纺织机械用控制式无极变速器设计

本 科 毕 业 设 计题 目 纺织机械用控制式无极变速器的设计 学 院 XX学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师 2016年4月21日摘要随着国民经济的持续发展，机械工业也在不断地发展着，各种设备都在不断地发展，创新着。特别是在农业方面，变速器的应用非常广泛，在一些特定的工作场合，变速器体积小，变速灵活，价格成本低廉很受欢迎，根据市场调查发现，变速器必须满足当今人们对纺织机械速度调节方面的灵活性操控等需求，能够在不改变发动机的扭矩和转速的情况下，改变变速器的驱动力和运转速度；在发动机曲轴旋转方向不变的情况下，使变速器前进或后退；在发动机不熄灭的情况下，可使变速器长时间停车或进行固定作业。目前市面上的变速器大多都是采用传统的变速结构，在某些特定的区域，这种结构形式的变速器非常不受欢迎。由于以往的变速器采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控制，保养维护费用较高;同时存在一定的安全隐患。因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动,使得操作很不舒服。虽然传统的变速器传动效率较高，变速效果较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新式的纺织机械用控制式无极变速器势在必行！变速器作为机动纺织机械中核心部件的一种，它工作时，发动机通过发动机分轮从而带动纺织机械用控制式无极变速器转动，从而间接地带动了纺织机械的转动，这样纺织机械就可以运转了。本文介绍了纺织机械用控制式无极变速器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，该变速器的优点是传动链短、效率高、易加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作，最主要的是其传动效率很高。关键词： 纺织机械用控制式无极变速器；扭矩；结构；校验 Abstract With the development of national economy, machinery industry is also in constant development, all kinds of equipment are in constant development and innovation. Especially in agriculture, application of transmission is very extensive, in some specific occasions, gear box has the advantages of small volume, flexible speed, low cost is very popular, according to market research found that the transmission must satisfy the people to the automobile speed adjusting flexibility of the manipulation of the requirements, can not change the engine the torque and speed change gear box case, the driving force and speed in the same direction of rotation of the engine crankshaft; under the condition of the gearbox forward or backward; when the engine is not out of the case, can make the transmission to stop for a long time or fixed operation. Currently on the market most of the gearbox is used in traditional variable structure, in some specific area, the transmission of this kind of structure is not very popular. Since the transmission past the traditional forms of structure, thus causing the transmission accuracy control is not good, the maintenance cost is high; at the same time, there are some security risks. Therefore, the security requirements of the higher, the operation will give the staff to bring a strong shock, so that the operation is very uncomfortable. Although the transmission through the transmission efficiency is high, the transmission effect is good, but the price is more expensive, for the average user to accept. So the research of a new type planetary power Transmission as a core component in a motor vehicle, when it is working, the engine through the V belt drives the gear box to rotate, thereby indirectly driven by the rotation of the wheels, so that the vehicle. This paper introduces the theoretical calculation, structure design must be the planetary power shift gearbox working principle and main parts of the strength check and correlation, and the innovative design of the structure, the advantages of the gearbox is a short drive chain, high efficiency, easy to manufacture, use and maintenance are very convenient, more suitable for work in the bad environment, the most important is its high transmission efficiencyKey words：planetary gear type power shift gear box;Crankshaft;Processing craft;Fixture; 目 录 绪论1 1. 课题的来源及研究的目的和意义1 2. 本课题研究的主要内容5 2.1 无极变速器的发展概况5 3. 纺织机械用控制式无极变速器的总体方案设计7 3.1 变速器的结构形式9 3.1.1 变速器内部传动系统的布局 10 3.2 变速方式10 3.3 基本运动关系10 4. 纺织机械用控制式的无极变速器传动系统的设计11 4.1 变速器内部传动系统的具体结构12 4.2 飞轮的类型15 4.2.1 转动惯量对系统的影响17 4.2.2 弹簧刚度对系统性能的影响18 4.3轴的设计校核与轴承选用19 4.3.1 轴的设计及强度效核22 4.4 单向离合器的工作原理及计算23 5. 变速器内部主要传动零件的强度校核24 5.1 传动轴的强度校核25 5.2 传动齿轮的强度校核26 5.3 轴承强度的校核26 6. 结论27 参考文献28 致谢29 绪论1 课题的来源及研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、变速器工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。变速器行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。在新的市场需求的驱动下，变速器设备的更新和优化升级更加迫切。国内变速器设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型环保节能的变速器械设备，在我国飞速发展的农业从人工作业到机械化的转变中发挥着积极的作用。一般生产大型变速器设备的企业对设备传动效率指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种种问题，从而减少设备因为振动或者操作不当而引起的噪音大、污染重等现象。国内纺织机械用控制式的无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题保持一致。加大变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。纺织机械用控制式的无极变速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前纺织机械用控制式的无极变速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。2 本课题研究的主要内容国内纺织机械用控制式无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主题保持一致。加大纺织机械用控制式的无极变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。纺织机械用控制式的无极变速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前变速器自动变速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。本次设计的任务是纺织机械用控制式的无极变速器的设计，通过让学生亲自了解变速器内部的构造和组成部分，通过对变速器内部工件的测绘来认识工件，通过利用计算机绘图软件例如CAD，来对工件进行零件图的绘制和装配，这样经过一系列的综合性训练，培养学生动手，动脑以及画图的能力。2.1 无极变速器的发展概况无级变速器的力学结构、力学分析、传动效率等，在国外 已研究成熟，国外的研究热点主要集中在 CVT 电液控制系统的控制策 略上，如 CVT 电液控制系统的智能 PID 控制、鲁棒控制等、神经网络 控制等。无级变速器的结构、力学分析、传动效率等研究在国 内已取得很大的进展，但 CVT 电液控制系统的控制策略、实验仿真等 研究。在国内刚起步不久。 无级变速传动系统匹配及控制是实现纺织机械性能的关键技术之一，可通过控制无级变速传动系统的速比来保证发动机在理想的工况下运行， 以便提高纺织机械的动力性与与经济性。在国内，我国最早是在一汽生产的 CA770 红旗轿车上装备了自动 变速器，国内 CVT 的批量装车始于 2003 年，目前正以递增的态势发 展。在 CVT 方面的研究我国尚处于起步阶段，自：“九五”期间开始， 轿车无极自动变速器的开发和研制已经被例入国家重大科技攻关计划。在 CVT 传动机理、CVT 控制策略、CVT 数字建模与仿真等方 面，取得可一些突破性成果并成功式制出国内首台 CVT 产品，目前我 国 CVT 已进入使用阶段。在国外 CVT 技术的发展，可以追溯到十九世纪末德国 Daimler Benz公司在 1896 年就将V型橡胶带式无级变速技术用于该公司生产 的纺织机械上，但材料差、传递力矩小，没有什么使用价值。自从冯杜博士的VDT公司于20世纪80年代研制成功无级变速器并使之 进入商品化阶段目前世界度宽钢带。3 纺织机械用控制式无极变速器的总体方案设计 3.1 变速器的结构形式 3.1.1 变速器内部传动系统的布局纺织机械用控制式的无极变速器作为纺织机械中最重要的核心部件的一种，广泛应用于纺织机械，纺织机械，运输机等等领域。它工作时，发动机通过飞轮带动变速器转动，从而间接地带动了纺织机械的转动，这样纺织机械就可以运转了，通过改变变速器理论的档位来实现机动纺织机械的加速、减速等等功能。在纺织机械的几个组成部分里，变速器是最重要也是最核心的部分，其组成机构及传动系统的布局图如下图所示：图3-13.2 变速方式 在金属带传动中，带轮由圆锥盘组成，利用圆锥盘的轴向移动来达到变速。这种变速机构紧凑，传动可靠，应用范围广泛。在这种变速器中，有的只是一个带轮可轴向移动，另一个带轮的直径是固定不变的，这种情况下变速，必须同时改变两轮的中心距，这在我们的设计中是难以布置和难以控制甚至难以达到的。另一些机构两轮都起变速作用，这又分为两种情况：A、两轮的两边都可以调节;B、只有一边可以调节。要调节就必须有控制或压紧机构，在A中情况下，机构必然变得复杂和庞大，而B情况可以有效地避免这种情况的发生。本方案采用一级变速就可以达到设计要求。在金属带的选取上，我们选用了现有的自制金属带，结构参数为：上底宽32mm，高15mm，工作中径为26mm，综上所述:本方案在带轮的结构选择单级，两个带轮都是面可调的金属带形式。3.3 基本运动方式1）带轮的移动距离 带轮的移动距离受到两边带轮相碰的位置和带达到带轮内边缘的位置所限制。 因此，在双向移动的情况下：式中j带轮两边的夹角；1b带底面的宽度，b带中性层的宽度；h中性层至底面的距离，21hhh=-(1h为带中性层面至顶面的距离)，在带轮移动的情况下，轴向移动距离为上式中X的二倍。2）CVT传动比及调速的范围。 为了具有较高的传动效率，且设计和制造的方便，两个带轮的尺寸设计为同样大小。要扩大变速的范围，须增加带的宽度，减小带轮的槽角或减小带轮的直径d。带轮的楔角太小容易使带楔在槽中，此外，楔角越小，带上受到的横向力就越大，也容易使带挠曲，所以楔角不能太小。经验值为22-24度。我们选用28度的楔角。定直径小的带轮直径。根据已有的资料显示：带轮的工作直径可以达到75mm，而传动比的范围可以达到0.45-2.22，在本设计中，我们将带轮的最小工作直径定为80mm，以使其工作可靠，寿命更高。材料的选择：钢带，摩擦副表面采用硼化钨和硼化钼基合金材料（金属陶瓷）这种合金主要用于在高温下工作的易磨损钢表面，以含钼的坡莫合金（2OM，81iN，17eF）和镍铬合金作粘结金属，主是热压发制造的。性质如下：摩擦副的摩擦系数为0.3.由相关参数得知：根据金属带的结构参数，确定CVT锥轮的结构。取最小工作直径min80mmD=，则最大工作直径为： 4 纺织机械用控制式的无极变速器传动系统的设计4.1变速器内部传动系统的具体结构变速器体内部主要有各档位传动齿轮，各传动轴以及端盖，轴承等等零件组成，通过发动机驱动飞轮传动，从而带动变速器内部的传动机构动作，继而实现纺织机械的转动，于是纺织机械就可以运转了。其具体内部传动结构图同上图所示：4.2 飞轮的类型 飞轮根据弹性元件、阻尼类型等等关键参数来进行分类，其具体类别如下图所示：4.2.1 转动惯量对系统的影响由上式解出扭振固有圆频率为:当时，为刚体模态:,其中系统固有频率,式中：K为减震弹簧刚度，J1，J2为两个惯性质量的转动惯量。总的转动惯量为J=J1+J2。 由上式可知，当J,=Jz时fc最小，对双质量飞轮而言就是第二级飞轮的转动惯量(J2)与第一级飞轮的转动惯量(J)之比接近于1，通常取J2 / J, = 0.7-1.4时，第二级飞轮的扭振振幅也最小。而且，由于双质量飞轮减振器可以将弹性元件布置在较大半径上，因此，可以将螺旋弹簧的刚度设计得较小，于是可将“发动机一变速箱”振动系统的固有频率大致降低8Hz-15Hz。当发动机转速激励与动力传动系统固有频率fc的转速相同时就会发生扭转共振，为避免发生共振(此时理论上振幅放大系数为无穷大)，设计中确保发动机怠速转速工况下的激励频率与动力传动系统的固有频率之比大于万，即关/关行，就可以保证在发动机全部的转速范围内不发生共振。4.2.2 弹簧刚度对系统性能的影响由固有频率的计算公式可知，弹性元件的刚度还对系统的固有频率有着很大的影响。理想状态下一般希望随着外界的激励频率的变化，系统的固有频率也随之发生变化，这样就可以在理论上避免发生共振情况，基于这种想法，我们可以采用非线性弹性特性的结构方法来近似实现(类似于变速箱)，使得在变化的工况下，双质量飞轮减振器在不同刚度的弹性特性下工作，从而保证在不同工况下最大限度地衰减振动。如图所示，移频的方法，对避免共振非常有效。为了能够在发动机常用转速范围内更好地降低振动，考虑将系统共振频率设定为发动机转速激励以下，避开发动机转速的激励。弹簧刚度设计必然考虑到这些点。4.3轴的设计校核与轴承选用 （1） 选择轴的材料选取轴的材料为45钢，调质处理.查文献6表7-1，材料强度极限， 取(2)轴径的初步估算由文献6表7-11取C107， 可得(3)求作用在齿轮上的力 轴上大齿轮5分度圆直径为： 圆周力，径向力和轴向力的大小如下 小轮6分度圆直径为: (4)轴的结构设计图3.1 轴结构设计取较宽齿轮距箱体内壁距离轴承距箱体内壁相邻 齿轮轴向距离10mm,安装齿轮处轴段长比轮毂宽少2 mm。 1)拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度 段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径，轴承型号N418，尺寸 段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位，取轴段直径，轴段长度(比齿轮6轮毂宽少2mm)。段取齿轮右端轴肩低度,取轴环直径110+29=128轴环宽度=10.78mm，段长段用于装齿轮5，左端用轴肩定位，右端采用套筒定位。轴段直径，轴段长(比齿轮5轮毂宽少2mm)。段安装圆柱滚子轴承,轴承型轴承型号NU2218E，尺寸，轴段直径,（齿轮4距离箱体内壁为10mm,齿轮6距内壁为13mm)。 2）轴上零件的周向定位两个齿轮均采用渐开线花键联结，花键适用于载荷较大和定心精度要求较低的静联接和动联接，它的键齿多，工作面总接触面积大，承载能力低，它的键布置对称，轴、毂受力均匀，齿槽浅，应力集中较小，对轴和轮毂的消弱小， 轴端倒角。 (5） 轴的强度效核：1）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图：图3.2 轴计算简图2） 求支反力：水平面： 垂直面： 3） 计算弯矩 水平弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 4) 扭矩： 5） 计算当量弯矩 显然B处为危险截面，故只对该处进行强度效核 轴的材料为45钢，调质处理，查表41得由得 取 4.4 单向离合器的工作原理及计算一般来说，前者使用得更为普遍一些。当然，在自动变速器中，单向离合器的使用还不仅仅局限于执行机构，例如，在液力变矩器的导轮支承处，也采用了单向离合器。单向离合器俗称单向轴承，也是仅能单一方向（顺时针方向或逆时针方向）传动的机械传动基础件。 当动力源驱动被动元件时只能单一方向传动，若动力源转变方向时，（如顺时针变为逆时针方向），被动元 件则会自动脱离不产生任何动力传送的功能。单向离合器有两种运动方式 当单向离合器的动力输出部分（内环或外环）转速比动力源（外环或内环）还快时，离合器处于解脱状态， 内外环没有任何连动关系，此谓单向离合器的单向超越功能。1、保证纺织机械平稳起步 这是离合器的首要功能。在纺织机械起步前，自然要先起动发动机。而纺织机械起步时，纺织机械是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系/它联系着整个纺织机械与发动机刚性地联系，则变速器一挂上档，纺织机械将突然向前冲一下，但并不能起步。这是因为纺织机械从静止到前冲时，产生很大惯性力，对发动机造成很大地阻力矩。在这惯性阻力矩作用下，发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速以下，发动机即熄火而不能工作，当然纺织机械也不能起步。因此，我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后，纺织机械起步之前，驾驶员先踩下离合器踏板，将离合器分离，使发动机和传动系脱开，再将变速器挂上档，然后逐渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合。在接合过程中，发动机所受阻力矩逐渐增大，故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上，而不致熄火。同时，由于离合器的接合紧密程度逐渐增大，发动机经传动系传给驱动纺织机械的转矩便逐渐增加，到牵引力足以克服起步阻力时，纺织机械即从静止开始运动并逐步加速2、保证传动系换档时工作平顺。 已知纺织机械变速箱的最大扭矩可由式: 求得式中： Kw,r/min。在1.11.3之间 ，取=1.16，则N.m后备系数是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度，选择时，应从以下几个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. b. 防止离合器本身滑磨程度过大；c. c. 要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车=1.21.75。结合设计实际情况，故选择=1.5。根据以上情况分析可知，该离合器符合系统工况要求。5 变速器内部主要传动零件的强度校核5.1 传动轴的强度校核按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献1，15-5可知，取，轴的计算应力 MPa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm （3.44）抗扭截面系数 mm （3.45）截面V左侧的弯矩M为 Mpa （3.46）截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa （3.47） 截面上的扭转切应力MPa （3.48）轴的材料为45钢，调质处理。由文献1表可知，MPa，MPa，MPa。由文献1 附表可知，用插入法求出 ，轴按精车加工，由文献1 附图可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理，固得综合系数为 （3.49） 由文献1 ，可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 （3.50） （3.51） （3.52）故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献1附表查取。因， ，又由文献1附图可得轴的材料的敏感系数为 ，故有效应力集中系数按文献1，附为 （3.53） 由文献1附图可得轴的截面形状系数为由文献1附图可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为 所以轴在截面V左侧的安全系数为 故该轴在截面V左侧的强度是足够的。5.2 传动齿轮的强度校核（）校核齿面接触疲劳强度（1）接触应力的计算由文献4表可知，齿面接触应力计算公式，即 （3.28） 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由文献4表可知，取平均分度圆直径 mm 平均分度圆圆周速度 m/s由文献4 图（a）可知，按，得；由文献4 图（b）可知，按，齿轮悬臂布置，；由文献4表可知，； 由文献1表可知，弹性系数； 节点区域系数 计算得， MPa（1） 接触疲劳强度的许用应力由文献4 表可知，许用接触应力计算公式，即 （3.29）确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 最小安全系数 由文献1，10-13可知，计算应力循环系数 由文献1 图10-19可知，查得接触疲劳寿命系数 ， 尺寸系数 工作硬化系数，按 润滑油膜影响系数，计算得， MPa（3）由于MPaMPa，故安全。（）校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根应力的计算由文献4表可知，弯曲应力计算公式，即 （3.30）确定公式内的各计算数值 由文献1表可知， ， 由文献1表可知， ， 计算得， MPa（2）弯曲强度的齿根许用应力 由文献4表可知，齿根许用应力计算公式，即 （3.31）确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限MPa 齿轮的应力修正系数 弯曲强度的最小安全系数 弯曲疲劳寿命系数 ， 弯曲疲劳的尺寸系数计算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 5.3 轴承强度的校核（1）滚动轴承的选择滚动轴承为双列圆锥滚子轴承350324B，由文献2表得KN，KN，。（2）寿命验算 轴承所受支反力合力 N （4.1）对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 ，N由文献2表得， ， N （4.2）按轴承B的受力大小验算 h （4.3）h=年 由于变速器减速器纺织机械无极变速器的运转平稳，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。24 6 结 论本文所设计的是纺织机械用控制式无极变速器的设计，原理比较简单，结构比较复杂，在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。经过近半年努力的设计与计算，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多。在此，向他们表示深深的谢意与美好的祝愿。参考文献1徐灏等.机械设计手册(第2、3册)M(第二版）.北京：机械工业出版社，20032程悦荪.纺织机械用控制式无极变速器的设计M.北京：中国农业出版社，1981 3周纪良.纺织机械传动系统的设计M.北京：机械工业出版社，1991 4吉林工业大学教研室编.纺织机械用控制式无极变速器的构造M.北京：中国农业出版社，19825成大先主编.机械设计手册减（变）速器电机与电器M.北京：化学工业出版社，1999 6朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，20007陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002 8陈立德.机械设计基础课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，20029刘劲.机械制图国家标准M.北京：机械工业出版社，200010陈立周.机械优化设计方法M.北京：冶金工业出版社，1985 11拖拉机编辑部主编.纺织机械用控制式的无极变速器的设计和计算M.上海：上海科学技术出版社，198012周纪良.纺织机械用控制式的无极变速器结构型式和结构图谱J.农业机械学报，1979(2)：47-6313周纪良，孔维恭，于瑞玺.圆柱齿轮承载能力计算方法的研究J.农业机械学报，1988（2）：32-39 14高象平，李齐隆等.行星齿轮变速器零部件优化设计M.广州：广东科技出版社，198715周纪良，孔维恭.直齿圆柱齿轮承载能力的研究和齿轮设计J.拖拉机，1983（3）：12-2116 Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. 致 谢 在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。 经过近半年努力的设计与计算，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。 四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多。在此，向他们表示深深的谢意与美好的祝愿。