PAGEPAGE10摩擦式機(jī)械無級(jí)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(jí)變速器的發(fā)展背景及現(xiàn)狀 4§1.2機(jī)械無級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 5§1.3機(jī)械無級(jí)變速器的選用和潤(rùn)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(jí)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(jí)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(jí)變速器的工作原理 13§3.2摩擦無級(jí)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 183.4.1、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(jí)變速器傳動(dòng)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(jí)變速器的主動(dòng)和從動(dòng)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(dòng)力。當(dāng)對(duì)主、從動(dòng)軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，則兩軸間的傳動(dòng)比發(fā)生變化（在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化）。用機(jī)械構(gòu)件作為中間介質(zhì)的為機(jī)械無級(jí)變速器，其包括摩擦式和脈動(dòng)式。無級(jí)變速器與定傳動(dòng)比傳動(dòng)及有級(jí)變速傳動(dòng)（它只有有限的幾種傳動(dòng)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(jí)變速器依靠傳動(dòng)元件之間的摩擦進(jìn)行傳動(dòng)，鋼材材質(zhì)、加工工藝水平和潤(rùn)滑油料品質(zhì)等因素是摩擦式機(jī)械式無級(jí)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(cè)等進(jìn)行鋼環(huán)式無級(jí)變速器原理及其結(jié)構(gòu)、變速原理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)的研究，并對(duì)摩擦式機(jī)械無級(jí)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(jí)變速器；摩擦式；傳動(dòng)；潤(rùn)滑；ThestructuredesignofmachineoffrictiontypeAbstract:Undertheactionofsomekindofcontrolwhichcanmaketheoutputofthemachinespindlespeedintwoextremewithintheframeworkofthecontinuousvariationofthetransmissionwiththehigh-speeddevelopmentofmachinery,materialsandprocessingtechnologyanditsdemandisgrowingandiswidelyusedandCVTtransmissionofthedrivinganddrivenbypassingtwoshafttorqueinthemiddleofthemedium(mechanicalcomponents,fluid,electromagneticflow,etc.),thetwoshaftlinkeddirectlyorindirectly,andtransferpower.WhenwererelatedtotheLord,drivenshafttocontrol,istheratiobetweenthetwoaxischange(withinthescopeofthetwoextremeconsecutiveandarbitrarilychange).WithmechanicalcomponentsasamediumformechanicalCVT,amongwhichincludefrictionandpulsation.CVTandconstanttransmissionratiotransmissionandcontinuouslyvariabletransmission(it'sonlyalimitednumberoftransmissionratio),comparedtoitsadvantageistheabilitytoworkaccordingtotheneedtocontinuoustransformationratewithinacertainscope,toadaptthedemandofoutputspeedandexternalload,thefrictiontypeCVTdependonmechanicaltransmissiondevicefortransmission,thefrictionbetweenthesteelmaterial,processingtechnologylevelandthequalityoflubricatingoilisfactorssuchasfrictiontypemechanicalsteplesstransmissiontheimportantguaranteeofcontinuousdevelopment.Thisarticlethroughtheconsultliteratureandbooks,manuals,etcforthesteelringtypesteplesstransmissionprincipleandstructure,therealizationoftheprincipleofvariablespeeddrivestructureresearch,andthefrictiontypemechanicalCVTstructuredesign,canbedirectlyasaguidefordesigndocumentsorfilesforproductionandprocessing.Keyword:CVT;Frictiontype;Transmission;Lubrication;第一章緒論§1.1機(jī)械無級(jí)變速器的發(fā)展背景及現(xiàn)狀

無級(jí)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(dòng)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(jí)變速器分為機(jī)械無級(jí)變速器，液壓傳動(dòng)無級(jí)變速器，電力傳動(dòng)無級(jí)變速器三種。本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無級(jí)變速器安裝在自行車上，采用機(jī)械無級(jí)變速器，本文主要介紹機(jī)械無級(jí)變速器的發(fā)展概況。

摩擦式無級(jí)變速器是機(jī)械無級(jí)傳動(dòng)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(dòng)，所以它基本上由傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的摩擦變速傳動(dòng)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(jí)變速器在國(guó)外獲得了較快的發(fā)展，其傳動(dòng)功率從幾十到幾千瓦，并可在接近于0~10000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(dòng)、鏈傳動(dòng)及皮帶傳動(dòng)相比，不僅可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速而且傳動(dòng)零件的形狀比較簡(jiǎn)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(guó)內(nèi)使用的摩擦式無級(jí)變速裝置大多屬于直接傳動(dòng)式、中間元件式、行星傳動(dòng)式三種類型：主、從動(dòng)摩擦元件直接接觸傳動(dòng)的直接傳動(dòng)式，主、從動(dòng)元件通過中間元件進(jìn)行傳動(dòng)的中間元件式，以及中間元件作行星運(yùn)動(dòng)的行星傳動(dòng)式。調(diào)速結(jié)構(gòu)則分為一元件相對(duì)于另一元件沿接觸面移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)（或偏轉(zhuǎn)）兩種形式。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和形式是提高傳動(dòng)構(gòu)件受力的均勻性和傳動(dòng)平穩(wěn)性及效率的關(guān)鍵，其速比的變換則通過改變主動(dòng)輪從動(dòng)輪和中間構(gòu)件三者的相對(duì)位置來獲得，這些摩擦式無級(jí)變速器的缺點(diǎn)主要是傳動(dòng)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(dòng)零件過早的磨損以及對(duì)于低速大扭矩傳動(dòng)傳動(dòng)裝置的體積與重量較大。目前對(duì)摩擦無級(jí)變速器的傳動(dòng)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(rùn)滑劑，以進(jìn)一步提高摩擦拖動(dòng)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(jí)變速器新的突破，真正做到廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化?！?.2機(jī)械無級(jí)變速器的特征和應(yīng)用機(jī)械無級(jí)變速器是一種傳動(dòng)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(dòng)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(jí)變速器傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、傳動(dòng)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(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)界受到越來越多的重視和采用。目前已經(jīng)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)械、起重機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備中。摩擦式無級(jí)變速器，它靠旋轉(zhuǎn)體間的接觸摩擦力來傳遞動(dòng)力,通過改變輸入、輸出的作用半徑，連續(xù)地改變了傳動(dòng)比。摩擦式機(jī)械無級(jí)變速器主要由壓緊的主動(dòng)裝置、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成。帶錐度的主動(dòng)輪和壓盤被一組碟形彈簧壓緊，輸入軸與主動(dòng)輪用鍵聯(lián)接，而組成壓緊的主動(dòng)裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪內(nèi)側(cè)夾在壓緊的主動(dòng)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(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦輪就做純滾動(dòng)，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動(dòng)，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(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)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(dòng)，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(dòng)。最后均勻地改變了行星摩擦輪與主動(dòng)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(jí)變速。摩擦式無級(jí)變速器傳動(dòng)的工作能力主要取決于傳動(dòng)元件和壓緊裝置的工作能力，其失效形式主要是傳動(dòng)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(jí)變速器的傳動(dòng)元件及加壓元件均采用高硬度合金鋼制成，在潤(rùn)滑充分的條件下工作。傳動(dòng)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(dòng)相似的點(diǎn)上應(yīng)力是屬于交變的接觸應(yīng)力（通常高達(dá)1000~2500MPa）疲勞點(diǎn)蝕破壞和磨損，帶來的后果是傳動(dòng)出現(xiàn)振動(dòng)、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(dòng)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(dòng)元件，因而其失效形式是表面壓潰（或塑性流動(dòng)）和疲勞點(diǎn)蝕。綜上所述，可以看出采用無級(jí)變速器，尤其是配合減速傳動(dòng)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(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。無級(jí)變速器目前已成為一種基本的通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及試驗(yàn)等各類機(jī)械?！?.3機(jī)械無級(jí)變速器的選用和潤(rùn)滑密封一、機(jī)械無級(jí)變速器的選用機(jī)械無級(jí)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(dòng)情況；使用時(shí)間（時(shí)/日）；升速與降速情況；啟、制動(dòng)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(dòng)慣量等。對(duì)于變速器本身來說，主要是考慮其功率和運(yùn)動(dòng)特性，在仔細(xì)考慮了上述因素后，正確地選用無級(jí)變速器的尺寸、容量及類型。①.對(duì)于機(jī)械特性選擇變速器的類型時(shí)，應(yīng)首先明確機(jī)械本身在整個(gè)變速器范圍內(nèi)對(duì)功率或轉(zhuǎn)矩的要求。然后結(jié)合各種無級(jí)變速器的功率（或轉(zhuǎn)矩）特性曲線進(jìn)行選用。對(duì)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(jí)變速器亦可用于恒轉(zhuǎn)矩的使用場(chǎng)合。因?yàn)楹愎β市蜔o級(jí)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)。②.對(duì)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(jí)變速器類型的重要依據(jù)。因此，必須了解各種無級(jí)變速器的輸出轉(zhuǎn)速范圍，以免在機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)性：脈動(dòng)式和齒鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器的輸出角速度有一定的不均勻性，因而不適用于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求的場(chǎng)合，如磨床主傳動(dòng)系統(tǒng)。③.對(duì)于安裝場(chǎng)地要求（1）由于各種機(jī)械無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理不同，因此，在相同的傳動(dòng)功率情況下，其體積將有很大差異。分離傳動(dòng)的機(jī)械對(duì)變速器沒有嚴(yán)格要求；而集中傳動(dòng)時(shí)將十分重視體積問題，這就有必要了解各種無級(jí)變速器的功率容積比率。（2）各種無級(jí)變速器的輸出軸與輸入軸線的相對(duì)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(jí)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(jí)變速器立式安裝的可能性。如齒鏈?zhǔn)?、寬三角帶式無級(jí)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(chǎng)合，對(duì)清潔、塵埃問題要求十分嚴(yán)格。如果某種無級(jí)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(jí)變速器由于帶的磨損將會(huì)污染環(huán)境。④.對(duì)于操作要求

（1）調(diào)速：少數(shù)無級(jí)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(jí)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(dòng)圈數(shù)與轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系等。⑤.其它問題如振動(dòng)、噪聲、溫升、滑動(dòng)率、空載功率以及遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制的可能性等。對(duì)于上述這些問題予以綜合考慮，根據(jù)我的功率、轉(zhuǎn)速、調(diào)速比等數(shù)據(jù)，選定鋼環(huán)式無級(jí)變速器。二、機(jī)械無級(jí)變速器的潤(rùn)滑與密封①.潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油a.潤(rùn)滑方式b.潤(rùn)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(jí)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(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求。2、對(duì)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。摩擦無級(jí)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(dòng)的機(jī)械特性在該工況時(shí)的剛度系數(shù)k（或傳動(dòng)剛度）K=-=tan由上式可見，傳動(dòng)剛度k也就是輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)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(duì)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(duì)輸出轉(zhuǎn)速的影響較小。這種機(jī)械特性相對(duì)來說就較“硬”。相反地，如果特性曲線上各點(diǎn)的剛度系數(shù)很小。則外界負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小變動(dòng)，就足以引起轉(zhuǎn)速巨大的變動(dòng)，這種機(jī)械特性就很“軟”。機(jī)械無級(jí)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(dòng)中輸出功率保持不變，即N2=cM2n2=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(duì)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(dòng)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