3178 摩擦式无级变速器结构设计
3178 摩擦式无级变速器结构设计,摩擦,磨擦,无级,变速器,结构设计
摩擦式无级变速器结构设计目 录摘要 .2第一章 绪论 .41.1 机械无级变速器的发展概况 .41.3 无级变速研究现状 .51.5 毕业设计内容和要求 .8第二章 摩擦无级变速器的机械特性加压装置和调速机构 .92.1 机械特性 .92.2 调速操纵机构 .112.3 加压装置 .11第三章 摩擦式无级变速器设计说明和计算过程 .133.1 摩擦机械无级变速器的工作原理 .133.2 摩擦无级变速器的特点 .143.3 锥轮的设计与计算 .143.4 钢环的设计与计算 .183.5 轴系的设计 .223.6 轴的结构设计 .23第四章 主要零件的校核 .254.1 . 输出,输入轴的校核 .254.2 . 轴承的校核 .26第六章 毕业设计总结 .27第七章 致谢词 .28参考文献资料 .29附录: 文献翻译 .30摩擦式机械无级变速器结构设计摘要无级变速器传动是指在某种控制的作用下,使机器的输出轴转速可在两个极值范围内连续变化的传动方式。而无级变速器是这样的一种装置,它具有主动和从动两根轴,并能通过传递转矩的中间介质(固体、流体、电磁流)把两根轴直接或间接地联系起来,以传递动力。当对主、从动轴的联系关系进行控制时,即可使两轴间的传动比发生变化(在两极值范围内连续而任意地变化) 。用固体作为中间介质的变速器称为机械无级变速器。它和定传动比传动及有级变速传动(它只有有限的几种传动比)相比,能够根据工作需要在一定范围内连续变换速度,以适应输出转速和外界负载变化的要求;因而在现代机械传动领域内占有重要地位。摩擦式无级变速器的创制已有近百年的历史,由于受到钢材材质、加工工艺水平和润滑油料品质三个因素的限制而未能得到广泛应用。近 20 年来,由于真空冶炼技术的应用、超精密工艺的日臻完善以及润滑油料摩擦特性方面的改进,使得机械无级变速器已经系列化生产,并以通过部件的形式供应于市场。近十年来,由于能源危机的出现,人们对机械无级变速器在交通运输工具上应用又进行了大量的研究,并取得了一定的成效。目前对摩擦无级变速器的传动机理研究得并不充分,因此有待深入研究机理,选择和发展新的润滑剂,以进一步提高摩擦拖动率;其次是研究具体结构设计的合理性与优化问题,以及关于无级变速器应用的研究。关键词:无级变速器;传动比;摩擦;润滑;the structure of the friction machine CTV designSummaryHave no the class gearbox spread to mean under the function that is a certain to control, make the exportation stalk of machine turn soon can at two pole is worth the continuous variety in the scope of spread a way.But have no class gearbox is such a kind of device, it has active with from move two stalks, and can pass to deliver the middle of turning the Ju to lie quality(the solid, fluid and electromagnetism flows) to contact two stalks directly or indirectly to deliver power.When to lord, from move an axial contact relation to carry on a control, can immediately make spreading of 2 compare occurrence variety.(be worth to change in a row but at will inside the scope in two poles)Use solid as the gearbox that in the center lies quality to is called a machine to have no class gearbox.It and certainly spread compare spread and have class to become to soon spread(it only limited few kinds spread a ratio) to compare, can according to work demand in the continuous transformation speed inside the certain scope, turn by orientation exportation soon and the external world load the request of variety;As a result spread to occupy an important position inside the realm in the modern machine.Friction types hasing no creating of class gearbox to make has already had the history of hundred years, because of be subjected to a steel material material and process craft level and lubricant and anticipate quality three restrictions of factor but can not get an extensive application.About 20 in the last yearses, attain because of the day of vacuum Ye chain technical application, super precise craft perfect and the lubricant anticipates the improvement of rubbing the characteristic and makes the machine have no class gearbox the series have already turned production, and the form that passes a parts is supplied to a market.In the last 10 years, because of the emergence of the energy crisis, people to machine have no class gearbox the application carried on a great deal of research again on the transportation tool, and obtained certain result.Must combine insufficiency towards rubbing non- class gearbox the research spreading a motive reason currently, therefore need thorough lubricant that study mechanism, choice and developments are new to raise rub and drag along a rate further;Secondly study the rationality that the concrete structure designs with excellent turn a problem, and concerning the research that has no class gearbox application.Keyword:Have no class gearbox;Spread a ratio;Rub;Lubricate;第一章 绪论1.1 机械无级变速器的发展概况无级变速器分为机械无级变速器,液压传动无级变速器,电力传动无级变速器三种,但本设计任务要求把无级变速器安装在自行车上,所以一般只能用机械无级变速器,所以以下重点介绍机械无级变速器。机械无级变速器最初是在 19 世纪 90 年代出现的,至 20 世纪 30 年代以后才开始发展,但当时由于受材质与工艺方面的条件限制,进展缓慢。直到 20 世纪 50 年代,尤其是 70 年代以后,一方面随着先进的冶炼和热处理技术,精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展,解决了研制和生产无级变速器的限制因素;另一方面,随着生产工艺流程实现机械化、自动化以及机械要改进工作性能,都需要大量采用无级变速器。因此在这种形式下,机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。主要研制和生产的国家有美国、日本、德国、意大利和俄国等。产品有摩擦式、链式、带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。国内无级变速器是在 20 世纪 60 年代前后起步的,当时主要是作为专业机械配套零部件,由于专业机械厂进行仿制和生产,例如用于纺织机械的齿链式,化工机械的多盘式以及切削机床的 Kopp 型无级变速器等,但品种规格不多,产量不大,年产量仅数千台。直到 80 年代中期以后,随着国外先进设备的大量引进,工业生产现代化及自动流水线的迅速发展,对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加,专业厂才开始建立并进行规模化生产,一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展,国外现有的几种主要类型结构的无级变速器,在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品,年产量约 10 万台左右,初步满足了生产发展的需要。与此同时,无级变速器专业协会、行业协会及情报网等组织相继建立。定期出版网讯及召开学术信息会议进行交流。自 90 年代以来,我国先后制定的机械行业标准共 14 个:JB/T 5984-92 宽 V 带无级变速装置基本参数JB/T 6950-93 行星锥盘无级变速器JB/T 6951-93 三相并联连杆脉动无级变速器JB/T 6952-93 齿链式无级变速器JB/T 7010-93 环锥行星无级变速器JB/T 7254-94 无级变速摆线针轮减速机JB/T 7346-94 机械无级变速器试验方法JB/T 7515-94 四相并列连杆脉动无级变速器JB/T 7668-95 多盘式无级变速器JB/T 7683-95 机械无级变速器 分类及型号编制方法 1.2 机械无级变速器的特征和应用机械无级变速器是一种传动装置,其功能特征主要是:在输入转速不变的情况下,能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化,以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求;其结构特征主要是:需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。机械无级变速器的适用范围广,有在驱动功率不变的情况下,因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩者(如化工行业中的搅拌机械,即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度) ;有根据工况要求需要调节速度者(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提升或运行速度,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) ;有为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度者(如断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度,电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度,纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等) ;有为适应整个系统中各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运转速度以及需要配合自动控制者(如各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线) ;有为探求最佳效果而需变换速度者(如试验机械或李心机需调速以获得最佳分离效果) ;有为节约能源而需进行调速者(如风机、水泵等) ;此外,还有按各种规律的或不规律的变化而进行速度调节以及实现自动或程序控制等。综上所述。可以看出采用无级变速器,尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩,能更好的适应各种工况要求,使之效能最佳,在提高产品的产量和质量,适应产品变换需要,节约能源,实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无级变速器目前已成为一种基本的通用传动形式,应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械。1.3 无级变速研究现状机械无级变速器传动具有结构简单、操纵方便、传动效率高、恒功率特性好、噪声低等优点,因此,能适应变工况工作、简化传动方案,节约能源和减少环境污染等要求,在工业界受到越来越多的重视和采用。目前已经较多地应用于车辆、拖拉机和工程机械、船舶、机床、轻纺化工业机械、起重机械和试验设备中。摩擦式无级变速器的创新已有近百年的历史,由于受到钢材材质、加工工艺水平和润滑油料品质三个因素的限制而未能得到广泛应用。近二十年来,由于真空冶炼技术的应用、超精度工艺的日臻完善以及润滑油料摩擦特性方面的改进,使得机械无级变速器的研究与应用有了较大的发展;一些传动性能较好的机械无极变速其已经系列化生产,并通过部件的形式供应于市场。近十年来,由于能源危机的出现,人们对机械无级变速器在交通运输工具上的应用又进行了大量的研究,并取得一定成效。我国纺织工业系统自 1960 年开始对 PIV 型脸是无级变速器进行了仿制,现已系列生产。其他如 Kopp-B、Kopp-K、FU 型无级变速器和 U 型卷绕无级变速器也进行了研制,并在纺织机械的半自动化和试验设备上取得了很好的使用效果,但尚未形成系列生产,供应还得不到保障,这说明我国机械制造业对其发展重视还不够。目前对摩擦无级变速器的传动机理研究得并不充分,因此有待深入研究机理,选择和发展新的润滑剂,进一步提高摩擦拖动率;其次是研究具体结构设计的合理性和优化问题,以及关于无级变速器应用的研究。1.4 机械无级变速器的选用和润滑密封一、机械无级变速器的选用机械无级变速器的种类繁多,在设计和选用时,必须综合考虑实际使用条件与变速器的结构和性能特点。使用条件中包括:(1)工作机械的变速范围;(2)最高速时所需的转矩和功率;(3)最常使用的转速和转矩;(4)负载变动情况;(5)使用时间(时/日) ;(6)升速与降速情况;(7)启、制动频繁程度;(8)有无正反向使用要求及其频繁程度;(9)换算到变速器输出轴上的工作机械的转动惯量等。对于变速器本身来说,主要是考虑其功率和运动特性。在仔细考虑了上述诸因素后,才有可能正确地选用无级变速器的类型、尺寸和容量。(一)类型选择1.机械特性选择变速器的类型时,应首先明确机械本身在整个变速器范围内对功率或转矩的要求。然后结合各种无级变速器的功率(或转矩)特性曲线进行选用。例如:机床的主传动系统在全变速范围内,传动功率基本恒定,这时只能选用Kopp-K、Kopp-B、FU 型和宽三角带式无级变速器。对于机床的进给系统,则要求在相当宽的变速范围内传递恒定转矩,而不要求恒功率特性;这时可考虑采用 OM、NS 和 RC 型等变速器。当然,满足恒功率使用要求的无级变速器亦可用于恒转矩的使用场合。因为恒功率型无级变速器的变速范围都比较小,远不及恒转矩型者,所以不适用机床进给系统。2.转速特性(1)转速范围 机械的工作转速范围也是选择无级变速器类型的重要依据。因此,必须了解各种无级变速器的输出转速范围,以免在机械传动链中出现转速猛降或者相反的不合理现象。(2)运动平稳性 脉动式和齿链式无级变速器的输出角速度有一定的不均匀性,因而不适用于运动平稳性要求的场合,如磨床主传动系统。3.安装场地要求(1)由于各种机械无级变速器的结构和工作原理不同,因此,在相同的传动功率情况下,其体积将有很大差异。分离传动的机械对变速器没有严格要求;而集中传动时将十分重视体积问题,这就有必要了解各种无级变速器的功率容积比率。(2)各种无级变速器的输出轴与输入轴线的相对位置有所不同。有的是同轴线的;有的两轴平行并有一定距离要求;还有一些无级变速器的输出轴于输入轴是相交或交错的;选用时应注意这些问题。(3)某些机器要求变速器卧式安装,而另一些机器则要求立式装配,这时必须考虑无级变速器立式安装的可能性。如齿链式、宽三角带式无级变速器就不适合在轴线与地面呈垂直状态下使用。(4)某些使用场合,对清洁、尘埃问题要求十分严格。如果某种无级变速器从功率特性和转速范围考虑是适用的,但不能满足清洁要求,则仍不可用,如开式带式无级变速器由于带的磨损将会污染环境。4.操作要求(1)调速 少数无级变速器既可在停车时变速,也可在运转过程中调速,而大多数无级变速器则只能在运转过程中才能调速,在使用时,必须按操作要求进行工作。(2)调速时间、手轮上使用的最大力矩。(3)手轮转动圈数与转速变化之间的关系等。5.其它问题:如振动、噪声、温升、滑动率、空载功率以及远距离自动控制的可能性等。对于上述这些问题予以综合考虑,根据我的功率、转速、调速比等数据,选定钢环式无级变速器。(二)机械无级变速器的润滑与密封(一)润滑方式与润滑油1 润滑方式一般的金属摩擦式无级变速器靠浸油飞溅润滑。这种润滑方式的优点是无需另加润滑装置,结构简单、工作可靠。但在启动前必须检查油位,停车时必须保证油位在标准线上。如果油量过多,则在运转过程中会引起空载功率增大、油温升高以至传动力矩不足等现象。2.润滑油(1)无级变速器专用油的作用机械无级变速器是按摩擦传动的 实现调速并传递动力的,因此它所采用的润滑油与普通的齿轮箱用油不同,必须按照原设计要求或说明书上的规定,采用专用无级变速器油。若用普通机油代替,则将不能使无级变速器充分发挥作用,甚至会降低使用寿命,因此,必须十分重视机械无级变速器使用的油液。1)传递动力 在变速器结构参数已定的前提下,油的品质将成为机械能否正常运转和满足工作要求的关键。2)减轻摩擦部件的磨损 3)吸收、散发集积在摩擦部位的热量4)清洗摩擦件表面 机械无级变速器传动件的表面是经过精密加工的,工作过程如有灰尘或磨屑停留在工作表面上,将会很快损伤摩擦表面,必须依靠润滑油将这些不清洁物及时排除。(2)对无级变速器专用油的要求1)摩擦特性好2)适当的粘度和粘度指数 3)剪切、氧化安定性好4)抗泡性好5)油膜强度高(二)机械无级变速器的密封要使机械无级变速器在长时期工作后,仍能保持原有的工作精度,必须有良好的密封装置。对于开式传动或只传递运动而受力极小的无级变速装置来说,密封装置的主要作用是保护轴承。闭式金属摩擦型无级变速器的密封装置,除用来防止外界尘埃等浸入轴承外,更重要的是,防止油液外漏。对于闭式无级变速器,如果密封不好,油液不断外漏将使油池中的油量不断减少,必然使各部件的正常润滑受到影响,温升大大增高,以至不能正常共组。此外,油液的外漏也影响工作场所的清洁卫生。对于工作环境恶劣和输出轴转速很高的变速器,除采用毛毡或皮碗密封之外,还可考虑采用甩油挡板或迷宫密封结构。此外,由于闭式变速器大多数具有较大的端盖,油面高度超过止口位置,因此除了注意轴承部件密封之外,对端盖处的密封问题也必须给予重视,应合理设计端盖与变速箱体的结合面,同时在接合缝隙处应涂抹密封封胶。1.5 毕业设计内容和要求毕业设计类容:摩擦式机械无级变速器结构的设计;比较和选择合适的方案,无级变速器变速器的结构设计与计算;对关键部件进行强度和寿命校核设计要求:输入功率 P=5.5kw,输入转速 n=1500rpm,调速范围 R=6;结构设计时应使制造成本尽可能低;安装拆卸要方便;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 摩擦无级变速器的机械特性加压装置和调速机构2.1 机械特性(一)机械特性及其类型无极变速器在输入转速一定的情况下,其输出轴上的转矩 M2 或功率 N2 与转速 n2 的关系称为机械特性。它常以 n2 为横坐标,M2 或 N2 为纵坐标的平面曲线 M2=M(n2)或 N2=N( n2)来表示。M2=M(n2)曲线上任一点(如图 1-1 中的 A 点)切线斜率的负值,称为传动的机械特性在该工况时的刚度系数 k(或传动刚度)K= - =tan 2dn由上式可见,传动刚度 k 也就是输出转矩对输出转速的变化率,所以若特性曲线上各点的 k 值愈大,变化率对应也愈大,随着 n2 的下降,M2 值上升得就愈快。反之 n2 上升时,M2 值下降也愈快。外界负载转矩的变化对输出转速的影响较小。这种机械特性相对来说就较“硬” 。相反地,如果特性曲线上各点的刚度系数很小。则外界负载转矩很小变动,就足以引起转速巨大的变动,这种机械特性就很“软” 。机械无级变速器的机械特性,大致上可以归纳为下列三种:1.恒功率特性 如图 1-2 中的实线所示,其特性是传动中输出功率保持不变,即N2=cM2 n2=常量式中 c 有关常数。n2M2aA2=M(n)图 -1 机 械 特 性 及刚 性 系 数n2 maxM22 min2N=(n2 )(2 )M2=(2)图 -恒 功 率 与 恒 转 矩机 械 特 性表 示 恒 转 矩 机 械 特 性 表 示 恒 功 率 机 械 特 性 这时,输出转矩与输出转速呈双曲线关系,有“硬”的机械特性。特别是在低转速运转时,载荷的变化对转速的影响很小。工作中有很高的稳定性,能充分利用原动机的全部功率。2. 恒转矩特性 如图 1-2 中虚线所示,由于输出转矩 M2 为常量,因此,其输出功率与输出转速成正比变化,刚度系数 k=0.只要负载转矩大于其输出转矩时,输出转速立即下降,甚至引起打滑和运转中断,不能充分利用原动机的输入功率。3. 变功率、变转矩特性 变速其的输出转速随其负载转矩和功率的变化而变化,其变化规律复杂多样,通常以试验方法来确定。(二)容许输出特性无级变速器的传动能力受结构强度条件等因素的限制。我们把变速器在调速过程中有强度条件所限定的、变速器所能提供的转矩(或功率)与输出转速的关系称为容许输出特性。通常是对变速器的薄弱传动元件,取其工作应力等于许用应力,按不同位置逐点计算出其所能传递的最大转矩和功率,便可画出容许输出特性曲线M 2=M(n2)或N2(n2) 。至于实际上输出了多大的功率和转矩,则需视具体工作情况而定。2.2 调速操纵机构(一)常用操纵机构的型式调速操纵机构的作用是:根据工作要求以手动或自动控制方式,改变滚动体间的尺寸比例关系,来实现无级调速。同时通过速度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) 。1. 通过使滚动体移动来改变工作半径的。主要用于两滚动体的母线均为直线的情况,且两轮的回转轴线平行或相交,移动的方向是两轮的接触线方向。2. 通过使滚动体的轴线偏转来改变工作半径。主要用于两滚动体之一的母线为圆弧的情况。2.3 加压装置加压装置是影响无级变速器传动性能与承载能力的关键部件,应予正确地设计。(一)压紧力的确定加压装置的任务是使滚动体彼此相互压紧,并在接触区产生恰当的摩擦力F=fQ=kfP,以传递运动和动力。(二)加压装置的特性,分类及位置配置1.加压装置的特性和分类加压装置所提供的压紧力与变速器输出转速的关系,称为加压特性。变速传动所需的加压特性取决于摩擦传动的形式及其机械特性。通常,它与输出轴的转矩,功率,转速和工作半径等有关。(三)恒压式加压装置恒压式加压装置的特点是结构简单,便于布置,能防止过载,但由于其压紧力是恒定的,为使传动可靠,压紧力的大小必须按最大负载来调整,所以滚动体,轴及轴承等始终处于很大的压紧力作用。对效率和寿命等均不利。(四)自动加压装置大多数无级变速器均采用自动加压装置,其压紧力与负载转矩成反比变化,可减少滑动,提高传动效率和寿命,便于实现恒功率传动以充分利用动力,但不能防止过载,因而应设置限制过载的安全联轴器等过载保护装置。即使在自动加压装置中,仍应有一刚性适当的弹簧以保持一个经常的预紧力,使其能迅速安全的起动。第三章 摩擦式无级变速器设计说明和计算过程3.1 摩擦机械无级变速器的工作原理这种变速器的典型结构如图 3-22.在平行的主,从动轴 1 和 4 上分别装着两对可分离锥轮 8.10 和 2,3;一个没有支承的钢环 9 紧套在两对锥轮之间(当两轴线在同一水平面上时,环在重力作用下贴附于两对锥轮上,而当两轴线在同一铅垂平面内时,则应使环与两对锥轮间有一定的过盈,以保证一定的预紧力) ,锥轮 2,8 与轴 4,1 用花键相联,并可在轴上作轴向移动;锥轮 3,10 则用平键固联于轴 4,1 上;依靠钢环与锥轮之间的摩擦力将轴 1 的动力传给轴 4而输出。图 3-1 钢环分离锥轮式无级变速器a) 结构图 b)拉杆局部示意图1主动轴 2、3从动锥轮 4从动轴 5拉杆 6调节套7小齿轮 8、10主动锥轮 9钢环 11、12销13棘轮 14止动销1.调速时,转动手轮由小齿轮 7 带动调节套 6 上的齿条,使 6 向右(左)移动,通过拉杆 5(参见图 322b)使锥轮 2 的支承套带着 2 也向右(左)同步移动,这样使主动侧锥轮的工作直径 D1 增大(缩小) ,而从动侧锥轮的工作直径 D2 减小(增大) ,从而达到变速的目的。2.钢环与主,从动锥轮之间的初始间隙(或过盈) ,可以通过拉杆 5 来调节,调节时,松开止动销 14,转动拉杆,其左端的螺纹使锥轮 2 和 8 的轴向相对位置发生变化,当获得所需的间隙后,将止动销插入拉杆右端棘轮13 的齿间而定位,这种调节工作在开始调整时进行。3.2 摩擦无级变速器的特点钢环分离锥轮式无级变速器的特点:(1) 钢环具有自动加压作用,传动元件与加压元件合为一体,不需另设加压装置,因而结构简单,紧凑,制造也容易;(2) 对称调速,可作升速及降速变速传动,其变速范围为 10(最大可达16),其极限传动比为 0.33.2;(3) 由于锥轮的锥顶与钢环内锥顶点不重合,且锥顶距较大,因而几何滑动较大,传动效率低(=0.70.85) ,为了减少几何滑动与提高传动效率,常采取点接触的结构形式;(4) 其机械特性近似于恒功率特性;其传动功率可达 10kw;为了提高承载能力,锥轮以增大当量曲率半径;(5) 使用时常将其配置在传动系统的高速级,并让传动元件在油中运行;(6) 锥轮及钢环均用 GCr15 制成,工作表面硬度不低于 HRC5864,并经磨制,表面光洁度在 8 以下。3.3 锥轮的设计与计算(7) 材料的选取:由于钢环和锥轮都需要一定的强度和硬度,且两者相对滑动较大,查机械设计手册得钢环和锥轮均用 GCr15,表面硬度HRC5864,摩擦系数 f=0.04;查材料力学得,许用接触应力:点接触 j=22000kgf/cm 2 线接触=18000kgf/cm 2 。主,从动轴采用45 钢,经调质处理。表 3-1 闭式传动中许用接触应力j 值(8) 查机械无级变速器书,预选有关参数如下:Cr=1.90,c=0.9, =3.0,锥顶角=120 度。(9) 接下来按点接触情况计算锥轮最小工作直径 Dmin。cos= 2(1)coscCrRb= =0.6175*0.9()6021cos1按 cos=0.617591 查机械无级变速器书表中(1-2)得 ()-10.90表 3-2 cos 的数值/1、代入式 Dmin cm22(1)cos1840)fbbkPRjnCr得 Dmin 2*.9.5*0.9(1)cos60)2041*.=3.71 cm 传动可靠系数,取 =1.25fkfk( 4 )按线接触情况计算 D min 32sin1min4150()fkPjCrRb32.*5si0(1)0418.9.78c比较(3)和(4)计算结果,圆整取 Dmin=3.75cm,则对于点接触情况强度有所富裕,对于线接触情况则强度稍有不足,但是这不导致对传动带来损坏。(5) 锥轮最大工作直径 Dmax 的确定Dmax= = cm minRbD9*3.751.2(6)锥轮锥顶角 2=的确定取 2=120 度(7)主,从动锥轮之间中心距 a 的确定a=(1.151.25)Dmax=1.2*11.25=13.5(8)锥轮与钢环之间工作长度 b 的确定b= = =0.7217cm 圆整为 0.75cmmin2sD3.75*si60(9)锥轮小端直径 Di 的确定Di=Dmin-bsin =3.75-0.75*sin60=2.97cm 圆整为 3.0cm(10)锥轮大端直径 De 的确定De=Dmax+bsin =11.25+0.75*sin60=11.5cm(11)锥轮的零件图 图 3-2 固定锥轮零件图3.4 钢环的设计与计算1、钢环尺寸和参数的确定1)钢环工作直径的确定圆整为 21.3 cm0max1.852.75Dc2)钢环工作宽度的确定圆整为 4.2 0axin()ot(1.3)*cot604.15B cmcm3)钢环宽度的确定cm 取 B=4.6 cm0cs4.2075cs.b4)钢环厚度的确定取 h=4.2cm.9.*6.1hBm5)点接触时钢环接触区的圆弧半径的确定 圆整为 18.2cm0.85.*21.758.6rDcm6)钢环内经的确定取内径0sin.0.sin20.5ib20.6oiDcm7)钢环外径的确定2.75*4.9.oeiDhcm8)钢环剖面积的确定圆整为 19cm4.618.AB9)钢环剖面重心的回转半径的确定3920.1.44oeicDRcm10)中性层所在半径的确定.21.9lnl06oeihcD11)重心至中性层的距离的确定012.4.3cyRcm12)内周至中性层的距离的确定11.1-10.37=1.03cm1oih13)外周至中性层的距离的确定14.5-11.1=3.4cm2oeR14)锥轮及刚环的工作图图 3-3 可移动锥轮零件图15)刚环零件图图 3-4 钢环零件图1.GC15 渗碳淬火 HRC63 2.与锥轮接触的上、下两面的接触圈的不平行度允差为 0.02,不同心度允差为0.01 3、不准有微观裂痕2、强度验算这种变速器的输出功率输出随输出转速的增高而增大,但输出转速则有所下降,是变功率,变转矩的变速传动,应按(Q ) 的位置进dkmin行计算。1) 钢环内周的正压力10.82()ci oiRhrAyN05 5mins1.2*cos69.*9.014843.75fkPQrD于是得 221480.()/.637i m2)钢环外周的正应力202.18()*4.*.43).6738/ceoeRhQrAyNcm3)钢环接触外剖面内的最大应力22max 1480*2.340.63.631/.5coeQrRhNcmAy4)钢环许用应力 = sS式中 s材料屈服限,钢环材料同样选用 GCr15 刚s=380420N/mm2 S许用安全系数,取S=2于是得=200N/mm 2 可见钢环剖面内各处的工作应力均小于许用应力,故强度足够。3.5 轴系的设计1、输入轴的转矩T= 665.9.5*109.*10301.pNMn2、初步确定输出轴的最小直径根据式 dmin=A0 2335.1*17.0Pmn选取轴的材料为 45 钢,调质处理,查机械设计表 15-3,取Ao=112。得 dmin = =18mmnpA20所以 取轴的最小直径为 18mm。输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径。为了使所选轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 Tca=KA T,查表 14-1,考虑到转矩变化很小,故取 KA =1.3 则: Tca=K A =1.3按照计算转矩 Tca 应小于连轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003 或手册,选用 HL4 型弹性柱销联轴器。3.6 轴的结构设计1、为了满足本联轴器的轴向定位要求,从左至右一次编段为 I-轴段右端需制出一轴肩,故取段的直径 d- =23mm;左端用轴端挡圈定位,接轴端直径取挡圈直径 D=25mm 段长度去l =150mm。2、初步选择滚动轴承。因轴承受有径向力的作用,所以选定深沟球轴承,根据 d =23mm,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组,标准精度级的深沟球轴承 6005,其尺寸为 25X47 mm 故 d - =25mm,而 l- =11mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得 6005 型轴承的定位轴肩高度 h=3mm, d- =28mm。3、轴的剩余各段长度和直径确定然后根据各个锥轮的尺寸确定剩余尺寸 l =115mm,l =20mm, l =21mm, l =60mm。 =30mm IV-图 3-5 轴的零件图 第四章 主要零件的校核4.1 输出,输入轴的校核1. 弯矩扭合成应力校核轴端强度第一许用公式=17.8MPa222133(7098(.650)1caMTW)前已经选定轴的材料为 45 钢,调制处理,由表查得 。160MPa所以 ,故安全。ca12. 精确校核轴的疲劳强度截面 A,B 只受扭矩作用,虽然键槽,肩轴及过度配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但是由于轴的最小直径是按扭矩强度较为宽裕确定的。抗弯界面系数 W=0.1Xd =0.1X18 =583.2mm333抗扭界面系数 W=0.2Xd =0.2X18 =1166.4mm查表得:2.0,1.材料灵敏性系数为.82,0.5q有效应力集中系数为: 1()1.6k尺寸系数 ,扭转尺寸系数 。0.70.82按磨削加工,表面质量系数为:.91q得综合系数为12.80.6kK又由表得碳钢的特性系数 取 =0.10.12,取 =0.055于是,计算安全系数 按公式得caS值 ,-12=20.K.69.401.5amcaSS故可知安全。4.2 . 轴承的校核1. 按手册选择 C=61800N 的轴承应此轴承的基本额定静载荷 =38000N。验算如下:0C1) 求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值。相对轴向载荷为,在表中介于 0.070.13 之间,相对应的 e 值027.1538aFC为 0.270.31,Y 为 1.61.4。2) 用线性插值法求 Y 值。(1.64)(0.1375)1.9X=0.56,Y=1.5973) 求当量动载荷 01.2(560.720)87.2P4) 验算轴承的寿命:66318()()459.102507.hCLhhn所以安全。第五章 毕业设计总结经过 3 个月的毕业设计后,我不仅学到了扎实、宽广的专业知识,也学到了做人的道理。同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识,开拓了视野,认识了将来电子的发展方向,使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业,他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用,又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端,毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结,能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力;是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业,从老师的角度来说,指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次,毕业设计的指导是老师检验其教学效果,改进教学方法,提高教学质量的绝好机会。毕业的时间一天一天的临近,毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结,但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了,面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师聂松辉对我悉心的指导,感谢老师们给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。第六章 致谢词经过半年的忙碌和设计,不知不觉本次毕业设计已经接近尾声,作为一个本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师聂松辉。他平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,从外出实习到查阅资料,设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。虽然我的设计较为简单,但是聂松辉老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩聂松辉老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢和我一起作毕业设计的李超同学,她在本次设计中勤奋工作,克服了许多困难来完成此次毕业设计,并承担了大部分的工作量。如果没有她的努力工作,此次设计的完成将变得非常困难。 然后还要感谢大学四年来所有的老师,为我们打下机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们!最后感谢湘潭大学四年来对我的大力栽培。参考文献资料1 机械工程手册第 6 卷,机械工业出版社,19822 阮忠唐等编机械无级变速器 ,机械工业出版社,19833 第五设计院编, 机械结构图册减速器,国防工业出版社,19744 机械零件设计手册 ,冶金工业出版社,19825 机械设计-课程设计课题及指南 ,上海交通大学机械设计教研室6 北京机床研究所编:机械无级变速器(参考资料)19757 陕西机械学院:机械工程手册 “摩擦轮传动及机械无级变速器”章(征求意见稿)1975.5附录: 文献翻译部分中文翻译1.摘要自 1996 年起,当第一个应用 CVT 变速技术的农业拖拉机展出后,该类型的变速技术就一直在增加。所有公司都将该变速技术应用在它们的产品系列。然而,很少有技术文件能解释其基本的操作。所有公司奥费尔他们在他们的产品范围。然而,很少有技术文件,说明其运作的基本知识。这份报告表明,所有类型的 CVT 变速器:非电分体式和权力分割的,以及 3 个农用拖拉机,液压机械功率分裂传输(3 主动轴,行星耦合输入;积极利用 3 种轴,行星和 4 个输出耦合主动轴) 。报告还描述了一个 CVT 变速箱,采用 3 轴功率活跃,分裂系统以及它们之间的基本关系式的设计参数。 2010 年官方版权由 Elsevier 出版有限公司对ISTVS 代表。保留所有权利。关键词:无级变速器,变速箱,液压机械功率分流传动,液压无级变速器,牵引传动2. 介绍自诞生之日起,在农业变速拖拉机研制就与农业需求相结合,用发动机和变速箱来改良拖拉机的性能,使得有更多的踩变速器齿轮。由于电脑技术的应用到拖拉机的生产,使得 j机械自动化管理这两个因素变成可能。然而,让拖拉机凭借着高数量的齿轮转移到另一个地方液压制动管传输是必要的。在这种情况下,CVT 技术在农业拖拉机上的应用为完整的管理和对驾驶战略铺平了道路,并提高了劳动生产率和舒适度。CVT 在运输业从 1996 年被应用于农业拖拉机开始。贡献是多方面的,尤其是它那令人惊叹的创意,这与它作为一辆汽车的价值无关。它和其他的技术的不同在于它更容易使用。芬特的蔡司是因为它的创意令人惊讶,它是不相关的汽车,以它的等效。它分为两方面的力量和稍后再加入。它是创新的,但更容易使用,而不是理解。然后,斯太尔病例的 S - Matic 的来到了一系列生产,这也是一个权力分割,但是非常不同。另一方面,在德国,克拉斯有车,有一个类似的传输Xerion:人机界面,后来导致航模- II 的。一类同时它取代了 ZFECCOM 无级变速器。然后,约翰迪尔被纳入无级变速家庭有两个传输 AUTOPOWR 这是在外面,相对于管理和驾驶策略相同,但里面的不同。后来,道依茨介绍了 Agrotron 台视和新荷兰引进了 TM 系列传输连续生产能力达 8000 吨。最近,梅西弗格森已经开发敦南电视传输和麦考密克已开发VTX。其结构是在德国提出年鉴农业工程。这些类型的传输一直深受农民的欢迎,因其明显的优势,例如它们舒适,易于操作,并满足了最多样化的需求。然而,因为缺乏系统的理论研究,这种传输技术的推广受到了限制。2. CVT 传输的类型CVT 传输的主要特征是无段式的速度变化。 一个允许无限的连续的可变单位齿轮比,一定被允许的。有 CVT 传输系统的不同类型哪一个能依照一些标准被分类:1) 力量流程。2) variator 的类型。3) 它的成份的性质。分类的第一个标准是动力流程 。在非开式类型中,只有一条路径为这个使流过有动力。 这些 CVT 被提出当做 桥对桥 式的. 在相反者身上,在分散的类型中,动力在两条路径中被分离然后再合并。此外,有混合流程 CVT,已经两动力流程让它操作的路径 (刹车和抓紧)在不同的模态中,像是分散的或非开式的,或在一些其他式样 .环形的运输 的两类型存在,机械的而
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