 传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶 。 9 菱锥无级变速器的变速原理 菱锥式无级变速器属于 有中间元件式的无级变速器，它是由瑞士柯普（ 司继 50年代 末研制开发出的一种类型，称为 用比较广泛，除瑞士外，日、英、美等国也有生产。 菱锥式（ 级变速器的基本结构如图 要传动元件为 3，各菱锥两顶端有心轴 9插入支架 11的相应孔中并可绕支架转动，菱锥内、外两侧则分别与主动轮 3 和从动外环 8 压紧进行传动。主动轮 3 和从动外环 8分别通过钢球 压装置 2和 7与输入轴 1、输出轴 5联接。 工作时，输出轴 1 经自动加压装置 2 带动套在轴 1 上的主动轮 3，通过压紧装置产生的摩擦力传动菱锥 4和从动外环 8，再 经自动加压装置 7传动到输出轴 5. 在主、从动两侧采用两套自动加压装置是为了适应输入、输出进行反方向传动，保证传动件免受过大的压紧力，提高传动效率和寿命，而且加压动作灵敏。 图 锥式（ 级变速器的结构 12、 7 345 6891011调速机构是螺杆 10及固接于支架 11的螺母。调调速时，转动螺杆，通过螺母支架11带动着菱锥 4作水平移动，从而改变了菱锥内、外侧与主动轮 3和从动环 8的接触位 10 置以及工作半径，实现无级调速。图 ）和最大（右）时菱锥 4 和主动轮 3、从动外环 8 的接触位置。同时由图 可以看出，不仅可采用螺杆、螺母，也可以采用齿轮和齿条作为调速机构。 图 变速器调速原理 左：最小输出转速 右：最大输出转速 菱锥按照对称设计，两圆锥面 母线 A、 B 平行，而且相对于输入、输 出轴倾斜安装（见图 计时要求接触点 a、 b 的连线，不管变速比如何变化，应总是与母线 A、B 垂直，所以主动盘作用于菱锥上的接触压力 外环作用于菱锥上的接触压力 得菱锥母线与水平轴线的交角很小。（通常取 7 度），所以只有很小的轴向载荷（为总接触压力的 1/8）作用于支持输入、输出轴的轴承上。因此在传递大功率时，轴承的负载并不大。 图 锥式无级变速器 12、 7 345 6891011设计加压装置时，应注意，为了保证迅速可靠的传递动力，输入侧与输出侧的结构不应对称，输出侧加压装置的槽侧角通常取 30左右，输出侧加压装置的槽倾角通常取 11 18左右。 无级变速器的技术参数见表 械特性曲线 输出功率 p/出转速 n/500 1500 变速比 R 12（降速 7、升速 输出转速 n（ r/3085动效率 % 80动率 4生形式 外接齿轮或涡轮减速器 生产国 中国 瑞士、日本 这类变速器的其主要特点是： 一是为升、降速型；二是采用多个菱锥分流传动，承载力大，变速范围宽，恒功 率特性好，摩擦损耗小，传动效率高；三是可以正反转，并能使输入、输出端互换以获得低或高的输出转速；四是采用两套自动加压装置，工作可靠，调压迅速；五是运转平稳，抗冲击能力较强。因此是性能比较优良的通用型无级变速器，缺点是体积大。广泛的用于机床、化工、包装、木工、食品、印刷等各种机械行业。 12 第三章 菱锥无级变速器 部分零件 的设计与计算 动机的选择 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 电动机型号 额定功率/载转速r/转转 矩 额定转 矩 最大转 矩 额定转 矩 质量 /90400 7 速器基本型号的确定 输入转速 1400 r/出转速 1.61/5=2802240 r/速器型号根据【 2】 菱锥与主动轮结构尺寸的计算 结构见图 3 3菱锥个数 由【 1】表 25 2z=6； 菱锥心轴倾斜角 由【 1】表 25 2 =45 ； 菱 锥母线与水平线夹角 由【 1】表 25 2 =7 ； 锥顶半角 = =45 7=38 ； 菱锥的工作高度 由【 1】表 25 2h=45 菱锥与锥轮接触宽度 由【 1】表 25 2b=2 主动轮工作直径 由【 1】表 25 25 主动轮接触圆弧半径 1= 从动环工作直径 由【 1】表 25 2 13 从动环接触圆弧半径 5co 2 D； 菱锥最小 工作直径 138c o c o a xm i n h ； 菱锥最大工作直径 138c c i nm a x h ； 菱锥长度 L=2 菱锥最小直径 d x= 菱锥最大直径 d s =h/ 菱锥孔径 按照滚正轴承选取 =14 菱锥母线有效工作长度 0s m i nm a x 菱锥沿本身轴向移动量 8s SS a； 菱锥与支架凸缘 5 菱锥支架凸缘间距离 +2 菱锥支架水平移动总量 ； 输入侧加压装置 鼓形滚子中心圆直径 鼓形滚子直径 ； 鼓形滚子个数 ； 槽升角 4148277s i ct i ct 11 取 1=25 ； 出侧加压装置 钢球中心圆直径 92 钢球直径 ； 钢球个数 ； 槽升角 5331187s i 40 4 ct i ct 21 取 1=15 ； 14 度校核计算 接触点曲率半径 m o o s2 m a ； 当量曲率半径 e 1 111 e o 3c o 2 222 ； 正压力 0 97s i 0 5s i nt 5 411114g 7 67s i 21 4 0 5s i nt 5 422m i ； 接触应力 菱锥与主动盘接触处： M P g a x ， 菱锥与外环接触处： M P d a x ； 许用接触应力由【 1】表 25 2取 j=1800,上述两项计算结果均满足 j。 输入、输出轴的结构设计 输入轴： n=1000r/=3 1 8 0 031 1 8 330m i n 根据查表 15用 45钢，调度处理 取 1180 A 输出轴的最小直径显然是它装联轴器处轴的直径，据此选联轴器型号 计算转矩 3 ,查表 14 15 T=950000100003 =28650N mm 37245 N 于 ， n n ,因有键存在，轴的尺寸需加大 3% 5%，查 6表 1111 弹性柱销选 孔径取 28最小轴径段取 28称转矩和许用转速分别为 560 N m,6300r/ 选长系列， L=62轴的长度取 58了压在联轴器上，查 5表 9b=8, h=7,L=30,公差为 输出轴的设计和输入轴基本相似。 入、输出轴上轴承的选用 深沟球轴承 6，根据尺寸，选 d=35,则轴承型号为 61807 D=47, B=7, 45 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，角接触球轴承 10选取角接触球轴承 7008C，轴径取 40， D=68,B=15,a=柱滚 子 26轴承取 滚针轴承 25取 16 第四章 主要零件的校核 输出、输入轴的校核 选输出轴做校核。 输出轴的载荷分析图如下图 图 4的校核分析图 根据轴的危险截面，计算出截面处的 ,的值如下表 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 046N , 52N 587N , 92N 弯矩 M 总弯矩 8 0 0 93 5 5 07 1 8 0 22 2 矩 T 17 弯矩扭合成应力校核轴 端强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 D）的强度。轴的计算应力按公式 22 3计算。 取 = 6 5 =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。 轴承的校核 按手册选择 C=4900N 的轴承 应此轴承的基本额定静载荷 0C =4000N。验算如下： 求相对轴向载荷对应的 值。相对轴向载荷 CF a ，在表中介于 对应的 Y 为 用线性插值法求 Y= = X=Y=） 求当量动载荷 0P = 8 2 72 7 4） 验算轴承的寿命： n 67928274900100060106010 366 所以安全。 18 总 结 菱锥无级变速具有变速范围宽、输出转速低、容量大和功率恒定等一系列优点，因而目前世界上各先进工业国均对其进行了系列化生 产，并获得了广泛的应用。菱锥无级变速器的输入轴与输出轴位于同一轴线上，采用了中间体并列分流的传动结构，因而结构紧凑、体积小、单位体积的承载能力大。菱锥无级变速器采用了两套自动加压装置，各传动副之间的压紧力是与负载成正比变化的，因而不会打滑