新型滾輪平盤式無級變速器設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 目 錄 摘要 ABSTRACT 1 前言 1 2 滾輪平盤式無極變速器的方案擬定及對比分析 4 2.1 基本方案與弧錐杯輪式無級變速器對比 4 2.2 新型滾輪平盤式無級變速器方案改進和最終方案 6 3 設(shè)計的目標車型擬定 9 3.1 車型調(diào)查和車型主要參數(shù) 9 3.2 目標車型擬定 11 4 新型滾輪平盤式無級變速器的技術(shù)參數(shù)和計算 12 4.1 新型滾輪平盤式無級變速器 基本結(jié)構(gòu)尺寸擬定 12 4.2 轉(zhuǎn)速計算 12 4.3 接觸應力計算 13 4.4 滾輪疲勞強度計算 13 4.5 自動加壓裝置計算 14 4.6 輸出軸強度計算 14 4.7 花鍵強度計算 15 4.8 輸入錐齒輪計算 16 4.9 輸入軸承計算 21 4.10 加壓軸承計算 23 4.11 幾何滑動計算 24 4.12 滾輪平盤傳動效率計算 24 5 結(jié)論 26 5.1 動力分流 26 5.2 將新型滾輪平盤式無級變速器與渦輪增壓柴油機相匹配 26 5.3 同軸結(jié)構(gòu)布置 26 5.4 輸出軸浮動加壓結(jié)構(gòu) 26 5.5 加壓軸承的結(jié)構(gòu)布置、承載能力和使用壽命的優(yōu)化設(shè)計 26 5.6 調(diào)速機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和保證四個滾輪同步移動的結(jié)構(gòu)措施 28 5.7 自動加壓裝置的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 致謝 31 參考文獻 32 附錄 33買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 全套 資料 ， 扣扣 414951605 摘 要 開發(fā)一種能傳動大轉(zhuǎn)矩和大功率的 CVT 變速器，使其能滿足客車和載貨汽車使用要求。通過分析新型滾輪平盤式無級變速器 ,具有可行性，可以滿足客車和載貨汽車的傳動要求。本文主要介紹新型滾輪平盤式無級變速器的結(jié)構(gòu)特點、傳動性能和設(shè)計方法。包括分匯流傳動型式的結(jié)構(gòu)設(shè)計；傳動能力計算；傳動效率計算；接觸區(qū)的接觸應力和接觸疲勞強度計算，并選擇適當?shù)牟牧希粷L輪和平盤的強度、剛度和疲勞壽命計算；自 動加壓裝置的設(shè)計；加壓軸承的承載的能力、極限轉(zhuǎn)速和壽命的計算。 關(guān)鍵詞： 新型滾輪平盤式無級變速器；分流；滾輪；平盤 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 ABSTRACT Develop a kind of spreading to move the big twisting the torque with the gearbox of CVT of the big power, make its can satisfy the passenger car to use the request with the lorry. Pass the analysis the new rolling a round the even dish type have no class gearbox, having the possibility, canning satisfy the passenger car spread to move the request with the lorry. Including the cent remits the construction that spread moves the pattern to design； spreading the kinetic energy dint compute； spreading to move the efficiency compute； getting in touch with the contact of the area should the dint compute； and choose the appropriate material； rolling a strength of peaceful dish； limited a design for just degree with tired life span computing； automatically adding pressing device； add the loading that press the ability, the bearings turns soon with the calculation of the life span. Keywords: new type of roller CVT； separate； the flows； roller dish 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 1 前 言 現(xiàn)在大多數(shù)汽車多采用有級變速器 , 其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、造價便宜，但其還是存在一些缺點。比如，在換擋時有沖擊，舒適性較差。其最大的缺點在于與發(fā)動機不能每時每刻都達到最佳匹配。這是因為有級變速器的檔位是有限的，每次換擋時其傳動比會發(fā)生突變，導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變。對于汽車發(fā)動機來說，其最佳經(jīng)濟性工況的轉(zhuǎn)速是一個定值。在這個工況下，發(fā)動機經(jīng)濟性最好、燃燒最充分、效率最高、排放最少 , 有利于節(jié)能和環(huán)保。但由于有級變速器換擋導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變，這樣就不能保證發(fā)動機始終處于最佳經(jīng)濟性工況，導致汽車的油 耗增加，污染加重。 在這種情況下，人們發(fā)明了無級變速器 CVT (Continuously Variable Transmission),就是連續(xù)可變傳動，沒有明確具體的檔位，操作上類似自動變速器，但是傳動比的變化是連續(xù)的不同于有級變速器的跳檔過程，因此動力傳輸持續(xù)而順暢。這就允許汽車連續(xù)變速而發(fā)動機保持在最佳工況。 起初用橡膠 V帶 CVT，帶輪為分離式的，通過改變 V帶在帶輪中的轉(zhuǎn)動半徑來實現(xiàn)無級變速。隨著汽車發(fā)動機額定功率的增加橡膠 V帶的傳動能力已達不到要求。荷蘭人發(fā)明了金屬 V 帶無級變速傳動（圖 1.1）。金 屬 V帶由數(shù)百片扁平的小鋼片和 10層 0.18mm厚的鋼環(huán)所組成 (圖 1.2)，較好的解決了金屬 V帶的撓性較差的問題。一片推著一片將轉(zhuǎn)矩從輸入軸傳到輸出軸，最大輸出轉(zhuǎn)矩達 200Nm。 2002年奧迪 A6 2.8配備的 Multitronic變速器（圖 1.3、圖 1.4、圖 1.5）使用了鏈條來傳輸轉(zhuǎn)矩從而使速比變得更廣泛、從 12.7： 1到 2.1： 1，其輸出圖 1.1鋼帶式 CVT變速器的核心部圖 1.2 鋼帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成。 圖 1.1鋼帶式 CVT變速器的核心部件 圖 1.2 鋼帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成 2002年奧迪 A6 2.8配備的 Multitronic變速器（圖 1.3、圖 1.4、圖 1.5）使用了鏈條來傳輸轉(zhuǎn)矩從而使速比變得更廣泛、從 12.7： 1到 2.1： 1，其輸出轉(zhuǎn)矩是 280Nm。它買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 與 5速手動變速器相比 0 100km h加速只少 0.1秒城市油耗僅高 2。于是于它就取代了 Tiptronic變速器，但 CVT A6要貴 100美元。 圖 1.3 奧迪 multitronic變速器的 圖 1.4 奧迪鏈條傳動式 CVT 圖 1.5 鏈條傳 動式 CVT的剖視圖 核心部件 擺銷鏈 馬自達和日產(chǎn)則避開了鋼帶和鏈條使用了環(huán)面形的錐盤輪在壓力的作用下，中間滾輪與兩個錐盤輪之間的油膜牽引力（摩擦力）傳輸轉(zhuǎn)矩。通過滾輪接觸點的改變速比隨之改變。當滾輪在某一位置時在滾輪接觸點輸出錐盤輪和輸入錐盤輪的半徑比就是此時速比。日產(chǎn) CVT（圖 1.6）能夠傳遞 206kW和 384Nm。 圖 1.6 弧錐環(huán)輪式無級變速器 它使用了變扭器比標準 4速變速器要貴 2500美元宣稱燃油經(jīng)濟性提 高了 10。其加速靈敏沒有打滑現(xiàn)象。只是有些客戶反映加速時發(fā)動機保持在一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速減少了駕駛樂趣。 汽車對傳動的要求不僅是傳動大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速，而且還要求傳動效率高。電磁無級調(diào)速采用發(fā)電機 電動機機組對電動機進行調(diào)速。低輸出轉(zhuǎn)速時效率極低、發(fā)熱嚴重，在汽車上不適用。液壓無級調(diào)速的基本特點是：體積緊湊、慣性小、降速調(diào)速范圍大、零件自潤滑壽命長、易于實現(xiàn)自動化、布局靈活、可吸收沖擊和防止過載；買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 但制造精度要求高、容易泄漏、噪聲大，傳動效率不高。機械無級變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉、傳動效率高（有的高達 95）、適用性 強、傳動比穩(wěn)定性好（有的誤差小于 0.5）、工作可靠、維修方便等優(yōu)點，特別是某些機械無級變速器可以在很大的變速范圍內(nèi)具有恒功率的機械特性，這是電氣和液壓無級變速所難以達到的。不少機械無級變速器還有振動?。ㄈ穹∮?3 15微米）和噪音低的特點。 當設(shè)計傳動大轉(zhuǎn)矩和大功率的 CVT 變速器來滿足輕型載貨汽車的要求時，對于機械式無級變速器本體來講，擴大其傳動功率的方法之一是采取多接觸區(qū)分匯流傳動型式、接觸區(qū)綜合曲率小（曲率半徑大）的結(jié)構(gòu)，并通過選擇適當?shù)臐櫥停ㄓ刑砑觿┑模?、表面幾何形狀、滾動體尺寸等以建立起足 夠的油膜牽引力進行傳動，也是傳動效率高汽車對傳動的主要要求。為了提高傳動效率，應力求做到： 一、減少幾何滑動，使相交軸線的兩滾輪錐頂盡量重合或接近（錐頂重合原則）。如果兩滾動體軸線平行，應使接觸線盡量與軸線平行。 二、如果是初始線接觸，應盡量減少接觸線的長度；就某一意義上講，初始點接觸優(yōu)于線接觸，同時點接觸對滾動體裝配、制造誤差不敏感，有利于生產(chǎn)。如果是初始點接觸，應使其接觸區(qū)橢圓的長軸沿著運動的方向。 三、采取自動加壓裝置，以保證壓緊力與負載相適應，有較小的和不變的傳動系數(shù) k值。 四、提高軸承效率，采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動組件和加壓裝置上的各個力在本身內(nèi)部平衡（例如多盤式和 FU型變速器等），以盡可能降低軸承載荷。 五、保證大的剛度，特別是滾動體、軸、軸承和箱體。以減少變形，接近理想接觸狀態(tài)。 此外，滾動體材質(zhì)要有高的彈性模量和高的硬度，并使?jié)L動體有很高的表面粗糙度。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 2 滾輪平盤式無級變速器的方案擬訂及對比分析 2.1 滾輪平盤式無級變速器的 基本設(shè)計方案 從整體上來講，本次設(shè)計是在現(xiàn)有 基本元件的基礎(chǔ)上，對傳動裝置進行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新設(shè)計，使其能滿足擴大無級變速器傳動功率及傳動轉(zhuǎn)矩的要求。 對于機械式無級變速器本體來講，要擴大其傳動功率，則必需采取多接觸區(qū)分匯流傳動型式、接觸區(qū)綜合曲率?。ㄇ拾霃酱螅┑慕Y(jié)構(gòu)。新型滾輪平盤式無級變速器應滿足以上要求。新型滾輪平盤式無級變速器（ Roller type CVT）簡稱為 RCVT。 RCVT結(jié)構(gòu)上采用四滾輪兩平盤，在滾輪兩側(cè)加壓，滾輪為主動件 ,平盤為從動件，動力分八路傳遞。這樣的結(jié)構(gòu)符合多接觸區(qū)分流的要求，使?jié)L輪的單個接觸區(qū)傳遞的功率降低。由于要求大功率， 普通的干式摩擦無級變速傳動發(fā)熱量大、磨損嚴重，所以 RCVT采用油膜牽引傳動。其外圓表面為球形。在盡量減少滾輪與平盤的幾何滑動的同時，又不使接觸區(qū)的綜合曲率過大。 圖 2.1 RCVT結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù)潤滑的理論與實踐得知，潤滑油的粘度較高、粘度指數(shù)高，則油膜厚度較厚。因此摩擦無級變速器的潤滑油最好能具有這種性質(zhì)，在常壓下粘度不高，在高壓下粘度卻很高。甚至可轉(zhuǎn)為固態(tài)，而一旦壓力解除，則又恢復常態(tài)。近年來，一些國家已開發(fā)了用于摩擦傳動、具有上述性質(zhì)的合成油（例如美 Monsanto公司的 Santotrac油）。采 取這類合成油時。牽引系數(shù)一般高達 0.095，甚至更高（高出 20，約達 0.12），約比礦物油的牽引系數(shù)大 50，甚至更大，油膜也比后者厚得多。再則，由于它在高壓買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 工作時可以“固化”，沒有油液對疲勞裂紋的擴展與沖擊作用，所以磨擦副的使用壽命也可大為提高。 圖 2.2油膜牽引傳動的彈性變形 1 2.2 滾輪平盤式無級變速器 與弧錐杯輪式無級變速器對比 弧錐杯輪式無級變速器與 RCVT結(jié)構(gòu)上相似，弧錐杯輪式無級變速器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2.3所示。 圖 2.3弧錐杯輪式 無級變速器原理圖 1 a)弦向配置式 b)、 c)直徑配置式 這類變速器的主、從動輪的工作表面是以圓弧為母線的回轉(zhuǎn)曲面，而中間輪則是半徑為 r的截球臺。主、從動軸是同軸線的。通過改變中間輪的擺角來實現(xiàn)變速。按照中間輪相對于主、從動輪的位置的不同，可以分為兩類： 一、中間輪沿主、從動輪截形腔圓的弦配置的屬于這一類的有瑞士出品的 Arter型和蘇聯(lián)出品的 a型（圖 2.3a）。 二、中間輪沿腔圓的直徑配置的（圖 2.3 b、 C）：屬于這一類的有瑞典出 品的RF型（圖 b）和英國出品的 Hayes型（圖 C ）。 弧錐杯輪式無級變速器在改變傳動比時，中間輪與弧錐杯的接觸點的位置在變化。在輸入轉(zhuǎn)矩不變的情況下接觸點的摩擦力與接觸點到弧錐杯的轉(zhuǎn)動中心的距離成反買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 比。這種現(xiàn)象限制了弧錐杯輪式無級變速器的傳動能力。 為了使接觸點的摩擦力在輸入轉(zhuǎn)矩不變的情況改變傳動比時，摩擦力為定值， RCVT的輸入輪為滾輪，滾輪與平盤的接觸點到滾輪的轉(zhuǎn)動中心的距離是定值，所以在輸入轉(zhuǎn)矩不變的情況下改變傳動比時，滾輪與平盤的接觸點的摩擦力為定值，這樣就充分發(fā)揮了滾輪平盤摩擦傳動的傳動能力。 RCVT采用多點傳動，動力共分 8路傳遞。這樣就有效地提高了傳動能力。相比之下，弧錐杯輪式無級變速器傳動的分流數(shù)就少了一些。在實際應用中一般是 3路傳動，所以RCVT在傳動能力方面有優(yōu)勢。 在變速比方面，弧錐杯輪式無級變速器 RF型的 Rb=6 12、 Hayes型的 Rb=4 10。相比之下 RCVT的變速比就要小些大約為 2.5。這是因為 RCVT的變速比等于滾輪到平盤的轉(zhuǎn)動中心的最大距離除以滾輪到平盤的轉(zhuǎn)動中心的最小距離，而弧錐杯輪式無級變速器的變速比等于中間輪到弧錐杯的轉(zhuǎn)動中心的最大距離除以中間輪到弧錐杯的轉(zhuǎn)動中心的 最小距離的平方。為了增加 RCVT 的變速比可以將兩擋變速器與 RCVT串聯(lián)。 2.3 新型滾輪平盤式無級變速器方案假設(shè)和最終方案 以下是 RCVT的兩種不同的假設(shè)結(jié)構(gòu)方案： 圖 2.4 RCVT結(jié)構(gòu)方案一 1.輸入軸 2.輸入錐齒輪 3.小錐齒輪 4.惰輪 5.輸出齒輪 6.輸出軸 7.輸出齒輪 8.輸出齒輪 9.組合錐齒輪 10.惰輪 11.輸入錐齒輪 12.殼體 13.平盤 14.滾輪 15.平盤16.壓板 17.壓板 18.拉桿 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 2.5 RCVT傳動路線（方案一） 圖 2.6 RCVT結(jié)構(gòu)（方案二） 1.輸入軸 2.自動加壓裝置 3.輸入錐齒輪 4.小錐齒輪 5.調(diào)速錐齒輪 6.絲杠 7.花鍵筒 8. 調(diào)速錐齒輪 9. 滾輪 10. 平盤 11.輸出錐齒輪 12.惰輪 13. 輸出錐齒輪 14. 輸出軸 15.平盤 16.彈簧 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 2.7 RCVT傳動路線（方案二） 方案一的 動力從中間輸入，由于受到空間的限制造成輸入齒輪尺寸過小強度不足。在輸出軸的布置方面，輸出軸與輸入軸不是同軸布置。這一點是不可取的。在受力方面，輸入軸幾乎只受轉(zhuǎn)矩，沒有循環(huán)應力，這樣的設(shè)計比較好。輸出軸既要受轉(zhuǎn)矩又要受彎矩，有對稱循環(huán)應力這樣的設(shè)計不是最佳的。 方案二的動力從外側(cè)輸入，由于空間足夠，所以輸入齒輪的強度是沒有問題的。新的問題是齒輪的線速度有些偏高，只要選擇低速發(fā)動機，再加上較好的潤滑，就可以解決齒輪的線速度偏高的問題。采取自動加壓裝置，以保證壓緊力與負載相適應。采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動組件和加壓裝置 上的各個力在本身內(nèi)部平衡。在輸出軸的布置方面，輸出軸與輸入軸是同軸布置。這一點是很理想的。在受力方面，輸入軸幾乎只受轉(zhuǎn)矩，沒有循環(huán)應力，這樣的設(shè)計比較好。輸出軸受轉(zhuǎn)矩和拉力，但沒有循環(huán)應力這種設(shè)計比較好。在總尺寸方面，這種布置尺寸較緊湊。 方案二與方案一相比有不少優(yōu)點，所以我選擇方案二的結(jié)構(gòu)進行下一步的具設(shè)計。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 3 設(shè)計的目標車型擬訂 3.1 車型調(diào)查和車型主要參數(shù) 表 3.1 車型主要參數(shù) 東風汽車有限公司 東風汽車有限公司 車型： EQ140載貨汽車 車型： EQ1092F19DJ載貨汽車 發(fā)動 機： EQ6100-1 發(fā)動機： YC6105QC 額定功率： 99/3000（ kW/rmin 1 ） 額定功率： 105/2800（ kW/rmin 1 ） 最大轉(zhuǎn)矩： 353/1200 1600 (Nm/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 402/1600 1900 (Nm/rmin 1 ) 各檔速比：檔 7.31,2檔 4.31, 3檔 2.45,4檔 1.54,5檔 1.00 各檔速比：檔 7.31,2檔 4.31, 3檔 2.45, 4檔 1.54,5檔 1.00 倒檔 7.66，主減速比 6.33 倒檔 7.66，主減速比 6.33 鄭州宇通客車有限公司 河南少林汽車股份有限公司 車型： ZK6790H客車 車型： SLG6850客車 發(fā)動機： CA4113Z 發(fā)動機： 6BTA、 YC4112ZLQ 額定功率： 103/2600（ kW/rmin 1 ） 額定功率： 132/2500（ kW/rm in1 ） 最大轉(zhuǎn)矩： 450/1500 1700 (Nm/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 617/1500、 660/1400 (Nm/rmin 1 ) 各檔速比：檔 6.446,2檔 3.841,3檔 2.29, 4檔 1.477,5檔 1.000 各檔速比：檔 5.606,2檔 3.627,3檔 2.313, 4檔 1.487,5檔 1.000 倒檔 7.66，主減速比 6.33 倒檔 4.990，主減速比 4.333 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 一汽紅塔汽車有限公司 上海申沃客車有限公司 車型： CA1050K31L載貨汽車 車型： SWB6105HDP-3客車 發(fā)動機： YC4108Q 發(fā)動機： YC6108 額定功率： 75/3000(kW/rmin 1 ) 額定功率： 132/2600kW/rmin 1 ） 最大轉(zhuǎn)矩： 268/1900 2200 (Nm/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 560/1500 1800 (Nm/rmin 1 ) 各檔速比：檔 5.591,2檔 2.870,3檔 1.61, 4檔 1.000,5檔 0.742 各檔速比：檔 6.446,2檔 4.171,3檔 2.659, 4檔 1.709,5檔 1.000 倒檔 5.045, 主減速比 6.33 倒檔 5.802，主減速比 6.5 牡丹汽車股份有限公司 牡丹汽車股份有限公司 車型： MD6790BDJG城市客車 車型： MD6873A1DJ1城市客車 發(fā)動機： YC4112LQ、 CA4110ZL1 發(fā)動機： YC4110ZQ 額定功率： 125/2300(kW/rmin 1 ) 額定功率： 100/2800(kW/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 630/1500 (Nm/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 392/1600 1900 (Nm/rmin 1 ) 各檔速比：檔 4.76,2檔 2.80,3檔 1.59, 4檔 1.000,5檔 0.75 各檔速比：檔 4.76,2檔 2.80,3檔 1.00, 4檔 0.75,5檔 0.75 倒檔 4.99, 主減速比 4.33 倒檔 4.99，主減速比 4.33 在做了大量市場調(diào)查后，我總結(jié)出以下幾點： 一、現(xiàn)在傳遞小功率和小轉(zhuǎn)矩的無級變速器種類很多，并且技術(shù)已經(jīng)相當成熟。傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的無級變速器幾乎是空白。已經(jīng)在汽車上使用的無級變速器的最大轉(zhuǎn)矩為 380N m. 一般常見的載貨汽車和客車的主要參數(shù)可知其發(fā)動機功率：100132kw，最高轉(zhuǎn)速： 23003000r min-1，最大轉(zhuǎn)矩： 268660 N m。載貨汽車變速器的變速比 7.3，客車變速器的變速比 6.4。 二、鋼帶式 CVT變速器最大傳遞轉(zhuǎn)矩是 200Nm。奧迪 A6 2.8配備的 CVT變速器使用了鏈條，最大傳遞轉(zhuǎn)矩是 280Nm。日產(chǎn)弧錐環(huán)輪式 CVT能夠傳遞 206kW和 384Nm。 通過以上資料我們不難看出無論是鋼帶式 CVT、鏈條式 CVT，還是弧錐環(huán)輪式 CVT都不能滿足載貨汽車和客車的要求。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 3.2 目標車型擬訂 本設(shè)計的目標是設(shè)計一種能夠滿足載貨汽車和 客車要求的 CVT。通過大量的分析和計算。在盡量發(fā)揮 RCVT的性能的前提下我把設(shè)計要求定為： 表 3.2 目標車型 車型：城市客車 發(fā)動機： CA4110ZL1 額定功率： 125/2300(kW/rmin 1 ) 最大轉(zhuǎn)矩： 560/1500(Nm/rmin 1 ) 變速比： 6.4 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 4 新型滾輪平盤式無級變速器的技術(shù)參數(shù)及計算 本次課題設(shè)計是傳動裝置進行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新設(shè)計，首先，使其在理論上能滿足擴大無級變速器傳動功率及傳動轉(zhuǎn)矩的要求；然后，對設(shè)計好的傳動裝置上的各個零部件進行強度校核，如果不能滿足要求，再對零部件的參數(shù)（包括材料、熱處理和形狀等）進行改進，使其最終滿足設(shè)計要求。一些連接件和附件在此就不詳加說明了，計算原理方法在 4.1中簡單介紹。 4.1 新型滾輪平盤式無級變速器基本零部件尺寸及計算過程簡述 4.1.1 基本零部件尺寸 新型滾輪盤式無級變速器的基本零部件部 分取自于現(xiàn)有產(chǎn)品，如鋼球平盤式（ KS型）無級變速器 1 、半環(huán)型錐盤滾輪式（ Toroidal型）無級變速器 1 等。 某些所選尺寸并非每個都和已知件相同 ,只是取其中一部分經(jīng)驗上應用較為廣泛的值。選擇尺寸時應首先考慮裝配問題，當尺寸無法裝配時，則另設(shè)尺寸值，使其能滿足裝配。然后進行理論計算，校核強度，所選尺寸的計算結(jié)果不能滿足強度等要求時需再另進行尺寸、材料等的調(diào)整，進行計算、校核，直至能夠滿足設(shè)計目的。 初步選擇基本零部件的 基本尺寸如下（ mm）： 自動加壓裝置 19 ：凸輪中徑 72mm，自鎖角 5.7； 輸入錐齒輪 3 ： 大端模數(shù) m=3.00, 齒 數(shù) z=100, 大端分度圓直徑 de=300.00mm 小錐齒輪 3 ： 大端模數(shù) m=3.00, 齒 數(shù) z=30, 大端分度圓直徑 de=90.00mm 調(diào)速錐齒輪 1 ： 大端模數(shù) m=10.00, 齒 數(shù) z=14, 大端分度圓直徑 de=138.00mm 花鍵筒 13 ： 外花鍵大徑 D=53.2,筒內(nèi)徑 d=37,筒長 l=137 調(diào)速錐齒輪 13 ： 大端模數(shù) m=10.00, 齒 數(shù) z=14, 大端分度圓直徑 de=138.00mm 輸出錐齒輪 9 ： 大端模數(shù) m=7.00, 齒 數(shù) z=20, 大端分度圓直徑 de=148.00mm 惰輪 9 ： 大端模數(shù) m=7.00, 齒 數(shù) z=14, 大 端分度圓直徑 de=148.00mm 輸出錐齒輪 9 ： 大端模數(shù) m=7.00, 齒 數(shù) z=20, 大端分度圓直徑 de=148.00mm 輸出軸 ：直徑 d=25 平盤 9 ：外徑 d=270mm，最小工作半徑 rmin =50mm，最大工作半徑 rmax=130mm 平盤 9 ：外徑 d=270mm，最小工作半徑 rmin =50mm，最大工作半徑 rmax=130mm 滾輪 ：外徑 d=80mm 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 4.1.2 計算目的和過程簡述 本次設(shè)計的主要內(nèi)容為傳動裝置的設(shè)計。傳動裝置能否達到既定目的，即能否將傳動的轉(zhuǎn)矩和功率升高到既定目的則為本次設(shè)計的關(guān)鍵。計算的目的是保證傳動裝置能夠正常工作。而要達到正常工作的要求，首先要根據(jù)基本參數(shù)計算出各傳動部件的強度，然后對各傳動部件進行強度校核。計算強度的部分為正常計算部分，校核部分則是通過軟件機械設(shè)計手冊（軟 件版）完成的。 4.2 新型滾輪平盤式無級變速器基本結(jié)構(gòu)尺寸擬訂 RCVT的基本結(jié)構(gòu)尺寸如圖 4.1 圖 4.1 RCVT 結(jié)構(gòu)尺寸圖 4.2 轉(zhuǎn)速計算 計算齒輪轉(zhuǎn)速是為了確定基本運動參數(shù)，為后面的齒輪校核做準備。 發(fā)動機在額定功率下的轉(zhuǎn)速為 2300r/min （見表 3.2） 即主動錐齒輪的轉(zhuǎn)速 nmax1=2300r/min 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 根據(jù)傳動比公式： 1221 zznn 4.1 得，從動錐齒 輪的轉(zhuǎn)速 nmax2 = nmax121ZZ=230030100=7666.6r/min 式中1Z表示輸入主動大錐齒輪齒數(shù)，2Z表示輸入從動小錐齒輪齒數(shù)（見 4.1.1）。 根據(jù)摩擦傳動比公式： 1221 rrnn 4.2 平盤的轉(zhuǎn)速 nmax3 = nmax2minrr平盤滾輪 =7666.6 5040 = 6133.3r/min 式中滾輪r表示滾輪半徑，minr平盤表示平盤最小工作半徑（見 4.1.1）。 4.3 接觸應力計算 接觸應力計算是為了接下來的滾輪強度約束做準備。 發(fā)動機在 1500r/min時發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩 T總=560 N m （見表 3.2） 根據(jù)名義轉(zhuǎn)矩公式 12 ： n iP9550T 4.3 由于為發(fā)動機，所以 可將總、總i取為 1， 發(fā)動機在 1500r/min時發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩1500iP9550T 總總總150011P9550 同理，所有滾輪上的總轉(zhuǎn)矩為： 1 5 0 0iP9 5 5 0T 滾輪滾輪滾輪總 15001zzP9550 12 所以， T 滾 輪 總=12ZZ 總T （由于在發(fā)動機和滾輪之間只有大、小輸入錐齒輪） 因為轉(zhuǎn)矩平分到 4個滾輪上，所以每個滾輪上的轉(zhuǎn)矩為： 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 41zzTT41T 12 總滾輪總滾輪=5604110030 =42 N m 因為滾輪半徑為滾輪r，所以每個滾輪上處所傳遞的力為： F滾輪=滾輪滾輪r T 4.4 而每個滾輪都與兩個平盤接觸，故每個平盤只能得到一半的力，即 F滾輪=滾輪滾輪2r T 將滾輪T=42 N m =40代入式 4.4 得 F滾輪=40242=525 N 式中 F滾輪表示每個滾輪接觸點處所傳遞的摩擦力。 由摩擦力公式 : NF 4.5 得一個滾輪作用在一個平盤上的壓力： N壓=滾輪F = 095.0525 因為一個平盤上有四個滾輪作用 所以 N壓=滾輪F4 = 095.0 5254 =22105.3 N 式中 N壓表示平盤的壓緊力， =0.095 表示摩擦系數(shù) 14 。 根據(jù) N壓求jmax的目的是為校核滾輪的強度做準備。 滾輪與平盤的接觸區(qū)存在彈性變形，其接觸區(qū)為一橢圓弧。根據(jù)公式 1-31 a=10.914dKQ3 -310 (cm) 4.6 b=10.914 dKQ3 -310 (cm) 4.7 式中 a、 b 表示接觸區(qū)橢圓的長、短軸半徑， Q表示壓緊力，即 N壓=22105.3 N dK表示當量曲率，查參考資料 1表 1-1、表 1-2 可得dK=0.5 應力為機械零部件單位面積上的作用力， 所以，應力的公式與壓強一樣，為： 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 AN壓 4.8 其中壓N為作用在零部件上的壓力， A為接觸區(qū)的面積。 滾輪與平盤的接觸區(qū)為一橢圓，而橢圓面積公式為： A= ab2 /3 4.9 將式 4.6、 4.7代入式 4.9,得接觸區(qū)面積 A= 210.914 3 2d2KQ -610 4.10 將式 4.10代入 4.8,得 jmax=ab23Q=40082dQk3 為常數(shù) 1 0.807 Q= N壓 =22105.3 N 所以 jmax=ab23Q=40082dQk3 = 3 25.022 105 . 380 7.040 08 =2072.0MPa 式中 jmax 表示最大接觸應力。 4.4 滾輪的接觸疲勞強度計算 根據(jù)滾輪約束條件分析，滾輪上的接觸應力為穩(wěn)定循環(huán)變應力，而穩(wěn)定循環(huán)變應力的強度約束條件 12 為：計算應力小于、等于許用應力式，即 slimca 4.11 其中ca為計算應力、 為許用應力 最大接觸應力jmax=2072.0MPa （見 4.3） 設(shè)使用壽命為 10000小時，輸入轉(zhuǎn)速為 2300 r/min （見 4.1.1） 根據(jù) 應力循環(huán)次數(shù) 公式 1 N =2nih 4.12 N =2nih =223003.336010000=9.19 910 (次 ) 查參考資料 1 表 1-13得 i=3.33 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 4.2 14CrMnSiNi2Mo的接觸應力循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖 由圖 4.2曲線 1所示， 14CrMnSiNi2Mo 鋼（見 4.1.1）的應力循環(huán)次數(shù) 9.19 910 次時，其接觸疲勞強度為 2350MPa(大于jmax)，所以滿足要求。（圖 4.2查參考資料 7 表13.3） 4.5 自動加壓裝置計算 無級變速器重的自動加壓裝置左右兩個凸輪半球中推動齒的升角是發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩及無級變速器傳動裝置所傳遞的轉(zhuǎn)矩所決定的，故只能通過將現(xiàn)存零件進行改進已達到我們所要滿足的要求 查參考資料 19 得到輸入轉(zhuǎn)矩、所受壓力與凸輪升角的關(guān)系公式 。 T 總= N壓tan(+)d2 /2 4.13 式中 表示自鎖角， d2 表示凸輪中徑，表示凸輪升角。 由于平盤對滾輪的壓緊力是由自動加壓裝置提供的，而力的作用是相互的，所以加壓裝置中的滾輪也受到滾輪通過平盤傳遞的壓緊力且平衡，所以凸輪的推動齒面受到的壓力等于 N壓=22105.3 N。 代 T總=560Nm d2 =72mm =5.7 （見 4.1.1）進入式 4.13 所以 560= 22105.3 tan(5.7 +) 0.072 2 求得 =26.927 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 4.6 輸出軸強度計算 由于增大了輸出轉(zhuǎn)矩，為防止 輸出軸所承受的剪切應力超過了軸的剪切持久極限，所以要對軸進行校核。 N壓=22105.3N是發(fā)動機發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩時平盤的壓力，也是平盤傳遞給輸出軸的最大拉力，所以代入公式 4.8得 max=A壓N =25.1214.33.22105 =45.0MPa 式中max表示輸出軸受的最大拉應力， A表示輸出軸的截面積（輸出軸半徑見 4.1.1）。 和 4.3 T滾輪總的計算方法相同，即依據(jù)名義轉(zhuǎn)矩公式 4.3來計算。需注意的地方在于滾輪與從動平盤 通過花鍵來傳遞運動給輸出軸。因為滾輪傳動分為 8路，這整個過程中從滾輪到輸出軸之間運動的傳遞只占其中的一半，傳動效率為 50%，所以： Tmax=0.5 T總 i =0.5 T總 12ZZ 滾輪平盤 rr max =0.5 560 0.340130=273N m 式中 Tmax表示輸出軸受的最大轉(zhuǎn)矩， r平盤 max表示平盤最大工作半徑（見 4.1.1） 由公式 4.11得最大轉(zhuǎn)矩剪切應力 max=AF轉(zhuǎn) = AATmax （式中轉(zhuǎn)F為輸出軸的轉(zhuǎn)力） 即max= 22m a x2D2DT = 22 22514.3273=51.5MPa 式中 max 表示輸出軸受的最大轉(zhuǎn)矩剪切應力 ,D=25(見 4.1.1)。 輸出軸的材料為 45，其剪切持久極限大于 135MPa14 ，所以輸出軸完全可以傳遞升高以后的轉(zhuǎn)矩。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 4.7 花鍵強度計算 查參考資料 5 得花鍵的強度約束 靜聯(lián)接 p=m3zhld102T p 4.14 動聯(lián)接 P=m3zhld102T p 4.15 花鍵各基本尺寸 13 式中： 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 =0.70.8，齒數(shù)多 時取偏小值； z 花鍵的 齒數(shù)（見 4.1.1）； l 齒的工作長度，單位為 mm； h 花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵， h=2dD-2C，此處 D 為外花鍵的大徑， d為內(nèi)花鍵的小徑， C為倒角尺寸，單位均為 mm；漸開線花鍵， a 30， h m； a 45， h= 0.8 m， m為模數(shù)； dm 花鍵的平均直徑，矩形花鍵， dm=2dD；漸開線花鍵， dm di , di為分度圓直徑，單位為 mm； p 花鍵聯(lián)接的許用擠壓 應力，單位為 MPa，見表 4.1； p 花鍵聯(lián)接的許用壓力，單位為 MPa，見表 4.1。 4.1花鍵聯(lián)接的許用擠壓應力、許用壓力 5 MPa 許用擠壓應力、許用壓力 聯(lián)接工作方式 使用和制造情況 齒面未經(jīng)熱處理 齒面經(jīng)熱處理 p 靜聯(lián)接 不良 中等 良好 35 50 60 100 80 100 40 70 100 140 120 200 p 空載下移動的動聯(lián)接 不良 中等 良好 15 20 20 30 25 40 20 35 30 60 40 70 在載荷作用下移動的動聯(lián)接 不良 中等 良好 3 10 5 15 10 20 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 輸出軸花鍵聯(lián)接強度計算 輸出軸花鍵聯(lián)接為靜聯(lián)接 p=m3maxzhld102T = 28126287.0 102732 3 =38.27(MPa) p 滾輪花鍵聯(lián)接強度計算 滾輪花鍵聯(lián)接為動聯(lián)接 P=m3zhld102T = 552.225100.8 10422 3 =3.47(MPa) p 滾輪花鍵基本尺寸 z、 h、 l、 dm 為 半環(huán)型錐盤滾輪式（ Toroidal型）無級變速器 1 滾輪花鍵基本尺寸。 同理進行自動加壓裝置花鍵計算 加壓裝置花鍵計算 p=m3zhld102T總 = 70120567.0 105602 3 =20.41 (MPa) p 4.8 輸入錐齒輪計算 運用機械設(shè)計手冊（軟件版）主要是對輸入大、小輸入錐齒輪進行強度校核分析，將