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摘 要
為了滿足客車和載貨汽車能輸出大扭矩、產(chǎn)生大功率等要求，企業(yè)開發(fā)一種新型的無級變速器 (Continuously Variable Transmission)（以下簡稱 CVT）。本文主要分析了新型滾輪平盤式無級變速器（Roller type CVT）（以下簡稱 RCVT）的結(jié)構(gòu)特點、傳動性能，通過設(shè)計方案對比，優(yōu)化設(shè)計方案；通過設(shè)計計算分析，保證發(fā)動機(jī)始終處于最佳工況下工作，使得車輛的動力性與發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性獲得最優(yōu)匹配。
關(guān)鍵詞：無級變速器 滾輪平盤式無級變速器 大扭矩和大功率
I
ABSTRACT
Buses and trucks in order to meet the output torque, generated power, etc., to develop a new business CVT (Continuously Variable Transmission) (hereinafter referred to as CVT). This paper analyzes the new wheel flat disc CVT (Roller type CVT) (hereinafter referred to as RCVT) the structural characteristics of the transmission performance through design contrast, optimal design; through the design calculation and analysis, ensure that the engine is always working at its best working under conditions such that the vehicle engine power performance and fuel economy optimal match.
Keywords：CVT；CVT flat disc wheel；High torque and high power
目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………………I
ABSTRACT ……………………………………………………………………………II
目錄 ……………………………………………………………………………………III
第一章 緒論 …………………………………………………………………………1
1.1 機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況 ……………………………………………1
1.2 機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用 …………………………………………3
1.3 無級變速器的研究現(xiàn)狀 …………………………………………………3
1.4 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和要求 ……………………………………………………5
第二章 無級變速器總體方案 ………………………………………………………6
2.1 機(jī)械無級變速器分類 ……………………………………………………6
2.2 基本傳動方案分析 ………………………………………………………8
2.3 無級變速器方案改進(jìn)和最終方案 ………………………………………9
第三章 新型滾輪平盤式無級變速器的設(shè)計計算 ………………………………13
3.1 無級變速器基本結(jié)構(gòu)尺寸擬定 ………………………………………13
3.2 轉(zhuǎn)速計算 ………………………………………………………………13
3.3 接觸應(yīng)力計算 …………………………………………………………14
3.4 滾輪的接觸疲勞強(qiáng)度計算 ……………………………………………14
3.5 自動加壓裝置設(shè)計 ……………………………………………………15
3.6 輸出軸強(qiáng)度計算 ………………………………………………………15
3.7 花鍵強(qiáng)度計算 …………………………………………………………15
3.8 輸入軸承計算 …………………………………………………………17
3.9 加壓軸承計算 …………………………………………………………18
3.10 結(jié)束語 …………………………………………………………………18
第四章 無級變速器的裝配 ………………………………………………………19
第五章 總結(jié) ………………………………………………………………………20
致謝 ……………………………………………………………………………… 22
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………23
13屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
題 目： 平盤式無級變速器傳動裝置設(shè)計
專業(yè)學(xué)院： 機(jī)械與車輛學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
學(xué)生姓名： 張
指導(dǎo)教師： 李
一、 主要研究內(nèi)容：
1.了解國內(nèi)外平盤式無級變速器傳動裝置設(shè)計的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
2.掌握貼標(biāo)機(jī)機(jī)械設(shè)計的一般過程。
l 平盤式無級變速器傳動裝置總體方案設(shè)計（工藝分析、機(jī)構(gòu)選型、總體布局）。
l 技術(shù)設(shè)計（各組成部分的運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、零件強(qiáng)度與剛度校核、動力計算、繪制設(shè)計圖樣和編寫技術(shù)文件。）
l 審核鑒定。
3.了解常用的CAD設(shè)計軟件，并能熟練運用一種CAD軟件進(jìn)行平盤式無級變速器傳動裝置機(jī)械設(shè)計。
4.具備較強(qiáng)的自學(xué)能力、掌握獨立獲取、消化和應(yīng)用新知識的能力和方法，具有一定的分析解決實際問題的能力，具有初步的科研、開發(fā)能力。
二、 主要任務(wù)及目標(biāo)：
主要要求：
1、畢業(yè)設(shè)計圖紙
1）. 平盤式無級變速器傳動裝置（總）裝配圖；
2）. 平盤式無級變速器傳動裝置部件圖；
3）. 平盤式無級變速器傳動裝置零部件圖
2、設(shè)計說明書
1）. 平盤式無級變速器傳動裝置方案的分析與確定；
2）總體方案與布置設(shè)計；
3）.設(shè)計說明書中英文摘要
3、論文 撰寫一篇與本課題相關(guān)的科技論文
4、外文翻譯
翻譯約三千文字的專業(yè)英語資料
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
工作小組組長簽字： 年 月 日
注：本任務(wù)書雙面打印，一式三份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、專業(yè)學(xué)院各存檔一份。
第一章 緒論
1.1機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況
CVT(CONSTANT VARIABLE TRANSMISSION)技術(shù)即無級變速技術(shù)，它采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力，可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動機(jī)工況的最佳匹配。常見的無級變速器有液力機(jī)械式無級變速器和金屬帶式無級變速器（VDT-CVT），目前國內(nèi)市場上采用CVT技術(shù)的車型已經(jīng)越來越多。
為實現(xiàn)無級變速，按傳動方式可分為液體傳動、電力傳動和機(jī)械傳動三種方式。
1、液體傳動分為兩類：一類是液壓式，主要是由泵和馬達(dá)組成或者由閥和泵組成的變速傳動裝置，適用于中小功率傳動。另一類為液力式，采用液力耦合器或液力矩進(jìn)行變速傳動，適用于大功率（幾百至幾千千瓦）。 液體傳動的主要特點是：調(diào)速范圍大，可吸收沖擊和防止過載，傳動效率較高，壽命長，易于實現(xiàn)自動化：制造精度要求高，價格較貴，輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩，滑動率較大，運轉(zhuǎn)時容易發(fā)生漏油。
2、電力傳動基本上分為三類：一類是電磁滑動式，它是在異步電動機(jī)中安裝一電磁滑差離合器，通過改變其勵磁電流來調(diào)速，這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作維護(hù)方便：滑動最大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，不適合長期負(fù)載運轉(zhuǎn)，故一般只用于小功率傳動。 二類是直流電動機(jī)式，通過改變磁通或改變電樞電壓實現(xiàn)調(diào)速。其特點是調(diào)速范圍大，精度也較高，但設(shè)備復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難，一般用于中等功率范圍（幾十至幾百千瓦），現(xiàn)已逐步被交流電動機(jī)式替代。 三類是交流電動機(jī)式，通過變極、調(diào)壓和變頻進(jìn)行調(diào)速。實際應(yīng)用最多者為變頻調(diào)速，即采用一變幅器獲得變幅電源，然后驅(qū)動電動機(jī)變速。其特點是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高，可自動控制，體積小，適用功率范圍寬：機(jī)械特性在降速段位恒轉(zhuǎn)矩，低速時效率低且運轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)，價格較高，維修需專業(yè)人員。近年來，變頻器作為一種先進(jìn)、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展，對機(jī)械無級變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。
3、機(jī)械傳動的特點主要是：轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動率小，工作可靠，具有恒功率機(jī)械特性，傳動效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價格相對便宜；但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動。
本次設(shè)計對象為機(jī)械式無級變速器，所以下面重點介紹機(jī)械無級變速器。
機(jī)械無級變速器最初是在19世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，至20世紀(jì)30年代以后才開始發(fā)展，但當(dāng)時由于受材質(zhì)與工藝方面的條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代，尤其是70年代以后，一方面隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)，精密加工和數(shù)控機(jī)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(jī)械化、自動化以及機(jī)械要改進(jìn)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(jī)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?zhǔn)?、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(jì)60年代前后起步的，當(dāng)時主要是作為專業(yè)機(jī)械配套零部件，由于專業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，例如用于紡織機(jī)械的齒鏈?zhǔn)?，化工機(jī)械的多盤式以及切削機(jī)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(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn)，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(jī)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(jìn)行規(guī)模化生產(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(yīng)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(xué)術(shù)信息會議進(jìn)行交流。自90年代以來，我國先后制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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?zhǔn)綗o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(jī)》
JB/T 7346-94??《機(jī)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》
JB/T 7683-95??《機(jī)械無級變速器?? 分類及型號編制方法》
1.2 機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用
機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成。
機(jī)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(yīng)的驅(qū)動力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)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(jī)械要求隨物料及運行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運行速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)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(jī)床加工時需保持恒定的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)及輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)皆需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；有為適應(yīng)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(jī)械或李心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；有為節(jié)約能源而需進(jìn)行調(diào)速者（如風(fēng)機(jī)、水泵等）；此外，還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化而進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)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(yīng)產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機(jī)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(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)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(jī)械。
1.3無級變速器的研究現(xiàn)狀
隨著我國在基礎(chǔ)設(shè)施和重點建設(shè)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(shè)計，從整機(jī)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(jī)設(shè)計軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設(shè)計和制造，因此，還需要進(jìn)一步加強(qiáng).我過的汽車技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展.
隨著科技的不斷進(jìn)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(dāng)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(jìn)先進(jìn)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(jìn)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(jìn)消化過程，如今已有長足的進(jìn)步，能夠在原有引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過改型或在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)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(dāng)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(jìn)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(yīng)對整車新車型配套產(chǎn)品的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)。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(zé)任公司、綦江齒輪傳動有限公司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)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(dá)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(tuán)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(xì)化，產(chǎn)品的針對性越來越強(qiáng)。因此，在保證現(xiàn)有變速器生產(chǎn)和改進(jìn)的同時，要充分認(rèn)識到加入WTO后良好的合作開發(fā)機(jī)遇，取長補(bǔ)短，同時更應(yīng)認(rèn)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 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和要求
本設(shè)計的目標(biāo)是設(shè)計一種能夠滿足載貨汽車和客車要求的新型滾輪平盤式無級變速器（Roller type CVT）簡稱為RCVT（以下同）。通過大量的分析和計算，在盡量發(fā)揮RCVT的性能的前提下把設(shè)計要求定為：
表 1 目標(biāo)車型
車型：城市客車
發(fā)動機(jī)： CA4110ZL1
額定功率：125/2300 (kW/r·min-1)
最大扭矩：560/1500（N·m/r·min-1）
變速比： 6.4
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第二章 無級變速器總體方案
2.1 機(jī)械式無級變速器分類
機(jī)械式無級變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動性能好、適用性強(qiáng)、維護(hù)方便和效率高等優(yōu)點，所以應(yīng)用廣泛。大多數(shù)機(jī)械式無級變速器主要是依靠摩擦力工作，通過改變主動件和從動件的傳動半徑，使輸出軸的轉(zhuǎn)速無級地變化。目前市場上主流的機(jī)械式無級變速器共分四種，各原理簡述如下：
1. 滾輪—平盤式無級變速器
如圖所示，主動滾輪1與從動平盤2用彈簧壓緊，工作時靠接觸處產(chǎn)生的摩擦力
傳動，傳動比。當(dāng)操縱滾輪1作軸向移動時，即可改變，從而實現(xiàn)無級變速。這種無級變速器，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但因存在較大的相對滑動，所以磨損嚴(yán)重，不宜用于大功率傳動。
滾輪—平盤式無級變速器
2. 鋼球無級變速器
如圖所示，這種變速器主要由分別裝在軸I、軸II上的兩個錐輪1、2和一組鋼
球3（通常為6個）組成。鋼球3被壓緊兩錐輪的工作錐面上，并可在軸4上自由轉(zhuǎn)動。工作時，主動錐輪1依靠摩擦力帶動鋼球3繞軸4旋轉(zhuǎn)，鋼球同樣依靠摩擦力帶動從動錐輪2轉(zhuǎn)動。軸I、II的傳動比，由于，所以。調(diào)整支承軸4的傾斜角與傾斜方向，即可改變鋼球3的傳動半徑和，從而實現(xiàn)無級變速。這種變速結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，相對滑動小，結(jié)構(gòu)緊湊，但鋼球加工精度要求高。
鋼球無級變速器
3. 菱錐無級變速器
如圖所示，空套在軸4上的菱錐3（通常為5～6個）被壓緊在主、從動輪1、2
之間。軸4支承在支架5上，其傾斜角是固定的。工作時，主動輪1靠摩擦力帶動菱錐3繞軸4旋轉(zhuǎn)，菱錐又靠摩擦力帶動從動輪2旋轉(zhuǎn)。軸I、II間傳動比，水平移動支架5時，可改變菱錐的傳動半徑、，從而實現(xiàn)無級變速。
菱錐無級變速器
4. 寬V帶無級變速器
如圖所示，在主動軸I和從動軸II上分別裝有錐輪1a、1b和2a、2b，其中錐輪
1b和2a分別固定在軸I和II上，錐輪1a和2b可以沿軸I、II同步同向移動。寬V帶3套在兩對錐輪之間，工作時如同V帶傳動，傳動比。通過軸向同步移動錐輪1a和2b，可改變傳動半徑和的大小，從而實現(xiàn)無級變速。
寬V帶無級變速器
2.2 基本傳動方案分析
對于機(jī)械式無級變速器本體來講，要擴(kuò)大其傳動功率，則必需采取多接觸區(qū)分匯流傳動型式、接觸區(qū)綜合曲率小（曲率半徑大）的結(jié)構(gòu)，新型滾輪平盤式無級變速器應(yīng)滿足以上要求。新型滾輪平盤式無級變速器（Roller type CVT）簡稱為RCVT。RCVT 結(jié)構(gòu)上采用四滾輪兩平盤，在滾輪兩側(cè)加壓，滾輪為主動件，平盤為從動件，動力分八路傳遞。這樣的結(jié)構(gòu)符合多接觸區(qū)分流的要求，使?jié)L輪的單個接觸區(qū)傳遞的功率降低。由于要求大功率普通的干式摩擦無級變速傳動發(fā)熱量大、磨損嚴(yán)重，所以RCVT 采用油膜牽引傳動，其外圓表面為球形，在盡量減少滾輪與平盤的幾何滑動的同時，又不使接觸區(qū)的綜合曲率過大。
根據(jù)潤滑的理論與實踐得知，潤滑油的粘度較高、粘度指數(shù)高，則油膜厚度較厚。因此摩擦無級變速器的潤滑油最好能具有這種性質(zhì)，在常壓下粘度不高，在高壓下粘度卻很高，甚至可轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，而一旦壓力解除，則又恢復(fù)常態(tài)。近年來，一些國家已開發(fā)了用于摩擦傳動、具有上述性質(zhì)的合成油（例如美國Monsanto公司的Santotrac油）。采取這類合成油時。牽引系數(shù)一般高達(dá)0.095，甚至更高（高出20％，約達(dá)0.12），約比礦物油的牽引系數(shù)大50％，甚至更大，油膜也比后者厚得多。再則，由于它在高壓工作時可以“固化”，沒有油液對疲勞裂紋的擴(kuò)展與沖擊作用，所以磨擦副的使用壽命也可大為提高。
為了使接觸點的摩擦力在輸入扭矩不變的情況改變傳動比時，摩擦力為定值，RCVT 的輸入輪為滾輪，滾輪與平盤的接觸點到滾輪的轉(zhuǎn)動中心的距離是定值，所以在輸入扭矩不變的情況下改變傳動比時，滾輪與平盤的接觸點的摩擦力為定值，這樣就充分發(fā)揮了滾輪平盤摩擦傳動的傳動能力。
RCVT 采用多點傳動，動力共分8 路傳遞，這樣就有效地提高了傳動能力。所以RCVT 在傳動能力方面有優(yōu)勢。
為了增加RCVT的變速比可以將兩擋變速器與RCVT串聯(lián)。
2.3 無級變速器方案改進(jìn)和最終方案
以下是RCVT 的結(jié)構(gòu)方案：
1.輸入軸 2.輸入錐齒輪Ⅰ3.小錐齒輪 4.惰輪 5.輸出齒輪Ⅰ 6.輸出軸 7.輸出齒輪 8.輸出齒輪 9.組合錐齒輪 10.惰輪 11.輸入錐齒輪Ⅱ 12.殼體 13.平盤Ⅱ 14.滾輪 15.平盤Ⅰ16.壓板Ⅰ 17.壓板Ⅱ 18.拉桿
圖2 RCVT結(jié)構(gòu)方案一
圖3 RCVT傳動路線（方案一）
圖4 RCVT傳動路線（方案二）
1.輸入軸 2.自動加壓裝置 3.輸入錐齒輪 4.小錐齒輪 5.調(diào)速錐齒輪I 6.絲杠 7.花鍵筒
8. 調(diào)速錐齒輪II 9. 滾輪 10. 平盤I 11.輸出錐齒輪I 12.惰輪 13. 輸出錐齒輪II
14. 輸出軸 15.平盤II 16.彈簧
圖4 RCVT傳動路線（方案二）
方案一：動力從中間輸入，由于受到空間的限制造成輸入齒輪尺寸過小強(qiáng)度不足。在輸出軸的布置方面，輸出軸與輸入軸不是同軸布置，這一點是不可取的。在受力方面，輸入軸幾乎只受扭矩，沒有循環(huán)應(yīng)力，這樣的設(shè)計比較好。輸出軸既要受扭矩又要受彎矩，有對稱循環(huán)應(yīng)力這樣的設(shè)計不是最佳的。
方案二：動力從外側(cè)輸入，由于空間足夠，所以輸入齒輪的強(qiáng)度是沒有問題的。新的問題是齒輪的線速度有些偏高，只要選擇低速發(fā)動機(jī)，再加上較好的潤 滑，就可以解決齒輪的線速度偏高的問題。采取自動加壓裝置，以保證壓緊力與 負(fù)載相適應(yīng)。采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動組件和加壓裝置上的各個力在本身內(nèi)部平衡。在輸出軸的布置方面，輸出軸與輸入軸是同軸布置。這一點是很理想的。在受力方面，輸入軸幾乎只受扭矩，沒有循環(huán)應(yīng)力，這樣的設(shè)計比較好。輸出軸受扭矩和拉力，但沒有循環(huán)應(yīng)力這種設(shè)計比較好。在總尺寸方面，這種布置尺寸較緊湊。
方案二與方案一相比有不少優(yōu)點，所以我選擇方案二的結(jié)構(gòu)進(jìn)行下一步的具體設(shè)計。
第三章 新型滾輪平盤式無級變速器的設(shè)計計算
RCVT采用自動加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)，在低負(fù)載時有效地減小滾輪的滾動阻力，從而提高RCVT的經(jīng)濟(jì)性和壽命。RCVT是油膜牽引傳動，所以要求采用高牽引系數(shù)牽引油，也就是說牽引油的質(zhì)量對RCVT的傳動性能有很大影響。
3.1 無級變速器基本結(jié)構(gòu)尺寸擬訂
RCVT 的基本結(jié)構(gòu)尺寸如圖6
圖6 RCVT的基本結(jié)構(gòu)
3.2 轉(zhuǎn)速計算
發(fā)動機(jī)在額定功率下的轉(zhuǎn)速為2300r/min，即主動錐齒輪的轉(zhuǎn)速
由公式得：
式中 —表示輸入主動大錐齒輪齒數(shù)
—表示輸入從動小錐齒輪齒數(shù)
所以從動錐齒輪的轉(zhuǎn)速為
平盤的轉(zhuǎn)速
式中 表示滾輪半徑，
表示平盤最小工作半徑。
3.3 接觸應(yīng)力計算
發(fā)動機(jī)在1500r/min時產(chǎn)生最大扭矩
式中 表示每個滾輪所傳遞的扭矩。
式中 表示每個滾輪接觸點處所傳遞的摩擦力。
式中 表示平盤的壓緊力，表示牽引系數(shù)。
m
式中a、b表示接觸區(qū)橢圓的長、短軸半徑，
Q 表示壓緊力， kd 表示 當(dāng) 量曲 率， 查參考資 料 [1]可得。
式中表示最大接觸應(yīng)力。
3.4 滾輪的接觸疲勞強(qiáng)度計算
設(shè)使用壽命為10000小時，輸入轉(zhuǎn)速為2000 r/min。
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（次）
由資料[3]得：14CrMnSiNi2Mo鋼的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8×109 次時，其接觸疲勞強(qiáng)度為 2350MPa(大于)，所以滿足要求。
3.5 自動加壓裝置設(shè)計
式中：ψ表示自鎖角，
d2表示凸輪中徑，
φν表示凸輪升角。
由
則 φν=26.9°≈27°
3.6 輸出軸強(qiáng)度計算
式中 表示輸出軸受的最大拉應(yīng)力，A表示截面積。
式中 Τmax 表示輸出軸受的最大扭矩
r平盤max表示平盤最大工作半徑
式中 表示輸出軸受的最大扭矩剪切應(yīng)力
3.7 花鍵強(qiáng)度計算
3.7.1 靜聯(lián)接
3.7.2 動聯(lián)接
式中 ψ——載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取ψ=0.7～0.8，齒數(shù)多時取偏小值；
z——花鍵的齒數(shù)；
l——齒的工作長度，單位為mm；
h——花鍵齒側(cè)面的工作高度，
對于矩形花鍵：
此處D為外花鍵的大徑，d為內(nèi)花鍵的小徑，C為倒角尺寸，單位均為mm；
對于漸開線花鍵：α＝30°時 h＝m；α＝45°時 h= 0.8 m，m為模數(shù)；
式中 dm——花鍵的平均直徑，
對于矩形花鍵；
對于漸開線花鍵，為分度圓直徑，單位為mm；
——花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa，見表2；
——花鍵聯(lián)接的許用壓力，單位為MPa，見表2。
表2 花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力 MPa
許用擠壓應(yīng)
力、許用壓力
聯(lián)接工
作方式
使用和
制造情況
齒面未經(jīng)
熱處理
齒面經(jīng)
熱處理
靜聯(lián)接
不良
中等
良好
35～50
60～100
80～120
40～70
100～140
120～200
空載下移動
的動聯(lián)接
不良
中等
良好
15～20
20～30
25～40
20～35
30～60
40～70
在載荷作用下移動的動聯(lián)接
不良
中等
良好
3～10
5～15
10～20
3.7.3 輸出軸花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算
因為輸出軸花鍵聯(lián)接為靜聯(lián)接，所以
3.7.4 滾輪花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算
因為滾輪花鍵聯(lián)接為動聯(lián)接，所以
3.8 輸入軸承計算
由輸入錐齒輪計算可知錐齒輪圓周力。
根據(jù)圓錐齒輪傳動得計算公式得：
表3 輸入軸承計算結(jié)果
軸承參數(shù)
工作參數(shù)
計算結(jié)果
軸承內(nèi)徑：50mm
軸承外徑：80mm
軸承寬度：16mm
額定動載荷：16800N
額定靜載荷：12800N
極限轉(zhuǎn)速：7000r/min
潤滑方式：油潤滑
徑向載荷：347.4N
軸向載荷：106.3N
使用壽命：1000h
工作轉(zhuǎn)速：7000r/min
接觸角：45
載荷系數(shù)：1.1
當(dāng)量動載荷：214.00N
當(dāng)量靜載荷：382.14N
計算壽命：1.15201E6小時
故選用軸承類型： 深溝球軸承
軸承代號： 6010
3.9 加壓軸承計算
表 4 加壓軸承計算結(jié)果
軸承參數(shù)：
工作參數(shù)：
計算結(jié)果：
軸承內(nèi)徑：60mm
軸承外徑：130mm
軸承寬度：34mm
額定動載荷：138000N
額定靜載荷：102000N
極限轉(zhuǎn)速：3200 r/min
潤滑方式：油潤滑
徑向載荷：10000N
軸向載荷：20000N
使用壽命：10000h
工作轉(zhuǎn)速：5000 r/min
接 觸 角：45
載荷系數(shù)：1.1
當(dāng)量動載荷：8800.45N
當(dāng)量靜載荷：4840.56N
計算壽命：12853h
故選用軸承類型： 圓錐滾子軸承(30000)
軸承代號：31311
3.10 結(jié)束語
RCVT 傳動的最大扭矩達(dá)到560N.m，比以前的機(jī)械式CVT 有較大提高，達(dá)到國際先進(jìn)水平，可以在載貨汽車和客車得到應(yīng)用，使其發(fā)動機(jī)始終處于最佳工況下工作，使得車輛的動力性與發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性獲得最優(yōu)匹配，使發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、效率高、排放降低，有利于節(jié)能和環(huán)保,還可以提高汽車的加速性能和舒適性。
第四章 無級變速器的裝配
1.變速器的裝配
1）所有零件應(yīng)徹底清洗并用壓縮空氣吹凈或擦干。
2）各軸承及鍵槽在安裝前，應(yīng)涂以齒輪油或機(jī)械油。
3）裝入軸承前時，應(yīng)使用銅棒在軸承四周均勻敲入，避免用手錘直接敲擊軸承，以防止損傷軸承。也可將軸承在機(jī)械油中加熱到60-100℃后裝入。
4）殼體上的螺孔和軸承孔，在安裝軸承端蓋時，應(yīng)涂以密封膠以防漏油。
5）各緊固螺栓應(yīng)按規(guī)定鎖止方法進(jìn)行鎖止。
2.變速器在裝配中的調(diào)整
1）錐輪端面與渦輪之間的間隙，一般應(yīng)為0.10-0.35mm。
2）軸的軸向間隙一般為0.10-0.40mm，可在軸承蓋內(nèi)增減墊片進(jìn)行調(diào)整。
3）檢查蝸桿傳動的嚙合與調(diào)速情況，各檔渦輪應(yīng)具備良好的自鎖性。齒的嚙合痕跡應(yīng)大于全齒工作面積的三分之一。
第五章 總結(jié)
通過此次畢業(yè)設(shè)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(rèn)識了將來機(jī)械的發(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。
畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué)知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)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(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計是老師對學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)是老師檢驗其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會。
畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)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(shè)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(xué)習(xí)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(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。
總之，不管學(xué)會的還是學(xué)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(fù)的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。
在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)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(shè)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(xué)習(xí)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(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計
過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)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(shè)計是我大學(xué)生活中忙碌而又充實一段時光。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而又親切的老師，有互相幫助的同學(xué)，更有積極、向上、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍。短短的時間里，我學(xué)到了很多的東西。不僅學(xué)到就更多的理論知識，擴(kuò)展了知識面，提高了自己的實際操作能力；而且學(xué)會了如何去學(xué)習(xí)新的知識，學(xué)會了面對困難和挑戰(zhàn)，學(xué)會了團(tuán)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(xué)，表達(dá)我最真誠的謝意。
首先感謝指導(dǎo)老師。本論文是在老師耐心指導(dǎo)下多次修改完成的。在此，我對他們的耐心指導(dǎo)和幫助表達(dá)我最真誠的謝意，感謝他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(xué)到了許多的專業(yè)知識，更感受到了他們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人的精神。此外，他們的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。在此，請允許我對說一聲：“老師，您辛苦了！”再次感謝您。
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