鋼球錐輪式無級變速器設計（含全套CAD圖紙）

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1、全套設計（圖紙）Q 4013398281摘要摘要無級變速器可以適應不斷變化的工藝要求，機械化和工藝開發(fā)的驅動器提高了設備的機械性能和自動化性能。本文描述的機械摩擦無級變速器，設計的計算方法，用的材料和密封潤滑等的知識的基本結構，以及作為該無級變速器設計的原理和理論基礎。本設計是通過改變球半徑來實現(xiàn)球錐輪無級變速器的輸出軸速度的連續(xù)變化來作用中間球錐形輪驅動部件工作。本文包括無級變速器的基礎理論原理、設計計算的方法、材料和潤滑等的知識的基本結構。分析主、從動輪，球和軸在傳輸過程中的傳力之間的關系；球、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)；繪制的零件圖、裝配圖和主傳動組件；計算出的

2、 CVT 鋼球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。該無級變速器具備良好的結構及性能上的優(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：關鍵詞：無級變速、鋼球、錐輪式全套設計（圖紙）Q 4013398282AbstractMachinery to adapt to the changing process of requirements, process development a

3、nd general driving stepless variable speed drive system to improve the mechanical performance of mechanization and automation equipment. Mechanical friction is introduced, the design and calculation method of infinitely variable speed, materials and lubrication of the basic knowledge structure, and

4、stepless variable speed design theory.Changing the design by changing the radius of the ball to reach the goal of the output axis of the cone wheel stepless speed as intermediate conical wheel drive components, work. Analysis of the relationship between driving and driven wheels, power transmission

5、between the ball and external engineering in the process of transmission, the actual stepless ball cone pulley is derived in detail the design formula of design and selection of parameters are used to calculate the specific design, draw the part drawing calculation stepless ball cone wheel assembly

6、and the main transmission components, the performance of other aspects of transmission technology architecture and requirements clearly.The structure and properties of infinitely variable speed has a good advantage, have very strong practical value, can be used as a large-scale production of steples

7、s variable speed. Its main features are: wide speed range; 2 good constant power characteristics; 3 can rise, slow, positive and reverse. 4. is smooth, high impact resistance; Big five power output; 6, long life; 7 - speed is simple, reliable, easy to maintain.Key words: CVT、Ball Cone Wheel、Friction

8、全套設計（圖紙）Q 4013398283目錄目錄摘要.1ABSTRACT.21 引言.41.1 機械無級變速的發(fā)展情況.41.2 機械無級變速的特點和應用.41.3 機械無級變速的研究現(xiàn)狀.51.4 畢業(yè)設計的內容和要求.62 總體方案的選擇.72.1 鋼球外錐（KOPP-B 型）無級變速器.72.2 鋼球長錐式（RC）無級變速.82.3 方案的比較與選擇.83 主要零件的計算和設計.93.1 鋼球與主、從動錐輪的計算與設計.93.2 加壓盤的計算與設計.123.3 調速齒輪上變速曲線槽的計算與設計.133.4 輸入、輸出軸的計算與設計.143.5 輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計.153.6

9、輸入、輸出軸上軸承的計算與設計.153.7 調速機構的計算與設計.153.8 無級變速器的裝配.164 主要零件的校核.184.1 軸的校核.184.2 軸承的校核.205 結束語.22參考文獻.23致謝.24附錄.25全套設計（圖紙）Q 40133982841 引言引言1.11.1 機械無級變速的發(fā)展情況機械無級變速的發(fā)展情況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不斷變化，以滿足機器或生產系統(tǒng)在運轉過程中各種不同情況的要求。其結構特征主要是：需由變速的傳動機構、調速機構及加壓裝置或輸出機構三部分組成。它在配合減速器傳動時可進一步

10、擴大變速范圍與輸出轉矩，對提高產品產量，適應產品變換需要、節(jié)約能源、實現(xiàn)整個系統(tǒng)機械化、自動化等各個方面具有顯著的效果。目前已成為一種通用的傳動元件，并在工業(yè)廣泛應用。機械無級變速器最初是在 19 世紀 70 年代出現(xiàn)，由于當時受材料與工藝技術的條件限制，發(fā)展很慢。直到 20 世紀 70 年代以后，一方面隨著當今先進冶煉和熱處理的技術，精密儀器加工和數(shù)控機床以及牽引傳動的理論與油品出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產無級變速器的限制性因素；另一方面，隨著生產工藝流程實現(xiàn)機械化、自動化以及要求改進機械的工作性能，需要大量采用無級變速器。因此在這種形勢下，機械無級變速器獲得快速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產

11、的國有日本、德國、美國和俄國等。產品有摩擦式、鏈式、帶式及脈動式四大類，約 30 多種結構型式。全套設計（圖紙）Q 40133982851.21.2 機械無級變速的特點和應用機械無級變速的特點和應用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)的轉速以產生相應驅動力矩者（如化工行業(yè)中攪拌機，即需要的隨著攪拌物料粘度、阻力增大而可以相應減慢攪拌速度） ；有根據(jù)工作要求需要調節(jié)速度（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要求隨著溫度變化而調節(jié)轉移速度） ；為了獲得恒定工作速度或者張力而需要調節(jié)速度（如斷面切削機

12、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和輕工機械中的薄膜機都需喲調節(jié)轉速以保證恒定的張力等） ；為了適應整個系統(tǒng)中各種工位、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（如各種各樣的半自動或全自動的生產、操作或裝配流水線） ；為了探求最佳效果而需變換速度者（如試驗機械或者離心機需調速以獲得最佳分離效果） ；為了節(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)律的或者不規(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，可以看出采用無級變速器，尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍和輸出轉矩，能更好地適應各

13、種情況要求，使之效果最佳，在提高產品的產量和質量，適應產品變換需要、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通用傳動形式，應用于紡織、化工、輕工、食品、包裝、電工、機床、起重運輸?shù)V山冶金、農業(yè)、工程、國防及試驗等各類機械。1.31.3 機械無級變速的研究現(xiàn)狀機械無級變速的研究現(xiàn)狀隨著我國在基礎設施和重點建設項目的投入增大，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大，近年來，重型汽車變速器正向多極化、大型化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)對變速箱設計，從整機匹配到構件的干涉判別和整個方案的綜合判別，直到齒輪和離合器等的校核都開發(fā)

14、了許多計算機設計的軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設計與制造。因此，還需要進一步加強。我國的汽車技術還需要進一步發(fā)展。隨著科技的不斷進步，CVT 技術的不斷成熟，汽車變速箱最終會由 CVT 替代手動的變速箱（MT）和自動的變速箱（AT） ，無級變速汽車是當今汽車發(fā)展的主要趨勢，但是，我國還未掌握全套的汽車自動變速箱技術，也就還沒有形成市場所需的成熟的汽車無級變速箱產品。有人主張直接從國外引進先進的汽車自動變速箱技術，然而國全套設計（圖紙）Q 4013398286外所有相關公司都想直接從國外把汽車自動變速箱產品銷售到中國市場或者在中國建立獨資企業(yè)就地生產銷售產品，不愿與中國的企業(yè)合作開發(fā)生產，從中獲

15、取高額壟斷利潤。目前實際應用的 CVT 有：復合帶式 CVT、金屬帶（推塊）式 CVT、錐盤滾輪式CVT 及擺銷鏈式 CVT。金屬帶（推塊）式 CVT 開發(fā)最早，應用最廣。國內機械無級變速器基本上是在 20 世紀 60 年代前后起步，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的增加，專業(yè)廠開始建立并進行規(guī)模化生產，一些高等院校也開展了相關領域的研究工作。經(jīng)過十幾年發(fā)展，現(xiàn)在，國內機械無級變速器行業(yè)從研制、生產、到情報信息的各方面已組成一較完整的體系，發(fā)展為機械領域中一個新興行業(yè)。目前，國內生產的機械無級變速器大

16、都是仿制國外的產品，主要系列產品類型有：1）摩擦式無級變速器：（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 V 帶；（2）V 帶；4）脈動式無級變寬速器：（1）三相并列連桿式 (GUSA 型) （2）四相并開連桿式(Zero-Max 型)。其中行星錐盤式無級變速器的通用性較強，結構和工藝較簡單，工作可靠，綜合性能優(yōu)良，尤其能適應各種生產流水線的需要，故應用最廣，產量最大，其年產量約占機械無級變

17、速器總產量 50 %以上。通過前一階段實踐，掌握了現(xiàn)有技術之后，近年來國內機械無級變速器的研發(fā)生產出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向，主要是：對原有產品的創(chuàng)新改進，研制開發(fā)汽車用無級變速器。創(chuàng)新研制新型（車用和通用）無級變速器。主要特點：（1）不用摩擦式變速傳動而多半以連桿脈動式無級變速器傳動為主或采取鏈式傳動；（2）實現(xiàn)大功率、恒功率或者告訴；（3）結構簡單、緊湊，并獲得優(yōu)良的性能。上述情況說明，國內無級變速器的研制生產已由過去的仿造階段進入了創(chuàng)新階段，由小功率往大功率、一般技術向高新技術發(fā)展，今后有將會出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代無級變速器。全套設計（圖紙）Q 40133982871.41.4 畢業(yè)設計的內容

18、和要求畢業(yè)設計的內容和要求內容：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；對關鍵部件進行強度校核和壽命校核。要求：輸入功率 P=11kw，輸入轉速 n=1500rpm，調速范圍 R=5；變速器尺寸要合理、輕便；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；繪制零件圖與裝配圖。全套設計（圖紙）Q 40133982882 總體方案的選擇總體方案的選擇鋼球錐輪式無級變速類型有很多，在此，選擇兩種方案進行比較，選出理想的方案。這兩種方案分別是鋼球外錐式（Kopp

19、-B 型）無級變速器和鋼球長錐式（RC 型）無級變速器。2.12.1 鋼球外錐（鋼球外錐（Kopp-BKopp-B 型）無級變速器型）無級變速器鋼球外錐無級變速器，動力由主軸輸入，通過自動加壓裝置，帶動主動輪同速轉動，經(jīng)一組（6 個）鋼球利用摩擦力驅動外環(huán)和從動錐輪，再經(jīng)錐輪、自動加壓裝置、驅動輸出軸，最后將動力輸出。傳動鋼球的支撐軸的兩端裝在殼體兩端蓋的徑間弧形導槽內，并穿過調速蝸輪的曲線槽；調速時，通過蝸桿讓蝸輪轉動。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，輸出軸的轉速來得到調節(jié)。從動調速齒輪的端面分布一組曲線槽，曲線槽數(shù)目與鋼

20、球數(shù)相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當轉動主動齒輪使從動齒輪轉動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸繞鋼球的軸心線擺動，傳動輪以及從動輪與鋼球的接觸半徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調速。中間輪為一鋼球，主、從動輪式母線均為直線錐輪，接觸處為點接觸。主、從動輪的軸線在一直線上，調速時主從動輪工作半徑不變，而是通過改變中間輪的回轉軸線的傾斜角 借以改變其兩側的工作半徑來實現(xiàn)變速。如圖 2-1 為其特性曲線：全套設計（圖紙）Q 4013398289圖 2-1 無級調速的特性曲線2.22.2 鋼球長錐式（鋼球長錐式（RCRC）無級變速）無級變速鋼球長錐式無級變速器為一種早起生產的鋼球長錐式無級變速器，

21、是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動加壓而無需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長錐替代了兩對分離輪，并且通過移動鋼環(huán)來進行變速，所以結構特別簡單。但由于長錐的錐度較小，故變速范圍受限制。RC 型變速器屬升降速型，技術參數(shù)為：傳動比 i=20.5，變速比 R=4，輸入功率P=（0.12.2）kw，輸入轉速=1500r/min，傳動效率85%。一般用于機床和紡織機械等。如圖 2-2 是 RC 型變速器的機械特性：P2，T2P2T2On2圖 2-2 機械特性曲線2.32.3 方案的比較與選擇方案的比較與選擇鋼球長錐式（RC 型）無級變速器結構很簡單，且使用參數(shù)更符合我們要求，但由于在調速過程中，使鋼環(huán)移動有很

22、大的難度，需要精密裝置，顯得不合理。而鋼球外錐式無級變速器的結構也比較簡單，原理清晰，Koop-B 型無級變速器有幾個特點：1.輸入軸與輸出軸同軸線，結構緊湊并對稱，便于制造，輸入輸出端可以互換。2.具有傳動效率高、滑動率低以及恒功率輸出特性。3.變速范圍打。4.有自動加壓裝置。5.能再運轉過程中調速。6.目前最大傳動功率為 11kw。各項參數(shù)也比較符合設計要求，因此選擇此變速器為設計方案。全套設計（圖紙）Q 401339828103 主要零件的計算和設計主要零件的計算和設計設計一臺外錐式無級變速器，輸入功率為 P=11kw，R=5，n=1500rpa。選用Y132M-4 型電機驅動（P=7.

23、5kw，n=1440rpa，=0.87，質量 m=81kg，額定電流=15.4A，輸入轉速=750rpa。 ）機械設計課程設計手冊中查得。3.13.1 鋼球與主、從動錐輪的計算與設計鋼球與主、從動錐輪的計算與設計選材：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤均用高碳鉻軸承鋼 GCr15（GCr15 鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對形成白點敏感性能大，有回火脆性。 ）表面硬度HRC61，摩擦系數(shù) =0.04，許用應力，屬于點接觸，查文獻 3 得知傳動件=220

24、02500MPa，壓力元件=44005000MPa。預選參數(shù)：錐輪錐頂半角 =45，傳動鋼球個數(shù)為 Z=6，加壓鋼球數(shù) m=8，錐輪與鋼球 =1.5，=1.25，=0.8。11qdDC fK圖 3-1 鋼球外錐式機械無級變速器設計簡圖運動參數(shù)的計算 各尺寸對應圖 3-1 標注尺寸，由調速范圍 R=5，R=imax/imin，而 imax=1/imin，全套設計（圖紙）Q 40133982811所以 imin=，imax= 。155鋼球支撐軸承的極限轉角： （減速方向）（增速方向）905.2051arctan-45arctani-905.205arctan45arctani-min2max12m

25、axmax2minmin10001000 51000200 5nini計算確定傳動鋼球直徑 dq：1907. 0345cos45cos2coscoscos1C由查文獻 3，得，代入公式cos0.1907-1()0.9918 (3-1)2f11311 min2cos361524n iqHK PCdCZ 2343615240.99181.25 11 0.8(3cos45)2.2 2.5101.50.046 15005 cm9.3629 10.6397 圖 3-2 按傳遞功率 P1選取鋼球直徑 dq的參考值 mmP1，kw117.55.54.03.02.21.51.10.750.535678-118

26、.475112.125101.688.9-107.95101.688.976.2-101.688.976.269.85-89.976.269.85-76.269.8563.5-69.8563.557.15-69.8563.557.1547.625-63.557.1547.62542.0-57.1547.62542.036.513-47.62542.036.513-全套設計（圖紙）Q 40133982812根據(jù)圖 3-2 中數(shù)據(jù)，圓整取qd101.6mm錐輪的直徑mm11qd1.5 101.6152.4DC圓取整 則 1155mmD 11q1551.5255906d101.6DC 演算接觸應力為

27、j (3-2) 3min12111j)cos2(368816iZnCPKdCfq2cm/kgf15.23109在許用接觸應力范圍之內，故可用。計算尺寸：鋼球中心圓的直徑3Dq13d)cos( CD 16.1045cos5255906. 1）（ cm685.22鋼球的側隙 qdZC 1sin)cos(1 16.10 130sin)45cos5255906. 1( cm182. 1外環(huán)的內徑rDcmDDDqr845.323外環(huán)軸向弧的半徑 R全套設計（圖紙）Q 40133982813 取 R=7.5cmq(0.7 0.8)dR 錐輪工作圓之間的軸向距離 B：qd sin10.16 sin457.1

28、842cmB3.23.2 加壓盤的計算與設計加壓盤的計算與設計鋼球式自動加壓裝置由加壓盤，保持架，碟形彈簧，加壓鋼球，調整墊圈和摩擦輪和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。加壓裝置的主要參數(shù)確定加壓盤的作用直徑pd 10.57.7577.5pdDcmmm其中為錐輪的直徑。1D加壓盤 V 形槽的傾角取 (3-3) 10.04 15.5arctanarctan()6 2718sin7.75 sin45pfDd6 30其中為錐輪錐頂半角

29、，為錐輪和鋼球的摩擦系數(shù)。f加壓鋼球按經(jīng)驗公式取 11.696ddcmqyq所以軸向壓緊力 sin171.91 10357201.352max1min 1k PfQkgfan iC dq法向壓緊力 max44921.45cosapQQkgfm 故接觸強度不足 (3-4)32137420437.185ZpHpK Qr全套設計（圖紙）Q 40133982814改用腰鼓形滾子 8 個，取滾子軸向截面圓弧半徑，橫向中間截面的半徑18rcm。20.8rcm曲率系數(shù) (3-5)80.812cos0.818280.812rrrr由查文獻 3 得，按，得cos0.81821()0.786帶入=23397.95

30、8kgf/cm2 (3-6)231285311()HZpK Qrr工作應力在許用范圍內，故可用。3.33.3 調速齒輪上變速曲線槽的計算與設計調速齒輪上變速曲線槽的計算與設計整個調速過程通常在蝸輪轉角的范圍內完成，多數(shù)取。槽型80 10090曲線可以用阿基米德螺旋線，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,C 三點，他們的極坐標（O 點為極點）分別為：A： ，max5ii0A3max0.5sin0.5 226.84280sin20.90585.88ARDlmmB：，1i maxmax59060.9115Bii30.5113.421BRDmmC：，min15ii90c

31、3max0.5sin0.5 226.84280 sin20.905143.07cRDlmm定出 A、B、C 三點，然后采用畫圖做出弧形槽，槽寬為 12mm。詳見零件圖WJBSQ-0005。全套設計（圖紙）Q 401339828153.43.4 輸入、輸出軸的計算與設計輸入、輸出軸的計算與設計為了防止當軸向或周向相對運動軸部件除了空轉的要求，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。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，于是得出：0112A (3-7)33min01

32、111221.7691500pdAmmn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 155mm，為了保證錐輪與軸配合有良好的對稱性，采用錐輪標準的推薦直徑為 40mm。 圖 3-4 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 3-4，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，；軸段安裝加壓盤的一側以及軸承，加壓盤用花鍵移動實現(xiàn)42Idmm70ILmm對錐輪加壓，取花鍵 GB/T1144-87，軸承同時受到徑向力和軸6 42 7 50 11 9 10fad全套設計（圖紙）Q 40133982816向力作用，初步選擇滾

33、動軸承加上退刀槽，取，；軸段對軸II50dmmII30Lmm和軸上的軸承內圈起到定位作用，取，；軸段做為軸承座III60dmmIII24Lmm安裝滾動軸承，因為受軸向力大使用角接觸球軸承，取，；VIV55dmmIV17Lmm軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆，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，；軸段安裝 V 帶，采用推薦直徑，V50dmmV30LmmVI45dmm。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VI50L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。詳見零件圖 WJBSQ-0002。3.53.5 輸入、輸出軸上端蓋的計算與設計輸入、輸出軸

34、上端蓋的計算與設計端蓋的尺寸由無級變速器外形和軸承的結構來決定的，使其便于拆裝和對軸承添加潤滑劑，且左右兩個端蓋相同。詳見零件圖 WJBSQ-0004。3.63.6 輸入、輸出軸上軸承的計算與設計輸入、輸出軸上軸承的計算與設計軸承是標準件，根據(jù)參數(shù)選擇相應的軸承，主、從動軸段上因為軸承受到軸向力和徑向力的作用，查文獻 5 后選擇深溝球軸承 6010GB/T276-94；軸 IV 段軸承為限制軸向右的軸向移動，選擇角接觸球軸承 7011GB/T292-94；根據(jù)軸承的參數(shù)，兩個軸承的基本額定動載荷都大于 10KN，因此角接觸球軸承采用正裝可滿足使用要求。3.73.7 調速機構的計算與設計調速機構

35、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)變速器中傳動機構與滾動體形狀的不同，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。這樣可將調速全套設計（圖紙）Q 40133982817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

36、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-凸輪組合機構，經(jīng)渦輪轉動再經(jīng)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)。詳見圖紙 WJBSQ-0006。根據(jù)整體設計，蝸桿傳動的基本尺寸及參數(shù)匹配如表： 蝸桿的基本尺寸（單位：mm）軸向模數(shù) m節(jié)圓直徑 d1頭數(shù) z1直徑系數(shù) q齒頂圓直徑 da1齒根圓直徑 df1軸向齒厚 h蝸

37、桿導程 Pz6.36311075.647.889.8919.98渦輪基本尺寸 （單位：mm）節(jié)圓直徑d2外徑齒根圓直徑df2喉徑渦輪寬度渦輪齒數(shù) z2337360.55324.98352.741.7953蝸輪蝸桿參數(shù)匹配（單位：mm）中心距 a傳動比 i壓力角導程角方向模數(shù)2005320o左6.33.83.8 無級變速器的裝配無級變速器的裝配1、無級變速器的裝配1）必須徹底的清洗所有的零件、清除鐵屑等，并且用壓縮空氣吹干；2）安裝前，各鍵槽和軸承必需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；避免用錘子直接把軸承敲入，全套設計（圖紙）Q 40133982818避免軸承受

38、損傷；4）在安裝端蓋之前，座體上的軸承孔與螺孔應涂上密封膠，避免漏油；5）每個緊固螺栓應該按要求鎖緊；2、無級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 0.10-0.35mm；2）軸的軸向間隙一般取 0.10-0.40mm，可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，各檔渦輪應該具有較好的自鎖性，齒的嚙合痕跡應當大于全齒工作面積的三分之一；全套設計（圖紙）Q 401339828194 主要零件的校核主要零件的校核本章主要是依據(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的過程中已經(jīng)符合要求，變速器的承載能力主要受加壓裝置和鋼球與主、從動

39、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，因為蝸桿是用于調速，其蝸桿上的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。4.14.1 軸的校核軸的校核1）判斷危險截面截面 C，IV，V 只受扭矩的作用，只管鍵槽、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 C、IV，V 均無需校核。從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面 IV 和 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 A 上受力最大。截面 VI 和 VII 顯然更不必校核。鍵

40、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 A 左右兩側即可。2）截面 A 左側抗彎截面系數(shù) Nmm30.10.1 5012500Wd 抗扭矩截面系數(shù) Nmm30.20.2 5025000TWd 截面 A 左側的彎矩 M 為 Nmm39274M 截面 A 左側的扭矩為 Nmm3T3T450000 截面上的彎矩應力為 cas7.75bM39274s1.53.14MPaW12500 截面上的扭轉切應力 33TT45000018MPaW25000全套設計（圖紙）Q 40133982820軸的材料為 45 號鋼，調質處理，由軸常用材料性能表查得：B-1-1640MPa,275MPa,155M

41、Pa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 7 查取。因 ，經(jīng)插值后可查得 kr20.04d50D801.6d50又由文獻 7 可得軸的材料的敏性系數(shù)為85. 082. 0qq，故有應力集中系數(shù) (4-1)82. 11-282. 01) 1(1）（qk=1+0.821.261(1)kq (1.31-1)由文獻 7 得尺寸系數(shù)；扭轉尺寸系數(shù)。E0.67E0.82軸按磨削加工，由表格得表面質量系數(shù)0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即，按文獻 7 得綜合系數(shù)為q1 (4-2)80. 2192. 0167. 082. 111KEk62. 1192. 0182. 026. 111EkK又由文獻得材料

42、特性系數(shù) 0.2，取0.10.1 0.1，取0.050.05于是，計算安全系數(shù) Sca 值，按公式則得 (4-3)127530.922.8 3.140.1 0msK 115510.571.62 90.01 9msK 全套設計（圖紙）Q 40133982821 s=1.5 (4-4)222230.92 10.5714.330.9210.51cas ssss故可知其安全。3）截面 A 右側同理可得 caS7.75s1.5故該軸在截面 IV 右側強度也足夠的。因無過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。4.24.2 軸承的校核軸承的校核輸入、輸出軸采用相同

43、的設計，在此只要校核輸出軸的軸承是否滿足要求。1）求兩軸承受到的徑向載荷和1rF2rF將軸系部件受到的空間力系，分解為垂直面和水平面兩個力系。其中：為通過1tF另外加轉矩而平移到指向軸線；亦應通過另加彎矩而平移到作用于軸線上。有受力acF分析可知： N8711075 .7788866788861072671DFFFacreV N8015871888612VrrevrFFF N2360376910767107671teHrFF N14092360376912HrteHrFFF N2515212r1v1HrrFFF N813522222HrvrrFFF2）求兩軸承的計算軸上力和1aF2aF對于 6

44、010 深溝球軸承，軸承派生軸向力，其中，e 為判斷系數(shù)，其值由drFeF的大小來確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取 e=0.4，因此可估算0aFCaF全套設計（圖紙）Q 40133982822 N N10064 . 011rdFF32544 . 022rdFF N121403254888621daeaFFF N100612daFF又得： 607. 001CFa0503. 002CFa查文獻 7，確定，。10.422e 20.401e 112140aFN21006aFN3）求軸承當量動載荷，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 44. 01X327. 11Y對軸承

45、2 11X01Y因為軸承運轉中有中等沖擊載荷，查得，取。則1.2 1.8pf 1.5pf NFYFXfParp3 .5824)(11111NFYFXfParp93.2268)(222224) 驗算軸承壽命因為，所以按軸承 2 的受力計算大小來驗算12PP (4-5)hPCnLp4 .26989)93.226830500(15006010)(60103626綜上所述可得，該設計符合工程要求。全套設計（圖紙）Q 401339828235 結束語結束語通過 12 周的時間完成了本次畢業(yè)設計，能夠按照自己的進度，達到預期的效果，按時完成了這個課題。鋼球錐輪式無級變速器的設計，起初對于這個課題很陌生，沒

46、有思路，無從下手。通過一段時間的了解相關知識，了解無級變速器及原理后，才慢慢熟悉這個結構，有了初步的設計思路。之后開始慢慢復習之前所學過的機械設計 、 理論力學 、 材料力學 、 工程制圖等學科，才開始了設計。期間， 機械設計手冊是最為主要的，一些設計的參數(shù)都必須從中得到。無論是結構還是外觀，一步步都尤為重要。在畢業(yè)設計過程中，我認識到了設計的要求，做一項設計，需要的是多一份認真、多一份思考、多一份耐心。只要這樣才不會出現(xiàn)錯誤，且需注重交流，互相學習。遇到問題需查閱相關資料，或者尋求導師的幫助，不能自己無厘頭地瞎猜。發(fā)揮積極性，才能更有效率完成設計內容?！叭f丈高樓平地起” ，大學四年學到的知識

47、，現(xiàn)在才恨之少。以后工作學習的路上還很長，需要一步一步學習，慢慢積累經(jīng)驗，理論與實際并用，才能成為優(yōu)秀的設計師。畢業(yè)設計是本科教育的重要階段，完成了此次設計也是完成了大學階段的一部分。預祝此次畢業(yè)設計順利完成！全套設計（圖紙）Q 40133982824參考文獻參考文獻1 周有強.機械無級變速器M. 成都:機械工業(yè)出版社,2001. 2 濮良貴.繼名剛.機械設計M.第 7 版.北京:高等教育出版社，2001 3 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. 4 趙又紅.周知進.機械設計基礎課程設計指導.中南大學出版社，2012 5 成大先.機械設計手冊M.北京：化學工

48、業(yè)出版社，20016 吳宗澤.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社，第四版 20127 蘇旭平.工程材料M.湘潭大學出版社，20118 聞邦椿.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，20109 哈爾濱工業(yè)大學.理論力學.高等教育出版社，第七版，200910 孫恒.機械原理.高等教育出版社，第七版，201011 劉鴻文.材料力學.高等教育出版社，第五版，2010 全套設計（圖紙）Q 40133982825致謝致謝非常感謝林高飛老師，在我大學的最后學習階段畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到設計、修改，到繪制零件圖、裝配圖，他給予耐心的指導和無私的幫助。在此我向他表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師，在這四期間給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們的教導，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！預祝此次畢業(yè)設計順利完成！全套設計（圖紙）Q 40133982826附錄附錄