钢球锥轮式无级变速器设计

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1、目录摘要Abstract第一章 引言（1）1.1 机械无级变速的发展概况（1）1.2 机械无级变速器的特征及应用（1）1.3 国内机械无级变速器的研究现状（2）1.4 毕业论文设计内容及要求（3）第二章 无级变速器总体方案（4）2.1 钢球长锥式型无级变速器（4）2.2 钢球外锥式无级变速器（5）2.3 两方案的比较与选择（6）第三章 主要零件的计算与设计（7）3.1 钢球与主、从动锥轮的计算与设计（7）3.2 加压盘的计算与设计（ 9）3.3 调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计（ 11）3.4 输入、输出轴的计算与设计（ 12）3.5 输入、输出轴上轴承的计算与设计（ 13）3.6 输入、输出

2、轴上端盖的计算与设计（ 13）3.7 调速机构的计算与设计（ 13）3.8 无级变速器的装配（14）第四章 主要零件的校核（15）4.1 输入、输出轴的校核（15）4.2 轴承的校核（17） 总结（19 参考文献（20 附录 翻译译文及原文钢球锥轮式无级变速器的设计摘要：机械无级变速器能够适应不断变化的工艺要求，工艺开发和机械化的一般驱动器提高了设备 的机械性能和自动化。本文描述的机械摩擦无级变速器，设计计算的方法，材料和润滑等的知识的 基本结构，以及作为该无级变速器设计的理论基础。这种设计是通过改变球的半径来实现球锥轮无级变速器的输出轴速度的连续变化用作中间球锥 形轮驱动部件，工作。本文分析

3、了主，从动轮，球和外工程和在传输过程中的传力之间的关系;实际 CVT 球锥轮设计公式的详细推导;和选择用于计算具体的设计参数的设计 ;绘制的零件图计算出的 CVT 球锥轮装配图和主传动组件，此传输技术的结构和要求的其它方面表现更清晰。该无级变速器具有良好的结构和性能上的优势，具有很强的实用价值，可作为大规模生产的无 级变速器。其主要特点是：1、调速范围宽; 2、良好的恒功率特性; 3、可以上升，减速，正，反转。 4、光滑，耐冲击性强; 5、输出功率较大; 6、寿命长; 7、速简单，可靠; 8、维护方便。 关键词：无级变速器、摩擦式、钢球锥轮式、设计设计说明书MicfoEoft Word 9.L

4、 1S5 KB口 外文翻译相关资料Microsoft Word 67 KB锥轮AutoCAD 團形92 KB输入输出轴f AutoCAD 團形99 KB摘要目录Microsoft ,ili,：ird 9.35 KB钢球锥轮式无级变速 器设计Microeqt Word 9.无级变速器装配三維AutoCH）閤形调速涡轮.AutoCAD 麼形158 KB忌装閤-AO AutoCAD 團形 729 KB外盖AutoCAD 图形118 KB底座AutoCAD 閣形109 KBBall wheel cone design CVTAbstract: Mechanical continuously varia

5、ble transmission to adapt to changing process requirements , process development and the general drive to improve the mechanical properties of mechanization and automation equipment. Mechanical friction CVT described herein , design and calculation methods , materials and lubrication of the basic st

6、ructure of knowledge , as well as the CVT design theories.This design is continuously varied by changing the radius of the sphere to achieve the goals cone round CVT output shaft speed of the ball as an intermediate conical wheel drive parts, work . This paper analyzes the relationship between the d

7、riving and driven wheels , balls and external works and power transmission during transmission between ; detailed derivation of the actual CVT ball cone wheel design formulas ; and selection of design parameters used to calculate the specific design ; drawn parts diagram calculated CVT ball cone whe

8、el assembly drawing and the main transmission components , other aspects of the performance of this transmission technology architecture and requirements clearer.The CVT has a good structure and performance advantages , has a strong practical value , can be used as mass production CVT. Its main feat

9、ures are: wide speed range ; 2 good constant power characteristics ; 3 can rise , deceleration, positive and reverse . 4 . smooth, high impact resistance ; larger 5 output power ; 6 , long life ; 7-speed is simple, reliable ; 8 , easy maintenance .Keywords: CVT、Friction、Ball Cone Wheel、Design第一章 引言1

10、.1 机械无级变速的发展概况机械无级变速器是一个由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分 组成的一种传动装置，其主要功能特点是：在恒定的输入速度，输出轴速度可以在一定 范围内实现连续变化，从而满足该机器或生产系统所需要操作过程中的各种不同的条件 要求。它配合减速器传动时具有显著作用，可进一步扩大变速范围与输出转矩，以提高产 物的产率，满足产品改造，节约能源，实现机械化和自动化的整个系统的各方面的需要。 因此 CVT 已经成为各个工业部门的公共传输部件，并且已被广泛使用。机械无级变速器最初出现在 19 世纪 70 年代，但是当时受材质与工艺的条件限制, 发展十分缓慢。直到20 世纪

11、70年代以后，一方面是与冶炼，热处理，精密加工及数控 机床和牵引传动理论和油的产生和发展，解决 CVT 的研发和生产的限制因素；另一方面， 随着生产过程的机械化，自动化和提高性能所需的机械的工作需要大量使用CVT的。因 此，在这种情况下，机械无级变速器获得了快速而广泛的发展。主要开发和生产的国家 有日本，德国，意大利，美国和俄罗斯等。产品有摩擦式、链式、带式及脉动式四大类 约 30 多种不同的结构类型。输入功率一般为 N=（0.09-30） 千瓦，个别类型可达到 N=（150-175）KW，输入转速一般是nl=（750、1500、3000）转/分;输出转速可以是正，反 转，增速或者减速，最小速

12、率可以降低到零。 80 年代以来，机械无级变速趋势是向美 国，日本等国家进行用于汽车高速，高效，高扭矩的CVT进行研发。1.2 机械无级变速器的特征及应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能主要特点是：在恒定的输入速度下，输出 轴速度可以在一定范围内连续变化来实现，以满足各种操作过程中不同的应用要求的机 器或生产系统; 其主要结构特征是：需要由可变速传动机构，调速机构和加压装置或输 出装置由三个部分组成。机械无级变速器的适用范围广，有在驱动功率保持不变时，由于工作阻力的变化， 需要调整驱动转矩的速度以产生适当的驱动力矩者（例如，化工行业中的搅拌机械，即 需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应

13、减慢搅拌速度）；还有需要根据情况进行 调整所需的速度者（如起重运输机械要求随物料及运行区段的变化而能相应改变或提升 运行速度，食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度）；有为 了获得恒定的运行速度或张力需要调节速度者（如需要切割导线截面切割加工时保持恒 定的速度，电气机械络筒机需要保持一个恒定的卷绕速度，纺织机械，轻工机械浆纱机 膜机都必须调整速度，以保证恒张力等）；有在整个系统中为适应各种条件，需要协调 各种工况、工位、工序或单元的不同要求，并具有自动速度控制者（如生产各种半自动 或自动操作或流水线操作）；有为了改变所要求的速度去探索最佳效果者（如试验机械 或者离心机需要调

14、速，以获得最佳的分离）；有为了节能减排而需进行调速者（如风机， 水泵等）；此外，根据各种规律的或不规律的变化，进行自动调整速度或实现自动或程 序控制等。总之，采用无级变速器，特别是配合减速传动时，进一步扩大其转速范围和输出转 矩，能够更好地适应于提高产品的产量和质量，以满足变换的最佳性能所需的各种条件， 可以看出对产品的需求，节约能源，机械化和自动化的整个系统的所有方面都具有显著 作用。因此，CVT已经成为传输的基本常见的形式，在纺织，轻工，食品，包装，化工, 机床，电机，材料处理采矿和冶金，工程，农业，国防和测试等各类机械使用。1.3 国内机械无级变速器的研究现状国内机械无级变速器基本上是围

15、绕 20世纪 60年代开始到 80年代中期，随着大量 引进国外先进设备，工业生产和现代自动化流水线的快速发展，为各类机械无级变速器 的专业厂家需求显著增加启动建设和规模化生产，一些大学已经开展了研究工作在外 地。经过十多年的发展，现在，从机械式无级变速器的研发，生产，以情报信息的各个 方面在国内同行业组成了一个较完整的体系，一个新兴的行业，在机械领域的发展。目前，国内生产的机械式无级变速器的大多是模仿国外产品，主要产品类型：（1）摩擦式无级变速器:1、行星锥盘式（DISCO型）；2、行星环锥式（RX型）；3、锥盘环盘式（干式、湿式）；4、多盘式（Bier型）等。（2）齿链式无级变速器:1、滑片

16、链式；2、滚柱链式；3、链式卷绕式。（3）带式无级变速器:1、普通V带；2、宽V带；（4）脉动式无级变速器:1、三相并列连杆式；2、四相并开连杆式。其中行星锥无级变速器高度灵活的光盘，结构和工艺相对简单，可靠，综合性能好， 尤其是需要适应各种生产线，使用最广泛，产量最大，其年度账目机械 50超过无级变 速器的总输出。输入功率为广大的CVT产品（0.18-7.5）千瓦，少数种类可以达到（2230）千瓦左右。经过前一阶段通过实践，掌握本领域近几年，国内发展机械无级变速 器的生产有一个新的发展趋势，主要是（1）基础上的“恒功率行星摩擦式无级变速机”和“非物理心轴行星齿轮无级变 速器”的创新和发展的原

17、盘无级变速行星锥原有产品的创新和改进，后者的传动比由5 个增至 6 至 20 个或更多，输出扭矩也增加了一倍多，等优良性能，还有一系列的产品。（2）与 CVT 无级变速器汽车的研究和开发是一种高科技产品，目前已开通了金属 带式无级变速器，经过测试，现在准备进行工业化生产;其中依靠关键部件“金属条” 还将自己生产的进口。此外，新的汽车也被用在 CVT 和复合带进行讨论。（3）开发新类型的创新的（汽车和通用）无级变速器近年来取得了创新性的无级 变速器，其中无级变速器的特性主要是无摩擦式传动，大多要链接脉动无级变速器的 驱动器或采取的主链驱动；实现高功率，恒功率或速度要求；力求结构简单，紧凑， 并获

18、得优异的性能。这个计划，已经多年研究试验，在不久的将来，可能会见效。上述情况可以解释，从过去国内的发展无级变速器模拟阶段和生产进入创新阶段， 由低功耗的发展，大功率，高科技发展的总体技术方向，所以在未来可能会有一些新的 一代机械无级变速器的优异性能。随着电力电子技术的发展，自 80 年代以来，许多出现由交流电机调速方式进行。 它作为一种先进的变速器，驱动器控制器及其获得机械无级变速器的迅速发展和应用衍 生品产生了一定的影响。它的主要优点是速度快，性能好，规模大，效率高，良好的自 我控制，很宽的功率范围。近年来，一种新型开关磁阻电机（SwitchedReluctance Drive -SRD）的

19、出现，以进一步提高性能;然而，缺点在于，它们都小于电机的额定速度，只 在低转速的效率比低并且足够稳定，从过载性能较差等的恒定转矩特性。上述功率调速相比，机械无级变速器的特性主要是：机械性能与恒功率，转速稳定， 可靠，传动效率高，结构简单，维修方便，而且种类很多，范围广泛的应用。因此，在 未来的发展，仍具有广阔的前景。1.4 毕业论文设计内容及要求毕业设计内容：钢球机械无级变速器结构的设计：选择钢球外锥式机械无级变速器， 对其进行机构设计与；对关键部件进行强度校核和寿命校核。设计要求：输入功率P=11kw，输入转速n=1500rpm.调速范围R=5；结构设计时应使 制造成本尽可能低；安装拆卸要方

20、便；外观要匀称，美观；调速要灵活，调速过程中不 能出现卡死现象，能实现动态无级调速；关键部件满足强度和寿命要求；画零件图和装 配图。第二章 无级变速器总体方案2.1 钢球长锥式无级变速器低速高速图 2-1 钢球长推式无级变速器结构简图1. 钢球长锥式 （RC 型 ） 无级变速器如上图 2-1 所示，为一种早期生产的钢球长推锥式无级变速器结构简图，是利用钢 环的弹性楔紧作用自动加压而无需加压装置。由于采用两轴线平行的长锥替代了两对分 离轮，并且通过移动钢环来进行变速，所以结构特别简单。但由于长锥的锥度较小，故 变速范围受限制。RC 型变速器属升、降速型，其机械特性如下图所示。技术参数为：传动比

21、i =n/n21 2 1=20.5,变速比R= 4,输入功率P= （0.12.2） kw，输入转速n =1500 r/min，传动效 1率n qK P 耳(2 C + cos a )2p Z n i1 min361524 x 0.9918(2.2 2.5)x 104 x 1.51.25 x 11 x 0.8 x (3 + cos 45)20.04 x 6 x 1500 f 5= 9.3629 10 .6397cm由cosT = 0.1907 查文献2表 23,得（邮）-i = 0.9918，代入公式表 31 按传递功率 P 选取钢球直径 d 的参考值mm1q A-kVn7.55.54.03.0

22、2,22.5LI0,750.53,IE0.8563.5S7.1547,fi255H&475107.95101.688.976.2&.S563.557.1547-62542.00I6112.12$101.688.9716,209.8563.557.1517,2542.036.513了 I101.68B.976.2ti9.8563.557.1547.625他0 I36.51388B.976.20.8511注：1.本表按 Ci = 0.06-0,12= 3 时 G -0.5*0.65), in = 143(h/ima ft = 0.04, kt= 1.25, a-4, = D.r4 = *，6422

23、00 - 2(JMRh计算，并撩第球規格进行了圖整*2用*】4矽込时，逾将传遵的功車值除以热“円/1曲0儿然后再克就辄点接M x = 0.7,絢接絶 * = 2/33.当寺时应将传違功率值除以35再査此羨。根据表31中的数据，圆整取d = 101.6mmq锥轮直径 D = C d = 1.5 x101.6 = 152.4 mm1 1 q圆取整 D = 155mm 贝U C = D =丄竺=1.525590611 d 101.6q演算接触应力b368816 |K Pn (2C + cos a )2b =3 f丄丄j aPC d pZn i1 q1 min= 23109.15kgf / cm2在许

24、用接触应力范围之内，故可用5、计算尺寸钢球中心圆直径D3D 二(C + cosa )d3 1 q二(1.5255906 + COS45)10.16=22.685cm钢球侧隙AA = (C + cos a )sin- 1d1 Z q二(1.5255906 + cos 45) x sin30 -1 x 10.16=1.182 cm外环内径 DrD 二 D + D 二 32.845cmr 3 q外环轴向弧半径 RR 二(0.7 0.8)d 取 R=7.5cmq锥轮工作圆之间的轴向距离 BB = d sina 二 10.16 x sin45 二 7.1842cmq3.2 加压盘的计算与设计图 3-2钢

25、球V型槽式加压装置1、钢球式自动加压装置如图 3-2，它由加压盘，加压钢球，保持架，调整垫圈，碟 形弹簧和摩擦轮与加压盘相对端面上各有的几条均匀分布的 V 型槽。每个槽内有 一个钢球，中间以保持架保持钢球的相对位置。摩擦轮与加压盘之间还有预压蝶 形弹簧并衬以调整垫圈。改变调整垫圈的厚度，即可调整弹簧的变形量及预压力。2、加压装置的主要参数确定加压盘作用直径dpd 二 0.5D 二 7.75cm 二 77.5mm 其中 D 为锥轮直径。p 1 1加压盘V形槽倾角九九=arctan fD = arctan( 0.04 X 15.5 ) = 6。2718 取九=6。30d sin a7.75 x s

26、in 45p其中 a 为锥轮锥顶半角， f 为锥轮与钢球的摩擦系数。1加压钢球按经验公式取d = d = 1.69cmqy 6 qk Pn sin a所以轴向压紧力 Q= 1.91x 107 亠i= 357201.352kgfa max|Un i Cd1 min 1 q法向压紧力 Q = Qa max = 44921.45kgfp m cos 九(K Qb = 1374-z = 20437.185故接触强度不足H3 r 2p改用腰鼓形滚子 8 个，取滚子轴向截面圆弧半径 r = 8cm ，横向中间截面半径1r = 0.8cm 。2r r 8 0 8曲率系数cost = 2 = 0.8182r

27、+ r 8 + 0.812由文献2表 2_3，按cost = 0.8182，得(ap )-1 = 0.786带入b = 853 - Q (丄 +1)2 h ap 帀 z p r r=23397.958kgf/cm2工作应力在许用范围内，故可用。3.3 调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计图 3-3 调速涡轮的槽型曲线如图3-3，整个调速过程通常在涡轮转角 屮二80。100。的范围内完成，多数取屮二90。槽型曲线可以为阿基米德螺旋线，也可以用圆弧代替。此方案选用圆弧代替, 变速槽中心线必须通过A,B,C三点，他们的级坐标（以O点为级点）分别为：A：i = i =，申二 0。maxaR = 0.5D

28、l sin0= 0.5 x 226.842 80sin 20.905 = 85.88mmA3maxB： i = 1， Q =max p = 90。= 60.9。B 1 + i1+ J5maxR = 0.5D =113.421mmB3C:i = i =， p=p = 90。min J5cR =0.5D +lsin0= 0.5 x 226.842+ 80 x sin 20.905 = 143.07mmc3max定出A、B、C三点，然后采用画图做出弧形槽，槽宽为12mm。3.4 输入、输出轴的计算与设计为了防止当轴部分或周向相对运动轴部件除了游泳或空转的要求，必须在轴向和周 向定位的，以确保其精确的

29、工作位置，从而使该程序使用定位轴肩，套筒上的轴向力， 轴圈，轴承端盖和螺母来保证。1、初步确定轴的最小轴径 先按公式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 号钢，调制处理。选取A二112，于是得出：0I pI 11d = A 3 上=1123= 21.769mmmin 0 n1500输出轴的最小直径为与锥轮连接处，考虑到此处锥轮与轴是过渡配合，且锥轮工作 直径为155mm，为了保证锥轮与轴配合有良好的对中性，采用锥轮标准的推荐直径为 40mm。如图 3-4， I 轴段安装锥轮和加压盘保持架，保证和轴配合的毂孔长度，取d = 42mm，L = 70mm ； II段轴安装加压盘的一侧以及轴承，

30、加压盘用花键移动实现 II对锥轮加压，取花键6x42f7x50a11 x9d10 GB/T1144-87,轴承同时受到径向力和轴向力作用，初步选择滚动轴承加上退刀槽，取d = 50mm，L = 30mm ； III轴段对轴IIII II和轴IV上的轴承内圈起到定位作用，取d = 60mm，L = 24mm ； IV轴段做为轴承座III III安装滚动轴承，因为受轴向力大使用角接触球轴承，取d = 55mm，L = 17mm ； V轴IV IV段根据轴承端盖的装拆和便于对轴承添加润滑剂的要求，采用迷宫式密封，根据标准取 d二50mm，L二30mm ；轴VI段安装V带，采用推荐直径d二45mm，L

31、二50。以V V VI VI 上初步确定了各轴段直径与长度，因为主、从动锥轮一致，轴上零件分布也一样，同时 为了节约成本和工艺，选择主、从动轴完全一致。3.5 输入、输出轴上轴承的计算与设计轴承是标准件，只需要根据参数选择合适的轴承就可以了，主、从动轴 II 段上因 为轴承受到轴向力和径向力的作用，因此选择深沟球轴承6010GB/T276-94；轴IV段轴 承为限制轴向右的轴向移动，所以选择角接触球轴承7011GB/T292-94；两个轴承的基本 额定动载荷都大于10KN，因此角接触球轴承采用正装可满足使用要求。3.6 输入、输出轴上端盖的计算与设计端盖的宽度有变速器外形和轴承的结构来决定的，

32、使其适合拆装和便于对轴承添加 润滑脂，且左右两个端盖相同。3.7 调速机构的计算与设计调速操纵机构的作用：根据工作要求以手动或自动控制方式，改变滚动体（或脉动 无级变速器的杆件）间的尺寸比例关系，来实现无级调速。同时通过速度表表盘上的指 针直接指出任一调速位置时的输出速度（或传动比）。根据变速器中传动机构和滚动体形状的不同，对应的调速机构也不同，但基本原理 都是将其中某一个滚动体沿另一个（或几个）滚动体母线移动的方式来进行调速。一般滚动体均是以直线或圆弧为母线的旋转体；因此，调速时使滚动体沿另一滚动 体表面做相对运动的方式，只有直线移动和旋转（摆动）两种方式。这样可将调速机构 分为下列两大类：

33、（1）通过使滚动体移动来改变工作半径的； 主要用于两滚轮的母线均为直线的情况，且两轮的回转轴线平行或相交时，移动和方向是两轮的接触线方向。（2）通过使滚轮轴线的偏转来改变工作半径的； 主要用于滚轮的母线为圆弧的情况钢球外锥式无级变速器是采用第二种调速类型，通过涡轮 -凸轮组合机构，经涡轮 转动再经槽凸轮而使钢球心轴绕其圆心转动，以实现钢球主、从动侧工作半径的改 变。调速涡轮在设计上应保证避免与其他零件发生干涉，同时采用单头蜗杆，以增 加自锁性，避免自动变速而失稳。根据整体设计，蜗杆传动的基本尺寸及参数匹配如表 3-2、表3-3、表 3-4：表3-2 蜗杆的基本尺寸（单位：mm）轴向模 数m节圆

34、直 径d1头数z1直径系 数q齿顶圆 直径da1齿根圆 直径df1轴向齿 厚蜗杆导 程Pz6.36311075.647.889.8919.98表 3-3 涡轮基本尺寸（单位： mm）节圆直径d2外径齿根圆直径d喉径涡轮宽度涡轮齿数z2337360.55324.98352.741.7953表 3-4 蜗轮蜗杆参数匹配（单位： mm）中心距a传动比i压力角导程角方向模数2005320o左6.33.8 无级变速器的装配1、变速器的装配1）必须彻底的清洗所有的零件，并且用压缩空气吹干或者擦干净；2）安装前，各轴承和键槽必须涂上齿轮油或者机械油；3）装入轴承前，应使用铜棒在轴承四周均匀敲入；避免用手锤直

35、接敲击轴承，防止轴 承损伤；4）在安装轴承端盖之前，壳体上的轴承孔与螺孔应涂上密封胶防止漏油；5）每个紧固螺栓应该按规定锁紧；2、变速器在装配中的调整1）锥轮端面与涡轮之间的间隙，一般应为 0.10-0.35mm；2）轴的轴向间隙一般取0.10-0.40mm，可通过轴承盖内垫片的增减来调整；3）检查调速情况和蜗杆传动的啮合情况，各档涡轮应该具备较好的自锁性，齿的啮合 痕迹应该大于全齿工作面积的三分之一；第四章 主要零件的校核本章主要是根据传动要求对无级变速器做一个整体的校核。钢球的强度校核在设计 过程中已经符合要求，变速器的承载能力主要受加压装置及钢球与主、从动锥轮之间的 接触强度的限制，同时

36、在制造与安装过程中应保证一组钢球的直径的一致性。轴承采用 标准件，由于蜗杆是用于调速，其轴承主要起支撑作用，受力时间短，故再此不做校核， 对轴上轴承进行强度与寿命计算。4.1 轴的校核1）判断危险截面截面 B，IV，V 只受扭矩的作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均 将消弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以截面 B、IV，V 均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 IV 和 V 处过盈配合引起的应力集中 最严重；从受载的情况来看，截面 C 上受力最大。截面 VI 和 VII 显然更不必校核。键 槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只

37、需校核截面 C 左右两侧即可。2）截面C左侧抗弯截面系数W = O.ld 3 = 0.1 x 50 = 12500 N mm抗扭矩截面系数截面 C 左侧的弯矩 M 为W = 0.2d 3 = 0.2 x 50 = 25000 N mmTM = 39274 N mm截面 C 左侧的扭矩 T 为3T = 450000 N mm3截面上的弯矩应力为s = 7.75cas = 1.5b39274=3.14MPab W 12500截面上的扭转切应力轴的材料为 45 号钢，调质处理，TT =33WT由轴常用材料性能表查得=450000 = 18MPa25000= 155MPa-1b = 640MPa, b

38、 = 275MPa, tB -1截面上由于 退刀槽而形成的理论应力集中系数及按文献6中查取。因bTdi=50=004-二80二1.6，经插值后可查得kd 50又由文献6可得轴的材料的敏性系数为q = 0.82, q = 0.85OT故有应力集中系数k 二 1 + q (a 1)二 1 + 0.82x(2-l) = 1.82OO Ok 二 1 + q (a 一 1) =1+0.82x(1.31-1) = 1.26TT T由文献6得尺寸系数E = 0.67 ；扭转尺寸系数E = 0.82。OT轴按磨削加工，由文献6得表面质量系数卩二卩二0.92OT轴未经表面强化处理，即卩q = 1，按文献得综合系

39、数为k 11.821K = + 1 =+ 1 = 2.80o E 00.670.92OOk 1 1.26 10.92 1 二1-62K =r+ 1 二+T E 00.82TT又由文献6得材料特性系数屮二 0.1 0.2，取屮二 0.1OO屮=0.05 0.1，取屮=0.05TT于是，计算安全系数Sea值，按公式则得275Os =1= 30.92 K O +屮 O 2.8 x 3.14 + 0.1 x 0O a O mscaO1K T +屮 TTa T m1551.62 x 9 + 0.01 x 9=10.57ss.O Tvs2 + s2T30.92 x 10.5730.922 +10.512s

40、=1.5故可知其安全。3)截面C右侧同理可得S = 7.75 s = 1.5ca故该轴在截面 IV 右侧的强度也足够的。本题因无大的瞬时过载及严重的应力循 环不对称性，故可略去静强度校核。因此，轴的设计校核结束。4.2 轴承的校核输入、输出轴采用相同的设计，在此只要校核输出轴的轴承是否满足工程需要。1）求两轴承受到的径向载荷 F 和 Fr1 r 2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个力系。其中：F为通过另外t1加转矩而平移到指向轴线； F 亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。有受力分析 ac可知：F1VF x 67 - F x Dre ac 21078886 x 67 - 888

41、6 x 77.5107= -871F = F - F = 8886 - 871 = 8015 N r 2 vrer 1VArF = F =x 3769 = 2360 Nr1H 107 te 107F = F - F= 3769 - 2360 =1409 Nr2Hter1HF =宀F 2+ F 2= 2515Nr1vr1HF =F 2+ F 2=8135Nr 2r 2 vr 2 H2）求两轴承的计算轴上力F和Fa1a 2对于6010C型轴承，按文献6,轴承派生轴向力F = eF，其中，e为判断系数, drF其值由的大小来确定，但是现在轴承轴向力F未知，故先初取e=0.4，因此可估算 Ca0F =

42、 0.4F =1006 N F = 0.4F =3254 N d1r1d 2r2F = F + F = 8886 + 3254 = 12140 N a1aed 2F =F =1 006Na 2d1FF又得：“ =0.6 0 7a2 = 0.0503CC00查文献确定 e = 0.422，e = 0.401，F = 12140N, F = 1006N。12a1a 23)求轴承当量动载荷，由文献6进行查表或差值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数 为：对轴承 1 X = 0.44 Y = 1.3 2 711对轴承2X = 1Y = 011因为轴承运转中有中等冲击载荷，按文献6查得f = 1.21.8，

43、取f = 1.5。贝UppP 二 f (XF + YF )二 5824.3N1 p 1 r 11 a1P 二 f (X F + YF )二 2268.93N2 p 2 r 22 a24) 验算轴承寿命因为P P，所以按轴承2的受力计算大小来验算12106 C 10630500L 二 () 二X ()3 二 26989.4hp 60n P60 X15002268.932综上所述可得，该设计符合工程要求。总结本科毕业设计历时两个半月，在这两个半月中，我能按照预期进度安排，按时按量 的完成设计任务。设计初期，我复习了机械设计、材料力学、工程图学等知识， 查阅了机械设计手册、课程设计指导等规范。在设计

44、中期，利用所学专业知识进 行无级变速器结构和外观的设计。设计后期，主要进行三维图和工程图绘制。设计期间 得到了邱老师的指导和帮助，在此深表谢意。毕业设计是对大学四年所学知识的综合应用，是理论联系实际的训练。通过毕业设 计，我复习了以前在课堂上学习的专业知识，学习和体会到了机械设计的基本技能和思 想。我深刻的认识到：想成为一名机械工程师，应该具备严谨的科学态度，本着机械产 品以人为本的思想，力求做到安全、经济、实用、耐久、美观；设计过程中，应该严格 按照机械设计手册的要求，同时也要考虑各个零部件的尺寸配合。这就要求设计人员具 备较高的综合素质，不仅要抓住机械产品设计的主要矛盾，同时也要考虑一些细

45、节问题。在毕业设计的过程中，我深刻认识到标准是设计的航标，必须多思考、多体会。在 以后的学习和工作中，要不断加强对标准的学习和理解，只有这样，才不会出现错误。 相互学习，注重交流。在设计过程中，我们遇到了很多问题，必须勤学好问，努力发挥 集体的积级性和创造力，这样才能提高工作效率。“养兵千日，用兵一时。”在毕业设计中，我为能用上四年所学而欣慰，同时我深深 的感觉到了基础知识的重要性。专业课学习时，老是感觉所学知识与实际相差太远。这 种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松，在毕业设计的过程中，我深深 的体会到了“书到用时方恨少”的含义。在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了 夯实基础

46、。“万丈高楼从地起”，切实做到理论联系实际，学以致用。毕业设计是本科教育非常重要的阶段，我初步掌握了机械设计的基础理论、方法、 步骤。在以后的学习生活中，我将加强专业知识的学习。在此再次感谢在毕业设计中指 导帮助我的老师和同学。参考文献1 周有强.机械无级变速器M.成都:机械工业出版社,2001.2 阮忠唐机械无级变速器设计与选用指南M.北京:化学工业出版社，1999.3 濮良贵，继名刚机械设计M.第7版北京:高等教育出版社，20014 赵又红，周知进. 机械设计/机械设计基础课程设计指导. 中南大学出版社， 20125 苏旭平工程材料M.湘潭大学出版社，20116 成大先机械设计手册M.北京

47、：化学工业出版社，20017 濮良贵，纪明刚机械设计M.北京：高等教育出版社，1996.11认识曲柄摇臂机构设计的最优传动方法摘要：一种曲柄摇臂机构设计的最优传动的方法被提出。这种优化组合设计被用来找出 最优的传递参数。得出最优传递图。在图中，在极小的传动角度之间, 滑移速度变化系 数，摇臂的摆动角度和杆的长度被直观地显示。 这是这种方法拥有的主要特征。根据 指定的要求，它将传动角度之下的最优传动参数直接地表达在图上。通过这种方法，机 械传动的特性能用以获取最优传动效果。特别是， 这种方法是简单和实用的。 关键词: 曲柄摇臂机构 最优传动角度 滑移速度变化系数引言由曲柄摇臂机构设计的常规方法

48、, 在各种各样的参量之间很难找出优化组合的最优 传动。通过本文介绍的图面设计方法可以帮助达到这个目的。在指定的情况下，通过观 查设计图面, 我们就能得到每个参量和另外一个曲柄摇臂机构设计之间的联系。由因认 识最优传动。具体的设计的理论和方法， 以及它们各自的应用事例将在以下介绍。1 优化传动设计的建立 优化传动的设计一直是设计师改进传输效率和追求产量的最重要的索引的当中一 个。曲柄摇臂机构被广泛应用在机械传动中。如何改进工作效率和减少多余的功率损失 直接地与滑移速度变化系数，摇臂的摆动角度和曲柄摇臂的比率有关系。这些参数的合 理组合采用对机械效率和产量有重要作用, 这些主要体现在极小的传输角度

49、上。认识机械优化传动目的是找到极小的传输角度的最大值。设计参数是适度地减少限 制而且分开的合理优化方法的结合。因此，完全限制领域的优化传动建立了。以下步骤被采用在通常的设计方法。首先，测量出摇臂的长度13和摇臂的摆动角度的初始值。然后滑移速度变化系数K的值被定在允许的范围内。同时，曲柄固定的铰接座标A可能被认为是任意值K。1.1 曲柄摇臂机构杆的长度由图Fig.l,左弧C2G是点A被允许的领域。点A的座标的选择从点C2到点G。点 A 的座标是(1)yA 二 yc 2-h oxA = *R2 - y2A当h，高度，在range(0 , H )被逐渐增加。如果选的越小，计算精度将越高。R是设 0计

50、圆的半径。d是从C到G的距离。2d = l co + 2 R co32罟-6 ) - 13(3)计算弧AC和AC的长度，机械杆对应于点A的长度是obtainedl,2 。121.2极小的传动角度Ymin极小的传动角度Y(参见Fig.2)由equations3确定min(4)(5)12 + 12 - (1 - l )2C o s = -2 34 1 -mi n21 12312 + 12 (1 + 1 )2C o s =341 -m a x21 123屮=180 smi nmax由于 l 曲柄的长度（毫米）1l 连杆的长度（毫米）2l 摇臂的长度（毫米）3l 机器的长度（毫米）4首先，我们比较极小

51、值Y和屮。并且我们记录所有Y的值大于或等于40。,然 min min min 后选择他们之间的最大值。第二，我们发现最大值Y 对应于一个逐渐变小的范围的任一个摆动的角度甲（最 min大值Y 是不同于摆动的角度和滑移速度变化系数K）。min最后，我们相似地慢慢缩小摇臂l的长度。因而我们能获得最大值丫 对应于杆的3 min不同长度，另外摆动的角度甲和滑移速度变化系数K。Fig.3 成功的表达设计的目的。它确定了无论是摇臂的长度l，最大值Y出现的地点，只与摇臂的长度和机械的长3 min度的比率l /有关，当确定l时。343-JlL10, 50h60.70. H 6 9L 0 J. 1Length r

52、atio 4仏)FiQ 3 figure of the optiuifll designTulde Part of computational value曲1Zi/mni/3 /mm/.t /nun2055.994 116.650 258J68 0100.0099.954 23054J7I 924.991 78LH7 3100.00109,166 04051.411 233J35 5102,723 5100.00UI.I00 45G48354 84L108 7119772 7iwj.ao132.926 】6044.860 448.759 7136.022 4100.00144,744 3701

53、.072 456.1194M7428 3100.00153398?Jt=l.l82( 7)武）尬烬）“TUHlJ millAAnmG/mm2049.60? 26A7446347 8100.0094,742 43048,615 824390 870.674 7KW.0C99J58 34046.539 332.449 589.018?100.00107797.15044.092 440.377 6103.799 6J 00.00116.W5 46041,071447.981 6117.871 3100.00T26.222 670402 设计方法2.1 认识最优传动设计下滑移速度变化系数和摇臂的最大摆动的角度 设计步骤如下。(1) 根据所给的K和申,通常采取对发现极限角度9的解释。杆的长度的对应的比率l /1是从图Fig.3获得的。34K -19 二一x 180。(7)K +1(2) 根据工作要求选择摇臂的长度1，机械的长度是从比率1 /1获得的。334(3) 任意地选择固定的铰接的中心D作为端点，并且做