1607-小功率機械無級變速器

1607-小功率機械無級變速器,功率,機械,無級,變速器 1目錄摘要 .................................................................................................................................................1第一章 緒論 ............................................................................................................................3§1.1 機械無級變速器的發(fā)展概況 ................................................................................3§1.2 機械無級變速器的特征和應用 ............................................................................4§1.3 無級變速研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................4§1.4 畢業(yè)設計內(nèi)容和要求 ..............................................................................................6第二章 無級變速器總體方案 ........................................................................................7§2.1 鋼球長錐式(RC 型)無級變速器 ..........................................................................7§2.2 鋼球外錐式無級變速器 .........................................................................................8§2.3 兩方案的比較與選擇 ..............................................................................................9第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算 ...........................10§3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設計與計算 ............................................................10§3.2 加壓盤的設計與計算 ............................................................................................12§3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設計與計算 ...........................................................14§3.4 輸入軸的設計與計算 .......................................................................................15§3.5 調(diào)速機構(gòu)的設計與計算 .......................................................................................17第四章 主要零件的校核 ............................................................................................19§4.1 輸出，輸入軸的校核 ............................................................................................19§4.2 軸承的校核 ..............................................................................................................20畢業(yè)設計總結(jié) ..........................................................................................................................22致 謝 .......................................................................................................................................23參考文獻 ....................................................................................................................................24附錄：外文翻譯 ....................................................................................................................252小功率機械無級變速器摘要機械無級變速器是在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的一種運動和動力傳遞裝置，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)組成。機械無級變速器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、滑動率小、具有恒動率機械特性、傳動效率較高，能更好地適應各種機械的工況要求及產(chǎn)品變換需要，易于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化、且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、價格相對便宜。廣泛應用于紡織、輕工、機床、冶金、礦山、石油、化工、化纖、塑料、制藥、電子/ 造紙等領域，今年來已經(jīng)開始應用于汽車的機械無級調(diào)速。由于機械無級變速器絕大多數(shù)是依靠摩擦傳遞動力，故承受過載和沖擊的能力差，且不能滿足嚴格的傳動比要求。關(guān)鍵字：無級變速器 連續(xù)變化 方便 便宜3Low power continuously variable transmissionAbstractMechanical transmission is a device what input speed in certain circumstances to achieve a certain range of output speed of a movement and continuous change it consists of a variable speed transmission, speed control agencies and pressure device or output institutions. Mechanical transmission is of stable speed, small sliding rate, and has a fixed rate with constant mechanical properties, high transmission efficiency, it can help meet the requirements of various mechanical conditions and product needs change, the whole system is easy to realize the mechanization, automation, and it is simple in structure, and convenient to revise and the costs is low. Widely used in textile, light industry, machine tools, metallurgy, mining, petroleum, chemical industry, chemical fiber, plastic materials, pharmaceuticals, electronics / materials, and, this year has already begun to apply the mechanical variable speed auto. Since the vast majority of mechanical transmission rely on mechanical friction CVT to transmit power, so it is of poor quality to withstand the impact of overload, and can not fulfill the foot strict transmission ratio. Key word：CVT change revise costs low 4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，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)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開展了該領域的研究工作。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。自 90 年代以來，我國先后制定的機械行業(yè)標準共 14 個：JB/T 5984-92 《寬 V 帶無級變速裝置基本參數(shù)》JB/T 6950-93 《行星錐盤無級變速器》JB/T 6951-93 《三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器》JB/T 6952-93 《齒鏈式無級變速器》JB/T 7010-93 《環(huán)錐行星無級變速器》JB/T 7254-94 《無級變速擺線針輪減速機》JB/T 7346-94 《機械無級變速器試驗方法》JB/T 7515-94 《四相并列連桿脈動無級變速器》JB/T 7668-95 《多盤式無級變速器》5JB/T 7683-95 《機械無級變速器 分類及型號編制方法 》§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?！?.3 無級變速研究現(xiàn)狀CVT 技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。由于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,而他們的技術(shù)零部件數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)復雜，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。德國奔馳公司是在汽車上采用 CVT 技術(shù)的鼻祖，早在 1886 年就將 V 型橡膠帶式 CVT 安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機汽車上。1958 年，荷蘭的 DAF 公司 H.Van Doorne 博士研制成功了名為 Variomatic 的雙 V 型橡膠帶式CVT，并裝備于 DAF 公司制造的 Daffodil 轎車上，其銷量超過了 100 萬輛。6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. 現(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, 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7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)?；⒊鞘泄淮笮突陌l(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?！?.4 畢業(yè)設計內(nèi)容和要求畢業(yè)設計類容：小功率機械無級變速器結(jié)構(gòu)的設計；比較和選擇合適的方案，無級變速器變速器的結(jié)構(gòu)設計與計算；對關(guān)鍵部件進行強度和壽命校核。設計要求：輸入功率 P=3kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1000rpm，調(diào)速范圍 R=9；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)隨時無級調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強度和壽命要求；三維建模，畫零件圖和裝配圖。8第二章 無級變速器總體方案§2.1 鋼球長錐式(RC 型)無級變速器圖 2-1 鋼球長推式無級變速器結(jié)構(gòu)簡圖1. 鋼球長錐式(RC 型)無級變速器如上圖 2-1 所示，為一種早期生產(chǎn)的鋼球長推錐式無級變速器結(jié)構(gòu)簡圖，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(jié)構(gòu)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，其機械特性如下圖所示。技術(shù)參數(shù)為：傳動比 i21 = n2/n1 =2～0.5, 變速比 Rb = 4,輸入功率 P1=（0.1～2.2） kw ，輸入轉(zhuǎn)速 n1=1500 r/min ,傳動效率 η＜85% 。一般用于機床和紡織機械等.下圖是 RC 型變速器的機械特性：9§2.2 鋼球外錐式無級變速器圖 2-2 鋼球外推式無級變速器1,11-輸入，輸出軸 2，10-加壓裝置 3，9-主，從動錐輪 4-傳動鋼球5-調(diào)速蝸輪 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動鋼球軸 12，13-端蓋圖 2-2 鋼球外錐式無級變速器如圖所示，動力由軸 1 輸入，通過自動加壓裝置 2，帶動主動輪 3 同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一組（3～8）鋼球 4 利用摩擦力驅(qū)動輸出軸 11，最后將運動輸出。傳動鋼球的支承軸 8 的兩端，嵌裝在殼體兩端蓋 12 和 13 的徑向弧行倒槽內(nèi)，并穿過調(diào)速渦輪 5 的曲線槽；調(diào)速時，通過蝸桿 6 和蝸輪 5 轉(zhuǎn)動，由于曲線槽的作用使鋼球軸線的傾斜角發(fā)生變化，導致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。其動力范圍為：Rn=9，Imax=1/Imin，P≤11 kw ，ε≤4% ，η＝0.80～0.92 。此種變速器應用廣泛。從動調(diào)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(zhuǎn)動主動齒輪 6 使從動齒輪 5 轉(zhuǎn)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10徑發(fā)生變化，實現(xiàn)無級調(diào)速。如圖 2-3 為其特性曲線：圖 2-3 無級調(diào)速的特性曲線§2.3 兩方案的比較與選擇鋼球長錐式(RC 型)無級變速器結(jié)構(gòu)很簡單，且使用參數(shù)更符合我們此次設計的要求，但由于在調(diào)速過程中，怎樣使鋼環(huán)移動有很大的難度，需要精密的裝置，顯得不合理。而鋼球外錐式無級變速器的結(jié)構(gòu)也比較簡單，原理清晰，Kopp-B 型無極變速器有余下特點：（1）輸入軸與輸出軸同軸線，結(jié)構(gòu)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、滑動率下以及恒功率輸出特性；（3）變速范圍大（4）有自動加壓裝置（5）能在運轉(zhuǎn)過程中調(diào)速；（6）目前最大傳動功率為 11kW；因此各項參數(shù)也比較符合設計要求，故選擇此結(jié)構(gòu)的變速器為最終設計的結(jié)構(gòu)。11第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算§3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設計與計算試確定傳動件的主要尺寸1. 選材料：鋼球，錐輪，外環(huán)及加壓盤均用 GCr15，表面硬度 HR61，摩擦系數(shù) f=0.04，許用接觸應力，傳動件 加壓元件220~5/j kgcm??????。240~5/j kgcm??????2. 預選有關(guān)參數(shù)為：錐輪錐頂半角 ，傳動鋼球個數(shù)為 Z=6 加壓鋼球4??數(shù) m=8，錐輪與鋼球 ， 。1.5qDCd?1.2,0.8fK?3.有關(guān)運動參數(shù)的計算由 ，所以 。9bR?maxin3,i鋼球支撐軸承的極限轉(zhuǎn)角：（增速方向）1ax454518.326.5rctgirctg???????????（減速方向）2min 73maxax010n?2iin??4. 計算確定傳動鋼球的直徑 qd1coscos45s 0.1973C?????按手冊由 查得 ，帶入公式0.97?()8???213mincs68[]qjKfNdz????234.8.50.(3cos45)8.6~7.(2.~5)0461??????12按上表鋼球規(guī)格圓整取 8.9qdm?錐輪直徑 1.5135DC?圓整取 3?我畫圖時取為 147mm則 1.8609qd驗算接觸應力 j?2131min(cos)68fjqKNCz??????230.98.50.8(3cs45).52761????=2316.23kgf/c應此在許用接觸應力范圍內(nèi)，故可用。5. 計算尺寸鋼球中心圓直徑 Ds31(cos)(1.5098632cos45)8.9qDCd???????=19.7862鋼球側(cè)隙 ?1[(cs)in][(.1cs)in301]7.62q???? ??=1.027cm外環(huán)內(nèi)徑 Dr由公式 319.7862.8.672rqDd????13外環(huán)軸向截面圓弧半徑 R(0.7~8)qRd?應此，取 R=6.5cm錐輪工作圓之間的軸向距離 Bsin.9sin456.28qBcm????經(jīng)過查手冊我設計了錐輪的齒數(shù)為 30§3.2 加壓盤的設計與計算1. 鋼球式自動加壓裝置它由加壓盤 4，加壓鋼球 3，保持架 2，調(diào)整墊圈 7， 蝶形彈簧 6 和摩擦輪與加壓盤相對端面上各有的幾條均布的 V 行槽。每個槽內(nèi)有一個鋼球，中間以保持架 2 保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預壓碟行彈簧并襯以調(diào)整墊圈。改變調(diào)整墊圈的厚度，即可調(diào)整彈簧的變形量及預壓力。如下圖3-1 所示：圖 3-1 鋼球 V 行槽式加壓裝置2. 加壓裝置的主要參數(shù)確定加壓盤作用直徑 pd1(0.5~6)Dcm?式中 D1——錐輪直徑。加壓盤 V 行槽的槽傾角 ?1sinpftgd??14式中 ——錐輪錐頂半角；?f—— 錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。應此10.530.567pdDcm???加壓盤 V 行槽傾角 ?.413.5()0.12367'sinsinpfarctgartgarctg?????取 =?630'?加壓鋼球按經(jīng)驗公式取得=pyd1(),8qdm??驗算接觸強度均不足，故改用腰型滾子 8 個，取滾子軸向截面內(nèi)圓弧半徑=8cm，橫向中間截面半徑 r=0.8cm?，F(xiàn)驗其強度：1r每個加壓滾子上法向壓緊力 yQ1min9480ssincocfy kNzQmD?????1.253.45s6' .3?????=288.85kgf曲率系數(shù)180.cos182r?????由表得 =0.8182，查得 ，帶入公式得加壓盤處的最大接觸()0.76???應力為232408()j ykQrh????21.76.8()0.??=24583 2/kgfcm工作應力在許用接觸應力范圍之內(nèi)并有富裕，可以考慮用 6 個加壓滾子，應此，我用 6 個加壓滾子。15§3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設計與計算1. 調(diào)速渦輪槽型曲線及傳動鋼球的尺寸如下圖 3-2 所示：圖 3-2 調(diào)速渦輪的槽型曲線整個調(diào)速過程通常在渦輪轉(zhuǎn)角 的范圍內(nèi)完成，大多數(shù)取 。槽型曲80~12???? 90???線可以為阿基米德螺旋線，也可以用圓弧代替，我選圓弧方法，變速槽中心線必須通過 A,B,C 三點，它們的極坐標分別為：max3maxax3min, 3max,0,.5sin1,,.,0.5sinABcciRDliiRl???????????16定出 A,B,C 三點后，用作圖法作出 A,B，C 三點的圓弧半徑 R 及圓心 'o傳動比 與渦輪轉(zhuǎn)角 呈線性變化，則槽型曲線為：xi?與 呈線性變化，故有xi?()Fmc??邊界條件有：max0;(0i???即 （A ）axi（B）;)1BBc???（C）in(F聯(lián)立解式（A）和（C）得 maxin???故 axminxi?我設計的是對稱調(diào)速， ， =3main1ia所以 34B??即調(diào)速渦輪轉(zhuǎn)角 3/4 用于升速調(diào)速，而 1/4 用于降速調(diào)速，所以我采用單頭蝸桿，以增強自索性，避免自動變速。在制造時，渦輪上的 z 條槽要保證其圓周不等分性不超過 。否則會造成鋼球的轉(zhuǎn)速不一，支撐軸與曲線槽的側(cè)隙為 0.03mm。2?§3.4 輸入軸的設計與計算1. 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向東相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置所以我采用定位軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和螺母等來保證。由設計要求知道，輸入功率 n=1000rpm。2. 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(diào)制處理。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，取 ，于是得：012A?輸入軸 33min016.150Pdm?17輸出軸 33min0.81221.60PdAm???應此，我取輸入，輸出軸端最小軸徑相同，同為 25mm，根據(jù)最小軸徑根據(jù)公式 ，計算出應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查標準caATKGB/T5014——2003，選取了彈性柱銷聯(lián)軸器3. 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，選取了深溝球軸承，深溝球軸承 GB/T276-1944大軸承的尺寸：d=30mm ， D=55mm ， B=13mm ， =38.4mm，2d球數(shù)=11 ，球徑 =7.144， =47.7mm 。2D小軸承的尺寸：d=35mm ， D=47mm ，B=7mm ， =38.2mm2球徑=3.5mm ， 球數(shù)=20 =38.2mm24. 軸的尺寸：18軸上采用普通平鍵和花鍵聯(lián)接，普通平鍵的尺寸為： bh 87 28?鍵 寬 鍵 高 鍵 長花鍵的尺寸為： 外徑 36 內(nèi)徑 325. 輸出軸的設計我設計的輸出軸與輸入軸的設計相同。6. 端蓋的設計端蓋的寬度由變速器及軸承的結(jié)構(gòu)來決定，使其適合拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，及兩端的端蓋相同?！?.5 調(diào)速機構(gòu)的設計與計算1. 我采用的是渦輪，蝸桿調(diào)速機構(gòu)，簡圖如下圖 3-3：19圖 3-3 Kopp-B 型變速器調(diào)速機構(gòu)計算用簡圖設調(diào)速機構(gòu)調(diào)速槽是半徑為 R 的圓弧，由圖可以得出其下幾何關(guān)系：221cosyeR????其中 109()???應此 220sinye?考慮到 ；解得0co,ab?2 2si (sincos)Rab????舍去根號前的“—”號，有3iyl?在上式中，升速傳動時， 。0,??引入調(diào)速時渦輪轉(zhuǎn)角 與蝸桿轉(zhuǎn)角 的關(guān)系??12z?式中 ， ——分別為渦輪的齒數(shù)和蝸桿的頭數(shù)。1z2變速器的輸出轉(zhuǎn)速21cos()n?????一般： = ， 則45?21()tg則算出 36'???通過前面算出的一系列數(shù)據(jù)取蝸桿的頭數(shù) =1，渦輪的齒數(shù) =85，模數(shù)取1z2z20m=6.3。渦輪的線型為 ZA 型。第四章 主要零件的校核§4.1 輸出，輸入軸的校核2153. 30.5 1.5 10.5 20.5 24.1危 險截 面1. 如圖上的危險截面，計算出截面處的 及 M 的值如下表,HV載荷水平面 H 垂直面 V支反力 F1237,1675NNF??12869,30NNF???彎矩6HMm?3,41VVmNm??總彎矩22137169708?2435N???扭矩3960TNm?2. 彎矩扭合成應力校核軸端強度=18.6MPa22213) 3(7098(.60)1caMW???????前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由表查得 。1[]60MPa???所以 ，故安全。ca?1[]?3. 疲勞強度的校核查表得：222.0,1.3????材料靈敏性系數(shù)為.82,0.5q???有效應力集中系數(shù)為： 1()1.6k???????尺寸系數(shù) ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。0.7??0.82???按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為：.9???1q得綜合系數(shù)為12.80.6kK???????又由表得碳鋼的特性系數(shù)取 =0.10.1~2,?????取 =0.055??于是，計算安全系數(shù) 按公式得caS值 ，-12=.K0.629.41.5macSS?????????????故可知安全?！?.2 軸承的校核1. 按手冊選擇 C=61800N 的軸承應此軸承的基本額定靜載荷 =38000N。驗算如下：0C1) 求相對軸向載荷對應的 e 值與 Y 值。相對軸向載荷為 ，027.01538aFC?在表中介于 0.07～0.13 之間，相對應的 e 值為 0.27～0.31，Y 為 1.6～1.4。2) 用線性插值法求 Y 值。(1.64)(0.1375)1.9????X=0.56，Y=1.597233） 求當量動載荷 01.2(5601.9720)87.2P?????4） 驗算軸承的壽命：所以安全。6 38)(45.10.hCLhhn? ?畢業(yè)設計總結(jié)通過此次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。24畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結(jié)和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做畢業(yè)設計是老師對學生所做的最后一次執(zhí)手訓練。其次，畢業(yè)設計的指導是老師檢驗其教學效果，改進教學方法，提高教學質(zhì)量的絕好機會。畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才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)?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我們的指導老師聶老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。致 謝 近三個月時間的畢業(yè)課題設計是我大學生活中忙碌而又充實一段時光。這里有治學嚴謹而又親切的老師，有互相幫助的同學，更有積極、向上、融洽的學習生活氛圍。短短的時間里，我學到了很多的東西。不僅學到就更多的理論知識，擴展了知識面，提高了自己的實際操作能力；而且學會25了如何去學習新的知識，學會了面對困難和挑戰(zhàn)，學會了團結(jié)合作，互助互利。借此論文之際，向所有幫助、關(guān)心、支持我的老師、朋友同學，表達我最真誠的謝意。首先感謝指導老師。本設計是在老師耐心指導下多次修改完成的。在此，我對他的耐心指導和幫助表達我最真誠的謝意，感謝她們在這幾個月來所付出的努力。在這段時間里，我從他們身上，不僅學到了許多的專業(yè)知識，更感受到了他工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人的精神。此外，他們的嚴謹治學態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學習。在此，請允許我對說一聲：“老師，您辛苦了！”再次感謝他們。26參考文獻[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.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.[3] 濮良貴，繼名剛，機械設計[M]. 第 7 版.北京: 高等教育出版社，2001.27附錄：外文翻譯齒輪和軸的介紹摘　要:在傳統(tǒng)機械和現(xiàn)代機械中齒輪和軸的重要地位是不可動搖的。齒輪和軸主要安裝在主軸箱來傳遞力的方向。通過加工制造它們可以分為許多的型號，分別用于許多的場合。所以我們對齒輪和軸的了解和認識必須是多層次多方位的。關(guān)鍵詞: 齒輪 軸在直齒圓柱齒輪的受力分析中，是假定各力作用在單一平面的。我們將研究作用力具有三維坐標的齒輪。因此，在斜齒輪的情況下，其齒向是不平行于回轉(zhuǎn)軸線的。而在錐齒輪的情況中各回轉(zhuǎn)軸線互相不平行。像我們要討論的那樣，尚有其他道理需要學習，掌握。斜齒輪用于傳遞平行軸之間的運動。傾斜角度每個齒輪都一樣，但一個必須右旋斜齒，而另一個必須是左旋斜齒。齒的形狀是一濺開線螺旋面。如果一張被剪成平行四邊形（矩形）的紙張包圍在齒輪圓柱體上，紙上印出齒的角刃邊就變成斜線。如果我展開這張紙，在血角刃邊上的每一個點就發(fā)生一漸開線曲線。直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過整個齒面而伸展開來的線。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點，當齒進入更多的嚙合時，它就變成線。在直齒圓柱齒輪中，接觸是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。在斜齒輪中，該先是跨過齒面的對角線。它是齒輪逐漸進行嚙合并平穩(wěn)的從一個齒到另一個齒傳遞運動，那樣就使斜齒輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運動的能力。斜齒輪使軸的軸承承受徑向和軸向力。當軸向推力變的大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時，那就可以使用人字齒輪。雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸上的兩個斜齒輪等效。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用，這樣就消除了軸向推力。當兩個或更多個單向齒斜齒輪被在同一軸上時，齒輪的齒向應作選擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。交錯軸斜齒輪或螺旋齒輪，他們是軸中心線既不相交也不平行。交錯軸斜齒輪的齒彼此之間發(fā)生點接觸，它隨著齒輪的磨合而變成線接觸。因此他們只能傳遞小的載荷和主要用于儀器設備中，而且肯定不能推薦在動力傳動中使用。交錯軸斜齒輪與斜齒輪之間在被安裝后互相捏合之前是沒有任何區(qū)別的。它們是以同樣的方法進行制造。一對相嚙合的交錯軸斜齒輪通常具有同樣的齒向，即左旋主動齒輪跟右旋從動齒輪相嚙合。在交錯軸斜齒設計中，當該齒的斜角相等時所產(chǎn)生滑移速度最小。然而當該齒的斜角不相等時，如果兩個齒輪具有相同齒向的話，大斜角齒輪應用作主動齒輪。蝸輪與交錯軸斜齒輪相似。小齒輪即蝸桿具有較小的齒數(shù)，通常是一到四齒，由于它們完全纏繞在節(jié)圓柱上，因此它們被稱為螺紋齒。與其相配的齒輪叫做蝸輪，蝸輪不是真正的斜齒輪。蝸桿和蝸輪通常是用于向垂直相交軸之間的傳動提供大的角速度減速比。蝸輪不是斜齒輪，因為其齒頂面做成中凹形狀以適配蝸桿曲率，目的是要形成線接觸而不是點接觸。然而蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)中存在齒間有較大滑移速度的缺點，正像交錯軸斜齒輪那樣。28蝸桿蝸輪機構(gòu)有單包圍和雙包圍機構(gòu)。單包圍機構(gòu)就是蝸輪包裹著蝸桿的一種機構(gòu)。當然，如果每個構(gòu)件各自局部地包圍著對方的蝸輪機構(gòu)就是雙包圍蝸輪蝸桿機構(gòu)。著兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪組的輪齒間有面接觸，而在單包圍的蝸輪組的輪齒間有線接觸。一個裝置中的蝸桿和蝸輪正像交錯軸斜齒輪那樣具有相同的齒向，但是其斜齒齒角的角度是極不相同的。蝸桿上的齒斜角度通常很大，而蝸輪上的則極小，因此習慣常規(guī)定蝸桿的導角，那就是蝸桿齒斜角的余角；也規(guī)定了蝸輪上的齒斜角，該兩角之和就等于 90 度的軸線交角。當齒輪要用來傳遞相交軸之間的運動時，就需要某種形式的錐齒輪。雖然錐齒輪通常制造成能構(gòu)成 90 度軸交角，但它們也可產(chǎn)生任何角度的軸交角。輪齒可以鑄出，銑制或滾切加工。僅就滾齒而言就可達一級精度。在典型的錐齒輪安裝中，其中一個錐齒輪常常裝于支承的外側(cè)。這意味著軸的撓曲情況更加明顯而使在輪齒接觸上具有更大的影響。另外一個難題，發(fā)生在難于預示錐齒輪輪齒上的應力，實際上是由于齒輪被加工成錐狀造成的。直齒錐齒輪易于設計且制造簡單，如果他們安裝的精密而確定，在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生良好效果。然而在直齒圓柱齒輪情況下，在節(jié)線速度較高時，他們將發(fā)出噪音。在這些情況下，螺旋錐齒輪比直齒輪能產(chǎn)生平穩(wěn)的多的嚙合作用，因此碰到高速運轉(zhuǎn)的場合那是很有用的。當在汽車的各種不同用途中，有一個帶偏心軸的類似錐齒輪的機構(gòu)，那是常常所希望的。這樣的齒輪機構(gòu)叫做準雙曲面齒輪機構(gòu)，因為它們的節(jié)面是雙曲回轉(zhuǎn)面。這種齒輪之間的輪齒作用是沿著一根直線上產(chǎn)生滾動與滑動相結(jié)合的運動并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。軸是一種轉(zhuǎn)動或靜止的桿件。通常有圓形橫截面。在軸上安裝像齒輪，皮帶輪，飛輪，曲柄，鏈輪和其他動力傳遞零件。軸能夠承受彎曲，拉伸，壓縮或扭轉(zhuǎn)載荷，這些力相結(jié)合時，人們期望找到靜強度和疲勞強度作為設計的重要依據(jù)。因為單根軸可以承受靜壓力，變應力和交變應力，所有的應力作用都是同時發(fā)生的?！拜S”這個詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。心軸也是軸，既可以旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。短的轉(zhuǎn)動軸常常被稱為主軸。當軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)變形必需被限制于很小的范圍內(nèi)時，其尺寸應根據(jù)變形來確定，然后進行應力分析。因此，如若軸要做得有足夠的剛度以致?lián)锨惶螅敲春蠎Ψ习踩竽鞘峭耆赡艿?。但決不意味著設計者要保證；它們是安全的，軸幾乎總是要進行計算的，知道它們是處在可以接受的允許的極限以內(nèi)。因之，設計者無論何時，動力傳遞零件，如齒輪或皮帶輪都應該設置在靠近支持軸承附近。這就減低了彎矩，因而減小變形和彎曲應力。雖然來自 M.H.G 方法在設計軸中難于應用，但它可能用來準確預示實際失效。這樣，它是一個檢驗已經(jīng)設計好了的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸在運轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。進而有著大量的關(guān)于設計的問題，其中由于別的考慮例如剛度考慮，尺寸已得到較好的限制。設計者去查找關(guān)于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否要進行噴丸處理等資料，那真正的唯一的需要是實現(xiàn)所要求的壽命和可靠性。29由于他們的功能相似，將離合器和制動器一起處理。簡化摩擦離合器或制動器的動力學表達式中，各自以角速度 w1 和 w2 運動的兩個轉(zhuǎn)動慣量 I1 和 I2，在制動器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動器而最終要導致同樣的速度。因為兩個構(gòu)件開始以不同速度運轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且在作用過程中能量散失，結(jié)果導致溫升。在分析這些裝置的性能時，我們應注意到作用力，傳遞的扭矩，散失的能量和溫升。所傳遞的扭矩關(guān)系到作用力，摩擦系數(shù)和離合器或制動器的幾何狀況。這是一個靜力學問題。這個問題將必須對每個幾何機構(gòu)形狀分別進行研究。然而溫升與能量損失有關(guān)，研究溫升可能與制動器或離合器的類型無關(guān)。因為幾何形狀的重要性是散熱表面。各種各樣的離合器和制動器可作如下分類：1． 輪緣式內(nèi)膨脹制凍塊；2． 輪緣式外接觸制動塊；3． 條帶式；4． 盤型或軸向式；5． 圓錐型；6． 混合式。分析摩擦離合器和制動器的各種形式都應用一般的同樣的程序，下面的步驟是必需的：1． 假定或確定摩擦表面上壓力分布；2． 找出最大壓力和任一點處壓力之間的關(guān)系；3． 應用靜平衡條件去找尋（a）作用力；（b）扭矩；(c)支反力?；旌鲜诫x合器包括幾個類型，例如強制接觸離合器、超載釋放保護離合器、超越離合器、磁液離合器等等。強制接觸離合器由一個變位桿和兩個夾爪組成。各種強制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設計有關(guān)。為了在結(jié)合過程中給變換作用予較長時間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋型或齒型的。有時使用許多齒或夾爪。他們可能在圓周面上加工齒，以便他們以圓柱周向配合來結(jié)合或者在配合元件的端面上加工齒來結(jié)合。雖然強制離合器不像摩擦接觸離合器用的那么廣泛，但它們確實有很重要的運用。離合器需要同步操作。有些裝置例如線性驅(qū)動裝置或電機操作螺桿驅(qū)動器必須運行到一定的限度然后停頓下來。為著這些用途就需要超載釋放保護離合器。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達到預定的力矩時釋放。當?shù)竭_超載點時聽到的“喀嚓”聲就被認定為是所希望的信號聲。超越離合器或連軸器允許機器的被動構(gòu)件“空轉(zhuǎn)”或“超越” ，因為主動驅(qū)動件停頓了或者因為另一個動力源使被動構(gòu)件增加了速度。這種離合器通常使用裝在外套筒和內(nèi)軸件之間的滾子或滾珠。該內(nèi)軸件，在它的周邊加工了數(shù)個平面。驅(qū)動作用是靠在套筒和平面之間契入的滾子來獲得。因此該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機構(gòu)等效。磁液離合器或制動器相對來說是一個新的發(fā)展，它們具有兩平行的磁極板。這些磁極板之間有磁粉30混合物潤滑。電磁線圈被裝入磁路中的某處。借助激勵該線圈，磁液混合物的剪切強度可被精確的控制。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài)都可以獲得。GEAR AND SHAFT INTRODUCTIONAbstract: The important position of the wheel gear and shaft can't falter in traditional machine and modern machines.The wheel gear and shafts mainly install the direction that delivers the dint at the principal axis box.The passing to process to make them can is divided into many model numbers, useding for many situations respectively.So we must be the multilayers to the understanding of the wheel gear and shaft in many ways .Key words: Wheel gear ShaftIn the force analysis of spur gears, the forces are assumed to act in a single plane. We shall study gears in which the forces have three dimensions. The reason for this, in the case of helical gears, is that the teeth are not parallel to the axis of rotation. And in the case of bevel gears, the rotational axes are not parallel to each other. There are also other reasons, as we shall learn.Helical gears are used to transmit motion between parallel shafts. The helix angle is the same on each gear, but one gear must have a right-hand helix and the other a left-hand helix. The shape of the tooth is an involute helicoid. If a piece of paper cut in the shape of a parallelogram is wrapped around a cylinder, the angular edge of the paper becomes a helix. If we unwind this paper, each point on the angular edge generates an involute curve. The surface obtained when every point on the edge generates an involute is called an involute helicoid.The initial contact of spur-gear teeth is a line extending all the way across th