摩擦式機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書1

1、摩擦式機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒論4§1.1機(jī)械無級變速器的發(fā)展背景及現(xiàn)狀4§1.2機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用5§1.3機(jī)械無級變速器的選用和潤滑密封6§1.4本文的主要內(nèi)容及要求9第二章摩擦無級變速器的機(jī)械特性加壓裝置和調(diào)速機(jī)構(gòu)10§2.1機(jī)械特性10§2.2調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)11§2.3加壓裝置12第三章摩擦式無級變速器設(shè)計(jì)說明和計(jì)算過程13§3.1摩擦機(jī)械無級變速器的工作原理13§3.2摩擦無級變速器的特點(diǎn)14§3.3錐輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算14§3.4鋼環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算183.4.

2、1、鋼環(huán)尺寸和參數(shù)的確定183.4.2、強(qiáng)度驗(yàn)算20§3.5軸系的設(shè)計(jì)21§3.6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21第四章 主要零件的校核23§4.1輸出、輸入軸的校核23§4.2軸承的校核24參考文獻(xiàn)資料26摘要在某種控制的作用下，使機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的無級變速器傳動隨著機(jī)械、材質(zhì)及加工工藝的高速發(fā)展和其需求量日益增多而得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。無級變速器的主動和從動兩根軸通過傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（機(jī)械構(gòu)件、流體、電磁流等）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來并傳遞動力。當(dāng)對主、從動軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，則兩軸間的傳動比發(fā)生變化（在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化

3、）。用機(jī)械構(gòu)件作為中間介質(zhì)的為機(jī)械無級變速器，其包括摩擦式和脈動式。無級變速器與定傳動比傳動及有級變速傳動（它只有有限的幾種傳動比）相比，其優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)工作需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換速度，以適應(yīng)輸出轉(zhuǎn)速和外界負(fù)載變化的要求，摩擦式機(jī)械無級變速器依靠傳動元件之間的摩擦進(jìn)行傳動，鋼材材質(zhì)、加工工藝水平和潤滑油料品質(zhì)等因素是摩擦式機(jī)械式無級變速器不斷發(fā)展的重要保證。本文通過查閱相關(guān)的諸多文獻(xiàn)和書籍手冊等進(jìn)行鋼環(huán)式無級變速器原理及其結(jié)構(gòu)、變速原理的傳動結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)的研究，并對摩擦式機(jī)械無級變速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可直接作為設(shè)計(jì)文件或指導(dǎo)文件進(jìn)行生產(chǎn)加工。關(guān)鍵詞：無級變速器；摩擦式；傳動；潤滑； The st

4、ructure design of machine of friction type Abstract:Under the action of some kind of control which can make the output of the machine spindle speed in two extreme within the framework of the continuous variation of the transmission with the high-speed development of machinery, materials and processi

5、ng technology and its demand is growing and is widely used and CVT transmission of the driving and driven by passing two shaft torque in the middle of the medium (mechanical components, fluid, electromagnetic flow, etc.), the two shaft linked directly or indirectly, and transfer power.When were rela

6、ted to the Lord, driven shaft to control, is the ratio between the two axis change (within the scope of the two extreme consecutive and arbitrarily change).With mechanical components as a medium for mechanical CVT, among which include friction and pulsation.CVT and constant transmission ratio transm

7、ission and continuously variable transmission (it's only a limited number of transmission ratio), compared to its advantage is the ability to work according to the need to continuous transformation rate within a certain scope, to adapt the demand of output speed and external load, the friction t

8、ype CVT depend on mechanical transmission device for transmission, the friction between the steel material, processing technology level and the quality of lubricating oil is factors such as friction type mechanical stepless transmission the important guarantee of continuous development.This article

9、through the consult literature and books, manuals, etc for the steel ring type stepless transmission principle and structure, the realization of the principle of variable speed drive structure research, and the friction type mechanical CVT structure design, can be directly as a guide for design docu

10、ments or files for production and processing. Keyword:CVT;Friction type;Transmission;Lubrication;10第一章 緒論§1.1機(jī)械無級變速器的發(fā)展背景及現(xiàn)狀 無級變速器在輸入轉(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，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是由變速傳動機(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，無級變速器分為機(jī)械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器三種。本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無級變速器安裝在自行車上，采用機(jī)械無級變速器，本文

11、主要介紹機(jī)械無級變速器的發(fā)展概況。 摩擦式無級變速器是機(jī)械無級傳動系統(tǒng)中的常用部件之一，它依靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動，所以它基本上由傳遞運(yùn)動和動力的摩擦變速傳動機(jī)構(gòu)、保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置和實(shí)現(xiàn)變速的調(diào)速機(jī)構(gòu)三部分組成。近年來摩擦式無級變速器在國外獲得了較快的發(fā)展，其傳動功率從幾十到幾千瓦，并可在接近于010000轉(zhuǎn)/分的輸出速度下工作，效率約為75%到95%，與傳統(tǒng)的齒輪傳動、鏈傳動及皮帶傳動相比，不僅可實(shí)現(xiàn)無級變速而且傳動零件的形狀比較簡單無需很高的精度因此加工費(fèi)用較低，現(xiàn)已獲得人們普遍地重視。目前國內(nèi)使用的摩擦式無級變速裝置大多屬于直接傳動式、中間元件式、行星傳動式三種類型：主、從動

12、摩擦元件直接接觸傳動的直接傳動式，主、從動元件通過中間元件進(jìn)行傳動的中間元件式，以及中間元件作行星運(yùn)動的行星傳動式。調(diào)速結(jié)構(gòu)則分為一元件相對于另一元件沿接觸面移動和轉(zhuǎn)動（或偏轉(zhuǎn)）兩種形式。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和形式是提高傳動構(gòu)件受力的均勻性和傳動平穩(wěn)性及效率的關(guān)鍵，其速比的變換則通過改變主動輪從動輪和中間構(gòu)件三者的相對位置來獲得，這些摩擦式無級變速器的缺點(diǎn)主要是傳動效率低、運(yùn)行中難以保持穩(wěn)定的速比、變速操作困難在高速運(yùn)行時(shí)變速易使傳動零件過早的磨損以及對于低速大扭矩傳動傳動裝置的體積與重量較大。目前對摩擦無級變速器的傳動機(jī)理研究得并不充分，有待深入研究。選擇和發(fā)展新的潤滑劑，以進(jìn)一步

13、提高摩擦拖動率；研究具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及其優(yōu)化問題，突破瓶頸，實(shí)現(xiàn)無級變速器新的突破，真正做到廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。§1.2機(jī)械無級變速器的特征和應(yīng)用機(jī)械無級變速器是一種傳動裝置，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，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速傳動機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成。機(jī)械無級變速器傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、傳動效率高、恒功率特性好、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因此，能適應(yīng)變工況工作、簡化傳動方案，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要求，在工業(yè)界受到越來越多的重視和采用。目前已經(jīng)較多地應(yīng)用

14、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)械、起重機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備中。摩擦式無級變速器，它靠旋轉(zhuǎn)體間的接觸摩擦力來傳遞動力,通過改變輸入、輸出的作用半徑，連續(xù)地改變了傳動比。摩擦式機(jī)械無級變速器主要由壓緊的主動裝置、摩擦傳動機(jī)構(gòu)、調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成。帶錐度的主動輪和壓盤被一組碟形彈簧壓緊，輸入軸與主動輪用鍵聯(lián)接，而組成壓緊的主動裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪內(nèi)側(cè)夾在壓緊的主動輪和壓盤之間，外側(cè)夾在帶錐度的固定環(huán)和調(diào)速凸輪之間，而組成摩擦副；當(dāng)壓緊的主動裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦輪就做純滾動，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動，因此，摩擦輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)作公轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過行星摩擦輪的中心軸及滑塊軸承而帶動行星架轉(zhuǎn)動。

15、轉(zhuǎn)動手輪帶動調(diào)速凸輪改變角向位置的同時(shí)，調(diào)速凸輪的端面曲線經(jīng)平面彈子夾和固定凸輪的端面曲線作用，使調(diào)速凸輪產(chǎn)生軸向移動，從而均勻改變調(diào)速凸輪和固定環(huán)之間的間隔，使錐度行星摩擦輪產(chǎn)生徑向移動。最后均勻地改變了行星摩擦輪與主動輪、壓盤及固定環(huán)、調(diào)速凸輪摩擦處的工作半徑，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的無級變速。摩擦式無級變速器傳動的工作能力主要取決于傳動元件和壓緊裝置的工作能力，其失效形式主要是傳動元件和加壓元件的疲勞點(diǎn)蝕、膠合、磨損及壓潰。摩擦式無級變速器的傳動元件及加壓元件均采用高硬度合金鋼制成，在潤滑充分的條件下工作。傳動元件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸點(diǎn)的位置在不斷地變化，因此，在這些接觸，通常發(fā)生與齒輪傳動相似

16、的點(diǎn)上應(yīng)力是屬于交變的接觸應(yīng)力（通常高達(dá)10002500MPa）疲勞點(diǎn)蝕破壞和磨損，帶來的后果是傳動出現(xiàn)振動、沖擊和噪聲，最終導(dǎo)致不能工作。加壓元件上的接觸應(yīng)力屬于靜應(yīng)力或脈動應(yīng)力，但由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，其接觸應(yīng)力值更高于傳動元件，因而其失效形式是表面壓潰（或塑性流動）和疲勞點(diǎn)蝕。綜上所述，可以看出采用無級變速器，尤其是配合減速傳動時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。無級變速器目前已成為一種基本的通用傳動形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、

17、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國防及試驗(yàn)等各類機(jī)械。§1.3機(jī)械無級變速器的選用和潤滑密封一、機(jī)械無級變速器的選用機(jī)械無級變速器的種類繁多，在設(shè)計(jì)和選用時(shí)，必須綜合考慮實(shí)際使用條件與變速器的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。使用條件包括：工作機(jī)械的變速范圍；最高速時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩和功率；最常使用的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；負(fù)載變動情況；使用時(shí)間（時(shí)/日）；升速與降速情況；啟、制動頻繁程度；有無正反向使用要求及其頻繁程度；換算到變速器輸出軸上的工作機(jī)械的轉(zhuǎn)動慣量等。對于變速器本身來說，主要是考慮其功率和運(yùn)動特性，在仔細(xì)考慮了上述因素后，正確地選用無級變速器的尺寸、容量及類型。.對于機(jī)械特性選擇變速器的類型時(shí)，應(yīng)首先

18、明確機(jī)械本身在整個(gè)變速器范圍內(nèi)對功率或轉(zhuǎn)矩的要求。然后結(jié)合各種無級變速器的功率（或轉(zhuǎn)矩）特性曲線進(jìn)行選用。對于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，則要求在相當(dāng)寬的變速范圍內(nèi)傳遞恒定轉(zhuǎn)矩，而不要求恒功率特性；這時(shí)可考慮采用OM、NS和RC型等變速器。當(dāng)然，滿足恒功率使用要求的無級變速器亦可用于恒轉(zhuǎn)矩的使用場合。因?yàn)楹愎β市蜔o級變速器的變速范圍都比較小，遠(yuǎn)不及恒轉(zhuǎn)矩型者，所以不適用機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。.對于轉(zhuǎn)速特性（1）轉(zhuǎn)速范圍：機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速范圍也是選擇無級變速器類型的重要依據(jù)。因此，必須了解各種無級變速器的輸出轉(zhuǎn)速范圍，以免在機(jī)械傳動鏈中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速猛降或者相反的不合理現(xiàn)象。（2）運(yùn)動平穩(wěn)性：脈動式和齒鏈?zhǔn)綗o級變速器的輸出

19、角速度有一定的不均勻性，因而不適用于運(yùn)動平穩(wěn)性要求的場合，如磨床主傳動系統(tǒng)。.對于安裝場地要求（1）由于各種機(jī)械無級變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理不同，因此，在相同的傳動功率情況下，其體積將有很大差異。分離傳動的機(jī)械對變速器沒有嚴(yán)格要求；而集中傳動時(shí)將十分重視體積問題，這就有必要了解各種無級變速器的功率容積比率。（2）各種無級變速器的輸出軸與輸入軸線的相對位置有所不同。有的是同軸線的；有的兩軸平行并有一定距離要求；還有一些無級變速器的輸出軸于輸入軸是相交或交錯(cuò)的；選用時(shí)應(yīng)注意這些問題。（3）某些機(jī)器要求變速器臥式安裝，而另一些機(jī)器則要求立式裝配，這時(shí)必須考慮無級變速器立式安裝的可能性。如齒鏈?zhǔn)健捜?/p>

20、帶式無級變速器就不適合在軸線與地面呈垂直狀態(tài)下使用。（4）某些使用場合，對清潔、塵埃問題要求十分嚴(yán)格。如果某種無級變速器從功率特性和轉(zhuǎn)速范圍考慮是適用的，但不能滿足清潔要求，則仍不可用，如開式帶式無級變速器由于帶的磨損將會污染環(huán)境。.對于操作要求 （1）調(diào)速：少數(shù)無級變速器既可在停車時(shí)變速，也可在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中調(diào)速，而大多數(shù)無級變速器則只能在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中才能調(diào)速，在使用時(shí)，必須按操作要求進(jìn)行工作。（2）調(diào)速時(shí)間、手輪上使用的最大力矩。（3）手輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)與轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系等。.其它問題如振動、噪聲、溫升、滑動率、空載功率以及遠(yuǎn)距離自動控制的可能性等。對于上述這些問題予以綜合考慮，根據(jù)我的功率、轉(zhuǎn)速、

21、調(diào)速比等數(shù)據(jù)，選定鋼環(huán)式無級變速器。二、機(jī)械無級變速器的潤滑與密封.潤滑方式與潤滑油a.潤滑方式b.潤滑油§1.4本文的主要內(nèi)容及要求1、比較和選擇合適的方案并進(jìn)行摩擦式機(jī)械無級變速器的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)參數(shù)：輸入功率P=5kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1400rpm，調(diào)速范圍R=6。設(shè)計(jì)要求：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)動態(tài)無級調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求。2、對關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核；3、用CAD繪圖軟件繪制裝配圖及零件圖。第二章 摩擦無級變速器的機(jī)械特性加壓裝置和調(diào)速機(jī)構(gòu)§2.1機(jī)械特性（一）機(jī)械特性及其類型無極變速器

22、在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，其輸出軸上的轉(zhuǎn)矩M2或功率N2與轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系稱為機(jī)械特性。它常以n2為橫坐標(biāo)，M2或N2為縱坐標(biāo)的平面曲線M2=M（n2）或N2=N（n2）來表示。M2=M（n2）曲線上任一點(diǎn)（如圖2-1中的A點(diǎn)）切線斜率的負(fù)值，稱為傳動的機(jī)械特性在該工況時(shí)的剛度系數(shù)k（或傳動剛度） K= - =tan 由上式可見，傳動剛度k也就是輸出轉(zhuǎn)矩對輸出轉(zhuǎn)速的變化率，所以若特性曲線上各點(diǎn)的k值愈大，變化率對應(yīng)也愈大，隨著n2的下降，M2值上升得就愈快。反之n2上升時(shí)，M2值下降也愈快。外界負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化對輸出轉(zhuǎn)速的影響較小。這種機(jī)械特性相對來說就較“硬”。相反地，如果特性曲線上各點(diǎn)的剛度系數(shù)

23、很小。則外界負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小變動，就足以引起轉(zhuǎn)速巨大的變動，這種機(jī)械特性就很“軟”。機(jī)械無級變速器的機(jī)械特性，大致上可以歸納為下列三種：1.恒功率特性如圖2-2中的實(shí)線所示，其特性是傳動中輸出功率保持不變，即 N2=cM2 n2=常量式中 c 有關(guān)常數(shù)。這時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速呈雙曲線關(guān)系，有“硬”的機(jī)械特性。特別是在低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，載荷的變化對轉(zhuǎn)速的影響很小。工作中有很高的穩(wěn)定性，能充分利用原動機(jī)的全部功率。2. 恒轉(zhuǎn)矩特性如圖2-2中虛線所示，由于輸出轉(zhuǎn)矩M2為常量，因此，其輸出功率與輸出轉(zhuǎn)速成正比變化，剛度系數(shù)k=0，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于其輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速立即下降，甚至引起打滑和運(yùn)轉(zhuǎn)中斷，不能充分利用原動機(jī)的輸入功率。3. 變功率、變轉(zhuǎn)矩特性變速其的輸出轉(zhuǎn)速隨其負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率的變化而變化，其變化規(guī)律復(fù)雜多樣，通常以試驗(yàn)方法來確定。（二）容許輸出特性無級變速器的傳動能力受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度條件等因素的限制。我們把變速器在調(diào)速過程中有強(qiáng)度條件所限定的、變速器所能提供的轉(zhuǎn)矩（或功