鋼環(huán)無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁

　

【正文】 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。直 至八十 年代中期以后，隨著國外先進(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)械無級(jí)變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠才開始建立并進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作 ，又 經(jīng)過 二三十 年的發(fā)展 ，由于真空冶煉技術(shù)的應(yīng)用、超精密工藝的日臻完善以及潤滑油料摩擦特性方面的改進(jìn)，使得機(jī)械無級(jí)變速器已經(jīng)系列化生產(chǎn)，并以 通過部件的形式供應(yīng)于市場，近十年來，由于能源危機(jī)的出現(xiàn)，人們對(duì)機(jī)械無級(jí)變速器在交通運(yùn)輸工具上應(yīng)用又進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成效。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。 167。 CVT，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，零件少，與 AT 比較具有較高的運(yùn)行效率 ，油耗較低。機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)主要是：轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動(dòng)率小，工作可靠，具有恒功率機(jī)械特性，傳動(dòng)效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價(jià)格相對(duì)便宜；但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動(dòng)。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。 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。 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。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。例如：機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)在全變速范圍內(nèi)，傳動(dòng)功率基本恒定，這時(shí)只能選用 KoppK、KoppB、 FU 型和寬三角帶式無級(jí)變速器。 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)。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。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。 （ 2）調(diào)速時(shí)間、手輪上使用的最大力矩。 二、機(jī)械無級(jí)變速器的潤滑與密封 ① .潤滑方式與潤滑油 一般的金屬摩擦式無級(jí)變速器靠浸油飛濺潤滑。 機(jī)械無級(jí) 變速器是按摩擦傳動(dòng)的 實(shí)現(xiàn)調(diào)速并傳遞動(dòng)力的，因此它所采用的潤滑油與普通的齒輪箱用油不同，必須按照原設(shè)計(jì)要求或說明書上的規(guī)定，采用專用無級(jí)變速器油。 對(duì)無級(jí)變速器專用油的要求 :1）摩擦特性好； 2）適當(dāng)?shù)恼扯群驼扯戎笖?shù)； 3）剪切、氧化安定性好； 4）抗泡性好； 5）油膜強(qiáng)度高。對(duì)于閉式無級(jí)變速器，如果密封不 好，油液不斷外漏將使油池中的油量不斷減少，必然使各部件的正常潤滑受到影響，溫升大大增高，以至不能正常共組。 167。 17 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) 167。反之 n2 上升時(shí)， M2 值下降也愈快。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”。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。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（或功率）與輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為容許 輸出特性。 （一）常用操縱機(jī)構(gòu)的型式 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)的作用是：根據(jù)工作要求以手動(dòng)或自動(dòng)控制方式，改變滾動(dòng)體間的尺寸比例關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 2. 通過使?jié)L動(dòng)體的軸線偏轉(zhuǎn)來改變工作半徑。 （一）、壓緊力的確定 加壓裝置的任務(wù)是使?jié)L動(dòng)體彼此相互壓緊，并在接觸區(qū)產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)哪Σ亮Γ? F=fQ=kfP，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 （三）、恒壓式加壓裝置 恒壓式加壓裝置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，便于布置，能防止過載，但由于其壓緊力是恒定的，為使傳動(dòng)可靠，壓緊力的大小必須按最大負(fù)載來調(diào)整，所以滾動(dòng)體，軸及軸承等始終處于很大的壓緊力作用。 這種變速器的典型結(jié)構(gòu)如圖 ，從動(dòng)軸 1 和 4 上分別裝著兩對(duì)可分離錐輪 和 2， 3；一個(gè)沒有支承的鋼環(huán) 9 緊套在兩對(duì)錐輪之間（當(dāng)兩軸線在同一水平面上時(shí)，環(huán)在重力作用下貼附于兩對(duì)錐輪上，而當(dāng)兩軸線在同一鉛垂平面內(nèi)時(shí)，則應(yīng)使環(huán)與兩對(duì)錐輪間有一定的過盈 ，以保證一定的預(yù)緊力），錐輪 2， 8 與軸 4， 1 用花鍵相聯(lián)，并可在軸上作軸向移動(dòng)；錐輪 3， 10 則用平鍵固聯(lián)于軸 4， 1 上；依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力將軸 1 的動(dòng)力傳給軸 4 而輸出。 鋼環(huán)分離錐輪式無級(jí)變速器的特點(diǎn)： （ 1） 鋼環(huán)具有自動(dòng)加壓作用，傳動(dòng)元件與加壓元件合為一體，不需另設(shè)加壓裝置，因而結(jié) 構(gòu)簡單，緊湊，制造也容易； （ 2） 對(duì)稱調(diào)速，可作升速及降速變速傳動(dòng)，其變速范圍為 10（最大可達(dá)16） ,其極限傳動(dòng)比為 ~； （ 3） 由于錐輪的錐頂與鋼環(huán)內(nèi)錐頂點(diǎn)不重合，且錐頂距較大，因而幾何滑動(dòng)較大，傳動(dòng)效率低（η =~），為了減少幾何滑動(dòng)與提高傳動(dòng)效率，常采取點(diǎn)接觸的結(jié)構(gòu)形式； （ 4） 其機(jī)械特性近似于恒功率特性；其傳動(dòng)功率可達(dá) 10kw；為了提高承載能力，錐輪以增大當(dāng)量曲率半徑； （ 5） 使用時(shí)常將其配置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，并讓傳動(dòng)元件在油中運(yùn)行； （ 6） 錐輪及鋼環(huán)均用 GCr15 制成，工作表面硬度不低于 HRC58~64，并經(jīng)磨制，表面光潔度在 8 以下。 22 表 31 閉式傳動(dòng)中許用接觸應(yīng)力 [σ j]值 查《機(jī)械無級(jí)變速器》書，預(yù)選有關(guān)參數(shù)如下： Cr=， c=,Ψ =，錐頂角 =120 度。 、鋼環(huán)尺寸和參數(shù)的確定 1）鋼環(huán)工作直徑的確定 8 7 m a x0 ???? DD ， 圓整為 14 cm 2）鋼環(huán)工作寬度的確定 cmDDB 8 8 o t)(c o t( 0m i n )m a x0 ?????? ?，圓整為 3 cm 3）鋼環(huán)寬度的確定 o o sb 00 ?????? ?BB ，取 B= cm 4）鋼環(huán)厚度的確定 ???? Bh ，取 h= 5）點(diǎn)接觸時(shí)鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑的確定 0 ???? Dr ，圓整為 12cm 6）鋼環(huán)內(nèi)經(jīng)的確定 in 00oi ?????? ?bDD ，取內(nèi)徑 ?D 7）鋼環(huán)外徑的確定 cmhDD i ??????? 8）鋼環(huán)剖面積的確定 cmBhA ???? ， 圓整為 12cm 9）鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑的確定 cmDDR oioC ????? ? 10）中性層所在半徑的確定 cmDDhoioe20lnln???? 11）重心至中性層的距離的確定 cmRy c ????? ? 12）內(nèi)周至中性層的距離的確定 cmRh oi ????? ? 13）外周至中性層的距離的確定 cmRh oe ????? ? 26 14）錐輪及剛 環(huán)的工作圖 圖 33 可移動(dòng)錐輪零件圖 15）剛環(huán)零件圖 27 圖 34 鋼環(huán)零件圖 滲碳淬火 HRC63. 、下兩面的接觸圈的不平行度允差為 ，不同心度允差為 . . 、強(qiáng)度驗(yàn)算 這種變速器的輸出功率輸出隨輸出轉(zhuǎn)速的增高而增大，但輸出轉(zhuǎn)速則有所下降，是變功率，變轉(zhuǎn)矩的變速傳動(dòng)，應(yīng)按（ Q dk ） min 的位置進(jìn)行計(jì)算。 得 dmin = npA 20=12mm，所以取軸的最小直徑為 12m 設(shè)計(jì)時(shí)小端直徑選 14mm， 29 按 12mm 直徑校核滿足。 167。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。 、輸入軸的校核 彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強(qiáng)度第一許用公式 2 22133( 2 7 0 9 3 8 (0 . 6 9 5 0 0 0 0 )0 . 1 7 0ca MTW ?? ? ???? ?）= 前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，由表查得 1[ ] 60MPa?? ? 。 按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為： ?????? 1q?? 得綜合系數(shù)為： 1 1 2 .8 01 1 .6 21kKkK????????????? ? ? ?? ? ?? 又由表得碳鋼的特性系數(shù) ~ ,?? ? 取 ?? = 32 ~ ,?? ? 取 ?? = 于是，計(jì)算安全系數(shù) caS值， 按公式得 1122= 2 0 .2 1K1 0 .6 29 .4 0 1 .5amamcaSSKSSSSSS???????????? ? ??? ? ???????? ? ? ?? 故可知安全。相對(duì)軸向載荷為02700 0 .0 7 1 0 53800aFC ??，在表中介于 ～ 之間，相對(duì)應(yīng)的 e 值為 ～ ， Y 為 ～ 。 同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來機(jī)械的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí) 是一個(gè)長期積累的過程，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)。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老 師聶松輝 對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我 懂得只有平靜下來，認(rèn)認(rèn)真真的學(xué)習(xí)才能逐漸進(jìn)步。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。如果沒有 他 的努力工作，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。我的學(xué)術(shù)論文創(chuàng)作的開始，也是從這里起步的。 35 參考文獻(xiàn)資料 [1]《機(jī)械工程手冊(cè)》第 6卷 .機(jī)械工業(yè)出版社， 1982 [2]阮忠唐等 .《機(jī)械無級(jí)變速器》 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 1983 [3]第五設(shè)計(jì)院編 .《機(jī)械結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》 [M].國防工業(yè)出版社， 1974 [4]《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M].冶金工業(yè)出版社， 1982 [5]《機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)課題及指南》 [M].上海交通大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 [6]北京機(jī)床研究所 .機(jī)械無級(jí)變速器（參考資料） ,1975 [7]陜西機(jī)械學(xué)院 .《機(jī)械工 程手冊(cè)》 .“摩擦輪傳動(dòng)及機(jī)械無級(jí)變速器”章 [J]. 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