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湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 鋼球 式 無級變速器 結構 設計 專 業(yè)： 機械設計 制造及其自動化 學 號： 2010963034 姓 名： 徐向俊 指導教師： 邱愛紅 完成日期： 2014 年 5 月 21 日 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 鋼球 式 無級變速器 結構 設計 學號： 2010963034 姓名： 徐向俊 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 邱愛紅 系主任： 劉柏希 一、主要內容及基本要求 1、以鋼球、加壓盤為傳動件，設計一種機械摩擦式無級變速器； 2、輸入功率 P=5入轉速 n=1500速范圍 R=10； 3、 以 維 件為平臺，建立整機的數(shù)字化模型； 4、完成 配圖紙 1 張，零件圖總量不少 于 紙 1 張； 5、設計說明書一份； 6、英文文獻一份。 二、重點研究的問題 1、鋼球式無級變速器原理及其結構； 2、變速原理的傳動結構的實現(xiàn)。 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 熟悉課題及基礎資料 第 1 周 2 調研及收集資料 第 2 周 3 方案設計與討論 第 3～ 4 周 4 無級變速器各零件三維模型設計 第 5～ 8 周 5 無級變速器總裝配圖設計 第 9 周 6 無級變速器工程 圖設計 第 10 周 7 撰寫說明書 第 11 周 8 英文文獻翻譯，答辯 第 12 周 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 周有強 . 機械無級變速器 [M]. 成都 :機械工業(yè)出版社 ,2001. [2] 阮忠唐 M]化學工業(yè)出版社， 1999. [3] 濮 良貴，繼名剛，機械設計 [M] 版 高等教育出版社， 2001 湘潭大學 興湘學院 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 2010963034 姓 名 徐向俊 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 鋼球式無級變速器結構設計 評價項目 評 價 內 容 選題 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； 量是否適當； 生產、科研、 社會 等實際 相 結合 。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設計）質量 述是否充分，結構是否嚴謹合理；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； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 論文選題綜合性強，基本符合機械專業(yè)培養(yǎng)目標和要求，題目難度適 中，與工業(yè)生產實際結合較為緊密。論文作者具有較強的查閱文獻和綜合 歸納資料的能力，綜合應用本學科所學只是能力較強。 論文理論基本正確，論述比較充分，整體結構尚可；設計計算比較科 學，技術用語比較準確，引文比較規(guī)范。文字通順，綜合概括能力較強； 論文具有一定的參考價值。 同意進行答辯 評閱人： 2010 年 5 月 日 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 2010963034 姓名 徐向俊 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 21 頁 圖表 7 張 論文（設計）題目： 鋼球 式 無級變速器 結構 設計 內容提要： 鋼球式 無級變速器，動力由輸入軸輸入，經自動加壓裝置帶動主 動 輪 同 速轉動，再經一組鋼球利用牽引力驅動外環(huán)和從動 輪 ，最后經錐輪、自動加 壓 裝置驅動輸出 軸 將動力輸出。 傳動 鋼球的支撐軸的兩端嵌裝在端蓋 的 徑向弧形導 槽 內，軸通過調速 蝸輪 上的凸輪槽 ;調速時 ，通過蝸桿 使 蝸輪轉動，由于凸輪槽的作用， 使 鋼球 軸心線 的傾角發(fā)生變化，導致鋼球與 主 、從動輪的工作直徑改變，輸出軸的轉速 得到 調節(jié) ， 從而達到變速的作用。 在 設計、 制造 與安裝時，一組鋼球直徑要一致、球孔 軸線 與直徑 要 一致 、 端蓋經向 圓弧槽 的等 分 性及其圓弧中心和 球心要 一致、調速蝸輪上 凸輪槽 的等分性，以及鋼球、錐輪、加壓盤的 制造 精度和表面粗糙度 應 注意。 在 設計 時 根據(jù) 已知數(shù)據(jù)算出鋼球直徑 ， 鋼球的 軸 心線傾斜角度 范圍 ， 鋼球 中心圓直徑 ， 鋼球 傾隙， 外環(huán) 尺寸。 隨后 加壓 盤的 計算與設計， 以及 調速齒輪上變速曲線槽的計算與設計 ， 輸入、 輸出 軸 的 設計與計算， 調速機構的計算與設計 ，無級 變速器的裝配 ， 最后 是 主要零件的 校核， 符合設計要求后 ，根據(jù)所 算出的數(shù)據(jù)利用 件 畫出三維 零件圖 、裝 配 圖，完成整個畢業(yè)設計 。 指導教師評語 該生在本次畢業(yè)設計中表現(xiàn)出基礎知識較扎實、獨立工作能力較強。計算機操作較熟練。勞動紀律性較強，工作較認真。能如期完成設計任務，設計方案基本正確， 圖面質量較好，結構尚合理。 設計說明書撰寫較認真，具有一定的專業(yè)英文文獻閱讀與翻譯能力。同意其參加答辯。 建議成績評定為： 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 目 錄 摘要 一章 引言????????????????????????（ 1） 械無級變速的發(fā)展概況 ???????????????????（ 1） 械無 級 變速器的特征 及 應用 ?????????????????（ 1） 內機械無級變速器的研究現(xiàn)狀????????????????（ 2） 球 外錐式無級變速器簡介??????????????????（ 3） 業(yè)論文設計內容 及 要求 ???????????????????（ 4） 第二章 主要 零件的 計算與設計????????????????（ 5） 鋼球與主、從動錐輪的計算與設計???????????????（ 5） 加壓盤的計算與設計?????????????????????（ 8） 調速齒輪上變速曲線槽的計算與設計??????????????（ 9） 輸入、輸出軸的計算與設計?? ????????????????（ 10） 輸入、輸出軸上軸承的計算與設計???????????????（ 11） 輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計???????????????（ 11） 調速機構的計算與設計????????????????????（ 11） 無 級 變速器的裝配 ??????????????????????（ 13） 第三章 主要零件的校核???????????????????（ 14） 輸入、輸出軸的校核????????? ????????????（ 14） 軸承的校核?????????????????????????（ 16） 總結????????????????????????????（ 18） 參考文獻??????????????????????????（ 19） 鋼球錐輪式無級變速器 的 設計 摘要： 機械無級變速器能夠適應不斷變化的工藝要求，工藝開發(fā)和機械化的一般驅動器提高了設備的機械性能和自動化。本文描述的機械摩擦無級變速器，設計計算的方法，材料和潤滑等的知識的基本結構，以及作為該無級變速器設計的理論基礎。 這種設計是通過改變球的半徑來實現(xiàn)球錐輪無級變速器的輸出軸速度的連續(xù)變化用作中間球錐形輪驅動部件，工作。本文分析了主，從動輪，球和外工程和在傳輸過程中的傳力之間的關系 ;實際錐輪設計公式的詳細推導 ;和選擇用于計算具體的設計參數(shù)的設計 ;繪制的零件圖計算出的錐輪裝配圖和主傳動組件，此傳輸技術的結構和要求的其它方面表現(xiàn)更清晰。 該無級變速器具有良好的結構和性能上的優(yōu)勢，具有很強的實用價值，可作為大規(guī)模生產的無級變速器。其主要特點是： 1、調速范圍寬 ; 2、良好的恒功率特性 ; 3、可以上升，減速，正，反轉 。4、光滑，耐沖擊性強 ; 5、輸出功率較大 ; 6、壽命長 ; 7、速簡單，可靠 ; 8、維護方便。 關鍵詞： 無級變速器、摩擦式、鋼球錐輪式、設計 to to to of VT of of as as VT is by of to VT of as an of VT of to VT of of VT a a be as 2 3 4 .. 6 , 7is 8 , 一章 引言 械無級變速的發(fā)展概況 機械無級變速器是一個 由變速傳動機構、調速機構以及加壓裝置或輸出機構三部分組成的一種傳動裝置 ，其主要功能特點是：在恒定的輸入速度，輸出軸速度可以在一定范圍內實現(xiàn)連續(xù)變化 ，從而 滿足該機器或生產系統(tǒng) 所 需要操作過程中的各種不同的條件要求 。 它 配合減速器傳動時 具有顯著作用 ， 可進一步擴大變速范圍與輸出轉矩 ，以提高產物的產率，滿足產品改造，節(jié)約能源，實現(xiàn)機械化和自動化的整個系統(tǒng)的各方面的需要。因此 并且 已被廣泛使用。 機械無級變速器最初出現(xiàn) 在 19 世紀 70 年代 ， 但是當時 受材質與工藝的 條件限制 ,發(fā)展 十分 緩慢 。直到 20世紀 70年代以后，一方面是與冶煉，熱處理，精密加工及數(shù)控機床和牽引傳動理論和油的產生和發(fā)展，解決 另一方面，隨著 生產過程的機械化，自動化和提高性能所需的機械的工作需要大量使用 此，在這種情況下，機械無級變速器獲得 了 快速而廣泛的發(fā)展。主要開發(fā)和生產 的國家有 日本，德國，意大利，美國和俄羅斯等。 產品有摩擦式、鏈式、帶式及脈動式四大類約 30 多 種不同的結構類型。輸入功率一般 為 N=(瓦，個別類型可達到N=(150W ，輸入 轉速 一般是 750、 1500、 3000)轉 /分 ;輸出 轉速 可以是正，反轉， 增速或者減速 ，最小速率可以降低到零。 80 年代以來，機械無級變速趨勢是 向美國，日本等國家進行用于 汽車高速，高效，高扭矩的 。 械無 級 變速器的特征及應用 機械無級變速器是一種 傳動 裝置，其功能主要特點是：在恒定的輸入速度 下 ，輸出軸速度可以在一定范圍 內 連續(xù)變化來實現(xiàn)，以滿足各種操作過程中不同的應用要求的機器或生產系統(tǒng) ;其主要結構特征是：需要由可變速 傳 動機構，調速機構和 加壓 裝置或輸出裝置由三個部分組成。 機械無級變速器的適用范圍廣 ，有在驅動功率保持不變時，由于工作 阻力 的變化，需要調整驅動轉矩的速度以產生適當?shù)?驅動力矩者 （例如， 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 ） ；還有 需要根據(jù)情況進行 調整所需的速度 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 或 提升運行速度 ， 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 ） ；有為了 獲得恒定的運行速度或 張力 需要調節(jié)速度 者 （如需要切割導線截面切割加工時保持恒定的速度，電氣機械絡筒機需要保持一個恒定的卷繞速度，紡織機械 ，輕工機械漿紗機膜機 都 必須調整速度，以保證恒張力 等 ） ； 有在整個系統(tǒng)中為適應各種條件，需要協(xié)調各種工況、工位、工序或單元的不同要求 ，并具有自動速度控制 者 （如生產各種半自動或自動操作或流水線操作） ； 有為 了 改變所要求的速度去探索最佳效果 者 （如 試驗機械或者離心機需要調速 ，以獲得最佳的分離） ； 有 為了 節(jié)能減排 而需進行調速者 （如風機，水泵等） ； 此外，根據(jù) 各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化 ， 進行 自動調整速度或 實現(xiàn)自動或程序控制等 。 總之，采 用無級變速器，特別是 配合減速傳動時 ，進一步擴大其轉速范圍和輸出轉矩 ，能夠更好地適應于提高產品的產量和質量，以滿足變換的最佳性能所需的各種條件，可以看出對產品的需求，節(jié)約能源，機械化和自動化的整個系統(tǒng)的所有方面都具有顯著作用。因此， 紡織，輕工，食品，包裝，化工，機床，電機，材料處理采礦和冶金，工程，農業(yè)，國防和測試等各類機械使用。 內機械無 級 變速器的研究現(xiàn)狀 國內機械無級變速器基本上是圍繞 20 世紀 60 年代開始到 80 年代中期，隨著大量引進國外先進設備，工業(yè)生產和現(xiàn)代自動化流水線的快速發(fā)展，為各類機械無級變速器的專業(yè)廠家需求顯著增加啟 動建設和規(guī)?；a，一些大學已經開展了研究工作在外地。經過十多年的發(fā)展，現(xiàn)在，從機械式無級變速器的研發(fā)，生產，以情報信息的各個方面在國內同行業(yè)組成了一個較完整的體系，一個新興的行業(yè)，在機械領域的發(fā)展。 目前，國內生產的機械式無級變速器的大多是模仿國外產品，主要產品類型 ： (1)摩擦式無級變速器 : 1、行星錐盤式 (； 2、行星環(huán)錐式 (； 3、錐盤環(huán)盤式 (干式、濕式 )； 4、多盤式 ( )等 。 (2)齒鏈式無級變速器 : 1、滑片鏈式 ； 2、滾柱鏈式 ； 3、鏈式卷繞式 。 (3)帶式無級變速器 : 1、普通 2、寬 (4)脈動式無級變速器 : 1、 三相并列連桿式； 2、四相并開連桿式。 其中行星錐無級變速器高度靈活的光盤，結構和工藝相對簡單，可靠，綜合性能好，尤其是需要適應各種生產線，使用最廣泛，產量最大，其年度賬目機械 50％超過無級變 速器的總輸出。輸入功率為廣大的 瓦，少數(shù)種類可以達到（ 22? 30）千瓦左右。 經過前一階段通過實踐，掌握本領域近幾年，國內發(fā)展機械無級變速器的生產有一個新的發(fā)展趨勢，主要是 （ 1）基礎上的“恒功率行星摩擦式無級變速機”和“非物理心軸行星齒輪無級變速器”的創(chuàng)新和發(fā)展的原盤無級變速行星錐原有產品的創(chuàng)新和改進，后者的傳動比由 5個增至 6至 20個或更多，輸出扭矩也增加了一倍多，等優(yōu)良性能，還有一系列的產品。 （ 2）與 級變速器汽車的研究和開發(fā)是一種高科技產品，目前已開通了金屬帶式無級變速器，經過測試，現(xiàn)在準備進行工業(yè)化生產 ;其中依靠關鍵部件“金屬條”還將自己生產的進口。此外，新的汽車也被用在 （ 3）開發(fā)新類型的創(chuàng)新的（汽車和通用）無級變速器近年來取得了創(chuàng)新性的無 級變速器，其中無級變速器的特性主要是①無摩擦式傳動，大多要鏈接脈動無級變速器的驅動器或采取的主鏈驅動 ; ②實現(xiàn)高功率，恒功率或速度要求 ; ③力求結構簡單，緊湊，并獲得優(yōu)異的性能。這個計劃，已經多年研究試驗，在不久的將來，可能會見效。 上述情況可以解釋，從過去國內的發(fā)展無級變速器模擬階段和生產進入創(chuàng)新階段，由低功耗的發(fā)展，大功率，高科技發(fā)展的總體技術方向，所以在未來可能會有一些新的一代機械無級變速器的優(yōu)異性能。 隨著電力電子技術的發(fā)展，自 80 年代以來，許多出現(xiàn)由交流電機調速方式進行。它作為一種先進的變速器，驅 動器控制器及其獲得機械無級變速器的迅速發(fā)展和應用衍生品產生了一定的影響。它的主要優(yōu)點是速度快，性能好，規(guī)模大，效率高，良好的自我控制，很寬的功率范圍。近年來，一種新型開關磁阻電機（ 出現(xiàn)，以進一步提高性能 ;然而，缺點在于，它們都小于電機的額定速度，只在低轉速的效率比低并且足夠穩(wěn)定，從過載性能較差等的恒定轉矩特性。 上述功率調速相比，機械無級變速器的特性主要是：機械性能與恒功率，轉速穩(wěn)定，可靠，傳動效率高，結構簡單，維修方便，而且種類很多，范圍廣 泛的應用。因此，在未來的發(fā)展，仍具有廣闊的前景。 鋼球外錐無級變速器簡介 鋼球外錐式機械無級 變速器的 結構 如圖 1力由軸 1輸入，通過自動加壓裝置 2，帶動主動輪 3同速轉動，經一組 (3～ 8個 )鋼球 4利用摩擦力驅動外環(huán) 7和從動錐輪 9；再經錐輪輪 9、自動加壓裝置 10驅動輸出軸 11，最后將動力輸出。傳動鋼球的支承軸 8的兩端嵌裝在殼體兩端蓋 12和 徑間弧形 導槽內，并穿過調速蝸輪 5的曲線槽；調速時，通過蝸桿 6 使蝸輪 5 轉動。由于曲線槽 (相當于一個控制凸輪 )的作用，使鋼球軸心線的傾斜角發(fā)生變化，導致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸的轉速便得到調節(jié)。其動力范圍為： ， ， P≤ 11≤ 4% ，η＝ 應用甚廣。 從動調速齒輪 5 的端面分布一組曲線槽，曲線槽數(shù)目與鋼球數(shù)相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當轉動主動齒輪 6使從動齒輪 5轉動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸 8 繞鋼球 4的軸心線擺動，傳動輪 3以及從動輪 9 與鋼球 4的接觸半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調速。 圖 1 鋼球外錐式無級變速器的結構 1、 11出軸； 2、 103、 9動錐輪； 4567812、 13畢業(yè)論文設計內容及要求 畢業(yè)設計內容：鋼球機械無級變速器結構的設計：選擇鋼球外錐式機械無級變速器，對其進行機構設計與；對關鍵部件進行強度校核和壽命校核。 設計要求：輸入功率 P=5入轉速 n==10；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 主要 零件的 計算與設計 鋼球與主、從動錐輪的計算與設計 確定傳動件的主要尺寸 1、 選材：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤均用 面硬度 擦系數(shù)μ =用應力，屬于點接觸，查文獻 [2]表 2傳動件 [σ ]=2200~2500力元件[σ ]=4400~5000 2、 預選參數(shù)：錐輪錐頂半角α =45，傳動鋼球個數(shù)為 Z=6，加壓鋼球數(shù) m=8，錐輪與鋼球 1C == = 圖 2鋼球外錐式 機械無級變速器設計簡圖 3、 運動參數(shù)的計算 各尺寸對應圖 2傳動比 鋼球支撐軸承的極限轉角： （減速方向）r c t . 3 3r c t an 速方向）r c t 45a r c t an ????????? ???? 4、 計算確定傳動鋼球的直徑 9 0 s 45co s co s 1 ????? C? ??由 ? 查文獻 [2]表 2 ）（ ?? ，代入公式 ? ?3m i 3 6 1 5 2 4q ???????? ? ? 3 24 5361524??????????? 2按傳遞功率 據(jù)表 2整取 錐輪直徑 ??? 取整 D 則 5 2 5 5 9 0 11 5 5d ??演算接觸應力j?3m i co 6 8 8 1 6??????? 2cm/ 在許用接觸應力范圍之內，故可用。 5、 計算尺寸 鋼球中心圓直徑3d)co s( ??? o ?? ）（ 鋼球側隙 ? 1s in)c o s[( 1 ???? ??30s 5c o 5 5 9 0 ????? 外環(huán)內徑 4 ??外環(huán)軸向弧半徑 R R=輪工作圓之間的軸向距離 B 4 ??? ?B 壓盤的計算與設計 圖 2 鋼球 1、 鋼球式自動加壓裝置如圖 2由加壓盤，加壓鋼球，保持架，調整墊圈，碟形彈簧和摩擦輪與加壓盤相對端面上各有的幾條均勻分布的 V 型槽。每個槽內有一個鋼球，中間以保持架保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預壓蝶形彈簧并襯以調整墊圈。改變調整墊圈的厚度，即可調整彈簧的變形量及預壓力。 2、 加壓裝置的主要參數(shù)確定 加壓盤作用直徑 ???其中 1D 為錐輪直徑。 加壓盤 '''1 18276)45s i ar ct s i ct ?? ??? ??取 '306??? 其中 ? 為錐輪錐頂半角， f 為錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。 加壓鋼球按經驗公式取 ?所以軸向壓緊力 k i a x ??? ? ?? 法向壓緊力 k g o sm a x ?? ? 1 8 4 3 71 3 7 4 3 2 ?? 故接觸強度不足 改用腰鼓形滾子 8 個，取滾子軸向截面圓弧半徑 1 ? ，橫向中間截面半徑 。 曲率系數(shù) 8 1 8 o s 21 21 ??????? rr 文獻 [2]表 2 ? ，得 1 ???? 帶入3 221)11(853 ? ??? =作應力在許用范圍內，故可用。 速齒輪上變速曲線槽的計算與設計 圖 2調速渦輪的槽型曲線 如圖 2個調速過程通常在渦輪轉角 ?? 100~80?? 的范圍內完成，多數(shù)取?90?? 。槽型曲線可以為阿基米德螺旋線，也可以用圓弧代替。此方案選用圓弧代替，變速槽中心線必須通過 A,B,們的級坐標（以 別為： A： 2? ?0?A? ????? ? B: 1?i ， ?? 60902121 ????? ?? 4 2 ?? C: ? ?90?? ??c ?????? ? 定出 A、 B、 C 三點，然后采用畫圖做出弧形槽，槽寬為 10 輸入、輸出軸的計算與設計 為了防止當軸部分或周向相對運動軸部件除了游泳或空轉的要求，必須在軸向和周向定位的，以確保其精確的工作位置，從而使該程序使用定位軸肩，套筒上的軸向力，軸圈，軸承端蓋和螺母來保證。 1、 初步確定軸的最小軸徑 先按公式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45號鋼，調制處理。選取 1120 ?A，于是得出： 30??輸出軸的最小直徑為與錐輪連接處，考慮到此處錐輪與軸是過渡配合，且錐輪工作直徑為 155了保證錐輪與軸配合有良好的對中性，采用錐輪標準的推薦直徑為 40 圖 2輸入、輸出軸各軸段分布圖 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 如圖 2I 軸段安裝錐輪和加壓盤 保持架，保證和 軸配合的轂孔長度，取 40? ， 2? ； 軸安裝加壓盤的一側以及軸承，加壓盤用花鍵移動實現(xiàn)對錐輪加壓，取花鍵 10911507466 ?? 1144承同時受到徑向力和軸向力作用，初步選擇滾動軸承加上退刀槽，取 0 ， 5 ； 段對軸 軸 的軸承內圈起到定位作用，取 0 ， 4 ； 段做為軸承座安裝 滾動軸承，因為受軸向力大使用角接觸球軸承，取 5， 7；V 軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆和便于對軸承添加潤滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標準取 0V ?， 0V ?；軸 帶，采用推薦直徑 5， 50L。以上初步確定了各軸段 直徑與長度，因為主、從動錐輪一致，軸上零件分布也一樣，同時為了節(jié)約成本和工藝，選擇主、從動軸完全一致。 輸入、輸出軸上軸承的計算與設計 軸承是標準件，只需要根據(jù)參數(shù)選擇合適的軸承就可以了，主、從動軸 上因為軸承受到軸向力和徑向力的作用，因此選擇深溝球軸承 6010276 軸承為限制軸向右的軸向移動，所以選擇角接觸球軸承 7011292個軸承的基本額定動載荷都大于 10此角接觸球軸承采用正裝可滿足使用要求。 輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計 端蓋的寬度有變速器外形和軸承的結構來決定的，使其適合拆裝和便于對軸承添加潤滑脂，且左右兩個端蓋相同。 調速機構的計算與設計 調速操縱機構的作用：根據(jù)工作要求以手動或自動控制方式，改變滾動體（或脈動無級變速器的桿件）間的尺寸比例關系，來實現(xiàn)無級調速。同時通過速度表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）。 根據(jù)變速器中傳動機構和滾動體形狀的不同，對應的調速機構也不同，但基本原理都是將其中某一個滾動體沿另一個（或幾個）滾動體母線移動的方式來進行調速。 一般滾動體均是以直線或圓弧為母線的旋轉體；因此，調速時使?jié)L動體沿另一滾動 體表面做相對運動的方式，只有直線移動和旋轉（擺動）兩種方式。這樣可將調速機構分為下列兩大類： （ 1） 通過使?jié)L動體移動來改變工作半徑的； 主要用于兩滾輪的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉軸線平行或相交時，移動和方向是兩輪的接觸線方向。 （ 2） 通過使?jié)L輪軸線的偏轉來改變工作半徑的； 主 要用于滾輪的母線為圓弧的情況 鋼球外錐式無級變速器是采用第二種調速類型，通過渦輪 渦輪轉動再經槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉動，以實現(xiàn)鋼球主、從動側工作半徑的改變。 調速渦輪在設計上應保證避免與其他零件發(fā)生干涉，同時采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動變速而失穩(wěn)。 根據(jù)整體設計，蝸桿傳動的基本尺寸及參數(shù)匹配如表 2 2 表 2 蝸桿的基本尺寸 模數(shù) m 向齒距 度圓直徑1數(shù) 1q 頂圓直徑1根圓直徑1 12 1分度圓柱導程角 r 8 0 1 6 120 '"5 4238o 表 2 蝸輪蝸桿參數(shù)匹配 中心距 a 動比 i 模數(shù) m (蝸桿分度圓直徑1d(蝸桿頭數(shù) 1221 8 80 1 41 無 級 變速器的裝配 1、 變速器的裝配 1） 必須徹底的清洗所有的零件，并且用壓縮空氣吹干或者擦干凈； 2） 安裝前，各軸承和鍵槽必須涂上齒輪油或者機械油； 3） 裝入軸承前，應使用銅棒在軸承四周均勻敲入；避免用手錘直接敲擊軸承，防止軸承損傷； 4） 在安裝軸承端蓋之前，殼體上的軸承孔與螺孔應涂上密封膠防止漏油； 5） 每個緊固螺栓應該按規(guī)定鎖緊； 2、 變速器在裝配中的調整 1） 錐輪端面與渦輪之間的間隙，一般應為 2） 軸的軸向間隙一般取 通過軸承蓋內墊片的增減來調整； 3） 檢查調速情況和蝸桿傳動的嚙合情況，各檔渦輪應該具備較好的自鎖性，齒的嚙合痕跡應該大于全齒工作面積的三分之一； 第三章 主要零件的校核 本章主要是根據(jù)傳動要求對無 級 變速器做一個整體的校核。鋼球的強度校核在設計過程中已經符合要求，變速器的 承載能力主要受加壓裝置及鋼球與主、從動錐輪之間的接觸強度的限制 ，同時在制造與安裝過程中應保證一組鋼球的直徑的一致性。軸承采用標準件，由于蝸桿是用于調速，其軸承主要起支撐作用，受力時間短，故再此不做校核，對軸上軸承進行強度與壽命計算。 軸的校核 １）判斷危險截面 截面 B， V 只受扭矩的作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸 的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，所以截面B、 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面 V 處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面 C 上 受力 最大。截面 然更不必校核。鍵槽的應力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 ２）截面 抗彎截面系數(shù) ???? N· 扭矩截面系數(shù) 2 5 0 0 ???? N· 面 為 39274?M N· 面 450000N· 面上的彎矩應力為 M P 50 03 9 27 b ???? ?截面上的扭轉切應力 MP 0 0 04 5 0 0 0 0???軸的材料為 45號鋼，調質處理，由軸常用材料性能表查得： M P ?? ??? ，， 截面上由于退刀槽而形成的理論應力集中系數(shù)??及??按 文獻 [6]中 查取。? ? ，經插值后可查得 k 又由 文獻 [6]可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ??? q，故有應力集中系數(shù) (1 ??????? ）（??? ?(1 ?????? ?+? ）（ 文獻 [6]得尺寸系數(shù) ?；扭轉尺寸系數(shù) ?。 軸按磨削加工，由 文獻 [6]得表面質量系數(shù) ??? ?軸未經表面強化處理，即 1q ??，按 文獻 [6]得綜合系數(shù)為 ?????????? ?????????? ??獻 [6]得材料特性系數(shù) ?~ ??~ ?于是，計算安全系數(shù) 公式則得 51 ??????? ? ??????? 51 ??????? ? ???????????? ????可知其安全。 3）截面 故該軸在 截面 側的強度也足夠的。本題因無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。因此，軸的設計校核結束。 軸承的校核 輸入、輸出軸采用相同的設計，在此只要校核輸出軸的軸承是否滿足工程需要。 1） 求兩軸承受到的徑向載荷 1 2將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個力系。其中：1受力分析可知： 871107 671 ??????????N 8 0 1 58718 8 8 612 ????? N 2360376910767107671 ???? F N 1 4 0 92 3 6 03 7 6 912 ????? N 2515212r 1 ?? N 81 3522222 ??? N 2） 求兩軸承的計算軸上力1010C 型軸承，按 文獻 [6]，軸承派生軸向力d， 其中， e 為判斷系數(shù)，其值由0 大小來確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力 知，故先初取 e=此可估算 ? ? 2 1 4 03 2 5 48 8 8 621 ????? 00612 ?? 得： 獻 [6]確定 e ， e ， 21401 ?, 0062 ?。 3） 求軸承當量動載荷，由 文獻 [6]進行查表或差值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對軸承 1 X Y 對軸承 2 11?X 01?Y 因為軸承運轉中有中等沖擊載荷，按 文獻 [6]查得 .1?取 5.1? 2 4)( 11111 ??? 6 8)( 22222 ??? 4) 驗算軸承壽命 因為 21 ,所以按軸承 2 的受力計算大小來驗算 p 9 89) 5 00(150060 10)(6010 3626 ????? ?綜上所述可得，該設計符合工程要求。 總結 本科畢業(yè)設計歷時兩個半月，在這兩個半月中，我能按照預期進度安排，按時按量的完成設計任務。設計初期，我復習了《 機械設計 》、《 材料力學 》、《 工程圖學 》等知識，查閱了《 機械設計文獻 [6]》、《 課程設計指導 》等規(guī)范。在設計中期，利用所學專業(yè)知識進行 無級變速器結構和外觀的 設計。設計后期，主要進行 三維圖和工程圖 繪制。設計期間得到了 邱老師 的指導和幫助，在此深表謝意。 畢業(yè)設計是對大學四年所學知識的綜合應用，是理論聯(lián)系實際的訓練。通過畢業(yè)設計，我復習了以前在課堂上學習的專業(yè)知識，學習和體會到了 機械 設計的基本技能和思想。我深刻的認識到： 想成為一名機械 工程師，應該具備嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，本著 機械產品 以人為本的思想，力求做到安全、經濟、實用、耐久、美觀；設計 過程中，應該嚴格按照 機械設計文獻 [6]的要求，同時也要考慮各個 零部件的尺寸配合 。這就要求 設計 人員具備較高的綜合素質，不僅要抓住 機械產品 設計的主要矛盾，同時也要考慮一些細節(jié)問題。 在畢業(yè)設計的過程中，我深刻認識到 標準 是設計的航標，必須多思考、多體會。在以后的學習和工作中，要不斷加強對 標準 的學習和理解，只有這樣，才不會出現(xiàn)錯誤。 相互學習，注重交流。在設計過程中，我們遇到了很多問題，必須勤學好問，努力發(fā)揮集體的積 級 性和創(chuàng)造力，這樣才能提高工作效率。 “養(yǎng)兵千日，用兵一時?！痹?畢業(yè)設計中，我為能用上四年所學而欣慰，同時我深深的感覺到了基礎知識的重要性。專業(yè)課學習時，老是感覺所學知識與實際相差太遠。這種急功近利的思想使自己對一些專業(yè)課的學習有所放松，在畢業(yè)設計的過程中，我深深的體會到了“書到用時方恨少”的含義。在以后的學習生活中切不可急于求成而忽略了夯實基礎?！叭f丈高樓從地起”，切實做到理論聯(lián)系實際，學以致用。 畢業(yè)設計是本科教育非常重要的階段，我初步掌握了 機械 設計的基礎 理論、方法、步驟。在以后的學習生活中，我將加強專業(yè)知識的學習。 在此再次感謝在畢業(yè)設計中指導幫助我的老師和同學。 參考文獻 [1] 周有強 . 機械無級變速器 [M]. 成都 :機械工業(yè)出版社 ,2001. 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