491 機械分離錐式無級變速器結(jié)構(gòu)設計,機械,分離,無級,變速器,結(jié)構(gòu)設計 湘潭大學興湘學院畢業(yè)論文（設計）任務書論文（設計）題目： 機械分離錐式無級變速器結(jié)構(gòu)設計 學號： 2007964225 姓名： 郭良 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 聶 松 輝 系主任： 周 友 行 一、主要內(nèi)容及基本要求1、設計一種中間元件為鋼環(huán)分離錐的無級變速器； 2、輸入功率 P=5.5kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500rpm，調(diào)速范圍 R=6； 3、一張裝配圖 A0#1 張，零件圖總量 A0#1 張； 4、設計說明書一份； 5、英文文獻一份。 二、重點研究的問題1、分離錐式無級變速器原理及其結(jié)構(gòu)； 2、變速原理的傳動結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。 三、進度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 熟悉課題及基礎資料 第一周2 調(diào)研及收集資料 第二周3 方案設計與討論 第三～四周4 無級變速器布局設計 第五周5 無級變速器總裝配圖設計 第六~ 九周6 無級變速器零件圖設計 第十周7 撰寫說明書 第十一周8 英文文獻翻譯，答辯 第十二周四、應收集的資料及主要參考文獻[1] 阮忠唐 . 機械無級變速器[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1983. [2] 阮忠唐.機械無級變速器設計與選用指南[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1999.8[3] 徐灝 .機械設計手冊第 3 卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.9 [4] 毛謙德 .袖珍機械設計師手冊第 3 版[M].北京：機械工業(yè)出版社. [5] 機械設計手冊新版第 2 卷[M].北京：機械工業(yè)出版社. 湘潭大學興湘學院畢業(yè)論文（設計）評閱表學號 2007964225 姓名 郭良 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 機械分離錐式無級變速器結(jié)構(gòu)設計 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的；2.難度、份量是否適當；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運用知識的能力；3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力；4.是否具備一定的外文與計算機應用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文（設計）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價本設計符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到了綜合訓練的目的，難度和分量適中，并與社會、生產(chǎn)，科研等實際問題相結(jié)合。在設計過程中查閱了一定的文獻，綜合歸納了一些實際問題，具備了一定的外文與計算機應用能力，對研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力有一定的基本功。立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗基本正確，設計、計算、分析處理有一定的邏輯性，技術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔，引文規(guī)范。語言文字通順，有一些基本觀點的提煉，綜合概括能力一般；有一定實際應用價值。評閱人： 2011 年 5 月 日湘潭大學興湘學院畢業(yè)設計說明書題 目：機械分離錐式無級變速器結(jié)構(gòu)設計專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 2007964225 姓 名： 郭 良 指導教師： 聶松輝 完成日期： 2011 年 5月 目錄摘要 ………………………………………………………………………. I Abstract …………………………………………………………………… II 第一章 緒論 …………………………………………………………………… 1 1.1 機械無級變速器的發(fā)展概況 ……………………………………………… 11.2 機械無級變速器的特征和應用 …………………………………………… 11.3 無級變速研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………… 21.4 機械分離錐式無級變速器的優(yōu)點 …………………………………………… 31.5 本次設計的內(nèi)容和要求 ……………………………………………………… 4第二章 機械分離錐式無級變速器總體方案及原理 ……………………… 42.1 機械分離錐式無級變速器簡圖 …………………………………………… 42.2 機械分離錐式無級變速傳動原理 ………………………………………… 5第三章 機械分離錐式無級變速器總體 設計計算 ………………………… 53.1 變速器運動學計算 ………………………………………………………… 53.2 變速箱內(nèi)傳動零件的尺寸 ………………………………………………… 73.3 鋼環(huán)無級變速器受力分析 ………………………………………………… 83.4 零件之間初始間隙或過盈 ………………………………………………… 93.5 強度驗算 ………………………………………………………………… 103.5.1 恒功率傳動情況時 ……………………………………………………… 113.5.2 變速箱恒扭矩傳動情況時 ……………………………………………… 133.5.3 鋼環(huán)強度校驗計算 ……………………………………………………… 14第四章 機械分離錐式無級變速器各零件的計算 …………………………… 154.1 計算錐輪的尺寸和參數(shù) ……………………………………………………… 154.2 鋼環(huán)設計 ……………………………………………………………………… 184.3 軸系零件設計 ………………………………………………………………… 194.4 調(diào)速操縱機構(gòu)設計 …………………………………………………………… 214.4.1 確定齒輪的參數(shù) …………………………………………………………… 214.4.2 確定齒條的參數(shù) …………………………………………………………… 224.4.3 計算螺桿 …………………………………………………………………… 224.5 變速箱箱體設計 …………………………………………………………… 23第五章 變速器內(nèi)主要零件的強度校核 ………………………………………… 245.1 鋼環(huán)強度驗算 …………………………………………………………………… 245.2 校核軸的強度 …………………………………………………………………… 24第六章 設計總結(jié) …………………………………………………………………… 27參考文獻 ……………………………………………………………………………… 28附錄 英文翻譯 ………………………………………………………………………… 29附錄 原文 ……………………………………………………………………………… 36機械分離錐輪無級變速器摘 要：機械分離錐式無極變速器是一種結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便等一系列優(yōu)點的機械摩擦式無級變速器。此外，在工作過程鋼環(huán)有自緊作用，無需加壓裝置。本次設計主要要考慮到機械分離錐式無級變速器的實用行、經(jīng)濟性和小重量輕的要求，目前在機械傳動裝置中，能減小裝置的外廓尺寸和重量，達到體積小重量輕以及實現(xiàn)高的傳動比所采用的最主要的傳動形式就是鋼環(huán)傳動。并且在設計中要考慮到變速箱箱各個零部件的等強度等壽命的設計原則，在保證強度和壽命的條件下要對傳動齒輪箱進行傳動比優(yōu)化分配和參數(shù)優(yōu)化設計。通過查找變速器相關(guān)資料，了解其機械分離錐式無級變速器基本傳動原理。已知給定參數(shù)先求出變速器主要零件鋼環(huán)和主從錐輪的相關(guān)尺寸，再根據(jù)已算出的數(shù)據(jù)和配合關(guān)系選定其主要配合原件軸承型號，然后確定錐輪各段長度和大小。然后進行主、從動軸的設計和校核。根據(jù)軸的大小和軸與錐輪的配合關(guān)系確定鍵的相關(guān)尺寸，通過查閱手冊確定各尺寸的配合公差。根據(jù)調(diào)速范圍設計調(diào)速操作機構(gòu)，然后由以上各零件的受力關(guān)系和裝配要求設計箱體和軸承端蓋的基本尺寸。然后通過強度校核以確定各零件是否滿足強度要求。根據(jù)設計各零件的尺寸用 AutoCAD畫出裝配圖，根據(jù)裝配圖畫出主要傳動元件的零件圖。最后完成設計說明書。關(guān)鍵詞：無級變速器，齒輪箱，鋼環(huán)，錐輪，調(diào)速，軸承Mechanical separating cone wheel variatorAbstract: Mechanical separation cone type non-polar transmission is a kind of simple structure, convenient wait for a series of advantages to assemble mechanical friction type variator.Inaddition, the working process of the steel ring in a self-tightening role, without pressure device. This design main should consider mechanical separating cone type variator practical line, economy and small light weight requirement, is currently in the mecha-nical transmission device, which can reduce device size and weight, the profile to small volume light weight and achieve high ratio using the main transmission form is steel ring transmission. And in the design considerations to the gearbox box of each parts such as the design principles of strength of life, while ensuring the strength and fatigue under the condition of transmission gearbox to optimal distribution and para-meters for transmission is optimized. Through the search transmission relevant data, understand its mechanical separating cone type variator basic transmission principle. First known parameter is given out the transmission main parts steel ring and master-slave cone rounds of relevant sizes, and then based on the data already calculate and coordinate relationship with selected its main original bearing type, then determine the length and size cone wheel paragraphs. Then the Lord and driven shafts design and check. According to the size and axes and shaft with relationship of cone round to determine the relative size, through the key of various sizes determined accessible handbook with tolerance. According to the speed range speed operators, and then design by the stress of the above all parts assembly design requirement for cabinet relationship and the basic sizes and bearing housing. Then through strength check to determine whether meet the required strength all parts. The size of each parts according to the design with AutoCAD draw pictures out, according to the assembly drawings main transmission component parts graph. Finally completed the design specification. Key words: CVT Contiuously Variable Transmission，gear box，Steel Ring， conepulley，speedgoverning，Bearing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(zhì)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(shù)，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(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)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)?；a(chǎn)，一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國外現(xiàn)有的幾種主要類型結(jié)構(gòu)的無級變速器，在國內(nèi)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(shù)信息會議進行交流。第 2 頁 共 42 頁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(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)及加壓裝置或輸出機構(gòu)三部分組成。機械無級變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應的驅(qū)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(diào)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度）；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調(diào)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)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(diào)運轉(zhuǎn)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(diào)速以獲得最佳分離效果）；有為節(jié)約能源而需進行調(diào)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(diào)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(zhuǎn)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(zhì)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(nóng)業(yè)、國防及試驗等各類機械。1.3 無級變速研究現(xiàn)狀隨著我國在基礎設施和重點建設項目上的投入加大，重型載貨車在市場上的需求量急劇上升，重型變速箱的需求也隨之增加,近年來，重型汽車變速器在向多極化、大型化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)對變速箱的設計，從整機匹配到構(gòu)件的干涉判別和整個方案的模糊綜合判別，直到齒輪、離合器等校核都開發(fā)了許多計算機設計軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設計和制造，因此，還需要進一步加強，我過的汽車技術(shù)還需要進一步發(fā)展。隨著科技的不斷進步，CVT技術(shù)的不斷成熟，汽車變速箱最終會由CVT替代手動變速箱（MT）和有級自動變速箱（AT），無級變速汽車是當今汽車發(fā)展的主要趨勢,但是第 3 頁 共 42 頁, 中國還沒有掌握全套的汽車自動變速箱技術(shù)，也就還沒有形成市場所需成熟的汽車自動變速箱產(chǎn)品。有人主張直接從國外引進先進的汽車自動變速箱技術(shù)，不料國外所有相關(guān)公司都想直接從國外把汽車自動變速箱產(chǎn)品銷售到中國市場或者在中國建立獨資企業(yè)就地生產(chǎn)銷售產(chǎn)品，不愿與中國的企業(yè)合作開發(fā)生產(chǎn)獲取高額壟斷利潤。重型汽車變速器是指與重型商用車和大型客車匹配的變速器, 盡管在行業(yè)中對變速器的容量劃分沒有明確的界限, 但我們通常將額定輸入扭矩在 100kgm以上的變速器稱為重型變速器。國內(nèi)重型車變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國、德國、日本等幾個國家,引進技術(shù)多為國外 80～90 年代的產(chǎn)品。作為汽車高級技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車變速器在國內(nèi)通過漫長的引進消化過程,如今已有長足的進步,能夠在原有引進技術(shù)的基礎上,通過改型或在引進技術(shù)的基礎上自行開發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品,每年重型車變速器行業(yè)都能有十幾個新產(chǎn)品推向市場。但從當今重型車變速器的發(fā)展情況來看,在新產(chǎn)品開發(fā)上國內(nèi)重型車變速器仍然走的是一般性的開發(fā)過程,沒有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品; 從國內(nèi)重型變速器市場容量來看, 有三分之一的產(chǎn)品來自進口 , 而另外三分之二的產(chǎn)品中有 80 %以上的產(chǎn)品均源自國外的技術(shù),國內(nèi)自主開發(fā)的重型變速器產(chǎn)品銷量很小。這說明國內(nèi)重型變速器廠家的自主開發(fā)能力仍然很薄弱,應對整車新車型配套產(chǎn)品的能力遠遠不夠。2004 年年初我國出臺城市車輛重點發(fā)展 13. 8m客車上使用的變速器, 目前只有 ZF 一家能向國內(nèi)企業(yè)供應。這足以說明國內(nèi)的重型車變速器企業(yè)仍然很渺小,在技術(shù)方面仍然有很長的路要走。國內(nèi)重型汽車變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責任公司、綦江齒輪傳動有限公司、山西大同齒輪集團有限責任公司及一汽哈爾濱變速箱廠等幾大家包攬。這些企業(yè)大多數(shù)變速器產(chǎn)品針對的市場各有側(cè)重, 像陜西法士特在 8t 以上重型車市場占有率達到 40 %以上, 并且在 15t 以上重卡市場占有絕對的優(yōu)勢 , 擁有 85 %以上的市場份額; 綦江齒輪傳動有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門金龍等企業(yè)的 7～12m 高檔大、中型客車以及總質(zhì)量在 14～50t 重型載貨車、鞍式牽引車、自卸車及各式專用車、特種車配套;山西大同齒輪集團配套市場主要在 8～10t 級的低噸位重型載貨車方面.隨著國內(nèi)汽車市場的發(fā)育成長, 變速器產(chǎn)品型譜逐步細化,產(chǎn)品的針對性越來越強。因此,在保證現(xiàn)有變速器生產(chǎn)和改進的同時, 要充分認識到加入WTO 后良好的合作開發(fā)機遇,取長補短,同時更應認識到供方、買方、替代者、潛在入侵者、產(chǎn)品競爭者的巨大壓力。要緊跟重型商用車行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢, 緊跟客車低地板化、綠色環(huán)保化、城市公交大型化的發(fā)展方向,開發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、適合我國國情的重型汽車變速器。1.4 機械分離錐式無級變速器的優(yōu)點鋼環(huán)分離錐輪無極變速器的特點是：1）鋼環(huán)具有自動加壓作用，能隨著扭矩的增加而增大。鋼環(huán)既是傳動零件，又是第 4 頁 共 42 頁加壓元件。因此，無需另設加壓裝置，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。2）容易產(chǎn)生幾何滑動，原因是錐輪頂點與鋼環(huán)的內(nèi)錐頂點不相重合所致。為了減小幾何滑動和提高傳動效率，可不采用線接觸而用點接觸的結(jié)構(gòu)形式。3）能實現(xiàn)對稱型調(diào)速（既最大傳動 imax與最小傳動比 imin對稱于 i=1的調(diào)速） ，i=1/3.2~3.2，調(diào)速幅度 Rb=10（16） 。4) 機械特性與恒功率特性較接近（從動錐輪轉(zhuǎn)速 n2低時扭矩 T2大，而 n2高時則T2小）這種無級變速器中的主要零件鋼環(huán)和錐輪均用軸承鋼 GCr15制造（若要求淬透性好，可用 GCr15SiMn鋼） ，熱處理后工作表面的硬度不低于 HRC58~64，磨削后的表面粗糙度Ra（輪廓算術(shù)平均偏差）不大于 0.63μm 或（輪廓微觀不平度十點高度）不大于3.2μm。1.5 本次設計內(nèi)容和要求題目：機械分離錐式無級變速器結(jié)構(gòu)設計，已知輸入功率 P1=5.5KW，電機同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，調(diào)速范圍 R=6（3~1/2） ，結(jié)構(gòu)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(diào)速要靈活，調(diào)速過程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強度和壽命要求。要求：裝配圖一張，零件圖若干，說明書一份，英文翻譯一篇等。第 5 頁 共 42 頁第二章 機械分離錐式無級變速器總體方案及原理2.1 機械分離錐式無級變速器簡圖第 6 頁 共 42 頁圖 2-1 機械分離錐式無級變速器簡圖2.2機械分離錐式無級變速傳動原理機械分離錐式無極變速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便等一系列優(yōu)點。此外，在工作過程鋼環(huán)有自緊作用，無需加壓裝置。其結(jié)構(gòu)圖見（圖 2-1） 。圖中，平行的主、從動軸，分別裝有兩對可分離的錐輪；無支撐的鋼環(huán)緊套在錐輪之間。兩可移動的錐輪分別與主從動軸用花鍵聯(lián)接，并可以軸向移動；它們之間依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力，將主動軸的運動傳遞給輸出軸。調(diào)速時，轉(zhuǎn)動手輪，由小齒輪帶動調(diào)節(jié)套上的齒條，使調(diào)節(jié)套向右（左）移動，通過拉桿（見裝配圖） ，使錐輪的支撐套帶動其向右（左）同步移動，使主動側(cè)錐輪的工作直徑增大（減小） 、從動側(cè)錐輪的工作直徑減?。ㄔ龃螅?，而達到變速。鋼環(huán)與主、從動錐輪之間的初始間隙（或過盈） ，通過拉桿調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時，松開止動銷轉(zhuǎn)動拉桿，其右端的螺紋使錐輪的軸向位置發(fā)生變法，當獲得所需的間隙后，將止動銷插入定位，這種調(diào)隙工作僅在開始調(diào)整時進行。第 7 頁 共 42 頁第三章 機械分離錐式無級變速器設計計算第 8 頁 共 42 頁3.1 變速器運動學計算鋼環(huán)分離錐式無級變速器的傳動比為（圖3-2） ……（3-1） 212()()(1nDmxtgaxi???????amax()in1i2i，式中ε——滑動率， ，若不考慮滑1in()2D???12v????動，則ε=0；、 ——主、從動錐輪與鋼環(huán)接觸處的圓周速度；1vn1、n2——主、從動錐輪的轉(zhuǎn)速；、 ——主、從動錐輪的工作直徑；Dx2——傳動比i=1（ = ）時的工作直徑；m1Dx2圖3-2 鋼環(huán)與分離錐式之間的幾何關(guān)系（圖中實線位置表示i=1時）、 ——錐輪的最大、最小工作直徑（ 下標1指主動錐輪，下標2指從minDax動錐輪） ；a——錐輪的錐頂半角；第 9 頁 共 42 頁x——可移動錐輪相對于i=1（實線位置）的軸向移動量，上面運算符號用于增速，下面運算符號用于減速。調(diào)速幅度 ： max21ax2iniminiDRb???因?qū)賹ΨQ型調(diào)速： ，11m2iniinD?故： ，axa()ini??，mi(1)D?，2axinRb??????mi2ax1??鋼環(huán)的轉(zhuǎn)速 10D?式中 ——鋼環(huán)工作直徑，見圖3-20考慮到 ，axinRb?故 ，將其中帶入式（3-1） ，得錐輪位移量x??mi122D???與傳動比之間的關(guān)系為()in4ixRbtga???錐輪的移動通常用齒輪-齒條傳動，這時，錐輪位移量也就是齒條的移動量，當位移量為x時，齒輪的相應回轉(zhuǎn)角（也就是手輪的回轉(zhuǎn)角度） ， 036xmz????式中 z——齒輪的齒數(shù)；m——齒輪的模數(shù)。3.2 變速箱內(nèi)傳動零件的尺寸傳動零件之間的尺寸關(guān)系為（圖3-2）錐輪最大工作直徑mm，axinDRb?式中， 為錐輪的最小工作直徑，mm。 由強度及結(jié)構(gòu)要求確定。minminD主、從動錐輪之間的中心距第 10 頁 共 42 頁a=(1.15～1.3)max mm錐輪錐頂角 0217~3??線接觸時鋼環(huán)工作面的接觸長度mm()max8bD鋼環(huán)工作直徑 D=(1.8～2 )Dmax mm鋼環(huán)工作寬度：mm??cosaxin0Btgab???鋼環(huán)寬度： mmcosb??鋼環(huán)厚度：h=(0.2～0.9)B mm點接觸時鋼環(huán)工作面的圓弧半徑：mm(0.8~9)rD?鋼環(huán)內(nèi)周直徑：mmsinbai?鋼環(huán)外周直徑：mm20hei??錐輪小端直徑：mmsinmDbai??錐輪大端直徑：mmixe??3.3 機械分離錐式無級變速器受力分析鋼環(huán)無級變速器中的鋼環(huán)具有自動加壓作用?？蛰d時，鋼環(huán)圓心O3位于主、從動錐輪輪心O1、O2的連心線上（圖2-3中的實線位置） ；第 11 頁 共 42 頁圖3-3 受力分析簡圖承載后，主動錐輪1依靠摩擦力F帶動鋼環(huán)3沿著切線方向移至虛線位置，這時鋼環(huán)與主、從動錐輪楔緊并產(chǎn)生法向壓緊力Q（所傳遞的載荷越大，楔得越緊） ，與此同時，由鋼環(huán)通過摩擦力驅(qū)動一對從動錐輪2。錐輪與鋼環(huán)之間的法向壓緊力Q可以分解為徑向壓緊力Qr和軸向壓緊力Qa。由于軸向壓緊力Qa相互抵消，故以鋼環(huán)作為分離體時的力平衡條件是4cosin0FQr????或 sa由此得N （3-2）cosKFtgf??式中 ——傳動可靠性系數(shù)，對動力傳動，可取 ；Kn 5.1~2'?nKf——摩擦系數(shù)，對于淬火鋼-淬火鋼，油式時 ，干式時03f2.0~1?f——連心線 或 ′與弦AB之間的夾角。?'31O'32每個錐輪所傳遞的有效圓周力（既摩擦力）NTFDx?第 12 頁 共 42 頁每個錐輪所傳遞的扭矩mNnPT???1310952?132?式中 為主動錐輪的傳遞功率，KW； 為傳動效率。1P所以每個錐輪上的壓緊力N （3-3）33119509502KnPKnPQfDfDxx?????每個錐輪上的徑向壓緊力Nr?cos每個錐輪上的軸向壓緊力Qain?3.4 零件之間初始間隙或過盈由式 可見cosFKQtgf??（3-4）coscosFftQarKna??γ是影響壓緊力的因素之一。當主、從動錐輪的軸線在同一水平平面內(nèi)時，為了獲得所需的γ值，應使鋼環(huán)與主、從動錐輪之間具有一定的初始間隙120Dxar??????是鋼環(huán)在徑向壓緊力Qr作用下的徑向變形r?3.298QrRcrEIRe——鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑mm（見圖3-5） ，E——鋼環(huán)材料的彈性模量，N/ ；2mI——鋼環(huán)剖面對剖面中心軸的慣性矩，在圖2-3中，折線A O3′B在直線AB上的投影應當?shù)扔谡劬€AO1O2B在直線上的投影，由此可得第 13 頁 共 42 頁2110Dxatgra???? ????? ??????????mm221FxrQr? ?????? ???????????當主、從動錐輪的軸線在同一鉛垂平面內(nèi)時，鋼環(huán)因自重作用不能同時緊貼在主、從動錐輪上。這時，應使鋼環(huán)與錐輪之間具有一定的初始過盈 以保證產(chǎn)生一定的0?預壓緊力。 仍用上式計算，但應取負值。0?由上式可得 ??2201aartgDx???????????此式表明，當 值最大時，γ值最大，但Kn[見式（3-4）]值卻最小，??x?對應于此時的傳動比為極限值 或 ；而當 值最小即等于零時，γ值最maxiin??12Dx?小， 值卻最大，對應于此時的傳動比i=1。設計時，通常應該按極限傳動比時選定nK傳動可靠性系數(shù) 和確定初始間隙。因此，當處于其他傳動比時，傳動可靠性系數(shù)n均有所增大，但最大增量僅在5%內(nèi)。n3.5 強度驗算鋼無級變速器的承載能力受到錐輪和鋼環(huán)的制約。錐輪和鋼環(huán)的主要失效形式是表面疲勞點蝕，因此設計時應計算其接觸疲勞強度。當鋼環(huán)與錐輪初始線接觸時，最大接觸應力N/ （3-5）??0.418HHQEkb?????2m點接觸時N/ （3-6）??32.5kc?? 2第 14 頁 共 42 頁圖3-4 錐輪和鋼環(huán)的曲率式中 Q——壓緊力，見式（ 2-3） 。對于作恒功率傳動的變速器，Q應該按從動錐輪最低轉(zhuǎn)速n2min的情況，即按主動錐輪最小工作直徑D1min的位置進行計算；對于作恒扭矩傳動的變速器，Q應按照從動錐輪最高轉(zhuǎn)速n2max的情況，即按從動輪最小工作直徑D2min的位置進行計算；對于功率、扭矩均變化的變速器，Q應按的位置進行計算；E——彈性模量，對于鋼，E= N/ ；52.10?2m——接觸副在計算位置處的當量曲率，1/mmk?=k11+k12+k21+k22k?k11——錐輪1在主平面1內(nèi)的曲率k11 ，1/mm2cosin1aD??k12——錐輪1在主平面1內(nèi)的曲率k12=0k21——鋼環(huán)2在主平面2內(nèi)的曲率k21 ，1/mm2cos0a?k22——鋼環(huán)2在主平面2內(nèi)的曲率k22=1/r（線接觸時k22=0；點接觸時k22） ，1/mmb——接觸長度，mmc——與接觸點各曲率有關(guān)的橢圓積分函數(shù)，可按曲率系數(shù)cosτ查表——許用接觸應力，對于GCr15號鋼，線接觸時其 =1500~1800 N/ ；??H? ??H?2m點接觸時其 =2200~2500 N/ 。2m3.5.1 恒功率傳動情況時F和Q按 位置計算（相當于n2min） 。由式（2-3）得in1D第 15 頁 共 42 頁N.mm31950minKPQfD??1） 線接觸取E= N/ ， ， ， ，52.0?2iaxRb?1min9D?1.85ax0D?，2a=127°，則8rD?k11 mm1cosminD??k21 mm21.85iaRb?=k11+k21= mmk?60.89.inD代人式（2-5） ，得校驗計算公式N/ （3-7）????3189601.50.89minHHKPRbf?????2m設計計算公式mm （3-8）??321.650.89150minHbDfnR???2） 點接觸k11、k12、k21均同線接觸，而k22= 1/mm110.85minrRDb??故 =k11+k12+k21+k22 1/mmk?.40.257i??2176cos..4kb?????代入式（2-6） ，得校檢計算公式N/ （3-9）????231.40.1580minHHKPRbcDf??? ?2m設計計算公式mm （3-10）????231.40.1580inHPRbcfn???第 16 頁 共 42 頁3.5.2 變速箱恒扭矩傳動情況時F和Q按 位置計算（相應于 ） ，由于（2-3）得2minD2maxnN （3-11）39501i inKTKPffD??E、 、 、b、r、2a等值或計算式同恒功率傳動。ax01）線接觸效驗計算公式N/ （3-12）????3189601.650.892minHHKPRbfD?????2m設計計算公式mm （3-13）??321.650.89150minHbDfnR???2）點接觸校驗計算公式N （3-14）????231.40.21580minHHKPRbcDf?????2m設計計算公式mm （3-15）????231.40.21580inHPRbcfn???以上各式均取 、b、r的平均值（即 ， ，r=0.8D1.85maxD?1ax9bD?5 ） ，推倒而得。若用推薦值的上、下限，即 、 、r=0.90D908或 、 、 r=0.8 ，則所得結(jié)果與平均值時相差很小1.8max?1ax20?（在Rb=9時，對于線接觸公式，差率<1.3%；對于點接觸公式，差率<3.3%） ，應此式（3-7）~（3-15）對于不同的 、b、r取值均能適用。D第 17 頁 共 42 頁3.5.3 鋼環(huán)強度校驗計算圖2-5列出了鋼環(huán)的剖面尺寸及參數(shù)。鋼環(huán)在傳動中因彈性變形而引起應力，可近似地按曲桿計算。鋼環(huán)內(nèi)周的正應力N/20.182()QRhcriAyi???2m鋼環(huán)外周的正應力N/20.182()hreeyR?2鋼環(huán)剖面在接觸處的最大應力N/0.63maxQcrAye??2m式中： ——徑向壓力，N；r——鋼環(huán)內(nèi)周半徑，mm；Ri——鋼環(huán)外周半徑，mm0e——鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑， ，mm；c 02Reic??——鋼環(huán)剖面重心至中性層的距離， ，mm；y y??——中性層所在處的半徑， ,mm?ln0heRi?圖3-5 鋼環(huán)剖面尺寸第 18 頁 共 42 頁第四章 機械分離錐式無級變速器的計算4.1 計算錐輪的尺寸和參數(shù)1.錐輪最小工作直徑Dmin的確定（1） 按線接觸mm321min(.650.89)150[]HbnKPRDf???式中 Kn—傳動可靠性系數(shù)，取Kn=1.2；—許用接觸應力。錐輪與鋼環(huán)材料均用GCr15號鋼，表面淬硬達HRC62-64??H?=1800N/ ； f—摩擦系數(shù)。取f=0.05（油式）2于是得Dmin≥43.0mm（2） 按點接觸mm312min1580(.40.)[]HbnKPRDcf???式中 c—系數(shù)，根據(jù)曲率系數(shù) 按表10-1取定，而曲率系數(shù)cos?= =0.41，查表10-1 得c=0.9；1.4.76cos02bR????3.60.417-?—許用接觸應力，取 =2200N/??H???H?2m于是得Dmin≥36.3mm可見線接觸是薄弱環(huán)節(jié)，故取定 =35 mm。inD2.錐輪最大工作直徑 的確定max= =3 35=105mmDbRi?3.錐輪錐頂角2 的確定取 ?2 = 0174.主、從動錐輪之間中心距a的確定a=1.25 =1.3 105=133mmmax?5錐輪與鋼環(huán)之間工作長度b的確定，取b=12mm6.1.53sin24sin????D6.錐輪小端直徑 的確定第 19 頁 共 42 頁，取 =35mm8.35217sin43sinmi ??????bDiD7.錐輪大端直徑 的確定e,取 =113mm.si05siaxi ???e8.錐輪的長度確定可移動錐輪的結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示。初步選擇滾動軸承，在L5處選用角接觸軸承，結(jié)合錐輪的大端直徑根據(jù)配合要求，選用軸承d=55mm角接觸球的軸承，型號為7311B，D=120mm，軸承的寬度B=29?？紤]到退刀槽的存在和裝配要求，L5處為27mm，L4處為退刀槽長度為3，深度為2。L3處為一軸肩，取軸肩的直徑為d3=82mm?？梢苿渝F輪在L9處要裝配一個深溝球軸承，因為在L5處有的直徑為55且又軸肩的存在，故選用軸承6010,直徑d=50mm，D=80mm，可以知道軸承寬度B=16mm。在L7處有一個擋環(huán)，可以選用擋環(huán) L7=2mm，深度為1.5mm，選用L8=8mm。這樣可以得知L6≥2+2+16+8＝26mm，取L6=52mm，錐輪斜邊水平水平方向長取26mm,所以錐輪總長為113mm。根據(jù)以后算出裝錐輪處軸徑的大小，考慮到花鍵的存在，知道可移動錐輪的內(nèi)徑為25mm。不可移動錐輪跟可移動錐輪，不同的有，不可移動錐輪沒有擋環(huán)存在且內(nèi)徑為28mm，無需考慮L7、L8、L9的長度，且L9的長度少于可移動中的長度。圖 4-1 可移動錐輪結(jié)構(gòu)簡圖4.2 鋼環(huán)的設計1）鋼環(huán)工作直徑第 20 頁 共 42 頁,取 max)2~8.1(Do?mo29?2）鋼環(huán)工作寬度96.445)ct3.-(10inct ????Bo取 4.963）鋼環(huán)寬度mb 10..6cos.96cs ??????4）點接觸是鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑, 鋼環(huán)厚度r=0.85 D0=0.85 229=194.65mm?mBh5.471045,05）鋼環(huán)的內(nèi)徑mbDoi 208.19.63sin29sin???????6）鋼環(huán)外徑 hoie 5.4702??7）鋼環(huán)剖面積253.16mBA??8）鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑DRiec7.40?9）中性層所在半徑mRIniei2.10???10）重心至中性層的距離yC5.12,7.130 ????11）內(nèi)周至中性層的距離mRhi .0.0112）外周至中性層的距離e 3.25.1.4702 ????4.3 軸系零件設計 1）輸出軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩P2nT若取花鍵傳動的效率 =0.85，軸的傳動效率 =0.97則1?2?kw35.47.9058.22 ???又因為從動輪轉(zhuǎn)速 低時扭矩 大 ，所以取i=3則 min/12rin第 21 頁 共 42 頁于是 NnPT6015273.410951095232 ?????2） 初步確定軸的最小直徑圖4-2 軸的簡圖先估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù) 取 =100320minPAd?0m46.1875.1i3則 d min=18.46m,輸出軸的最小直徑顯然是安裝移動錐輪的直徑又因為要考慮花鍵的大小，于是取d1=25mm,因為可移動錐輪的存在，錐輪長度為113mm，可移動錐輪要在軸上來回移動，移動的距離取15mm，花鍵的尾當為30°角的斜線，可以知道與斜線對應的長度為1mm，則L1≥113+1+15＝129mm，考慮到還有一錐輪也有部分在L1上，取L1=225mm，d2=28mm,L2=113mm考慮到要在d3處裝配一個軸承，所以d3=30mm，選取軸承為6006型號的深溝球軸承，所以L4=13mm，退刀槽為2×3mm。擋圈厚度為2mm，擋圈在軸上的裝配深度為2mm。所以L5≥13+4=17mm，取L5=22mm因為考慮到要在L6處安裝油封，取無骨架橡膠油封?？紤]到軸承的定位配合，取d4=36mm。油封寬度為6mm，考慮到與端蓋的裝配可知L6取40mm，取d5=30mm,取鍵的尺寸為寬8mm高7mm。第 22 頁 共 42 頁4.4 調(diào)速操縱機構(gòu)設計采用齒輪-齒條式調(diào)速操縱機構(gòu)（如圖4-3所示）：圖 4-3 齒輪-齒條式調(diào)速操縱機構(gòu)4.4.1 確定齒輪的參數(shù)因為，齒輪齒條只作為調(diào)速用，所以在調(diào)速時不會受太大的力，所以齒輪的設計采用最小單位計算。故選取齒輪的齒數(shù)為z=17，模數(shù)為m=2， =1， =0.25， =1，*ahcd?則 分度圓直徑 d1=17×2=34mm ，齒寬 b= ×d1=1×34=34mm d?齒高 h=（2 ）m=（2×1+0.25）×2=4.5mm*ahc?齒根圓直徑 =[z-2（ ）]m=（17-2-0.5）×2=29mfd*齒頂圓直徑 =（z+2 ）m=（17+2）×2=39mma*h齒距 p=πm=3.14×2=6.28手輪端的直徑選取d=39mm，D=138mm齒輪軸的長度根據(jù)裝配關(guān)系和齒寬的大小取長度為292mm第 23 頁 共 42 頁4.4.2 確定齒條的參數(shù)可以根據(jù)移動的范圍和配合及齒輪的直徑，可取齒條長度L≥17+15,考慮裝配關(guān)系，取齒條長度為65mm,齒高 h=4.5mm圖4-4 調(diào)節(jié)套d2處和d4處要安裝軸承，根據(jù)軸承的大小，可以知道得知：d2=120mm， d4=80mm在d2處和d4處又兩個退刀槽，取2×2,d5為84mm，d3處要和d4處的軸承配合，根據(jù)要求可以選擇d3=74mm根據(jù)配合知d1的長度取 d1=135mmL1為齒條的長度，所以L2=68mm ，L1＞68+29=97mm,取L1=107mm,L3=135mm 取L4=L2=68mm，d2處的內(nèi)徑長度根據(jù)軸承的裝配可以知道為29mm，d4處的長度同樣可以知道為16mm，取d3處內(nèi)徑孔的長度為24mm，d5處孔內(nèi)徑長32mm,d6=60mm。銷孔直徑的大小為18mm銷孔的中心線到端面的距離為19+17=36mm。4.4.3 計算螺桿根據(jù)螺桿所受的力可以選擇螺桿的直徑，因為受力為，選取材料為45性能為4.6的螺桿，查表可得NQa 128095.21430sin????材料的屈服極限 =240MPa，查的安全系數(shù)S=4，故螺桿材料的許用應力 = /4=60 ? ???s第 24 頁 共 42 頁MPa，根據(jù)式 =11mm。取d1=11mm，牙型角為60°的等邊三角形。則螺桿??41.3Fd????小端為直徑11mm，大端直徑為12mm。螺桿的長度根據(jù)裝配關(guān)系選取250mm螺桿圖3-5所示圖4-5 螺桿4.5 變速箱箱體設計箱體的壁厚為δ=0.04a+1≥8，所以箱體的壁厚取為δ=20mm地腳螺釘直徑d=0.036a+12=0.036×137+12=16.932mm，取d=18mm。愡孔直徑可查的為33mm，箱底座凸緣厚度為1.5δ=30mm，地角螺釘?shù)臄?shù)目為4個。軸承端蓋的螺釘直徑為，d1= (0.4~0.5)d,所以取d1=10mm，取體的總長為442mm×467mm×395mm，圖形其他尺寸參照設計手冊選取。第 25 頁 共 42 頁第五章 變速器內(nèi)主要零件的強度校核5.1 鋼環(huán)強度驗算1）鋼環(huán)接觸區(qū)上的徑向壓緊力 NDfnPKQr 159843105..6cos2095micos1095313 ????????鋼環(huán)內(nèi)周的垂直應力 201 /68.105.2.782928.2 mRyhAicri ???????????????于是得 2/68.mNi??2）鋼環(huán)外周的正應力=5.060.1RerQhceAy???????2/Nm3）鋼環(huán)接觸處剖面內(nèi)的最大應力 202max /71.863.Ryhoecr???4）鋼環(huán)許應應力??sS式中 ——材料的屈服限。鋼環(huán)材料同樣選用 號鋼，故s? 15GCr2/40~38mNs??——許用安全系數(shù)，取 =2。??S??S于是得 =200 22/可見，鋼環(huán)剖面內(nèi)各處的工作應力均小于許用應力，故強度足夠。5.2 校核軸的強度輸入軸的功率P1=5.5kW，輸入軸轉(zhuǎn)速n1= 1440r/min,調(diào)速幅度Rb=6每個錐輪所傳遞的扭矩 mNnPT????2.18095213第 26 頁 共 42 頁mNnPT????311095231?式中P1為主動錐輪的傳遞功率（kW） ； 為傳動效率。每個錐輪所傳遞的有效圓周力（既摩擦力）N322869.701minTFtDx????所以每個錐輪上的壓緊力=869.7×1×0.85/0.15=4928.3N3319595012KPKnPQfnfDxx?每個錐輪上的徑向壓緊力=4928.3×0.446=2198.02 NcosrQa?每個錐輪上的軸向壓緊力=4928.3×0.895=4410.82in圖5-1 受力圖a為角接觸軸承當面到軸的中心線的距離，取a=35.8mmmal 42.98356.269.52min1 ?????m8.38?l4in1i3 .1.0m4因為 3HaFQ?所以可得 NV 5.3018tan2.4t3???第 27 頁 共 42 頁NFV.530181?根據(jù)力的平衡有方程 rVQ2134?即 NF71..508.142??NFV742?? 0)()()()( 43123121212 ?????? llFlllllQl VVrrV聯(lián)合兩式可以得出 、 4V.802F794?根據(jù)上序簡圖，計算處彎矩力圖和扭矩圖如圖4-2所示：圖5-2 軸的扭矩圖校檢軸的強度??221()caMTW???????取 M=500N，T=14.01N.m ，W= =535，32()dbt??α=1計算出 =25.35，軸的材料為調(diào)質(zhì)處理45號鋼，其中 =60，滿足。ca? ??1??第 28 頁 共 42 頁第六章 設計總結(jié)隨著畢業(yè)日子的逼近，畢業(yè)設計也接近了尾聲。在聶老師的帶領(lǐng)下，我終于順利完成的畢業(yè)設計。畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生全面系統(tǒng)的專業(yè)知識學習，也是邁向社會實踐重要的一步，更是對自己能力的一種提高。從選題，到計算、繪圖直到完成設計。找資料找老師指導與同學交流，直至完成圖紙。這次實踐，我了解了無級變速器的用途及工作原理，熟悉了無級變速器的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。此次設計是專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固 。同時畢業(yè)設計也讓我明白了自己專業(yè)基礎知識很多不足之處。如自己動手設計能力差，缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，畫圖工具知識缺乏等等。感覺自己要學習的東西還很多，也讓我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(zhì)。注重理論與實踐的相結(jié)合。這次實踐是對自己大學四年所學的一次檢驗，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但以后求學之路還長，以后更應該在工作中努力學習，自己成為一個對社會有所貢獻的人，同時在此非常感謝聶老師的細心指導，才能使我圓滿的完成此次畢業(yè)設計。 第 29 頁 共 42 頁參考文獻[1] 周有強主編.機械無級變速器[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.4[2] 阮忠唐主編.機械無級變速器[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983[3] 阮忠唐主編.機械無級變速器設計與選用指南[M].北京：化學工業(yè)出版社，1999.8[4] 徐灝主編.機械設計手冊（第 3卷） [M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.9[5] 濮良貴，記名剛主編.機械設計（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2009.5[6] 周良德，朱偲芳等編著.現(xiàn)代工程圖學[M].湖南：湖南科學技術(shù)出版社，2002.9[7] 吳宗澤，羅圣國主編.機械設計課程設計手冊（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.5[8] 羅迎社主編.材料力學[M].武漢：武漢理工大學出版社，2007.7[9] 王三民主編.機械設計計算手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009.1[10] 蘇旭平主編.工程材料[M].湘潭：湘潭大學出版社，2008.9[11] 機械零部件手冊編委會.機械零部件手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996[12] 成大先主編.機械設計圖冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000第 30 頁 共 42 頁附錄：英文翻譯無級變速鏈的優(yōu)化介紹相對于傳統(tǒng)的手動或自動變速箱的普通齒輪，無級變速傳動是一個行之有效的替代品。他們可以在發(fā)動機最有效操作的范圍內(nèi)工作，在此范圍內(nèi)能夠同時提高性能和燃油經(jīng)濟性。如圖 1 所示，無級變速鏈的傳動基本上由鏈條本身和兩對錐盤完成，分別具有一個固定的和可移動的滑輪軸?；営涉滖詈?，而鏈是由鏈接在板塊上的鉸鏈組成的。錐盤和鉸鏈末端的摩擦力轉(zhuǎn)化為動力。液壓執(zhí)行器向可移動的滑輪施加力。因此，在滑輪鏈的齒輪傳動比半徑可以調(diào)整和持續(xù)改變。 如今無級變速器必須滿足與普通齒輪高要求的競爭，因此無級變速器的某些動態(tài)性能的改善是巨大的。一個重要的方面是它可以通過減少軸承在滑輪處的振幅進而在給定頻域取得更小的齒輪噪音。另一個目標是盡量減少鏈環(huán)節(jié)中的最大拉伸力，增加鏈條壽命。另外，齒輪需要有更高的效率。鏈條的這些改進是由最佳參數(shù)的計算實現(xiàn)的，例如長度和鏈接的剛性，或搖臂腳關(guān)節(jié)的幾何形狀。用于數(shù)值模擬的齒輪模型在第 4章中進行了描述。對下一步的優(yōu)化問題進行了表述和分析，以找到一個合適的解決方法。第 6部分涵蓋了優(yōu)化過程與實際執(zhí)行情況的說明。最后，通過對盡量減少無級變速器啟動噪聲問題的解決，討論了所引進的優(yōu)化環(huán)境的高度潛能。CVT的建模與仿真一個涵蓋所有無級變速器相關(guān)效果的精密的動力齒輪是最優(yōu)化齒輪的基礎。CVT 的建模為一個多體系統(tǒng)，如圖 2所示。它包含三個基本組件，滑輪組，鏈，和描述鏈和滑輪之間的連接的連接模型。每個滑輪設置有兩個自由度：一個圍繞滑輪軸轉(zhuǎn)動的自由度，和一個滑輪移動的轉(zhuǎn)換自由度。第 31 頁 共 42 頁在這里，滑輪被認為是剛性的，模型的建立需要考慮彈性變形。驅(qū)動滑輪 A是通過角速度 ω 驅(qū)動的，同時，外部扭矩 M2作用于驅(qū)動滑輪 B。傳動比是通過力 Fp,1和 Fp,2作用于移動滑輪來調(diào)整的。在這項工作中，鏈的平面模型就足夠了。為了考慮引起多角度激振的離散結(jié)構(gòu)鏈條，每個單獨的鏈接都注意到了。每個鏈接由一個無質(zhì)量彈簧阻尼單元組成，代表連結(jié)板和連接兩個相鄰關(guān)節(jié)（剛度 c，阻尼系數(shù) d） 。一個質(zhì)量為 m的物體位于每個關(guān)節(jié)，是該搖桿引腳對質(zhì)量以及對相鄰板塊上下半場各環(huán)節(jié)的質(zhì)量組成。該仿真模型的最后部分指搖臂之間的針腳和滑輪的兩端摩擦接觸。忽視其自己的動力，對搖桿引腳對可以建模為一個單一的，無質(zhì)量彈簧作用完全垂直的模型飛機。圖 3顯示了螺栓模型和力量的接觸面作用。為了推導接觸力，對螺栓彈簧力 FB進行量化是有必要的。這取決于長度 lB和剛度 cB,以及齒輪的表面距離 s（如圖 4）：第 32 頁 共 42 頁這些力的靜態(tài)平衡垂直于模型飛機，提供了一個正常的力條件方程?？紤]到公式（1）取決于鏈條鏈接和徑向摩擦力 FRr的最小配合。要確定作為正常的力函數(shù)的剩余摩擦力，一庫侖的摩擦法連續(xù)近似（圖 4）用于其中， 為在接觸的相對速度矢量：在文獻［1］和［2］中可以