478 鋼環(huán)分離錐式無級變速器
478 鋼環(huán)分離錐式無級變速器,分離,無級,變速器
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）題目： 鋼環(huán)式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)號： 2007964203 姓名： 楊琢 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 聶 松 輝 系主任： 周 友 行 一、主要內(nèi)容及基本要求1、設(shè)計一種機械摩擦式無級變速器，要求以鋼環(huán)作為中間元件； 2、輸入功率 P=2.2kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500rpm，調(diào)速范圍 R=9； 3、一張裝配圖 A0#1 張，零件圖總量 A0#1 張； 4、設(shè)計說明書一份； 5、英文文獻一份。 二、重點研究的問題1、鋼環(huán)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(chǔ)資料 第一周2 調(diào)研及收集資料 第二周3 方案設(shè)計與討論 第三～四周4 無級變速器布局設(shè)計 第五周5 無級變速器總裝配圖設(shè)計 第六~ 九周6 無級變速器零件圖設(shè)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(yīng)收集的資料及主要參考文獻[1] 阮忠唐 . 機械無級變速器[M]. 機械工業(yè)出版社. [2] 阮忠唐 .機械無級變速器設(shè)計與選用指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社. [3] 徐灝 .機械設(shè)計手冊第 3 卷[M].機械工業(yè)出版社. [4] 毛謙德 .袖珍機械設(shè)計師手冊第 3 版[M].機械工業(yè)出版社. [5] 機械設(shè)計手冊新版第 2 卷[M].機械工業(yè)出版社. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目：鋼環(huán)分離錐式無級變速器專 業(yè)： 機械設(shè)計及其自動化學(xué) 號： 2007964203 姓 名： 楊 琢 指導(dǎo)教師： 聶松輝（教授） 完成日期： 2011 年 5月 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）題目： 鋼環(huán)式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)號： 2007964203 姓名： 楊琢 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 聶 松 輝 系主任： 周 友 行 一、主要內(nèi)容及基本要求1、設(shè)計一種機械摩擦式無級變速器，要求以鋼環(huán)作為中間元件； 2、輸入功率 P=2.2kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1500rpm，調(diào)速范圍 R=9； 3、一張裝配圖 A0#1 張，零件圖總量 A0#1 張； 4、設(shè)計說明書一份； 5、英文文獻一份。 二、重點研究的問題1、鋼環(huán)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(chǔ)資料 第一周2 調(diào)研及收集資料 第二周3 方案設(shè)計與討論 第三～四周4 無級變速器布局設(shè)計 第五周5 無級變速器總裝配圖設(shè)計 第六~ 九周6 無級變速器零件圖設(shè)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(yīng)收集的資料及主要參考文獻[1] 阮忠唐 . 機械無級變速器[M]. 機械工業(yè)出版社. [2] 阮忠唐 .機械無級變速器設(shè)計與選用指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社. [3] 徐灝 .機械設(shè)計手冊第 3 卷[M].機械工業(yè)出版社. [4] 毛謙德 .袖珍機械設(shè)計師手冊第 3 版[M].機械工業(yè)出版社. [5] 機械設(shè)計手冊新版第 2 卷[M].機械工業(yè)出版社. 湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 2007964203 姓名 楊 琢 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 鋼環(huán)式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)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(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)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(shè)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(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)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(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；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(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價圖紙設(shè)計合理，達到了基本要求和綜合訓(xùn)練目的；設(shè)計、計算、分析處理充分，結(jié)構(gòu)合理，圖表圖紙完備、正確，引文規(guī)范。評閱人： 2011 年 5 月 30 日湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號：2007964203 姓名： 楊 琢 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 31 頁 圖 表 5 張論文（設(shè)計）題目：鋼環(huán)式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 內(nèi)容提要：鋼環(huán)分離錐錐輪無級變速器是機械摩擦式的一種變速器，它以鋼環(huán)為中間原件，以改變主、從動錐輪的工作半徑來實現(xiàn)無級變速。它能實現(xiàn)對稱變速而且無需再設(shè)加壓裝，結(jié)構(gòu)簡單，時常將這種變速器應(yīng)用在傳動系統(tǒng)的高速級。首先查找變速器相關(guān)資料，了解其傳動原理及設(shè)計要求和計算公式，選擇材料。通過已知給定參數(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。再進行軸的設(shè)計，通過公式選取軸的最少直徑，再結(jié)合與錐輪配合關(guān)系確定軸的各段長度及選取鍵和軸鍵等相關(guān)尺寸，根據(jù)設(shè)計手冊選取有關(guān)尺寸的配合公差，選取設(shè)計調(diào)速操作機構(gòu)，再由已知的零件尺寸和配合關(guān)系，根據(jù)設(shè)計手冊確定箱體和端蓋的基本尺寸，其后對軸和鋼環(huán)進行強度校核，以確定尺寸是否滿足要求。最后由算出的數(shù)據(jù)用 CAD進行繪圖。指導(dǎo)教師評語該生基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識較好，具有一定獨立工作的能力。計算機操作熟練，有 一 定 專 業(yè) 英 文 文 獻 閱 讀 與 翻 譯 能 力 。勞動紀律性較好，工作較認真。能如期完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，圖面質(zhì)量較好。同 意 其 參 加 答 辯 。指導(dǎo)教師： 2011 年 6 月 3 日答辯簡要情況及評語答 辯 過 程 中 講 述 條 理 清 晰 ， 回 答 問 題 基 本 正 確 ， 設(shè) 計 方 案 合理 ， 圖 面 質(zhì) 量 較 好 ， 說 明 書 撰 寫 較 認 真 。建 議 成 績 評 定 為 “中 等 ”。答辯小組組長： 2011 年 6 月 7 日答辯委員會意見同 意 通 過 答 辯 ；成 績 評 定 為 “中 等 ”。答辯委員會主任： 2011 年 6 月 8 日湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 2007964203 姓名 楊 琢 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 鋼環(huán)式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)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(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)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(shè)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(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)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(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；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(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價圖紙設(shè)計合理，達到了基本要求和綜合訓(xùn)練目的；設(shè)計、計算、分析處理充分，結(jié)構(gòu)合理，圖表圖紙完備、正確，引文規(guī)范。評閱人： 2011 年 5 月 30 日I目 錄第一章 緒論 ......................................11.1 無級變速器的介紹 .............................................11.2 摩擦式無級變速器 .............................................11.3 摩擦式無級變速器運動原理 .....................................11.4 鋼環(huán)分離錐式無級變速器的優(yōu)點 .................................31.5 本次課題設(shè)計任務(wù) .............................................3第二章 鋼環(huán)分離錐式無級變速器設(shè)計方案 ............42.1 鋼環(huán)分離錐式無級變速器簡圖 ...................................42.2 傳動零件尺寸 .................................................42.3 鋼環(huán)分離錐式無級變速器受力分析 ...............................52.4 強度驗算 .....................................................72.4.1 恒功率傳動情況時 ..........................................82.4.2 恒扭矩傳動情況時 .........................................102.4.3 鋼環(huán)強度效驗計算 .........................................11第三章 鋼環(huán)分離錐式無級變速器的計算 .............133.1 計算錐輪的尺寸和參數(shù) ........................................133.2 鋼環(huán)的設(shè)計 ..................................................143.3 軸系零件設(shè)計 ................................................143.4 調(diào)速操縱機構(gòu)設(shè)計 ............................................163.4.1 確定齒輪的參數(shù) ...........................................163.4.2 確定齒條的參數(shù) ...........................................173.4.3 計算螺桿 .................................................163.5 設(shè)計箱體 ....................................................18第四章 強度校核 ...................................................................................194.1 剛換強度驗算 ................................................194.2 校驗軸的強度 ................................................20設(shè)計總結(jié) .........................................22致 謝 ...........................................23參考文獻 .........................................24附 錄：英文文獻翻譯及原文 ........................25II摘 要鋼環(huán)分離錐錐輪無級變速器是機械摩擦式的一種變速器，它以鋼環(huán)為中間原件，以改變主、從動錐輪的工作半徑來實現(xiàn)無級變速。它能實現(xiàn)對稱變速而且無需再設(shè)加壓裝，結(jié)構(gòu)簡單，時常將這種變速器應(yīng)用在傳動系統(tǒng)的高速級。首先查找變速器相關(guān)資料，了解其傳動原理及設(shè)計要求和計算公式，選擇材料。通過已知給定參數(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。再進行軸的設(shè)計，通過公式選取軸的最少直徑，再結(jié)合與錐輪配合關(guān)系確定軸的各段長度及選取鍵和軸鍵等相關(guān)尺寸，根據(jù)設(shè)計手冊選取有關(guān)尺寸的配合公差，選取設(shè)計調(diào)速操作機構(gòu)，再由已知的零件尺寸和配合關(guān)系，根據(jù)設(shè)計手冊確定箱體和端蓋的基本尺寸，其后對軸和鋼環(huán)進行強度校核，以確定尺寸是否滿足要求。最后由算出的數(shù)據(jù)用 CAD 進行繪圖。關(guān)鍵詞：鋼環(huán)，錐輪，無級變速，齒輪，軸IIIAbstractThe steel loop separation cone pulley variator is the mechanical friction type variator's one form. It takes the middle part by the steel loop, the affiliation changes the host, the driven cone pulley's working radius to realize the stepless change, rotates the handwheel, through the gear, the rack and the tension bar causes the transportable awl crop rotation end motion, changes the host, the driven cone pulley and the steel loop working radius, thus realizes the speed change. Moreover, its structure is simple, the manufacture is convenient. It mainly uses in the metal-cutting machine tool, the textile machinery and so on high speed machine. First, find related information transmission, to understand the driving principle and design requirements and the formula, select materials. Parameters given by the first known transmission main parts obtained from the cone round steel ring and the main relevant dimensions have been calculated according to the cooperation with selected data and the main bearings with the original model, and then determine the cone length and size of each round . Further design of the shaft, at least by the formula select the diameter of the shaft, combined with the relationship established with the cone wheel shaft length and the selection of the key and the shaft key and other related dimensions, Selected according to the design manual with the tolerances on dimensions, select the design speed operating mechanism, and then from the known size and with the relationship between parts, According to the design manual to determine the basic size of box and cover, then the strength of the shaft and the steel ring checked to determine whether the size to meet the requirements. Finally, the calculated data with CAD for drawing.Key words: Steel loop, cone pulley, limitless speed change, gear, axi1第一章 緒論1.1 無級變速器的介紹 目前在汽車上廣泛使用的自動變速技術(shù)是將液力變矩器和行星齒輪系組合的自動變速器技術(shù),在主要汽車制造商生產(chǎn)的轎車中的平均裝車率已經(jīng)達到 70%。但是液力變矩器和行星齒輪系的組合有著明顯的缺點:傳動比不連續(xù),只能實現(xiàn)分段范圍內(nèi)的無級變速;液力傳動的效率較低,影響了整車的動力性與燃料經(jīng)濟性。增加變速器的檔位數(shù)來擴大無級變速覆蓋范圍,就必須采用較多的執(zhí)行元件來控制行星齒輪系的動力傳遞,導(dǎo)致自動變速器零部件數(shù)量過多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,保養(yǎng)和維護不便。所以汽車行業(yè)早就開始研究其它新型變速技術(shù),無級變速(CVT)技術(shù)就是其中最有前景的一種。1.2 摩擦式無級變速器機械摩擦式無級變速器是利用摩擦力來傳遞運動和動力的，它有三個基本組成部分：加壓裝置，摩擦變速機構(gòu)，調(diào)速操縱機構(gòu)。1. 使傳動零件相互壓緊，以在接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生所需摩擦力的機構(gòu)稱為加壓裝置。2. 靠摩擦力傳動、且主動和從動零件之間尺寸比例關(guān)系可與改變從而獲得變速的機構(gòu)稱為摩擦變速機構(gòu)。3. 改變主、從動零件相對位置以調(diào)節(jié)兩者之間尺寸比例關(guān)系，從而實現(xiàn)改變傳動比，即實現(xiàn)變速的機構(gòu)稱為調(diào)速操縱機構(gòu)。摩擦機構(gòu)總是由若干個相互接觸的輪子所組成（擾性中間元件可看成擾性輪） ，接觸部位的形狀可以是直線或圓弧曲線，通過改變輪子的相對位置，使接觸點沿其中一輪的母線移動或擺動，改變其中某些輪子的工作半徑而實現(xiàn)變速。加壓裝置是影響無極變速傳動性能和承載能力的重要部件。加壓裝置按加壓特性分為兩種：1. 恒壓加壓裝置——工作過程中壓緊力始終不變，即壓緊力為常量；2. 自動加壓裝置——工作過程中壓緊力隨著負載的變化而作正比變化。1.3 摩擦式無級變速器運動原理加壓裝置所提供的壓緊力與變速器輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為加壓特性。無級變速器的加壓特性取決于摩擦機構(gòu)的型式及其機械特性。2在輸入轉(zhuǎn)速 n1 一定的情況下，無級變速器輸出軸扭矩 T2（或功率 P2）與轉(zhuǎn)速 n2的關(guān)系稱為機械特性、可用圖 1-2 所示坐標系 n2-T2（n2-P2）中的平面曲線 T2（n2）或 P2=P（n2）來表征。無級變速器的機械特性大致可以歸納為三種：1) 恒功率特性——指輸出功率保持不變，如圖 1-2 中實線所示。這時輸 出扭矩和輸出轉(zhuǎn)速呈雙曲線關(guān)系。在低速運轉(zhuǎn)時，載荷變化對轉(zhuǎn)速影響小，工作中又很高的穩(wěn)定性，能充分利用原動機的全部功率。這種機械特性經(jīng)濟性好，適用于起重機、金屬切削機床等的需要。2) 恒扭矩特性——指輸出扭矩為常量，這時輸出功率和輸出轉(zhuǎn)速呈正比變化，如圖 1-2 中虛線所示。如果輸出扭矩小于負載扭矩，輸出轉(zhuǎn)速就立即下降，甚至引起打滑和運轉(zhuǎn)中斷，不能充分利用原動機的輸入功率。這種機械特性適用于機床進給機構(gòu)和某些干燥機等設(shè)備的學(xué)要。3) 變功率便扭矩特性——輸出轉(zhuǎn)速負載扭矩和功率的變化而變化，其規(guī)律復(fù)雜多樣，通常按試驗方法確定。應(yīng)當指出，在一般無級比變速器中，可以采用調(diào)節(jié)壓緊力的方式（如用自動加壓裝置） ，使在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得接近恒功率或恒扭矩的機械特性，以滿足工作需要。恒壓加壓裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于布置，能紡織過載，但影響效率和壽命。壓緊力可以由彈簧、離心力、重力、氣壓或液壓提供，其中最常用的是彈簧加壓裝置。3自動加壓裝置可減小滑動，利于提高效率和壽命，便于實現(xiàn)恒功率傳動以充分利用動力，但不能防止過載，使用時應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)軸器等過載保護裝置。自動加壓可利用彈性環(huán)自動楔緊原理或利用擺動齒輪箱的反作用力矩原理等進行加載。調(diào)速操縱機構(gòu)可根據(jù)工作要求采用手動或自動控制方式，其基本原理都是將其中某個輪子沿一個（或幾個）輪子的母線作運動以進行調(diào)速?？紤]到輪子的母線通常為直線或圓弧，所以調(diào)速操縱機構(gòu)可以分為兩類：1） 藉移動方式改變輪子的工作半徑，適用于母線為直線的輪子。常用機構(gòu)為：螺旋機構(gòu)；齒輪-齒條機構(gòu)；螺旋-杠桿復(fù)合機構(gòu)；螺旋-連桿組合機構(gòu)；偏心機構(gòu)等。2） 藉擺動方式改變輪子的工作半徑，適用于母線為圓弧的輪子。常用機構(gòu)為：蝸輪-凸輪組合機構(gòu)；齒輪齒條-正弦組合機構(gòu)；偏心機構(gòu)等。1.4 鋼環(huán)分離錐輪無級變速器的優(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，又是加壓元件。因此，無需另設(shè)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 本次課題設(shè)計任務(wù)題目：設(shè)計一鋼環(huán)分離錐式無級變速器，已知輸入功率 P1=2.2KW，電機同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，調(diào)速范圍 R=9（3~1/3） ，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)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。4要求：裝配圖一張，零件圖若干，說明書一份，英文翻譯一篇等。第二章 鋼環(huán)分離錐式無級變速器設(shè)計方案2.1 鋼環(huán)分離錐輪無級變速器簡圖圖 2-1 鋼環(huán)分離錐輪無級變速器簡圖2.2 傳動零件尺寸傳動零件之間的尺寸關(guān)系為：錐輪最大工作直徑 mm，式中， 為錐輪的最小工作直徑，maxinDRb?minDmm。 由強度及結(jié)構(gòu)要求確定。minD主、從動錐輪之間的中心距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 mm5鋼環(huán)工作寬度mm??cosmaxin0BDtgab???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mm20Dhei??錐輪小端直徑mmsinmbai??錐輪大端直徑mmsixDe??2.3 鋼環(huán)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；6圖 2-2 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4cosin0Fr????或 sQa由此得N （2-2）cosFKnatgf??式中 ——傳動可靠性系數(shù)，對動力傳動，可取 =1.2~1.5；Kn Knf——摩擦系數(shù)，對于淬火鋼-淬火鋼，油式時 f=0.03~0.05，干式時 0.1~0.2，——連心線 O1O3′或 O2O3′與弦 AB 之間的夾角。?每個錐輪所傳遞的有效圓周力（既摩擦力）N21TFDx?7每個錐輪所傳遞的扭矩，N.mm3119502PTn??，N.mm32?式中 P1 為主動錐輪的傳遞功率，kW； 為傳動效率。所以每個錐輪上的壓緊力N 33119509502KnPKnPQfDfDxx?????每個錐輪上的徑向壓緊力Ncosra每個錐輪上的軸向壓緊力NsinQ?2.4 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(shè)計時應(yīng)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(yīng)力N/ ??0.418HHQEkb?????2m點接觸時N/ ??32.5kc?? 28圖 2-3 式中 Q——壓緊力，對于作恒功率傳動的變速器，Q 應(yīng)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(yīng)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(yīng)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/mm12cosminaD??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/mm12cos0a?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/mm）b——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(yīng)力，對于 GCr15 號鋼，線接觸時??H?=1500~1800N/ ；點接觸時其 =2200~2500 N/ 。2m??H?2m2.4.1 恒功率傳動情況時F 和 Q 按 位置計算（相當于 n2min） 。得in1DN.mm31950inKPfD??線接觸取 E= N/ ， ， ， ，52.10?2mmiaxRbin19?1.85max0D?，2a=127°，則0.8rD?k11 mm12cosinD??9k21 mm12cos.85minaRDb???=k11+k21= mmk?60.891.i代人式（2-5） ，得校驗計算公式N/ ????318960.50.89min1HHKPRbfD?????2m設(shè)計計算公式mm ??32.650.8950min1HbDfnR???點接觸k11、k12、k21 均同線接觸，而k22= 1/mm110.85minrRDb??故 =k11+k12+k21+k22 1/mmk?.40.2157i??12.1.76cos 402kbR??????代入式（2-6） ，得校檢計算公式N/ ????231.40.1580minHHKPbcDf?????2m設(shè)計計算公式mm ????231.40.1580inHPRbcfn???2.4.2 恒扭矩傳動情況時F 和 Q 按 位置計算（相應(yīng)于 ） ，由于（2-3）得2miD2maxN 32501ininKTKPffD??10E、 、 、b、r、2a 等值或計算式同恒功率傳動。maxD01）線接觸效驗計算公式N/ ????3189601.650.892minHHKPRbfD?????2m設(shè)計計算公式mm ??321.650.89150minHbDfnR???2）點接觸校驗計算公式N/ ????231.40.21580minHHKPRbcDf?????2m設(shè)計計算公式mm ????231.40.21580inHPRbcfn???以上各式均取 、b、r 的平均值（即 ， ，r=0.85 ） ，D1.85maxD?1ax9bD?0推倒而得。若用推薦值的上、下限，即 、 、r=0.9 或90、 、 r=0.8 ，則所得結(jié)果與平均值時相差很小（在1.80maxD?1ax20?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(yīng)此式（2-7）~（2-15）對于不同的 、b、r 取值均能適用。D2.4.3 鋼環(huán)強度校驗計算圖 2-4 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(yīng)力，可近似地按曲桿計算。鋼環(huán)內(nèi)周的正應(yīng)力N/20.182()QRhcriAyi???2m鋼環(huán)外周的正應(yīng)力11N/20.182()QRhreeAy???2m鋼環(huán)剖面在接觸處的最大應(yīng)力N/20.63maxhcryRe2式中： ——徑向壓力，N；Qr——鋼環(huán)內(nèi)周半徑，mm；0Ri——鋼環(huán)外周半徑，mme——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；0y y??——中性層所在處的半徑， ,mm?0lnhRei?圖 2-4 12第三章 鋼環(huán)分離錐輪無級變速器的計算3.1 計算錐輪的尺寸和參數(shù)1.錐輪最小工作直徑 Dmin 的確定根據(jù)功率查表取定 =40mmminD2.錐輪最大工作直徑 的確定ax= =3 40=120mmmaxDbRi?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=1.3 =1.3 120=144mmmaxD?5 錐輪與鋼環(huán)之間工作長度 b 的確定b= /6sin =7.45mmin?6 錐輪小端直徑 Di 的確定13Dmin bsina=40-7.45 =33.3mmiD??0127sin7.錐輪大端直徑 的確定eDe=Dmax+bsina=120+7.45 =126.7mm0127sin3.2 鋼環(huán)的設(shè)計1）鋼環(huán)工作直徑Dr=a+（ + ）/2=224mmmaxDin2）鋼環(huán)計算寬度B0 （Dmax- Dmin）ctga+ bcosa=（105-35）ctga+6 ? ?cos63.5=39.9mm 3）鋼環(huán)寬度B= B0+ bcosa =39.9+7.45cos63.5=43mm4）點接觸時鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑, 鋼環(huán)厚度R=0.8 Dr=0.8 224=144mm?h=0.9B=38.7mm5）鋼環(huán)的內(nèi)徑Dri = Dr bsina=224-7.45sin63.5=217.3mm?6）鋼環(huán)外徑 Dre=Dri+2h=217.3+2 38.7=294.7mm?7）鋼環(huán)剖面積A=Bh=1664.1 2m8）鋼環(huán)中徑==128mm0R4ieDc??9）中性層半徑=127mmlnoeih?10）中性層至環(huán)截面形心的距離128-127=1mmRcoy???143.3 軸系零件設(shè)計 1）輸出軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩2P2n2T若取齒輪傳動的效率 =0.85，軸承的傳動效率 =0.97 則1??P2= =2.2×0.85 0.97=1.814KW?又因為從動輪轉(zhuǎn)速 低時扭矩 大 ，所以取 i=32n2則 = =1430/3=4761i/minr于是 = =9550000 (1.814/476)=94582.2T2950Pn?2）初步確定軸的最小直徑圖 3-1 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302mindAP?=100，則 d min=40mm,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0A花鍵的大小，于是取 d1=22mm,因為可移動錐輪的存在，錐輪長度為 122mm，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(yīng)的長度為 1mm，則 L1≥122+1+15＝138mm，考慮到還有一錐輪也有部分在 L1上，取 L1=175mm，d2=24mm,L2=122mm，考慮到要在 d3 處裝配一個軸承，所以15d3=25mm，選取軸承為 6305 型號的深溝球軸承，所以 L4=17mm，退刀槽為 2×3mm。擋圈厚度為 2mm，擋圈在軸上的裝配深度為 3.2mm。所以 L5≥17+4=21，取 L5=24mm，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=29mm。油封寬度為 14mm，考慮到與端蓋的裝配可知 L6 取 40mm，取 d5=24mm,取鍵的尺寸為寬 8 高 7。3.4 調(diào)速操縱機構(gòu)設(shè)計采用齒輪-齒條式調(diào)速操縱機構(gòu)圖 3-2 調(diào)速環(huán)簡圖3.4.1 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(shè)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=1.5， =1， =0.25， =1，*ahcd?16則分度圓直徑 d1=17×1.5=25mm ，齒寬 b= ×d1=1×17=17mm，齒高 h=（2 ）d?*ahc?m=（2×1+0.25）×1.5=3.37mm，齒根圓直徑 =[z-2（ ）]m=（17-2-0.5）f*ahc?×1.5=21.75mm，齒頂圓直徑 =（z+2 ）m=（17+2）×1.5=28.5mm，齒距 ad*hp=πm=3.14×1.5=4.71，手輪端的直徑選取 d=30mm，D=110mm，齒輪軸的長度根據(jù)裝配關(guān)系和齒寬的大小取長度為 245mm。3.4.2 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=3.5mm。圖 3-4 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=90mm在 d2 處和 d4 處又兩個退刀槽，取 2×2,d5 為 100mm，d3 處要和 d4 處的軸承配合，根據(jù)要求可以選擇 d3=84mm根據(jù)配合知 d1 的長度取 d1=136mm。L1 為齒條的長度，所以 L2=62mm ，L1＞62+29=91mm,取 L1=105mm,L3=132mm 取L4=L2=62mm，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 20mm，取 d3 處內(nèi)徑孔的長度為 20mm，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 9+17=26mm。3.4.3 計算螺桿蝸桿如圖所示：17圖 3-5 根據(jù)螺桿所受的力可以選擇螺桿的直徑，因為受力為Qa=Qsina=4928.3×0.895=4410.82N，選取材料為 45 性能為 4.6 的螺桿，查表可得材料的屈服極限 =240MPa，查的安全系數(shù) S=4，故螺桿材料的許用應(yīng)力 = /4=60 s? ???sMPa， 根據(jù)式 =11mm。取 d1=11mm，牙型角為 60°的等??41.3Fd????邊三角形。則螺桿小端為直徑 11mm，大端直徑為 12mm。螺桿的長度根據(jù)裝配關(guān)系選取 250mm3.5 設(shè)計箱體箱體的壁厚為 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=17mm。凸臺直徑可查的為 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432mm×345mm×340mm，圖形其他尺寸參照設(shè)計手冊選取。18第四章 強度校核4.1 鋼環(huán)強度驗算1）鋼環(huán)內(nèi)周的正應(yīng)力 102.8RirQhciAy?????????=95.5 10000 1.25 4 cos63.5/(0.05 1000 35)=5252.551minos9.KPrfD?????于是得 ói=19.25 2/N2）鋼環(huán)外周的正應(yīng)力=5.0620.18RerQhceAy?????????2/Nm3）鋼環(huán)接觸處剖面內(nèi)的最大應(yīng)力=17.1820.63max0erhcyR?2/4）鋼環(huán)許應(yīng)應(yīng)力??sS??式中 ——材料的屈服限。鋼環(huán)材料同樣選用 號鋼，故s? 15GCr=380~420s2/Nm——許用安全系數(shù)，取 =2。??S??S19于是得 =200 ??402??2/Nm可見，鋼環(huán)剖面內(nèi)各處的工作應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故強度足夠。4.2 校檢軸的強度輸入軸的功率 P1=4kW，輸入軸轉(zhuǎn)速 n1= 1000r/min,調(diào)速幅度 Rb=9每個錐輪所傳遞的扭矩T1=1/2*9550*1000*P1/n1=19.1, N.m T1=1/2*9550*1000*P1* / n2=47.55,N.m?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=4928.3N3319595012KPKnPQffDxx?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=4410.82sin圖 4-1 a 為角接觸軸承當面到軸的中心線的距離，取 a=35.9mm20l1min=52-6.69-a=52-6.69-35.9=9.41mml2min=28+35.9=63.9mml3min=l1min=9.41mml4min=50+6+a=56+25.9=81.9mm因為 Qa=FH3所以可得 FV3=FH3/tana=4410.82/tan35°=10523.25NFV1=FV3=10523.25N根據(jù)力的平衡有方程FV4+ FV3+ FV1+ FV2=2Qr即 10523.25+10523.25+ FV2+ FV4=2×2198.02NFV2+ FV4=-16650.42NFV3l2-Qr（l2+l1）-Qr（l2+l1+l）+ FV1（l2+l1+l+l3）+ FV2（l2+l1+l+l3+l4）=0聯(lián)合兩式可以得出 FV2、FV4FV4= -10524.31 FV2=-6125.93N根據(jù)上序簡圖，計算處彎矩力圖和扭矩圖如圖所示：圖 4-2 軸的扭矩圖校檢軸的強度??221()caMTW???????21取 M=600N，T=14.01N.m ，W= =635，a=132()dbt??計算出 =30.21，軸的材料為調(diào)質(zhì)處理 45 號鋼，其中 =60，滿足。ca? ??1??設(shè)計總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)生邁向社會實踐重要的一步。從選題，到計算、繪圖直到完成設(shè)計。找資料找老師指導(dǎo)與同學(xué)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，熟悉了無極變速器的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次設(shè)計是專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固 。同時畢業(yè)設(shè)計也讓我明白了自己專業(yè)基礎(chǔ)知識很多不足之處。如自己動手設(shè)計能力差，缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，畫圖工具知識缺乏等等。這次實踐是對自己大學(xué)四年所學(xué)的一次檢閱，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(xué)之路還長，以后更應(yīng)該在工作中努力學(xué)習(xí)，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(dǎo)，使我才能成功的完成此次畢業(yè)設(shè)計。 22致 謝本論文是在指導(dǎo)老師聶松輝的精心指導(dǎo)下完成的。他嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。從論文的選題、課題講解、資料收集到最后的論文出稿、圖紙完成，導(dǎo)師都給予了極大的幫助和支持，提出了很多寶貴意見，使論文得以完善。導(dǎo)師嚴謹認真的作風(fēng)給我留下了深刻印象。在此對導(dǎo)師付出的辛勤勞動和提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境表示衷心地感謝。在本論文進行中，同組的同學(xué)也給予了熱情的幫助，在此表示誠摯的謝意。23參考文獻[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(shè)計與選用指南[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.8[4] 徐灝主編.機械設(shè)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(shè)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(xué)[M].湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.9[7] 吳宗澤，羅圣國主編.機械設(shè)計課程設(shè)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(xué)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007.7[9] 王三民主編.機械設(shè)計計算手冊[M]. 北京：化學(xué)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(xué)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(shè)計圖冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200024附 錄：英文文獻翻譯及原文Comment on medicines and chemical reagents package machinery conceptual designIn recent years, Carry out GMP (medicines and chemical reagents produces specifications of quality) attestation system because of sustained our country economic situation rise and country to pharmacy industry mandatory. Medicines and chemical reagents package machinery has got quite great progress. The new product increases by gradually. Engineering level has had very big improvement. But be returning very big gaps back to existence compared with international standards. Level being close to 60%'s product cannot to reach upper developed country century eighties. Large-scale advanced equipment is dependent on entrance mainly. Low our country medicines and chemical reagents package machinery engineering level is that the design designing personnel low level from our country enterprise arouses to a great extent.One, our country medicines and chemical reagents package machinery current situation analysesOur country medicines and chemical reagents package machinery still has bigger gap compared with advanced international level. What time is insufficient on domestic medicines and chemical reagents package machinery design under main existence1) Backward domestic mechanical performance medicines and chemical reagents package machinery mostly, accuracy low velocity, is slow, stationarity dispatches package machinery travel process to contain large amount of dyadic complicated intermittence motion. Come to come true mainly from the cam, the connecting rod. But, many design that the personnel is unable to require that the independence designs the parameter calculating cam bar linkage kinematics and dynamics according to job cycle picture and accuracy. Be only the surveying and mapping carrying out a piecemeal that the abroad model machine cam connecting rod part is dismantled down simplely. Bring about actuating mechanism error is very big. That domestic medicines and chemical reagents package machinery runs speed mostly is more general than hanging down according to cutting frequency if the aluminium moulds bubble cover packer's for 100 one 300 mins, full-automatic medicine box packer dress box speed 50- 200 boxes/ ms in. 25But, on the international, the advanced aluminium moulds rushing steeping cover packer cutting frequency be able to reach 600 mins. Full-automatic medicine box packer dress box speed is able to reach 600 ~ 800 box/ mins. Not only working speed of domestic medicines and chemical reagents package machinery is slow. And, the partner has bigger noise.2) Is under the control of horizontal backward. Domestic medicines and chemical reagents package machinery controls low, automation of level difference mostly , the malfunction leads height. (Main package machinery finger box dress controls domestic medicines and chemical reagents with drinking wine holding machinery with) adopt PLC to do a scene mostly. But, advanced medicines and chemical reagents package machinery realizes supervisory control abroad mostly from computer system. Under the control of horizontal relatively backward. Great majority domestic medicines and chemical reagents package machinery automation sex is relatively poor. Adopt a single to produce a pattern first commonly. The full-automatic production line is few. Two is that full-automation works cannot to achieve. Require that the manpower feeds in raw material. Hand movement enchases. If in a little paper box packer, Page, paper box all needs medicine board , specifications paper to move charging personally. And require specially-assigned person to pay attention to if specifications, medicine board, paper box already finish using at any time. Happen to avoid bringing about machine racing or bringing about incomplete specifications, medicine board, and medicine box phenomenon. Other, domestic medicines and chemical reagents package mechanic failure rates are higher. Control a component (if the relay, electromagnetic valve, contactor, breaker etc.) etc. are often easy to damage. Halt also to frequently occur the malfunction.3) Functions are unitary, expansion sex is bad. Medicines and chemical reagents package machinery is that the form designs that specifically for specially appointed package. The general specification range inner in regulation is adjustable. But, a lot of our country medicines and chemical reagents package machinery considers insufficiency when designing that. Be not that reforming going a step further sets apart sufficient space. Cause the machinery designing that to be able to only adapt to the form board in several kinds simplicities. Change not adapting to wrapping material or the form board dimension. Fit in with even. The package finished product mass giving birth to a child is neither nice.4) Considers deficiency synthetically. Resource does not fully utilize. Our country medicines and chemical reagents there exists the chaos phenomenon in package machinery design. A lot of machinery designs that the personnel drags to the electric motor moving the synchrony technology, the servo drive technology do not knows. The problem simple electrical equipment available is resolved uses complicated mechanism to come to come true but. Some though the control organ works to come having adopt the synchrony electric motor to wait for a device. But choose block of wood ding-dang. The maximum having brought about resource not only wastes this condition.
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