1 目 錄 摘要 1 前言 1 2 滾輪平盤(pán)式無(wú)極變速器的方案擬定及對(duì)比分析 4 基本方案與弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器對(duì)比 4 新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器方案改進(jìn)和最終方案 6 3 設(shè)計(jì)的目標(biāo)車型擬定 9 車型調(diào)查和車型主要參數(shù) 9 目標(biāo)車型擬定 11 4 新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的技術(shù)參數(shù)和計(jì)算 12 新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器 基本結(jié)構(gòu)尺寸擬定 12 轉(zhuǎn)速計(jì)算 12 接觸應(yīng)力計(jì)算 13 滾輪疲勞強(qiáng)度計(jì)算 13 自動(dòng)加壓裝置計(jì)算 14 輸出軸強(qiáng)度計(jì)算 14 花鍵強(qiáng)度計(jì)算 15 輸入錐齒輪計(jì)算 16 輸入軸承計(jì)算 21 加壓軸承計(jì)算 23 幾何滑動(dòng)計(jì)算 24 滾輪平盤(pán)傳動(dòng)效率計(jì)算 24 5 結(jié)論 26 動(dòng)力分流 26 將新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器與渦輪增壓柴油機(jī)相匹配 26 同軸結(jié)構(gòu)布置 26 輸出軸浮動(dòng)加壓結(jié)構(gòu) 26 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(jì) 26 調(diào)速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和保證四個(gè)滾輪同步移動(dòng)的結(jié)構(gòu)措施 28 自動(dòng)加壓裝置的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 2 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 附錄 33 3 全套 資料 ， 扣扣 414951605 摘 要 開(kāi)發(fā)一種能傳動(dòng)大轉(zhuǎn)矩和大功率的 速器，使其能滿足客車和載貨汽車使用要求。通過(guò)分析新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器 ,具有可行性，可以滿足客車和載貨汽車的傳動(dòng)要求。本文主要介紹新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳動(dòng)性能和設(shè)計(jì)方法。包括分匯流傳動(dòng)型式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；傳動(dòng)能力計(jì)算；傳動(dòng)效率計(jì)算；接觸區(qū)的接觸應(yīng)力和接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，并選擇適當(dāng)?shù)牟牧希粷L輪和平盤(pán)的強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命計(jì)算；自 動(dòng)加壓裝置的設(shè)計(jì)；加壓軸承的承載的能力、極限轉(zhuǎn)速和壽命的計(jì)算。 關(guān)鍵詞： 新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器；分流；滾輪；平盤(pán) 4 a of to VT of to a no to to to in of a of a of of 1 1 前 言 現(xiàn)在大多數(shù)汽車多采用有級(jí)變速器 , 其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、造價(jià)便宜，但其還是存在一些缺點(diǎn)。比如，在換擋時(shí)有沖擊，舒適性較差。其最大的缺點(diǎn)在于與發(fā)動(dòng)機(jī)不能每時(shí)每刻都達(dá)到最佳匹配。這是因?yàn)橛屑?jí)變速器的檔位是有限的，每次換擋時(shí)其傳動(dòng)比會(huì)發(fā)生突變，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變。對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其最佳經(jīng)濟(jì)性工況的轉(zhuǎn)速是一個(gè)定值。在這個(gè)工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)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(jí)變速器換擋導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變，這樣就不能保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳經(jīng)濟(jì)性工況，導(dǎo)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(wú) 級(jí) 變 速 器 就是連續(xù)可變傳動(dòng)，沒(méi)有明確具體的檔位，操作上類似自動(dòng)變速器，但是傳動(dòng)比的變化是連續(xù)的不同于有級(jí)變速器的跳檔過(guò)程，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。這就允許汽車連續(xù)變速而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在最佳工況。 起初用橡膠 輪為分離式的，通過(guò)改變 著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的增加橡膠 蘭人發(fā)明了金屬 V 帶無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)（圖 金 屬 0層 圖 較好的解決了金屬 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(dá) 200 2002年奧迪 用了鏈條來(lái)傳輸轉(zhuǎn)矩從而使速比變得更廣泛、從 1到 1，其輸出圖 帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成。 圖 圖 帶由數(shù)百片扁平的小鋼片組成 2002年奧迪 用了鏈條來(lái)傳輸轉(zhuǎn)矩從而使速比變得更廣泛、從 1到 1，其輸出轉(zhuǎn)矩是 280 2 與 5速手動(dòng)變速器相比 0 100市油耗僅高 2。于是于它就取代了 6要貴 100美元。 圖 迪 圖 迪鏈條傳動(dòng)式 圖 條傳 動(dòng)式 核心部件 擺銷鏈 馬自達(dá)和日產(chǎn)則避開(kāi)了鋼帶和鏈條使用了環(huán)面形的錐盤(pán)輪在壓力的作用下，中間滾輪與兩個(gè)錐盤(pán)輪之間的油膜牽引力（摩擦力）傳輸轉(zhuǎn)矩。通過(guò)滾輪接觸點(diǎn)的改變速比隨之改變。當(dāng)滾輪在某一位置時(shí)在滾輪接觸點(diǎn)輸出錐盤(pán)輪和輸入錐盤(pán)輪的半徑比就是此時(shí)速比。日產(chǎn) 夠傳遞 206384 圖 錐環(huán)輪式無(wú)級(jí)變速器 它使用了變扭器比標(biāo)準(zhǔn) 4速變速器要貴 2500美元宣稱燃油經(jīng)濟(jì)性提 高了 10。其加速靈敏沒(méi)有打滑現(xiàn)象。只是有些客戶反映加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)保持在一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速減少了駕駛樂(lè)趣。 汽車對(duì)傳動(dòng)的要求不僅是傳動(dòng)大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速，而且還要求傳動(dòng)效率高。電磁無(wú)級(jí)調(diào)速采用發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)機(jī)組對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。低輸出轉(zhuǎn)速時(shí)效率極低、發(fā)熱嚴(yán)重，在汽車上不適用。液壓無(wú)級(jí)調(diào)速的基本特點(diǎn)是：體積緊湊、慣性小、降速調(diào)速范圍大、零件自潤(rùn)滑壽命長(zhǎng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、布局靈活、可吸收沖擊和防止過(guò)載； 3 但制造精度要求高、容易泄漏、噪聲大，傳動(dòng)效率不高。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、傳動(dòng)效率高（有的高達(dá) 95）、適用性 強(qiáng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定性好（有的誤差小于 、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)?。ㄈ穹∮?3 15微米）和噪音低的特點(diǎn)。 當(dāng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)大轉(zhuǎn)矩和大功率的 速器來(lái)滿足輕型載貨汽車的要求時(shí)，對(duì)于機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器本體來(lái)講，擴(kuò)大其傳動(dòng)功率的方法之一是采取多接觸區(qū)分匯流傳動(dòng)型式、接觸區(qū)綜合曲率?。ㄇ拾霃酱螅┑慕Y(jié)構(gòu)，并通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油（有添加劑的）、表面幾何形狀、滾動(dòng)體尺寸等以建立起足 夠的油膜牽引力進(jìn)行傳動(dòng)，也是傳動(dòng)效率高汽車對(duì)傳動(dòng)的主要要求。為了提高傳動(dòng)效率，應(yīng)力求做到： 一、減少幾何滑動(dòng)，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(dòng)體軸線平行，應(yīng)使接觸線盡量與軸線平行。 二、如果是初始線接觸，應(yīng)盡量減少接觸線的長(zhǎng)度；就某一意義上講，初始點(diǎn)接觸優(yōu)于線接觸，同時(shí)點(diǎn)接觸對(duì)滾動(dòng)體裝配、制造誤差不敏感，有利于生產(chǎn)。如果是初始點(diǎn)接觸，應(yīng)使其接觸區(qū)橢圓的長(zhǎng)軸沿著運(yùn)動(dòng)的方向。 三、采取自動(dòng)加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)，有較小的和不變的傳動(dòng)系數(shù) 四、提高軸承效率，采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)組件和加壓裝置上的各個(gè)力在本身內(nèi)部平衡（例如多盤(pán)式和 以盡可能降低軸承載荷。 五、保證大的剛度，特別是滾動(dòng)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(dòng)體材質(zhì)要有高的彈性模量和高的硬度，并使?jié)L動(dòng)體有很高的表面粗糙度。 4 2 滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的方案擬訂及對(duì)比分析 輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的 基本設(shè)計(jì)方案 從整體上來(lái)講，本次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)有 基本元件的基礎(chǔ)上，對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其能滿足擴(kuò)大無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)功率及傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求。 對(duì)于機(jī)械式無(wú)級(jí)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?。ㄇ拾霃酱螅┑慕Y(jié)構(gòu)。新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器應(yīng)滿足以上要求。新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器（ 稱為 滾輪兩側(cè)加壓，滾輪為主動(dòng)件 ,平盤(pán)為從動(dòng)件，動(dòng)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(gè)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(wú)級(jí)變速傳動(dòng)發(fā)熱量大、磨損嚴(yán)重，所以 外圓表面為球形。在盡量減少滾輪與平盤(pán)的幾何滑動(dòng)的同時(shí)，又不使接觸區(qū)的綜合曲率過(guò)大。 圖 根據(jù)潤(rùn)滑的理論與實(shí)踐得知，潤(rùn)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(wú)級(jí)變速器的潤(rùn)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(fù)常態(tài)。近年來(lái)，一些國(guó)家已開(kāi)發(fā)了用于摩擦傳動(dòng)、具有上述性質(zhì)的合成油（例如美 采 取這類合成油時(shí)。牽引系數(shù)一般高達(dá) 至更高（高出 20，約達(dá) 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 5 工作時(shí)可以“固化”，沒(méi)有油液對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展與沖擊作用，所以磨擦副的使用壽命也可大為提高。 圖 1 輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器 與弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器對(duì)比 弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器與 錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 圖 級(jí)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(dòng)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 、從動(dòng)軸是同軸線的。通過(guò)改變中間輪的擺角來(lái)實(shí)現(xiàn)變速。按照中間輪相對(duì)于主、從動(dòng)輪的位置的不同，可以分為兩類： 一、中間輪沿主、從動(dòng)輪截形腔圓的弦配置的屬于這一類的有瑞士出品的 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 b）和英國(guó)出品的 C ）。 弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器在改變傳動(dòng)比時(shí)，中間輪與弧錐杯的接觸點(diǎn)的位置在變化。在輸入轉(zhuǎn)矩不變的情況下接觸點(diǎn)的摩擦力與接觸點(diǎn)到弧錐杯的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離成反 6 比。這種現(xiàn)象限制了弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)能力。 為了使接觸點(diǎn)的摩擦力在輸入轉(zhuǎn)矩不變的情況改變傳動(dòng)比時(shí)，摩擦力為定值， 輪與平盤(pán)的接觸點(diǎn)到滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)比時(shí)，滾輪與平盤(pán)的接觸點(diǎn)的摩擦力為定值，這樣就充分發(fā)揮了滾輪平盤(pán)摩擦傳動(dòng)的傳動(dòng)能力。 力共分 8路傳遞。這樣就有效地提高了傳動(dòng)能力。相比之下，弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的分流數(shù)就少了一些。在實(shí)際應(yīng)用中一般是 3路傳動(dòng)，所以 在變速比方面，弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器 b=6 12、 b=4 10。相比之下 是因?yàn)?弧錐杯輪式無(wú)級(jí)變速器的變速比等于中間輪到弧錐杯的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的最大距離除以中間輪到弧錐杯的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的 最小距離的平方。為了增加 變速比可以將兩擋變速器與 型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器方案假設(shè)和最終方案 以下是 圖 7 圖 案一） 圖 案二） 8. 調(diào)速錐齒輪 9. 滾輪 10. 平盤(pán) 13. 輸出錐齒輪 14. 輸出軸 8 圖 案二） 方案一的 動(dòng)力從中間輸入，由于受到空間的限制造成輸入齒輪尺寸過(guò)小強(qiáng)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(diǎn)是不可取的。在受力方面，輸入軸幾乎只受轉(zhuǎn)矩，沒(méi)有循環(huán)應(yīng)力，這樣的設(shè)計(jì)比較好。輸出軸既要受轉(zhuǎn)矩又要受彎矩，有對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力這樣的設(shè)計(jì)不是最佳的。 方案二的動(dòng)力從外側(cè)輸入，由于空間足夠，所以輸入齒輪的強(qiáng)度是沒(méi)有問(wèn)題的。新的問(wèn)題是齒輪的線速度有些偏高，只要選擇低速發(fā)動(dòng)機(jī)，再加上較好的潤(rùn)滑，就可以解決齒輪的線速度偏高的問(wèn)題。采取自動(dòng)加壓裝置，以保證壓緊力與負(fù)載相適應(yīng)。采取卸荷結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)組件和加壓裝置 上的各個(gè)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(diǎn)是很理想的。在受力方面，輸入軸幾乎只受轉(zhuǎn)矩，沒(méi)有循環(huán)應(yīng)力，這樣的設(shè)計(jì)比較好。輸出軸受轉(zhuǎn)矩和拉力，但沒(méi)有循環(huán)應(yīng)力這種設(shè)計(jì)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(diǎn)，所以我選擇方案二的結(jié)構(gòu)進(jìn)行下一步的具設(shè)計(jì)。 9 3 設(shè)計(jì)的目標(biāo)車型擬訂 型調(diào)查和車型主要參數(shù) 表 型主要參數(shù) 東風(fēng)汽車有限公司 東風(fēng)汽車有限公司 車型： 車型： 發(fā)動(dòng) 機(jī)： 動(dòng)機(jī)： 定功率： 99/3000（ kW/r ） 額定功率： 105/2800（ kW/r ） 最大轉(zhuǎn)矩： 353/1200 1600 (Nm/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 402/1600 1900 (Nm/r ) 各檔速比：檔 檔 3檔 檔 檔 檔速比：檔 檔 3檔 4檔 檔 檔 減速比 檔 減速比 州宇通客車有限公司 河南少林汽車股份有限公司 車型： 車型： 發(fā)動(dòng)機(jī)： 動(dòng)機(jī)： 6定功率： 103/2600（ kW/r ） 額定功率： 132/2500（ kW/rm ） 最大轉(zhuǎn)矩： 450/1500 1700 (Nm/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 617/1500、 660/1400 (Nm/r ) 各檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔 減速比 檔 減速比 10 一汽紅塔汽車有限公司 上海申沃客車有限公司 車型： 車型： 發(fā)動(dòng)機(jī)： 動(dòng)機(jī)： 定功率： 75/3000(kW/r ) 額定功率： 132/2600kW/r ） 最大轉(zhuǎn)矩： 268/1900 2200 (Nm/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 560/1500 1800 (Nm/r ) 各檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔 主減速比 檔 減速比 丹汽車股份有限公司 牡丹汽車股份有限公司 車型： 車型： 發(fā)動(dòng)機(jī)： 動(dòng)機(jī)： 定功率： 125/2300(kW/r ) 額定功率： 100/2800(kW/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 630/1500 (Nm/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 392/1600 1900 (Nm/r ) 各檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔速比：檔 檔 檔 4檔 檔 檔 主減速比 檔 減速比 做了大量市場(chǎng)調(diào)查后，我總結(jié)出以下幾點(diǎn)： 一、現(xiàn)在傳遞小功率和小轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)變速器種類很多，并且技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)變速器幾乎是空白。已經(jīng)在汽車上使用的無(wú)級(jí)變速器的最大轉(zhuǎn)矩為 380N m. 一般常見(jiàn)的載貨汽車和客車的主要參數(shù)可知其發(fā)動(dòng)機(jī)功率：100132高轉(zhuǎn)速： 23003000r 大轉(zhuǎn)矩： 268660 N m。載貨汽車變速器的變速比 車變速器的變速比 二、鋼帶式 00迪 大傳遞轉(zhuǎn)矩是 280產(chǎn)弧錐環(huán)輪式 20684 通過(guò)以上資料我們不難看出無(wú)論是鋼帶式 條式 是弧錐環(huán)輪式 11 標(biāo)車型擬訂 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種能夠滿足載貨汽車和 客車要求的 過(guò)大量的分析和計(jì)算。在盡量發(fā)揮 表 標(biāo)車型 車型：城市客車 發(fā)動(dòng)機(jī)： 定功率： 125/2300(kW/r ) 最大轉(zhuǎn)矩： 560/1500(Nm/r ) 變速比： 12 4 新型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器的技術(shù)參數(shù)及計(jì)算 本次課題設(shè)計(jì)是傳動(dòng)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，首先，使其在理論上能滿足擴(kuò)大無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)功率及傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求；然后，對(duì)設(shè)計(jì)好的傳動(dòng)裝置上的各個(gè)零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，如果不能滿足要求，再對(duì)零部件的參數(shù)（包括材料、熱處理和形狀等）進(jìn)行改進(jìn)，使其最終滿足設(shè)計(jì)要求。一些連接件和附件在此就不詳加說(shuō)明了，計(jì)算原理方法在 型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器基本零部件尺寸及計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)述 本零部件尺寸 新型滾輪盤(pán)式無(wú)級(jí)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(pán)式（ 級(jí)變速器 1 、半環(huán)型錐盤(pán)滾輪式（ 級(jí)變速器 1 等。 某些所選尺寸并非每個(gè)都和已知件相同 ,只是取其中一部分經(jīng)驗(yàn)上應(yīng)用較為廣泛的值。選擇尺寸時(shí)應(yīng)首先考慮裝配問(wèn)題，當(dāng)尺寸無(wú)法裝配時(shí)，則另設(shè)尺寸值，使其能滿足裝配。然后進(jìn)行理論計(jì)算，校核強(qiáng)度，所選尺寸的計(jì)算結(jié)果不能滿足強(qiáng)度等要求時(shí)需再另進(jìn)行尺寸、材料等的調(diào)整，進(jìn)行計(jì)算、校核，直至能夠滿足設(shè)計(jì)目的。 初步選擇基本零部件的 基本尺寸如下（ 自動(dòng)加壓裝置 19 ：凸輪中徑 72鎖角 輸入錐齒輪 3 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=100, 大端分度圓直徑 錐齒輪 3 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=30, 大端分度圓直徑 速錐齒輪 1 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=14, 大端分度圓直徑 鍵筒 13 ： 外花鍵大徑 D=內(nèi)徑 d=37,筒長(zhǎng) l=137 調(diào)速錐齒輪 13 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=14, 大端分度圓直徑 出錐齒輪 9 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=20, 大端分度圓直徑 輪 9 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=14, 大 端分度圓直徑 出錐齒輪 9 ： 大端模數(shù) m=齒 數(shù) z=20, 大端分度圓直徑 出軸 ：直徑 d=25 平盤(pán) 9 ：外徑 d=270小工作半徑 50大工作半徑 30盤(pán) 9 ：外徑 d=270小工作半徑 50大工作半徑 30輪 ：外徑 d=80 13 算目的和過(guò)程簡(jiǎn)述 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。傳動(dòng)裝置能否達(dá)到既定目的，即能否將傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和功率升高到既定目的則為本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。計(jì)算的目的是保證傳動(dòng)裝置能夠正常工作。而要達(dá)到正常工作的要求，首先要根據(jù)基本參數(shù)計(jì)算出各傳動(dòng)部件的強(qiáng)度，然后對(duì)各傳動(dòng)部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。計(jì)算強(qiáng)度的部分為正常計(jì)算部分，校核部分則是通過(guò)軟件機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟 件版）完成的。 型滾輪平盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器基本結(jié)構(gòu)尺寸擬訂 構(gòu)尺寸圖 速計(jì)算 計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)速是為了確定基本運(yùn)動(dòng)參數(shù)，為后面的齒輪校核做準(zhǔn)備。 發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下的轉(zhuǎn)速為 2300r/（見(jiàn)表 即主動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)速 300r/ 14 根據(jù)傳動(dòng)比公式： 1221 ，從動(dòng)錐齒 輪的轉(zhuǎn)速 30030100=式中 1Z 表示輸入主動(dòng)大錐齒輪齒數(shù)， 2Z 表示輸入從動(dòng)小錐齒輪齒數(shù)（見(jiàn) 根據(jù)摩擦傳動(dòng)比公式： 1221 盤(pán)的轉(zhuǎn)速 040 = 式中滾輪 觸應(yīng)力計(jì)算 接觸應(yīng)力計(jì)算是為了接下來(lái)的滾輪強(qiáng)度約束做準(zhǔn)備。 發(fā)動(dòng)機(jī)在 1500r/總=560 N m （見(jiàn)表 根據(jù)名義轉(zhuǎn)矩公式 12 ： n 于為發(fā)動(dòng)機(jī)，所以 可將總、總， 發(fā)動(dòng)機(jī)在 1500r/0 0T 總總總 150011 同理，所有滾輪上的總轉(zhuǎn)矩為： 1 5 0 0 5 0T 滾輪滾輪滾輪總 150012 所以， T 滾輪總=12T（由于在發(fā)動(dòng)機(jī)和滾輪之間只有大、小輸入錐齒輪） 因?yàn)檗D(zhuǎn)矩平分到 4個(gè)滾輪上，所以每個(gè)滾輪上的轉(zhuǎn)矩為： 15 412 總滾輪總滾輪=5604110030 =42 N m 因?yàn)闈L輪半徑為滾輪r，所以每個(gè)滾輪上處所傳遞的力為： 輪滾輪r T 每個(gè)滾輪都與兩個(gè)平盤(pán)接觸，故每個(gè)平盤(pán)只能得到一半的力，即 輪滾輪2r T 將滾輪T=42 N m =40代入式 0242=525 N 式中 由摩擦力公式 : 一個(gè)滾輪作用在一個(gè)平盤(pán)上的壓力： 滾輪F = 因?yàn)橐粋€(gè)平盤(pán)上有四個(gè)滾輪作用 所以 滾輪 254 = 式中 =示摩擦系數(shù) 14 。 根據(jù) 目的是為校核滾輪的強(qiáng)度做準(zhǔn)備。 滾輪與平盤(pán)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 11 a=( 4.6 b=310 ( 中 a、 軸半徑， Q 表示壓緊力，即 參考資料 1表 1 1得力為機(jī)械零部件單位面積上的作用力， 所以，應(yīng)力的公式與壓強(qiáng)一樣，為： 16 中壓 滾輪與平盤(pán)的接觸區(qū)為一橢圓，而橢圓面積公式為： A= 式 接觸區(qū)面積 A= 3 2 式 40082 為常數(shù) 1 Q= 所以 40082 3 1 0 5 4008 = 式中 表示最大接觸應(yīng)力。 輪的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)滾輪約束條件分析，滾輪上的接觸應(yīng)力為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力，而穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的強(qiáng)度約束條件 12 為：計(jì)算應(yīng)力小于、等于許用應(yīng)力式，即 中計(jì)算應(yīng)力、 為許用應(yīng)力 最大接觸應(yīng)力見(jiàn) 設(shè)使用壽命為 10000小時(shí)，輸入轉(zhuǎn)速為 2300 r/ （見(jiàn) 根據(jù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 公式 1 N =2nih =2nih =22300010000=910 (次 ) 查參考資料 1 表 1 i= 17 圖 4環(huán)次數(shù)關(guān)系圖 由圖 所示， 14（見(jiàn) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 910 次時(shí)，其接觸疲勞強(qiáng)度為 2350于，所以滿足要求。（圖 7 動(dòng)加壓裝置計(jì)算 無(wú)級(jí)變速器重的自動(dòng)加壓裝置左右兩個(gè)凸輪半球中推動(dòng)齒的升角是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩及無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)裝置所傳遞的轉(zhuǎn)矩所決定的，故只能通過(guò)將現(xiàn)存零件進(jìn)行改進(jìn)已達(dá)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= +)2 中 表示自鎖角， 示凸輪中徑，表示凸輪升角。 由于平盤(pán)對(duì)滾輪的壓緊力是由自動(dòng)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(guò)平盤(pán)傳遞的壓緊力且平衡，所以凸輪的推動(dòng)齒面受到的壓力等于 。 代 60 72 = （見(jiàn) 入式 以 560= +) 2 求得 =27 18 出軸強(qiáng)度計(jì)算 由于增大了輸出轉(zhuǎn)矩，為防止 輸出軸所承受的剪切應(yīng)力超過(guò)了軸的剪切持久極限，所以要對(duì)軸進(jìn)行校核。 是平盤(pán)傳遞給輸出軸的最大拉力，所以代入公式 = 式中示輸出軸受的最大拉應(yīng)力， 出軸半徑見(jiàn) 和 滾輪總的計(jì)算方法相同，即依據(jù)名義轉(zhuǎn)矩公式 注意的地方在于滾輪與從動(dòng)平盤(pán) 通過(guò)花鍵來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)給輸出軸。因?yàn)闈L輪傳動(dòng)分為 8路，這整個(gè)過(guò)程中從滾輪到輸出軸之間運(yùn)動(dòng)的傳遞只占其中的一半，傳動(dòng)效率為 50%，所以： i =12滾輪平盤(pán) rr =560 0130=273N m 式中 由公式 （式中轉(zhuǎn) 即 22= 22 = 式中 示輸出軸受的最大轉(zhuǎn)矩剪切應(yīng)力 ,D=25(見(jiàn) 輸出軸的材料為 45，其剪切持久極限大于 13514 ，所以輸出軸完全可以傳遞升高以后的轉(zhuǎn)矩。 19 鍵強(qiáng)度計(jì)算 查參考資料 5 得花鍵的強(qiáng)度約束 靜聯(lián)接 p= p 聯(lián)接 P= p 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 =數(shù)多 時(shí)取偏小值； z 花鍵的 齒數(shù)（見(jiàn) l 齒的工作長(zhǎng)度，單位為 h 花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵， h=22C，此處 D 為外花鍵的大徑， 位均為 開(kāi)線花鍵， a 30， h m； a 45， h= 0.8 m， 花鍵的平均直徑，矩形花鍵， 漸開(kāi)線花鍵， 位為 p 花鍵聯(lián)接的許用擠壓 應(yīng)力，單位為 表 p 花鍵聯(lián)接的許用壓力，單位為 表 用壓力 5 用擠壓應(yīng)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(dòng)的動(dòng)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(dòng)的動(dòng)聯(lián)接 不良 中等 良好 3 10 5 15 10 20 20 輸出軸花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 輸出軸花鍵聯(lián)接為靜聯(lián)接 p= = 02 7 3