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1、自行車無級變速器設(shè)計(jì)管理 摘要：本文在分析各種無級變速器和無級變速自行車的基礎(chǔ)上，把鋼球外錐式無級變速器進(jìn)行部分改裝，從而形成了自行車的無級變速裝置。該裝置通過八個鋼球利用摩擦力將動力進(jìn)行輸入輸出，用一對斜齒輪進(jìn)行分度調(diào)速，從而使自行車在0.75～1.22之間進(jìn)行無級調(diào)速。研究表明：無級變速器被用于自行車方面可以大大改善自行車的使用性能，方便廣大消費(fèi)者使用。 關(guān)鍵字:無級變速自行車；無級變速器 ThedesignoftheCVTonPE10bicycle Keyword:CVTbike;CVT 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)男式自行車的特點(diǎn)選擇合適的傳動比；比較和選擇合

2、適的方案；完成自行車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：傳動比范圍0.75～1.22；變速器尺寸要盡可能小，輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(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。 第二章自行車無級變速器總體方案的選擇 自行車無級變速方式多種多樣，在此，我只選擇了兩種方案供參考，作比較，選出理想方案。該兩種方案分別是鋼球長錐式(RC型)無級變速器和鋼球外錐式無級變速器，分別描述如下。 2.1鋼球長錐式(RC型)無級變速器 鋼球長錐式(RC型

3、)無級變速器 如上圖所示，為一種早期生產(chǎn)的環(huán)錐式無級變速器，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=1500r/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： RC型變速器的機(jī)械特性 2.2鋼球外錐式無級變速器 1,11-輸入，輸出軸2，10-

4、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2-3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，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≤11kw，ε≤4%，η＝0.80～0.92。此種

5、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，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。具體分析如下： 鋼球外錐式無級變速器變速示意圖 主要由兩個錐輪1、2和一組鋼球3（通常為6個）組成。主、從動錐輪1和2分別裝在軸Ⅰ、Ⅱ上，鋼球3被壓緊在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傳動比，由于，所以。調(diào)整支承軸4的傾

6、斜角與傾斜方向，即可改變鋼球3的傳動半徑r1和r2，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。 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，如果此裝置用于自行車，成本會大大的提高，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)槲覀兪沁x用了8個鋼球，曲線槽設(shè)計(jì)見第三章，一個曲線槽跨度是900，也就是說自行車從最大傳動比調(diào)到最小傳動比，需要使

7、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，我們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。 目錄 摘要………………………………………………………………1 Abstract…………………………………………………………1 第一章緒論 1.1機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況…………………………2 1.2機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用………………………3 1.3無級變速自行車研究現(xiàn)狀…………

8、…………………4 1.4畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求……………………………6 第二章自行車無級變速器總體方案的選擇 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………………………………7 2.3兩方案的比較與選擇…………………………………9 第三章自行車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………………10 3.2加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………11 3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………12 3.4輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………13 3.5輸出軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………16 3.6輸入﹑輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算…………………19 3.7輸入﹑輸出軸上端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………20 3.8調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………21 3.9自行車無級變速器的安裝……………………………23 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………24 心得與體會…………………………………………………………25 附錄1翻譯譯文及原文………………………………………………26 2設(shè)計(jì)圖紙