小功率機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上小功率機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要機(jī)械無級變速器是一種調(diào)速傳動(dòng)裝置,該裝置能適應(yīng)自動(dòng)化和機(jī)械化發(fā)展需求，并且能改善機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的性能指標(biāo)。本文主要詳細(xì)闡述摩擦式機(jī)械無級變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方案選取、計(jì)算方法、潤滑密封及選材等多方面的知識，并由此給出本文中設(shè)計(jì)的無級變速器的理論的依據(jù)。該裝置的傳動(dòng)鋼球軸的偏轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)是用一種加壓裝置來實(shí)現(xiàn)推動(dòng)的，通過改變鋼球的半徑大小來實(shí)現(xiàn)鋼球外推式式無級變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速變化。本文通過研究傳動(dòng)過程中變速裝置的鋼球，主從動(dòng)輪和外環(huán)的設(shè)計(jì)原理以及它的受力情況;詳細(xì)的計(jì)算并推導(dǎo)了該種減速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的理論公式；并通過設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了具體

2、的計(jì)算設(shè)計(jì)。完成了所計(jì)算的該種傳動(dòng)變速速裝置的整體裝配圖和主要傳動(dòng)零部件的的工程圖，通過這些圖紙更加直觀的將該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理和結(jié)構(gòu)等方面的要求表達(dá)得更為清晰準(zhǔn)確。這種無級變速器具有非常實(shí)用的使用價(jià)值同時(shí)還有良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢。該種無級變速裝置可以進(jìn)行大規(guī)模的批量生產(chǎn)。其主要特點(diǎn)是：1.調(diào)速范圍空間大；2.功率穩(wěn)定性強(qiáng)；3.可以完成正反轉(zhuǎn)和升降轉(zhuǎn)速等多種模式進(jìn)行工作;4.傳動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊能力強(qiáng)；5.可以輸出較大的功率；6.使用壽命長；7.工作可靠，維修方便。關(guān)鍵詞：鋼球外錐輪式，摩擦式，機(jī)械無級變速器SMALL POWER MACHINERY VARIATOR STRUCTURE DES

3、IGNAbstract The mechanical stepless transmission is a kind of speed regulating transmission device which can meet the needs of automatic and mechanized development, and can improve the performance index of mechanical operation process.This article mainly elaborated the friction type mechanical stepl

4、ess transmission of mechanical structure, working principle, design scheme selection, calculation method, lubrication, sealing and material aspects of knowledge, and thus given in this article, the design of stepless transmission theory basis.The device of the steel shaft deflection design is to use

5、 a pressure device to realize the drive, by changing the radius of the size of the steel ball steel ball extrapolation try stepless transmission output shaft speed changes. In this paper, the design principle of the driving wheel and outer ring and its stress are studied by studying the steel ball i

6、n the transmission process. The theoretical formula of the design of the deceleration drive device is derived in detail. And the design parameters are calculated.Completed the whole calculation of this kind of variable speed transmission device and the main transmission parts of engineering drawings

7、, assembly drawings with these drawings more intuitive to the transmission mechanism to meet the requirements of the principle and structure of the expression is more clear and accurate.This kind of stepless transmission has very practical use value and has good mechanical structure and performance

8、advantages. This kind of stepless variable speed device can be used for mass production.Its main features are:1. The scope of speed regulation is large; 2. Strong power stability; 3. Can complete the work of multiple modes such as positive and negative rotation and lifting speed. 4. Stable transmiss

9、ion and strong resistance to impact; 5. Can output large power; 6. Long service life; 7. Reliable work and convenient maintenance.Key words: Steel ball outside cone，mechanical stepless transmission，friction第一章 緒論1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容：通過對比多種設(shè)計(jì)方案，并從中選擇出合適的設(shè)計(jì)方案，并對機(jī)械無級變速器傳動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。主要的過程和內(nèi)容：完成機(jī)械無級變速器變速傳

10、動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案，選取合適的電動(dòng)機(jī)，計(jì)算該類型傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，對關(guān)鍵的核心零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核和壽命計(jì)算。同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮制造成本的問題，應(yīng)使制造成本盡量的小。安裝拆卸方便,外觀要?jiǎng)蚍Q、美觀，調(diào)速靈活多變，并且不能出現(xiàn)卡死和堵轉(zhuǎn)等現(xiàn)象發(fā)生，能實(shí)現(xiàn)無級動(dòng)態(tài)的調(diào)速過程；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求。工作量要求：完成1 張整體的裝配圖，2 張傳動(dòng)的重要零部件工作圖，編寫1份畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)條件：1）輸入功率：P=1.5kW2）輸入轉(zhuǎn)速：n=1500 r/min3）調(diào)速范圍:800-2500r/min4）工作時(shí)間：兩班/8h，壽命：5 年設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）機(jī)械無極變速器調(diào)研；2）變速

11、裝置整體的方案確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3）機(jī)械無極變速器的參數(shù)確定；4）主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；5）主要零件的校核。6）整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制成套的二維設(shè)計(jì)圖紙及撰寫設(shè)計(jì)說明書。1.2機(jī)械無級變速器的發(fā)展史早在19世紀(jì)70年代，機(jī)械無級變速器就已經(jīng)開始被提出,但因?yàn)楫?dāng)時(shí)加工所需材料與制造工藝等因素的條件限制, 機(jī)械無級變速器發(fā)展極其的緩慢。直到1970年以后,一方面隨著金屬冶煉技術(shù)的日漸成熟和熱處理技術(shù)的不斷改進(jìn),高檔數(shù)控機(jī)床和精密與超精密加工等裝備的出現(xiàn)和發(fā)展,解決了機(jī)械無級變速器的研制和生產(chǎn)過程中的限制因素;另一方面,隨著生產(chǎn)制造工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)械化，以及在一些十分重要的地方要求提升機(jī)械的工作性

12、能,需要大量的廣泛使用無級變速裝置。所以在這種背景下,機(jī)械無級變速裝置得到了十分快速和廣泛的發(fā)展。開始時(shí)主要研制和生產(chǎn)的國家主要掌握在少數(shù)的發(fā)達(dá)國家手里，例如：德國、日本、美國、意大利和俄國等。產(chǎn)品大約有30多種結(jié)構(gòu)型式，但大體上可分為鏈?zhǔn)?、摩擦式、脈動(dòng)式及帶式四種類型。日本人在1987年把使用CVT作為變速傳動(dòng)裝置的汽車投放入市場得到了廣泛的關(guān)注并且獲得成功。之后歐洲也將VDT-CVT型號變速傳動(dòng)裝置用于排量為1.1-1.6L的小轎車上。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識被全球性的能源危機(jī)引發(fā)而逐漸的被提高，在積累了第一代的CVT型號變速傳動(dòng)裝置的經(jīng)驗(yàn)后，逐步研究開發(fā)了轉(zhuǎn)矩

13、更大、性能更佳的變速傳動(dòng)裝置（CVT）。當(dāng)前，全世界各大知名的汽車公司為了提高公司汽車產(chǎn)品的核心競爭力，都在極力的進(jìn)行CVT變速傳動(dòng)裝置的研究開發(fā)工作。目前在TOYOTA、NISSAN、GM和FORD等世界最為著名的汽車品牌中，銷售的轎車都使用了CVT變速傳動(dòng)裝置，全世界使用CVT作為變速傳動(dòng)裝置轎車的年產(chǎn)量已達(dá)到將近50多萬輛。值得我們格外注意的一件事是，使用CVT作為變速傳動(dòng)裝置的汽車市場中，由最初的日本、以德國為代表的歐洲等市場，已經(jīng)逐步的滲透到以美國為代表的北美市場以及中國國內(nèi)市場，因此說無級變速汽車是當(dāng)今汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。1.3機(jī)械無級變速器的研究現(xiàn)狀當(dāng)前無極變速器已經(jīng)在各

14、類機(jī)械行業(yè)中得到了十分廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，無極變速器的變速傳動(dòng)原理研究也越來越廣泛。為了實(shí)現(xiàn)無極變速，以前的機(jī)械無極變速器只依靠摩擦的方式進(jìn)行傳動(dòng)，由于摩擦傳動(dòng)方式具有不可消除的缺陷，因此很難實(shí)現(xiàn)大功率的傳動(dòng)變速過程；所以具有摩擦力小且傳動(dòng)效率高的無極變速裝置的傳動(dòng)研究已經(jīng)逐步成為當(dāng)前國內(nèi)外的主要研究方向。隨著科技近幾年來的不斷向前快速發(fā)展、新材料的不斷發(fā)展和改進(jìn)，以及加工制造技術(shù)的日益提高，以CVT作為變速傳動(dòng)裝置機(jī)器正朝著以下幾個(gè)方面提高：在結(jié)構(gòu)上，目前CVT的變速傳動(dòng)裝置在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過應(yīng)用新型材料使變速器變得更加輕巧緊湊，同時(shí)還使結(jié)構(gòu)可靠性在優(yōu)化后得到保障。在性能上，通過對傳動(dòng)裝置與鋼帶

15、的改進(jìn)使CVT的變速傳動(dòng)裝置可以廣泛的應(yīng)用于大排量的轎車，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)及嚙合部位摩擦損失的能量減少，所以CVT的變速傳動(dòng)裝置在傳動(dòng)效率方面也會有大幅度的提高。同時(shí)CVT的變速傳動(dòng)裝置與其相對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合也可以得到更多更好的操控性、節(jié)油性和舒適性，CVT和CVVT兩種型號變速傳動(dòng)裝置配合使用是當(dāng)前使用的較好的組合形式。近年來通過相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)-消化-吸收-再創(chuàng)新,機(jī)械無級變速器的研制和生產(chǎn)制造在國內(nèi)出現(xiàn)了新的發(fā)展方向。在控制系統(tǒng)上，通過對現(xiàn)有控制系統(tǒng)控制精度的改進(jìn)，使之完成對傳動(dòng)速比、離合器與夾緊力等方面的控制。同時(shí)對轎車在不同路況下的動(dòng)力需求也更加貼切，而動(dòng)力的需求控制是一臺優(yōu)質(zhì)CVT型號變速傳

16、動(dòng)裝置的前提條件。汽車產(chǎn)業(yè)是我國重要的民族工業(yè)之一，并且我國汽車銷售市場有巨大的發(fā)展空間。使用自行研究開發(fā)生產(chǎn)以CVT作為變速傳動(dòng)裝置，它的成本基本沒有太大的變化，這一點(diǎn)充分的說明了以CVT作為變速傳動(dòng)裝置的汽車市場前景十分樂觀。在世界范圍內(nèi)，發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮钠囀袌鲈谥袊?，CVT的變速傳動(dòng)裝置技術(shù)在各種中小型汽車發(fā)展史上具有十分重要的變革意義。在所有的無級變速傳動(dòng)裝置中，應(yīng)用廣泛的無級變速傳動(dòng)裝置是金屬帶式無級變速器，所以攻克CVT的變速傳動(dòng)裝置傳動(dòng)原理和控制方式等關(guān)鍵核心的技術(shù)，對我國國產(chǎn)轎車的性能改善，并對我國挑戰(zhàn)國外發(fā)達(dá)國家在CVT方面的技術(shù)具有十分重要的意義。它不僅能能帶來巨大的社會和

17、經(jīng)濟(jì)效益，還對我國汽車工業(yè)的繁榮發(fā)展和相關(guān)工業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。1.4機(jī)械無級變速器的特點(diǎn)和應(yīng)用作為變速傳動(dòng)裝置技術(shù)即無級變速技術(shù)，它的主、從動(dòng)輪工作半徑可以改變，采用主、從動(dòng)輪和控制裝置的配合使用來傳遞動(dòng)力。是一種在一定的輸人轉(zhuǎn)速情況下來保證輸出轉(zhuǎn)速可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)不間斷變化的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。該裝置包含：調(diào)速、變速傳動(dòng)及加壓和輸出機(jī)構(gòu)。無極變速傳動(dòng)裝置近年來已在汽車行業(yè)開始廣泛的使用無級調(diào)速裝置，目前在汽車上以CVT作為調(diào)速的傳動(dòng)裝置大部分都是采用摩擦傳動(dòng)，其磨損嚴(yán)重，功率小效率低，主要通過摩擦力來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。無級變速傳動(dòng)裝置在汽車上的實(shí)際應(yīng)用，大大的提高了汽車的使用性能，同

18、時(shí)也帶動(dòng)無極變速器在汽車上的廣泛發(fā)展， CVT的變速傳動(dòng)裝置技術(shù)是推動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展最有前景的一種有力式。由于CVT的變速傳動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)速比的無極連續(xù)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)和變速傳動(dòng)裝置的最佳匹配，大大的降低了汽車的排放量，提高了整體的性能。目前在汽車上用無極變速傳動(dòng)裝置作為傳動(dòng)系統(tǒng)，有非常大的發(fā)展空間，促使CVT的整個(gè)系統(tǒng)往機(jī)械化、自動(dòng)化方面發(fā)展。而其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于拆卸、價(jià)格合理，已經(jīng)使CVT廣泛應(yīng)用在紡織、冶金、石油化工、制藥、和電子等領(lǐng)域的機(jī)器中。1.5 本文研究的內(nèi)容本文主要是對機(jī)械無極變速器的發(fā)展背景、特點(diǎn)進(jìn)行概述。通過傳動(dòng)比的計(jì)算，確定本次設(shè)計(jì)無極變速器的調(diào)速范圍，以及給

19、定的功率參數(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版表10.3-1中選擇，從28種原理方案中選擇出符合參數(shù)條件的六種原理方案；并對符合條件的原理方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析對比，從中選擇出鋼球外推輪式作為本次設(shè)計(jì)的原理方案。并對軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核進(jìn)行詳細(xì)的說明，此外還對調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、受力情況分析及加壓裝置等方面的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說明，并且繪制出整體的裝配圖、重要的非標(biāo)零部件圖。通個(gè)以上的說明，設(shè)計(jì)出本文選擇的以鋼球外推輪式為原理方案的無極變速器。第二章 機(jī)械無級變速器總體方案2.1電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的計(jì)算2.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇所需設(shè)計(jì)的鋼球外錐式無級變速器的主要技術(shù)參數(shù)為：輸入轉(zhuǎn)速,輸入功率，調(diào)速區(qū)間在的范圍內(nèi)

20、。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表19-1中查得：型電動(dòng)機(jī)（）符合。2.1.2傳動(dòng)比的計(jì)算變速比： 傳動(dòng)比： 根據(jù)變速比、傳動(dòng)比以及給定的功率參數(shù)選擇合適的原理方案，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版表中查得，其中有六種原理方案符合本次的設(shè)計(jì)參數(shù)。2.2機(jī)械無極變速器原理方案2.1.1鋼球長錐式無級變速器 圖1 RC型變速器結(jié)構(gòu)簡圖 圖2 RC型變速器的機(jī)械特性圖1是一種鋼球長推錐式無級變速傳動(dòng)裝置的工作原理簡圖。不需要加壓裝置，而是通過鋼環(huán)的彈性楔緊作用就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓。由于兩對分離輪被兩軸線平行的長錐替代，并且通過移動(dòng)的鋼環(huán)來實(shí)現(xiàn)連續(xù)變速的，其調(diào)速范圍由于長錐的錐度較小而受到一定的限制，且結(jié)構(gòu)簡單。機(jī)械特性如圖2

21、所示。特性參數(shù)為：變速比,傳動(dòng)比 ,機(jī)械效率，輸入功率。RC型變速器可實(shí)現(xiàn)升速和降速功能，一般用于機(jī)床和紡織機(jī)械等，有自緊作用不需加壓裝置。2.1.2滾輪平盤式無極變速器原理簡圖如上圖所示，通過小齒輪左右滑動(dòng)，改變工作半徑來改變傳動(dòng)比。特性參數(shù)：。滾輪平盤式無級變速器屬于相交軸，升、降速型，可逆轉(zhuǎn)；用于機(jī)床、計(jì)算機(jī)構(gòu)、測速機(jī)構(gòu)。2.1.3鋼環(huán)分離錐型無級變速器圖1原理簡圖圖2機(jī)械特性特性參數(shù)：。鋼環(huán)分離錐式是平行軸分布同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對稱調(diào)速功能的一種變速裝置，鋼環(huán)自緊加壓；用于機(jī)床，紡織機(jī)械等。2.1.4齒鏈?zhǔn)剑ɑ湥o極變速器圖1原理簡圖圖2機(jī)械特性特性參數(shù)：。齒鏈?zhǔn)綗o極變速器是平行軸分布同時(shí)

22、可實(shí)現(xiàn)對稱調(diào)速功能的一種變速裝置；廣泛用于紡織、重型機(jī)械和無滑差機(jī)床等各個(gè)領(lǐng)域。2.1.5普通V帶、寬V帶、塊帶式無極變速器圖1原理簡圖特性參數(shù)：(寬V帶、塊帶），（寬V帶），(塊帶式);(普通V帶)，。其屬于平行軸，對稱調(diào)速，尺寸大；用于機(jī)床、印刷機(jī)械、電工、橡膠、農(nóng)機(jī)、紡織、輕功機(jī)械等。2.1.6鋼球外錐輪式無級變速器圖1原理簡圖圖2機(jī)械特性圖1中，通過鋼球的擠壓改變中間元件的半徑來改變傳動(dòng)比。特性參數(shù)：。屬于同軸線，升降速型，對稱調(diào)速；用于紡織、電影機(jī)械、機(jī)床等。2.3方案的比較與選擇通過對比上述六種設(shè)計(jì)方案并從中選出合理的設(shè)計(jì)方案。方案1：鋼球長錐式無級變速傳動(dòng)裝置在結(jié)構(gòu)上簡單，并且由

23、于在調(diào)速過程中控制鋼環(huán)移動(dòng)的裝置設(shè)計(jì)難度系數(shù)過大，需要高精密的裝置才能實(shí)現(xiàn)，故對增大材料和設(shè)計(jì)的難度，增加其制造成本。因此設(shè)計(jì)顯得不合理。方案2：滾輪平盤式無極變速器機(jī)構(gòu)簡單，在調(diào)速時(shí)控制齒輪移動(dòng)裝置復(fù)雜，且兩個(gè)齒輪在移動(dòng)中嚙合困難，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，故可行性低。方案3：鋼環(huán)分離錐式無極變速器用兩平行的錐輪代替分離輪，通過鋼環(huán)移動(dòng)來變速。由于錐輪的錐度小，則變速范圍受到限制，選擇空間小。而且因?yàn)殇摥h(huán)內(nèi)錐頂點(diǎn)與錐輪頂點(diǎn)的位置不一致，及其容易發(fā)生幾何滑動(dòng)，降低了傳動(dòng)效率，故實(shí)際符合情況低。方案4：齒鏈?zhǔn)綗o極變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且齒鏈工作時(shí)噪聲大，對潤滑需求和潤滑油的質(zhì)量要求大，及工作時(shí)有一定沖擊，使其

24、傳動(dòng)不平穩(wěn)，可靠性降低，故選擇性低。方案5：V帶式無極變速器結(jié)構(gòu)簡單，并且負(fù)載過大時(shí)皮帶容易打滑、彈性滑動(dòng)、發(fā)熱等現(xiàn)象，能量大損失大，造成傳動(dòng)效率降低，所以可選性低。方案6：外錐輪式無級變速器不僅結(jié)構(gòu)較簡單，且該種無級變速器還有以下特點(diǎn)：（1）輸入軸與輸出軸選用相同的軸，并且軸的結(jié)構(gòu)對稱，加工制造方便，輸入、輸出端互換性良好。（2）傳動(dòng)效率高和恒功率輸出的優(yōu)點(diǎn)。（3）變速范圍大。（4）有自動(dòng)加壓裝置。（5）能再運(yùn)行過程中調(diào)速。（6）傳動(dòng)功率比較大。因此選擇此變速器方案為設(shè)計(jì)方案，對該原理方案中實(shí)現(xiàn)調(diào)速原理與傳動(dòng)比的計(jì)算公式進(jìn)行分析推理，同時(shí)對該變速器的裝置進(jìn)行部分優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.4鋼球外錐輪式無

25、級變速器調(diào)速原理分析圖1圖1為外錐式無級變速器調(diào)速的原理圖。在圖1中的中間輪為鋼球，接觸方式是點(diǎn)接觸。通過改變中間輪的回轉(zhuǎn)軸線傾斜角來改變兩側(cè)的工作半徑從而實(shí)現(xiàn)變速的功能。通過對該圖的原理進(jìn)行分析推導(dǎo)，得出傳動(dòng)比與傾斜角、鋼球工作半徑、及錐面直徑的關(guān)系，即傳動(dòng)比與傾斜角的關(guān)系，如下所示。如圖1所示： R為鋼球的半徑，為錐輪錐頂半角，取。由圖得而即則同理可推得在三角形OMN中，在三角形OEF中，從而得到兩側(cè)工作半徑、之間的關(guān)系，即從圖1中可得：在三角形POM中，在三角形COF中，則通過化簡得到兩個(gè)錐輪的直徑相等，即在接觸點(diǎn)F的線速度為：在接觸點(diǎn)M的線速度為：同一個(gè)鋼球上任意點(diǎn)的角速度都相等，從而

26、兩點(diǎn)間的線速度之比等于其半徑大小之比，即傳動(dòng)比通過以上的分析推理，得出該原理方案的傳動(dòng)比與傾斜角的關(guān)系，即，因此，該方案的調(diào)速原理就是傳動(dòng)比與鋼球回轉(zhuǎn)軸線的傾斜角有關(guān)，即此傳動(dòng)比隨著回轉(zhuǎn)軸線的傾斜角改變而改變。第三章 鋼球外錐輪式無級變速器重要零部件的計(jì)算3.1主、從動(dòng)軸上錐輪與鋼球的計(jì)算1.試確定傳動(dòng)件的主要尺寸 選材料：鋼球、外環(huán)、錐輪及加壓盤等關(guān)鍵零部件均使用的是材料，摩擦系數(shù)，表面硬度為，許用接觸應(yīng)力，傳動(dòng)件，加壓元件。2.預(yù)選有關(guān)參數(shù)為：傳動(dòng)鋼球個(gè)數(shù)為，錐輪錐頂半角為，加壓鋼球數(shù)為，錐輪與鋼球之間的直徑比, 載荷系數(shù), 機(jī)械效率。3.有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 由調(diào)速范圍r/min 傳動(dòng)比

27、鋼球支撐軸承的極限轉(zhuǎn)角： （增速方向） （減速方向）4.確定傳動(dòng)鋼球的直徑 曲率系數(shù)： 由，根據(jù)值查表（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4）得，則，代入公式 表3-1 單位mmP3.00.750.5369.8563.557.1547.6255118.475107.95101.688.976.269.8563.557.1547.625426112.125101.688.976.269.8563.557.1547.6254236.5137101.688.976.269.8563.557.1547.6254236.513888.976.269.85通過計(jì)算的傳動(dòng)鋼球直徑，以及輸入

28、功率從表3-1中選取標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)鋼球直徑，取mm。錐輪的直徑mm圓整取則驗(yàn)算接觸應(yīng)力由于接觸應(yīng)力介于材料Gr15的許用接觸應(yīng)力區(qū)間內(nèi)，所以該計(jì)算過程的參數(shù)可以滿足需求。5. 相關(guān)尺寸計(jì)算鋼球中心圓直徑 鋼球側(cè)隙 外環(huán)內(nèi)徑Dr由公式 外環(huán)軸向截面圓弧半徑R 取 錐輪工作圓之間的軸向距離為 取3.2加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.鋼球式自動(dòng)加壓裝置該加壓裝置由加壓盤、保持架、鋼球、彈簧和摩擦輪等零件組成，加壓盤均布的每個(gè)V行槽內(nèi)都有一個(gè)鋼球，加壓盤和摩擦輪之間靠改變調(diào)整墊圈的厚度來調(diào)整彈簧的預(yù)壓力及變形量來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓的。2.加壓裝置主要參數(shù)計(jì)算加壓盤作用直徑 式中D1錐輪的直徑。加壓盤V行槽的傾角 取 其中

29、 錐輪錐頂半角； f錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。 由加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式得： =取滾子個(gè)數(shù)，橫向中間截面的半徑尺寸為 ，軸向截面內(nèi)圓弧半徑尺寸為。檢驗(yàn)其強(qiáng)度：每個(gè)加壓滾子上法向壓緊力： 加壓滾子曲率系數(shù)根據(jù)，系數(shù)，則，選取計(jì)算出加壓盤的最大接觸應(yīng)力為：由校核強(qiáng)度 ，滿足設(shè)計(jì)要求。3.3調(diào)速渦輪槽型曲線的計(jì)算通過對圖的分析，計(jì)算調(diào)速渦輪槽型曲線的尺寸。圖3-2調(diào)速渦輪的槽型曲線在調(diào)速過程中，蝸輪轉(zhuǎn)角通常在的區(qū)間內(nèi)變化。槽型曲線用圓弧曲線進(jìn)行代替，同時(shí)變速槽的中心線也一定要通過A,B,C三點(diǎn)，它們的極坐標(biāo)（點(diǎn)為極點(diǎn)）分別為：其中定出A,B,C三點(diǎn)位置并用作圖法作出相應(yīng)的圓弧半徑及圓心，槽寬取。3.4輸入、

30、輸出軸的計(jì)算1.輸入軸上零件的裝配方案的擬定軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提條件是預(yù)先完成軸上零件的裝配方案，即完成軸上主要零件的裝配方向、順序和配合關(guān)系。所以該裝配方案對軸的基本形式起到了決定性作用。本文選擇的裝配方案上零件有軸承端蓋、軸承、加壓裝置、套筒、錐輪等零部件來裝配，具體見裝配圖。2.輸入軸上零件的定位軸上零件均要進(jìn)行軸向和周向定位，其目的是保證其準(zhǔn)確的工作位置工作效率，避免軸上零件受力時(shí)發(fā)生軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)。定位方式采用的是軸肩、套筒和軸承端蓋等零件確保的。3.計(jì)算輸入軸的最小軸徑選取軸的材料為經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45鋼，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材中表15-3可知，則有： 4.由軸向定位要求確定輸入軸的各段

31、尺寸圖3-3 輸入軸與錐輪連接處為輸入軸的最小直徑，錐輪的工作直徑為，為了保證軸與錐輪配合對稱性良好，采用錐輪標(biāo)準(zhǔn)的推薦直徑為。即軸安裝錐輪為過渡配合，故取，軸安裝加壓盤及軸承，通過花鍵來實(shí)現(xiàn)對錐輪端面的固定，從而結(jié)合軸徑的選擇選取花鍵尺寸為，則軸的尺寸為，軸段上的軸肩對上的軸承起定位作用，取，軸段安裝一軸承，取該段，軸安裝軸承端蓋，對軸承擋圈有定位作用，取，直接采用氈圈密封，軸安裝V帶，取，。到這已基本上完成了軸的各段直徑和長度。其中，退刀槽的槽寬2mm,深2mm。由表6-1（機(jī)械設(shè)計(jì)教材）查得I軸上平鍵截面: ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度，軸上平鍵截面: ，長度。為保證軸與錐輪的對中性良好，

32、所以選擇其配合為。參考表15-2取軸端倒角為。為減少工藝和和保證軸良好的互換性，并根據(jù)輸出軸上的最小軸直徑估算為，輸入軸上的最小軸徑符合要求，所以本文選擇主、從動(dòng)軸完全相同的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.5軸承的選取由于滾動(dòng)軸承不僅可以承受徑向力作用，還可以承受軸向力作用，并且根據(jù)軸的受力情況和工作要求，初步選擇滾動(dòng)軸承。軸上的軸承主要用來平衡軸的軸向載荷，由在表（機(jī)械設(shè)計(jì)成設(shè)計(jì)）中選擇型號為的角接觸軸承（摘自）。軸段主要承受徑向載荷作用，只需在軸V段上安裝深溝球軸承配合承受徑向載荷即可，根據(jù)，故從表13-2（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)）選取型號為深溝球軸承（摘自）。3.6端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算軸承及變速器的結(jié)構(gòu)決定了端蓋

33、的尺寸，左右兩端的端蓋相同，其結(jié)構(gòu)和計(jì)算公式由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表4-15選取，具體見裝配圖。圖3-4 凸緣式軸承端蓋3.7調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)調(diào)速機(jī)構(gòu)的作用：按工作要求，通過改變傳動(dòng)鋼球回轉(zhuǎn)軸線的傾斜角使其工作半徑變化，來改變其傳動(dòng)比來輸出速度，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。變速器中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)不同，其調(diào)速機(jī)構(gòu)也不同，但基本原理都是調(diào)速時(shí)使?jié)L動(dòng)體沿另一物體表面作相對運(yùn)動(dòng)的方式，一般是直線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)(擺動(dòng))兩種力式7。因此將調(diào)速機(jī)構(gòu)分為以下兩大類：（1）使?jié)L動(dòng)體移動(dòng)來改變工作半徑的一種調(diào)速機(jī)構(gòu)。（2）通過使?jié)L動(dòng)體的回轉(zhuǎn)軸線的偏轉(zhuǎn)來改變工作半徑的一種調(diào)速機(jī)構(gòu)。本文選用第二種調(diào)速機(jī)構(gòu)，通

34、過渦桿與渦輪組合而成的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過渦桿與渦輪控制鋼球圍繞其軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，改變鋼球主、從動(dòng)側(cè)工作半徑來調(diào)速。采用單頭蝸桿來增加自鎖性，設(shè)計(jì)時(shí)保證調(diào)速渦輪避免與其它零件發(fā)生干涉7。傳動(dòng)鋼球回轉(zhuǎn)軸偏角與手輪轉(zhuǎn)角關(guān)系為：2. 圓柱蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求反行程具有自鎖性，即蝸桿帶動(dòng)渦輪。則蝸桿的齒數(shù)，由于是動(dòng)力傳動(dòng)，根據(jù)推薦值取（機(jī)械設(shè)計(jì)表11-1），則傳動(dòng)比。本次設(shè)計(jì)用蝸桿傳動(dòng)控制鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)，因轉(zhuǎn)動(dòng)速度不會太大，故采用浸油潤滑。故取輸入轉(zhuǎn)速則渦輪上的轉(zhuǎn)矩其中因工作載荷穩(wěn)定，故取,由表11-5(機(jī)械設(shè)計(jì))選取使用系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速不高、沖擊小取動(dòng)載系數(shù)。則載荷系數(shù)根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅且

35、蝸桿螺旋齒面硬度，從表11-7中查得渦輪的許用應(yīng)力。則由式11-10（機(jī)械設(shè)計(jì)）得：因，從表11-2（機(jī)械設(shè)計(jì)）中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑。由表11-3（機(jī)械設(shè)計(jì)）中的計(jì)算公式得出以下幾個(gè)表中渦輪、蝸桿的基本參數(shù)。表3-2 蝸桿基本尺寸 模數(shù)軸向齒距分度圓直徑頭數(shù)直徑系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑值表3-3 渦輪基本尺寸渦輪齒高（mm）渦輪齒頂高（mm）渦輪齒根高（mm）蝸輪分度圓直徑（mm）渦輪喉圓直徑（mm）蝸輪齒根圓直徑（mm）渦輪咽喉母圓半徑（mm）8.844.8248256238.431.5表3-4 渦輪、蝸桿匹配參數(shù)中心距傳動(dòng)比模數(shù)壓力角蝸桿頭數(shù)渦輪齒數(shù)分度圓導(dǎo)程角渦輪變位系數(shù)159.56

36、241620生產(chǎn)制造過程中，曲線槽與支承軸的側(cè)隙0.05mm左右，過大可能導(dǎo)致沖擊現(xiàn)象，造成支承軸彎曲或折斷，蝸輪上的槽要嚴(yán)格控制其圓周不等分性7，避免造成因鋼球轉(zhuǎn)速不一而導(dǎo)致的磨損和溫升過高等現(xiàn)象發(fā)生。第4章 主要零件的校核4.1輸入、輸出軸的校核圖4-1依據(jù)圖4-1中軸的結(jié)構(gòu)簡圖做出軸的計(jì)算簡圖。圖4-2轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力從輸入、輸出軸的彎矩和扭矩圖中可以得出:軸的截面C是軸的最為危險(xiǎn)的截面，截面C處的的計(jì)算數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1載荷水平面H垂直面V支反力F,彎矩M總彎矩扭矩T按彎扭合成應(yīng)力對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核，只需校核軸上最危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度即可保證軸的強(qiáng)度安全，由（機(jī)械設(shè)計(jì)）第十五章中式15-5和表4-1中最危險(xiǎn)截面C的數(shù)據(jù)可知：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取4。軸的計(jì)算表達(dá)式為：之前選定軸的材料為經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45鋼，按照表15-1（機(jī)械