畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）金屬帶式無級(jí)變速器設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 立題的目的和意義11.2 機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)概述11.2.1 無級(jí)變速簡(jiǎn)介11.2.2 各類無級(jí)變速器比較11.2.3 金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)21.3 國內(nèi)外金屬帶式無級(jí)變速器的發(fā)展歷史及應(yīng)用現(xiàn)狀21.3.1 發(fā)展歷史21.3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀31.4 相關(guān)軟件簡(jiǎn)介錯(cuò)誤！未定義書簽。1.5 小結(jié)4第2章 金屬帶式cvt的基本結(jié)構(gòu)和工作原理52.1 金屬帶式cvt的基本結(jié)構(gòu)52.2 金屬帶式cvt的工作原理52.3 小結(jié)6第3章 傳動(dòng)裝置方案73.1 確定傳動(dòng)方案73.2 傳遞裝置計(jì)算73.3 小結(jié)8第4章 行星齒輪機(jī)構(gòu)部分94.1 傳動(dòng)路線設(shè)

2、計(jì)94.1.1 空擋實(shí)現(xiàn)原理94.1.2 前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線94.1.3 倒檔的傳動(dòng)路線94.2 主要設(shè)計(jì)及計(jì)算校核94.2.1 太陽輪設(shè)計(jì)計(jì)算94.2.2 行星輪設(shè)計(jì)計(jì)算114.2.3 行星架計(jì)算設(shè)計(jì)124.2.4 行星架前半部分設(shè)計(jì)154.2.5 軸承選擇及計(jì)算校核154.2.6 前進(jìn)檔離合器鋼片和摩擦片的設(shè)計(jì)174.2.7 倒檔制動(dòng)器鋼片和摩擦片174.2.8 齒圈設(shè)計(jì)計(jì)算184.3 行星系總體裝配圖194.4 小結(jié)19第5章 無級(jí)變速機(jī)構(gòu)部分205.1 金屬帶設(shè)計(jì)選擇205.1.1 金屬塊設(shè)計(jì)205.2 金屬帶主要計(jì)算215.2.1 主動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算225.2.2 初算軸徑225.2.3

3、 可動(dòng)錐盤設(shè)計(jì)計(jì)算225.2.4 定錐盤設(shè)計(jì)計(jì)算235.3 從動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算265.4 無級(jí)減速部分總裝圖275.5 小結(jié)27第6章 減速器部分286.1 減速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算286.1.1 選擇齒輪材料，熱處理方法和精度等級(jí)286.1.2 圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)及校核286.1.3 減速器從動(dòng)輪設(shè)計(jì)296.2 減速器齒輪的設(shè)計(jì)306.2.1 減速器主動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)306.2.2 減速器從動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)306.2.3 軸的計(jì)算306.3 小結(jié)30第7章 差速器的設(shè)計(jì)317.1 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算317.1.1 選擇齒輪材料，熱處理方法和精度等級(jí)317.1.2 圓錐齒輪設(shè)計(jì)及校核317.2 行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)32

4、7.2.1 行星架下半部分327.2.2 行星架上半部分337.2.3 差速器行星輪的設(shè)計(jì)計(jì)算337.3 輸出軸的設(shè)計(jì)347.3.1 左輸出軸的設(shè)計(jì)347.3.2 右輸出軸的設(shè)計(jì)357.4 軸承選擇及計(jì)算校核357.5 差速器整體裝配圖367.6 小結(jié)36第8章 箱體設(shè)計(jì)378.1 下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)378.2 上箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)378.3 箱體裝配圖388.4 cvt裝配圖38結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)41附錄42“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 立題的目的和意義采用無級(jí)變速器的汽車最大優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩沿著最經(jīng)

5、濟(jì)油耗線變化，并且在變速過程中無沖擊，不必產(chǎn)生動(dòng)力中斷，因而大幅度改善了汽車的動(dòng)力性能及乘坐的舒適性。目前對(duì)摩擦式無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)理研究的還并不充分，因此有待于進(jìn)一步研究其機(jī)理和選擇其機(jī)理和新的潤滑劑，以進(jìn)一步提高摩擦拖動(dòng)率，尤其是研究具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題，改善其傳動(dòng)性能，對(duì)于促進(jìn)無級(jí)變速器在機(jī)械行業(yè)特別是在汽車行業(yè)中的廣泛應(yīng)用具有重要的推廣意義。1.2 機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)概述1.2.1 無級(jí)變速簡(jiǎn)介無級(jí)變速傳動(dòng)是指在某種控制的作用下,使系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極限轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動(dòng)方式。而無級(jí)變速器是使機(jī)器的輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào),能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速傳動(dòng),以滿足最佳工作需要的調(diào)速裝置。它和定傳動(dòng)比

6、傳動(dòng)以及有級(jí)傳動(dòng)相比,具有能夠根據(jù)工作的需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換速度,以適應(yīng)輸出轉(zhuǎn)速和外界負(fù)荷變化的需要等優(yōu)點(diǎn),能適應(yīng)變工況工作,簡(jiǎn)化傳動(dòng)方案,節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要求。無級(jí)變速器主要適應(yīng)的場(chǎng)合：(1) 適應(yīng)工藝參數(shù)多變或輸出轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的要求,運(yùn)轉(zhuǎn)中需經(jīng)常連續(xù)地改變速度,但是不應(yīng)在某一固定速度下長期運(yùn)轉(zhuǎn)。(2) 探求最佳工作速度。(3) 幾臺(tái)機(jī)器或一臺(tái)機(jī)器的幾個(gè)部分協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。(4) 緩速啟動(dòng)以合理利用動(dòng)力,通過調(diào)速以快速越過共振區(qū)。(5) 車輛變速箱,可節(jié)省燃料,縮短加速時(shí)間,簡(jiǎn)化操作。1.2.2 各類無級(jí)變速器比較目前,無級(jí)變速器主要分為三大類：一是以電控調(diào)速裝置調(diào)速的電磁式無級(jí)變速器

7、；二是以液壓調(diào)速裝置調(diào)速的液壓式無級(jí)變速器；三是以機(jī)械調(diào)速裝置調(diào)速的機(jī)械式無級(jí)變速器。其中,液壓調(diào)速裝置雖然調(diào)速范圍大,傳動(dòng)效率較高,但其制造精度要求高,價(jià)格較貴,滑動(dòng)率較大,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生泄漏電控調(diào)速的雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,操作維護(hù)方便的特點(diǎn),但其效率低,發(fā)熱嚴(yán)重,不適合長期負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。與上述兩種相比,機(jī)械無級(jí)變速器具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)調(diào)速范圍大,調(diào)速方式多,能實(shí)現(xiàn)恒扭矩工作,傳動(dòng)效率高,適應(yīng)性強(qiáng),且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,傳動(dòng)比穩(wěn)定,工作可靠且維修方便。金屬帶式無級(jí)變速器就是一種新穎的有撓性中間體的機(jī)械摩擦式變速器,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、變速范圍大、體積小、效率高、噪聲低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn),

8、尤其是它克服了以往各類無級(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內(nèi)的機(jī)械傳動(dòng)中,特別是近幾年來它在轎車變速器中的成功使用所顯示出的各種優(yōu)越性能普遍為人們看好,因而受到了國內(nèi)外業(yè)界的極大重視.1.2.3 金屬帶式無級(jí)變速傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)金屬帶式無級(jí)變速器不僅能夠滿足傳遞較大功率、適應(yīng)高轉(zhuǎn)速等條件,還具有如下幾方面的特性(1) 經(jīng)濟(jì)性 該變速器通過傳動(dòng)比的連續(xù)變化,使車輛外界行駛條件與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)現(xiàn)最佳匹配,使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)從而充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力,燃燒完全,提高了整車的燃料經(jīng)濟(jì)性,減少了廢氣排放,有利于環(huán)境保護(hù)(2) 動(dòng)力性 在汽車起步、停止和變速過程中不至于產(chǎn)生沖擊和抖動(dòng),減

9、少了噪音,滿足了汽車行駛多變的條件,使汽車在良好的性能狀態(tài)下行駛(3) 舒適性 駕駛平穩(wěn)!舒適,簡(jiǎn)化了操作,減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了行車安全,符合人們?nèi)找嬖鲩L的舒適性要求(4) 可靠性 據(jù)1993年的統(tǒng)計(jì),在裝車的60萬套金屬帶式cvt中,由于金屬帶傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障返還的只有120套,占總數(shù)的0.02%,而在這120套中因?yàn)榻饘賻П旧碛袉栴}的只有40例,可見其故障率極低 實(shí)踐表明金屬帶cvt能達(dá)到與汽車相同的壽命。金屬帶式無級(jí)變速器本身就是一種自動(dòng)變速器,而且它比目前在汽車上占主導(dǎo)地位的液力機(jī)械式自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊,更加節(jié)能,動(dòng)力性能更加優(yōu)良。它與目前流行的4檔自動(dòng)變速器(at)

10、相比,燃油消耗節(jié)約12%17%,加速性能提高7.5%11.5%,發(fā)動(dòng)機(jī)排放減少10%,價(jià)格不比at貴。1.3 國內(nèi)外金屬帶式無級(jí)變速器的發(fā)展歷史及應(yīng)用現(xiàn)狀1.3.1 發(fā)展歷史金屬帶式cvt的裝車使用只有十幾年的時(shí)間，但是cvt技術(shù)的發(fā)展己有100多年的歷史，1886年，daimler benz在首輛采用汽油機(jī)的汽車上裝上了橡膠帶cvt。1906年，美國卡特車裝用了簡(jiǎn)單的金屬盤摩擦傳動(dòng)無級(jí)變速器，1930年在austin sixteen車上，裝用了牽引式cvt，電子控制技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使得無級(jí)變速傳動(dòng)得到應(yīng)用與發(fā)展。20世紀(jì)60年代后期，荷蘭工程師van doorne研究出金屬帶

11、cvt，這是cvt技術(shù)具有劃時(shí)代意義的事件。1972年，h.van doorne成立了獨(dú)立公司，1978年，意大利fiat公司的汽車開始裝用van doorne cvt。1987年，美國fort汽車公司的汽車裝有這種cvt。日前，市場(chǎng)上的cvt有二種產(chǎn)品：p821型，采用電磁離合器作為起動(dòng)裝置，機(jī)-液或電-液控制系統(tǒng)，以外齒輪泵作為液壓源，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.3以下的小型轎車；p811型，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.8以下的中型轎車；p844型，采用新型金屬傳動(dòng)帶，將液力矩器與cvt綜合，全電子控制系統(tǒng)，實(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量在3.3以下的豪華轎車。日本在研制cvt的初期，即將電子控制技術(shù)與cvt技術(shù)結(jié)

12、合，成功地開發(fā)出電子控制技術(shù)的cvt，即ecvt，陸續(xù)裝在rex，samba和justy上。1990年美國生產(chǎn)出計(jì)算機(jī)控制的無級(jí)調(diào)速液壓自動(dòng)變速器(cvt)，此后日本、美國、德國等轎車生產(chǎn)商大多采用此項(xiàng)技術(shù)。1.3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀金屬帶無級(jí)變速器的優(yōu)點(diǎn)很多，如：變速?zèng)]有沖擊，不用變換嚙合齒輪，外形尺寸小。現(xiàn)在已經(jīng)在一定范圍內(nèi)克服了傳送帶打滑的問題，改用金屬鏈代替金屬帶，可以在一定條件下實(shí)現(xiàn)在大排量轎車上的使用。 現(xiàn)代無級(jí)變速器開發(fā)技術(shù)水平最高的是采用金屬鏈帶機(jī)械式無級(jí)變速器，例如奧迪a6multitronic無級(jí)變速器就采用了金屬鏈條這一形式。目前除了奧迪以外，福特和通用也投入上億美元巨資研制了

13、從1.3升2.0升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所配用的無級(jí)變速器。以荷蘭生產(chǎn)的無級(jí)變速器著名廠家vdt公司為例，目前按照發(fā)動(dòng)機(jī)排量主要有以下類型：采用電磁離合器作為起動(dòng)裝置，機(jī)械液壓傳動(dòng)或電控液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，以外嚙合齒輪泵作為液壓源，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量1.3升以下的小型轎車。采用濕式多片離合器作為起動(dòng)裝置，機(jī)械液壓傳動(dòng)，動(dòng)力傳送采用金屬鏈條，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)排量1.8升以下的中型轎車。還有采用新型金屬鏈條，液力變矩器與無級(jí)變速器結(jié)合，全電子控制，適用于3.0升以下較大排量的豪華轎車。世界最大的變速器制造企業(yè)德國zf公司也采用vdt技術(shù)，生產(chǎn)用于1.5升2.5升中排量轎車的無級(jí)變速器系列，計(jì)有cft系列，適用于前輪驅(qū)動(dòng)發(fā)

14、動(dòng)機(jī)橫置的轎車；ctt系列，適用于前輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的轎車；crt系列，適用于各輪驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的轎車。據(jù)荷蘭vdt公司介紹，現(xiàn)在新的設(shè)計(jì)和技術(shù)已經(jīng)解決了無級(jí)變速器過去存在的主要問題，因v型帶損壞而出現(xiàn)的故障發(fā)生率只有千分之2.5，比例很低。如果不考慮所用傳送帶的差異，各種型號(hào)無級(jí)變速器的主要差別集中在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞到主動(dòng)帶輪的過程以及帶輪半徑和夾緊力的控制方法上。2007中國汽車cvt國際學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國齒協(xié)cvt工作組成立大會(huì)上宣布，由重慶工學(xué)院重慶汽車學(xué)院自主研發(fā)的汽車金屬帶式無級(jí)變速器示范生產(chǎn)線已建成。這項(xiàng)技術(shù)獲得em-cvt國家專利。目前國際上應(yīng)用的金屬帶式無級(jí)變速器只有荷蘭研發(fā)生產(chǎn)

15、，全世界有60多種汽車品牌采用cvt技術(shù)，國內(nèi)全部靠進(jìn)口，自主研發(fā)的cvt只實(shí)驗(yàn)于吉利和眾泰兩款汽車。 重慶工學(xué)院重慶汽車學(xué)院自1996年起開始研發(fā)金屬帶式無級(jí)速器。據(jù)了解，該項(xiàng)技術(shù)比手動(dòng)檔節(jié)油10%15%，自動(dòng)變速最佳工作狀態(tài)超過國外技術(shù)20公里。1.4 小結(jié) 本章主要介紹了本課程設(shè)計(jì)的選題目的和意義，并總體介紹了相關(guān)的一些歷史現(xiàn)狀等。第2章 金屬帶式cvt的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 金屬帶式cvt的基本結(jié)構(gòu)金屬帶式cvt，一般由行星齒輪機(jī)構(gòu)、無級(jí)變速機(jī)構(gòu)、差速器機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。1. 行星齒輪機(jī)構(gòu)：cvt的行星齒輪機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)檔和倒檔之間的切換操作，采用雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星架上固定有

16、內(nèi)、外行星齒輪，其中，外行星齒輪和齒圈嚙合，內(nèi)行星齒輪和太陽輪嚙合。前進(jìn)檔時(shí)，行星架和太陽輪鎖死，太陽輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，行星架隨太陽輪同速旋轉(zhuǎn)，即整體同步旋轉(zhuǎn)；倒檔時(shí)，齒圈固定在機(jī)箱上不動(dòng)，太陽輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過雙行星齒輪后，此時(shí)行星架與太陽輪反向旋轉(zhuǎn)。2. 無級(jí)變速機(jī)構(gòu)：無級(jí)變速機(jī)構(gòu)由金屬傳動(dòng)帶、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組組成。其中，主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)錐盤和固定錐盤組成。3. 差速器機(jī)構(gòu)：普通差速器由行星齒輪、行星輪架、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。4. 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)cvt傳動(dòng)比無級(jí)自動(dòng)變化的，

17、多采用機(jī)液控制系統(tǒng)或電液控制系統(tǒng)。因?yàn)轭}目要求只需設(shè)計(jì)金屬帶式cvt的機(jī)械部分，故在本文中只對(duì)前三部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2 金屬帶式cvt的工作原理金屬帶式cvt主要是通過改變主、從動(dòng)輪和金屬帶的接觸半徑來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)變化的。主、從動(dòng)輪組都由可動(dòng)錐盤和固定錐盤組成，可動(dòng)錐盤可以在主、從動(dòng)軸上沿軸向移動(dòng)?？蓜?dòng)錐盤與固定錐盤之間形成的v型槽與v型金屬帶相嚙合。主動(dòng)輪組的油缸控制主動(dòng)輪組的可動(dòng)錐盤沿軸向移動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪組一側(cè)的金屬帶隨之沿v型槽移動(dòng)，由于金屬帶的長度固定，因此從動(dòng)輪組一側(cè)的金屬帶則沿v型槽向相反的方向移動(dòng)，從動(dòng)輪組的油缸此時(shí)則控制從動(dòng)輪組的可動(dòng)錐盤沿軸向移動(dòng)，以保持金屬帶的張緊力，保證

18、來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力得到高效可靠的傳遞。金屬帶沿v型槽方向移動(dòng)時(shí)，其在主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)變化。 汽車開始起步時(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，從而保證有足夠的扭矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，主動(dòng)輪的工作半徑逐漸增大，從動(dòng)輪的工作半徑相應(yīng)減小，cvt的傳動(dòng)比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。圖2-1 減速傳動(dòng)情形圖2-2 增速傳動(dòng)情形2.3 小結(jié)本章主要介紹了金屬帶式cvt的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并模擬實(shí)現(xiàn)了變速時(shí)的帶輪控制變化等環(huán)節(jié)。第3章 傳動(dòng)裝置方案3.1 確定傳動(dòng)方案金屬帶無級(jí)變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)：發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳遞到

19、輸入軸后，通過雙行星輪系機(jī)構(gòu)的可換向裝置，將動(dòng)力輸出到主動(dòng)帶輪軸上，再通過金屬帶將動(dòng)力傳遞到從動(dòng)輪軸，從動(dòng)輪軸與減速器連接，減速器將動(dòng)力傳遞到差速器上，最后輸出到車輪軸上。3.2 傳遞裝置計(jì)算已知要求轎車發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1.6l，最大轉(zhuǎn)矩為,最大功率為。為了后面的設(shè)計(jì)計(jì)算方便，從發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入軸到車輪的輸出軸之間的四根軸分別定義為軸1，軸2，軸3，軸4，則轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算如下：1. 各軸轉(zhuǎn)速 （3-1）分別為軸1、軸2、軸3、軸4的轉(zhuǎn)速，； 分別為兩相鄰軸之間的傳動(dòng)比。2. 各軸功率 （3-2）式中分別為軸1、軸2、軸3、軸4輸入功率；分別為兩相鄰軸之間的傳動(dòng)效率。3. 軸轉(zhuǎn)矩 (3-3)式中

20、分別為軸1、軸2、軸3、軸4輸入轉(zhuǎn)矩。3.3 小結(jié)本章主要介紹了傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、以及傳動(dòng)裝置的有關(guān)計(jì)算。第4章 行星齒輪機(jī)構(gòu)部分4.1 傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)cvt中采用雙行星齒輪裝置，其作用功能是倒檔時(shí)改變變速器輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向。4.1.1 空擋實(shí)現(xiàn)原理離合器分離，鋼片和摩擦片未被壓緊因此不傳動(dòng)動(dòng)力，太陽輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)行星輪在行星架上繞各自軸旋轉(zhuǎn)，行星架固定不動(dòng)，即沒有輸出。4.1.2 前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線前進(jìn)檔離合器鋼片與太陽輪相連接，離合器摩擦片與行星架相連接。前進(jìn)檔時(shí)，離合器鋼片和離合器摩擦片相壓緊，于是將行星架和太陽輪鎖死，太陽輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)行星架旋轉(zhuǎn)并與太陽輪運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，速比為1：1。4

21、.1.3 倒檔的傳動(dòng)路線倒檔制動(dòng)器摩擦片與齒圈相連接，倒檔制動(dòng)器鋼片與變速器殼體相連接。倒檔運(yùn)行時(shí)，齒圈被固定鎖死在變速器殼體上，太陽輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過雙行星輪的傳遞，由于齒圈被鎖死，所以行星架以相反方向旋轉(zhuǎn)，速比為1：1。4.2 主要設(shè)計(jì)及計(jì)算校核 4.2.1 太陽輪設(shè)計(jì)計(jì)算選擇直齒輪，雖然直齒輪在強(qiáng)度和性能上不及斜齒輪，但考慮到太陽輪要和離合器鋼片相嚙合傳動(dòng)動(dòng)力，如果選擇斜齒輪則還要另外設(shè)計(jì)伸出項(xiàng)以便于和離合器鋼片嚙合，為了減少材料浪費(fèi)以及縮小空間，權(quán)衡考慮還是選擇直齒輪。如圖4-1所示。圖4-1 太陽輪參數(shù)： 1. 按齒面彎曲強(qiáng)度校核由公式 式中 材料彈性系數(shù)，查取選擇 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查取

22、選擇(標(biāo)準(zhǔn)直齒輪) 重合度系數(shù)，其值與和有關(guān)由查取選擇載荷系數(shù) 計(jì)算得 其中 使用系數(shù) 查表選取 動(dòng)載系數(shù) 查表選擇 _齒向載荷分布系數(shù) 查表選擇 -圓周力計(jì)算得 齒數(shù)比 計(jì)算得代入數(shù)值得 （4-1）又 試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限，選擇 (調(diào)質(zhì)碳鋼)接觸強(qiáng)度計(jì)算的強(qiáng)度系數(shù)，選擇接觸強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)，一般取帶入數(shù)據(jù)得 （4-2） 比較有 s,故a-a剖面安全。4.2.4 行星架前半部分設(shè)計(jì)圖4-6為行星架前半部分，作用是和前進(jìn)離合器摩擦片相連接來傳遞動(dòng)力。行星架前半部分伸出項(xiàng)中有內(nèi)齒，用于安裝離合器摩擦片，太陽輪穿過行星架前半部分，離合器鋼片和太陽輪連接嚙合，離合器摩擦片和行星架此伸出項(xiàng)相連接

23、嚙合，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)檔的功能。行星架前半部分和后半部分通過行星輪軸焊接在一起組合成為一個(gè)整體，從而將主動(dòng)太陽輪的動(dòng)力傳遞到行星架的輸出軸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。圖4-6 行星架前半部分4.2.5 軸承選擇及計(jì)算校核 軸承的選擇：因?yàn)樾行羌茌S上安裝的是斜齒輪，在動(dòng)力傳動(dòng)中不僅有徑向力同時(shí)還有軸向力，而角接觸球軸承能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷，而且內(nèi)外圈可分離，裝拆方便。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取角接觸球軸承（gb/t 297-1994）如圖4-7所示。軸承代號(hào)： 7208ac軸承內(nèi)徑： l=40mm軸承外徑： 軸承寬度： 圖4-7 7208角接觸球軸承1. 軸承的校核（1）計(jì)算軸承的軸向力。內(nèi)部軸向力的計(jì)算

24、公式： (4-19)又 -軸承總支承反力，在行星架軸的校核中已經(jīng)求出 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)30206，得 (4-20)則 (4-21)和的方向如圖4-8所示。和a同向，(斜齒輪校核中已得)圖4-8 軸承示意圖則有 (4-22)顯然,因此軸有右移趨勢(shì)，但是由于軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承ii將使軸保持平衡，故兩軸承的軸向力分別為 由于，故只需對(duì)軸承ii校核即可，同時(shí)第一個(gè)支承只是簡(jiǎn)化成軸承方便計(jì)算。（2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得圓錐滾子軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 則當(dāng)量動(dòng)載荷 (4-23)(3) 校核軸承ii的壽命軸承在100以下工作，查得。載荷平穩(wěn)，查得，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得30206圓錐滾子軸承中動(dòng)

25、載荷c=43200n軸承ii 的壽命為假設(shè)轎車使用年限為10年，每天使用時(shí)間為5個(gè)小時(shí)，則預(yù)期壽命為：顯然，故軸承壽命很充足。4.2.6 前進(jìn)檔離合器鋼片和摩擦片的設(shè)計(jì)離合器摩擦片在性能上應(yīng)滿足以下要求：1. 摩擦因數(shù)較高且較穩(wěn)定；2. 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；3. 熱穩(wěn)定性好；長期停放后，摩擦面間部發(fā)生“粘著”現(xiàn)象。因此選擇金屬陶瓷摩擦材料，其具有傳熱性好、熱穩(wěn)定性和耐磨性好、摩擦因數(shù)較高且穩(wěn)定、能承受的單位壓力較高以及壽命較長等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較貴。如圖4-9所示。 離合器鋼片 圖4-9 離合器摩擦片內(nèi)徑：85mm 內(nèi)徑：90mm外徑：180mm 外徑：190mm厚度：2.5mm 厚度：2

26、.5mm個(gè)數(shù)：4 個(gè)數(shù)：44.2.7 倒檔制動(dòng)器鋼片和摩擦片 倒檔離合器鋼片和摩擦片的要求和作用和前進(jìn)檔離合器鋼片和摩擦片相似，具體如圖4-10所示。 圖4-10倒檔制動(dòng)器鋼片 倒檔制動(dòng)器摩擦片內(nèi)徑：240mm 內(nèi)徑：240 mm外徑：270mm 外徑：270mm4.2.8 齒圈設(shè)計(jì)計(jì)算齒圈和行星系中外面一組行星齒輪嚙合，同時(shí)齒圈外圈也有凹槽，用于安裝倒檔離合器鋼片，在啟用倒檔時(shí)候，通過壓緊倒檔離合器鋼片和倒檔制動(dòng)器摩擦片將齒圈所止在離合器殼體上。齒圈伸出一個(gè)凸臺(tái)便于安裝在齒圈外圈的摩擦片壓緊。如圖4-11所示。圖4-11 齒圈齒圈內(nèi)徑： 齒圈外徑： 齒圈厚度： 凸臺(tái)外徑： 凸臺(tái)厚度：1. 按

27、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒圈由公式 其符號(hào)含義參看太陽輪，查表計(jì)算有： 代入數(shù)據(jù)得 (4-24)比較有 符合條件，滿足要求。2. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒圈由公式 (4-25)其符號(hào)含義參看太陽輪，查表計(jì)算有： 代入數(shù)據(jù)得 比較有 符合條件，滿足要求。4.3 行星系總體裝配圖圖4-12 行星齒輪機(jī)構(gòu)總裝圖4.4 小結(jié)本章主要介紹了行星齒輪機(jī)構(gòu)部分的組件構(gòu)成、各部分的作用原理以及各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核。第5章 無級(jí)變速機(jī)構(gòu)部分金屬帶無級(jí)變速傳動(dòng)裝置由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪和v形鋼帶組成。主、從動(dòng)帶輪都是由固定錐盤和移動(dòng)錐盤兩部分組成，v形鋼帶主要由楔形金屬塊和鋼質(zhì)環(huán)帶組成，v形鋼帶在主、從動(dòng)帶輪之間

28、傳遞動(dòng)力。v形鋼帶無級(jí)變速傳動(dòng)裝置在進(jìn)行變速時(shí)，主、從動(dòng)帶輪軸之間的距離保持不變，主、從動(dòng)帶輪的移動(dòng)錐盤相對(duì)于其固定錐盤進(jìn)行移動(dòng)，錐盤的移動(dòng)通常靠液壓裝置完成，當(dāng)主動(dòng)帶輪移動(dòng)錐盤靠近其固定錐盤時(shí)，從動(dòng)帶輪的移動(dòng)錐盤則相應(yīng)的向離開固定錐盤的方向移動(dòng)。這種移動(dòng)會(huì)使v形鋼帶做整體平移，改變主、從動(dòng)帶輪與v形鋼帶的接觸摩擦節(jié)圓直徑，主動(dòng)帶輪的傳動(dòng)半徑增大，從動(dòng)帶輪的傳動(dòng)半徑減小，因而傳動(dòng)比變小。由于主、從動(dòng)帶輪的傳動(dòng)半徑尺寸可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，因此，該裝置可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比連續(xù)變化的無級(jí)變速傳動(dòng)。5.1 金屬帶設(shè)計(jì)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求查資料選擇采用vdt-cvt公司的p821型金屬帶，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和技術(shù)參

29、數(shù)如下表：表5-1 金屬帶參數(shù)主要參數(shù)金屬塊金屬環(huán)寬/高/厚mm材料滾動(dòng)軸承鋼高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼帶長mm軸距mm傳遞最大轉(zhuǎn)矩n.m最大輸入轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)比金屬塊個(gè)數(shù)金屬環(huán)層數(shù)5.1.1 金屬塊設(shè)計(jì)金屬塊按標(biāo)準(zhǔn)尺寸設(shè)計(jì)選取，其截面如圖5-1所示。圖5-1 金屬塊截面5.2 金屬帶主要計(jì)算1. 傳動(dòng)比 2. 變速比 3. 楔形角 4. 帶的截面積 5. 中心距 6. 帶的節(jié)線長度 7. 帶在帶輪上的最小包角 8. 計(jì)算圓周力 （恒功率）9. 帶輪可移動(dòng)最大位移量圖5-2 金屬帶5.2.1 主動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.2 初算軸徑d c 軸的材料取45號(hào)鋼，查表得c=106118 取c=110則d1

30、10=25.9mm考慮鍵槽的影響dmin 25.9 1.05=27.2mm故取初徑35mm比較安全5.2.3 可動(dòng)錐盤設(shè)計(jì)計(jì)算由于金屬帶自身有高度，所以金屬帶的工作半徑和節(jié)圓半徑不相等，因?yàn)檩S的最小尺寸選擇為35mm，因?yàn)閹л喌淖钚」ぷ髦睆綔p小會(huì)使v帶的彎曲疲勞強(qiáng)度降低，所以盡量使帶輪的最小工作直徑大些，此處選擇金屬帶的最小工作直徑為。變速比rb和主、從錐輪與金屬帶總成傳動(dòng)的節(jié)圓半徑有關(guān)，如下式：= (/ )/( / )式中 主動(dòng)錐盤最大節(jié)圓半徑（mm）主動(dòng)錐盤最小節(jié)圓半徑（mm） 從動(dòng)錐盤最大節(jié)圓半徑（mm） 從動(dòng)錐盤最小節(jié)圓半徑（mm）在對(duì)稱布置的情況下， =， =，則由設(shè)計(jì)要求rb=5.

31、5，故（?。┘磶л喌淖畲蠊ぷ靼霃綖橹?、從動(dòng)帶輪的外徑為=+ =+，以保證金屬帶傳動(dòng)的節(jié)圓最大時(shí)，鋼帶環(huán)仍處于帶輪v形槽以內(nèi)。取則 查閱資料，一般選取帶輪錐盤的傾斜角度為，如圖5-3、5-4所示。 圖5-3 錐盤截面圖 圖5-4可動(dòng)錐盤三維視圖可動(dòng)錐盤和液壓油缸相連，由液壓伺服機(jī)構(gòu)控制驅(qū)動(dòng)可動(dòng)錐盤的軸向移動(dòng)，從而使兩錐盤之間距離變化，進(jìn)而改變金屬帶的工作半徑達(dá)到無級(jí)變速的目的。5.2.4 定錐盤設(shè)計(jì)計(jì)算不動(dòng)定錐盤的錐盤部分設(shè)計(jì)和可動(dòng)錐盤類似，故不贅述。如圖5-5所示。1. 定錐盤軸的設(shè)計(jì)從左向右分別為軸段一、二、三以此類推軸段一：d1=30mm， l1=86mm 安裝軸承和套筒；軸段二：d2=3

32、5mm， l2=107mm 安裝斜齒輪和液壓缸軸段三：d3=40mm， l3=40mm 安裝主動(dòng)動(dòng)錐盤軸段四：d4=35mm， l4=25mm 安裝套筒軸段五：d5=30mm, l5=25mm 安裝軸承 軸段二上有一鍵槽： 長 23mm 寬8mm軸段一、二上開有油槽，用于液壓油進(jìn)入，控制可動(dòng)錐盤的軸向移動(dòng)。圖5-5 定錐盤2. 定錐盤軸的受力分析（1）畫出軸的受力簡(jiǎn)圖。如圖5-6,圖中l(wèi)1=40mm,l2=180mm（2）計(jì)算支承反力。在水平面上 (5-1) (5-2)(負(fù)號(hào)表示方向與圖中所示相反)在垂直平面上 (5-3) (5-4)軸承總支反力 (5-5)圖5-6 定錐盤受力分析圖 (3)畫

33、彎矩圖在水平面上 a-a剖面左側(cè) (5-6)在垂直平面上 a-a 剖面左側(cè) (5-7)合成彎矩 a-a剖面左側(cè) (5-8)a-a剖面右側(cè) (5-9)3. 校核軸的強(qiáng)度a-a剖面左側(cè)，因彎矩大，故a-a左側(cè)為危險(xiǎn)剖面。抗彎剖面模量抗扭剖面模量彎曲應(yīng)力 (5-10)扭剪應(yīng)力 (5-11) (5-12)對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼處理的45號(hào)鋼，查得：,；查得材料的等效系數(shù)，。鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，查得,。絕對(duì)尺寸系數(shù)，查得，表面質(zhì)量系數(shù)，軸磨削加工，查得。安全系數(shù) (5-13)查得許用安全系數(shù)s=1.3-1.5,顯然ss,故a-a剖面安全。5.3 從動(dòng)帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)和主動(dòng)帶輪相似，故不贅述。經(jīng)計(jì)算檢驗(yàn)

34、均符合條件。滿足要求。5.4 無級(jí)減速部分總裝圖圖5-7 無極變速部分裝配圖5.5 小結(jié) 本章主要介紹了cvt機(jī)構(gòu)的組件構(gòu)成，選取方法以及其變速原理。第6章 減速器部分6.1 減速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1 選擇齒輪材料，熱處理方法和精度等級(jí)圓錐齒輪用45鋼，由表查得： 齒輪正火處理，齒面硬度162-217hbs，平均硬度190hbs。選用7級(jí)精度。6.1.2 圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)及校核從動(dòng)帶輪的動(dòng)力通過圓柱斜齒輪的嚙合傳遞到差速器上，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)， ，如圖6-1所示，參數(shù) z=32 m=2.5 b=36圖6-1 斜齒輪1.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核由公式 式中 材料彈性系數(shù), 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇

35、 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇2.5 載荷系數(shù) 計(jì)算得 1.42 圓周力 齒數(shù)比 查表計(jì)算得 代入數(shù)值得 (6-1)許用接觸應(yīng)力，可由式算得查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得接觸疲勞極限應(yīng)力 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得壽命系數(shù)安全系數(shù) 代入數(shù)據(jù)得 (6-2)比較可知滿足條件，符合要求。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核有公式 (6-3)各符號(hào)含義參看太陽輪，查表計(jì)算得 代入數(shù)據(jù)得 (6-4)比較可知 符合條件，滿足要求。6.1.3 減速器從動(dòng)輪設(shè)計(jì)從動(dòng)輪數(shù)據(jù)m=2.5 z=45mm b=33mm從動(dòng)輪校核與主動(dòng)輪一樣，滿足要求。6.2 減速器齒輪的設(shè)計(jì)6.2.1 減速器主動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)m=2.5 z=28 b=40mm6.

36、2.2 減速器從動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)m=2.5 z=80 b=35mm圖6-3 斜齒輪6.2.3 軸的計(jì)算軸的詳細(xì)尺寸見二維圖紙，并且經(jīng)過校核滿足要求。6.3 小結(jié) 本章主要介紹了減速器各組成部分及其構(gòu)成、選取方法以及其原理。第7章 差速器的設(shè)計(jì)7.1 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算7.1.1 選擇齒輪材料，熱處理方法和精度等級(jí)圓錐齒輪用45鋼，由表查得：齒輪正火處理，齒面硬度162-217hbs，平均硬度190hbs。選用7級(jí)精度。7.1.2 圓錐齒輪設(shè)計(jì)及校核從動(dòng)帶輪的動(dòng)力通過圓錐齒輪的嚙合傳遞到差速器上，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，大圓錐盤上有六個(gè)螺紋孔，用于安裝差速器的行星架 ，如圖7-1，參數(shù) z=63 m=

37、5 b=50圖7-1 圓錐齒輪1.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核由公式 式中 -材料彈性系數(shù), 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 - 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇2.5 -載荷系數(shù) 計(jì)算得 1.42 -圓周力 -齒數(shù)比 -查表計(jì)算得 代入數(shù)值得 (7-1)許用接觸應(yīng)力，可由式算得查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得接觸疲勞極限應(yīng)力， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得壽命系數(shù)安全系數(shù) 代入數(shù)據(jù)得 比較可知滿足條件，符合要求。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由公式 各符號(hào)含義參看太陽輪，查表計(jì)算得 代入數(shù)據(jù)得 (7-2)比較可知 符合條件，滿足要求。7.2 行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.2.1 行星架下半部分行星架固定安裝在圓錐齒輪上和圓錐齒輪一起旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)凸臺(tái)用于和

38、行星架上半部分連接，兩個(gè)凹槽用于安裝固定銷-行星輪的旋轉(zhuǎn)軸，如圖7-2所示。圖7-2 差速器行星架7.2.2 行星架上半部分凸臺(tái)用于和上半部分連接，凹槽用于安裝固定銷，頂部的孔使輸出軸從此孔穿過銷用來安裝固定行星輪，差速器設(shè)計(jì)為兩個(gè)行星輪的差速機(jī)構(gòu)，銷兩端直徑，中間直徑，兩端加工有螺紋，分別將行星輪從兩端安裝好后，用螺母擰緊固定。如圖7-3所示。圖7-3 銷7.2.3 差速器行星輪的設(shè)計(jì)計(jì)算行星輪采用圓錐齒輪，動(dòng)力通過行星架由行星齒輪傳遞到輸出軸上，帶動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7-4所示， 參數(shù) z=21 m=3.5 b=30mm圖7-4 差速器行星輪1.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核由公式 式中 材料彈性系

39、數(shù), 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇2.5 載荷系數(shù) 計(jì)算得 1.42 圓周力齒數(shù)比 查表計(jì)算得 代入數(shù)值得 (7-3) 比較可知滿足條件，符合要求。2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由公式 各符號(hào)含義參看太陽輪，查表計(jì)算得 代入數(shù)據(jù)得 (7-4)比較可知 符合條件，滿足要求。7.3 輸出軸的設(shè)計(jì)7.3.1 左輸出軸的設(shè)計(jì)左輸出軸用于連接驅(qū)動(dòng)轎車的左車輪。圓錐齒輪的參數(shù)和與其嚙合的差速器行星齒輪相同，z=21,m=3.5,b=30。靠近圓錐齒輪的軸設(shè)計(jì)有軸肩，用于和大圓錐齒輪安裝時(shí)的定位，軸段一（從右到左）直徑為40mm，長50mm用于安裝大圓錐齒輪，由于大圓錐齒輪和輸出軸不存在直接的連接關(guān)系，所以僅做定位裝配而不加工鍵槽；軸段二直徑為35mm,長90mm用于安裝軸承并將動(dòng)力傳遞到左車輪上。輸出軸經(jīng)校核符合條件，滿足要求。圖7-5 錐齒輪7.3.2 右輸出軸的設(shè)計(jì)右輸出軸的設(shè)計(jì)和左輸出軸類似，只是伸出軸比較長，用于連接驅(qū)動(dòng)轎車的右車輪，突肩用于和行星架裝配的定位，軸段一（從右到左）穿過行星架，直徑為40mm，長398mm；軸段二用于安裝軸承并驅(qū)動(dòng)右車輪，直徑為35mm,長50mm。經(jīng)校核輸出軸符合條件，滿足要求。7.4 軸承選擇及計(jì)算校核查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取圓錐滾子