鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)

1、1引言1.1機(jī)械無(wú)級(jí)變速的發(fā)展概況機(jī)械無(wú)級(jí)變速器最初是在19世紀(jì)90年代出現(xiàn)的，至20世紀(jì)30年代以后才開(kāi)始發(fā)展，但當(dāng)時(shí)由于受材質(zhì)與工藝方面的條件限制，進(jìn)展緩慢。直到20世紀(jì)50年代，尤其是70年代以后，一方面隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)，精密加工和數(shù)控機(jī)床以及牽引傳動(dòng)理論與油品的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了研制和生產(chǎn)無(wú)級(jí)變速器的限制因素；另一方面，隨著生產(chǎn)工藝流程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化以及機(jī)械要改進(jìn)工作性能，都需要大量采用無(wú)級(jí)變速器。因此在這種形式下，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器獲得迅速和廣泛的發(fā)展。主要研制和生產(chǎn)的國(guó)家有美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利和俄國(guó)等。產(chǎn)品有摩擦式、鏈?zhǔn)?、帶式和脈動(dòng)式四大類約三十多種結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)

2、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)?，化工機(jī)械的多盤(pán)式以及切削機(jī)床的Kopp型無(wú)級(jí)變速器等，但品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大，年產(chǎn)量?jī)H數(shù)千臺(tái)。直到80年代中期以后，隨著國(guó)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(wú)級(jí)變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠才開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，一些高等院校也開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，國(guó)外現(xiàn)有的幾種主要類型結(jié)構(gòu)的無(wú)級(jí)變速器，在國(guó)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(wàn)臺(tái)左右，初步滿足了生產(chǎn)發(fā)展的需要。與此同時(shí)，無(wú)級(jí)變速器專業(yè)協(xié)會(huì)、

3、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(kāi)學(xué)術(shù)信息會(huì)議進(jìn)行交流。自90年代以來(lái)，我國(guó)先后制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共14個(gè)：1.JB/T 5984-92 寬V帶無(wú)級(jí)變速裝置基本參數(shù)、2.JB/T 6950-93 行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器、3.JB/T 6951-93 三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速、4.JB/T 6952-93 齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器、5.JB/T 7010-93 環(huán)錐行星無(wú)級(jí)變速器、6.JB/T 7254-94 無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)、7.JB/T 7346-94 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器試驗(yàn)方法、8.JB/T 7515-94 四相并列連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器、9.JB/T 7668-95 多盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器、

4、10.JB/T 7683-95 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 分類及型號(hào)編制方法、11.JB/T 7686-95 錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器、12.JB/T 50150-1999 行星錐盤(pán)無(wú)級(jí)變速器質(zhì)量分等、13.JB/T 53083-1999 三相并聯(lián)連桿脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器 質(zhì)量分等、14.JB/T 50020-×××× 無(wú)級(jí)變速擺線針輪減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等（報(bào)批稿）?，F(xiàn)在，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器從研制、生產(chǎn)、組織管理到情報(bào)網(wǎng)信息各方面已組成一較完整的體系，發(fā)展成為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新型行業(yè)。1.2機(jī)械無(wú)極變速器的特征和應(yīng)用 機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)幾乎都是依靠摩擦力或油膜拉曳力來(lái)傳遞動(dòng)力的(PI

5、V型及FMB型滑片鏈?zhǔn)阶兯倨饔胁糠帧皣Ш稀币蛩兀}動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器酌的單向超越離合器也是依靠摩擦來(lái)傳動(dòng)的)，由于大多是在充分潤(rùn)滑的條件下，用高硬度、高光潔度的擦傳動(dòng)副來(lái)傳動(dòng)，因此摩擦系數(shù)僅為0.020.06，施加在摩擦副間的法向壓緊力Q高達(dá)其所傳遞的有效圓周力的2075倍，因而限制了其傳動(dòng)功率，傳遞的功率最高為110KW(R6=6的擺銷錠式變速器)、150KW(多盤(pán)式)；而且出于對(duì)材質(zhì)、工藝；潤(rùn)滑油的品質(zhì)均提出了較高的要求，所以直到本世紀(jì)五十年代才得到迅速發(fā)展，日前世界上一些國(guó)家已對(duì)多種性能良好的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行了系列化的生產(chǎn)，作為通用部件供應(yīng)，我國(guó)也對(duì)部分品種進(jìn)行了系列生產(chǎn)，這對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)

6、是頗為有益的。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器且有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、傳動(dòng)效率高(有的高達(dá)95)、通用件強(qiáng)、傳動(dòng)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(diǎn)，特別是某些機(jī)械無(wú)級(jí)變速器可以在很大的變速范圍內(nèi)具有恒功率的機(jī)械特性；這是電氣和液壓無(wú)級(jí)變速所難以達(dá)到的。不少機(jī)械無(wú)級(jí)變速器還有振動(dòng)小(全振幅小于315微米)和噪音低的特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是存在滑動(dòng)、承受過(guò)載和沖擊的能力差。對(duì)于脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器由于有往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和超越離合器，以及輸出速度的脈動(dòng)性，限制了它只適用于小功率，低速和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)要求不高的場(chǎng)合。帶，鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器，便于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載而變化的自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速，有利于節(jié)約能量，很有發(fā)展前途。由于機(jī)械無(wú)級(jí)變速

7、器的傳遞功率較小，為擴(kuò)大其功率范圍，常將其與大功率定傳動(dòng)比系統(tǒng)以差動(dòng)行星齒輪機(jī)構(gòu)相聯(lián)；這樣使大部分功率由定傳動(dòng)比系統(tǒng)傳遞，而少量功率流過(guò)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，經(jīng)差動(dòng)合成后，既進(jìn)行了變速又傳遞了大的功率，這時(shí)無(wú)級(jí)變速器是作為控制傳動(dòng)用的。作為機(jī)械無(wú)極變速器本體來(lái)講，要擴(kuò)大其傳動(dòng)功率，則必需采取多接觸區(qū)分匯流傳動(dòng)型式、接觸區(qū)綜合曲率小(曲率半徑大)的結(jié)構(gòu)。并通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油(有添加劑的)、表內(nèi)幾何形狀、滾功體尺寸等以建立起油膜進(jìn)行傳動(dòng)。 機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、傳動(dòng)效率較高、恒功率特性高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因此，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，在工業(yè)界受到越

8、來(lái)越多的重視和采用。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)械和試驗(yàn)設(shè)備中。1.3國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)極變速器的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器于20世紀(jì)6O年代前后起步，到80年代中期，隨著國(guó)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(wú)級(jí)變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，一些高等院校也開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)到情報(bào)信息各方面都已組成一個(gè)較完整的體系，發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新興行業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無(wú)級(jí)變速器大都是仿制國(guó)外產(chǎn)品，主要系列產(chǎn)品類型有：1)摩擦式無(wú)級(jí)變速器，包括行星錐

9、盤(pán)式(DISCO型)、行星環(huán)錐式(RX型)、錐盤(pán)環(huán)盤(pán)式(干式、濕式)和多盤(pán)式(Beier型)等。2)齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器，包括滑片鏈?zhǔn)健L柱鏈?zhǔn)?、鏈?zhǔn)骄砝@式。3)帶式無(wú)級(jí)變速器，包括普通V 帶式和寬V帶式。4)脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器，包括三相并列連桿式(GUSA型)與四相并開(kāi)連桿式(ZeroMax型)。其中行星錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器通用性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)和工藝較簡(jiǎn)單，工作可靠，綜合性能優(yōu)良，尤其是能適應(yīng)各種生產(chǎn)流水線需要，故應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大，其年產(chǎn)量占機(jī)械無(wú)級(jí)變速器總產(chǎn)量的5O 96以上。大部分無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)品的輸入功率為01875kW，少數(shù)類型可以達(dá)到223O kW。通過(guò)前一階段的實(shí)踐，并掌握了現(xiàn)有技術(shù)之后，近年

10、來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)出現(xiàn)了新的發(fā)展趨向，主要是：1)對(duì)原有產(chǎn)品的創(chuàng)新改進(jìn)。在原來(lái)行星錐盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)“恒功率行星摩擦式無(wú)級(jí)變速器”及“無(wú)物理心軸行星輪無(wú)級(jí)變速器”，后者的變速比由原來(lái)的56增大到2O或更大，輸出轉(zhuǎn)矩也高了一倍以上，而且其他性能指標(biāo)優(yōu)良，目前已有系列產(chǎn)品。2)研制開(kāi)發(fā)汽車用元級(jí)變速器。汽車用無(wú)級(jí)變速器屬高新技術(shù)產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出金屬帶式無(wú)級(jí)變速器，正準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；其中靠進(jìn)口的關(guān)鍵零件“金屬鋼帶”也將自行生產(chǎn)。另外，新型的車用無(wú)級(jí)變速器及復(fù)合帶也在探討之中。3)創(chuàng)新研制新型(車用和通用)無(wú)級(jí)變速器。近年來(lái)不斷提出創(chuàng)新型無(wú)級(jí)變速器，這些無(wú)級(jí)變速器

11、的特點(diǎn)主要是： 不用摩擦式變速傳動(dòng)而多半以連桿脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)為主或采取鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)； 實(shí)現(xiàn)大功率、恒功率或者高速； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，并獲得優(yōu)良的性能。其中有些方案已經(jīng)過(guò)多年的研究試驗(yàn)，可能在不久的將來(lái)即有成果。上述情況說(shuō)明，國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器的研制生產(chǎn)已由過(guò)去的仿造階段進(jìn)入創(chuàng)新階段，由小功率往大功率、一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展，今后有可能出現(xiàn)一些性能優(yōu)良的新一代機(jī)械無(wú)級(jí)變速器。1.4畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：要求根據(jù)導(dǎo)師提供的數(shù)據(jù)(N1=4.5KW，=6，=1500rpa)比較和選擇合適的方案；完成鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)；對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核;運(yùn)用Pro/e完成該無(wú)級(jí)變速的

12、建模，裝配圖。設(shè)計(jì)要求：變速范圍250rpa1500rpa; 變速器尺寸要盡可能小，輕便；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使制造成本盡可能低；外觀勻稱，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。2總體方案的選擇鋼球錐輪無(wú)級(jí)變速多種多樣，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外錐式（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器和鋼球內(nèi)錐式無(wú)級(jí)變速，分別描述如下。2.1鋼球外錐（Kopp-B型）無(wú)級(jí)變速器Koop-B型變速器的皺構(gòu)如圖2-1所示。動(dòng)力由軸1輸入，通過(guò)自動(dòng)加壓裝置2，帶動(dòng)主動(dòng)輪3同速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一組(38個(gè))鋼球4利用摩

13、擦力驅(qū)動(dòng)外環(huán)7和從動(dòng)錐輪9；再經(jīng)錐輪輪9、自動(dòng)加壓裝置10驅(qū)動(dòng)輸出軸11，最后將動(dòng)力輸出。傳動(dòng)鋼球的支承軸8的兩端嵌裝在殼體兩端蓋12和l3的徑間弧形導(dǎo)槽內(nèi)，并穿過(guò)調(diào)速蝸輪5的曲線槽；調(diào) 1、11-輸入、輸出軸 2、10-加壓裝置 3、9-主、從錐輪4-傳動(dòng)鋼球 5-調(diào)速渦輪 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動(dòng)鋼球 12、13-端蓋速時(shí)，通過(guò)蝸桿6使蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。由于曲線槽(相當(dāng)于一個(gè)控制凸輪)的作用，使鋼球軸心線的傾斜角發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸的轉(zhuǎn)速便得到調(diào)節(jié)。其動(dòng)力范圍為：=9，Imax=1/Imin，P11KW，4% ，0.800.92 ，應(yīng)用甚廣。從動(dòng)調(diào)速齒輪5的端

14、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(dòng)主動(dòng)齒輪6使從動(dòng)齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)齒輪的曲線槽迫使傳動(dòng)鋼球軸8繞鋼球4的軸心線擺動(dòng)，傳動(dòng)輪3以及從動(dòng)輪9與鋼球4的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。具體分析如圖2-2。鋼球外錐式無(wú)級(jí)變速器變速如圖2-3所示：中間輪為一鋼球，主、從動(dòng)輪式母線均為直線的錐輪，接觸處為點(diǎn)接觸。主、從動(dòng)輪的軸線在一直線上，調(diào)速時(shí)主、從動(dòng)輪工作半徑不變，而是通過(guò)改變中間輪的回轉(zhuǎn)軸線的傾斜角籍以改變其兩側(cè)的工作半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)變速。2.2鋼球長(zhǎng)錐式（RC型）無(wú)級(jí)變速器如圖2-4所示，為一種早期生產(chǎn)的環(huán)錐式無(wú)級(jí)變速器，是利用鋼環(huán)的彈性楔緊作用自動(dòng)

15、加壓而無(wú)需加壓裝置。由于采用兩軸線平行的長(zhǎng)錐替代了兩對(duì)分離輪，并且通過(guò)移動(dòng)鋼環(huán)來(lái)進(jìn)行變速，所以結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。但由于長(zhǎng)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2-5所示。技術(shù)參數(shù)為：傳動(dòng)比 i21 = n2/n1 =20.5,變速比= 4,輸入功率P1=（0.12.2）KW，輸入轉(zhuǎn)速n1=1500 r/min ,傳動(dòng)效率85% 。一般用于機(jī)床和紡織機(jī)械等。 2.3兩方案的比較與選擇鋼球長(zhǎng)錐式(RC型)無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)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(guò)程中，怎樣使鋼環(huán)移動(dòng)有很大的難度，需要精密的裝置，如果此裝置用于制造，成本會(huì)大大的提高，顯得

16、不合理。 而鋼球外錐式(Koop-B型)無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)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。 3主要零件的計(jì)算與設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一臺(tái)Koop-B型無(wú)級(jí)變速器，輸入功率為N1=4.5KW，=6，np=1500rpa。選用Y132M-4型電機(jī)驅(qū)動(dòng)。N=7.5KW，n=1400rpa,=0.87。輸入轉(zhuǎn)速n1=750rpa。確定傳動(dòng)件的主要尺寸參數(shù)。3.1鋼球與主、從動(dòng)錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) （1）選材料：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤(pán)均勻GCr15,表面硬度HRC61，摩擦系數(shù)f=0.04，許用接觸應(yīng)力：傳動(dòng)件j=2200025000kgf/cm2,加壓元件j=40000500000k

17、gf/cm2。（2）預(yù)選有關(guān)參數(shù)：錐輪錐頂半角a=45o，傳動(dòng)鋼球個(gè)數(shù)z=6，加壓鋼球個(gè)數(shù)m=8，錐輪于鋼球的直徑比c1=1.5,kf=1.25、=0.8。（3）有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；傳動(dòng)比 鋼球支承軸的極限轉(zhuǎn)角 （增速范圍） （減速范圍）（4）計(jì)算確定傳動(dòng)鋼球的直徑: 按表1-2（機(jī)械無(wú)級(jí)變速器）由查得，代入式得 按鋼球規(guī)格圓整取錐輪直徑 圓整取 則 驗(yàn)算接觸應(yīng)力在許用接觸應(yīng)力范圍之內(nèi)，故可用。（5）計(jì)算有關(guān)尺寸：鋼球中心圓直徑 鋼球側(cè)隙 外環(huán)內(nèi)徑 外環(huán)軸向截面圓弧半徑R 取錐輪工作圓之間的軸向距離B 3.2加壓盤(pán)的計(jì)算與設(shè)計(jì)加壓裝置采用鋼球V形槽式加壓盤(pán)，此加壓盤(pán)動(dòng)作靈敏，工藝要求高，承載能力

18、符合要求。（1)加壓裝置有關(guān)參數(shù)加壓盤(pán)作用直徑 加壓盤(pán)V形槽傾角 取加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取、。經(jīng)驗(yàn)算接觸強(qiáng)度均不足，故改用腰鼓形滾子8個(gè)，取滾子軸向截面圓弧半徑，橫向中間截面半徑?，F(xiàn)驗(yàn)算其強(qiáng)度：每個(gè)加壓滾子上的法向壓緊力 曲率系數(shù) 由表1-2按 查得，代入式得加壓盤(pán)處的最大接觸應(yīng)力為 工作應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)。故可以采用。3.3調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì)調(diào)速渦輪槽形曲線及傳動(dòng)鋼球的尺寸符號(hào)如圖2-2所示。整個(gè)調(diào)速過(guò)程通常在渦輪轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)完成，大多數(shù)取。槽形曲線可以為阿基米德螺旋線，也可以采用圓弧代替。本方案采用圓弧槽線，變速槽中心線必須通過(guò)A、B、C三個(gè)點(diǎn)，它們的極坐標(biāo)（以o點(diǎn)為極點(diǎn)）

19、分別為：A：mmB：mmC： mm 定出A、B、C三點(diǎn)，采用做圖畫(huà)做出弧形槽，槽寬10mm。3.4輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)本方案為無(wú)級(jí)變速器，機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)，彎曲振動(dòng)小。故選用45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)220250HBS，一下為從動(dòng)軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)。（1）最小軸徑的確定初步計(jì)算按軸的最小軸徑公式估算，取，于是得： 輸出軸的最小直徑為與錐輪連接處（圖2-1）?？紤]到此處錐輪于軸是過(guò)渡配合，且錐輪工作直徑為155mm，為保證錐輪與軸配合有良好的對(duì)中性，采用錐輪標(biāo)準(zhǔn)的推薦直徑為40mm。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案 本方案如圖2-1所示的裝配的方案。 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段

20、直徑和長(zhǎng)度 I軸段安裝錐輪及加壓盤(pán)保持架，保證與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，取，mm。II段軸安裝加壓盤(pán)一側(cè)和軸承，加壓盤(pán)用花鍵移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)錐輪的加壓，取花鍵 GB/T1144-87，軸承同時(shí)受到徑向力與軸向力作用，初步選用滾動(dòng)軸承外加退刀槽，取， 。III軸段對(duì)軸II與軸IV上的軸承內(nèi)圈起定位作用，取。IV軸段作為軸承座安裝滾動(dòng)軸承，受軸向力大用角接觸球軸承，取。V軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取。軸VI段安裝V帶輪采用推薦直徑。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。V帶輪和迷宮式密封與軸的周向定位均采用平鍵連接。按各段軸徑查得平鍵截面V：，,VI:，.為保

21、證V帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇V帶輪輪轂與軸的配合為；同樣，密封擋圈與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，軸承段的直徑尺寸公差為m6.取軸端倒角為。 3-1 輸出軸3）由于主、從動(dòng)錐輪一致，軸上零件布置也相同。同時(shí)主動(dòng)輪的最小軸徑估算為。為了節(jié)省工藝及成本，主、從動(dòng)軸設(shè)計(jì)成同種軸。3.5輸入、輸出軸上軸承的選擇與計(jì)算 軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，只需挑選合適的參數(shù)的軸承即可，主、從動(dòng)軸軸II段由于軸承到徑向力與周向力的作用，所以選用深溝球軸承6010 GB/T276-91。從動(dòng)軸IV段為限制軸（外殼）的向右的軸向移動(dòng)選用角接觸球軸承7011 GB/T292-94，兩軸承的基本額定動(dòng)載荷

22、均大于10KN，所以角接觸軸承采用正裝可滿足要求。深溝球軸承 6010 GB/T 276-94軸承代號(hào)基本尺寸（mm）安裝尺寸（mm）基本額定動(dòng)載荷基本額定靜載荷極限轉(zhuǎn)速(r/min)原軸承代號(hào)dDBrmindminDmaxrmax（KN）脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑601050901615674122.016.270009000110 角接觸球軸承 7011C GB/T 292-94軸承代號(hào)基本尺寸（mm）安裝尺寸（mm）70000AC極限轉(zhuǎn)速(r/min)原軸承代號(hào) dDBrmindminDra(mm)基本額定脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑max動(dòng)載荷靜載荷(KN)7011C5590181.10.66283118.737.

23、230.560008000361113.6輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì) 根據(jù)功能需要選擇透蓋，按Q/ZB100-73規(guī)定,選用氈封油圈時(shí)，其氈圈尺寸：在軸徑<50mm時(shí)，氈圈外徑D較大1mm,厚度B較大1mm；軸徑>50240mm時(shí)，氈圈外徑D較大2mm,厚度B較大2mm。3.7調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)的作用：根據(jù)工作要求以手動(dòng)或自動(dòng)控制方式，改變滾動(dòng)體(或脈動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的桿件)間的尺寸比例關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。同時(shí)通過(guò)速度表表盤(pán)上的指針直接指出任一調(diào)速位置時(shí)的輸出速度(或傳動(dòng)比)。 根據(jù)變速器中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)體形狀的不同，對(duì)應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)也不同，但基本原理都是將其個(gè)某一

24、個(gè)滾動(dòng)體沿另一個(gè)(或幾個(gè))滾動(dòng)體母線移動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)速。 一般滾動(dòng)體均是以直線或圓弧為母線的旋轉(zhuǎn)體；因此，調(diào)速時(shí)使?jié)L動(dòng)體沿另一滾動(dòng)體表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式，只有直線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)(擺動(dòng))兩種力式。這樣可將調(diào)速機(jī)構(gòu)分為下列兩大類：1通過(guò)使?jié)L動(dòng)體移動(dòng)來(lái)改變工作半徑的。主要用于兩滾動(dòng)體的切線均為直線的情況，且兩輪的回轉(zhuǎn)軸線平行或梢交，移動(dòng)的方向是兩輪的接觸線方向。 2通過(guò)使?jié)L動(dòng)體的軸線偏轉(zhuǎn)來(lái)改變工作半徑的。主要用于兩滾動(dòng)體之一的母線為圓弧的情況。 鋼球外錐輪式無(wú)級(jí)變速器是采用第二種調(diào)速類型，通過(guò)渦輪-凸輪組合機(jī)構(gòu)，經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鋼球主、從動(dòng)側(cè)工作半徑的改變。 調(diào)速渦

25、輪在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證避免與其它零件發(fā)生干涉，同時(shí)采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動(dòng)變速而失穩(wěn)。 根據(jù)整體設(shè)計(jì)，蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸及參數(shù)匹配如下：蝸桿的基本尺寸 （GB 10085-88）模數(shù)mm軸向齒距mm分度圓直徑mm頭數(shù)直徑系數(shù)mm齒頂圓直徑mm齒根圓直徑mm值分度圓柱導(dǎo)程角825.133380110.0009660.85120渦輪、蝸桿參數(shù)的匹配（GB 10085-88）中心距mm傳動(dòng)比模數(shù)(mm)蝸桿分度圓直徑(mm)蝸桿頭數(shù)渦輪齒數(shù)渦輪變位系數(shù)20041880141-0.500傳動(dòng)鋼球小軸擺角與手輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系為：在制造時(shí)，蝸輪上的z條槽要保證其圓周不等分性不超過(guò)。否則會(huì)造成鋼球轉(zhuǎn)速不一

26、，引起磨損、嗓聲過(guò)大及溫升過(guò)高等現(xiàn)象。支承軸與曲線槽的側(cè)隙約為0.03mm左右，過(guò)大會(huì)在開(kāi)車時(shí)引起沖擊現(xiàn)象，易導(dǎo)致鋼球支承軸彎曲甚至折斷。3.8無(wú)級(jí)變速器的裝配1.變速器的裝配 1）所有零件應(yīng)徹底清洗并用壓縮空氣吹凈或擦干。 2）各軸承及鍵槽在安裝前，應(yīng)涂以齒輪油或機(jī)械油。 3）裝入軸承前時(shí)，應(yīng)使用銅棒在軸承四周均勻敲入，避免用手錘直接敲擊軸承，以防止損傷軸承。也可將軸承在機(jī)械油中加熱到60-100后裝入。 4）殼體上的螺孔和軸承孔，在安裝軸承端蓋時(shí)，應(yīng)涂以密封膠以防漏油。 5）各緊固螺栓應(yīng)按規(guī)定鎖止方法進(jìn)行鎖止。 2.變速器在裝配中的調(diào)整 1）錐輪端面與渦輪之間的間隙，一般應(yīng)為0.10-0.

27、35mm。 2）軸的軸向間隙一般為0.10-0.40mm，可在軸承蓋內(nèi)增減墊片進(jìn)行調(diào)整。 3）檢查蝸桿傳動(dòng)的嚙合與調(diào)速情況，各檔渦輪應(yīng)具備良好的自鎖性。齒的嚙合痕跡應(yīng)大于全齒工作面積的三分之一。4主要零件的校核 本章主要是根據(jù)傳動(dòng)要求對(duì)無(wú)級(jí)變速器做一個(gè)整體的校核。鋼球的強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)符合要求，變速器的承載能力主要受加壓裝置及鋼球與主、從動(dòng)錐輪之間的接觸強(qiáng)度的限制，在4.2節(jié)會(huì)做出校核，同時(shí)在制造與安裝過(guò)程中應(yīng)保證一組鋼球的直徑的一致性。軸承采用標(biāo)準(zhǔn)件，由于蝸桿是用于調(diào)速，其軸承主要起支撐作用，受力時(shí)間短，故在此不進(jìn)行校核，對(duì)軸上軸承進(jìn)行強(qiáng)度與壽命計(jì)算。軸上鍵的連接，迷宮式密封圈的鍵起

28、固定作用，并不傳遞較大的作用，力故在此不校核，軸段VI的鍵為V帶輪傳遞力以及花鍵為加壓盤(pán)傳遞主要的載荷。鍵的主要失效形式是工作表面被壓潰（平鍵）或工作表面過(guò)渡磨損（動(dòng)連接），在此方案中花鍵進(jìn)行靜連接的校核。此處省略NNNNNNNNNNNNNN字，如需全套設(shè)計(jì)和圖紙資料請(qǐng)聯(lián)系扣扣九七一九二零八零零。4.4軸承的校核輸入、輸出軸采用相同設(shè)計(jì)，在此只要校核輸出軸的軸承是否滿足工程需要。1)求兩軸承受到的徑向載荷將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)面力系。其中：為通過(guò)另外加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；亦應(yīng)通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線上。有受力分析可知: 2)求兩軸承的計(jì)算軸向力 對(duì)于6000C

29、型軸承，按手冊(cè)，軸承派生軸向力，其中，為判斷系數(shù) ，其值由得大小來(lái)確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取，因此可估算 又得： 查手冊(cè)確定。 3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷，由手冊(cè)進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為：對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按手冊(cè)查得，取。則 4)驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承2的受力大小來(lái)驗(yàn)算綜合上述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。4.5鍵的校核設(shè)定輸入軸與V帶輪之間的鍵為1 ，輸出軸上的鍵2，加壓盤(pán)上的花鍵為鍵3。普通平鍵的型式與尺寸如下圖：普通型 平鍵 GB/T1096-79矩形花鍵的連接 矩形花鍵尺寸 GB/T1144-87由前面條件選取的鍵型號(hào)規(guī)格

30、如下：鍵1：圓頭普通平鍵（A型） b=14mm h=9mm L=40mm 鍵2：圓頭普通平鍵（A型） b=16mm h=10mm L=25mm鍵3: 矩形花鍵 6-50×46×9受力分析：鍵1受到的轉(zhuǎn)距鍵2受到的轉(zhuǎn)距 鍵3受到的轉(zhuǎn)矩 平鍵的材料為鋼，輕微沖擊，為100120Mp，取=110 Mp平鍵的校核公式： （k=0.5h l=L-b d為軸的直徑）所以：校核第一個(gè)鍵： 校核第二個(gè)鍵： 花鍵的材料為鋼，使用和制造情況良好，齒面經(jīng)熱處理，為120200MPa,取=130MPa?；ㄦI的校核公式：鍵的校核達(dá)到要求。綜合上述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。總 結(jié)這對(duì)自己來(lái)說(shuō)，是一個(gè)總

31、結(jié)，也是一個(gè)提醒。因?yàn)楫厴I(yè)論文的完成，既為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。2009年12月，我開(kāi)始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，時(shí)至今日，設(shè)計(jì)基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了無(wú)級(jí)變速器在未來(lái)應(yīng)用的發(fā)展，是自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近?；厥浊懊娴臅r(shí)光。在沒(méi)做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)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)是發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(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)，而且是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我明白自己原來(lái)的知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題是感覺(jué)很茫然。覺(jué)得自己學(xué)要的東西還很多，以前自己眼高手低。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)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)?？傊?，事情總是開(kāi)頭難，不知道如何讓入手。最后終做完有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！所學(xué)知識(shí)只有在真正用的時(shí)候才能學(xué)會(huì)。