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目錄
第一章緒論 1
§1.1??機(jī)械無級(jí)變速器的發(fā)展 1
§1.2 無極變速的傳動(dòng)意義 1
§1.3 無級(jí)變速研究現(xiàn)狀 2
§1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 3
第二章 無級(jí)變速器總體方案 5
§2.1菱錐錐輪式（Kopp-K）無級(jí)變速器的基本結(jié)構(gòu) 5
§2.2菱錐錐輪式機(jī)械特性、傳動(dòng)效率 6
§2.3 方案的與比較 8
第三章 鋼錐錐輪式無級(jí)變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
§3.1主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
§3.2 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
§3.3 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13
§3.4 端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
§3.5 Kopp-k變速器的調(diào)速操縱機(jī)構(gòu) 15
第四章 主要零件的校核 16
§4.1求軸上載荷 16
§4.2 軸承的校核 18
參 考 文 獻(xiàn) 19
機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 20
致謝 21
鋼錐錐輪式的無級(jí)變速器的傳動(dòng)與設(shè)計(jì)
摘要:鋼錐輪式無級(jí)變速器的設(shè)計(jì)是在鋼球錐輪式（Kopp-K）無級(jí)變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是由瑞士人J.E.Kopp 發(fā)明的。剛錐錐輪式的變速器是一種結(jié)構(gòu)簡單的定軸摩擦輪系，而且菱錐的形狀是對(duì)稱的，變速過程中菱錐與主動(dòng)輪、外環(huán)接觸點(diǎn)的連線總是與菱錐母線正交的，因而事傳動(dòng)計(jì)算大為簡化。它具有變速范圍寬、傳動(dòng)效率高、噪聲低、輸出轉(zhuǎn)速低、容量大和功率恒定的等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，目前已較多地應(yīng)用于車輛、拖拉機(jī)和工程機(jī)械、船舶、機(jī)床、輕紡化工業(yè)機(jī)器、起重機(jī)械和實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。世界上各先進(jìn)工業(yè)國均已對(duì)其系列化生產(chǎn)，并獲得了廣泛的應(yīng)用。本文首先介紹了無級(jí)變速器的發(fā)展概括，然后就剛錐錐輪式無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)原理以及變速原理進(jìn)行了分析與計(jì)算。
關(guān)鍵詞：剛錐無級(jí)變速器 傳動(dòng)原理 計(jì)算 校核
Cone cone wheel of the CVT transmission and Design
Abstract：Cone wheel design is CVT ball cone wheel (Kopp-K) on the basis of continuously variable transmission developed, it was invented by the Swiss JEKopp. Cone Cone wheel of the transmission just a simple friction wheel fixed axis system, and the shape of diamond is symmetrical cone, the cone and speed the process of diamond wheel, outer contact point of the connection always Ling cone distance orthogonal and, therefore, greatly simplified the calculation do drive. It has a speed range, high transmission efficiency, low noise, low output speed, large capacity, and power advantages, such as a constant. So, now used in more vehicles, tractors and construction machinery, ships, machine tools, textile chemical industry, machinery, lifting machinery and laboratory equipment. The advanced industrial countries in the world have its series production, and received a wide range of applications. This paper describes the development of CVT general, and then just tapered cone CVT wheel structure, principle and variable speed drive principle is analyzed and calculated.
Key words: rigid cone CVT principles calculation check
第一章緒論
§1.1??機(jī)械無級(jí)變速器的發(fā)展
機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)是使機(jī)器的速度連續(xù)可調(diào)節(jié)并使其盡可能以最佳方式工作，滿足最佳工作需要的機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)。如今機(jī)械無極變速傳動(dòng)不僅常常在紡織、食品造紙、印刷、橡膠、塑料等輕工業(yè)部門中應(yīng)用，而且也用于運(yùn)輸機(jī)械、工作母機(jī)（車床、磨床等）、化工機(jī)械（反應(yīng)罐、攪拌機(jī)、分離機(jī)等）、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、工程機(jī)械上，就連儀器裝置、實(shí)驗(yàn)及航空、航天設(shè)備上都有所應(yīng)用。為了節(jié)能和簡化操縱，國外已將機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)應(yīng)用在汽車變速上。
國內(nèi)無級(jí)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)剑C(jī)械的多盤式以及切削機(jī)床的Kopp型無級(jí)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(tái)。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(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)各種類型機(jī)械無級(jí)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(jí)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(tái)左右，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需要。與此同時(shí)，無級(jí)變速器專業(yè)協(xié)會(huì)、行業(yè)協(xié)會(huì)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(huì)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)：
我國紡織工業(yè)系統(tǒng)自1960年開始對(duì)PIV型鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器進(jìn)行了仿制，已系列生產(chǎn)多年。1975年開始，國內(nèi)有關(guān)機(jī)床研究所及高等院校，研制成功了Kopp-B、Kopp-K、FU等型號(hào)無級(jí)變速器，曾經(jīng)在萬能銑床和車床上安裝使用過。1985年國內(nèi)生產(chǎn)擺線減速器的有關(guān)工廠，自日本一進(jìn)了多盤式（Beier）無級(jí)變速器。1986以來，國內(nèi)高等院校、研究機(jī)關(guān)床廠、齒輪廠研制成功了行星無級(jí)變速器（XYZW型、RX型、SC型等），并已投入小批量生產(chǎn)。至今，國內(nèi)各類機(jī)械無級(jí)變速器年產(chǎn)量已達(dá)兩萬臺(tái)以上，生產(chǎn)和研究此類產(chǎn)品的工廠、研究所和高等院校已有百余家，逐漸形成了與電動(dòng)機(jī)組成為一個(gè)整體不見的新型機(jī)械行業(yè)。
§1.2 無極變速的傳動(dòng)意義
無極變速傳動(dòng)是指在某種控制作用下，是機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極值范圍內(nèi)的連續(xù)變化的傳動(dòng)方式。而無級(jí)變速器是這樣的一種裝置，它具有主動(dòng)和從動(dòng)兩根軸，并通過能傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（固體、流體、電磁流）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來，以傳遞動(dòng)力。當(dāng)對(duì)主、從動(dòng)軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，即可使兩軸間的傳動(dòng)比發(fā)生變化(在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化)。用固體作為中間介質(zhì)的變速器稱為機(jī)械無級(jí)變速器。它和定傳動(dòng)比傳動(dòng)及有級(jí)變速傳動(dòng)（他只有有限的幾種傳動(dòng)比）相比，能夠根據(jù)工作需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換速度，以適應(yīng)輸出和外界負(fù)荷變化的要求；因而在現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)占有重要地位。
無極變速傳動(dòng)主要用于下列場合:
1.工藝參數(shù)的多變的機(jī)器，例如，通用機(jī)床因工件和刀具的材料、尺寸及切削性能的不同，具有變速范圍（輸出軸的最高與最低速比值）Rb=50~100d的傳動(dòng)，以便按不同的工藝參數(shù)合理的工作速度。
2.要求轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的機(jī)器，例如，端面車床、漿紗機(jī)、薄膜制造機(jī)、連續(xù)水洗機(jī)和干燥機(jī)等，要求以恒定的線速度車削端面或卷退繞線材，以保證良好的表面光潔度或恒張力的機(jī)械。
3.探求最佳的工作速。
4.協(xié)調(diào)幾臺(tái)機(jī)器或一臺(tái)機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)中幾個(gè)運(yùn)動(dòng)單元之間的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
5.緩速起動(dòng)和便于越過共振區(qū)等，對(duì)于具有大慣性或帶負(fù)載起動(dòng)的機(jī)器采用無級(jí)變速傳動(dòng)后，可以在很低的轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)。
6.實(shí)現(xiàn)機(jī)械的模擬計(jì)算，主要用于各種運(yùn)算機(jī)構(gòu)，如摩擦球式向量分解機(jī)構(gòu)、微分機(jī)構(gòu)及積分機(jī)構(gòu)等。
7.有振動(dòng)和沖擊、帶負(fù)載起動(dòng)以及負(fù)載條件惡劣的場合。
由上可見：采用無級(jí)變速傳動(dòng)有利于簡化變速傳動(dòng)方案、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、合理利用動(dòng)力和節(jié)約能源（根據(jù)導(dǎo)在汽車與拖拉機(jī)上采用了主、從動(dòng)軸上分別裝有速度反應(yīng)器和轉(zhuǎn)矩反應(yīng)器的帶式自動(dòng)調(diào)速變速器后，可節(jié)約燃料約8.99%）和實(shí)現(xiàn)遙控及自動(dòng)控制。同時(shí)也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
§1.3 無級(jí)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(duì)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(huì)由CVT替代手動(dòng)變速箱（MT）和有級(jí)自動(dòng)變速箱（AT），無級(jí)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(dòng)變速箱技術(shù)，也就還沒有形成市場所需成熟的汽車自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(jí)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(duì)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(tái)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(dòng)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(duì)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(duì)的優(yōu)勢, 擁有85 %以上的市場份額; 綦江齒輪傳動(dòng)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(jí)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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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
由于機(jī)械無級(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。
隨著社會(huì)化大生產(chǎn)的發(fā)展，生產(chǎn)制造技術(shù)的日益復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)一步提高，這就要求生產(chǎn)機(jī)械能夠在工作速度、定位精度、快速啟動(dòng)和制動(dòng)、控制靈活性和自動(dòng)化水平等方面達(dá)到更高水平，力求既能夠具有良好的驅(qū)動(dòng)性能，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作最優(yōu)化，同時(shí)也能夠把人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來。因此，人們努力尋找解決交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速難的問題，從而出現(xiàn)了更先進(jìn)的變頻調(diào)速、伺服控制調(diào)速等新技術(shù)。交流變頻調(diào)速的理論基礎(chǔ)是壓頻比一定的變頻調(diào)速方法。目前變頻調(diào)速控制器主要采用以下控制結(jié)構(gòu):交一交變頻和交一直一交變頻，變頻控制可分為兩類:脈沖幅值調(diào)節(jié)方式(PAM)和脈寬調(diào)制方式(PWN)，后一種是目前變頻控制中應(yīng)用最多的一種方式。這兩種控制方式基本上是基于異步電動(dòng)機(jī)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，其運(yùn)行動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不高，只能適用于一般工況，對(duì)于動(dòng)態(tài)性能要求提高的應(yīng)用場合又出現(xiàn)了交流矢量控制技術(shù)。近十年來，除交流變頻調(diào)速外，交流伺服控制異軍突起，其應(yīng)用已日益廣泛。由于伺服系統(tǒng)在矢量控制的基礎(chǔ)上，通過電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)子位置檢測元件，對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，使得整個(gè)系統(tǒng)具有非常高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，其調(diào)速范圍、輸出力矩等均大大優(yōu)于普通變頻系統(tǒng)。交流伺服調(diào)速方式是當(dāng)今最為先進(jìn)的無級(jí)變速技術(shù)，其公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)使其必將成為日后調(diào)速控制的主要手段。隨著其控制性能的日益完善，特別是信息技術(shù)等諸多功能的開發(fā)順應(yīng)了傳動(dòng)系統(tǒng)控制自動(dòng)化的歷史潮流，因此它必將成為未來調(diào)速技術(shù)的主流。在不斷追求更先進(jìn)、更高效的新型調(diào)速技術(shù)的同時(shí)，需要注意其性能價(jià)格比問題。因此，機(jī)械調(diào)速技術(shù)在一些簡單的、要求不高的單機(jī)、手動(dòng)調(diào)速工況中仍占有一席之地。所以未來的機(jī)械式無級(jí)變速器要求能夠高效地傳遞功率，有較大的變速范圍，調(diào)速性能穩(wěn)定且運(yùn)行平穩(wěn)。采用齒輪嚙合或桿件組合實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速是機(jī)械式無級(jí)變速器今后發(fā)展的一個(gè)方向，因?yàn)檫@種類型的無級(jí)變速器可以實(shí)現(xiàn)無摩擦，高效地傳遞大功率，變速平穩(wěn)，壽命長，變速范圍大且結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。
設(shè)計(jì)要求：輸入功率P=2kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1500rpm，調(diào)速范圍R=10；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，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(dòng)態(tài)無級(jí)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(jí)變速器總體方案
§2.1菱錐錐輪式（Kopp-K）無級(jí)變速器的基本結(jié)構(gòu)
1.傳動(dòng)原理 如上圖所示，主要傳動(dòng)元件為3～8個(gè)沿周向均布的菱錐4，各菱錐兩端有心軸9插入支架11的相應(yīng)孔中并可繞支架轉(zhuǎn)動(dòng)，菱錐內(nèi)、外兩側(cè)分別與主從動(dòng)輪3和從動(dòng)環(huán)8壓緊進(jìn)行傳動(dòng)。主動(dòng)輪3和從動(dòng)環(huán)8分別通過鋼球v形槽自動(dòng)加壓裝置2和7與輸入軸1、輸出軸5聯(lián)接。
工作時(shí)，輸入軸1經(jīng)自動(dòng)加壓裝置2帶動(dòng)套在軸1上的主動(dòng)輪3，通過壓緊產(chǎn)生的摩擦力傳動(dòng)菱錐4和從動(dòng)環(huán)8，再經(jīng)自動(dòng)加壓裝置7傳到輸出軸5.
在主、從動(dòng)兩側(cè)采用兩套自動(dòng)加壓裝置是為了適應(yīng)輸入、輸出進(jìn)行反向傳動(dòng)，保證傳動(dòng)件免受過大的壓緊力，提高傳動(dòng)效率和壽命，而且加壓動(dòng)作靈敏。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
（1）Kopp-k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。
調(diào)速機(jī)構(gòu)是螺桿10及固接于支架11的螺母。調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，通過螺母支架11帶著菱錐4作水平移動(dòng)，從而改變了菱錐內(nèi)、外側(cè)與主動(dòng)輪3和從動(dòng)環(huán)8的接觸位置及工作半徑，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。
2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
Kopp-k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)稱的，兩側(cè)錐體的接觸母線A和B平行，而且相對(duì)與輸入和輸出的傾斜安裝。因?yàn)榱忮F與主動(dòng)輪和外環(huán)接觸點(diǎn)連線ab在變速過程及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終與母線A、B垂直，所以主動(dòng)輪上和外環(huán)作用在菱錐上的壓緊力Q1.Q2互相抵消，菱錐及其心軸不受彎曲力矩的作用。這樣菱錐的心軸和菱錐之間的滾針軸承幾乎沒有摩擦力消失。
菱錐母線與水平軸線的交角很小，通常取因輸入和輸出軸的軸承上受到的力軸向力很小，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、過大的預(yù)壓緊力，對(duì)提高傳動(dòng)效率與壽命有利.由于槽升角較大，而摩擦副處所需要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，變速器可以正反使用。目前，國外生產(chǎn)的中小型Kopp-k無級(jí)變速器是與電動(dòng)機(jī)直接連接的，傳動(dòng)部靠飛濺潤滑；而較大功率者則有風(fēng)扇冷卻，并用油泵進(jìn)行強(qiáng)迫潤滑。油泵的排油端裝有高靈敏度的流量開關(guān)，當(dāng)排油量下降時(shí)，他立即使主電機(jī)停止。為了適應(yīng)廣大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和沖擊負(fù)載的條件。在電機(jī)與變速器之間裝有磁粉離合器。
主要零件的材料和精度。
殼體和端蓋用高級(jí)鑄鐵完成，支架和從動(dòng)輪則用球鑄墨鐵完成，它們均需在粗加工后進(jìn)行退火處理，以防因溫度變化和年久而引起的精度下降。
§2.2菱錐錐輪式機(jī)械特性、傳動(dòng)效率
3. 機(jī)械特性 由于Kopp-k變速器輸出側(cè)加壓裝置的有效工作直徑dp2很大，而且外環(huán)與菱錐內(nèi)接觸，因此可滿足低速大轉(zhuǎn)矩的工作要求，能用于恒功率的傳動(dòng)場合。其典型的輸出特性曲線如上圖所示。對(duì)于同一臺(tái)Kopp-k變速器而言，選取不同的輸出轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩也不相同。
4.傳動(dòng)效率 由于輸入和輸出軸的軸承所受的軸向力很小個(gè)傳動(dòng)的部分能夠進(jìn)行充分潤滑。固其傳動(dòng)效率可高達(dá)80～93%。其典型的效率曲線如上圖所示由圖可見：在中間輸出轉(zhuǎn)速比輸入轉(zhuǎn)速（0.3~1.25）具有較高的傳動(dòng)效率。
使用性能 由于變速器采用了兩套自動(dòng)加壓裝置，避免了傳動(dòng)間過大的預(yù)緊力。在額定功率時(shí)，傳動(dòng)間的接觸應(yīng)力一般不超過16000kg/cm2，小于材料的許用接觸應(yīng)力，而且傳動(dòng)件均采用高硬度的軸承制成，疲勞的破壞可能性很小。因而使用壽命很高。
這種變速器靠支架水平移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，調(diào)速機(jī)構(gòu)簡單、操作方便、手輪操作力矩很小，一般為1.5～4.4kgf-cm。輸出轉(zhuǎn)速可用刻度盤直接讀出。4采用了分冷裝置和油封等保護(hù)的環(huán)節(jié)，因此無需特別留心防塵，出補(bǔ)充指定的潤滑油和定期換油外，機(jī)械部分無需調(diào)整。
§2.3 方案的與比較
剛錐錐輪式式無級(jí)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(dòng)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(jí)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(duì)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(dòng)比調(diào)到最小傳動(dòng)比，需要使其轉(zhuǎn)過900，而普通蝸輪蝸桿傳動(dòng)比是1/8，那么其結(jié)構(gòu)和尺寸將完全不符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。為此，我想到了將它們改為兩斜齒輪傳動(dòng)，以用來調(diào)速。選用斜齒輪是因?yàn)樾饼X輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過程中，將主動(dòng)斜齒輪的直徑設(shè)計(jì)成從動(dòng)斜齒輪的3/4，這樣只要主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)1200，那么從動(dòng)輪就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)900，符合設(shè)計(jì)要求。
第三章 鋼錐錐輪式無級(jí)變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
§3.1主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(1) 已知輸入功率P=2kw,Rb=10 輸入轉(zhuǎn)速n=1500r/min
所以
輸出轉(zhuǎn)速：
（2） 所以應(yīng)選用K4型：
菱錐的工作高度h=55mm
菱錐個(gè)數(shù) z=6
主動(dòng)輪的工作直徑D2=115mm
外環(huán)的工作直徑D2=224.2
接觸線長度b=2mm
調(diào)速手輪操作力矩M=1.9
傳動(dòng)件有關(guān)尺寸的計(jì)算
菱錐心軸傾斜角
錐定半角
菱錐母線與水平軸線的交角
菱錐長度
菱錐最大直徑
菱錐最小直徑
菱錐最小與最大工作直徑、由于表3-13所推薦之及，
故、應(yīng)按下式計(jì)算
菱錐的母線有效工作長度
菱錐沿心軸方向的移動(dòng)量
支架水平移動(dòng)量
支架凸緣間距
菱錐的孔徑
按所算的尺寸校核運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
菱錐的轉(zhuǎn)速
計(jì)算加壓裝置的有關(guān)尺寸
輸入側(cè)加壓裝置：
鼓形滾子中心圓直徑
鼓形滾子的直徑
鼓形滾子的個(gè)數(shù)
槽傾角
輸出側(cè)加壓裝置
鋼球中心圓直徑
鋼球直徑與個(gè)數(shù)
槽傾角
接觸強(qiáng)度計(jì)算
菱錐與主動(dòng)盤的接觸點(diǎn)
菱錐與外環(huán)的接觸點(diǎn)
當(dāng)量曲率半徑
正壓力
接觸應(yīng)力
菱錐與主動(dòng)盤的接觸處 =13000.1N
菱錐與外環(huán)接觸處
§3.2 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算
鋼球式自動(dòng)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(duì)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(duì)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
式中D1——錐輪直徑。
加壓盤V行槽的槽傾角
式中 ——錐輪錐頂半角；
f—— 錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。
應(yīng)此
加壓盤V行槽傾角
取=
加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取得
=
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：
每個(gè)加壓滾子上法向壓緊力
=288.85kgf
曲率系數(shù)
由表得=0.8182，查得，帶入公式得加壓盤處的最大接觸應(yīng)力為
=24583
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 輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
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(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)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p=2kw，
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(hào)鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，取，于是得：
輸入軸
聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩.考慮到轉(zhuǎn)矩變化較小
輸出軸
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)準(zhǔn)GB/T5014——2003，選取了彈性柱銷聯(lián)軸器
初步選擇滾動(dòng)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=32mm ， D=55mm ， B=13mm ，=38.4mm，
球數(shù)=11 ，球徑=7.144， =47.7mm 。
小軸承的尺寸：d=30mm ， D=42mm ，B=7mm ，=33.2mm
球徑=3.5mm ， 球數(shù)=18 =47.7mm
§3.4 端蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算
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(duì)軸承添加潤滑脂的要求，及兩端的端蓋相同。
§3.5 Kopp-k變速器的調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)
Kopp-k變速器是通過將菱錐支架作為水平移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的，因此，其調(diào)速結(jié)構(gòu)十分簡單。通常采用齒輪-齒條或螺旋機(jī)構(gòu)，并可用手動(dòng)、或自電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)或自動(dòng)控制等方式來進(jìn)行調(diào)速。輸出轉(zhuǎn)速可以有刻度盤或操縱手柄上的計(jì)數(shù)器直接讀出。
第四章 主要零件的校核
§4.1求軸上載荷
中間軸的載荷分析圖如下圖14所示
圖 14 中間軸的載荷分析
從軸的結(jié)構(gòu)以及彎矩和扭矩圖可以看出D是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)計(jì)算出各受力截面的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
FNH1=2839.6N , FNH2=721.6N
FNV1=1033N , FNV2=258N
彎矩M
MH1=71604.2N.mm MH2=321725N.mm
MV1=25707.3N.mm MV2=108235.95N.mm
總彎矩
M1 = = 74567.4N.mm
M2= = 328326.4N.mm
扭矩T
T2=227950N.mm
從軸的結(jié)構(gòu)以及彎矩和扭矩圖可以看出D是軸的危險(xiǎn)截面。
5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(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，
==57.6MPa
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=60MPa，因此，故安全。
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
彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強(qiáng)度
=18.6MPa
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。
疲勞強(qiáng)度的校核
查表得：
材料靈敏性系數(shù)為
有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為：
得綜合系數(shù)為
又由表得碳鋼的特性系數(shù)
取=0.1
取=0.05
于是，計(jì)算安全系數(shù)按公式得
故可知安全。
§4.2 軸承的校核
按手冊(cè)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：
求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e值與Y值。相對(duì)軸向載荷為，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。
X=0.56，Y=1.597
3） 求當(dāng)量動(dòng)載荷
4） 驗(yàn)算軸承的壽命：
所以安全。
參 考 文 獻(xiàn)
1、周有強(qiáng)主編 . 機(jī)械無級(jí)變速器 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001（4）
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3、饒振綱 . 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003（7）
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5、唐保寧，高學(xué)滿主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè) . 同濟(jì)大學(xué)出版社
6、花家壽主編 . 新型聯(lián)軸器與離合器 . 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1989
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機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
機(jī)械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個(gè)過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價(jià)格要合理、外形要美觀、自動(dòng)化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們?cè)絹碓礁叩囊?就必須采用先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)。
在設(shè)計(jì)過程中，解決各種技術(shù)問題的時(shí)候，設(shè)計(jì)可以是持續(xù)不斷的，也可以是一次終結(jié)的。在設(shè)計(jì)時(shí)間有限的情況下，所設(shè)計(jì)的計(jì)器或課題的復(fù)雜程度及勞動(dòng)用量近年來顯著增大了。因此廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代應(yīng)當(dāng)以良好的方法為支柱。它在某種條件下可以分為下列主要階段：（1）提出課題；（2）選擇并優(yōu)化解決的問題的方案；（3）草圖設(shè)計(jì)；（4）技術(shù)設(shè)計(jì)，編制工作文件；（5）對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：（6）修改技術(shù)文件并送交最終設(shè)計(jì)。
隨著畢業(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。在我不斷的努力下，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢是業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)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(shí)太理論化了，面對(duì)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(huì)，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(shí)和綜合素質(zhì)。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，使我感觸良多：需要學(xué)習(xí)的地方還有很多，不僅僅在學(xué)習(xí)上，在生活中做事也如此，更要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合。在此要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。
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致謝
終于在我的不懈的努力下，畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了。從開始直到設(shè)計(jì)基本完成，我有許多感想。這是我們比較獨(dú)立的在自己的努力下做一個(gè)與課程相關(guān)的設(shè)計(jì)。首先要多謝老師給我們的這個(gè)機(jī)會(huì)，還要感謝諸多同學(xué)的幫助。我深切的感覺到，在這次設(shè)計(jì)中也暴露出我們的許多薄弱環(huán)節(jié)，很多學(xué)過的知識(shí)不能靈活應(yīng)用，在這次作業(yè)后才漸漸掌握，以前學(xué)過的東西自己并不是都掌握了，很多知識(shí)都已很模糊，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)又回憶起來了。
盡管這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了離心泵的工作原理以及的設(shè)計(jì)步驟和機(jī)械密封;也不僅僅對(duì)制圖有了更進(jìn)一步的掌握;Auto CAD ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對(duì)我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個(gè)過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識(shí),空有理論知識(shí),有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的設(shè)計(jì)對(duì)我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進(jìn).有時(shí)候,一個(gè)人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會(huì)更完美。
最后，向在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程提供指導(dǎo)和幫助的老師其他相關(guān)人員表示崇高的敬意，謝謝你們！
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