喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 機(jī)械菱錐式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 誠(chéng) 信 聲 明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。 作者簽名： 日期：2017年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 題目： 機(jī)械菱錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 基本任務(wù)及要求： 1、 查閱文獻(xiàn)15篇以上，并寫(xiě)出文獻(xiàn)綜述，開(kāi)題報(bào)告并編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份 2、 已知原始數(shù)據(jù)：輸入功率P=3kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1000rpm，調(diào)速范圍R=12 3、 熟悉和掌握菱錐式無(wú)級(jí)變速器的工作原理和相關(guān)性能的知識(shí) 4、 以UG或SolidEdge三維CAD軟件為平臺(tái)，建立整機(jī)的數(shù)字化模型 5、 三維建模，一張A0裝配圖紙及其零件圖，共計(jì)2張A0圖量 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 1．第1周 布置任務(wù)，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，熟悉課題與基礎(chǔ)資料 2．第2－3周 查閱資料、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 3．第4－8周 進(jìn)行討論和制定設(shè)計(jì)方案，學(xué)習(xí)和使用三維建模軟件 4．第9－11周 對(duì)變速器總體方案設(shè)計(jì)與論證，總裝配圖設(shè)計(jì)和繪制、零部件圖繪制 5．第12－14周 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6．第15周 論文評(píng)閱，畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整理、歸檔 7．第16周 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 目 錄 摘要 I 第1章 概 論 1 1.1 無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 1 1.2 無(wú)級(jí)變速器類(lèi)型 1 1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的性能參數(shù) 4 1.4 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研究現(xiàn)狀 5 1.5 課題的研究?jī)?nèi)容和要求 6 第2章 菱錐式無(wú)級(jí)變速器工作原理 8 2.1 無(wú)級(jí)變速器的工作原理 8 2.2 菱錐無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11 2.3 菱錐無(wú)級(jí)變速器的變速原理 12 第3章 菱錐無(wú)級(jí)變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 15 3.2 變速器基本型號(hào)的確定 15 3.3 菱錐與主動(dòng)輪結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 15 3.4 輸入側(cè)加壓裝置 16 3.5 輸出側(cè)加壓裝置 17 3.6 強(qiáng)度校核計(jì)算 17 3.7 輸入、輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.8 輸入、輸出軸上軸承的選用 19 第4章 主要零件的校核 20 4.1 輸出、輸入軸的校核 20 4.2 軸承的校核 21 第5章 菱錐無(wú)級(jí)變速器的三維建模 22 5.1 箱體的三維建模步驟 22 5.2 零件圖的三維建模 22 5.3 裝配技術(shù) 25 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 I 機(jī)械菱錐式無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要：機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種能適應(yīng)工藝要求多變、工藝流程機(jī)械化和自動(dòng)化發(fā)展以及改善機(jī)械工作性能的一種通用傳動(dòng)裝置。本文簡(jiǎn)要介紹了菱錐式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)計(jì)算的方法、材質(zhì)及潤(rùn)滑等方面的知識(shí)，并以此作為本次無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)采用的是以菱形錐輪作為中間傳動(dòng)元件，通過(guò)改變錐輪的工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器。本文分析了在傳動(dòng)過(guò)程中變速器的主動(dòng)輪、菱錐、和外環(huán)的工作原理和受力關(guān)系；詳細(xì)推導(dǎo)了實(shí)用的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)的計(jì)算公式；并針對(duì)設(shè)計(jì)所選擇的參數(shù)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算；繪制了所計(jì)算的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器的裝配圖和主要傳動(dòng)元件的零件圖，將此變速器的結(jié)構(gòu)和工藝等方面的要求表達(dá)得更為清楚。由于機(jī)械無(wú)級(jí)變速器絕大多數(shù)是依靠摩擦傳遞動(dòng)力，故承受過(guò)載和沖擊的能力差，且不能滿足嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求。 這種無(wú)級(jí)變速器有良好的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，完全可以作為批量生產(chǎn)的無(wú)級(jí)變速器。其主要特點(diǎn)是：1.變速范圍較寬；2.恒功率特性好；3.可以升、降速，正、反轉(zhuǎn)。4.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，抗沖擊能力較強(qiáng)；5.輸出功率較大；6.使用壽命長(zhǎng)；7.調(diào)速簡(jiǎn)單，工作可靠；8.容易維修。 關(guān)鍵詞：機(jī)械無(wú)級(jí)變速器；摩擦式；菱錐錐輪式 I 第1章 概 論 1.1 無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種傳動(dòng)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，以滿足及其或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)以及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動(dòng)功率固定的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應(yīng)驅(qū)動(dòng)力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即要求隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)的減慢攪拌速度）；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)行去區(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（如端面切削機(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)皆需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保持有恒定的張力等）；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(dòng)控制者（如各種各樣半自動(dòng)的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；有為探求獲得最佳效果而需變換速度者（如試驗(yàn)機(jī)械或離心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳效果）；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)律的變化要求而進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或程序控制等。 1.2 無(wú)級(jí)變速器類(lèi)型 為實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，按傳動(dòng)方式可采用液體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)三種方式。 1.2.1液體傳動(dòng) 　　液體傳動(dòng)分為兩類(lèi)：一類(lèi)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(dòng)裝置，適用于中小功率傳動(dòng)。另一類(lèi)為液力式，采用液力耦合器或液力矩進(jìn)行變速傳動(dòng)，適用于大功率（幾百至幾千千瓦）。 液體傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：調(diào)速范圍大，可吸收沖擊和防止過(guò)載，傳動(dòng)效率較高，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：制造精度要求高，價(jià)格較貴，輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩，滑動(dòng)率較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 1 容易發(fā)生漏油。 1.2.2電力傳動(dòng) 電力傳動(dòng)基本上分為三類(lèi)：一類(lèi)是電磁滑動(dòng)式，它是在異步電動(dòng)機(jī)中安裝一電磁滑差離合器，通過(guò)改變其勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)速，這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作維護(hù)方便：滑動(dòng)最大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，不適合長(zhǎng)期負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般只用于小功率傳動(dòng)。 二類(lèi)是直流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)改變磁通或改變電樞電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其特點(diǎn)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(dòng)機(jī)式替代。 三類(lèi)是交流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)變極、調(diào)壓和變頻進(jìn)行調(diào)速。實(shí)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(dòng)電動(dòng)機(jī)變速。其特點(diǎn)是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高，可自動(dòng)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(shí)效率低且運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)，價(jià)格較高，維修需專(zhuān)業(yè)人員。近年來(lái)，變頻器作為一種先進(jìn)、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。 1.2.3機(jī)械傳動(dòng) 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器與液力無(wú)級(jí)變速器和電力無(wú)級(jí)變速器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低廉，傳動(dòng)效率較高，實(shí)用性強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，工作可靠。特別是某些機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在很大范圍內(nèi)具有恒功率的機(jī)械特性（這是電力和液壓無(wú)級(jí)調(diào)速裝置所難達(dá)到的）。因此，可以實(shí)現(xiàn)能適應(yīng)變工況工作，簡(jiǎn)化傳動(dòng)方案，節(jié)約能源和減少污染等要求，但不能從零開(kāi)始變速。機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器按傳動(dòng)原理一般可分為：摩擦式、帶式、鏈?zhǔn)胶兔}動(dòng)式四大類(lèi),約 30種類(lèi)型。 1．摩擦式 摩擦式無(wú)級(jí)變速器是指利用主、從動(dòng)剛性元件(或通過(guò)中間元件)在接觸處產(chǎn)生的摩擦力和潤(rùn)滑油膜牽引力進(jìn)行傳動(dòng)，并可通過(guò)改變其接觸處的工作半徑進(jìn)行無(wú)級(jí)變速的一種變速器。摩擦式無(wú)級(jí)變速器由三部分組成:傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的摩擦變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu);保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置;實(shí)現(xiàn)變速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。它具有各種不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，一般可分為： 直接傳動(dòng)式，即主、從動(dòng)摩擦元件直接接觸傳動(dòng)； 中間元件式，即主、從動(dòng)元件通過(guò)中間元件進(jìn)行傳動(dòng)； 行星傳動(dòng)式，即中間元件作行星運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣或已形成系列進(jìn)行生產(chǎn)的主要有:錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式、多盤(pán)式、轉(zhuǎn)環(huán)直動(dòng)式、鋼球錐輪式、菱錐式、行星錐盤(pán)和行星環(huán)錐無(wú)級(jí)變速器等。 2．鏈傳動(dòng)式 鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器是一種利用鏈輪和鋼質(zhì)撓性鏈條作為傳動(dòng)元件來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械變速裝置。它屬于開(kāi)發(fā)較早、應(yīng)用較多的一種通用型變速器。 鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器由鏈輪和鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和鏈條張緊加壓機(jī)構(gòu)三部分組成。它是通過(guò)主、從動(dòng)鏈輪的兩對(duì)錐盤(pán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。按鏈條結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類(lèi):滑片鏈無(wú)級(jí)變速器、滾柱鏈無(wú)級(jí)變速器、套環(huán)鏈無(wú)級(jí)變速器、擺銷(xiāo)鏈無(wú)級(jí)變速器等幾種。前兩種變速器發(fā)展比較成熟，應(yīng)用廣泛，后兩種變速器體現(xiàn)了鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器的發(fā)展方向。 3．帶傳動(dòng)式 它與鏈?zhǔn)阶兯倨飨嗨?，其變速傳?dòng)機(jī)構(gòu)是由作為主、從動(dòng)帶輪的兩對(duì)錐盤(pán)及張緊在其上的傳動(dòng)帶組成。其工作原理是利用傳動(dòng)帶左右兩側(cè)面與錐盤(pán)接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤(pán)的軸向距離以調(diào)整它們與傳動(dòng)帶的接觸位置和工作半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。它由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中可以說(shuō)是應(yīng)用最廣的一種。 帶式無(wú)級(jí)變速器根據(jù)傳動(dòng)帶的形狀不同，可分為平帶無(wú)級(jí)變速器和 V 帶無(wú)級(jí)變速器兩種類(lèi)型。帶式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、變速范圍大、制造容易、工作平穩(wěn)、易損件少、能吸收振動(dòng)、噪聲低、節(jié)能環(huán)保、帶的更換方便，尤其是它克服了以往各類(lèi)無(wú)級(jí)變速器傳遞功率較小的缺點(diǎn) ,可用于需要中大功率范圍。因而是機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中廣泛應(yīng)用的一種；其缺點(diǎn)是外形尺寸較大而變速范圍較小。 4．脈動(dòng)式 脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)(超越離合器)和調(diào)速機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成的低副機(jī)構(gòu)，故具有以下特點(diǎn)：傳動(dòng)可靠、壽命長(zhǎng)、變速范圍大、調(diào)速精度高、最低輸出轉(zhuǎn)速可為零、調(diào)速性能穩(wěn)定、靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)均可調(diào)速、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造較容易。但它存在著有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，例如：調(diào)速范圍在擴(kuò)大之后，在結(jié)構(gòu)和使用上如何實(shí)現(xiàn)增速變速傳動(dòng)和采用復(fù)合式超越離合器；高速輸出時(shí)不平衡慣性力所引起的振動(dòng)增大，如何避免共振現(xiàn)象；低速輸出時(shí)脈動(dòng)不均勻性顯著增加，如何提高單向超越離合器的承載能力和抗沖擊能力等。國(guó)際上，在機(jī)械式脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器領(lǐng)域，目前以德國(guó)、美國(guó)和日本的技術(shù)水平較高，其成熟技術(shù)以德國(guó)的 GUSA型及美國(guó)的 ZERO-MAX 型系列產(chǎn)品為代表。就目前來(lái)說(shuō)，鑒于結(jié)構(gòu)性能上的局限性，現(xiàn)有脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器主要用于中小功率(18kW 以下)、中低速(輸入n1=1440r/min，輸出 n2=0-1000r/min)、降速型以及對(duì)輸出軸旋轉(zhuǎn)均勻性要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。例如在熱處理設(shè)備、清洗設(shè)備以及化工、醫(yī)藥、塑料、食品和電器裝配運(yùn)輸線等領(lǐng)域的應(yīng)用。 1.3 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的性能參數(shù) 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型比較多，性能的差異也較大，為了能正確判別變速器的性能特點(diǎn)，現(xiàn)將有關(guān)的指標(biāo)參數(shù)分述如下。 （1）機(jī)械特性 是指無(wú)級(jí)變速器在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，其輸出功率P2或轉(zhuǎn)矩T2隨輸出轉(zhuǎn)速n2的變化關(guān)系（一般以P2-n或T2-n曲線表示），也稱(chēng)為輸出特性，是衡量變速器的一個(gè)重要性能指標(biāo)。 1）恒功率特性 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速n2變化時(shí)，輸出功率P2保持恒定，輸出轉(zhuǎn)矩T2隨n2的降低而增大，或者相反。 2）恒轉(zhuǎn)矩特性 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速n2變化時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩T2保持不變。 3）變功率、變轉(zhuǎn)矩特性 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速n2變化時(shí)，輸出功率P2轉(zhuǎn)矩T2按一定規(guī)律（曲線）變化。 4）組合型特性 當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速n2在低速區(qū)段變化時(shí)，具有恒轉(zhuǎn)矩特性，而當(dāng)n2在高區(qū)段變化時(shí)，則有恒功率特性。 上述特性是指變速器輸出轉(zhuǎn)速n2在規(guī)定的主要變速區(qū)段是具有的機(jī)械特性，而不一定是全部變速區(qū)域，例如在高低速兩端就可能出現(xiàn)其他的變化規(guī)律。另外，在變功率、變轉(zhuǎn)矩特性中，輸出轉(zhuǎn)矩T2的最大值不一定對(duì)應(yīng)最低輸出轉(zhuǎn)速n2min。 （2）輸入功率P1與輸入轉(zhuǎn)速n1由于受傳動(dòng)元件的強(qiáng)度所限，目前大部分機(jī)械無(wú)級(jí)變速器傳遞的功率比較小，一般輸入功率P1=0.18~7.5kW,h只有少部分結(jié)構(gòu)類(lèi)型達(dá)到P1=75～100kW,個(gè)別類(lèi)型可達(dá)150kW以上。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一般輸入轉(zhuǎn)速n1=1500r/min或n1=750r/min或小功率時(shí)增高至n1=3000r/min。個(gè)別類(lèi)型可達(dá)n1=7000r/min。 （3）輸出轉(zhuǎn)速n2 一般是指一個(gè)變速范圍或區(qū)段，即n2=n2min～n2max。此中還分為升、降速型和降速型以及可反轉(zhuǎn)或不可反轉(zhuǎn)等。 （4）傳動(dòng)比i21 傳動(dòng)比（有時(shí)也稱(chēng)為減速比）與齒輪傳動(dòng)相反，是采用輸出轉(zhuǎn)速n2與輸入轉(zhuǎn)速n1之比來(lái)計(jì)算的，即 在變速器中，輸出轉(zhuǎn)速可以降低到零，故能得出傳動(dòng)比i21=∞。 （5）變速比Rb （又稱(chēng)為調(diào)速比）Rb是變速器輸出軸上最高轉(zhuǎn)速n2max與最低轉(zhuǎn)速n2min之比值，即 顯然，Rb愈大，變速范圍就愈寬，所以，它也是變速器的一個(gè)重要性能指標(biāo)。 （6）滑動(dòng)率ε與脈動(dòng)度δ 在利用摩擦傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速器中主、從動(dòng)元件之間存在滑動(dòng)，因此導(dǎo)致實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速n2將低于名義轉(zhuǎn)速為了判別這一特性，現(xiàn)以名義輸出轉(zhuǎn)速與實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速n2只差對(duì)名義輸出轉(zhuǎn)速之比稱(chēng)為滑動(dòng)率（又稱(chēng)為滑差率或轉(zhuǎn)差率），以ε表示，即 滑動(dòng)率ε可通過(guò)測(cè)得的實(shí)際轉(zhuǎn)速n2算出一般變化范圍為ε=3%～10%。對(duì)于各種不同的變速器皆有各自的要求和規(guī)定。 對(duì)于采用連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器，其輸出軸的轉(zhuǎn)速是不均勻的。為了衡量這種不均勻性或波動(dòng)程度，引用了性能指標(biāo)參數(shù)脈動(dòng)度δ。脈動(dòng)度用輸出角速度的變化幅度與平均輸出角速度之比值來(lái)表示，即 脈動(dòng)度δ的大小隨所采用的連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)而定，一般脈動(dòng)度應(yīng)為δ<0.1～0.3。 （7）機(jī)械效率η 機(jī)械傳動(dòng)效率η是輸出功率P2輸入功率P1之比，屬于通用的性能指標(biāo)。但是對(duì)于無(wú)級(jí)變速器給出的機(jī)械傳動(dòng)效率，一般是指其最高的效率。 綜上所述可以看出，影響機(jī)械誤解變速器性能的因素較多，故在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要全面考慮。 1.4 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研究現(xiàn)狀 國(guó)外無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展歷史 1958 年.荷蘭達(dá)夫(OAF)公司開(kāi)發(fā)出的橡膠帶式 CVT,后經(jīng)多次改進(jìn),沃爾沃公司將該橡膠帶式 CVT 裝 于 1.4L 發(fā)動(dòng)機(jī)排的沃爾沃 343 汽車(chē)上,但存在普橡膠帶的可靠性和壽命等問(wèn)題魚(yú)待解決。 直到 1987 年日本 富士重工公司、歐洲福特公司、菲亞特公司使用荷蘭 VDT(粕 nDoornesTransmissie)公司金屬帶式 CVT 才 突破了原來(lái)技術(shù)障礙而獲得飛速發(fā)展。 第一代無(wú)級(jí)變速器(CVT)。 國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展歷史 我國(guó)一貫重視無(wú)級(jí)變速器的開(kāi)發(fā),2004 年中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)齒輪協(xié)會(huì)就國(guó)內(nèi)自動(dòng)變速器的研發(fā) 方向達(dá)成了共識(shí):優(yōu)先發(fā)展 AMT 和 CVT,適時(shí)發(fā)展 OCT,適當(dāng)生產(chǎn) AT。 2007 年 9 月,國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、商務(wù)部發(fā)布(鼓勵(lì)進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品目錄》中,自動(dòng)變速器被列為鼓勵(lì) 發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè),享受進(jìn)口貼息優(yōu)惠政策,解決進(jìn)口中企業(yè)融資難的問(wèn)題。 2007 年 12 月.國(guó)家發(fā)改委在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2007 年文本)》征求意見(jiàn)稿中將無(wú)級(jí)變速器等幾 種自動(dòng)變速器類(lèi)列為汽車(chē)零部件關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)制造。 我國(guó)湖南江麓容大車(chē)輛傳動(dòng)有限公司年產(chǎn) 2 萬(wàn)臺(tái)國(guó)產(chǎn) CVT 總裝生產(chǎn)線已建成,正式投產(chǎn),這是國(guó)內(nèi)自主 開(kāi)發(fā)的 CVT,已攻克 CVT 主要技術(shù)難關(guān),具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。 目前處于試生產(chǎn)階段,年底將有批量產(chǎn)品下線, 主要用于力帆、眾泰等自主品牌經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)。該公司定位于 8 萬(wàn)元人民幣以下經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)市場(chǎng),生產(chǎn)適合中 低端市場(chǎng)的高性?xún)r(jià)比產(chǎn)品。 洛陽(yáng)聯(lián)合變速器有限責(zé)任公司成立于 2007 年 5 月。該公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán).開(kāi)發(fā)生產(chǎn)乘用車(chē)用金屬 鋼帶式無(wú)級(jí)變速器。2002 年 1 月我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 CVT 樣機(jī)試車(chē)成功。CVT比例控制改善燃油經(jīng)濟(jì)性的考慮動(dòng)力系統(tǒng)響應(yīng)滯后。在該算法中,修改所需的CVT速比的車(chē)輛速度,估計(jì)時(shí)間延遲后由于動(dòng)力響應(yīng)滯后。此外,加速度映射構(gòu)造來(lái)估計(jì)車(chē)輛加速油門(mén)踏板位置和CVT比率。使用CVT比例控制算法和加速度映射,車(chē)輛性能仿真執(zhí)行評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。發(fā)現(xiàn)這類(lèi)的燃油經(jīng)濟(jì)性可以提高約3.6%的比例控制算法為目標(biāo)。在選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲,燃油經(jīng)濟(jì)性之間的妥協(xié)和…加速度性能是必需的。 1.5 課題的研究?jī)?nèi)容和要求 本設(shè)計(jì)采用的是以菱形錐輪作為中間傳動(dòng)元件，通過(guò)改變錐輪的工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器。本文分析了在傳動(dòng)過(guò)程中變速器的主動(dòng)輪、菱錐、和外環(huán)的工作原理和受力關(guān)系；詳細(xì)推導(dǎo)了實(shí)用的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)的計(jì)算公式；并針對(duì)設(shè)計(jì)所選擇的參數(shù)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算；繪制了所計(jì)算的菱錐錐輪式無(wú)級(jí)變速器的裝配圖和主要傳動(dòng)元件的零件圖，將此變速器的結(jié)構(gòu)和工藝等方面的要求表達(dá)得更為清楚。 目前，工業(yè)自動(dòng)化的不斷提高和無(wú)級(jí)變速器的廣泛應(yīng)用也對(duì)它提出了更高的要求。機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動(dòng)率??；工作可靠，具有恒功率機(jī)械特性和較高的傳動(dòng)效率；維修方便；適用于條件惡劣的應(yīng)用工況。但零部件加工及潤(rùn)滑要求較高，承載能力低，抗過(guò)載及耐沖擊性能較差，故一般適合于中小功率傳動(dòng)。與齒輪變速箱調(diào)速相比，只適用于小功率調(diào)速系統(tǒng)。摩擦式由于主要依靠摩擦而使機(jī)械效率較低；帶式和鏈?zhǔn)接捎谥圃斐杀竞统叽巛^大所以變速范圍較??；脈動(dòng)式由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題依然存在速度脈動(dòng)。 由于機(jī)械無(wú)級(jí)變速器自身的特點(diǎn)已不能完全適應(yīng)各種機(jī)械的工況要求，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，又出現(xiàn)了電力調(diào)速技術(shù)和液壓調(diào)速技術(shù)。在電力調(diào)速技術(shù)中，由于直流調(diào)速技術(shù)的設(shè)備復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難等不足，促使人們尋求一種更為先進(jìn)的調(diào)速方式，即交流調(diào)速技術(shù)的研發(fā)已逐步取代了直流調(diào)速技術(shù)的使用。交流電動(dòng)機(jī)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其最大的缺點(diǎn)是調(diào)速困難。 課題研究的內(nèi)容：機(jī)械菱錐式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；無(wú)級(jí)變速器變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；對(duì)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=1000r/min，調(diào)速范圍Rb=12；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?jiǎng)蚍Q(chēng)，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求；畫(huà)零件圖和裝配圖。 第2章 菱錐式無(wú)級(jí)變速器工作原理 2.1 無(wú)級(jí)變速器的工作原理 無(wú)級(jí)變速器(CVT：Continuous Variable Transmission)與有級(jí)式的主要區(qū)別在于：它的速比不是間斷的，而是一系列連續(xù)的值，譬如可以從3.455一直變化到0.85。CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器簡(jiǎn)單，體積更小，它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒(méi)有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，它主要靠主、從動(dòng)輪和金屬帶或滾輪轉(zhuǎn)盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化。 　　其原理是與普通的變速箱一樣大小不一的幾組齒輪在操控下有分有合，形成不同的速比，像自行車(chē)的踏板經(jīng)大小輪盤(pán)與鏈條帶動(dòng)車(chē)輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。由于不同的力度對(duì)各組齒輪產(chǎn)生的推力大小不一，致使變速箱輸出的轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)不分檔次的徐緩轉(zhuǎn)動(dòng)。 　　CVT采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，即當(dāng)棘輪變化槽寬肘，相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正無(wú)級(jí)化了，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，零件少，與AT比較具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。但CVT的缺點(diǎn)也是明顯的，就是傳動(dòng)帶很容易損壞，不能承受較大的載荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽車(chē)，因此在自動(dòng)變速器占有率約4以下。近年來(lái)經(jīng)過(guò)各大汽車(chē)公司的大力研究，情況有所改善。CVT將是自動(dòng)變速箱的發(fā)展方向。 　　國(guó)內(nèi)目前有多款車(chē)型裝備了CVT，如東風(fēng)日產(chǎn)天籟、軒逸、奇駿等全系列車(chē)型，一汽大眾奧迪，廣汽本田飛度，南汽菲亞特西耶那、帕力奧，奇瑞旗云等。 CVT的工作原理  CVT (Continuously Variable Transmission) 即無(wú)級(jí)變速器，是能在保持發(fā)動(dòng)機(jī)的低油耗和低轉(zhuǎn)速的同時(shí)連續(xù)無(wú)級(jí)改變速比的變速器。  CVT技術(shù)目前只能用在小排量汽車(chē)上的，而各個(gè)汽車(chē)廠商針對(duì)CVT都有了不同的叫法，當(dāng)然也會(huì)根據(jù)他們自己情況作出改動(dòng)啦，比如本田就叫eCVT，而日產(chǎn)日產(chǎn)則稱(chēng)為Hyper CVT。   人們平時(shí)乘車(chē)時(shí)所關(guān)心的是油耗、動(dòng)力以及車(chē)的駕駛性能。但是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，油耗、動(dòng)力、駕駛性能有其各自最佳轉(zhuǎn)數(shù)范圍。發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)試范圍是扭矩曲線的峰值部分，通常也是指發(fā)動(dòng)機(jī)的高速領(lǐng)域。但另一方面，油耗也是有其最佳 圍的。不知大家是否聽(tīng)說(shuō)過(guò)"合理油耗駕駛"一詞。當(dāng)車(chē)在高速路上以時(shí)速 80km 行駛時(shí)并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在 2500 轉(zhuǎn)左右，半油門(mén)狀態(tài)時(shí)，即維持了最小限度的馬力又不浪費(fèi)汽油的高效率發(fā)揮，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處?kù)蹲罴堰\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果以此狀態(tài)在一般路面上行駛的油耗也能令人滿意，但是，對(duì)於裝配了只有4、5檔變速器的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，這是相當(dāng)困難的問(wèn)題。解決此問(wèn)題的最好方式就是使用CVT (無(wú)級(jí)變速器) 。CVT可以在維持最佳油耗下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)變檔的連續(xù)變速。而且，CVT在提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到發(fā)揮最佳功率的 圍時(shí)，可以選擇全功率狀態(tài)下的行駛。普通車(chē)在傾斜路面上行駛，會(huì)發(fā)生3檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)高，4檔時(shí)馬力不足的尷尬局面。而自動(dòng)變速的車(chē)輛，變速箱會(huì)在3檔4檔之間往返，車(chē)子的變速處?kù)恫环€(wěn)定的狀態(tài)。安裝了CVT的話，在保持發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳動(dòng)力領(lǐng)域的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，使駕駛者能夠真正享受輕松駕駛的感受。  只有在提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的情況下，才能夠?qū)崿F(xiàn)全動(dòng)力的駕駛。例如在盤(pán)山路上，就會(huì)出現(xiàn)用3檔發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)高，用4檔動(dòng)力不足的現(xiàn)象。這就是使用自動(dòng)變速器 (AT) 的車(chē)輛自動(dòng)改變檔位而處?kù)恫环€(wěn)定的狀態(tài)。CVT可以在保持發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的無(wú)級(jí)傳遞，從而實(shí)現(xiàn)順暢駕駛。 通常的自動(dòng)變速器是有檔變速，通過(guò)幾個(gè)齒輪來(lái)決定變速比。CVT是通過(guò)改變2個(gè)滑輪的槽的寬度而實(shí)現(xiàn)變速比的無(wú)級(jí)次改變，從而可以按駕駛的狀況得到最佳驅(qū)動(dòng)力。通常這2個(gè)滑輪受到的力量非常大，通過(guò)改變2個(gè)滑輪的槽的寬度，使加在滑輪上的鋼帶的輸入軸/輸出軸的各直徑間實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)連續(xù)變化，按各種狀況選擇最佳的變速比行駛，就像帶有變速器的自行車(chē)的齒輪變成無(wú)級(jí)變速齒輪一樣。由於是無(wú)級(jí)變速，在換檔時(shí)完全沒(méi)有變速的沖擊，行駛非常平穩(wěn)。通常的4檔AT轎車(chē)是將4個(gè)檔的齒輪按行駛狀態(tài)進(jìn)行變速。而CVT是無(wú)級(jí)變速，所以不會(huì)出現(xiàn)上坡時(shí)檔位在3檔、4檔之間來(lái)回變化的情況。這種無(wú)齒的變速器，實(shí)現(xiàn)了扭矩的零損失傳遞，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)有力的行駛，對(duì)於汽車(chē)工業(yè)是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)。 全電子控制提高了駕駛性能并同時(shí)降低了油耗。一般CVT的變速控制、油壓控制、固定控制全部由電子控制，從而實(shí)現(xiàn)了按駕駛情況選擇速比的最佳選擇。 由於傳統(tǒng)的CVT采用的是沒(méi)有增大扭矩作用的電磁離合器，在起步時(shí)缺乏強(qiáng)有力的扭矩，所以起步加速性較差。CVT采用了液壓變矩器，其增加扭矩的作用使起步加速性能有很大的提高。液壓變矩器的超低扭力使傳統(tǒng)CVT所不擅長(zhǎng)的斜坡起步、倒車(chē)入庫(kù)等性能也得到了提高。 它的內(nèi)部并沒(méi)有傳統(tǒng)變速箱的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而是以?xún)蓚€(gè)可改變直徑的傳動(dòng)輪，中間套上傳動(dòng)帶來(lái)傳動(dòng)。基本原理是將傳動(dòng)帶兩端繞在一個(gè)錐形帶輪上，帶輪的外徑大小靠油壓大小進(jìn)行無(wú)級(jí)的變化。起步時(shí)，主動(dòng)帶輪直徑變?yōu)樽畲笾睆剑粍?dòng)帶輪變?yōu)樽钚?，?shí)現(xiàn)較高的傳動(dòng)比。隨著車(chē)速的增加和各個(gè)傳感器信號(hào)的變化，電腦控制系統(tǒng)來(lái)斷定控制兩個(gè)帶輪的控制油壓，最終改變帶輪直徑的連續(xù)變化，從而在整個(gè)變速過(guò)程中達(dá)到無(wú)級(jí)變速。 　　而錐形帶輪之間的傳動(dòng)帶，在過(guò)去的一段時(shí)間，由于材質(zhì)的原因，所受的拉力有限，所能承受的扭矩有限，只能用在摩托車(chē)式小排量車(chē)上。近些年來(lái)，隨著材料技術(shù)、加工工藝的不斷提高，生產(chǎn)出特殊材料制造的剛制傳動(dòng)帶和錐型帶輪。徹底實(shí)現(xiàn)了大功率、大扭矩轎車(chē)的要求。 CVT最大的特點(diǎn)是無(wú)級(jí)控制輸出的速比，在行駛中達(dá)到行云流水的感覺(jué)，從而沒(méi)有了換檔的感覺(jué)。乘員感覺(jué)不到換檔沖擊，動(dòng)力銜接連貫。這樣CVT在行駛時(shí)增加了舒適性，加速也會(huì)比自動(dòng)變速器快。 CVT系統(tǒng)主要包括主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個(gè)金屬片構(gòu)成。主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動(dòng)，另一側(cè)則固定?？蓜?dòng)盤(pán)與固定盤(pán)都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來(lái)與V型金屬傳動(dòng)帶嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸輸出的動(dòng)力首先傳遞到CVT的主動(dòng)輪，然后通過(guò)V型傳動(dòng)帶傳遞到從動(dòng)輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車(chē)輪來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。工作時(shí)通過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的可動(dòng)盤(pán)作軸向移動(dòng)來(lái)改變主動(dòng)輪、從動(dòng)輪錐面與V型傳動(dòng)帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動(dòng)比。可動(dòng)盤(pán)的軸向移動(dòng)量是由駕駛者根據(jù)需要通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動(dòng)輪、從動(dòng)輪液壓泵油缸壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的工作半徑可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。 　　在金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)中，從動(dòng)油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力高效、可靠的傳遞。主動(dòng)油缸控制主動(dòng)錐輪的位置沿軸向移動(dòng)，在主動(dòng)輪組金屬帶沿V型槽移動(dòng)，由于金屬帶的長(zhǎng)度不變，在從動(dòng)輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)速比的連續(xù)變化。 　　汽車(chē)開(kāi)始起步時(shí)，主動(dòng)輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動(dòng)比，從而保證驅(qū)動(dòng)橋能夠有足夠的扭矩來(lái)保證汽車(chē)有較高的加速度。隨著車(chē)速的增加，主動(dòng)輪的工作半徑逐漸減小，從動(dòng)輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動(dòng)比下降，使得汽車(chē)能夠以更高的速度行駛。 2.2 菱錐無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 菱錐變速器的輸入軸與輸出軸位于同一軸線上，采用了中間體并列分流的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、單位體積的承載能力大。 菱錐的形狀是對(duì)稱(chēng)的，兩側(cè)椎體的接觸母線A和B平行，而且相對(duì)于輸入和輸出軸傾斜安裝。因?yàn)閬?lái)菱錐與主動(dòng)輪和外環(huán)的連線在變速及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中始終與母線A、B垂直，所以主動(dòng)輪和外環(huán)作用在菱錐上的壓緊力、互相抵消，菱錐及其心軸不受彎曲力矩作用。這樣，菱錐心軸和菱錐之間的滾針軸承幾乎沒(méi)有磨擦損失。圖3-51是菱錐裝在支架上的情況。 菱錐母線與水平軸線之間的交角很小，通常取=，因輸入和輸出軸的軸承上受到的軸向力很小，僅為法向總壓緊力的1/8,因此，傳遞大功率時(shí)軸承負(fù)載不嚴(yán)重。 采用了兩套鋼球V形槽自動(dòng)加壓裝置，保證了傳動(dòng)件不會(huì)受到不必要的、過(guò)大的預(yù)壓緊力，為提高傳動(dòng)效率與壽命有利。由于加壓裝置的槽升角較大（輸入側(cè)=、輸出側(cè)），而摩擦副處所需的軸向壓緊力又較小，因此加壓裝置的動(dòng)作特別靈敏，抗沖擊能力也較強(qiáng)。 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，變速器可以正反轉(zhuǎn)。 它靠散熱片散熱降溫，并提高殼體剛性。目前，國(guó)外生產(chǎn)的中小型菱錐無(wú)級(jí)變速器（10kW）是與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接的，傳動(dòng)部分靠飛濺潤(rùn)滑；而較大功率者（10kW以上）則有風(fēng)扇冷卻，并用油泵進(jìn)行強(qiáng)迫潤(rùn)滑。油泵的排油端裝有高靈敏度流量開(kāi)關(guān)，當(dāng)排油量下降時(shí)，它立即使主電機(jī)停止。為了適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和沖壓負(fù)載的條件，在電機(jī)與變速器之間裝有磁粉離合器。菱錐變速器的安裝形式有立式和臥式兩種，可根據(jù)需要選用。 2.3 菱錐無(wú)級(jí)變速器的變速原理 ω3 P3 T3 T3 P3 0 2 r23 r21 δ δ b L H (b) (a) α β d1 d3 d 2 1 3 r23 r21 r23 r21 ω1 ω3 O2 O2 O2 ω2 T3 P3 ω2 圖2-1菱錐式無(wú)級(jí)變速器原理 圖2-1為一種型式的菱錐式無(wú)級(jí)變速器。輸入軸1的轉(zhuǎn)速為ω1，菱錐2被壓緊在輸入與輸出軸端部的環(huán)狀空間之間，菱錐2的軸線與輸入軸1的軸線之間的夾角為α，菱錐2繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，菱錐2的水平位置由位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。設(shè)菱錐2與輸入軸環(huán)的接觸點(diǎn)到輸入軸線的距離為0.5d1，菱錐2的接觸半徑為r21；菱錐2與輸出環(huán)的接觸點(diǎn)到輸出軸線的距離為0.5d3，菱錐2的接觸半徑為r23。由圖12.13(b)的尺寸關(guān)系得r21、r23的函數(shù)式分別為r21＝(L－b－H)tanδ，r23＝btanδ，L、H為結(jié)構(gòu)常數(shù)，b為自變量。設(shè)菱錐2作無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的相對(duì)滾動(dòng)，菱錐2與輸入軸環(huán)之間的速度關(guān)系為0.5d1 ω1＝ω2 r21，菱錐2與輸出環(huán)之間的速度關(guān)系為0.5d3 ω3＝ω2 r23，則輸出軸3的轉(zhuǎn)速ω3與傳動(dòng)比i13分別為 當(dāng)菱錐2在水平方向移動(dòng)（在垂直方向也產(chǎn)生附加的移動(dòng)）時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。該種無(wú)級(jí)變速器傳遞的功率可達(dá)37 KW，機(jī)械效率為0.8～0.93，傳動(dòng)比在0.8～7之間。設(shè)P3、T3分別表示輸出軸3的功率與轉(zhuǎn)矩，則菱錐式無(wú)級(jí)變速器的機(jī)械特征如圖12.14所示。 圖2-2為菱錐在支架上的分布；圖2-3示為菱錐無(wú)級(jí)變速器的兩種結(jié)構(gòu)，變速器的主要元件是主動(dòng)輪3、菱錐4和外環(huán)8。菱錐一般為3～8個(gè)圓周方向均布支撐在支架11上。鋼球V形槽加壓裝置2的加壓盤(pán)用鍵聯(lián)接在輸入軸1上，而主動(dòng)輪3則滑套在軸1上，輪3在加壓裝置的作用下以適當(dāng)?shù)膲毫εc菱錐接觸，菱錐4又始終與外環(huán)8保持接觸。外環(huán)8與從動(dòng)輪6之間也是用鋼球V形槽式加壓裝置聯(lián)接的。因此，動(dòng)力由軸1輸入經(jīng)自動(dòng)加壓裝置2傳給3，再依靠摩擦力的作用，經(jīng)菱錐4、外環(huán)8、輸出側(cè)加壓裝置7和從動(dòng)輪6而傳遞到輸出軸5上。 由于菱錐變速器是升、降變速型的，所以采用了兩套自動(dòng)加壓裝置，各傳動(dòng)副之間的壓緊力是與負(fù)載成正比變化的，因而不會(huì)打滑。啟動(dòng)時(shí)的壓緊力是由預(yù)壓彈簧提供的。 圖2-2無(wú)級(jí)變速機(jī)的兩種結(jié)構(gòu) 圖2-3無(wú)級(jí)變速機(jī)的兩種結(jié)構(gòu) 調(diào)速時(shí)，滑動(dòng)齒輪（螺桿）10，通過(guò)支架11上的齒條（螺母）使支架11作水平軸向移動(dòng)，而菱錐4則在隨支架作水平移動(dòng)的同時(shí)，還自動(dòng)地沿菱錐心軸作相對(duì)滑動(dòng)，使菱錐兩側(cè)椎體的工作直徑發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。圖2-4是輸出轉(zhuǎn)速最低和最高時(shí)，菱錐與主、從動(dòng)輪的相對(duì)位置。調(diào)速是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行的。 圖2-4 高低速輸出軸 第3章 菱錐無(wú)級(jí)變速器部分零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 要求：輸入功率 P1=3 kW； 同步轉(zhuǎn)速 n=1000r/min; 調(diào)速范圍 Rn=12（升1.55降3.87）。 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y100L1-4系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 表3-1裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/KW 滿載轉(zhuǎn)速r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩 額定轉(zhuǎn) 矩 最大轉(zhuǎn) 矩 額定轉(zhuǎn) 矩 質(zhì)量/Kg Y100L1-4 3 1430 2.2 2.3 34 3.2 變速器基本型號(hào)的確定 輸入轉(zhuǎn)速 n1 =1430 r/min 輸出轉(zhuǎn)速 n2 = n1×1.55~ n1×1/3.87=370~2217 r/min 變速器型號(hào)根據(jù)［2］P67 表25.2-27選擇型號(hào)K2.5。 3.3 菱錐與主動(dòng)輪結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 菱錐個(gè)數(shù) 由［1］表25·2-30 z=6； 菱錐心軸傾斜角 由［1］表25·2-30 α=45°； 菱錐母線與水平線夾角 由［1］表25·2-30 β=7°； 錐頂半角 θ=α－β=45－7=38°； 菱錐的工作高度 由［1］表25·2-30 h=45mm； 菱錐與錐輪接觸寬度 由［1］表25·2-30 b=2mm； 主動(dòng)輪工作直徑 由［1］表25·2-30 D1=85mm； 主動(dòng)輪接觸圓弧半徑 R1=0.5 D1=42.5mm； 從動(dòng)環(huán)工作直徑 由［1］表25·2-30 D2=174.3mm； 從動(dòng)環(huán)接觸圓弧半徑 ； 菱錐最小工作直徑 ； 菱錐最大工作直徑 ； 菱錐長(zhǎng)度 L=2hsinθ=55.4mm； 菱錐最小直徑 d x=hsecθcos2θ=13.8mm； 菱錐最大直徑 d s =h/cosθ=57.1mm； 菱錐孔徑 按照滾正軸承選取 φ=14mm； 菱錐母線有效工作長(zhǎng)度 ； 菱錐沿本身軸向移動(dòng)量 ； 菱錐與支架凸緣 C1 =5mm； 菱錐支架凸緣間距離 Ha=L+Sa +2C1=69.5mm； 菱錐支架水平移動(dòng)總量 ； 圖3-1 菱錐 3.4 輸入側(cè)加壓裝置 鼓形滾子中心圓直徑 dp1=0.7D1=59.5mm； 鼓形滾子直徑 dq1=1/7 D1=12.1取dq1=12； 鼓形滾子個(gè)數(shù) z1=6； 槽升角 取λ1=25°； 圖3-2 鼓型加壓滾子 3.5 輸出側(cè)加壓裝置 鋼球中心圓直徑 dp2=1.1D1=192mm； 鋼球直徑 dq2=1/12D1=17.4取dq2=16； 鋼球個(gè)數(shù) z2=6； 槽升角 取λ1=15°； 3.6 強(qiáng)度校核計(jì)算 接觸點(diǎn)曲率半徑 ； 當(dāng)量曲率半徑 ； 正壓力 ； 接觸應(yīng)力 菱錐與主動(dòng)盤(pán)接觸處：， 菱錐與外環(huán)接觸處：； 許用接觸應(yīng)力由［1］表25·2-22查取[σj]=1800,上述兩項(xiàng)計(jì)算結(jié)果均滿足σmax≤[σj]。 3.7 輸入、輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輸入軸： n=1500r/min,P=2.2Kw ， 根據(jù)查表15-3，選用45鋼，調(diào)度處理 取　 輸出軸的最小直徑顯然是它裝聯(lián)軸器處軸的直徑，據(jù)此選聯(lián)軸器型號(hào) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ,查表14-1，取=1.3 T=950000=28650Nmm =37245 Nmm 由于， n ［n］,因有鍵存在，軸的尺寸需加大3%～5%，查［6］表11-4～11-14 彈性柱銷(xiāo)選LX2，其孔徑取25mm,則最小軸徑段取25mm,公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速分別為560 Nm,6300r/min。 選長(zhǎng)系列，L=62mm,則軸的長(zhǎng)度取58mm,為了壓在聯(lián)軸器上，查［5］表9-4，b=8, h=7,L=30,公差為h8。 輸出軸的設(shè)計(jì)和輸入軸基本相似。 圖3-3 輸入軸 圖3-4 輸出軸 3.8 輸入、輸出軸上軸承的選用 輸入軸上根據(jù)尺寸結(jié)構(gòu)和受力情況選用深溝球軸承6008及6009； 輸出軸上根據(jù)尺寸結(jié)構(gòu)和受力情況選用深溝球軸承6008，無(wú)內(nèi)圈單列滾針軸承NK19/16。 第4章 主要零件的校核 4.1 輸出、輸入軸的校核 選輸出軸做校核。 輸出軸的載荷分析圖如下圖 圖4-1 軸的校核分析圖 根據(jù)軸的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出截面處的MH,MV及M的值如下表4.1 表4.1截面力矩表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH1=2046N , FNH2=752N FNV1=1587N , FNV2=292N 彎矩M MH1=7180.2N.mm MH2=18800N.mm MV1=3550N.mm MV2=9806.95N.mm 總彎矩 M1 = N.mm M2= N.mm 扭矩T T3=28650N.mm 彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。軸的計(jì)算應(yīng)力按公式計(jì)算。 取 =0.6， =12.6MPa 前已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由表查得。 所以 ，故安全。 4.2 軸承的校核 按手冊(cè)選擇C=4900N的軸承 應(yīng)此軸承的基本額定靜載荷=4000N。驗(yàn)算如下： 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值與Y值。相對(duì)軸向載荷，在表中介于0.07～0.13之間，相對(duì)應(yīng)的e值為0.27～0.31，Y為1.6～1.4。 用線性插值法求Y值。 Y=1.4+=1.6 X=0.56，Y=1.6 求當(dāng)量動(dòng)載荷= 驗(yàn)算軸承的壽命： 符合標(biāo)準(zhǔn)合格。 第5章 菱錐無(wú)級(jí)變速器的三維建模 5.1 箱體的三維建模步驟 1. 選擇（插入/設(shè)計(jì)特征/拉伸）命令，輸入?yún)?shù)，單擊確定按鈕生成如下： 圖5-1 2. 經(jīng)過(guò)一系列插入和拉伸，布爾運(yùn)算，最后進(jìn)行打孔，邊倒圓，鏡像后完成如下： 圖5-2 5.2 零件圖的三維建模 5.2.1 輸出軸的建模設(shè)計(jì) 1.進(jìn)入U(xiǎn)G10.0軟件，創(chuàng)建一個(gè)文件夾，文件名為“zhou”單位選擇“毫米” 圖5-3 2.選擇（插入/設(shè)計(jì)特征/回轉(zhuǎn)）命令，輸入?yún)?shù)，單擊確定按鈕，生成實(shí)體如下： 圖5-3 5.2.2 其他典型零部件如下： 圖5-4從動(dòng)環(huán) 圖5-5菱錐 圖5-6輸入軸 圖5-7角接觸軸承 圖5-8端蓋 5.3 裝配技術(shù) （1）UG裝配模塊不僅能快速組合零部件成為產(chǎn)品，而且在裝配中，可參照其它部件進(jìn)行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并可對(duì)裝配模型進(jìn)行間隙分析、重量管理等操作。裝配模型生成后，可建立爆炸視圖，可將其引入到裝配工程圖中；能對(duì)軸測(cè)圖進(jìn)行局部挖切。 圖5-9裝配圖 5.3.1爆炸圖 圖5-8爆炸圖 總 結(jié) 菱錐無(wú)級(jí)變速具有變速范圍寬、輸出轉(zhuǎn)速低、容量大和功率恒定等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而目前世界上各先進(jìn)工業(yè)國(guó)均對(duì)其進(jìn)行了系列化生產(chǎn)，并獲得了廣泛的應(yīng)用。菱錐無(wú)級(jí)變速器的輸入軸與輸出軸位于同一軸線上，采用了中間體并列分流的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、單位體積的承載能力大。菱錐無(wú)級(jí)變速器采用了兩套自動(dòng)加壓裝置，各傳動(dòng)副之間的壓緊力是與負(fù)載成正比變化的，因而不會(huì)打滑。啟動(dòng)時(shí)的壓緊力是由預(yù)壓彈簧提供的。菱錐的形狀是對(duì)稱(chēng)的，兩側(cè)錐體的接觸母線平行，而且相對(duì)于輸入和輸出軸傾斜安裝。因?yàn)榱忮F與主動(dòng)輪和外環(huán)接觸點(diǎn)的連線在變速及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中始終與母線垂直，所以主動(dòng)輪和外環(huán)作用在菱錐上的壓緊力互相抵消，菱錐及其心軸不受彎曲力矩作用，這樣，菱錐心軸和菱錐之間的滾針軸承幾乎沒(méi)有摩擦損失。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)的最后一次作業(yè)，它既能讓我將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次全面的鞏固，又能讓我在進(jìn)入社會(huì)工作之前增長(zhǎng)一次設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)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(wèn)題的能力。 參考文獻(xiàn) [1] 周有強(qiáng)主編.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1-65. 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[13] 蘇旭平主編.工程材料[M].湘潭：湘潭大學(xué)出版社，2008.1-85. 致 謝 本論文是在指導(dǎo)老師白泉的精心指導(dǎo)下完成的。在此謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x和最誠(chéng)摯的敬意，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；從論文的選題、課題講解、資料收集到最后的論文出稿、圖紙完成，導(dǎo)師都給予了極大的幫助和支持，提出了很多寶貴意見(jiàn)，使論文得以完善。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的作風(fēng)給我留下了深刻印象。在此對(duì)導(dǎo)師付出的辛勤勞動(dòng)和提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境表示衷心地感謝。在本論文進(jìn)行中，同組的同學(xué)也給予了熱情的幫助，在此表示誠(chéng)摯的謝意。 29