3178 摩擦式無級變速器結構設計,摩擦,磨擦,無級,變速器,結構設計 摩擦式無級變速器結構設計目 錄摘要 ………………………………………………………………….2第一章 緒論 ............................................................................................4§1.1 機械無級變速器的發(fā)展概況 ......................................................................4§1.3 無級變速研究現(xiàn)狀 ......................................................................................5§1.5 畢業(yè)設計內容和要求 ..................................................................................8第二章 摩擦無級變速器的機械特性加壓裝置和調速機構 .................9§2.1 機械特性 ......................................................................................................9§2.2 調速操縱機構 ............................................................................................11§2.3 加壓裝置 ....................................................................................................11第三章 摩擦式無級變速器設計說明和計算過程 ...............................13§3.1 摩擦機械無級變速器的工作原理 ............................................................13§3.2 摩擦無級變速器的特點 ............................................................................14§3.3 錐輪的設計與計算 ....................................................................................14§3.4 鋼環(huán)的設計與計算 ....................................................................................18§3.5 軸系的設計 ................................................................................................22§3.6 軸的結構設計 ............................................................................................23第四章 主要零件的校核 ......................................................................25§4.1 . 輸出，輸入軸的校核 ................................................................................25§4.2 . 軸承的校核 ................................................................................................26第六章 畢業(yè)設計總結 ..........................................................................27第七章 致謝詞 ......................................................................................28參考文獻資料 ..........................................................................................29附錄： 文獻翻譯 ....................................................................................30摩擦式機械無級變速器結構設計摘要無級變速器傳動是指在某種控制的作用下，使機器的輸出軸轉速可在兩個極值范圍內連續(xù)變化的傳動方式。而無級變速器是這樣的一種裝置，它具有主動和從動兩根軸，并能通過傳遞轉矩的中間介質（固體、流體、電磁流）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來，以傳遞動力。當對主、從動軸的聯(lián)系關系進行控制時，即可使兩軸間的傳動比發(fā)生變化（在兩極值范圍內連續(xù)而任意地變化） 。用固體作為中間介質的變速器稱為機械無級變速器。它和定傳動比傳動及有級變速傳動（它只有有限的幾種傳動比）相比，能夠根據(jù)工作需要在一定范圍內連續(xù)變換速度，以適應輸出轉速和外界負載變化的要求；因而在現(xiàn)代機械傳動領域內占有重要地位。摩擦式無級變速器的創(chuàng)制已有近百年的歷史，由于受到鋼材材質、加工工藝水平和潤滑油料品質三個因素的限制而未能得到廣泛應用。近 20 年來，由于真空冶煉技術的應用、超精密工藝的日臻完善以及潤滑油料摩擦特性方面的改進，使得機械無級變速器已經(jīng)系列化生產(chǎn)，并以通過部件的形式供應于市場。近十年來，由于能源危機的出現(xiàn)，人們對機械無級變速器在交通運輸工具上應用又進行了大量的研究，并取得了一定的成效。目前對摩擦無級變速器的傳動機理研究得并不充分，因此有待深入研究機理，選擇和發(fā)展新的潤滑劑，以進一步提高摩擦拖動率；其次是研究具體結構設計的合理性與優(yōu)化問題，以及關于無級變速器應用的研究。關鍵詞：無級變速器；傳動比；摩擦；潤滑；the structure of the friction machine CTV designSummaryHave no the class gearbox spread to mean under the function that is a certain to control, make the exportation stalk of machine turn soon can at two pole is worth the continuous variety in the scope of spread a way.But have no class gearbox is such a kind of device, it has active with from move two stalks, and can pass to deliver the middle of turning the Ju to lie quality(the solid, fluid and electromagnetism flows) to contact two stalks directly or indirectly to deliver power.When to lord, from move an axial contact relation to carry on a control, can immediately make spreading of 2 compare occurrence variety.(be worth to change in a row but at will inside the scope in two poles)Use solid as the gearbox that in the center lies quality to is called a machine to have no class gearbox.It and certainly spread compare spread and have class to become to soon spread(it only limited few kinds spread a ratio) to compare, can according to work demand in the continuous transformation speed inside the certain scope, turn by orientation exportation soon and the external world load the request of variety;As a result spread to occupy an important position inside the realm in the modern machine.Friction type's hasing no creating of class gearbox to make has already had the history of hundred years, because of be subjected to a steel material material and process craft level and lubricant and anticipate quality three restrictions of factor but can not get an extensive application.About 20 in the last yearses, attain because of the day of vacuum Ye chain technical application, super precise craft perfect and the lubricant anticipates the improvement of rubbing the characteristic and makes the machine have no class gearbox the series have already turned production, and the form that passes a parts is supplied to a market.In the last 10 years, because of the emergence of the energy crisis, people to machine have no class gearbox the application carried on a great deal of research again on the transportation tool, and obtained certain result.Must combine insufficiency towards rubbing non- class gearbox the research spreading a motive reason currently, therefore need thorough lubricant that study mechanism, choice and development's are new to raise rub and drag along a rate further;Secondly study the rationality that the concrete structure designs with excellent turn a problem, and concerning the research that has no class gearbox application.Keyword:Have no class gearbox;Spread a ratio;Rub;Lubricate;第一章 緒論§1.1 機械無級變速器的發(fā)展概況無級變速器分為機械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器三種，但本設計任務要求把無級變速器安裝在自行車上，所以一般只能用機械無級變速器，所以以下重點介紹機械無級變速器。機械無級變速器最初是在 19 世紀 90 年代出現(xiàn)的，至 20 世紀 30 年代以后才開始發(fā)展，但當時由于受材質與工藝方面的條件限制，進展緩慢。直到 20 世紀 50 年代，尤其是 70 年代以后，一方面隨著先進的冶煉和熱處理技術，精密加工和數(shù)控機床以及牽引傳動理論與油品的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產(chǎn)無級變速器的限制因素；另一方面，隨著生產(chǎn)工藝流程實現(xiàn)機械化、自動化以及機械要改進工作性能，都需要大量采用無級變速器。因此在這種形式下，機械無級變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國家有美國、日本、德國、意大利和俄國等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈式、帶式和脈動式四大類約三十多種結構形式。國內無級變速器是在 20 世紀 60 年代前后起步的，當時主要是作為專業(yè)機械配套零部件，由于專業(yè)機械廠進行仿制和生產(chǎn)，例如用于紡織機械的齒鏈式，化工機械的多盤式以及切削機床的 Kopp 型無級變速器等，但品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大，年產(chǎn)量僅數(shù)千臺。直到 80 年代中期以后，隨著國外先進設備的大量引進，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動流水線的迅速發(fā)展，對各種類型機械無級變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠才開始建立并進行規(guī)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開展了該領域的研究工作。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國外現(xiàn)有的幾種主要類型結構的無級變速器，在國內皆有相應的專業(yè)生產(chǎn)廠及系列產(chǎn)品，年產(chǎn)量約 10 萬臺左右，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需要。與此同時，無級變速器專業(yè)協(xié)會、行業(yè)協(xié)會及情報網(wǎng)等組織相繼建立。定期出版網(wǎng)訊及召開學術信息會議進行交流。自 90 年代以來，我國先后制定的機械行業(yè)標準共 14 個：JB/T 5984-92 《寬 V 帶無級變速裝置基本參數(shù)》JB/T 6950-93 《行星錐盤無級變速器》JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器》JB/T 6952-93 《齒鏈式無級變速器》JB/T 7010-93 《環(huán)錐行星無級變速器》JB/T 7254-94 《無級變速擺線針輪減速機》JB/T 7346-94 《機械無級變速器試驗方法》JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動無級變速器》JB/T 7668-95 《多盤式無級變速器》JB/T 7683-95 《機械無級變速器 分類及型號編制方法 》§1.2 機械無級變速器的特征和應用機械無級變速器是一種傳動裝置，其功能特征主要是：在輸入轉速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉速在一定范圍內連續(xù)變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉過程中各種不同工況的要求；其結構特征主要是：需由變速傳動機構、調速機構及加壓裝置或輸出機構三部分組成。機械無級變速器的適用范圍廣，有在驅動功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調節(jié)轉速以產(chǎn)生相應的驅動力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應減慢攪拌速度） ；有根據(jù)工況要求需要調節(jié)速度者（如起重運輸機械要求隨物料及運行區(qū)段的變化而能相應改變提升或運行速度，食品機械中的烤干機或制藥機械要求隨著溫度變化而調節(jié)轉移速度） ；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調節(jié)速度者（如斷面切削機床加工時需保持恒定的切削線速度，電工機械中的繞線機需保持恒定的卷繞速度，紡織機械中的漿紗機及輕工機械中的薄膜機皆需調節(jié)轉速以保證恒定的張力等） ；有為適應整個系統(tǒng)中各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調運轉速度以及需要配合自動控制者（如各種各樣半自動或自動的生產(chǎn)、操作或裝配流水線） ；有為探求最佳效果而需變換速度者（如試驗機械或李心機需調速以獲得最佳分離效果） ；有為節(jié)約能源而需進行調速者（如風機、水泵等） ；此外，還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化而進行速度調節(jié)以及實現(xiàn)自動或程序控制等。綜上所述?？梢钥闯霾捎脽o級變速器，尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉矩，能更好的適應各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，適應產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。故無級變速器目前已成為一種基本的通用傳動形式，應用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、電工、起重運輸?shù)V山冶金、工程、農業(yè)、國防及試驗等各類機械?！?.3 無級變速研究現(xiàn)狀機械無級變速器傳動具有結構簡單、操縱方便、傳動效率高、恒功率特性好、噪聲低等優(yōu)點，因此，能適應變工況工作、簡化傳動方案，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要求，在工業(yè)界受到越來越多的重視和采用。目前已經(jīng)較多地應用于車輛、拖拉機和工程機械、船舶、機床、輕紡化工業(yè)機械、起重機械和試驗設備中。摩擦式無級變速器的創(chuàng)新已有近百年的歷史，由于受到鋼材材質、加工工藝水平和潤滑油料品質三個因素的限制而未能得到廣泛應用。近二十年來，由于真空冶煉技術的應用、超精度工藝的日臻完善以及潤滑油料摩擦特性方面的改進，使得機械無級變速器的研究與應用有了較大的發(fā)展；一些傳動性能較好的機械無極變速其已經(jīng)系列化生產(chǎn)，并通過部件的形式供應于市場。近十年來，由于能源危機的出現(xiàn)，人們對機械無級變速器在交通運輸工具上的應用又進行了大量的研究，并取得一定成效。我國紡織工業(yè)系統(tǒng)自 1960 年開始對 PIV 型臉是無級變速器進行了仿制，現(xiàn)已系列生產(chǎn)。其他如 Kopp-B、Kopp-K、FU 型無級變速器和 U 型卷繞無級變速器也進行了研制，并在紡織機械的半自動化和試驗設備上取得了很好的使用效果，但尚未形成系列生產(chǎn)，供應還得不到保障，這說明我國機械制造業(yè)對其發(fā)展重視還不夠。目前對摩擦無級變速器的傳動機理研究得并不充分，因此有待深入研究機理，選擇和發(fā)展新的潤滑劑，進一步提高摩擦拖動率；其次是研究具體結構設計的合理性和優(yōu)化問題，以及關于無級變速器應用的研究?！?.4 機械無級變速器的選用和潤滑密封一、機械無級變速器的選用機械無級變速器的種類繁多，在設計和選用時，必須綜合考慮實際使用條件與變速器的結構和性能特點。使用條件中包括：（1）工作機械的變速范圍；（2）最高速時所需的轉矩和功率；（3）最常使用的轉速和轉矩；（4）負載變動情況；（5）使用時間（時/日） ；（6）升速與降速情況；（7）啟、制動頻繁程度；（8）有無正反向使用要求及其頻繁程度；（9）換算到變速器輸出軸上的工作機械的轉動慣量等。對于變速器本身來說，主要是考慮其功率和運動特性。在仔細考慮了上述諸因素后，才有可能正確地選用無級變速器的類型、尺寸和容量。（一）類型選擇1.機械特性選擇變速器的類型時，應首先明確機械本身在整個變速器范圍內對功率或轉矩的要求。然后結合各種無級變速器的功率（或轉矩）特性曲線進行選用。例如：機床的主傳動系統(tǒng)在全變速范圍內，傳動功率基本恒定，這時只能選用Kopp-K、Kopp-B、FU 型和寬三角帶式無級變速器。對于機床的進給系統(tǒng)，則要求在相當寬的變速范圍內傳遞恒定轉矩，而不要求恒功率特性；這時可考慮采用 OM、NS 和 RC 型等變速器。當然，滿足恒功率使用要求的無級變速器亦可用于恒轉矩的使用場合。因為恒功率型無級變速器的變速范圍都比較小，遠不及恒轉矩型者，所以不適用機床進給系統(tǒng)。2.轉速特性（1）轉速范圍 機械的工作轉速范圍也是選擇無級變速器類型的重要依據(jù)。因此，必須了解各種無級變速器的輸出轉速范圍，以免在機械傳動鏈中出現(xiàn)轉速猛降或者相反的不合理現(xiàn)象。（2）運動平穩(wěn)性 脈動式和齒鏈式無級變速器的輸出角速度有一定的不均勻性，因而不適用于運動平穩(wěn)性要求的場合，如磨床主傳動系統(tǒng)。3.安裝場地要求（1）由于各種機械無級變速器的結構和工作原理不同，因此，在相同的傳動功率情況下，其體積將有很大差異。分離傳動的機械對變速器沒有嚴格要求；而集中傳動時將十分重視體積問題，這就有必要了解各種無級變速器的功率容積比率。（2）各種無級變速器的輸出軸與輸入軸線的相對位置有所不同。有的是同軸線的；有的兩軸平行并有一定距離要求；還有一些無級變速器的輸出軸于輸入軸是相交或交錯的；選用時應注意這些問題。（3）某些機器要求變速器臥式安裝，而另一些機器則要求立式裝配，這時必須考慮無級變速器立式安裝的可能性。如齒鏈式、寬三角帶式無級變速器就不適合在軸線與地面呈垂直狀態(tài)下使用。（4）某些使用場合，對清潔、塵埃問題要求十分嚴格。如果某種無級變速器從功率特性和轉速范圍考慮是適用的，但不能滿足清潔要求，則仍不可用，如開式帶式無級變速器由于帶的磨損將會污染環(huán)境。4.操作要求（1）調速 少數(shù)無級變速器既可在停車時變速，也可在運轉過程中調速，而大多數(shù)無級變速器則只能在運轉過程中才能調速，在使用時，必須按操作要求進行工作。（2）調速時間、手輪上使用的最大力矩。（3）手輪轉動圈數(shù)與轉速變化之間的關系等。5.其它問題：如振動、噪聲、溫升、滑動率、空載功率以及遠距離自動控制的可能性等。對于上述這些問題予以綜合考慮，根據(jù)我的功率、轉速、調速比等數(shù)據(jù)，選定鋼環(huán)式無級變速器。(二)機械無級變速器的潤滑與密封（一）潤滑方式與潤滑油1 潤滑方式一般的金屬摩擦式無級變速器靠浸油飛濺潤滑。這種潤滑方式的優(yōu)點是無需另加潤滑裝置，結構簡單、工作可靠。但在啟動前必須檢查油位，停車時必須保證油位在標準線上。如果油量過多，則在運轉過程中會引起空載功率增大、油溫升高以至傳動力矩不足等現(xiàn)象。2.潤滑油（1）無級變速器專用油的作用機械無級變速器是按摩擦傳動的 實現(xiàn)調速并傳遞動力的，因此它所采用的潤滑油與普通的齒輪箱用油不同，必須按照原設計要求或說明書上的規(guī)定，采用專用無級變速器油。若用普通機油代替，則將不能使無級變速器充分發(fā)揮作用，甚至會降低使用壽命，因此，必須十分重視機械無級變速器使用的油液。1）傳遞動力 在變速器結構參數(shù)已定的前提下，油的品質將成為機械能否正常運轉和滿足工作要求的關鍵。2）減輕摩擦部件的磨損 3）吸收、散發(fā)集積在摩擦部位的熱量4）清洗摩擦件表面 機械無級變速器傳動件的表面是經(jīng)過精密加工的，工作過程如有灰塵或磨屑停留在工作表面上，將會很快損傷摩擦表面，必須依靠潤滑油將這些不清潔物及時排除。（2）對無級變速器專用油的要求1）摩擦特性好2）適當?shù)恼扯群驼扯戎笖?shù) 3）剪切、氧化安定性好4）抗泡性好5）油膜強度高（二）機械無級變速器的密封要使機械無級變速器在長時期工作后，仍能保持原有的工作精度，必須有良好的密封裝置。對于開式傳動或只傳遞運動而受力極小的無級變速裝置來說，密封裝置的主要作用是保護軸承。閉式金屬摩擦型無級變速器的密封裝置，除用來防止外界塵埃等浸入軸承外，更重要的是，防止油液外漏。對于閉式無級變速器，如果密封不好，油液不斷外漏將使油池中的油量不斷減少，必然使各部件的正常潤滑受到影響，溫升大大增高，以至不能正常共組。此外，油液的外漏也影響工作場所的清潔衛(wèi)生。對于工作環(huán)境惡劣和輸出軸轉速很高的變速器，除采用毛氈或皮碗密封之外，還可考慮采用甩油擋板或迷宮密封結構。此外，由于閉式變速器大多數(shù)具有較大的端蓋，油面高度超過止口位置，因此除了注意軸承部件密封之外，對端蓋處的密封問題也必須給予重視，應合理設計端蓋與變速箱體的結合面，同時在接合縫隙處應涂抹密封封膠。§1.5 畢業(yè)設計內容和要求畢業(yè)設計類容：摩擦式機械無級變速器結構的設計；比較和選擇合適的方案，無級變速器變速器的結構設計與計算；對關鍵部件進行強度和壽命校核設計要求：輸入功率 P=5.5kw，輸入轉速 n=1500rpm，調速范圍 R=6；結構設計時應使制造成本盡可能低；安裝拆卸要方便；外觀要勻稱，美觀；調速要靈活，調速過程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實現(xiàn)動態(tài)無級調速；關鍵部件滿足強度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖第二章 摩擦無級變速器的機械特性加壓裝置和調速機構§2.1 機械特性（一）機械特性及其類型無極變速器在輸入轉速一定的情況下，其輸出軸上的轉矩 M2 或功率 N2 與轉速 n2 的關系稱為機械特性。它常以 n2 為橫坐標，M2 或 N2 為縱坐標的平面曲線 M2=M（n2）或 N2=N（ n2）來表示。M2=M（n2）曲線上任一點（如圖 1-1 中的 A 點）切線斜率的負值，稱為傳動的機械特性在該工況時的剛度系數(shù) k（或傳動剛度）K= - =tan 2dn?由上式可見，傳動剛度 k 也就是輸出轉矩對輸出轉速的變化率，所以若特性曲線上各點的 k 值愈大，變化率對應也愈大，隨著 n2 的下降，M2 值上升得就愈快。反之 n2 上升時，M2 值下降也愈快。外界負載轉矩的變化對輸出轉速的影響較小。這種機械特性相對來說就較“硬” 。相反地，如果特性曲線上各點的剛度系數(shù)很小。則外界負載轉矩很小變動，就足以引起轉速巨大的變動，這種機械特性就很“軟” 。機械無級變速器的機械特性，大致上可以歸納為下列三種：1.恒功率特性 如圖 1-2 中的實線所示，其特性是傳動中輸出功率保持不變，即N2=cM2 n2=常量式中 c ——有關常數(shù)。n2M2aA2=M(n)圖 -1 機 械 特 性 及剛 性 系 數(shù)n2 maxM22 min2N=(n2 )(2 )M2=(2)圖 -恒 功 率 與 恒 轉 矩機 械 特 性表 示 恒 轉 矩 機 械 特 性 表 示 恒 功 率 機 械 特 性 這時，輸出轉矩與輸出轉速呈雙曲線關系，有“硬”的機械特性。特別是在低轉速運轉時，載荷的變化對轉速的影響很小。工作中有很高的穩(wěn)定性，能充分利用原動機的全部功率。2. 恒轉矩特性 如圖 1-2 中虛線所示，由于輸出轉矩 M2 為常量，因此，其輸出功率與輸出轉速成正比變化，剛度系數(shù) k=0.只要負載轉矩大于其輸出轉矩時，輸出轉速立即下降，甚至引起打滑和運轉中斷，不能充分利用原動機的輸入功率。3. 變功率、變轉矩特性 變速其的輸出轉速隨其負載轉矩和功率的變化而變化，其變化規(guī)律復雜多樣，通常以試驗方法來確定。（二）容許輸出特性無級變速器的傳動能力受結構強度條件等因素的限制。我們把變速器在調速過程中有強度條件所限定的、變速器所能提供的轉矩（或功率）與輸出轉速的關系稱為容許輸出特性。通常是對變速器的薄弱傳動元件，取其工作應力等于許用應力，按不同位置逐點計算出其所能傳遞的最大轉矩和功率，便可畫出容許輸出特性曲線[M 2]=[M](n2)或[N2](n2) 。至于實際上輸出了多大的功率和轉矩，則需視具體工作情況而定?！?.2 調速操縱機構（一）常用操縱機構的型式調速操縱機構的作用是：根據(jù)工作要求以手動或自動控制方式，改變滾動體間的尺寸比例關系，來實現(xiàn)無級調速。同時通過速度表盤上的指針直接指出任一調速位置時的輸出速度（或傳動比） 。1. 通過使?jié)L動體移動來改變工作半徑的。主要用于兩滾動體的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉軸線平行或相交，移動的方向是兩輪的接觸線方向。2. 通過使?jié)L動體的軸線偏轉來改變工作半徑。主要用于兩滾動體之一的母線為圓弧的情況?！?.3 加壓裝置加壓裝置是影響無級變速器傳動性能與承載能力的關鍵部件，應予正確地設計。（一）壓緊力的確定加壓裝置的任務是使?jié)L動體彼此相互壓緊，并在接觸區(qū)產(chǎn)生恰當?shù)哪Σ亮=fQ=kfP，以傳遞運動和動力。（二）加壓裝置的特性，分類及位置配置1.加壓裝置的特性和分類加壓裝置所提供的壓緊力與變速器輸出轉速的關系，稱為加壓特性。變速傳動所需的加壓特性取決于摩擦傳動的形式及其機械特性。通常，它與輸出軸的轉矩，功率，轉速和工作半徑等有關。（三）恒壓式加壓裝置恒壓式加壓裝置的特點是結構簡單，便于布置，能防止過載，但由于其壓緊力是恒定的，為使傳動可靠，壓緊力的大小必須按最大負載來調整，所以滾動體，軸及軸承等始終處于很大的壓緊力作用。對效率和壽命等均不利。（四）自動加壓裝置大多數(shù)無級變速器均采用自動加壓裝置，其壓緊力與負載轉矩成反比變化，可減少滑動，提高傳動效率和壽命，便于實現(xiàn)恒功率傳動以充分利用動力，但不能防止過載，因而應設置限制過載的安全聯(lián)軸器等過載保護裝置。即使在自動加壓裝置中，仍應有一剛性適當?shù)膹椈梢员３忠粋€經(jīng)常的預緊力，使其能迅速安全的起動。第三章 摩擦式無級變速器設計說明和計算過程§3.1 摩擦機械無級變速器的工作原理這種變速器的典型結構如圖 3-22.在平行的主，從動軸 1 和 4 上分別裝著兩對可分離錐輪 8.10 和 2，3；一個沒有支承的鋼環(huán) 9 緊套在兩對錐輪之間（當兩軸線在同一水平面上時，環(huán)在重力作用下貼附于兩對錐輪上，而當兩軸線在同一鉛垂平面內時，則應使環(huán)與兩對錐輪間有一定的過盈，以保證一定的預緊力） ，錐輪 2，8 與軸 4，1 用花鍵相聯(lián)，并可在軸上作軸向移動；錐輪 3，10 則用平鍵固聯(lián)于軸 4，1 上；依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力將軸 1 的動力傳給軸 4而輸出。圖 3-1 鋼環(huán)分離錐輪式無級變速器a) 結構圖 b）拉桿局部示意圖1—主動軸 2、3—從動錐輪 4—從動軸 5—拉桿 6—調節(jié)套7—小齒輪 8、10—主動錐輪 9—鋼環(huán) 11、12—銷13—棘輪 14—止動銷1.調速時，轉動手輪由小齒輪 7 帶動調節(jié)套 6 上的齒條，使 6 向右（左）移動，通過拉桿 5（參見圖 3—22b）使錐輪 2 的支承套帶著 2 也向右（左）同步移動，這樣使主動側錐輪的工作直徑 D1 增大（縮?。?，而從動側錐輪的工作直徑 D2 減?。ㄔ龃螅?，從而達到變速的目的。2.鋼環(huán)與主，從動錐輪之間的初始間隙（或過盈） ，可以通過拉桿 5 來調節(jié)，調節(jié)時，松開止動銷 14，轉動拉桿，其左端的螺紋使錐輪 2 和 8 的軸向相對位置發(fā)生變化，當獲得所需的間隙后，將止動銷插入拉桿右端棘輪13 的齒間而定位，這種調節(jié)工作在開始調整時進行?！?.2 摩擦無級變速器的特點鋼環(huán)分離錐輪式無級變速器的特點：（1） 鋼環(huán)具有自動加壓作用，傳動元件與加壓元件合為一體，不需另設加壓裝置，因而結構簡單，緊湊，制造也容易；（2） 對稱調速，可作升速及降速變速傳動，其變速范圍為 10（最大可達16）,其極限傳動比為 0.3~3.2；（3） 由于錐輪的錐頂與鋼環(huán)內錐頂點不重合，且錐頂距較大，因而幾何滑動較大，傳動效率低（η=0.7~0.85） ，為了減少幾何滑動與提高傳動效率，常采取點接觸的結構形式；（4） 其機械特性近似于恒功率特性；其傳動功率可達 10kw；為了提高承載能力，錐輪以增大當量曲率半徑；（5） 使用時常將其配置在傳動系統(tǒng)的高速級，并讓傳動元件在油中運行；（6） 錐輪及鋼環(huán)均用 GCr15 制成，工作表面硬度不低于 HRC58~64，并經(jīng)磨制，表面光潔度在 8 以下?！?.3 錐輪的設計與計算（7） 材料的選?。河捎阡摥h(huán)和錐輪都需要一定的強度和硬度，且兩者相對滑動較大，查機械設計手冊得鋼環(huán)和錐輪均用 GCr15，表面硬度HRC58~64，摩擦系數(shù) f=0.04；查材料力學得，許用接觸應力：點接觸[ σj]=22000kgf/cm 2 線接觸[σ]=18000kgf/cm 2 。主，從動軸采用45 鋼，經(jīng)調質處理。表 3-1 閉式傳動中許用接觸應力[σj] 值（8） 查《機械無級變速器》書，預選有關參數(shù)如下：Cr=1.90，c=0.9, Ψ=3.0，錐頂角=120 度。（9） 接下來按點接觸情況計算錐輪最小工作直徑 Dmin。cosθ= 2(1)coscCrRb???= =0.6175*0.9()6021cos1按 cosθ=0.617591 查《機械無級變速器》書表中（1-2）得 （αβ）-1≈0.90表 3-2 cos 的數(shù)值???/1、、、代入式 Dmin cm22(1)cos1840)[]fbbkPRjnCr???????得 Dmin 2*.9.5*0.9(1)cos60)2041*.??=3.71 cm ——傳動可靠系數(shù)，取 =1.25fkfk( 4 )按線接觸情況計算 D min 32sin1min4150()[]fkPjCrRb?????32.*5si0(1)0418.9.78c?比較（3）和(4)計算結果，圓整取 Dmin=3.75cm，則對于點接觸情況強度有所富裕，對于線接觸情況則強度稍有不足，但是這不導致對傳動帶來損壞。（5） 錐輪最大工作直徑 Dmax 的確定Dmax= = cm minRbD9*3.751.2?（6）錐輪錐頂角 2α=的確定取 2α=120 度（7）主，從動錐輪之間中心距 a 的確定a=（1.15~1.25）Dmax=1.2*11.25=13.5（8）錐輪與鋼環(huán)之間工作長度 b 的確定b= = =0.7217cm 圓整為 0.75cmmin2sD??3.75*si60（9）錐輪小端直徑 Di 的確定Di=Dmin-bsin =3.75-0.75*sin60=2.97cm 圓整為 3.0cm（10）錐輪大端直徑 De 的確定De=Dmax+bsin =11.25+0.75*sin60=11.5cm?（11）錐輪的零件圖 圖 3-2 固定錐輪零件圖§3.4 鋼環(huán)的設計與計算1、鋼環(huán)尺寸和參數(shù)的確定1）鋼環(huán)工作直徑的確定圓整為 21.3 cm0max1.852.75Dc?2）鋼環(huán)工作寬度的確定圓整為 4.2 0axin()ot(1.3)*cot604.15B cm?????cm3）鋼環(huán)寬度的確定cm 取 B=4.6 cm0cs4.2075cs.b???4）鋼環(huán)厚度的確定取 h=4.2cm.9.*6.1hBm?5）點接觸時鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑的確定 圓整為 18.2cm0.85.*21.758.6rDcm??6）鋼環(huán)內經(jīng)的確定取內徑0sin.0.sin20.5ib???20.6oiDcm?7）鋼環(huán)外徑的確定2.75*4.9.oeiDhcm???8）鋼環(huán)剖面積的確定圓整為 19cm4.618.AB9）鋼環(huán)剖面重心的回轉半徑的確定3920.1.44oeicDRcm???10）中性層所在半徑的確定.21.9lnl06oeihcD?11）重心至中性層的距離的確定012.4.3cyRcm????12）內周至中性層的距離的確定11.1-10.37=1.03cm1oih13）外周至中性層的距離的確定14.5-11.1=3.4cm2oeR???14）錐輪及剛環(huán)的工作圖圖 3-3 可移動錐輪零件圖15）剛環(huán)零件圖圖 3-4 鋼環(huán)零件圖1.GC15 滲碳淬火 HRC63 2.與錐輪接觸的上、下兩面的接觸圈的不平行度允差為 0.02，不同心度允差為0.01 3、不準有微觀裂痕2、強度驗算這種變速器的輸出功率輸出隨輸出轉速的增高而增大，但輸出轉速則有所下降，是變功率，變轉矩的變速傳動，應按（Q ） 的位置進dkmin行計算。1） 鋼環(huán)內周的正壓力10.82()ci oiRhrAy???N05 5mins1.2*cos69.*9.014843.75fkPQrD???于是得 221480.()/.637i m???2）鋼環(huán)外周的正應力202.18()*4.*.43).6738/ceoeRhQrAyNcm???3）鋼環(huán)接觸外剖面內的最大應力22max 1480*2.340.63.631/.5coeQrRhNcmAy????4）鋼環(huán)許用應力 [σ]= ]sS?式中 σs——材料屈服限，鋼環(huán)材料同樣選用 GCr15 剛s=380~420N/mm2 [S]——許用安全系數(shù)，取[S]=2于是得[σ]=200N/mm 2 可見鋼環(huán)剖面內各處的工作應力均小于許用應力，故強度足夠?！?.5 軸系的設計1、輸入軸的轉矩T= 665.9.5*109.*10301.pNMn??2、初步確定輸出軸的最小直徑根據(jù)式 dmin=A0 2335.1*17.0Pmn??選取軸的材料為 45 鋼，調質處理，查《機械設計》表 15-3，取Ao=112。得 dmin = =18mmnpA20所以 取軸的最小直徑為 18mm。輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉矩 Tca=KA T，查表 14-1，考慮到轉矩變化很小，故取 KA =1.3 則： Tca=K A =1.3按照計算轉矩 Tca 應小于連軸器公稱轉矩的條件，查標準GB/T5014-2003 或手冊，選用 HL4 型彈性柱銷聯(lián)軸器?！?.6 軸的結構設計1、為了滿足本聯(lián)軸器的軸向定位要求，從左至右一次編段為 I-Ⅰ—Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、颉蠖蔚闹睆?dⅡ-Ⅲ =23mm；左端用軸端擋圈定位，接軸端直徑取擋圈直徑 D=25mm Ⅰ—Ⅱ段長度去lⅠ Ⅱ =150mm。2、初步選擇滾動軸承。因軸承受有徑向力的作用，所以選定深溝球軸承，根據(jù) dⅡⅢ =23mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承 6005，其尺寸為 25X47 mm 故 d Ⅲ-Ⅳ =25mm，而 lⅢ-Ⅳ =11mm。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊查得 6005 型軸承的定位軸肩高度 h=3mm， dⅣ-Ⅴ =28mm。3、軸的剩余各段長度和直徑確定然后根據(jù)各個錐輪的尺寸確定剩余尺寸 lⅡⅢ =115mm，l ⅢⅣ =20mm， lⅣⅤ =21mm， lⅤⅥ =60mm。 =30mm IV-圖 3-5 軸的零件圖 第四章 主要零件的校核§4.1 ．輸出，輸入軸的校核1. 彎矩扭合成應力校核軸端強度第一許用公式=17.8MPa222133(7098(.650)1caMTW???????）前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調制處理，由表查得 。1[]60MPa???所以 ，故安全。ca?1[]?2. 精確校核軸的疲勞強度截面 A，B 只受扭矩作用，雖然鍵槽，肩軸及過度配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但是由于軸的最小直徑是按扭矩強度較為寬裕確定的?？箯澖缑嫦禂?shù) W=0.1Xd =0.1X18 =583.2mm333抗扭界面系數(shù) W=0.2Xd =0.2X18 =1166.4mm查表得：2.0,1.????材料靈敏性系數(shù)為.82,0.5q???有效應力集中系數(shù)為： 1()1.6k????????尺寸系數(shù) ，扭轉尺寸系數(shù) 。0.7??0.82???按磨削加工，表面質量系數(shù)為：.9???1q?得綜合系數(shù)為12.80.6kK???????又由表得碳鋼的特性系數(shù) 取 =0.10.1~2,?????取 =0.055??于是，計算安全系數(shù) 按公式得caS值 ，-12=20.K.69.401.5amcaSS??????????????故可知安全?！?.2 . 軸承的校核1. 按手冊選擇 C=61800N 的軸承應此軸承的基本額定靜載荷 =38000N。驗算如下：0C1) 求相對軸向載荷對應的 e 值與 Y 值。相對軸向載荷為，在表中介于 0.07～0.13 之間，相對應的 e 值027.1538aFC?為 0.27～0.31，Y 為 1.6～1.4。2) 用線性插值法求 Y 值。(1.64)(0.1375)1.9?????X=0.56，Y=1.5973） 求當量動載荷 01.2(560.720)87.2P???4） 驗算軸承的壽命：66318()()459.102507.hCLhhn????所以安全。第五章 畢業(yè)設計總結經(jīng)過 3 個月的畢業(yè)設計后，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向學校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做畢業(yè)設計是老師對學生所做的最后一次執(zhí)手訓練。其次，畢業(yè)設計的指導是老師檢驗其教學效果，改進教學方法，提高教學質量的絕好機會。畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我們的指導老師聶松輝對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。第六章 致謝詞經(jīng)過半年的忙碌和設計，不知不覺本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師聶松輝。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。雖然我的設計較為簡單，但是聶松輝老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩聶松輝老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝和我一起作畢業(yè)設計的李超同學，她在本次設計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設計，并承擔了大部分的工作量。如果沒有她的努力工作，此次設計的完成將變得非常困難。 然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!最后感謝湘潭大學四年來對我的大力栽培。參考文獻資料[1] 《機械工程手冊》第 6 卷，機械工業(yè)出版社，1982[2] 阮忠唐等編《機械無級變速器》 ，機械工業(yè)出版社，1983[3] 第五設計院編， 《機械結構圖冊》減速器，國防工業(yè)出版社，1974[4] 《機械零件設計手冊》 ，冶金工業(yè)出版社，1982[5] 《機械設計-課程設計課題及指南》 ，上海交通大學機械設計教研室[6] 北京機床研究所編：機械無級變速器（參考資料）1975[7] 陜西機械學院：《機械工程手冊》 “摩擦輪傳動及機械無級變速器”章（征求意見稿）1975.5附錄： 文獻翻譯部分中文翻譯1.摘要自 1996 年起,當?shù)谝粋€應用 CVT 變速技術的農業(yè)拖拉機展出后，該類型的變速技術就一直在增加。所有公司都將該變速技術應用在它們的產(chǎn)品系列。然而,很少有技術文件能解釋其基本的操作。所有公司奧費爾他們在他們的產(chǎn)品范圍。然而，很少有技術文件，說明其運作的基本知識。這份報告表明，所有類型的 CVT 變速器：非電分體式和權力分割的，以及 3 個農用拖拉機，液壓機械功率分裂傳輸（3 主動軸，行星耦合輸入;積極利用 3 種軸，行星和 4 個輸出耦合主動軸） 。報告還描述了一個 CVT 變速箱，采用 3 軸功率活躍，分裂系統(tǒng)以及它們之間的基本關系式的設計參數(shù)。 2010 年官方版權由 Elsevier 出版有限公司對ISTVS 代表。保留所有權利。關鍵詞：無級變速器，變速箱，液壓機械功率分流傳動，液壓無級變速器，牽引傳動2. 介紹自誕生之日起,在農業(yè)變速拖拉機研制就與農業(yè)需求相結合,用發(fā)動機和變速箱來改良拖拉機的性能,使得有更多的踩變速器齒輪。由于電腦技術的應用到拖拉機的生產(chǎn)，使得 j機械自動化管理這兩個因素變成可能。然而,讓拖拉機憑借著高數(shù)量的齒輪轉移到另一個地方液壓制動管傳輸是必要的。在這種情況下，CVT 技術在農業(yè)拖拉機上的應用為完整的管理和對駕駛戰(zhàn)略鋪平了道路,并提高了勞動生產(chǎn)率和舒適度。CVT 在運輸業(yè)從 1996 年被應用于農業(yè)拖拉機開始。貢獻是多方面的,尤其是它那令人驚嘆的創(chuàng)意，這與它作為一輛汽車的價值無關。它和其他的技術的不同在于它更容易使用。芬特的蔡司是因為它的創(chuàng)意令人驚訝，它是不相關的汽車，以它的等效。它分為兩方面的力量和稍后再加入。它是創(chuàng)新的，但更容易使用，而不是理解。然后，斯太爾病例的 S - Matic 的來到了一系列生產(chǎn)，這也是一個權力分割，但是非常不同。另一方面，在德國，克拉斯有車，有一個類似的傳輸Xerion：人機界面，后來導致航模- II 的。一類同時它取代了 ZFECCOM 無級變速器。然后，約翰迪爾被納入無級變速家庭有兩個傳輸 AUTOPOWR 這是在外面，相對于管理和駕駛策略相同，但里面的不同。后來，道依茨介紹了 Agrotron 臺視和新荷蘭引進了 TM 系列傳輸連續(xù)生產(chǎn)能力達 8000 噸。最近，梅西弗格森已經(jīng)開發(fā)敦南電視傳輸和麥考密克已開發(fā)VTX。其結構是在德國提出年鑒農業(yè)工程。這些類型的傳輸一直深受農民的歡迎，因其明顯的優(yōu)勢,例如它們舒適，易于操作,并滿足了最多樣化的需求。然而，因為缺乏系統(tǒng)的理論研究，這種傳輸技術的推廣受到了限制。2. CVT 傳輸?shù)念愋虲VT 傳輸?shù)闹饕卣魇菬o段式的速度變化。 一個允許無限的連續(xù)的可變單位齒輪比，一定被允許的。有 CVT 傳輸系統(tǒng)的不同類型哪一個能依照一些標準被分類：1） 力量流程。2） variator 的類型。3） 它的成份的性質。分類的第一個標準是動力流程 。在非開式類型中，只有一條路徑為這個使流過有動力。 這些 CVT 被提出當做" 橋對橋 "式的. 在相反者身上，在分散的類型中，動力在兩條路徑中被分離然后再合并。此外，有混合流程 CVT，已經(jīng)兩動力流程讓它操作的路徑 （剎車和抓緊）在不同的模態(tài)中，像是分散的或非開式的，或在一些其他式樣 .環(huán)形的運輸 的兩類型存在，機械的而