Koop-B型鋼球式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 鋼球 式 無級變速器 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造及其自動化 學(xué) 號： 2010963034 姓 名： 徐向俊 指導(dǎo)教師： 邱愛紅 完成日期： 2014 年 5 月 21 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 鋼球 式 無級變速器 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 學(xué)號： 2010963034 姓名： 徐向俊 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 邱愛紅 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本要求 1、以鋼球、加壓盤為傳動件，設(shè)計(jì)一種機(jī)械摩擦式無級變速器； 2、輸入功率 P=5入轉(zhuǎn)速 n=1500速范圍 R=10； 3、 以 維 件為平臺，建立整機(jī)的數(shù)字化模型； 4、完成 配圖紙 1 張，零件圖總量不少 于 紙 1 張； 5、設(shè)計(jì)說明書一份； 6、英文文獻(xiàn)一份。 二、重點(diǎn)研究的問題 1、鋼球式無級變速器原理及其結(jié)構(gòu)； 2、變速原理的傳動結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 熟悉課題及基礎(chǔ)資料 第 1 周 2 調(diào)研及收集資料 第 2 周 3 方案設(shè)計(jì)與討論 第 3 4 周 4 無級變速器各零件三維模型設(shè)計(jì) 第 5 8 周 5 無級變速器總裝配圖設(shè)計(jì) 第 9 周 6 無級變速器工程 圖設(shè)計(jì) 第 10 周 7 撰寫說明書 第 11 周 8 英文文獻(xiàn)翻譯，答辯 第 12 周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1 周有強(qiáng) . 機(jī)械無級變速器 M. 成都 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001. 2 阮忠唐 M化學(xué)工業(yè)出版社， 1999. 3 濮 良貴，繼名剛，機(jī)械設(shè)計(jì) M 版 高等教育出版社， 2001 湘潭大學(xué) 興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評閱表 學(xué)號 2010963034 姓 名 徐向俊 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 鋼球式無級變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 評價(jià)項(xiàng)目 評 價(jià) 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 量是否適當(dāng)； 生產(chǎn)、科研、 社會 等實(shí)際 相 結(jié)合 。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運(yùn)用能力； 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價(jià) 論文選題綜合性強(qiáng)，基本符合機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和要求，題目難度適 中，與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合較為緊密。論文作者具有較強(qiáng)的查閱文獻(xiàn)和綜合 歸納資料的能力，綜合應(yīng)用本學(xué)科所學(xué)只是能力較強(qiáng)。 論文理論基本正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計(jì)計(jì)算比較科 學(xué)，技術(shù)用語比較準(zhǔn)確，引文比較規(guī)范。文字通順，綜合概括能力較強(qiáng)； 論文具有一定的參考價(jià)值。 同意進(jìn)行答辯 評閱人： 2010 年 5 月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見 學(xué)號： 2010963034 姓名 徐向俊 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 21 頁 圖表 7 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 鋼球 式 無級變速器 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 內(nèi)容提要： 鋼球式 無級變速器，動力由輸入軸輸入，經(jīng)自動加壓裝置帶動主 動 輪 同 速轉(zhuǎn)動，再經(jīng)一組鋼球利用牽引力驅(qū)動外環(huán)和從動 輪 ，最后經(jīng)錐輪、自動加 壓 裝置驅(qū)動輸出 軸 將動力輸出。 傳動 鋼球的支撐軸的兩端嵌裝在端蓋 的 徑向弧形導(dǎo) 槽 內(nèi)，軸通過調(diào)速 蝸輪 上的凸輪槽 ;調(diào)速時(shí) ，通過蝸桿 使 蝸輪轉(zhuǎn)動，由于凸輪槽的作用， 使 鋼球 軸心線 的傾角發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼球與 主 、從動輪的工作直徑改變，輸出軸的轉(zhuǎn)速 得到 調(diào)節(jié) ， 從而達(dá)到變速的作用。 在 設(shè)計(jì)、 制造 與安裝時(shí)，一組鋼球直徑要一致、球孔 軸線 與直徑 要 一致 、 端蓋經(jīng)向 圓弧槽 的等 分 性及其圓弧中心和 球心要 一致、調(diào)速蝸輪上 凸輪槽 的等分性，以及鋼球、錐輪、加壓盤的 制造 精度和表面粗糙度 應(yīng) 注意。 在 設(shè)計(jì) 時(shí) 根據(jù) 已知數(shù)據(jù)算出鋼球直徑 ， 鋼球的 軸 心線傾斜角度 范圍 ， 鋼球 中心圓直徑 ， 鋼球 傾隙， 外環(huán) 尺寸。 隨后 加壓 盤的 計(jì)算與設(shè)計(jì)， 以及 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì) ， 輸入、 輸出 軸 的 設(shè)計(jì)與計(jì)算， 調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì) ，無級 變速器的裝配 ， 最后 是 主要零件的 校核， 符合設(shè)計(jì)要求后 ，根據(jù)所 算出的數(shù)據(jù)利用 件 畫出三維 零件圖 、裝 配 圖，完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 指導(dǎo)教師評語 該生在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出基礎(chǔ)知識較扎實(shí)、獨(dú)立工作能力較強(qiáng)。計(jì)算機(jī)操作較熟練。勞動紀(jì)律性較強(qiáng)，工作較認(rèn)真。能如期完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)方案基本正確， 圖面質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)尚合理。 設(shè)計(jì)說明書撰寫較認(rèn)真，具有一定的專業(yè)英文文獻(xiàn)閱讀與翻譯能力。同意其參加答辯。 建議成績評定為： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 目 錄 摘要 一章 引言（ 1） 械無級變速的發(fā)展概況 （ 1） 械無 級 變速器的特征 及 應(yīng)用 （ 1） 內(nèi)機(jī)械無級變速器的研究現(xiàn)狀（ 2） 球 外錐式無級變速器簡介（ 3） 業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容 及 要求 （ 4） 第二章 主要 零件的 計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 5） 鋼球與主、從動錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 5） 加壓盤的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 8） 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 9） 輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) （ 10） 輸入、輸出軸上軸承的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 11） 輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 11） 調(diào)速機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì)（ 11） 無 級 變速器的裝配 （ 13） 第三章 主要零件的校核（ 14） 輸入、輸出軸的校核 （ 14） 軸承的校核（ 16） 總結(jié)（ 18） 參考文獻(xiàn)（ 19） 鋼球錐輪式無級變速器 的 設(shè)計(jì) 摘要： 機(jī)械無級變速器能夠適應(yīng)不斷變化的工藝要求，工藝開發(fā)和機(jī)械化的一般驅(qū)動器提高了設(shè)備的機(jī)械性能和自動化。本文描述的機(jī)械摩擦無級變速器，設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，材料和潤滑等的知識的基本結(jié)構(gòu)，以及作為該無級變速器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。 這種設(shè)計(jì)是通過改變球的半徑來實(shí)現(xiàn)球錐輪無級變速器的輸出軸速度的連續(xù)變化用作中間球錐形輪驅(qū)動部件，工作。本文分析了主，從動輪，球和外工程和在傳輸過程中的傳力之間的關(guān)系 ;實(shí)際錐輪設(shè)計(jì)公式的詳細(xì)推導(dǎo) ;和選擇用于計(jì)算具體的設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì) ;繪制的零件圖計(jì)算出的錐輪裝配圖和主傳動組件，此傳輸技術(shù)的結(jié)構(gòu)和要求的其它方面表現(xiàn)更清晰。 該無級變速器具有良好的結(jié)構(gòu)和性能上的優(yōu)勢，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可作為大規(guī)模生產(chǎn)的無級變速器。其主要特點(diǎn)是： 1、調(diào)速范圍寬 ; 2、良好的恒功率特性 ; 3、可以上升，減速，正，反轉(zhuǎn) 。4、光滑，耐沖擊性強(qiáng) ; 5、輸出功率較大 ; 6、壽命長 ; 7、速簡單，可靠 ; 8、維護(hù)方便。 關(guān)鍵詞： 無級變速器、摩擦式、鋼球錐輪式、設(shè)計(jì) to to to of VT of of as as VT is by of to VT of as an of VT of to VT of of VT a a be as 2 3 4 . 6 , 7is 8 , 一章 引言 械無級變速的發(fā)展概況 機(jī)械無級變速器是一個(gè) 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)三部分組成的一種傳動裝置 ，其主要功能特點(diǎn)是：在恒定的輸入速度，輸出軸速度可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化 ，從而 滿足該機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng) 所 需要操作過程中的各種不同的條件要求 。 它 配合減速器傳動時(shí) 具有顯著作用 ， 可進(jìn)一步擴(kuò)大變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩 ，以提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，滿足產(chǎn)品改造，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化的整個(gè)系統(tǒng)的各方面的需要。因此 并且 已被廣泛使用。 機(jī)械無級變速器最初出現(xiàn) 在 19 世紀(jì) 70 年代 ， 但是當(dāng)時(shí) 受材質(zhì)與工藝的 條件限制 ,發(fā)展 十分 緩慢 。直到 20世紀(jì) 70年代以后，一方面是與冶煉，熱處理，精密加工及數(shù)控機(jī)床和牽引傳動理論和油的產(chǎn)生和發(fā)展，解決 另一方面，隨著 生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動化和提高性能所需的機(jī)械的工作需要大量使用 此，在這種情況下，機(jī)械無級變速器獲得 了 快速而廣泛的發(fā)展。主要開發(fā)和生產(chǎn) 的國家有 日本，德國，意大利，美國和俄羅斯等。 產(chǎn)品有摩擦式、鏈?zhǔn)健郊懊}動式四大類約 30 多 種不同的結(jié)構(gòu)類型。輸入功率一般 為 N=(瓦，個(gè)別類型可達(dá)到N=(150W ，輸入 轉(zhuǎn)速 一般是 750、 1500、 3000)轉(zhuǎn) /分 ;輸出 轉(zhuǎn)速 可以是正，反轉(zhuǎn)， 增速或者減速 ，最小速率可以降低到零。 80 年代以來，機(jī)械無級變速趨勢是 向美國，日本等國家進(jìn)行用于 汽車高速，高效，高扭矩的 。 械無 級 變速器的特征及應(yīng)用 機(jī)械無級變速器是一種 傳動 裝置，其功能主要特點(diǎn)是：在恒定的輸入速度 下 ，輸出軸速度可以在一定范圍 內(nèi) 連續(xù)變化來實(shí)現(xiàn)，以滿足各種操作過程中不同的應(yīng)用要求的機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng) ;其主要結(jié)構(gòu)特征是：需要由可變速 傳 動機(jī)構(gòu)，調(diào)速機(jī)構(gòu)和 加壓 裝置或輸出裝置由三個(gè)部分組成。 機(jī)械無級變速器的適用范圍廣 ，有在驅(qū)動功率保持不變時(shí)，由于工作 阻力 的變化，需要調(diào)整驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的速度以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)?驅(qū)動力矩者 （例如， 化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)減慢攪拌速度 ） ；還有 需要根據(jù)情況進(jìn)行 調(diào)整所需的速度 者 （ 如起重運(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變 或 提升運(yùn)行速度 ， 食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度 ） ；有為了 獲得恒定的運(yùn)行速度或 張力 需要調(diào)節(jié)速度 者 （如需要切割導(dǎo)線截面切割加工時(shí)保持恒定的速度，電氣機(jī)械絡(luò)筒機(jī)需要保持一個(gè)恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械 ，輕工機(jī)械漿紗機(jī)膜機(jī) 都 必須調(diào)整速度，以保證恒張力 等 ） ； 有在整個(gè)系統(tǒng)中為適應(yīng)各種條件，需要協(xié)調(diào)各種工況、工位、工序或單元的不同要求 ，并具有自動速度控制 者 （如生產(chǎn)各種半自動或自動操作或流水線操作） ； 有為 了 改變所要求的速度去探索最佳效果 者 （如 試驗(yàn)機(jī)械或者離心機(jī)需要調(diào)速 ，以獲得最佳的分離） ； 有 為了 節(jié)能減排 而需進(jìn)行調(diào)速者 （如風(fēng)機(jī)，水泵等） ； 此外，根據(jù) 各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化 ， 進(jìn)行 自動調(diào)整速度或 實(shí)現(xiàn)自動或程序控制等 。 總之，采 用無級變速器，特別是 配合減速傳動時(shí) ，進(jìn)一步擴(kuò)大其轉(zhuǎn)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩 ，能夠更好地適應(yīng)于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，以滿足變換的最佳性能所需的各種條件，可以看出對產(chǎn)品的需求，節(jié)約能源，機(jī)械化和自動化的整個(gè)系統(tǒng)的所有方面都具有顯著作用。因此， 紡織，輕工，食品，包裝，化工，機(jī)床，電機(jī)，材料處理采礦和冶金，工程，農(nóng)業(yè)，國防和測試等各類機(jī)械使用。 內(nèi)機(jī)械無 級 變速器的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)機(jī)械無級變速器基本上是圍繞 20 世紀(jì) 60 年代開始到 80 年代中期，隨著大量引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代自動化流水線的快速發(fā)展，為各類機(jī)械無級變速器的專業(yè)廠家需求顯著增加啟 動建設(shè)和規(guī)?；a(chǎn)，一些大學(xué)已經(jīng)開展了研究工作在外地。經(jīng)過十多年的發(fā)展，現(xiàn)在，從機(jī)械式無級變速器的研發(fā)，生產(chǎn)，以情報(bào)信息的各個(gè)方面在國內(nèi)同行業(yè)組成了一個(gè)較完整的體系，一個(gè)新興的行業(yè)，在機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械式無級變速器的大多是模仿國外產(chǎn)品，主要產(chǎn)品類型 ： (1)摩擦式無級變速器 : 1、行星錐盤式 (； 2、行星環(huán)錐式 (； 3、錐盤環(huán)盤式 (干式、濕式 )； 4、多盤式 ( )等 。 (2)齒鏈?zhǔn)綗o級變速器 : 1、滑片鏈?zhǔn)?； 2、滾柱鏈?zhǔn)?； 3、鏈?zhǔn)骄砝@式 。 (3)帶式無級變速器 : 1、普通 2、寬 (4)脈動式無級變速器 : 1、 三相并列連桿式； 2、四相并開連桿式。 其中行星錐無級變速器高度靈活的光盤，結(jié)構(gòu)和工藝相對簡單，可靠，綜合性能好，尤其是需要適應(yīng)各種生產(chǎn)線，使用最廣泛，產(chǎn)量最大，其年度賬目機(jī)械 50超過無級變 速器的總輸出。輸入功率為廣大的 瓦，少數(shù)種類可以達(dá)到（ 22 30）千瓦左右。 經(jīng)過前一階段通過實(shí)踐，掌握本領(lǐng)域近幾年，國內(nèi)發(fā)展機(jī)械無級變速器的生產(chǎn)有一個(gè)新的發(fā)展趨勢，主要是 （ 1）基礎(chǔ)上的“恒功率行星摩擦式無級變速機(jī)”和“非物理心軸行星齒輪無級變速器”的創(chuàng)新和發(fā)展的原盤無級變速行星錐原有產(chǎn)品的創(chuàng)新和改進(jìn)，后者的傳動比由 5個(gè)增至 6至 20個(gè)或更多，輸出扭矩也增加了一倍多，等優(yōu)良性能，還有一系列的產(chǎn)品。 （ 2）與 級變速器汽車的研究和開發(fā)是一種高科技產(chǎn)品，目前已開通了金屬帶式無級變速器，經(jīng)過測試，現(xiàn)在準(zhǔn)備進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn) ;其中依靠關(guān)鍵部件“金屬條”還將自己生產(chǎn)的進(jìn)口。此外，新的汽車也被用在 （ 3）開發(fā)新類型的創(chuàng)新的（汽車和通用）無級變速器近年來取得了創(chuàng)新性的無 級變速器，其中無級變速器的特性主要是無摩擦式傳動，大多要鏈接脈動無級變速器的驅(qū)動器或采取的主鏈驅(qū)動 ; 實(shí)現(xiàn)高功率，恒功率或速度要求 ; 力求結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，并獲得優(yōu)異的性能。這個(gè)計(jì)劃，已經(jīng)多年研究試驗(yàn)，在不久的將來，可能會見效。 上述情況可以解釋，從過去國內(nèi)的發(fā)展無級變速器模擬階段和生產(chǎn)進(jìn)入創(chuàng)新階段，由低功耗的發(fā)展，大功率，高科技發(fā)展的總體技術(shù)方向，所以在未來可能會有一些新的一代機(jī)械無級變速器的優(yōu)異性能。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，自 80 年代以來，許多出現(xiàn)由交流電機(jī)調(diào)速方式進(jìn)行。它作為一種先進(jìn)的變速器，驅(qū) 動器控制器及其獲得機(jī)械無級變速器的迅速發(fā)展和應(yīng)用衍生品產(chǎn)生了一定的影響。它的主要優(yōu)點(diǎn)是速度快，性能好，規(guī)模大，效率高，良好的自我控制，很寬的功率范圍。近年來，一種新型開關(guān)磁阻電機(jī)（ 出現(xiàn)，以進(jìn)一步提高性能 ;然而，缺點(diǎn)在于，它們都小于電機(jī)的額定速度，只在低轉(zhuǎn)速的效率比低并且足夠穩(wěn)定，從過載性能較差等的恒定轉(zhuǎn)矩特性。 上述功率調(diào)速相比，機(jī)械無級變速器的特性主要是：機(jī)械性能與恒功率，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，可靠，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，而且種類很多，范圍廣 泛的應(yīng)用。因此，在未來的發(fā)展，仍具有廣闊的前景。 鋼球外錐無級變速器簡介 鋼球外錐式機(jī)械無級 變速器的 結(jié)構(gòu) 如圖 1力由軸 1輸入，通過自動加壓裝置 2，帶動主動輪 3同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)一組 (3 8個(gè) )鋼球 4利用摩擦力驅(qū)動外環(huán) 7和從動錐輪 9；再經(jīng)錐輪輪 9、自動加壓裝置 10驅(qū)動輸出軸 11，最后將動力輸出。傳動鋼球的支承軸 8的兩端嵌裝在殼體兩端蓋 12和 徑間弧形 導(dǎo)槽內(nèi)，并穿過調(diào)速蝸輪 5的曲線槽；調(diào)速時(shí)，通過蝸桿 6 使蝸輪 5 轉(zhuǎn)動。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)。其動力范圍為： ， ， P 11 4% ， 應(yīng)用甚廣。 從動調(diào)速齒輪 5 的端面分布一組曲線槽，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)動主動齒輪 6使從動齒輪 5轉(zhuǎn)動時(shí)，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸 8 繞鋼球 4的軸心線擺動，傳動輪 3以及從動輪 9 與鋼球 4的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 圖 1 鋼球外錐式無級變速器的結(jié)構(gòu) 1、 11出軸； 2、 103、 9動錐輪； 4567812、 13畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容：鋼球機(jī)械無級變速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：選擇鋼球外錐式機(jī)械無級變速器，對其進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與；對關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度校核和壽命校核。 設(shè)計(jì)要求：輸入功率 P=5入轉(zhuǎn)速 n=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；外觀要勻稱，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；畫零件圖和裝配圖。 第二章 主要 零件的 計(jì)算與設(shè)計(jì) 鋼球與主、從動錐輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) 確定傳動件的主要尺寸 1、 選材：鋼球、錐輪、外環(huán)及加壓盤均用 面硬度 擦系數(shù) =用應(yīng)力，屬于點(diǎn)接觸，查文獻(xiàn) 2表 2傳動件 =22002500力元件 =44005000 2、 預(yù)選參數(shù)：錐輪錐頂半角 =45，傳動鋼球個(gè)數(shù)為 Z=6，加壓鋼球數(shù) m=8，錐輪與鋼球 1C = = 圖 2鋼球外錐式 機(jī)械無級變速器設(shè)計(jì)簡圖 3、 運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 各尺寸對應(yīng)圖 2傳動比 鋼球支撐軸承的極限轉(zhuǎn)角： （減速方向）r c t . 3 3r c t an 速方向）r c t 45a r c t an 4、 計(jì)算確定傳動鋼球的直徑 9 0 s 45co s co s 1 C 由 查文獻(xiàn) 2表 2 ）（ ，代入公式 3m i 3 6 1 5 2 4q 3 24 5361524 2按傳遞功率 據(jù)表 2整取 錐輪直徑 取整 D 則 5 2 5 5 9 0 11 5 5d 演算接觸應(yīng)力j3m i co 6 8 8 1 6 2cm/ 在許用接觸應(yīng)力范圍之內(nèi)，故可用。 5、 計(jì)算尺寸 鋼球中心圓直徑3d)co s( o ）（ 鋼球側(cè)隙 1s in)c o s( 1 30s 5c o 5 5 9 0 外環(huán)內(nèi)徑 4 外環(huán)軸向弧半徑 R R=輪工作圓之間的軸向距離 B 4 B 壓盤的計(jì)算與設(shè)計(jì) 圖 2 鋼球 1、 鋼球式自動加壓裝置如圖 2由加壓盤，加壓鋼球，保持架，調(diào)整墊圈，碟形彈簧和摩擦輪與加壓盤相對端面上各有的幾條均勻分布的 V 型槽。每個(gè)槽內(nèi)有一個(gè)鋼球，中間以保持架保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預(yù)壓蝶形彈簧并襯以調(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。 2、 加壓裝置的主要參數(shù)確定 加壓盤作用直徑 其中 1D 為錐輪直徑。 加壓盤 1 18276)45s i ar ct s i ct 取 306 其中 為錐輪錐頂半角， f 為錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。 加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取 所以軸向壓緊力 k i a x 法向壓緊力 k g o sm a x 1 8 4 3 71 3 7 4 3 2 故接觸強(qiáng)度不足 改用腰鼓形滾子 8 個(gè)，取滾子軸向截面圓弧半徑 1 ，橫向中間截面半徑 。 曲率系數(shù) 8 1 8 o s 21 21 rr 文獻(xiàn) 2表 2 ，得 1 帶入3 221)11(853 =作應(yīng)力在許用范圍內(nèi)，故可用。 速齒輪上變速曲線槽的計(jì)算與設(shè)計(jì) 圖 2調(diào)速渦輪的槽型曲線 如圖 2個(gè)調(diào)速過程通常在渦輪轉(zhuǎn)角 10080 的范圍內(nèi)完成，多數(shù)取90 。槽型曲線可以為阿基米德螺旋線，也可以用圓弧代替。此方案選用圓弧代替，變速槽中心線必須通過 A,B,們的級坐標(biāo)（以 別為： A： 2 0A B: 1i ， 60902121 4 2 C: 90 c 定出 A、 B、 C 三點(diǎn)，然后采用畫圖做出弧形槽，槽寬為 10 輸入、輸出軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 為了防止當(dāng)軸部分或周向相對運(yùn)動軸部件除了游泳或空轉(zhuǎn)的要求，必須在軸向和周向定位的，以確保其精確的工作位置，從而使該程序使用定位軸肩，套筒上的軸向力，軸圈，軸承端蓋和螺母來保證。 1、 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號鋼，調(diào)制處理。選取 1120 A，于是得出： 30輸出軸的最小直徑為與錐輪連接處，考慮到此處錐輪與軸是過渡配合，且錐輪工作直徑為 155了保證錐輪與軸配合有良好的對中性，采用錐輪標(biāo)準(zhǔn)的推薦直徑為 40 圖 2輸入、輸出軸各軸段分布圖 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 如圖 2I 軸段安裝錐輪和加壓盤 保持架，保證和 軸配合的轂孔長度，取 40 ， 2 ； 軸安裝加壓盤的一側(cè)以及軸承，加壓盤用花鍵移動實(shí)現(xiàn)對錐輪加壓，取花鍵 10911507466 1144承同時(shí)受到徑向力和軸向力作用，初步選擇滾動軸承加上退刀槽，取 0 ， 5 ； 段對軸 軸 的軸承內(nèi)圈起到定位作用，取 0 ， 4 ； 段做為軸承座安裝 滾動軸承，因?yàn)槭茌S向力大使用角接觸球軸承，取 5， 7；V 軸段根據(jù)軸承端蓋的裝拆和便于對軸承添加潤滑劑的要求，采用迷宮式密封，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取 0V ， 0V ；軸 帶，采用推薦直徑 5， 50L。以上初步確定了各軸段 直徑與長度，因?yàn)橹?、從動錐輪一致，軸上零件分布也一樣，同時(shí)為了節(jié)約成本和工藝，選擇主、從動軸完全一致。 輸入、輸出軸上軸承的計(jì)算與設(shè)計(jì) 軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，只需要根據(jù)參數(shù)選擇合適的軸承就可以了，主、從動軸 上因?yàn)檩S承受到軸向力和徑向力的作用，因此選擇深溝球軸承 6010276 軸承為限制軸向右的軸向移動，所以選擇角接觸球軸承 7011292個(gè)軸承的基本額定動載荷都大于 10此角接觸球軸承采用正裝可滿足使用要求。 輸入、輸出軸上端蓋的計(jì)算與設(shè)計(jì) 端蓋的寬度有變速器外形和軸承的結(jié)構(gòu)來決定的，使其適合拆裝和便于對軸承添加潤滑脂，且左右兩個(gè)端蓋相同。 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)工作要求以手動或自動控制方式，改變滾動體（或脈動無級變速器的桿件）間的尺寸比例關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。同時(shí)通過速度表表盤上的指針直接指出任一調(diào)速位置時(shí)的輸出速度（或傳動比）。 根據(jù)變速器中傳動機(jī)構(gòu)和滾動體形狀的不同，對應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)也不同，但基本原理都是將其中某一個(gè)滾動體沿另一個(gè)（或幾個(gè)）滾動體母線移動的方式來進(jìn)行調(diào)速。 一般滾動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動體沿另一滾動 體表面做相對運(yùn)動的方式，只有直線移動和旋轉(zhuǎn)（擺動）兩種方式。這樣可將調(diào)速機(jī)構(gòu)分為下列兩大類： （ 1） 通過使?jié)L動體移動來改變工作半徑的； 主要用于兩滾輪的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉(zhuǎn)軸線平行或相交時(shí)，移動和方向是兩輪的接觸線方向。 （ 2） 通過使?jié)L輪軸線的偏轉(zhuǎn)來改變工作半徑的； 主 要用于滾輪的母線為圓弧的情況 鋼球外錐式無級變速器是采用第二種調(diào)速類型，通過渦輪 渦輪轉(zhuǎn)動再經(jīng)槽凸輪而使鋼球心軸繞其圓心轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)鋼球主、從動側(cè)工作半徑的改變。 調(diào)速渦輪在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證避免與其他零件發(fā)生干涉，同時(shí)采用單頭蝸桿，以增加自鎖性，避免自動變速而失穩(wěn)。 根據(jù)整體設(shè)計(jì)，蝸桿傳動的基本尺寸及參數(shù)匹配如表 2 2 表 2 蝸桿的基本尺寸 模數(shù) m 向齒距 度圓直徑1數(shù) 1q 頂圓直徑1根圓直徑1 12 1分度圓柱導(dǎo)程角 r 8 0 1 6 120 "5 4238o 表 2 蝸輪蝸桿參數(shù)匹配 中心距 a 動比 i 模數(shù) m (蝸桿分度圓直徑1d(蝸桿頭數(shù) 1221 8 80 1 41 無 級 變速器的裝配 1、 變速器的裝配 1） 必須徹底的清洗所有的零件，并且用壓縮空氣吹干或者擦干凈； 2） 安裝前，各軸承和鍵槽必須涂上齒輪油或者機(jī)械油； 3） 裝入軸承前，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，防止軸承損傷； 4） 在安裝軸承端蓋之前，殼體上的軸承孔與螺孔應(yīng)涂上密封膠防止漏油； 5） 每個(gè)緊固螺栓應(yīng)該按規(guī)定鎖緊； 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 2） 軸的軸向間隙一般取 通過軸承蓋內(nèi)墊片的增減來調(diào)整； 3） 檢查調(diào)速情況和蝸桿傳動的嚙合情況，各檔渦輪應(yīng)該具備較好的自鎖性，齒的嚙合痕跡應(yīng)該大于全齒工作面積的三分之一； 第三章 主要零件的校核 本章主要是根據(jù)傳動要求對無 級 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、從動錐輪之間的接觸強(qiáng)度的限制 ，同時(shí)在制造與安裝過程中應(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，故再此不做校核，對軸上軸承進(jìn)行強(qiáng)度與壽命計(jì)算。 軸的校核 ）判斷危險(xiǎn)截面 截面 B， V 只受扭矩的作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸 的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面B、 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 V 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上 受力 最大。截面 然更不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 ）截面 抗彎截面系數(shù) N· 扭矩截面系數(shù) 2 5 0 0 N· 面 為 39274M N· 面 450000N· 面上的彎矩應(yīng)力為 M P 50 03 9 27 b 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MP 0 0 04 5 0 0 0 0軸的材料為 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸常用材料性能表查得： M P ， 截面上由于退刀槽而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按 文獻(xiàn) 6中 查取。 ，經(jīng)插值后可查得 k 又由 文獻(xiàn) 6可得軸的材料的敏性系數(shù)為 q，故有應(yīng)力集中系數(shù) (1 ）（ (1 + ）（ 文獻(xiàn) 6得尺寸系數(shù) ；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。 軸按磨削加工，由 文獻(xiàn) 6得表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q ，按 文獻(xiàn) 6得綜合系數(shù)為 獻(xiàn) 6得材料特性系數(shù) 于是，計(jì)算安全系數(shù) 公式則得 51 51 可知其安全。 3）截面 故該軸在 截面 側(cè)的強(qiáng)度也足夠的。本題因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。因此，軸的設(shè)計(jì)校核結(jié)束。 軸承的校核 輸入、輸出軸采用相同的設(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 1 2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)力系。其中：1受力分析可知： 871107 671 N 8 0 1 58718 8 8 612 N 2360376910767107671 F N 1 4 0 92 3 6 03 7 6 912 N 2515212r 1 N 81 3522222 N 2） 求兩軸承的計(jì)算軸上力1010C 型軸承，按 文獻(xiàn) 6，軸承派生軸向力d， 其中， e 為判斷系數(shù)，其值由0 大小來確定，但是現(xiàn)在軸承軸向力 知，故先初取 e=此可估算 2 1 4 03 2 5 48 8 8 621 00612 得： 獻(xiàn) 6確定 e ， e ， 21401 , 0062 。 3） 求軸承當(dāng)量動載荷，由 文獻(xiàn) 6進(jìn)行查表或差值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對軸承 1 X Y 對軸承 2 11X 01Y 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按 文獻(xiàn) 6查得 .1取 5.1 2 4)( 11111 6 8)( 22222 4) 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?21 ,所以按軸承 2 的受力計(jì)算大小來驗(yàn)算 p 9 89) 5 00(150060 10)(6010 3626 綜上所述可得，該設(shè)計(jì)符合工程要求。 總結(jié) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)半月，在這兩個(gè)半月中，我能按照預(yù)期進(jìn)度安排，按時(shí)按量的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)初期，我復(fù)習(xí)了 機(jī)械設(shè)計(jì) 、 材料力學(xué) 、 工程圖學(xué) 等知識，查閱了 機(jī)械設(shè)計(jì)文獻(xiàn) 6、 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 等規(guī)范。在設(shè)計(jì)中期，利用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行 無級變速器結(jié)構(gòu)和外觀的 設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)后期，主要進(jìn)行 三維圖和工程圖 繪制。設(shè)計(jì)期間得到了 邱老師 的指導(dǎo)和幫助，在此深表謝意。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我復(fù)習(xí)了以前在課堂上學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，學(xué)習(xí)和體會到了 機(jī)械 設(shè)計(jì)的基本技能和思想。我深刻的認(rèn)識到： 想成為一名機(jī)械 工程師，應(yīng)該具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，本著 機(jī)械產(chǎn)品 以人為本的思想，力求做到安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、耐久、美觀；設(shè)計(jì) 過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照 機(jī)械設(shè)計(jì)文獻(xiàn) 6的要求，同時(shí)也要考慮各個(gè) 零部件的尺寸配合 。這就要求 設(shè)計(jì) 人員具備較高的綜合素質(zhì)，不僅要抓住 機(jī)械產(chǎn)品 設(shè)計(jì)的主要矛盾，同時(shí)也要考慮一些細(xì)節(jié)問題。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我深刻認(rèn)識到 標(biāo)準(zhǔn) 是設(shè)計(jì)的航標(biāo)，必須多思考、多體會。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，要不斷加強(qiáng)對 標(biāo)準(zhǔn) 的學(xué)習(xí)和理解，只有這樣，才不會出現(xiàn)錯誤。 相互學(xué)習(xí)，注重交流。在設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多問題，必須勤學(xué)好問，努力發(fā)揮集體的積 級 性和創(chuàng)造力，這樣才能提高工作效率。 “養(yǎng)兵千日，用兵一時(shí)?！痹?畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我為能用上四年所學(xué)而欣慰，同時(shí)我深深的感覺到了基礎(chǔ)知識的重要性。專業(yè)課學(xué)習(xí)時(shí)，老是感覺所學(xué)知識與實(shí)際相差太遠(yuǎn)。這種急功近利的思想使自己對一些專業(yè)課的學(xué)習(xí)有所放松，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我深深的體會到了“書到用時(shí)方恨少”的含義。在以后的學(xué)習(xí)生活中切不可急于求成而忽略了夯實(shí)基礎(chǔ)?！叭f丈高樓從地起”，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育非常重要的階段，我初步掌握了 機(jī)械 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 理論、方法、步驟。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我將加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。 在此再次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中指導(dǎo)幫助我的老師和同學(xué)。 參考文獻(xiàn) 1 周有強(qiáng) . 機(jī)械無級變速器 M. 成都 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2001. 2 阮忠唐 M化學(xué)工業(yè)出版社， 1999. 3 濮良貴，繼名剛，機(jī)械設(shè)計(jì) M版 高等教育出版社， 2001 4 趙又紅，周知進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì) /機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 2012 5 蘇旭平，工程材料 M2011 6 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì) 文獻(xiàn) 6M，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001 7 濮良貴，紀(jì)明剛，機(jī)械設(shè)計(jì) M，北京：高等教育出版社，