钢环式无级变速器结构设计

I目录第一章绪论......................................11.1无级变速器的介绍.............................................11.2摩擦式无级变速器.............................................11.3摩擦式无级变速器运动原理.....................................11.4钢环分离锥式无级变速器的优点.................................31.5本次课题设计任务.............................................3第二章钢环分离锥式无级变速器设计方案............42.1钢环分离锥式无级变速器简图...................................42.2传动零件尺寸.................................................42.3钢环分离锥式无级变速器受力分析...............................52.4强度验算.....................................................72.4.1恒功率传动情况时..........................................82.4.2恒扭矩传动情况时.........................................102.4.3钢环强度效验计算.........................................11第三章钢环分离锥式无级变速器的计算.............133.1计算锥轮的尺寸和参数........................................133.2钢环的设计..................................................143.3轴系零件设计................................................143.4调速操纵机构设计............................................163.4.1确定齿轮的参数...........................................163.4.2确定齿条的参数...........................................173.4.3计算螺杆.................................................163.5设计箱体....................................................18第四章强度校核...................................................................................194.1刚换强度验算................................................194.2校验轴的强度................................................20设计总结.........................................22致谢...........................................23参考文献.........................................24附录：英文文献翻译及原文........................25II摘要钢环分离锥锥轮无级变速器是机械摩擦式的一种变速器，它以钢环为中间原件，以改变主、从动锥轮的工作半径来实现无级变速。它能实现对称变速而且无需再设加压装，结构简单，时常将这种变速器应用在传动系统的高速级。首先查找变速器相关资料，了解其传动原理及设计要求和计算公式，选择材料。通过已知给定参数先求出变速器主要零件钢环和主从锥轮的相关尺寸，再根据已算出的数据和配合关系选定其主要配合原件轴承型号，然后确定锥轮各段长度和大小。再进行轴的设计，通过公式选取轴的最少直径，再结合与锥轮配合关系确定轴的各段长度及选取键和轴键等相关尺寸，根据设计手册选取有关尺寸的配合公差，选取设计调速操作机构，再由已知的零件尺寸和配合关系，根据设计手册确定箱体和端盖的基本尺寸，其后对轴和钢环进行强度校核，以确定尺寸是否满足要求。最后由算出的数据用CAD进行绘图。关键词：钢环，锥轮，无级变速，齿轮，轴IIIAbstractThesteelloopseparationconepulleyvariatoristhemechanicalfrictiontypevariator'soneform.Ittakesthemiddlepartbythesteelloop,theaffiliationchangesthehost,thedrivenconepulley'sworkingradiustorealizethesteplesschange,rotatesthehandwheel,throughthegear,therackandthetensionbarcausesthetransportableawlcroprotationendmotion,changesthehost,thedrivenconepulleyandthesteelloopworkingradius,thusrealizesthespeedchange.Moreover,itsstructureissimple,themanufactureisconvenient.Itmainlyusesinthemetal-cuttingmachinetool,thetextilemachineryandsoonhighspeedmachine.First,findrelatedinformationtransmission,tounderstandthedrivingprincipleanddesignrequirementsandtheformula,selectmaterials.Parametersgivenbythefirstknowntransmissionmainpartsobtainedfromtheconeroundsteelringandthemainrelevantdimensionshavebeencalculatedaccordingtothecooperationwithselecteddataandthemainbearingswiththeoriginalmodel,andthendeterminetheconelengthandsizeofeachround.Furtherdesignoftheshaft,atleastbytheformulaselectthediameteroftheshaft,combinedwiththerelationshipestablishedwiththeconewheelshaftlengthandtheselectionofthekeyandtheshaftkeyandotherrelateddimensions,Selectedaccordingtothedesignmanualwiththetolerancesondimensions,selectthedesignspeedoperatingmechanism,andthenfromtheknownsizeandwiththerelationshipbetweenparts,Accordingtothedesignmanualtodeterminethebasicsizeofboxandcover,thenthestrengthoftheshaftandthesteelringcheckedtodeterminewhetherthesizetomeettherequirements.Finally,thecalculateddatawithCADfordrawing.Keywords:Steelloop,conepulley,limitlessspeedchange,gear,axi1第一章绪论1.1无级变速器的介绍目前在汽车上广泛使用的自动变速技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动变速器技术,在主要汽车制造商生产的轿车中的平均装车率已经达到70%。但是液力变矩器和行星齿轮系的组合有着明显的缺点:传动比不连续,只能实现分段范围内的无级变速;液力传动的效率较低,影响了整车的动力性与燃料经济性。增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围,就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递,导致自动变速器零部件数量过多,结构复杂,保养和维护不便。所以汽车行业早就开始研究其它新型变速技术,无级变速(CVT)技术就是其中最有前景的一种。1.2摩擦式无级变速器机械摩擦式无级变速器是利用摩擦力来传递运动和动力的，它有三个基本组成部分：加压装置，摩擦变速机构，调速操纵机构。1.使传动零件相互压紧，以在接触区内产生所需摩擦力的机构称为加压装置。2.靠摩擦力传动、且主动和从动零件之间尺寸比例关系可与改变从而获得变速的机构称为摩擦变速机构。3.改变主、从动零件相对位置以调节两者之间尺寸比例关系，从而实现改变传动比，即实现变速的机构称为调速操纵机构。摩擦机构总是由若干个相互接触的轮子所组成（扰性中间元件可看成扰性轮），接触部位的形状可以是直线或圆弧曲线，通过改变轮子的相对位置，使接触点沿其中一轮的母线移动或摆动，改变其中某些轮子的工作半径而实现变速。加压装置是影响无极变速传动性能和承载能力的重要部件。加压装置按加压特性分为两种：1.恒压加压装置——工作过程中压紧力始终不变，即压紧力为常量；2.自动加压装置——工作过程中压紧力随着负载的变化而作正比变化。1.3摩擦式无级变速器运动原理加压装置所提供的压紧力与变速器输出转速的关系称为加压特性。无级变速器的加压特性取决于摩擦机构的型式及其机械特性。2在输入转速n1一定的情况下，无级变速器输出轴扭矩T2（或功率P2）与转速n2的关系称为机械特性、可用图1-2所示坐标系n2-T2（n2-P2）中的平面曲线T2（n2）或P2=P（n2）来表征。无级变速器的机械特性大致可以归纳为三种：1)恒功率特性——指输出功率保持不变，如图1-2中实线所示。这时输出扭矩和输出转速呈双曲线关系。在低速运转时，载荷变化对转速影响小，工作中又很高的稳定性，能充分利用原动机的全部功率。这种机械特性经济性好，适用于起重机、金属切削机床等的需要。2)恒扭矩特性——指输出扭矩为常量，这时输出功率和输出转速呈正比变化，如图1-2中虚线所示。如果输出扭矩小于负载扭矩，输出转速就立即下降，甚至引起打滑和运转中断，不能充分利用原动机的输入功率。这种机械特性适用于机床进给机构和某些干燥机等设备的学要。3)变功率便扭矩特性——输出转速负载扭矩和功率的变化而变化，其规律复杂多样，通常按试验方法确定。应当指出，在一般无级比变速器中，可以采用调节压紧力的方式（如用自动加压装置），使在一定的转速范围内获得接近恒功率或恒扭矩的机械特性，以满足工作需要。恒压加压装置结构简单，便于布置，能纺织过载，但影响效率和寿命。压紧力可以由弹簧、离心力、重力、气压或液压提供，其中最常用的是弹簧加压装置。3自动加压装置可减小滑动，利于提高效率和寿命，便于实现恒功率传动以充分利用动力，但不能防止过载，使用时应设置安全联轴器等过载保护装置。自动加压可利用弹性环自动楔紧原理或利用摆动齿轮箱的反作用力矩原理等进行加载。调速操纵机构可根据