资源描述
购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目 录 摘要 绪论 1 究的意义及背景 1 内外机械无级变速器的研究现状 1 业设计的内容和要求 2 2 总体 类型 的 比较与 选择 3 钢球外锥无级变速器 3 钢球长锥式无级变速器 5 两类型的比较与选择 5 3 主要 零件的 计算与设计 6 输入、输出轴的计算与设计 6 输入、输出轴上轴承的计算与设计 7 输入、输出轴上端盖的计算与设计 8 加压盘的计算与设计 8 调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计 9 钢球与主、从动锥轮的计算与设计 10 调速机构的计算与设计 11 无极变速器的装配 12 4 主要零件的校核 14 传动部件的受力分析与强度计算 14 轴承的校核 16 轴 的校核 17 传动钢球的转速校核 19 键的校核 19 参考文献 22 附录 23 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 钢球式无级变速器 结构 设计 摘要： 本文简要介绍了摩擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基 础。本设计采用的是以钢球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动 侧的 工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。 由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角 就可达到变速的目的。本 设计 为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。 本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体参数对输 入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。并对调速结构进行合理设计。 本文根据传动锥轮的工作应力和材料疲劳强度 ,建立起锥面传动功率、锥轮直径与材料疲劳寿命及可靠度等因素之间的关系 ，合理设计锥轮的结构尺寸。 关键词： 无级变速器、摩擦式、钢球锥轮式、设计 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of of on as a of as an of to of VT to to of of is is in of in we on on of a of to of 买文档就送对应 纸 咨询 14951605 1 1 绪论 机械无极变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴在一定范围内连续变化，以满足机械或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求：其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。 机械无级变速器的适用范围广，有在驱动功率不变的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩者（如化工行业中的搅拌机械，即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度）；有根据工况要求需要调节速度者（如起重运输机械要求随物料及运行 区段的变化而能相应改变提升或运行速度，食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度） ;有为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度者（如断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度，电工机械中绕线机需保持恒定的卷绕速度，纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等）；有为适应整个系统中的各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运转速度以及需要配合自动控制者（如各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线）；有为探求最佳效果而需变换速度者（如试验机械或李心机需调速以获得最佳 分离效果）；有为节约能源而需要进行的调速者（如风机、水泵等）：此外还有各种规律的不规律的变化而进行速度调节以及实现自动或程序控制等。 综上所述，可以看出采用无极变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量。适应产品更换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无极变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等各类机械。 内外机械无极变速器的研究现状 国内：我国最早是在一汽生产的 旗轿车上装备了自动变速器。国内 003 年 , 目前正以递增的态势发展。 在 面的研究我国尚处于起步阶段 , 自 “九五” 期间开始 , 轿车金属带式无级自动变速器的开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划 , 由吉林工业大学、 东北大学、 东风汽车公司合作 , 共同承担并完成了这个攻关项目 , 对 术进行实用化研究 , 在 动机理、 制策略、 字建模与仿真等方面 , 取得了一些 突破性成果并成功试制出国内首台 产品 , 进行了台架实验和道路实验 , 取得了一些宝贵的实验数据和开发经验 , 目前该课题组仍在进行 开发研究工作。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 2 目前我国 进入使用阶段 ,据报道 ,一汽大众生产的大排量 6 缸内燃机 (2. 8L)的奥迪 车上装备的带式无级变速器 能传动功率为 142 扭矩为 280 已能达到轿车实用的要求。 国外： 术的发展 , 可以追溯到十九世纪末 , 德国 司在 1896 年就将 V 型橡胶带式无级变速技术 用于该公司生产的汽车上 , 但材料较差、 传递力矩小 , 没有什么实用价值。 自从冯杜纳博士的 司于 20 世纪 80 年代研制成功金属带式无级变速器并使之进入商品化阶段后，目前世界度宽钢带和一个高液压控制系统。 通过采用这些先进的技术来获得较大的转矩能力 , 日产公司研究开发 的电子控制技术 , 传动比的改变实行全档电子控制 , 汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动 , 而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。 日产公司还计划将它的 大到 轿车。另外 , 日 本三菱、 富士重工也都在不断改进无级变速器 , 从而实现汽车从有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。 据统计，截止 2005 年底，装备金属带式无级变速器的轿车已达 500 万辆。由最初的日本、欧洲 , 已经渗透到北美市场。 随着上已出现了一批生产金属带式无级变速器的厂家。日本本田汽车公司和 括通用汽车公司在内的国外企业都在加速发展无级自动变速器技术。 进入九十年代 ,日产公司开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的 。 新型 采用 一个最新研制的高强电子控制技术、 材料及加工技术的进步 , 未来的发展将成本更低廉、控制更便捷、使用范围更广泛。因此无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。 业论文设计内容和要求 设计内容： 小功率机械无极变速器结构的十二级；比较和选择合适的方案，无极变速器的结构设计与计算；对关键部件进行强度和寿命校核。 设计要求：输入功率 P=入转速 n=1500速范围 R=10；结构设计室应使制造成本尽可能低；安装拆卸要方便；外观要匀称，美观；调速要灵活，调速过程中不能出现卡死现象，能实现 动态无级调速；关键部件满足强度和寿命要求；画零件图和装配图。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 3 2 总体类型的选择 钢球锥轮 式 无级变速 种类繁多 ，在此，我只选择了两种方案供参考，作比较，选出比较 理想 合理的 方案。该两种方案分别是钢球 外锥式（ 无级变速器 和钢球内锥式无级变速，分别描述如下 。 ） 无级变速器 力由轴 1输入，通过 自 动加压装置 2，带动主动轮 3同速转动，经一组 (3 8个 )钢球 4利用 摩擦力驱动外环 7和从动锥轮 9；再经锥轮 轮 9、自动加压装置 10 驱动输出轴 11，最后将动力输出 。传动钢球的 支 承轴 8的两端嵌装在壳体两端盖 12和 并 穿过调速蜗轮 5的曲线槽；调 图 2级变速器装配图 1、 11出轴 2、 10 3、 9锥轮 4 5 6 7 812、 13购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 4 调速是 通过蜗杆 6使蜗轮 5转 动。由于曲线槽 (相 当于一个控制凸轮 )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：， ， P11 4% ， 应用甚广。 从动调速齿轮 5 的端面分布一组曲线槽，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 6使从动齿轮 5转动时，从动齿轮的曲线槽迫使传动钢球轴 8 绕钢球 4的轴心线摆动，传动轮 3以及从动轮 9 与钢球 4的接触半径发生变化，实现无级调速。 2速涡轮的槽型曲线 钢球外锥式无级变速器变速 如图 2间轮为一钢球，主、从动轮式母线均为直线的锥 轮，接触处为点接触。主、从动轮的轴线在一直线上，调速时主、从动轮工 图 2球锥轮无级变速器的变速 作半径不变，而是通过改变中间轮的回转轴线的倾斜角 籍以改变其两侧的工作半径来实现变速 。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 5 级变速 器 如 图 2一种早期生产的环锥式无级变速器，是利用钢环的弹性楔紧作用自动加压而无需加压装置。由于采用两轴线平行的长锥替代了两对分离轮，并且通过移动钢环来进行变速，所以结构特别简单。但由于长锥的锥度较小，故变速范围受限制 。速型，其机械特性如下图 2。技术参数为：传动比 n2/2 速比4,输入功率 入转速 500 r/传动效率 85% 。一般用于机床和纺织机械等 。 2 2C 变速器的机械 钢球长锥式 ( )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 调速 是通过钢环移 动还实现的 ， 而怎样移动钢环有比较大的难度， 需要精密的装置，用于 制造 ，成本会大大的提高，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，各项参数也比较符合设计要求，故选择此变速器。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 6 3 主要 零件的 计算与设计 设计一台 钢球外锥式（ 型无级变速器，输入功率 为 0， 500 r/以上数据查表，故选用 N=n=1430 r/ =入转速 430 r/ 出轴的 计算与设计 由于本方案为钢球外锥式无级变速器，机械传动平稳，弯曲振动小。故选用 45 号钢作为轴的材料，调质 220 26016 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 。 （ 1）输出轴的计算与设计 1）最小轴径的确定 初步计算按轴的最小轴径公式估算，取m i n 2 2 0 . 3 5 4 0d m m m m，于是得： 3m i n 0 2 . 21 1 2 2 8 . 1 6 4250 m 输出轴的 最小直径为与锥轮连接处（图 2由于锥轮与轴是过渡配合，且锥轮工作直径为 95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20 （ 2）轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 本方案如图 2示的装配的方案。 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 证与轴配合的毂孔长度，取 20Id 27轴安装加压 盘一侧和轴承，加压盘用花键移动实现对锥轮的加压，取花键6 2 1 7 1 1 1 0F 114421 。 段对轴 的轴承内圈起定位作用并作为轴承座，取 3 0 , 1 7I V I Vd m m L m m。 段与 段上的轴承内圈起定位作用，取 4 0 , 7I V I Vd m m L m m。 V 轴段根据轴承端盖的装拆及便于对轴 承添加润滑剂的要求，采用迷宫式密封，根据标准取 5 0 , 6m m L m m。轴 为轴承座， 4 0 , 1 5V I V Id m m L m m。轴段由计算得 3 0 , 8 4d m m L m m,至此，已初步确购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 7 定了轴的各段直径和长度。 V 带轮和迷宫式密封与轴的周向定位均采用平键连接。按各段轴径查得平键截面 : 8 ， 40l 轮与轴配合有良好的对中性，故选 择带轮轮毂与轴的配合为 76样，密封挡圈与轴的配合为 76动轴承与轴定位是由过渡配合来保证的，轴承段的直径尺寸公差为 45o 。 图 3 输出轴 3）由于主、从动锥轮一致，轴上零件布置也相同。同时主动轮的最小轴径估算为m i n 2 2 0 . 3 5 4 0d m m m m。为了 节省工艺及成本。主动轴 轴段 2 5 , 8 4d m m L m m其余相同。 入、输出轴上轴承的选择与计算 因为 轴承为标准件，只需挑选合适的参数的轴承即可，主、从动轴轴 以选用角接触球轴承 7006B/动轴 壳）的向右的轴向移动选用角接触球轴承 7008B/轴承的基本额定动载荷均大于 10以角接触轴承采用正装可满足要求。 表 3接触球轴承 7006 292承代号 基本尺寸（ 安装尺寸（ 700005 极限转速 (r/原轴承代号 d D B r d r a (基本额定 脂润滑 油润滑 载荷 静载荷 N) 70060 55 13 1 36 49 1 500 14000 36106 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 8 表 3接触球轴承 7008C 292承代号 基本尺寸（ 安装尺寸（ 700005 极限转速 (r/原轴承代号 d D B r d r a (基本额定 脂润滑 油润滑 载荷 静载荷 N) 70080 68 15 1 46 62 1 000 11000 36108 出轴上端盖的 计算与设计 图 3盖 由于输入、输出轴与端盖是间隙配合，确定孔径为 30，与箱体盖连接确定外径112。按 Q/定，选用毡封油圈时，其毡圈尺寸：在轴径 50 240，毡圈外径 D 较1度 算与设计 加压装置采用钢球 加压盘动作灵敏，工艺要求高，承载能力符合要求。 （ 1)加压装置有关参数 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 9 加压盘作用直径 5 4 . 7 5 c m加压盘 1 0 . 0 4 1 5 . 5( ) 6 2 7 1 8s i n 7 . 7 5 s i n 4 5 r c t g a r c t 取 6 30o 加压钢球按经验公式取 11()6 1 0q y 、 8m 。经验算接触强度均不足，故改用腰鼓形滚子 8 个，取滚子轴向截面圆弧半径1 8r 横向中间截面半径 。 曲率系数 118 0 . 8c o s 0 . 8 1 8 28 0 . 8 由表 1 查得 1 6 ，代入式得加压盘处的最大接触应力为 2233 21224 0 0 8 1 1 1 1( ) 4 0 0 8 0 . 7 8 6 1 . 1 5 0 3 . 0 8 6 ( )a b 0 . 8 83 1 9 8 0 . 9 9 / 2 8 3 8 . 5 2 /jy kQ g f c m k g f c m 工作应力在许用应力范围之内。故可以采用。 算与设计 调速涡轮槽形曲线及传动钢球的尺寸符号如图 2个调速过程通常在涡轮转角 1 2 0 o 的范围内完成，大多数取 。槽形曲线可以为阿基米德螺旋线，也可以采用圆弧代替。本方案采用圆弧槽线，变速槽中心线必须通过 A、 B、 们的极坐标（以 o 点为极点）分别为： A： 0m a x 3 m a 1 , 0 , 0 . 5 s i n 0 . 5 1 4 0 8 0 s i n 2 6 4 2 3 4 . 1 8i R D l ：m a x 3m a 11 , 9 0 6 0 . 9 6 , 0 . 5 7 01 1 2 . 1 ：m i n 0 . 2 1 , 9 0 , 3 m a 5 s i n 0 . 5 s i n 2 6 4 2 1 0 5 . 9 0 l 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 10 定出 A、 B、 采用做图画做出弧形槽，槽宽 10 动锥轮的 计算与设计 （ 1）选材料：钢球、锥轮、外环及加压盘均匀 面硬度 擦系数f=用接触应力：传动件 j =22000 25000压元件 j =40000500000 （ 2）预选有关参数：锥轮锥顶半角 =45o，传动钢球个数 z=6，加压钢球个数 m=8，锥轮于钢球的直径比 11.5, = （ 3） 有关运动参数计算； 传动比 m a x 3000 2 . 1 01430i m a x 300 0 . 2 11430i 钢球支承轴的极限转角 1 m a x 4 5 2 . 1 2 6 4 2o oa r c c t g i a r c c t g （增速范围） 2 m i n 4 5 0 . 2 1 3 1 4 9o oa r c c t g i a r c c t g （减速范围） （ 4）计算确定传动钢球的直径01c o s c o s 4 5c o s 0 . 1 9 0 72 c o s 2 1 . 5 c o s 4 5 按表 1械无级变速器）由 查得 1a b 0 1 8 ，代入式得 2 211 3341 m i n( 2 c o s )3 6 8 8 1 6 3 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 2 . 2 0 . 8 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )a b ( 2 . 2 2 . 5 ) 1 0 1 . 5 0 . 0 4 6 1 4 3 06 . 1 6 9 5 7 . 0 0 9 6 c z n i 按钢球规格圆整取 m m锥轮直径1 . 5 6 3 . 5 9 5 . 2 5 c d m m 圆整取 21 95D D m m购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 11 则 11 95 1 . 4 9 6 0 6 36 3 . 5 验算接触应力j2 211331 1 m i 2 c o s )3 6 8 8 1 6 3 6 8 8 1 6 0 . 9 9 1 8 1 . 2 5 0 . 8 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )300 . 0 4 614302 3 0 2 6 . 4 8 / c ac d f z n ik g f c m 在许用接触应力范围之内，故可用。 （ 5）计算有关尺寸： 钢球中心圆直径3c o s ) ( 1 . 4 9 6 9 6 3 c o s 4 5 ) 6 . 3 51 1 . 9 5 0c a 钢球侧隙 1 c o s ) s i n 1 ( 1 . 4 9 6 0 6 3 c o s 4 5 ) s i n 3 0 1 6 . 3 50 . 6 5 7a 外环内径 0 . 9 6 7 5 6 . 3 5 2 7 . 3 1 7 5 D c m 外环轴向截面圆弧半径 R ( 0 . 7 0 . 8 ) 锥轮工作圆之间的轴向距离 B s i n 6 . 3 5 s i n 4 5 4 . 4 9d a c m 调速操纵的 基本原理都是将其个某一个滚动 体 沿另一个 (或几个 )滚 动体母线移 动的方式来进行调速。 一 般 滚动体均是以 直 线或圆弧为母线的旋转体；因此，调速 时 使滚动体沿另一滚动体 表面 作相对运动的方式，只有直线移动和旋转 (摆动 )两种力式。这样可将调速机构分为下列两大 类： 1通过使滚动体移 动 来改变工作半径的。主要用于两滚动体的切线均为 直 线的情况，且两轮的回转轴线平行或梢交，移动的方向是两轮的接触线方向。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 12 2 通过使滚 动体的轴线偏转来改变 工作 半径的。主要用于两 滚动体之一的母线为圆弧的情况。 钢球外锥轮式无级变速器是采用第二种调速类型，通过涡轮 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它零件发生干涉，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下： 表 3杆的基本尺寸 （ 0085 模数 m 向齿距 度圆直径1数 1q 顶圆直径1根圆直径1 12 1分度圆柱导程角 r 8 2 1 6 38 3120 5 4238o 表 3轮、蜗杆参数的匹配（ 0085 中心距 a 动比 i 模数 m (蜗杆分度圆直径1d(蜗杆头数 124 8 42 1 41 动钢球小轴摆角 与手轮转角 的关系为： 221 1 1 132 2 2 21a r c s i n s i n c o s ( s i n c o sz z z za b R e a b Rl z z z z 在制造 时 ，蜗轮 上 的 不等分性不超过 2 。否则会造成钢球转速不一，引起磨损、嗓声 过大及温升过高等现 象。支承轴与曲线槽 的侧隙约为 右，过大会在开车时 引起冲击现象，易导致钢球支承轴 弯曲甚至折断。 变速器的装配 1）所有零件应彻底清洗并用压缩空气吹净或擦干。 2）各轴承及键槽在安装前，应涂以齿轮油或机械油。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 13 3）装入轴承前时，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，以防止损伤轴承。也可将轴承在机械油中加热到 60装入。 4）壳体上的螺孔和轴承孔，在安装轴承 端盖时，应涂以密封胶以防漏油。 5）各紧固螺栓应按规定锁止方法进行锁止。 1） 锥轮 端面与 涡轮 之间的间隙，一般应为 2）轴的轴向间隙一般为 在轴承盖内增减垫片进行调整。 3）检查 蜗杆传动的啮合与调速 情况，各档 涡轮应具备良好的自锁性 。齿的啮合痕迹应大于全齿工作面积的三分之一。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 14 4 主要零件的校核 本章根据传动要求对无级变速器做一个整体的校核。在 与主、从动锥轮之间的接触强度进行校核，钢球的强度校核在设计过程中已经符合要求。同时在制造与安装过程中应保证一组钢球的直径的一致性。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，故在此不进行校核，对轴上轴承进行强度与寿命计算。轴上键的连接，迷宫式密封圈的键起固定作用，并不传递较大的作用力，故在此不校核，轴段 键为 V 带轮传递力以及花键为加压盘传递主要的载荷。键的主要失效形式是工作表面被压溃（平键）或工作表面过渡磨损（动连接 ） ，在此方案中花键进行静连接的校核。 动部件的受力 分析与强度计算 1）受力分析 主动锥轮转矩1 . 29 7 4 0 0 9 7 4 0 0 1 4 9 . 81430 m 从动锥轮转矩2 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0( 3 0 0 0 3 0 0 )5 7 1 . 4 1 5 7 . 1 4 1m m 每个传动钢球上的转矩 . 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0 6 ( 5 5 6 3 6 7 9 9 )5 . 1 3 6 4 . 2 0 2m m 外环上的转矩 . 2 0 . 89 7 4 0 0 9 7 4 0 0 1 1 3 . 0 8 4 . 0 31 5 1 7 2 0 4 0 m 主动锥轮与每个钢球接触点处所传递的有效圆周力1 2 . 29 7 4 0 0 9 7 4 0 0 5 2 5 . 7 7 66 1 4 3 0 0 9 5n D 从动锥轮与每个钢球接触点处所传递的有效圆周力2纸 咨询 14951605 15 121222 c o s ( )9 7 4 0 0 1 7 4 1 2 5c o s ( )N Nz n D a 主、从动锥轮与每个钢球接触点处所承受的法向压紧力分别为1 2 5 2 . 21 9 4 8 0 0 1 9 4 8 0 0 1 6 4 3 00 . 0 4 6 1 4 3 0 0 9 5 k f z n D 1 12212 . 21 9 4 8 0 0 1 9 4 8 0 00 . 0 4 6 0 9 55 0 1 2 4 5 0 1 2Qf f z n 它们的径向分量11112222s i n 1 6 4 3 0 s i n 4 5 1 1 6 1 7 . 7 6c o s 1 6 4 3 0 c o s 4 5 1 1 6 1 7 . 7 6s i n 5 0 1 2 4 5 0 1 2 s i n 4 5 3 5 4 4 3 . 0 2 0 3 3 5 4 4 . 3 0 2s i n 5 0 1 2 4 5 0 1 2 c o s 4 5 3 5 4 4 3 . 0 2 0 3 3 5 4 4 . 3 0 2 a a a a N 由在一般情况下，1 2 1 2,P P Q Q故钢球心轴上受有不平衡的力距作用。 2）强度计算 由于 无级变速器是恒功率型的，故应按2时： 压紧力 Q 11 1 m i 9 4 8 0 0 1 . 2 3 2 . 2 0 . 8 2 9 2 . 5 20 . 0 4k g ff n z c d i 曲率 1 1 1 22 0 . 0 3 1 4 9 6d 21 212 c o s 2 c o s 0 . 0 1 4 8 4 7c d22 0k 当量曲率纸 咨询 14951605 16 11 1 1 2 2 1 2 212 ( 2 c o s ) 2 ( 2 1 . 5 c o s 4 5 )1 . 5 6 3 . 50 . 0 7 7 8 4k k k 曲率系数 1 1 1 2 2 1 2 21c o sc o s2 c o sc o s 4 5 0 . 1 9 0 72 1 . 5 c o s 4 5k k k ak c a 承的校核 输入、输出轴采用相同设计，在此只要校核输出轴的轴承是否满足工程需要。 1)求两轴承受到的径向载荷1 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个面力系。其 中：1受力分析可知 : 1211212 2 2 21 1 12 2 2 22 2 2678 8 8 6 6 7 8 8 8 6 7 022491 0 7 1 0 78 8 8 6 2 4 9 8 6 3 76 7 6 73 7 6 9 2 3 6 01 0 7 1 0 73 7 6 9 2 3 6 0 1 4 0 92 4 9 2 3 6 0 2 3 7 32 3 6 0 1 4 0 9 2 7 4 9r e a v r e r t t e r Hr r v r Hr r v r F F F F N 2)求两轴承的计算轴向力12对于 70000手册，轴承派生轴向力其中， e 为判断系 数 ，其值由0是现在轴承轴向力先初取 ，因此可估算 11220 . 4 9 4 90 . 4 1 1 0 0 N 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 17 又得： 122110208 8 8 6 1 1 0 0 9 9 8 69460 . 6 0 70 . 0 5 0 3a a e F 查手册确定。1 2 1 20 . 5 6 , 0 . 4 3 , 9 9 8 6 , 9 4 6e F N F N 3）求轴承当量 动载荷12手册进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为： 对轴承 1 0 故 =2373 对轴承 2 4 0 故 r r + 0 =1950 4)验算轴承寿命 因为 21，所以按轴承 1的受力大小来验算 66 321 0 1 0 3 0 5 0 0( ) ( ) 2 4 7 4 6 . 86 0 6 0 1 4 3 0 2 3 7 3 综合上述可得，该设计符合工程要求。 1)判断危险截面 截面 B， ， 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削弱轴的 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 B， ， 均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 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 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 2）截面 C 左侧 抗弯截面系数 330 . 1 0 . 1 3 0 2 7 0 0W d N m m 抗扭截面系数 330 . 2 0 . 1 3 0 5 4 0 0TW d N m m 截面 为 8478M N m m 截面 3 97200T N m m购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 18 截面上的弯曲应力为 7 . 7 5 1 . 5 8478 3 . 1 42700b M M P 截面上的扭转切应力 33 97200 185400 P 轴的材料为 45 号钢，调质处理，由轴常用材料性能表查得：116 4 0 , 2 7 5 , 1 5 5B M P a M P a M P a 截面上由于退刀槽而形成的理论应力集中系数 a及按手册查取 。因 2 0 5080 ，经插值后可查得 k 又由手册可得轴的材料的敏性系数为 0 . 8 2 , 0 . 8 5故有应力集中系数 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 2 1 ) 1 . 8 2k q a 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 1 . 3 1 1 ) 1 . 2 6k q a 由手册得尺寸系数 ；扭转尺寸系数 。 轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理，即 1q ，按手册得综合系数为 1 1 . 8 2 11 1 2 . 8 00 . 6 7 0 . 9 2 1 1 . 2 6 11 1 1 . 6 20 . 8 2 0 . 9 2 又由手的得材料特性系数 0 . 1 0 . 2 , 0 . 10 . 0 5 0 . 1 = 0 . 0 5取， 取于是，计算安全系数 公式则得 1 275 3 0 . 9 22 . 8 3 . 1 4 0 . 1 0 1 155 1 0 . 5 71 . 6 2 0 . 0 1 2 2 2 23 0 . 9 2 1 0 . 5 7 1 4 . 3 1 . 53 0 . 9 2 1 0 . 5 1 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 19 故可知其安全。 3）截面 . 7 5 1 . 5。安全。 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。音痴，轴的设计校核结束。 钢球与锥轮的接触区为椭圆，其长半径为12()载时，纯滚动点在接触椭圆的中心 球的理论转速为01011 钢球实际转速 1 1 1 119 5 1 4 3 0 6 7 9 9 / m i nc o s ( c o s ( ) 6 3 . 5 c o s ( 4 5 2 6 . 6 6 )q n D n c d a a （增速） 1 1 1 1 1 119 5 1 4 3 0 5 5 6 3 / m i nc o s ( c o s ( ) 6 3 . 5 c o s ( 4 5 3 1 . 6 9 )q n D n c nd d a a （减 速） 外环转速1 111c o s 1 5 1 7 / m i n( 1 c o s ) c o s ( )qx xr r x dn n rD d D c a a （增速） 1 11 111c o s 2 0 4 0 / m i n( 1 c o s ) c o s ( )qx xr r x dn n rD d D c a a （减速） 符合滑动率的要求。 设定输入轴与 V 带轮 之间的键为 1 ， 输出轴上的键 2，加压盘上的花 键为键 3。 普通平键的型式与尺寸如下图： 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 20 图 4通型 平键 1096形花键的连接 图 4形花键尺寸 1144前面 条件选取的键型号规格如下 ： 键 1：圆头普通平键（ b=8mm h=7=40键 2：圆头普通平键（ b=8mm h=7=4
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