小功率机械无级变速器结构设计

1小功率机械无级变速器结构设计摘要机械无级变速器是一种调速传动装置,该装置能适应自动化和机械化发展需求，并且能改善机械运转过程的性能指标。本文主要详细阐述摩擦式机械无级变速器的机械结构、工作原理、设计方案选取、计算方法、润滑密封及选材等多方面的知识，并由此给出本文中设计的无级变速器的理论的依据。该装置的传动钢球轴的偏转设计是用一种加压装置来实现推动的，通过改变钢球的半径大小来实现钢球外推式式无级变速器输出轴的转速变化。本文通过研究传动过程中变速装置的钢球，主从动轮和外环的设计原理以及它的受力情况;详细的计算并推导了该种减速传动装置设计的理论公式；并通过设计参数进行了具体的计算设计。完成了所计算的该种传动变速速装置的整体装配图和主要传动零部件的的工程图，通过这些图纸更加直观的将该传动机构的原理和结构等方面的要求表达得更为清晰准确。这种无级变速器具有非常实用的使用价值同时还有良好的机械结构和性能优势。该种无级变速装置可以进行大规模的批量生产。其主要特点是：1.调速范围空间大；2.功率稳定性强；3.可以完成正反转和升降转速等多种模式进行工作;4.传动平稳，抵抗冲击能力强；5.可以输出较大的功率；6.使用寿命长；7.工作可靠，维修方便。关键词：钢球外锥轮式，摩擦式，机械无级变速器2SMALLPOWERMACHINERYVARIATORSTRUCTUREDESIGNAbstractThemechanicalsteplesstransmissionisakindofspeedregulatingtransmissiondevicewhichcanmeettheneedsofautomaticandmechanizeddevelopment,andcanimprovetheperformanceindexofmechanicaloperationprocess.Thisarticlemainlyelaboratedthefrictiontypemechanicalsteplesstransmissionofmechanicalstructure,workingprinciple,designschemeselection,calculationmethod,lubrication,sealingandmaterialaspectsofknowledge,andthusgiveninthisarticle,thedesignofsteplesstransmissiontheorybasis.Thedeviceofthesteelshaftdeflectiondesignistouseapressuredevicetorealizethedrive,bychangingtheradiusofthesizeofthesteelballsteelballextrapolationtrysteplesstransmissionoutputshaftspeedchanges.Inthispaper,thedesignprincipleofthedrivingwheelandouterringanditsstressarestudiedbystudyingthesteelballinthetransmissionprocess.Thetheoreticalformulaofthedesignofthedecelerationdrivedeviceisderivedindetail.Andthedesignparametersarecalculated.Completedthewholecalculationofthiskindofvariablespeedtransmissiondeviceandthemaintransmissionpartsofengineeringdrawings,assemblydrawingswiththesedrawingsmoreintuitivetothetransmissionmechanismtomeettherequirementsoftheprincipleandstructureoftheexpressionismoreclearandaccurate.Thiskindofsteplesstransmissionhasverypracticalusevalueandhasgoodmechanicalstructureandperformanceadvantages.Thiskindofsteplessvariablespeeddevicecanbeusedformassproduction.Itsmainfeaturesare:1.Thescopeofspeedregulationislarge;2.Strongpowerstability;3.Cancompletetheworkofmultiplemodessuchaspositiveandnegativerotationandliftingspeed.4.Stabletransmissionandstrongresistancetoimpact;5.Canoutputlargepower;6.Longservicelife;7.Reliableworkandconvenientmaintenance.3Keywords:Steelballoutsidecone，mechanicalsteplesstransmission，friction4第一章绪论1.1毕业设计要求毕业设计内容：通过对比多种设计方案，并从中选择出合适的设计方案，并对机械无级变速器传动装置的机械结构进行分析计算。主要的过程和内容：完成机械无级变速器变速传动装置的总体设计方案，选取合适的电动机，计算该类型传动装置的运动和动力参数，对关键的核心零部件进行强度校核和寿命计算。同时在结构设计时也要考虑制造成本的问题，应使制造成本尽量的小。安装拆卸方便,外观要匀称、美观，调速灵活多变，并且不能出现卡死和堵转等现象发生，能实现无级动态的调速过程；关键部件满足强度和寿命要求。工作量要求：完成1张整体的装配图，2张传动的重要零部件工作图，编写1份毕业设计说明书。设计条件：1）输入功率：P=1.5kW2）输入转速：n=1500r/min3）调速范围:800-2500r/min4）工作时间：两班/8h，寿命：5年设计内容：1）机械无极变速器调研；2）变速装置整体的方案确定及结构设计；3）机械无极变速器的参数确定；4）主要零件的结构设计与计算；5）主要零件的校核。6）整体的机械结构设计，绘制成套的二维设计图纸及撰写设计说明书。1.2机械无级变速器的发展史早在19世纪70年代，机械无级变速器就已经开始被提出,但因为当时加工所需材5料与制造工艺等因素的条件限制,机械无级变速器发展极其的缓慢。直到1970年以后,一方面随着金属冶炼技术的日渐成熟和热处理技术的不断改进,高档数控机床和精密与超精密加工等装备的出现和发展,解决了机械无级变速器的研制和生产过程中的限制因素;另一方面,随着生产制造工艺实现自动机械化，以及在一些十分重要的地方要求提升机械的工作性能,需要大量的广泛使用无级变速装置。所以在这种背景下,机械无级变速装置得到了十分快速和广泛的发展。开始时主要研制和生产的国家主要掌握在少数的发达国家手里，例如：德国、日本、美国、意大利和俄国等。产品大约有30多种结构型式，但大体上可分为链式、摩擦式、脉动式及带式四种类型。日本人在1987年把使用CVT作为变速传动装置的汽车投放入市场得到了广泛的关注并且获得成功。之后欧洲也将VDT-CVT型号变速传动装置用于排量为1.1-1.6L的小轿车上。随着科学技术的不断进步与发展，节约能源和环境保护意识被全球性的能源危机引发而逐渐的被提高，在积累了第一代的CVT型号变速传动装置的经验后，逐步研究开发了转矩更大、性能更佳的变速传动装置（CVT）。当前，全世界各大知名的汽车公司为了提高公司汽车产品的核心竞争力，都在极力的进行CVT变速传动装置的研究开发工作。目前在TOYOTA、NISSAN、GM和FORD等世界最为著名的汽车品牌中，销售的轿车都使用了CVT变速传动装置，全世界使用CVT作为变速传动装置轿车的年产量已达到将近50多万辆。值得我们格外注意的一件事是，使用CVT作为变速传动装置的汽车市场中，由最初的日本、以德国为代表的欧洲等市场，已经逐步的渗透到以美国为代表的北美市场以及中国国内市场，因此说无级变速汽车是当今汽车行业发展的重要趋势之一。1.3机械无级变速器的研究现状当前无极变速器已经在各类机械行业中得到了十分广泛的应用与发展，无极变速器的变速传动原理研究也越来越广泛。为了实现无极变速，以前的机械无极变速器只依靠摩擦的方式进行传动，由于摩擦传动方式具有不可消除的缺陷，因此很难实现大功率的传动变速过程；所以具有摩擦力小且传动效率高的无极变速装置的传动研究已经逐步成为当前国内外的主要研究方向。随着科技近几年来的不断向前快速发展、新材料的不断发展和改进，以及加工制造技术的日益提高，以CVT作为变速传动装置机器正朝着以下几个方面提高：6在结构上，目前CVT的变速传动装置在结构基础上通过应用新型材料使变速器变得更加轻巧紧凑，同时还使结构可靠性在优化后得到保障。在性能上，通过对传动装置与钢带的改进使CVT的变速传动装置可以广泛的应用于大排量的轿车，因为结构及啮合部位摩擦损失的能量减少，所以CVT的变速传动装置在传动效率方面也会有大幅度的提高。同时CVT的变速传动装置与其相对应的发动机结合也可以得到更多更好的操控性、节油性和舒适性，CVT和CVVT两种型号变速传动装置配合使用是当前使用的较好的组合形式。近年来通过相关技术的引进-消化-吸收-再创新,机械无级变速器的研制和生产制造在国内出现了新的发展方向。在控制系统上，通过对现有控制系统控制精度的改进，使之完成对传动速比、离合器与夹紧力等方面的控制。同时对轿车在不同路况下的动力需求也更加贴切，而动力的需求控制是一台优质CVT型号变速传动装置的前提条件。汽车产业是我国重要的民族工业之一，并且我国汽车销售市场有巨大的发展空间。使用自行研究开发生产以CVT作为变速传动装置，它的成本基本没有太大的变化，这一点充分的说明了以CVT作为变速传动装置的汽车市场前景十分乐观。在世界范围内，发展潜力最大的汽车市场在中国，CVT的变速传动装置技术在各种中小型汽车发展史上具有十分重要的变革意义。在所有的无级变速传动装置中，应用广泛的无级变速传动装置是金属带式无级变速器，所以攻克CVT的变速传动装置传动原理和控制方式等关键核心的技术，对我国国产轿车的性能改善，并对我国挑战国外发达国家在CVT方面的技术具有十分重要的意义。它不仅能能带来巨大的社会和经济效益，还对我国汽车工业的繁荣发展和相关工业的发展起到促进作用。1.4机械无级变速器的特点和应用CVT作为变速传动装置技术即无级变速技术，它的主、从动轮工作半径可以改变，采用主、从动轮和控制装置的配合使用来传递动力。是一种在一定的输人转速情况下来保证输出转速可以在一定范围内进行连续不间断变化的运动和动力传递机构。该装置包含：调速、变速传动及加压和输出机构。无极变速传动装置近年来已在汽车行业开始广泛的使用无级调速装置，目前在汽车上以CVT作为调速的传动装置大部分都是采用摩擦传动，其磨损严重，功率小效率低，主要通过摩擦力来实现动力传递。无级变速传动装7置在汽车上的实际应用，大大的提高了汽车的使用性能，同时也带动无极变速器在汽车上的广泛发展，CVT的变速传动装置技术是推动汽车行业发展最有前景的一种有力式。由于CVT的变速传动装置可以实现速比的无极连续变化，能够实现发动机的工作点和变速传动装置的最佳匹配，大大的降低了汽车的排放量，提高了整体的性能。目前在汽车上用无极变速传动装置作为传动系统，有非常大的发展空间，促使CVT的整个系统往机械化、自动化方面发展。而其结构简单紧凑，便于拆卸、价格合理，已经使CVT广泛应用在纺织