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三角帶無(wú)極變速裝置設(shè)計(jì) 編號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 三角帶無(wú)極變速裝置設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 　　　　　　 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： ?。毞Q：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 三角帶無(wú)級(jí)變速裝置設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II 無(wú)錫太湖學(xué)院 　信 機(jī)　系 　機(jī)械工程及自動(dòng)化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目　　三角帶無(wú)極變速裝置設(shè)計(jì) 　　 2、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 包裝機(jī)應(yīng)用中，因待包裝產(chǎn)品的長(zhǎng)度、大小不同，導(dǎo)致包裝機(jī)的使用局限性較大。往往，一臺(tái)包裝機(jī)僅適合某特定產(chǎn)品，從而加大了投資成本。故而，設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)包裝紙輸送長(zhǎng)度的包裝機(jī)成為一種需要。紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器即是用于能夠包裝多種長(zhǎng)度的物品的包裝機(jī)上。由于包裝紙的輸送長(zhǎng)度是根據(jù)被包裝物決定的，因此，每當(dāng)變換被包裝物時(shí)，必須相應(yīng)調(diào)節(jié)包裝紙的輸送長(zhǎng)度。 無(wú)級(jí)變速器在紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)包裝機(jī)中是主導(dǎo)性的部件，無(wú)級(jí)變速器的研究幾乎成為包裝機(jī)改進(jìn)的全部。能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)變速比，即調(diào)節(jié)包裝紙的輸送速度的變速器成為目前的主流。由速比計(jì)算公式可知，需要改變包裝紙的輸送長(zhǎng)度時(shí)，僅需在主動(dòng)輪直徑保持固定時(shí)，改變從動(dòng)輪的直徑即可，所以本設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)皆是基于改變從動(dòng)輪的直徑進(jìn)行的。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 熟悉無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展歷程，特別是近年來，由于材料、潤(rùn)滑油、微機(jī)控制及加工技術(shù)的進(jìn)步，給無(wú)級(jí)變速器所促成的發(fā)展； ② 熟練掌握變速器的工作原理以及調(diào)節(jié)過程； ③ 熟練掌握CAD的圖紙繪制； ④ Solidworks的學(xué)習(xí)，并掌握基本操作； ⑤ 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，并按要求排版。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 班 　　姓名 五、開始及完成日期： 自2012年11月7日 至2013年5月25日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月7日 摘 要 無(wú)級(jí)變速技術(shù)，它采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變，從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配。常見的無(wú)級(jí)變速器有液力機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器和金屬帶式無(wú)級(jí)變速器。 自動(dòng)變速器，按齒輪變速系統(tǒng)的控制方式，它可以分為液控液壓自動(dòng)變速器和電控液壓自動(dòng)變速器；按傳動(dòng)比的變化方式又可分為有級(jí)式自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)式自動(dòng)變速器。因此，無(wú)級(jí)變速器實(shí)際上是自動(dòng)變速器的一種，但它比常見的自動(dòng)變速器要復(fù)雜得多，技術(shù)上也更為先進(jìn)。 　　 無(wú)級(jí)變速器與常見的液壓自動(dòng)變速器最大的不同是在結(jié)構(gòu)上，后者是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成，還是有擋位的，它所能實(shí)現(xiàn)的是在兩擋之間的無(wú)級(jí)變速，而無(wú)級(jí)變速器則是兩組變速輪盤和一條傳動(dòng)帶組成的，比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積更小。另外，它可以自由改變傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)全程無(wú)級(jí)變速，使車速變化更為平穩(wěn)，沒有傳統(tǒng)變速器換擋時(shí)那種“頓”的感覺。 關(guān)鍵字：無(wú)級(jí)變速器；自動(dòng)變速器；齒輪變速 5 Abstract Stepless speed technology USES belt and the work of the Lord diameters driven pulley, cooperated with the power to deliver, can realize the TRANSMISSION ratio of the continuous change, and get the TRANSMISSION and engine condition the best match between. Common step-less transmission have hydraulic mechanical step-less transmission and belt type step-less transmission , the current domestic market of the vehicles already more and more. Editor this section step-less transmission and the origin of the automatic transmission. Automatic transmission is easy to operate, reduce fatigue driving, born of the gear drive system, the control method, it can be divided into the hydraulic controlled hydraulic and electric automatic transmission hydraulic automatic transmission; According to the change of the transmission way and can be divided into have levels of automatic transmission and no levels of automatic transmission. Therefore, step-less transmission is actually a kind of automatic transmission, but it than common automatic transmission is much more complex, more advanced technologies. Step-less transmission and common hydraulic automatic transmission of the biggest differences is on the structure, the latter is by hydraulic control gear drive system structure, still have the gears, it can be realized in between the two block is continuously variable transmission , and is two groups plate and a belt speed of than traditional automatic transmission, simple structure, smaller. In addition, it is free to change gear ratios, so as to realize the full speed stepless speed change, make more smoothly, without the traditional transmission shift at the "" feeling. Editor this section step-less transmission classification. Key words:Stepless speed technology；Automatic transmission；reduce fatigue driving 5 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 1 緒論 1 1.1 無(wú)極變速器的發(fā)展 1 1.1.1 國(guó)外無(wú)極變速器的發(fā)展及現(xiàn)狀 1 1.1.2 國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展及現(xiàn)狀 2 2 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理 4 2.1 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu) 4 4 2.2 傳動(dòng)原理 4 2.3 調(diào)節(jié)過程 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 7 4 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 8 4.1 概述： 8 4.2 齒輪設(shè)計(jì) 8 4.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 8 4.2.2 初步設(shè)計(jì) 9 4.2.3 幾何計(jì)算 9 4.2.4 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11 4.2.5 齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 12 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 5.1 概述 14 5.2 軸的設(shè)計(jì) 14 5.2.1 求輸入軸上的功率,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩 14 5.2.2 求作用在齒輪上的力 14 5.2.3 初步確定軸的最小直徑 14 5.2.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 15 5.2.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 15 6 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 6.1 根據(jù)耐磨性計(jì)算螺桿直徑 17 6.2 牙型、材料和許用應(yīng)力 18 6.3 按耐磨性設(shè)計(jì) 19 6.4 驗(yàn)算耐磨性 19 6.5 螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 20 7 軸承的校核 21 7.1 概述 21 7.2 軸承的校核 22 7.2.1 求兩軸承收到的徑向載荷 23 7.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 25 7.2.4 驗(yàn)算軸承壽命 25 8 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 8.1 概述 26 8.2 鏈設(shè)計(jì)計(jì)算 26 8.2.1 選擇鏈輪齒數(shù) 26 8.2.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 26 8.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 26 總 結(jié) 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 VI 1 緒論 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)以及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成的一種傳動(dòng)裝置。其功能特征主要是:在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下,能實(shí)現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化,以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求。它在配合減速器傳動(dòng)時(shí)可進(jìn)一步擴(kuò)大變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩,對(duì)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量,適應(yīng)產(chǎn)品變換需要,節(jié)、約能源,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。故無(wú)級(jí)變速器目前已成為一種通用的傳動(dòng)元件,在各工業(yè)部門已獲得廣泛應(yīng)用。 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器用于能包裝多種長(zhǎng)度的物品的包裝機(jī)上。傳動(dòng)器的主、被動(dòng)工作輪的固定和可動(dòng)部分形成V形槽，與金屬傳送帶嚙合。當(dāng)主、被動(dòng)工作輪可動(dòng)部分作軸向移動(dòng)時(shí)，改變了傳送帶的回轉(zhuǎn)半徑，從而改變傳動(dòng)比?？蓜?dòng)輪的軸間移動(dòng)是根據(jù)包裝物品的長(zhǎng)度要求通過控制系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)地調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速。 1.1 無(wú)極變速器的發(fā)展 1.1.1 國(guó)外無(wú)極變速器的發(fā)展及現(xiàn)狀 早在1490年，Leonardo da Vinic 勾畫了機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（無(wú)級(jí)變速器, Continuous Variable transmission）的草圖，并簡(jiǎn)要描述了它的潛在優(yōu)勢(shì)。但是，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的真正發(fā)展是在19世紀(jì)后半葉開始的發(fā)展的，但由于當(dāng)時(shí)受材質(zhì)與工藝方面的條件限制,發(fā)展緩慢。直到20世紀(jì)70年代以后,一方面隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù),精密加工和數(shù)控機(jī)床以及牽引傳動(dòng)理論與油品的出現(xiàn)和發(fā)展,解決了研制和生產(chǎn)無(wú)級(jí)變速器的限制因素;另一方面,隨著生產(chǎn)工藝流程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化以及要求改進(jìn)機(jī)械工作性能,需要大量采用無(wú)級(jí)變速器。因此這種形勢(shì)下,機(jī)械無(wú)級(jí)變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國(guó)家有日本、德國(guó)、意大利、美國(guó)和俄國(guó)等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式及脈動(dòng)式四大類約30多種結(jié)構(gòu)型式。輸入功率一般為N=(0.09-30)kW,個(gè)別類型可達(dá)到N=(150-175)kW,輸入轉(zhuǎn)速一般為n1=(750、1500、3000)r/min;輸出轉(zhuǎn)速可以正、反轉(zhuǎn),增速或降速,最低轉(zhuǎn)速可降低至零。自20世紀(jì)80年代以后,機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的主要展趨向是美、日等國(guó)進(jìn)行用于汽車的高速、高效、大轉(zhuǎn)矩機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制開發(fā)。 無(wú)級(jí)變速器在汽車工業(yè)上的應(yīng)用： 在汽車早期發(fā)展的歷史中，人們就已認(rèn)識(shí)到在發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系之間實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)才能使汽車達(dá)到理想的行駛工況。長(zhǎng)期以來，人們一直進(jìn)行著能傳遞大功率、維持高效率、高壽命的機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器的研究工作。近年來，由于材料、潤(rùn)滑油、微機(jī)控制及加工技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)級(jí)變速器有了很大發(fā)展。最早應(yīng)用于汽車的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是V型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)，它出現(xiàn)在1886年由德國(guó)Daimlar一Benz公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上。而后，荷蘭DAF公司H.Vandoom。博士于1958年研制成功了雙V型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器，并裝備于DAF公司的小型轎車上。無(wú)級(jí)變速器取得里程碑式的成績(jī)是在本世紀(jì)六十年代中期，VDT公司的研究人員在荷蘭研制出能傳遞功率容量大，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器無(wú)級(jí)變速器，使金屬帶式無(wú)級(jí)變速器取得突破性進(jìn)展。1987年，VDT公司的金屬帶式無(wú)級(jí)變速器進(jìn)人商品化階段，這年，福特汽車公司首次在市場(chǎng)上推出裝用這種金屬帶的 無(wú)級(jí)變速器。日本富士重工也于同年研制成功裝備于Juste車上(排量1~1.ZIJ)電子控制無(wú)級(jí)變速器。之后，菲亞特，福特日產(chǎn)等汽車公司都在公司生產(chǎn)的一些1.2~1.6IJ排量轎車上裝備這種變速器。 九十年代，在總結(jié)八十年代產(chǎn)品開發(fā)和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，VDT公司研制成功了傳動(dòng)轉(zhuǎn)距大，性能更佳的第二代無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)器。到1995年，裝有無(wú)級(jí)變速器的汽車產(chǎn)量已達(dá)到100萬(wàn)多輛。目前主要有以下的無(wú)級(jí)變速器生產(chǎn)廠商:FHISubaruJusty、Ford、Fiat、Nissan等。其中歐洲Ford公司無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)量為15萬(wàn)/年，F(xiàn)HI無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)量為20萬(wàn)/年。特別指出的是:美國(guó)福特公司在1997年有了歷史性的突破，生產(chǎn)出可用于大轉(zhuǎn)矩、排放量高達(dá)3.81，(轉(zhuǎn)矩為3o5N·m)V6發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變速器，并成功安裝于Winstarminivan汽車上。這就結(jié)束了無(wú)級(jí)變速器只能應(yīng)用于中型汽車上的歷史，為大規(guī)模應(yīng)用無(wú)級(jí)變速器于汽車上開辟了道路。而且，無(wú)級(jí)變速器已與當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，構(gòu)成高性能的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器，性能更加完善。世界上的主要汽車生產(chǎn)國(guó)都在積極開發(fā)無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)，已經(jīng)出現(xiàn)了很好的實(shí)用化發(fā)展勢(shì)頭。 1.1.2 國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展及現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器基本上是在20世紀(jì)60年代前后起步,到80年代中期以后,隨著國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn),工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展,對(duì)各種類型機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的需求大幅度增加,專業(yè)廠開始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn),一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展,現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)、到情報(bào)信息各方面已組成一較完整的體系,發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新興行業(yè)。 目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器大都是在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,主要系列產(chǎn)品類型有： （1）摩擦式無(wú)級(jí)變速器:①行星錐盤式(DISCO型);②行星環(huán)錐式(RX型);③錐盤環(huán)盤式(干式、濕式);④多盤式(Beier型)等。(2)齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器:①滑片鏈?zhǔn)?②滾柱鏈?zhǔn)?③鏈?zhǔn)骄砝@式。(3)帶式無(wú)級(jí)變速器:①普通V帶;②寬V帶;(4)脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器:①三相并列連桿式(GUSA型)與四相并開連桿式(Zero-Max型)。其中行星錐盤式無(wú)級(jí)變速器通用性較強(qiáng),結(jié)構(gòu)和工藝較簡(jiǎn)單,工作可靠,綜合性能優(yōu)良,尤其是能適應(yīng)各種生產(chǎn)流水線需要,故應(yīng)用最廣,產(chǎn)量最大,其年產(chǎn)量約占機(jī)械無(wú)級(jí)變速器總產(chǎn)量的50%以上。大部分無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)品的輸入功率為(0.18-7.5)kW,少數(shù)類型可以達(dá)到(2230)kW左右。 通過一定時(shí)期的實(shí)踐,并掌握了現(xiàn)有技術(shù)之后,近年來國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向,主要是： (1)對(duì)原有產(chǎn)品創(chuàng)新改進(jìn)：在原來行星錐盤式無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新開發(fā)出‘恒功率行星摩擦式無(wú)級(jí)變速器’及‘無(wú)物理心軸行星輪無(wú)級(jí)變速器’,后者的變速比由原來的5~6增大到20或更大,輸出轉(zhuǎn)矩也提高了一倍以上,而且其他性能指標(biāo)優(yōu)良,目前已有系列產(chǎn)品。 (2)研制開發(fā)汽車用無(wú)級(jí)變速器：汽車用無(wú)級(jí)變速器屬高新技術(shù)產(chǎn)品,目前國(guó)內(nèi)已開出金屬帶式無(wú)級(jí)變速器,通過試驗(yàn),現(xiàn)正準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn);而其中靠進(jìn)口的關(guān)鍵零件‘金屬鋼帶’也將自行生產(chǎn)。另外,新型的車用無(wú)級(jí)變速器及復(fù)合帶也在探討之中。(3)創(chuàng)新研制新型(車用和通用)無(wú)級(jí)變速器。近年來不斷提出有創(chuàng)新型無(wú)級(jí)變速器,這些無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)主 3 要是①不用摩擦式變速傳動(dòng)而多半以連桿脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)為主或采取鏈?zhǔn)絺鲃?dòng);②要求實(shí)現(xiàn)大功率、恒功率或者高速;③力爭(zhēng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,并獲得優(yōu)良的性能。上述情況可以說明,國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)已由過去的仿造階段進(jìn)入到創(chuàng)新階段,由小功率往大功率方向發(fā)展,由一般技術(shù)往高新技術(shù)發(fā)展,故今后有可能出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,自20世紀(jì)80年代以來,出現(xiàn)多種通過交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方式。其中作為先進(jìn)的變速裝置,交流變頻器及其派生的控制器獲得迅速的發(fā)展和推廣應(yīng)用,對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。其優(yōu)點(diǎn)主要是調(diào)速性能好、范圍大、效率高、自控性好、功率范圍寬等。近年來,又出現(xiàn)一種新型的開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)(Switched Reluctance Drive-SRD),性能有進(jìn)一步提高;而它們的缺點(diǎn)在于低于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí),僅具有恒轉(zhuǎn)矩特性,低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率較低且不夠穩(wěn)定,起動(dòng)過載性能較差等。與上述電力調(diào)速方式相比較,機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)主要是:具有恒功率機(jī)械特性,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,工作可靠,傳動(dòng)效率較高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,而且類型多,適用范圍廣。因此,在今后的發(fā)展中,依然有著廣闊的前景。 無(wú)級(jí)變速器在我國(guó)汽車工業(yè)上的應(yīng)用： 在我國(guó)六十年代，“紅旗”770轎車上就使用了具有兩個(gè)前進(jìn)檔的液力自動(dòng)變速器，之后又研究了有三個(gè)前進(jìn)檔的CA774。1998年，一汽大眾公司生產(chǎn)的“捷達(dá)王”，已將自動(dòng)變速器列為選裝件。神龍汽車公司也在其“富康”1.6IJ的車型上推出了電控式液力自動(dòng)變速器。至于無(wú)級(jí)變速器，早在十年前，國(guó)內(nèi)就有高校購(gòu)買過國(guó)外樣機(jī)進(jìn)行分析研究。目前，重慶大學(xué)正在對(duì)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行基礎(chǔ)研究;東風(fēng)汽車公司和吉林工業(yè)大學(xué)、東北工業(yè)大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院合作，承擔(dān)了國(guó)家科技部九五重大攻關(guān)項(xiàng)目，對(duì)無(wú)級(jí)變速器技術(shù)進(jìn)行實(shí)用化研究。 3）無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展前景 隨著電子技術(shù)、材料及加工技術(shù)的發(fā)展，無(wú)級(jí)變速器正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展: ①向3升以上排量的汽車上發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用; ②更加優(yōu)越的控制及快捷的反應(yīng); ③更低廉的價(jià)格。 由于采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器可以得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最好匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，并可以提高操縱方便性和舒適性，有效地降低了排放污染，且綜合性能優(yōu)于T、AMT系統(tǒng)。一些主要的汽車廠開始液力機(jī)械自動(dòng)變速器過渡到無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng);或者直接發(fā)展無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng);或兩者兼有之。 近幾年來，隨著高科技的發(fā)展及市場(chǎng)需要，無(wú)級(jí)變速器的機(jī)一液式控制系統(tǒng)已逐步被電一液式控制系統(tǒng)所取代，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)的靈活匹配，以滿足多種控制模式的要求。對(duì)各種工況的控制策略也正在作更加深入的研究，以使無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)越性更大限度地發(fā)揮出來。目前，無(wú)級(jí)變速器的電子控制又進(jìn)一步向智能化方向發(fā)展，如對(duì)濕式離合器的接合采用模糊控制來改善汽車的起動(dòng)性能等。同時(shí)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)也越來越小巧和緊湊，加上對(duì)前輪驅(qū)動(dòng)的無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的修改，使其可用于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，進(jìn)一步增強(qiáng)了無(wú)級(jí)變速器的應(yīng)用范圍。  2 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理 2.1 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu) 圖2.1 總體裝配圖 2.2 傳動(dòng)原理 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器用于能包裝多種長(zhǎng)度的物品的包裝機(jī)上。由于包裝紙的輸送長(zhǎng)度是根據(jù)被包裝物決定的，因此，每當(dāng)變換被包裝物時(shí)，必須相應(yīng)調(diào)節(jié)包裝紙的輸送長(zhǎng)度。 包裝紙輸送長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)滑輪的位置，改變變速器的速比，即輸紙滾筒的送紙速度來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要改變變速器的速比時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器降低轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過錐齒輪將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)到17軸上，又經(jīng)鏈傳動(dòng)，降低速比，將動(dòng)力傳動(dòng)到20軸上。通過錐齒輪將動(dòng)力傳至螺桿，因螺桿與滑座為螺紋配合，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使得滑座上下移動(dòng)，從而導(dǎo)致滑輪上下移動(dòng)。又上下對(duì)稱布置的兩個(gè)皮帶輪是固定在軸套上的，故滑輪的移動(dòng)使得主動(dòng)輪的直徑發(fā)生變化，從而使速比得以改變，也就改變了輸送滾筒的送紙速度，使得包裝紙輸送長(zhǎng)度得到了調(diào)節(jié)。 2.3 調(diào)節(jié)過程 1——螺桿； 2——皮帶輪； 3——軸； 4——滑座； 5——軸套； 6——滑輪； 7——減速器；8——刻度盤； 9——減速器； 10——電動(dòng)機(jī) 圖2.2 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器 當(dāng)需要調(diào)節(jié)包裝紙輸送長(zhǎng)度時(shí)，可用手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)，使紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)10進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，經(jīng)減速器10進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，經(jīng)減速器9（速比）和齒輪、鏈輪傳動(dòng)后，螺桿1帶動(dòng)滑座4左右移動(dòng)，因滑輪6是固定，而對(duì)稱布置的皮帶輪2將沿豎直方向上下移動(dòng)，從而，滑輪6兩側(cè)三角帶的傳動(dòng)中心距發(fā)生的改變，和滑輪6依靠交代的張力自動(dòng)進(jìn)行的前后移動(dòng)，使變速器的速比隨即得到了調(diào)整，也就改變了輸送滾筒的送紙速度，使得包裝紙輸送長(zhǎng)度得到了調(diào)節(jié)。紙長(zhǎng)的變動(dòng)由刻度盤8的指針指示出。由于螺桿1 是傾斜設(shè)置的，因此在變速過程中三角帶始終是保持平直的。 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)必須在包裝機(jī)開動(dòng)情況下進(jìn)行。 圖2.3 滑輪裝配圖 無(wú)級(jí)變速器調(diào)速時(shí)，滑座上下移動(dòng)，使得滑輪同時(shí)上下移動(dòng)，又因?qū)ΨQ布置的兩個(gè)皮帶輪是固定于軸套上的，從而使滑輪與皮帶輪間的間隙發(fā)生變化。由可知，在固定不變的情況下，的大小變化使得傳動(dòng)速比發(fā)生變化。 護(hù)套的作用，固定皮帶輪位置，防止無(wú)級(jí)變速器調(diào)速時(shí)，皮帶輪掉落。 無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速范圍： 當(dāng)滑座位置處于螺桿的最上端位置時(shí)，上面皮帶輪與滑輪的，下面皮帶輪與滑輪的。 又主動(dòng)輪 所以變速器的速比范圍為 又主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為 故變速器的調(diào)速范圍為 結(jié)論：無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速范圍：。3 電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此，無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相交流異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛。所以選擇使用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為JW4524。 由資料可知，JW4524型三相交流異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下： 額定功率： 額定電壓： 額定電流： 額定轉(zhuǎn)速：n=1400r/min 4 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 4.1 概述： 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用非常廣泛的機(jī)構(gòu)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：1）適用的圓周速度和功率范圍廣；2)傳動(dòng)比準(zhǔn)確；3）傳遞的機(jī)械效率高；4）工作可靠;6)可實(shí)現(xiàn)平行軸，相交軸，交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng);7)結(jié)構(gòu)緊湊。但制造及安裝要求較高，且需專門的加工，測(cè)量設(shè)備，因而成本較高。 錐齒輪是圓錐齒輪的簡(jiǎn)稱，它用來實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng),兩軸交角S稱為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用90°。錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖所示。由于這一特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圓柱齒輪中的各有關(guān)"圓柱"在錐齒輪中就變成了"圓錐"，如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較簡(jiǎn)單，但噪聲較大，用于低速傳動(dòng)（＜5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。本節(jié)只討論S=90°的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)。 4.2 齒輪設(shè)計(jì)： 4.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ⑴根據(jù)使用要求，選用錐齒輪傳動(dòng)； ⑵無(wú)極變速器為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88)； ⑶材料選擇： 由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。 ⑷選小齒輪齒數(shù)為。 4.2.2 初步設(shè)計(jì) Zb≥0.85, Z=1.735，KA=1.5, Kβ=1.5, u=3.77, σHlim=1500 N/ mm, e=1100, Σ=90°。 DH1≥ e Zb Zφ ［KAKβT1］1/3 （4.1） =1100×0.85×1.735×（1.5×1.5×220×）1/3 =33.42 1）選定齒數(shù)Z和模數(shù)m: 選Z1=13, 則Z2=u Z1 =49.01, 取Z2=49 m =DH1/ Z1 = 33.42/ 13 =2.5708 2）選變位系數(shù)： 螺旋角=5.5°接近零度曲齒錐齒輪，取x1=0.8, x2=0.3 XΣ=x1+x2=0.8+0.3=1.1 切向變位系數(shù)： X1=0.8 使小齒輪齒頂變尖，取xt1=0.2 根據(jù)保持標(biāo)準(zhǔn)齒全高 σ=0 xt2=xtΣ- xt1=0.0312-0.2=-0.1688 4.2.3 幾何計(jì)算 軸交角Σ Σ=90° 齒數(shù)比u u=Z2/Z1=49/13=3.769 節(jié)錐角δ‘ δ’1 =arc tan =14.8667° δ’2=90-14.8667=75.1333° 分度圓大端端面模數(shù)m m=2.5708 齒形角α0=20° 齒頂高系數(shù)=1 頂隙系數(shù) c*=0.2 齒寬b=R/4—R/3=50 徑向變位系數(shù) x1=0.8 x2=0.3 齒高變動(dòng)系數(shù) σ=0 平均當(dāng)量齒輪 Zvm =0.5 （4.2） =102.266 節(jié)錐與分錐的比值 Ka=(XΣ/ Zvm)+1 =1.01076 中點(diǎn)當(dāng)量齒輪分度圓壓力角 αm=arc tanα0 /cosβm=20.085° 中點(diǎn)當(dāng)量齒輪齒合角 α‘m=arc cos (cosαm /Ka)=21.6913° 切向變位系數(shù)之和 XtΣ=2Zvm[inv α’m-inv αm] -2XΣ tan αm=0.0312 ° 切向變位系數(shù) xt 按σ=0及補(bǔ)償小齒輪尖頂： xt1=0.2 , xt2=-0.1688 分度圓直徑 d1=mz1=86.688 d2=mz2=326.747 節(jié)錐距 R’=0.5Kad1/ sin δ’2=170.850 中點(diǎn)錐距 Rm=R-0.5b=145.850 齒全高 h=(2h*+c*-σ)m=14.67 分圓齒頂高 ha=( h*+x-σ ) m ha1=12 ha2=8.669 分圓齒根高 hf=h-ha hf1=2.677 hf2=6.001 節(jié)圓齒根高 h’f=0.5( Ka-1 ) d/cosδ’ hf1=3.149 hf2=12.854 節(jié)圓齒頂高 h’a=h-h’f h’a1=11.521 h’a2=1.816 節(jié)錐齒根角 θ’f= arc tan(h’f-R’) θ’f1 =1.056°θ’f2=4.303° 根錐角 δf= δ’ – θ’f1 δf1=13.8°δf2=70.833° 頂錐角 δa=δ+θf(wàn) δa1=19.17° δa2=76.2° 頂圓直徑 da=Kd+2h’a cosδ’ da1=109.89, da2=331.19 冠頂距 Aa=R’ cosδ’- h’a sin δ’ Aa1=162.176 Aa2=42.055 安裝距A A1=168 A2=80 輪冠距 Ha=A-Aa Ha1 =5.824 Ha2=37.945 4.2.4 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按國(guó)標(biāo)GB/ T =10062-1988 公式驗(yàn)算計(jì)算接觸應(yīng)力 σH=ZH×ZE× Zε×Zβ× Zκ× （1）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH ZH= （4.3） βb=arc sin[ sin βm cos α0]=5.1674° αt=20.085 αw1=21.6913 ZH=2.382 (2) 查表，彈性系數(shù)ZE=189.3 N/mm2 (3) 重合度系數(shù)Zε Zε=+ =0.926 （4.4） mm=mRm/ R =5.625 mm εβ= beH tan βm/(πmm)=5.6925 mm ramv1=Rm d a1 / (2R COSδ1) =48.529 mm ramv2 =Rmda2/ (2R cosδ2)=550.975mm rbmv1=Rmd1cos αm/ ( 2RCOSδ1)=35.955mm rbmv2=Rmd2cos αm/ (2Rcosδ2)=510.525mm gam=+ -(rbmv1+rbmv2)tanαm =22.4mm pm=πmmcos αm=16.8mm εα= gαm/ pm=1.33 (4) 螺旋角系數(shù)Zβ= =0.998 (5)有效寬度beH=0.85b=42.5mm （6）錐齒輪系數(shù) Zk=0.85 （7)使用系數(shù)KA=1.5 (8)齒寬中點(diǎn)分錐的圓周力： dm1= Rm d1/R=74mm Ftm=2000T1/dm1=15459.5N (9)動(dòng)載系數(shù)Kv=NK+1 N=0.0273 K=K1beH/ (KAFtm) + cv3=0.499 Kv=1.013 （10）齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.65 （11）齒間載荷分配系數(shù)KHα= 1.4 （12）輪滑劑系數(shù)ZL=0.95 (13)速度系數(shù)Zv=0.97 (14)粗糙度系數(shù)ZR=0.98 (15)溫度系數(shù)ZT=1 (16)尺寸系數(shù)Zx=1 (17)SHmin=1 (18)查表，σHlim=1500 N/mm2 σH=1496.8 N/ mm2 許用接觸應(yīng)力 σHp=ZLZvZRZXσHlim/ZTSHmin =1355 N/mm2＜Σh 用變位類型影響系數(shù)Zb=0.85修正 σ‘H=0.85σH=1272 N/mm2 故安全 4.2.5 齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 σf1。2=KAKvKFαKFβFtm Ysa1.2YβYαYFa1.2Yk/ beFmnm KFα=1.4 KFβ=1.65 beF= 42.5 Sfmin= 1 YST=2 Yk=1 Mnm=5.6666 Yfa1=2.03 Yfa2=2.09 Ysa1=2.03 Ysa2=2.14 Yε=0.805 Yβ=0.99 Yδre1T=1.02 Yrre1T=1.02 Yx=0.995 σFlim=470 N/mm 2(MQ ) 320 N/mm2 (ML) 小輪計(jì)算應(yīng)力σF1=740N/mm2 大輪計(jì)算應(yīng)力σF2=803N/mm2 小輪許用齒根應(yīng)力σFp1=824N/mm2 大輪許用齒根應(yīng)力σFp2=828N/mm2 故安全 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 概述 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件如齒輪、帶輪、鏈輪等都要安裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸的主要功能在于支持傳動(dòng)零件，使其具有確定的工作位置，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 5.2 軸的設(shè)計(jì) 5.2.1 求輸入軸上的功率,轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)），則 又 于是 （5.1） 5.2.2 求作用在齒輪上的力 因已知低速大齒輪的分度圓直徑為 而 5.2.3 初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)15-3，取,于是得 （5.2） 取 5.2.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭轉(zhuǎn)的截面的強(qiáng)度，根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)玄幻變應(yīng)力，取。 彎矩M： 水平面彎矩 垂直面彎矩 總彎矩： 軸的計(jì)算應(yīng)力： （5.3） 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故安全。 5.2.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面左側(cè)的彎矩M 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （5.4） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。 因。經(jīng)插值后可查得： 又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為： 故有效應(yīng)力集中系數(shù)（附表3-4）為： 由附圖3-2的尺寸系數(shù)；由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為 又由§3-1及§3-2得碳鋼的特性系數(shù) 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（15-6）（15-8）得 故安全。 6 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 概述 螺桿：外表面切有螺旋槽的圓柱或者切有錐面螺旋槽的圓錐。由擠出過程可知，螺桿是在高溫、一定腐蝕、強(qiáng)烈磨損、大扭矩下工作的，因此，螺桿必須： 1）耐高溫，高溫下不變形； 2）耐磨損，壽命長(zhǎng)； 3）耐腐蝕，物料具有腐蝕性； 4）高強(qiáng)度，可承受大扭矩，高轉(zhuǎn)速； 5）具有良好的切削加工性能； 6）熱處理后殘余應(yīng)力小，熱變形小等。 6.1 根據(jù)耐磨性計(jì)算螺桿直徑 螺母所用的材料一般比螺桿的材料軟，所以磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋表面。影響螺紋磨損的因素很多，目前尚缺乏完善的計(jì)算方法，故常用限制螺紋表面的壓強(qiáng)不超過材料的許用壓強(qiáng)來進(jìn)行計(jì)算，即。螺桿直徑可按下式計(jì)算：： （6.1） 式中: d2 為螺紋中徑（mm）；PP為許用壓強(qiáng)（N/），查表4-6；h 為螺紋的工作高度(mm)，對(duì)矩形、梯形螺紋h=0.5P，鋸齒螺紋h=0.75P，P為螺矩（mm）；ψ為螺母高度系數(shù)，對(duì)整體螺母取ψ=1.52.5，剖分式螺母或受載較大的取ψ=2.53.5；傳動(dòng)精度較高、載荷較大、要求壽命較長(zhǎng)時(shí)取ψ= 4。根據(jù)公式算得螺紋中徑后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d及螺距P。由于圈數(shù)愈多各圈受力愈不均勻，所以螺紋圈數(shù)一般不宜超過10圈 圖6.1 螺桿 表6—1 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng) 螺紋副材料 滑動(dòng)速度（m/min） 許用壓強(qiáng) （N/mm2） 螺紋材料 滑動(dòng)速度（m/min） 許用壓強(qiáng) （N/mm2） 銅對(duì)青銅 低速 ＜3.0 612 ＞15 1825 1118 710 12 鋼對(duì)鑄鐵 ＜2.4 612 1318 47 鋼對(duì)鋼 低速 7.513 鋼對(duì)耐磨鑄鐵 612 68 淬火鋼對(duì)青銅 612 1013 6.2 牙型、材料和許用應(yīng)力 采用梯形螺紋，單線n=1 螺桿45鋼，螺母ZCuSn5Pb5Zn5 滑動(dòng)速度Vs<3m/s,許用壓強(qiáng) 螺桿的許用應(yīng)力： 45剛屈服點(diǎn) 取 取 螺母的許用應(yīng)力： 取 取 6.3 按耐磨性設(shè)計(jì) 采取整體螺母式，取 ≥= 取 螺母高度 螺紋旋合圈數(shù) 螺紋的工作高度 6.4 驗(yàn)算耐磨性 單線螺紋導(dǎo)程與螺距相等，即 導(dǎo)程角 牙面滑動(dòng)速度 (6.2) 小于許用比壓下的牙面滑動(dòng)速度，符合要求。 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋摩擦轉(zhuǎn)矩 (6.3) (6.4) =25.2 N/mm2 []=50N/mm2，滿足強(qiáng)度要求 6.5 螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 鋼制螺桿螺牙強(qiáng)度高于青銅質(zhì)螺母，只計(jì)算螺母的螺牙強(qiáng)度 壓根寬度 ，牙根剪貼滿足強(qiáng)度要求 ，牙根彎曲滿足強(qiáng)度要求 7 軸承的校核 7.1 概述 滾動(dòng)軸承是應(yīng)用很廣的一種基礎(chǔ)部件，已標(biāo)準(zhǔn)化，并由軸承廠大量生產(chǎn)。它有多種類型規(guī)格以適應(yīng)不同的工況需要。所以，在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，只需要根據(jù)具體工作條件，選用適合類型和尺寸的滾動(dòng)軸承即可。 滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承 ?? 圖2.16滾動(dòng)軸承 滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。滾動(dòng)軸承中的向心軸承（主要承受徑向力）通常由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和滾動(dòng)體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動(dòng)，它們由保持架隔開，避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。套圈和滾動(dòng)體通常采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動(dòng)軸承鋼制造，淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC60～65。保持架多用軟鋼沖壓制成，也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造。 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的區(qū)別首先表象在結(jié)構(gòu)上，滾動(dòng)軸承是靠滾動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸的，因而接觸部位是一個(gè)點(diǎn)，滾動(dòng)體越多，接觸點(diǎn)就越多；滑動(dòng)軸承是靠平滑的面來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸的，因而接觸部位是一個(gè)面。其次是運(yùn)動(dòng)方式不同，滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方式是滾動(dòng)；滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方式是滑動(dòng)，因而摩擦形式上也就完全不相同。 滾動(dòng)軸承是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。主要作用是支承轉(zhuǎn)動(dòng)的軸及軸上零件，并保持軸的正常工作位置和旋轉(zhuǎn)精度，滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。這里的滾動(dòng)軸承是為了配合滾動(dòng)軸承座，選擇深溝球軸承6305。 選擇滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)有： 1）摩擦阻力小，功率消耗小，機(jī)械效率高，易起動(dòng)。 2）尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，具有互換性，便于安裝拆卸，維修方便。 3）結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，軸向尺寸更為縮小。 4）精度高，轉(zhuǎn)速高，磨損小，使用壽命長(zhǎng)。 5）部分軸承具有自動(dòng)調(diào)心的性能。 6）適用于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高。 7）傳動(dòng)摩擦力矩比流體動(dòng)壓軸承低得多，因此摩擦溫升與功耗較低； 8）起動(dòng)摩擦力矩僅略高于轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩； 9）軸承變形對(duì)載荷變化的敏感性小于流體動(dòng)壓軸承； 10）只需要少量的潤(rùn)滑劑便能正常運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間提供潤(rùn)滑劑； 11）軸向尺寸小于傳統(tǒng)流體動(dòng)壓軸承； 12）可以同時(shí)承受徑向和推力組合載荷； 13）在很大的載荷-速度范圍內(nèi)，獨(dú)特的設(shè)計(jì)可以獲得優(yōu)良的性能； 14）軸承性能對(duì)載荷、速度和運(yùn)行速度的波動(dòng)相對(duì)不敏感。 軸承在使用過程中潤(rùn)滑是不可缺少的。目前主要有脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。采用脂潤(rùn)滑不易泄漏、易于密封、使用時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)便且油膜強(qiáng)度高，但摩擦阻力比油潤(rùn)滑大，不宜用于高速。軸承中脂的裝填量不應(yīng)超過軸承空間的1/2～1/3，否則會(huì)由于攪拌潤(rùn)滑劑過多而使軸承過熱。油潤(rùn)滑冷卻效果好，但密封和供油裝置較復(fù)雜。油的粘度一般為 0.12～0.2厘米/秒。負(fù)荷大，工作溫度高時(shí)宜選用粘度高的油，轉(zhuǎn)速高時(shí)選用粘度低的油。潤(rùn)滑方式有油浴潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑和壓力供油潤(rùn)滑等。油浴潤(rùn)滑時(shí)，油面應(yīng)不高于最下方的滾動(dòng)體中心。若按彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論設(shè)計(jì)軸承和選擇潤(rùn)滑劑粘度，則接觸表面將被油膜隔開。這時(shí)，在穩(wěn)定載荷作用下，軸承壽命可提高很多倍。 現(xiàn)代機(jī)器、儀器等設(shè)備正向高速、重載、精密、輕巧等方面發(fā)展，這對(duì)滾動(dòng)軸承提出許多新的要求，如在減小尺寸的同時(shí)要求軸承保持甚至提高額定負(fù)荷，采用新技術(shù)改進(jìn)工藝，提高制造精度，降低成本。通用滾動(dòng)軸承已很難滿足各式各樣的要求，對(duì)生產(chǎn)量大的機(jī)器設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)制造專用軸承，在加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，增加品種，擴(kuò)大專用軸承的比例?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展還需要在特殊工況下工作的特種軸承，如在高速、高溫、低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)或在酸、堿等介質(zhì)中工作的軸承。 7.2 軸承的校核 已知：設(shè)根據(jù)條件決定在軸的兩端反裝兩個(gè)角接觸球軸承。如圖所示：已知軸上齒輪受切向力，徑向力，軸向力；齒輪分度圓直徑，齒輪轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，軸承預(yù)期壽命。設(shè)初選兩個(gè)軸承型號(hào)均為7270c，試驗(yàn)算軸承是否可達(dá)到預(yù)期壽命的要求。 查滾動(dòng)軸承樣本可知角接觸球軸承7207C的基本額定動(dòng)載荷,基本額定靜載荷。 7.2.1 求兩軸承收到的徑向載荷 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。其中：圖C中的為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；圖中的亦應(yīng)通過另加彎矩而平移到作用于軸線上（上述轉(zhuǎn)化在圖中均未畫出）。 由力分析可知： 7.2.2 求兩軸承的計(jì)算軸向力和 對(duì)于70000C型軸承，按表3-17，軸承派生軸向力，其中e為表13-5中的判 斷系數(shù)，其值由的大小來確定，但現(xiàn)軸承軸向力未知。故先初取，因此可估算： 按式（13-11）得 由表13-5仿立體13-1進(jìn)行插值計(jì)算得，再計(jì)算 兩次計(jì)算的值相差不大，因此確定 7.2.3 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和 由表13-5分別查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，按式13-6，，則 7.2.4 驗(yàn)算軸承壽命 因，所以按軸承2的受力大小驗(yàn)算 故所選軸承滿足壽命要求。 8 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8.1 概述 鏈傳動(dòng)是通過鏈條將具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到具有特殊齒形的從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。 鏈傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，與帶傳動(dòng)相比，無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸小；所需張緊力小，作用于軸上的壓力小；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動(dòng)；成本高，易磨損，易伸長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷、振動(dòng)、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動(dòng)中。 8.2 鏈設(shè)計(jì)計(jì)算 8.2.1 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù) 8.2.2 確定計(jì)算功率 由表9-6查得,由圖9-13查得，單排鏈，則計(jì)算功率為 8.2.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)及，查圖9-11，可選10A-1。查表9-1，鏈條節(jié)距為 8.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距。取。相應(yīng)的鏈條節(jié)數(shù)為： 取鏈條節(jié)數(shù)節(jié)。 查表9-7得到中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為： 8.2.5 計(jì)算鏈條速度，確定潤(rùn)