60鋼錐錐輪式的無級變速器的傳動與設(shè)計(jì)

60鋼錐錐輪式的無級變速器的傳動與設(shè)計(jì),60,鋼錐錐,輪式,無級,變速器,傳動,設(shè)計(jì) 22譯文滑動塊轉(zhuǎn)動曲柄機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第一部分:多階段動作產(chǎn)生摘要設(shè)計(jì)滑動塊曲柄機(jī)構(gòu)到完成多階段運(yùn)動產(chǎn)生應(yīng)用代表性地完成可通過可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動加速器,這一方法是被提出來了的。這個(gè)方法的好處有兩點(diǎn)：第一,多階段的規(guī)定剛體位置是可完成的利用一個(gè)機(jī)構(gòu)同較少數(shù)活動部分,它用的活動部分比那平面的四桿機(jī)構(gòu)要少。第二，在這階段滑動塊曲柄運(yùn)動加速器可以完成階段的規(guī)定剛體位置不需任何人工的或自動調(diào)整的它的運(yùn)動副。一滑塊路徑啟動曲柄運(yùn)動加速器到完成剛體位置的二階段是設(shè)計(jì)者利用第7項(xiàng)命令多項(xiàng)式去聯(lián)接那那可調(diào)節(jié)的平面四桿運(yùn)動產(chǎn)生器推桿連接的運(yùn)動副。這個(gè)多項(xiàng)式產(chǎn)生平滑平穩(wěn)徑向位移、速度、加速度和帶有轉(zhuǎn)角輪廓的邊界條件,這些是可以被呈現(xiàn)的。在本研究中例子問題是考慮一個(gè)二階段的運(yùn)動副轉(zhuǎn)動平面四桿的機(jī)構(gòu)裝置的調(diào)整。 2004 Elsevier 公司版權(quán)所有。1.介紹平面的四連桿機(jī)構(gòu)廣泛的被被用于機(jī)械系統(tǒng)和裝置。由于平面四桿機(jī)構(gòu)的平面運(yùn)動學(xué),平面的類型和連接軸方向,它可以是實(shí)際的設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)這些機(jī)構(gòu)（與大部分四桿空間機(jī)構(gòu)相比較）。 除此之外, 平面的四連桿機(jī)構(gòu)有一廣范系列的圖解式和解析設(shè)計(jì)和分析方法。機(jī)構(gòu)分析中產(chǎn)生的問題要求一個(gè)剛體是通過一系列規(guī)定位置而被控制的.圖.1顯示了四連桿機(jī)構(gòu)可用于生產(chǎn)這個(gè)運(yùn)動通過制造那剛體作為它的耦合器連接的一部分。圖.2顯示了一部裝配機(jī)器的三個(gè)位置的運(yùn)動產(chǎn)生.理想耦合器的運(yùn)動只能由個(gè)別的離散的精確位置近似表示。由于一連接點(diǎn)只有一有限數(shù)的有效的尺寸,設(shè)計(jì)師可以只規(guī)定一有限數(shù)的精確點(diǎn)。一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)可以滿足直到五個(gè)規(guī)定位置由那運(yùn)動產(chǎn)生問題。然而,一個(gè)可調(diào)節(jié)的四連桿機(jī)構(gòu)可以滿足超過五個(gè)給定的位置用這一樣的硬件。一四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副可以用二種不同的方法來調(diào)整:可調(diào)曲柄／推桿長度（圖.3）和安裝曲柄／推桿聯(lián)桿調(diào)整（圖.4）。那可調(diào)節(jié)的傳動機(jī)構(gòu)可以供應(yīng)解決一般平面運(yùn)動（圖.5）兩個(gè)階段的方法。 如果在調(diào)整之后,一四連桿機(jī)構(gòu)在第一階段是被設(shè)計(jì)能達(dá)到達(dá)位置1，2和3,同相地、這同樣的接合在第二階段可以到達(dá)三個(gè)新的位置4,5和6。兩個(gè)階段的運(yùn)動可以利用一樣部件通過校準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)接合叁數(shù)來完成,接合可以在這些位置精確地產(chǎn)生運(yùn)動并且近似表示在其他的位置的運(yùn)動。連接器的真實(shí)運(yùn)動是精密位置被用愈較23多,對理想的運(yùn)動也愈靠近。圖.1 平面四桿機(jī)構(gòu) 圖.2 平面四桿卸栽機(jī)構(gòu)圖.3 可調(diào)節(jié)長度的曲柄機(jī)構(gòu) 圖.4 固定長度的曲柄機(jī)構(gòu)關(guān)于運(yùn)動的產(chǎn)生在可調(diào)節(jié)的傳動機(jī)構(gòu)的區(qū)域內(nèi),在已出版的作品里[1-19] 略微被限制。上述的工作包括包括 Ahmad和 Waldron的工作[1],他們發(fā)展一方法關(guān)于綜合處理一四連桿機(jī)構(gòu)同可調(diào)傳動裝置安裝。他們解決二個(gè)階段的問題用一最大量總數(shù)的五個(gè)位置。Tao和Krishnamoorthy[2]發(fā)明了繪圖的合成程序用尖頭產(chǎn)生可變耦合器彎曲。24圖.5 規(guī)定剛體位置的兩階段Mcgovern和Sandor[ 3,4]提出了綜合處理可調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)的功能和路徑生成利用合成物耦合器的方法。Funabashietal.[５]介紹一般方法到設(shè)計(jì)平面,球體和空間機(jī)構(gòu)哪個(gè)可以校準(zhǔn)的調(diào)整輸入/輸出關(guān)系。Shoup６設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)的存在于空間的滑動塊曲柄機(jī)構(gòu)被當(dāng)作可變的換置使用泵。 Cheun-chom 和 Kota[7]介紹了一般的方法關(guān)于合成可調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)利用可調(diào)節(jié)的二數(shù)。Wilhelm８呈現(xiàn)了為可調(diào)節(jié)的四桿機(jī)構(gòu)的二相運(yùn)動產(chǎn)生問題的合成方法。Wangand Sodhi[9] 呈現(xiàn)了解決為那在每二時(shí)期中的二個(gè)階段的恰當(dāng)?shù)囊苿鱼q鏈的三個(gè)位置的問題。Russell和Sodhi[10,11] 最近有耐心的介紹這些方法為綜合處理可調(diào)節(jié)的空間的機(jī)構(gòu)對于多階段運(yùn)動產(chǎn)生,空間的RRSS機(jī)構(gòu)可以是綜合處理到完成階段的規(guī)定精確的剛體位置。最近Chang[12] 呈現(xiàn)了可調(diào)整四桿機(jī)構(gòu)用指定的切線速度產(chǎn)生圓形的弧。如果存在過任何性能有關(guān)限制到那可調(diào)節(jié)的平面的四桿機(jī)構(gòu), 人工控制或自動控制是被要求完成所有的規(guī)定階段在多階段的申請。人工控制可能是耗費(fèi)時(shí)間的—尤其是如果那調(diào)整過程處于被涉及到的收上位置及機(jī)件控制被經(jīng)常地運(yùn)用。實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)整能力可能使機(jī)制不實(shí)用從財(cái)務(wù)的立場來說-尤其當(dāng)操作和維護(hù)開支被考慮的時(shí)候。對于一可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動加速器它包含移動副和連接長度一起控制推桿連接而曲柄連接只能用移動副控制,一等效的滑動塊曲柄運(yùn)動加速器可以被設(shè)計(jì)成能完成多階段的規(guī)定剛體的位置。這種方法的好處是規(guī)定剛體位置的多個(gè)階段是可利用一機(jī)構(gòu)與較少數(shù)活動件就能實(shí)現(xiàn)的,它與那平面的四連桿機(jī)構(gòu)和那滑動塊曲柄運(yùn)動加速器相比較只用少數(shù)活動件就可以完成階段的規(guī)定剛體位置而不需要任何實(shí)際的或自動操作控制的它的移動副在這些階段中。在這個(gè)一工作中,一種方法設(shè)計(jì)偏置曲柄運(yùn)動加速器實(shí)現(xiàn)一般地多階段運(yùn)動產(chǎn)生點(diǎn)樣可利用可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動加速器來完成是已經(jīng)被提出來了的。一滑塊路徑啟動曲柄運(yùn)動加速器到完成剛體位置的二階段是設(shè)計(jì)者利用第 7 項(xiàng)命令多項(xiàng)式去連接那那可調(diào)節(jié)的平面四桿運(yùn)動產(chǎn)生器推桿連接的移動副。推桿連接的移動副的徑向位移、速度、加速度和參數(shù)也被規(guī)定利用這個(gè)多項(xiàng)式的界限條件的情況2.剛體規(guī)則和多階段運(yùn)動鏈鎖反應(yīng)存在于這個(gè)工作中的滑塊曲柄運(yùn)動加速器設(shè)計(jì)法可適應(yīng)事實(shí)上任何多階段運(yùn)動鏈鎖反應(yīng)可利用的方法,那方法含有移動副的控制與安裝和可分別地調(diào)整曲柄和推桿長度。作者[10,11]發(fā)展了他們整個(gè)運(yùn)動階段鏈鎖反應(yīng)在這一個(gè)研究中被利用的方法。那平面的四桿運(yùn)動加速器在圖圖.6 是圖解說明了的。在本研究中、連線 a0-a1 的是表示曲柄而連線 b0-b1 表示搖桿。平面的四連桿機(jī)構(gòu)的桿 a0-a1 和桿 b0-b1 必須滿25足那固定長條件因?yàn)樗陌惭b和移動副的連接軸要保持平行。給一固定支點(diǎn) b0 和一移動的鉸鏈 b1 它們的長度條件等價(jià)于公式(1)當(dāng)用合成法合成平面的四連桿機(jī)構(gòu)的曲柄和從動件時(shí)[20,21]必須被滿足。等式（1）可以被重新寫成等式（3）。在等式（3）里，變量 R 表示曲柄或從動件連桿的長度。這一個(gè)工作的一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一個(gè)等效的滑動塊-曲柄運(yùn)動加速器作為一可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動機(jī)構(gòu)。雖然平面的四連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄和從動件連桿兩者的運(yùn)動鉸鏈?zhǔn)强烧{(diào)整的,但只有動件連桿的長度可被調(diào)整（非那曲柄連桿)。 通過做這些,這個(gè)等效滑動塊曲柄運(yùn)動機(jī)構(gòu)是被設(shè)計(jì)成將會有一個(gè)固定曲柄連桿長度和一滑動塊路徑這就相當(dāng)于從動件連桿的調(diào)解。 圖.6 平面四桿運(yùn)動加速器及它剛體上的 p、q、r 點(diǎn)（3）方程（2）是一剛體位移矩陣,它是存在于空間的剛體位移矩陣[20,21]的矩陣與逆矩陣之乘積。為一剛體在適當(dāng)?shù)奈恢谩癷”和那之后的位置“j”制定坐標(biāo),矩陣 [ Dij]是一個(gè)變換矩陣要求變換坐標(biāo)從位置“i”到位置“j”變量 p,q 和 r 在等式方程（2）中表示那剛體在二維空間的位置。雖然這一位置的二維空間位置是通常被描述為單個(gè)點(diǎn)和一位移角（例如: p 和 ),作家選擇描述剛體使用三個(gè)點(diǎn)作為計(jì)算的目的。如果用?26戶喜歡描述那剛體利用傳統(tǒng)的的標(biāo)記,這個(gè)位移矩陣在方程等式（2）將被替換為簡單的平面剛體位移矩陣[20,21]。因?yàn)橛兴膫€(gè)變量（b0x、b0y、b1x,and b1y）,一個(gè)五個(gè)剛體位置的最大值可以被確定,不需要任意的選擇一參數(shù)作為其中的一階段（看表 1）。點(diǎn) p、q 和 r 將不會全部的落在各剛體位置的同一直性上.拿這個(gè)預(yù)防措施防止那些在剛體位移矩陣（方程等式（2））中的排變成成比例項(xiàng)的。有比例項(xiàng)的排,這些矩陣不能被倒置的。在表 1 里、給出了為可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動機(jī)構(gòu)規(guī)定的剛體位置的最大極限數(shù)目轉(zhuǎn)動曲柄和從動件連桿的固定和移動的鉸鏈的數(shù)目確定了剛體位置的最大極限數(shù)目。 這個(gè)例子問題在這個(gè)工作中，一個(gè)等效滑動塊曲柄是被設(shè)計(jì)成能完成一二相移動鉸鏈控制請求為一可調(diào)節(jié)的平面的四桿運(yùn)動加速器。在這二相中,可調(diào)整的移動鉸鏈例子的問題在這一個(gè)工作中,需要的未知數(shù)是 a0,a1,a1n,b0,b1和b1n，未知數(shù)a0 和 b0表示平面的四桿機(jī)構(gòu)繁榮固定支點(diǎn)。未知數(shù)a1,a1n,b1和b1n表示那移動鉸鏈在平面四桿機(jī)構(gòu)中的1階段和２階段。由于這些未知數(shù)的中間每一個(gè)有二組成物,則總共由12個(gè)變量來確定。表 1 可調(diào)的平面四桿機(jī)構(gòu)的規(guī)定剛體位置和各階段的變化方程等式 (4)-(8), 是用來計(jì)算六個(gè)未知者中的五個(gè)在a0, a1和a1n 。這個(gè)變量a0x 和連桿長度R是確定了的。方程等式 (9)-(13), 是用來計(jì)算六個(gè)未知者中的五個(gè)在b0, b1和b1n 。這個(gè)變量b0x 和連桿長度R1和R2是確定了的。273.軌道鏈鎖反應(yīng)級在前一單元描述了那多階段運(yùn)動鏈鎖反應(yīng)級方法之后,用戶可以用合成法合成一個(gè)平面的四桿運(yùn)動加速器和確定移動副的路徑。這個(gè)從動件連桿的運(yùn)動副的軌道必須以一種方式被連接的,這種方式以允許平滑的變位速度，加速度和 變換在確定運(yùn)動副的軌道之間。突然的或不連續(xù)的變化將最終導(dǎo)致滑動塊轉(zhuǎn)動曲柄機(jī)構(gòu)的過度磨損。這等效滑動塊曲柄運(yùn)動加速器的滑動塊路徑將由該從動件連桿的運(yùn)動副的路徑和連接他們的軌道組成。在一可調(diào)節(jié)的四連桿機(jī)構(gòu)的操作期間由于在一個(gè)特別的階段,這轉(zhuǎn)動曲柄和從動件連桿的運(yùn)動副的半徑位置是固定的及這個(gè)運(yùn)動副半徑的速度,加速度和轉(zhuǎn)角是零。這同樣的適用在可調(diào)節(jié)的平面的四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副,固定連桿長度調(diào)整的期間 ,當(dāng)運(yùn)動副和連桿長度調(diào)整被考慮的時(shí)候,這運(yùn)動副的徑向位置，速度,加速度和轉(zhuǎn)角進(jìn)行從這連桿參數(shù)在前階段到這后階段連桿參數(shù)的變化。如果轉(zhuǎn)變曲線的產(chǎn)生是因?yàn)檫@從動件連桿,及這個(gè)曲線圖是分段的連接到這個(gè)從動件的移動副的曲線圖上的,這就相當(dāng)于這個(gè)階段前后的變化, 一個(gè)單一的滑動塊軌道的形成說明在這些階段之間的變化（或從動件連桿移動副的調(diào)整）。一7次順序多項(xiàng)式[22,23]是要求確定這可調(diào)整的平面的四桿運(yùn)動加速器中從動件的運(yùn)動副的徑向位置，速度，加速度和轉(zhuǎn)角在這些階段的變化。這徑向變位，速度，加速度和轉(zhuǎn)角邊界條件關(guān)于這個(gè)多項(xiàng)式是28在這一個(gè)工作中, R0是從動件連桿在階段一的長度（連桿 b0 - b1)而Rf是從動件連桿在階段二的長度（連桿b0 -b1n）。這些約束確定了一線性集的八個(gè)方程等式與八個(gè)數(shù),它們的解答式是294. 例問題帶有固定轉(zhuǎn)動曲柄的可調(diào)整的平面四桿運(yùn)動加速器的兩個(gè)階段的運(yùn)動副的調(diào)節(jié)和從動件從動件長度在這一個(gè)斷面是被例證了的。在表2里是列出關(guān)于七個(gè)規(guī)定剛體位置的點(diǎn)p, q和r在X Y 座標(biāo)系中的座標(biāo)。表2可調(diào)整的平面四桿運(yùn)動加速器規(guī)定剛體的位置等式方程（4）-（8）用來計(jì)算六個(gè)未知者中的五個(gè)在a0、a1和a1n中。這可變的a0x和連桿長度R1是確定了的（a0x = 0而R1 = 1）利用下列初始值:這平面的四連桿機(jī)構(gòu)解答表示為圖.7 可調(diào)整的平面四桿運(yùn)動加速器和相應(yīng)規(guī)定剛體位置30圖.8 用合成法合成可調(diào)整的平面的四桿運(yùn)動加速器的運(yùn)動副的軌跡等式方程.（9）-（13）是用來計(jì)算在 b 0 ， b 1 和 b 1n 中六個(gè)未知數(shù)中的五個(gè)。這可變的b0x和連接長度R1而R2是確定了的（b0x = 1.5、R1 = 1.5、R2 = 1.3）。利用下列初始估計(jì)：這平面的四連桿機(jī)構(gòu)解答表示為:利用這已計(jì)算了的值和運(yùn)動副的參數(shù),可調(diào)整的平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動加速器的結(jié)果在圖.7里被說明.在本研究中一等效滑動塊曲柄加速器是被設(shè)計(jì)成平面的四桿運(yùn)動加速器的。用合成法合成可調(diào)整的平面的四桿運(yùn)動加速器在階段一和階段二的開始和結(jié)束位置是被說明的在圖.8。 由于這曲柄連桿由一固定的長度的連桿的運(yùn)動副來控制, 這個(gè)圖.9 等效滑動塊曲柄加速器和剛體的初始位置31滑塊徑向位移曲柄的角位移圖.10 合成法合成滑動塊曲柄運(yùn)動加速器中滑動塊相對曲柄轉(zhuǎn)角徑向位移連桿的運(yùn)動副的全部位置（a1經(jīng)過a4而a1n經(jīng)過[ D57] a1n）是位于同一條圓弧上的。而從動件連桿的運(yùn)動副的位置（b1穿過b4和b1n穿過[ D57] b1n）落在兩條不同的弧上（一個(gè)為一個(gè)階段）。為了完成等效滑動塊曲柄運(yùn)動加速器的滑動塊軌道,等式方程（14）是用來計(jì)算一連接從動件運(yùn)動副如在圖.8.的路徑。使用方程（14）和這規(guī)定邊界條件,滑動塊軌道在圖.9是可以被設(shè)計(jì)的?；瑒訅K軌道產(chǎn)生這徑向變位，速度，加速度和轉(zhuǎn)角輪廓這在圖.10–13中被說明了。 在表 3 列出是等效平面滑動塊轉(zhuǎn)動曲柄機(jī)構(gòu)的七個(gè)規(guī)定剛體位置點(diǎn)p ,q 和r在X Y 座標(biāo)系中的值。為了達(dá)到位置2,3 和4在表 3中,連桿a0–a1需繞X軸分別旋轉(zhuǎn)到130,125和120。為了要在表 3 中達(dá)成位置 5,6 和 7,連桿a0-a1需繞X軸分別旋轉(zhuǎn)到100,95和90。在這兩個(gè)階段,曲柄轉(zhuǎn)角最初 135 是相對 X軸和剛體點(diǎn)坐標(biāo)在這個(gè)轉(zhuǎn)動曲柄的位置是表格3中位置 1 中是坐標(biāo)。 滑塊的徑向速度曲柄的角位移圖.11 合成法合成滑動塊曲柄運(yùn)動加速器中滑動塊相對曲柄轉(zhuǎn)角徑向速度32滑塊的徑向速度曲柄的角位移圖.12 合成法合成滑動塊曲柄運(yùn)動加速器中滑動塊相對曲柄轉(zhuǎn)角徑向加速度曲柄的角位移圖.12 合成法合成滑動塊曲柄運(yùn)動加速器中滑動塊相對曲柄轉(zhuǎn)角徑向加速度表3圖.10–13說明了等效滑動塊曲柄運(yùn)動機(jī)構(gòu)徑向這徑向變位，速度，加速度和轉(zhuǎn)角(相對于轉(zhuǎn)動曲柄位移角）在階段1到階段2這其中的變化。這徑向速度，加速度和轉(zhuǎn)角的邊界條件（等式方程( 16– ( 18)和等式方程( 20) ( 22))是指定到零的,這是為了產(chǎn)生的速度，加速度和轉(zhuǎn)角輪廓與那外在變化的輪廓是相連的。這徑向位移輪廓邊界條件(等式方程。( 15)和( 19))是表示階段1和階段2從動件連桿的長度( R0 = 1.5和33Rf = 1.3)，這也是為了形成的位移與那在外面變化的輪廓是連續(xù)的。5.討論由于被綜合的機(jī)械裝置所需要，在這一個(gè)工作中被呈現(xiàn)的滑件路徑設(shè)計(jì)方法因只有固定的和運(yùn)動副對可調(diào)整平面的四桿機(jī)械裝置對大部份的現(xiàn)有動作是可適用方法。雖然一個(gè)二個(gè)階段的移動副問題在這一個(gè)工作被例證,規(guī)定的剛體位置的另外時(shí)期能被插入。 通過計(jì)算那平面四桿機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)和移動副分別為附加的階段,和每個(gè)另外的階段另外的轉(zhuǎn)變路徑 (等式方程 (14)-(30)) 等效滑動塊曲柄運(yùn)動加速器可以被設(shè)計(jì)成能達(dá)到這個(gè)附加的階段。 雖然二維的空間的剛體的位置普遍被描述被一點(diǎn)和一個(gè)變位角 (p 和 h 舉例來說), 作家選擇描述剛體使用三個(gè)點(diǎn)作為計(jì)算的目的。如果使用者偏愛描述使用的剛體傳統(tǒng)的標(biāo)記,位移矩陣在方程(2) 將會替換為這傳統(tǒng)的平面剛體被放置成矩陣[20,21]。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件將規(guī)定在這一個(gè)工作和數(shù)學(xué)軟件的機(jī)械裝置叁數(shù)用來計(jì)算機(jī)械裝置。這一個(gè)軟件使那能夠作成表規(guī)定和有計(jì)劃的叁數(shù)被四位有效數(shù)來表示。6.結(jié)論為滑件曲柄機(jī)構(gòu)的一個(gè)設(shè)計(jì)方法達(dá)成多階段動作鏈鎖反應(yīng)級請求的完成通過平面的四連桿機(jī)構(gòu)帶有可調(diào)整的運(yùn)動副是被呈現(xiàn)在這項(xiàng)研究中的。這種方法的好處是那使用它,規(guī)定剛體使用一機(jī)構(gòu)與較少數(shù)活動部分可完成的多階段位置,它用到的活動部分部分與平面的四連桿機(jī)構(gòu)相比較是少的。這一個(gè)方法的另一種利益是使用它,滑塊曲柄機(jī)構(gòu)能被設(shè)計(jì)達(dá)成規(guī)定剛體的各階段不需任何的人工的或自動操作控制它的運(yùn)動副在這些階段中。一滑塊路徑啟動曲柄運(yùn)動加速器到完成剛體位置的二階段是設(shè)計(jì)者利用第7項(xiàng)命令多項(xiàng)式去連接那那可調(diào)節(jié)的平面四桿運(yùn)動產(chǎn)生器推桿連接的移動副。例子問題在本研究中認(rèn)為一二階段的移動副調(diào)整可調(diào)整平面的四桿機(jī)械裝置。湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目： 鋼錐式無級變速器設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興 湘 學(xué) 院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號： 2006183920 姓 名： 許 勇 指導(dǎo)教師： 聶 松 輝 完成日期： 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械無級變速器 學(xué)號： 2006183912 姓名： 萬 強(qiáng) 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)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、鋼球式無級變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2、輸入功率 P=3kw，輸入轉(zhuǎn)速 n=1000rpm，調(diào)速范圍 R=9； 3、以 UG 或 SolidEdge 三維 CAD 軟件為平臺，建立整機(jī)的數(shù)字化模型；4、一張 A0 裝配圖紙及其零件圖，共計(jì) 2 張 A0 圖量； 5、設(shè)計(jì)說明書一份（附光盤） ； 6、英文文獻(xiàn)一份。 二、重點(diǎn)研究的問題1、鋼球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(shí)現(xiàn)。 三、進(jìn)度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)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(jì)與討論 第三～四周4 無級變速器各零件三維模型設(shè)計(jì) 第五～八周5 無級變速器總裝配圖設(shè)計(jì) 第九周6 無級變速器工程圖設(shè)計(jì) 第十周7 撰寫說明書 第十一周8 英文文獻(xiàn)翻譯，答辯 第十二周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)[1] 周有強(qiáng) . 機(jī)械無級變速器[M]. 成都:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [2] 阮忠唐.機(jī)械無級變速器設(shè)計(jì)與選用指南 [M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，1999. [3] 濮良貴，繼名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第 7 版.北京: 高等教育出版社，2001 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見學(xué)號： 2006183912 姓名： 萬強(qiáng) 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 頁 圖 表 張論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械無級變速器 內(nèi)容提要：機(jī)械式無級變速是現(xiàn)今社會人們正在積極研發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型的變速器。本文首先介紹機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況及其特征和應(yīng)用，然后歸納了現(xiàn)今幾種機(jī)械式無級變速器發(fā)展概況，在以上內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了兩種可行的方案，經(jīng)過仔細(xì)的分析與比較，選出了浮動行鋼球式無級變速器為最佳方案，并對該裝置的部分調(diào)速部分進(jìn)行改進(jìn)，以滿足該設(shè)計(jì)裝置能在現(xiàn)實(shí)上使用的要求；對該變速器的部分零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算，另外其中一部分零件還要進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核，以保證該無級變速器最后能夠滿足正常使用的要求；最后對部分零件進(jìn)行選型，并用 CAD 繪圖軟件繪制出該裝置的裝配圖以及所有非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評閱表學(xué)號 2006183912 姓名 萬強(qiáng) 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械無級變速器 評價(jià)項(xiàng)目評 價(jià) 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當(dāng)；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實(shí)際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運(yùn)用知識的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)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(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價(jià)評閱人： 2010 年 5 月日目錄摘要Abstract第一章 緒論§1.1 機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況§1.2 機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用§1.3 無級變速研究現(xiàn)狀§1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 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§2.2 鋼球外錐式無級變速器§2.3 兩方案的比較與選擇第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.2 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.4 輸入、出軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.6 輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算§3.7 輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算第四章 主要零件的校核§4.1 輸出，輸入軸的校核§4.2 軸承的校核參考文獻(xiàn)總結(jié)致謝文獻(xiàn)翻譯圖紙摘要機(jī)械無級變速器是在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的一種運(yùn)動和動力傳遞裝置，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)組成。機(jī)械無級變速器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、滑動率小、具有恒動率機(jī)械特性、傳動效率較高，能更好地適應(yīng)各種機(jī)械的工況要求及產(chǎn)品變換需要，易于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動化、且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、價(jià)格相對便宜。廣泛應(yīng)用于紡織、輕工、機(jī)床、冶金、礦山、石油、化工、化纖、塑料、制藥、電子/造紙等領(lǐng)域，今年來已經(jīng)開始應(yīng)用于汽車的機(jī)械無級調(diào)速。由于機(jī)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(yán)格的傳動比要求。關(guān)鍵字：連續(xù)變化 方便 便宜AbstractMechanical 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 fullfil the foot strict transmission ratio. Key word： change revise costs low 第一章 緒論§1.1 機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況無級變速器分為機(jī)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，但本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無級變速器安裝在自行車上，所以一般只能用機(jī)械無級變速器，所以以下重點(diǎn)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(shí)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(shí)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)健胶兔}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(shí)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)?；a(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(shí)，無級變速器專業(yè)協(xié)會、行業(yè)協(xié)會及情報(bào)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(gè)：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(yàn)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(shí)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(yùn)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(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運(yùn)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(shí)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(gè)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(yùn)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(yàn)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)整個(gè)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(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗(yàn)等各類機(jī)械。§1.3 無級變速研究現(xiàn)狀隨著我國在基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)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(jì)，從整機(jī)匹配到構(gòu)件的干涉判別和整個(gè)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(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，但是，大都沒形成工業(yè)化設(shè)計(jì)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(dú)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(gè)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(gè)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(diǎn)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(shí), 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(shí)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(jì)內(nèi)容和要求畢業(yè)設(shè)計(jì)類容：小功率機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；比較和選擇合適的方案，無級變速器變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；對關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)動態(tài)無級調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；畫零件圖和裝配圖。第二章 無級變速器總體方案§2.1 鋼球長錐式(RC 型)無級變速器鋼球長推式無級變速器結(jié)構(gòu)簡圖鋼球長錐式(RC 型)無級變速器如上圖所示，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(jìn)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(jī)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(jī)床和紡織機(jī)械等 .下圖是 RC 型變速器的機(jī)械特性：§2.2 鋼球外錐式無級變速器 圖 2-1 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 2-1 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(yùn)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(shí)，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(dǎo)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(yīng)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(dāng)轉(zhuǎn)動主動齒輪 6 使從動齒輪 5 轉(zhuǎn)動時(shí)，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(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。下圖為其特性曲線§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(shè)計(jì)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，各項(xiàng)參數(shù)也比較符合設(shè)計(jì)要求，故選擇此變速器。只是字選用此變速器的同時(shí)須對該裝置進(jìn)行部分更改。須更改的部分是蝸輪蝸桿調(diào)速裝置部分。因?yàn)槲沂沁x用了 8個(gè)鋼球，曲線槽設(shè)計(jì)見第三章，一個(gè)曲線槽跨度是 900，也就是說從最大傳動比調(diào)到最小傳動比，需要使其轉(zhuǎn)過 900，而普通蝸輪蝸桿傳動比是 1/8，那么其結(jié)構(gòu)和尺寸將完全不符合我們設(shè)計(jì)的要求。為此，我想到了將它們改為兩斜齒輪傳動，以用來調(diào)速。選用斜齒輪是因?yàn)樾饼X輪傳動比較平穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過程中，將主動斜齒輪的直徑設(shè)計(jì)成從動斜齒輪的 3/4，這樣只要主動輪轉(zhuǎn)動 1200，那么從動輪就會轉(zhuǎn)動 900，符合設(shè)計(jì)要求。第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 §3.1 鋼球與主﹑從動錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)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 Gr15，表面硬度HR61，摩擦系數(shù) f=0.04，許用接觸應(yīng)力，傳動件加壓元件 。220~5/j kgcm?????? 240~5/j kgcm??????2. 預(yù)選有關(guān)參數(shù)為：錐輪錐頂半角 ，傳動鋼球個(gè)數(shù)為 Z=6 加??壓鋼球數(shù) m=8，錐輪與鋼球 ， 。1.5qDCd1.2,0.8fK??3.有關(guān)運(yùn)動參數(shù)的計(jì)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 7..3tt?????2maxax100ni?imin13??4. 計(jì)算確定傳動鋼球的直徑 qd1coscos45s 0.19723C?????按手冊由 查得 ，帶入公式0.97?1().8???213mincos68[]qjKfNdz?????2340.98.50.8(3cos45)8.6~7.(2.~5)461???? ??? 按鋼球規(guī)格圓整取 8.9qdm?錐輪直徑 1513.5DC?圓整取 3則 1.518609qd?驗(yàn)算接觸應(yīng)力 j?2131min(cos)68fjqKNCdz??????230.98.50.8(3cs45).527661????=2316.23kgf/c應(yīng)此在許用接觸應(yīng)力范圍內(nèi)，故可用。5. 計(jì)算尺寸鋼球中心圓直徑 Ds31(cos)(1.5098632cos45)8.9qDCd???????=19.7862鋼球側(cè)隙 ? 1[(cos)in301][(.50918632cos45)in301]7.62qCd?????????? ??=1.027cm外環(huán)內(nèi)徑 Dr由公式 39.72..7rqD?外環(huán)軸向截面圓弧半徑 R(0.7~8)qRd?應(yīng)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(shè)計(jì)了錐輪的齒數(shù)為 30§3.2 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)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(gè)槽內(nèi)有一個(gè)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(yù)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(yù)壓力。如下圖下圖 3-1 所示 圖 2-1 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??式中 ——錐輪錐頂半角；f—— 錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。應(yīng)此10.530.567pdDcm???加壓盤 V 行槽傾角 ?1.413.5()0.12367'sinsinpfarctgartgarctg?????取 =?630'? 加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取得=pyd1(),860qdm??驗(yàn)算接觸強(qiáng)度均不足，故改用腰型滾子 8 個(gè)，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(yàn)其強(qiáng)度：1r每個(gè)加壓滾子上法向壓緊力 yQ1min9480ssincocfy kNzQmD?????1.253.s458s60' .3?????=288.85kgf曲率系數(shù)1.8cos012r?????由表得 =0.8182，查得 ，帶入公式得加壓盤處的最大接觸().786???應(yīng)力為2324081()j ykQrh?????231.76.8()0.?=24583 2/kgfcm工作應(yīng)力在許用接觸應(yīng)力范圍之內(nèi)并有富裕，可以考慮用 6 個(gè)加壓滾子，應(yīng)此，我用 6 個(gè)加壓滾子。§3.3 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 調(diào)速渦輪槽型曲線及傳動鋼球的尺寸如下圖所示調(diào)速渦輪的槽型曲線整個(gè)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 。80~12???? 90???槽型曲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(diǎn)，它們的極坐標(biāo)分別為：max3maxax3min, 3max,0,.5sin1,,.,0.5sinABcciRDliiRl???????????定出 A,B,C 三點(diǎn)后，用作圖法作出 A,B，C 三點(diǎn)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()xiFmc??邊界條件有max0;()0Fci??????即 （A ）axi（B）;()1BBc?（C）minF????聯(lián)立解式（A）和（C）得 maxin??故 axminxi??我設(shè)計(jì)的是對稱調(diào)速， ， =3maxin1iax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(qiáng)自索性，避免自動變速。在制造時(shí)，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2?0.03mm?！?.1 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向東相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)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(shè)計(jì)要求知道，輸入功率 n=1000rpm。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(diào)制處理。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，取 ，于是得：012A?輸入軸 33min0126.150PdAm??輸出軸 33min0.81221.60d???應(yīng)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(jì)算出應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查標(biāo)caATK?準(zhǔn) GB/T5014——2003，選取了彈性柱銷聯(lián)軸器2. 初步選擇滾動軸承。因軸承同時(shí)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=30mm ， D=42mm ，B=7mm ， =33.2mm2d球徑=3.5mm ， 球數(shù)=18 =47.7mm23. 軸的尺寸：4. 輸出軸的設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的輸出軸與輸入軸的設(shè)計(jì)相同。5． 端蓋的設(shè)計(jì)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。§3.8 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算我采用的是渦輪，蝸桿調(diào)速機(jī)構(gòu)，簡圖如下： 設(shè)調(diào)速機(jī)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(yīng)此 220sinyee?考慮到 ；解得0co,ab?2 2sis(sincos)yReab?????舍去根號前的“—”號，有3iyl??在上式中，升速傳動時(shí)， 。0,??引入調(diào)速時(shí)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()nctg???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) =31，模數(shù)1z2z取 m=6.3第四章 主要零件的校核§4.1 輸出，輸入軸的校核53. 30.5 1.5 10.5 20.5 24.1危 險(xiǎn)截 面1.如圖上的危險(xiǎn)截面，計(jì)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 F 1237,1675NNF??12869,30NNF???彎矩 6HMm?3,41VVMmMNm??總彎矩2213769708?2224135N???扭矩 3960TNm?2. 彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強(qiáng)度=18.6MPa22213) 3(7098(.60)1caMTW???????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(qiáng)度的校核查表得：2.0,.3????材料靈敏性系數(shù)為.82,0.5q???有效應(yīng)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(jì)算安全系數(shù) 按公式得caS值 ，-12=20.K.69.401.5amcaSS??????????????故可知安全?！?.2 軸承的校核1. 按手冊選擇 C=61800N 的軸承應(yīng)此軸承的基本額定靜載荷 =38000N。驗(yàn)算如下：0C1) 求相對軸向載荷對應(yīng)的 e 值與 Y 值。相對軸向載荷為，在表中介于 0.07～0.13 之間，相對應(yīng)的 e 值027.1538aFC?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=1.5973） 求當(dāng)量動載荷 01.2(5601.9720)87.2P?????4） 驗(yàn)算軸承的壽命：6638()()45.1012507.hCLhhn? ? 所以安全。參考文獻(xiàn)[1] 周有強(qiáng). 機(jī)械無級變速器[M]. 成都: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001. [2] 阮忠唐.機(jī)械無級變速器設(shè)計(jì)與選用指南[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，1999.[3] 濮良貴，繼名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 第 7 版.北京: 高等教育出版社，2001.畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)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。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對所學(xué)知識理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)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(jì)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(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)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(shí)間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨(dú)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(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)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)?？傊?，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(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時(shí)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(shí)候才是真的學(xué)會了。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師張老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)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(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)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(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。致 謝 近三個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活中忙碌而又充實(shí)一段時(shí)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(shí)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(shí)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，我對她們的耐心指導(dǎo)和幫助表達(dá)我最真誠的謝意，感謝她們在這幾個(gè)月來所付出的努力。在這段時(shí)間里，我從她們身上，不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識，更感受到了她們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人的精神。此外，她們們的嚴(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?jiān)试S我對說一聲：“老師，您辛苦了！”再次感謝她們。