（优秀毕业全套设计）钢球机械无级变速器结构的设计

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由于曲线槽相当于个控制凸轮的作用，使钢球轴心线的倾斜角发生变化，导致钢球与两锥轮的工作半径改变，输出轴的转速便得到调节。其动力范围为，ε，η，应用甚广。图钢球外锥式无级变速器的结构输入输出轴加压装置主从动锥轮传动钢球调速涡轮调速蜗杆外环传动钢球轴端盖从动调速齿轮的端面分布组曲线槽，曲线槽数目与钢球数相同。曲线槽可用阿基米德螺旋线，也可用圆弧。当转动主动齿轮使从动齿轮转动时，从动齿轮的曲线槽迫使传动钢球轴绕钢球的轴心线摆动，传动轮以及从动轮与钢球的接触径发生变化，实现无级调速。如图为其特性曲线图无级调速的特性曲线.两方案的比较与选择钢球长锥式型无级变速器结构很简单，且使用参数更符合我们此次设计的要求，但由于在调速过程中，怎样使钢环移动有很大的难度，需要精密的装置，显得不合理。而钢球外锥式无级变速器的结构也比较简单，原理清晰，型无极变速器有余下特点输入轴与输出轴同轴线，结构紧凑并对称，便于制造，输入输出端可以互换。具有传动效率高滑动率下以及恒功率输出特性变速范围大有自动加压装置能在运转过程中调速目前最大传动功率为因此各项参数也比较符合设计要求，故选择此结构的变速器为最终设计的结构。第三章主要零件的计算与设计.钢球与主从动锥轮的计算与设计确定传动件的主要尺寸选材钢球锥轮外环及加压盘均用,表面硬度，摩擦系数.，许用应力，属于点接触，查文献表知传动件，压力元件。预选参数锥轮锥顶半角，传动钢球个数为，加压钢球数，锥轮与钢球.,.,η.。图钢球外锥式机械无级变速器设计简图运动参数的计算各尺寸对应图标注尺寸由调速范围而，所以，。钢球支撑轴承的极限转角计算确定传动钢球的直径由查文献表，得，代入公式表按传递功率选取钢球直径的参考值根据表中的数据，圆整取锥轮直径圆取整则演算接触应力在许用接触应力范围之内，故可用。计算尺寸钢球中心圆直径钢球侧隙外环内径外环轴向弧半径取.锥轮工作圆之间的轴向距离.加压盘的计算与设计图钢球型槽式加压装置钢球式自动加压装置如图，它由加压盘，加压钢球，保持架，调整垫圈，碟形弹簧和摩擦轮与加压盘相对端面上各有的几条均匀分布的型槽。每个槽内有个钢球，中间以保持架保持钢球的相对位置。摩擦轮与加压盘之间还有预压蝶形弹簧并衬以调整垫圈。改变调整垫圈的厚度，即可调整弹簧的变形量及预压力。加压装置的主要参数确定加压盘作用直径其中为锥轮直径。加压盘形槽倾角取其中为锥轮锥顶半角，为锥轮与钢球的摩擦系数。加压钢球按经验公式取所以轴向压紧力法向压紧力故接触强度不足改用腰鼓形滚子个，取滚子轴向截面圆弧半径，横向中间截面半径。曲率系数由文献表，按，得带入.工作应力在许用范围内，故可用。.调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计图调速涡轮的槽型曲线如图，整个调速过程通常在涡轮转角的范围内完成，多数取。槽型曲线可以为阿基米德螺旋线，也可以用圆弧代替。此方案选用圆弧代替，变速槽中心线必须通过三点，他们的级坐标以点为级点分别为，定出三点，然后采用画图做出弧形槽，槽宽为。.输入输出轴的计算与设计为了防止当轴部分或周向相对运动轴部件除了游泳或空转的要求，必须在轴向和周向定位的，以确保其精确的工作位置，从而使该程序使用定位轴肩，套筒上的轴向力，轴圈，轴承端盖和螺母来保证。初步确定轴的最小轴径先按公式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为号钢，调制处理。选取，于是得出输出轴的最小直径为与锥轮连接处，考虑到此处锥轮与轴是过渡配合，且锥轮工作直径为，为了保证锥轮与轴配合有良好的对中性，采用锥轮标准的推荐直径为。图输入输出轴各轴段分布图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度如图，轴段安装锥轮和加压盘保持架，保证和轴配合的毂孔长度，取，段轴安装加压盘的侧以及轴承，加压盘用花键移动实现对锥轮加压，取花键，轴承同时受到径向力和轴向力作用，初步选择滚动轴承加上退刀槽，取，轴段对轴和轴上的轴承内圈起到定位作用，取，轴段做为轴承座安装滚动轴承，因为受轴向力大使用角接触球轴承，取，轴段根据轴承端盖的装拆和便于对轴承添加润滑剂的要求，采用迷宫式密封，根据标准取，轴段安装带，采用推荐直径，。以上初步确定了各轴段直径与长度，因为主从动锥轮致，轴上零件分布也样，同时为了节约成本和工艺，选择主从动轴完全致。.输入输出轴上轴承的计算与设计轴承是标准件，只需要根据参数选择合适的轴承就可以了，主从动轴段上因为轴承受到轴向力和径向力的作用，因此选择深沟球轴承轴段轴承为限制轴向右的轴向移动，所以选择角接触球轴承两个轴承的基本额定动载荷都大于，因此角接触球轴承采用正装可满足使用要求。.输入输出轴上端盖的计算与设计端盖的宽度有变速器外形和轴承的结构来决定的，使其适合拆装和便于对轴承添加润滑脂，且左右两个端盖相同。.调速机构的计算与设计调速操纵机构的作用根据工作要求以手动或自动控制方式，改变滚动体或脉动无级变速器的杆件间的尺寸比例关系，来实现无级调速。同时通过速度表表盘上的指针直接指出任调速位置时的输出速度或传动比。根据变速器中传动机构和滚动体形状的不同，对应的调速机构也不同，但基本原理都是将其中个滚动体沿另个或几个滚动体母线移动的方式来进行调速。般滚动体均是以直线或圆弧为母线的旋转体因此，调速时使滚动体沿另滚动体表面做相对运动的方式，只有直线移动和旋转摆动两种方式。这样可将调速机构分为下列两大类通过使滚动体移动来改变工作半径的主要用于两滚轮的母线均为直线的情况，且两轮的回转轴线平行或相交时，移动和方向是两轮的接触线方向。通过使滚轮轴线的偏转来改变工作半径的主要用于滚轮的母线为圆弧的情况钢球外锥式无级变速器是采用第二种调速类型，通过涡轮凸轮组合机构，经涡轮转动再经槽凸轮而使钢球心轴绕其圆心转动，以实现钢球主从动侧工作半径的改变。调速涡轮在设计上应保证避免与其他零件发生干涉，同时采用单头蜗杆，以增加自锁性，避免自动变速而失稳。根据整体设计，蜗杆传动的基本尺寸及参数匹配如表表表表蜗杆的基本尺寸单位轴向模数节圆直径头数直径系数齿顶圆直径齿根圆直径轴向齿厚蜗杆导程.表涡轮基本尺寸单位节圆直径外径齿根圆直径喉径涡轮宽度涡轮齿数表蜗轮蜗杆参数匹配单位中心距传动比压力角导程角方向模数左无级变速器的装配变速器的装配必须彻底的清洗所有的零件，并且用压缩空气吹干或者擦干净安装前，各轴承和键槽必须涂上齿轮油或者机械油装入轴承前，应使用铜棒在轴承四周均匀敲入避免用手锤直接敲击轴承，防止轴承损伤在安装轴承端盖之前，壳体上的轴承孔与螺孔应涂上密封胶防止漏油每个紧固螺栓应该按规定锁紧变速器在装配中的调整锥轮端面与涡轮之间的间隙，般应为轴的轴向间隙般取，可通过轴承盖内垫片的增减来调整检查调速情况和蜗杆传动的啮合情况，各档涡轮应该具备较好的自锁性，齿的啮合痕迹应该大于全齿工作面积的三分之第四章主要零件的校核本章主要是根据传动要求对无级变速器做个整体的校核。钢球的强度校核在设计过程中已经符合要求，变速器的承载能力主要受加压装置及钢球与主从动锥轮之间的接触强度的限制，同时在制造与安装过程中应保证组钢球的直径的致性。轴承采用标准件，由于蜗杆是用于调速，其轴承主要起支撑作用，受力时间短，故再此不做校核，对轴上轴承进行强度与寿命计算。.轴的校核判断危险截面截面只受扭矩的作用，虽然键槽轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以截面，均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重从受载的情况来看，截面上受力最大。截面和显然更不必校核。键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。截面左侧抗弯截面系数•抗扭矩截面系数•截面左侧的弯矩为•截面左侧的扭矩为•截面上的弯矩应力为截面上的扭转切应力轴的材料为号钢，调质处理，由轴常用材料性能表查得截面上由于退刀槽而形成的理论应力集中系数及按文献中查取。因，经插值后可查得又由文献可得轴的材料的敏性系数为故有应力集中系数由文献得尺寸系数扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由文献得表面质量系数轴未经表面强化处理，即，按文献得综合系数为又由文献得材料特性系数.，取.，取于是，计算安全系数值，按公式则得.故可知其安全。截面右侧同理可得故该轴在截面右侧的强度也足够的。本题因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。因此，轴的设计校核结束。.轴承的校核输入输出轴采用相同的设计，在此只要校核输出轴的轴承是否满足工程需要。求两轴承受到的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个力系。其中为通过另外加转矩而平移到指向轴线亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。有受力分析可知求两轴承的计算轴上力和对于型轴承，按文献，轴承派生轴向力，其中，为判断系数，其值由的大小来确定，但是现在轴承轴向力未知，故先初取.，因此可估算又得查文献确定,。求轴承当量动载荷，由文献进行查表或差值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承对轴承因为轴承运转中有中等冲击载荷，按文献查得，取。则验算轴承寿命因为,所以按轴承的受力计算大小来验算综上所述可得，该设计符合工程要求。总结本科毕业设计历时两个半月，在这两个半月中，我能按照预期进度安排，按时按量的完成设计任务。