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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目：小功率機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2010963019
姓 名： 凌鵬
指導(dǎo)教師： 邱愛(ài)紅
完成日期： 2014年5月29日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 2010963019 姓名： 凌鵬 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 邱愛(ài)紅 系主任： 劉伯希
一、主要內(nèi)容及基本要求
1、設(shè)計(jì)一種以鋼環(huán)作為中間元件的機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器；
2、輸入功率P=1.5kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1400rpm，調(diào)速范圍R=9；
3、完成裝配圖A0#1張，零件圖總量不少于A0#1張；
4、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份；
5、英文文獻(xiàn)翻譯一份，不少于3000Words。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
1、鋼環(huán)式無(wú)級(jí)變速器原理及其結(jié)構(gòu)；
2、變速原理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
熟悉課題及基礎(chǔ)資料
第1周
2
調(diào)研及收集資料
第2周
3
方案設(shè)計(jì)與討論
第3～4周
4
無(wú)級(jí)變速器布局設(shè)計(jì)
第5周
5
無(wú)級(jí)變速器總裝配圖設(shè)計(jì)
第6~9周
6
無(wú)級(jí)變速器零件圖設(shè)計(jì)
第10周
7
撰寫說(shuō)明書
第11周
8
英文文獻(xiàn)翻譯，答辯
第12周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 阮忠唐. 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.
[2] 阮忠唐.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)與選用指南[M].化學(xué)工業(yè)出版社.
[3] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷[M].機(jī)械工業(yè)出版社.
[4] 毛謙德.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)第3版[M].機(jī)械工業(yè)出版社.
[5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第2卷[M].機(jī)械工業(yè)出版社.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 2010963019 姓名 凌鵬 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
該論文符合培養(yǎng)目標(biāo)，基本達(dá)到學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)的基本要求和綜合訓(xùn)練的目的；難度、份量適當(dāng)，具有一定的查閱文獻(xiàn)和綜合歸納資料的能力；立論較為正確，符號(hào)統(tǒng)一，文字、圖表格式一致，程序表述較為規(guī)范。但
綜合概況能力一般；論文內(nèi)容有一定的參考意義，但創(chuàng)新之處和實(shí)際應(yīng)用
中仍需探討。工作量較為飽滿，論文篇幅、圖紙等基本達(dá)到要求。
評(píng)閱人：
年 月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)
學(xué)號(hào)：2010963019 姓名： 凌鵬 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 28 頁(yè) 圖 表 7 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 小功率機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要：
設(shè)計(jì)一種以鋼環(huán)作為中間元件的機(jī)械摩擦式無(wú)級(jí)變速器，比較和選擇合適的方案
并進(jìn)行摩擦式無(wú)級(jí)變速器的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)參數(shù)：輸入功率P=1.5kw，輸入轉(zhuǎn)速
n=1400rpm，調(diào)速范圍R=9。設(shè)計(jì)要求：安裝拆卸要方便，外觀勻稱，美觀，調(diào)節(jié)要靈
活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速。對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)度和壽
命校核。
這種變速器的主要結(jié)構(gòu)是在兩根平行的軸上分別裝在兩對(duì)可分離錐輪，一個(gè)沒(méi)有
支承的鋼環(huán)緊套在兩隊(duì)錐輪之間，依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力將輸入軸的動(dòng)力經(jīng)輸
出軸輸出。鋼環(huán)分離錐式無(wú)級(jí)變速器中鋼環(huán)具有自動(dòng)加壓作用，可以對(duì)稱調(diào)速，而且
其機(jī)械特性近視與恒功率特性。調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪由小齒輪帶動(dòng)調(diào)節(jié)套上的齒條，使
調(diào)節(jié)套向右移動(dòng)，通過(guò)拉桿使錐輪的支承套帶動(dòng)錐輪也向右同步移動(dòng)，這樣使主動(dòng)側(cè)
錐輪的工作直徑Di增大（減小），而從動(dòng)側(cè)錐輪的工作直徑D2減少（增大），從而達(dá)
到變速的目的。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
該生在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)、獨(dú)立工作能力較強(qiáng)。計(jì)算機(jī)操作較熟練。勞動(dòng)紀(jì)律性較強(qiáng)，工作較認(rèn)真。能如期完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)方案基本正確，圖面質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)尚合理。設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫較認(rèn)真，具有一定的專業(yè)英文文獻(xiàn)閱讀與翻譯能力。同意其參加答辯。
建議成績(jī)?cè)u(píng)定為：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目 錄
摘要 7
Abstract: 8
第一章 緒論 9
§1.2 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用 10
§1.3機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的選用和潤(rùn)滑密封 12
§1.4 本文的主要內(nèi)容及要求 14
第二章 摩擦無(wú)級(jí)變速器的機(jī)械特性加壓裝置和調(diào)速機(jī)構(gòu) 15
§2.1 機(jī)械特性 15
§2.2 調(diào)速操縱機(jī)構(gòu) 16
§2.3 加壓裝置 17
第三章 摩擦式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明和計(jì)算過(guò)程 18
§3.1 摩擦機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的工作原理 18
§3.2 摩擦無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn) 19
§3.3 錐輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
§3.4 鋼環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23
1、鋼環(huán)尺寸和參數(shù)的確定 23
2、強(qiáng)度驗(yàn)算 25
§3.5 軸系的設(shè)計(jì) 26
§3.6 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
第四章 主要零件的校核 29
§4.1 ．輸出，輸入軸的校核 29
§4.2 . 軸承的校核 30
總 結(jié) 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn)資料 33
摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
在某種控制的作用下，使機(jī)器的輸出軸轉(zhuǎn)速可在兩個(gè)極值范圍內(nèi)連續(xù)變化的無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)隨著機(jī)械、材質(zhì)及加工工藝的高速發(fā)展和其需求量日益增多而得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。無(wú)級(jí)變速器的主動(dòng)和從動(dòng)兩根軸通過(guò)傳遞轉(zhuǎn)矩的中間介質(zhì)（機(jī)械構(gòu)件、流體、電磁流等）把兩根軸直接或間接地聯(lián)系起來(lái)并傳遞動(dòng)力。當(dāng)對(duì)主、從動(dòng)軸的聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行控制時(shí)，則兩軸間的傳動(dòng)比發(fā)生變化（在兩極值范圍內(nèi)連續(xù)而任意地變化）。用機(jī)械構(gòu)件作為中間介質(zhì)的為機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，其包括摩擦式和脈動(dòng)式。無(wú)級(jí)變速器與定傳動(dòng)比傳動(dòng)及有級(jí)變速傳動(dòng)（它只有有限的幾種傳動(dòng)比）相比，其優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)工作需要在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換速度，以適應(yīng)輸出轉(zhuǎn)速和外界負(fù)載變化的要求，摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器依靠傳動(dòng)元件之間的摩擦進(jìn)行傳動(dòng)，鋼材材質(zhì)、加工工藝水平和潤(rùn)滑油料品質(zhì)等因素是摩擦式機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器不斷發(fā)展的重要保證。本文通過(guò)查閱相關(guān)的諸多文獻(xiàn)和書籍手冊(cè)等進(jìn)行鋼環(huán)式無(wú)級(jí)變速器原理及其結(jié)構(gòu)、變速原理的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)的研究，并對(duì)摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可直接作為設(shè)計(jì)文件或指導(dǎo)文件進(jìn)行生產(chǎn)加工。
關(guān)鍵詞：無(wú)級(jí)變速器；摩擦式；傳動(dòng)；潤(rùn)滑；
The structure design of CVT machine of friction type
Abstract:
Under the action of some kind of control which can make the output of the machine spindle speed in two extreme CVT within the framework of the continuous variation of the transmission with the high-speed development of machinery, materials and processing technology and its demand is growing and is widely used and CVT transmission of the driving and driven by passing two shaft torque in the middle of the medium (mechanical components, fluid, electromagnetic flow, etc.), the two shaft linked directly or indirectly, and transfer power.When were related to the Lord, driven shaft to control, is the ratio between the two axis change (within the scope of the two extreme consecutive and arbitrarily change).With mechanical components as a medium for mechanical CVT, among which include friction and pulsation.CVT and constant transmission ratio transmission and continuously variable transmission (it's only a limited number of transmission ratio), compared to its advantage is the ability to work according to the need to continuous transformation rate within a certain scope, to adapt the demand of output speed and external load, the friction type CVT depend on mechanical transmission device for transmission, the friction between the steel material, processing technology level and the quality of lubricating oil is factors such as friction type mechanical stepless transmission the important guarantee of continuous development.This article through the consult literature and books, manuals, etc for the steel ring type stepless transmission principle and structure, the realization of the principle of variable speed drive structure research, and the friction type mechanical CVT structure design, can be directly as a guide for design documents or files for production and processing.
Keyword:CVT;Friction type;Transmission;Lubrication;
38
第一章 緒論
§1.1機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展背景及現(xiàn)狀
無(wú)級(jí)變速器在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實(shí)現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)以及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成，無(wú)級(jí)變速器分為機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，電力傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器三種。本設(shè)計(jì)任務(wù)要求把無(wú)級(jí)變速器安裝在自行車上，采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，本文主要介紹機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展概況。
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器最早是出現(xiàn)在十九世紀(jì)九十年代，到二十世紀(jì)三十年代逐漸開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，由于材質(zhì)與工藝等方面的技術(shù)發(fā)展緩慢導(dǎo)致了無(wú)級(jí)變速也發(fā)展遲緩，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是七十年代以后，隨著先進(jìn)的冶煉和熱處理技術(shù)，精密加工和數(shù)控機(jī)床技術(shù)以及牽引傳動(dòng)理論與高品質(zhì)油的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了許多研制和生產(chǎn)無(wú)級(jí)變速器的限制因素，同時(shí)，生產(chǎn)工藝流程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化以及機(jī)械工作性能的改進(jìn)，都促進(jìn)了無(wú)級(jí)變速器的快速發(fā)展，在不同的領(lǐng)域，大量機(jī)器設(shè)備需要采用無(wú)級(jí)變速，尤其在汽車行業(yè)需求更為突出，因此，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器得到廣泛迅速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)無(wú)級(jí)變速器大約在二十世紀(jì)六十年代前后起步，當(dāng)時(shí)主要是作為專業(yè)機(jī)械配套零部件，用于專業(yè)機(jī)械廠進(jìn)行仿制和生產(chǎn)，如用于紡織機(jī)械的齒鏈?zhǔn)?，化工機(jī)械的多盤式以及切削機(jī)床的Kopp型無(wú)級(jí)變速器等，但品種規(guī)格不多，產(chǎn)量不大，年產(chǎn)量?jī)H數(shù)千臺(tái)。直至八十年代中期以后，隨著國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展，對(duì)各種類型機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的需求大幅度增加，專業(yè)廠才開(kāi)始建立并進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)，一些高等院校也開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究工作，又經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展，由于真空冶煉技術(shù)的應(yīng)用、超精密工藝的日臻完善以及潤(rùn)滑油料摩擦特性方面的改進(jìn)，使得機(jī)械無(wú)級(jí)變速器已經(jīng)系列化生產(chǎn)，并以通過(guò)部件的形式供應(yīng)于市場(chǎng)，近十年來(lái)，由于能源危機(jī)的出現(xiàn)，人們對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在交通運(yùn)輸工具上應(yīng)用又進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成效。
摩擦式無(wú)級(jí)變速器是機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)中的常用部件之一，它依靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)，所以它基本上由傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的摩擦變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、保證產(chǎn)生摩擦力所需的加壓裝置和實(shí)現(xiàn)變速的調(diào)速機(jī)構(gòu)三部分組成。近年來(lái)摩擦式無(wú)級(jí)變速器在國(guó)外獲得了較快的發(fā)展，其傳動(dòng)功率從幾十到幾千瓦，并可在接近于0~10000轉(zhuǎn)/分的輸出速度下工作，效率約為75%到95%，與傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)及皮帶傳動(dòng)相比，不僅可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速而且傳動(dòng)零件的形狀比較簡(jiǎn)單無(wú)需很高的精度因此加工費(fèi)用較低，現(xiàn)已獲得人們普遍地重視。目前國(guó)內(nèi)使用的摩擦式無(wú)級(jí)變速裝置大多屬于直接傳動(dòng)式、中間元件式、行星傳動(dòng)式三種類型：主、從動(dòng)摩擦元件直接接觸傳動(dòng)的直接傳動(dòng)式，主、從動(dòng)元件通過(guò)中間元件進(jìn)行傳動(dòng)的中間元件式，以及中間元件作行星運(yùn)動(dòng)的行星傳動(dòng)式。調(diào)速結(jié)構(gòu)則分為一元件相對(duì)于另一元件沿接觸面移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)（或偏轉(zhuǎn)）兩種形式。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和形式是提高傳動(dòng)構(gòu)件受力的均勻性和傳動(dòng)平穩(wěn)性及效率的關(guān)鍵，其速比的變換則通過(guò)改變主動(dòng)輪從動(dòng)輪和中間構(gòu)件三者的相對(duì)位置來(lái)獲得，這些摩擦式無(wú)級(jí)變速器的缺點(diǎn)主要是傳動(dòng)效率低、運(yùn)行中難以保持穩(wěn)定的速比、變速操作困難在高速運(yùn)行時(shí)變速易使傳動(dòng)零件過(guò)早的磨損以及對(duì)于低速大扭矩傳動(dòng)傳動(dòng)裝置的體積與重量較大。
目前對(duì)摩擦無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)機(jī)理研究得并不充分，有待深入研究。選擇和發(fā)展新的潤(rùn)滑劑，以進(jìn)一步提高摩擦拖動(dòng)率；研究具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及其優(yōu)化問(wèn)題，突破瓶頸，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速器新的突破，真正做到廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
§1.2機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特征和應(yīng)用
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是一種傳動(dòng)裝置，其功能特征主要是：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實(shí)現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以滿足機(jī)器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各種不同工況的要求；其結(jié)構(gòu)特征主要是：需由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)及加壓裝置或輸出機(jī)構(gòu)三部分組成。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、傳動(dòng)效率高、恒功率特性好、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，因此，能適應(yīng)變工況工作、簡(jiǎn)化傳動(dòng)方案，節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等要求，在工業(yè)界受到越來(lái)越多的重視和采用。目前已經(jīng)較多地應(yīng)用于車輛、拖拉機(jī)和工程機(jī)械、船舶、機(jī)床、輕紡化工業(yè)機(jī)械、起重機(jī)械和試驗(yàn)設(shè)備中。
CVT，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，零件少，與AT比較具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。但CVT的缺點(diǎn)也是明顯的，就是傳動(dòng)帶很容易損壞，不能承受較大的載荷，只能限用于在一升排量左右的低功率和低扭矩汽車，因此在自動(dòng)變速器占有率約4%以下。近年來(lái)經(jīng)過(guò)各大汽車公司的大力研究，情況有所改善。CVT將是自動(dòng)變速箱的發(fā)展方向。機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)主要是：轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動(dòng)率小，工作可靠，具有恒功率機(jī)械特性，傳動(dòng)效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，價(jià)格相對(duì)便宜；但零部件加工及潤(rùn)滑要求較高，承載能力較低，抗過(guò)載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動(dòng)。機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的適用范圍廣，有在驅(qū)動(dòng)功率不變的情況下，因工作阻力變化而需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力矩者（如化工行業(yè)中的攪拌機(jī)械，即需要隨著攪拌物料的粘度、阻力增大而能相應(yīng)減慢攪拌速度）；有根據(jù)工況要求需要調(diào)節(jié)速度者（如起重運(yùn)輸機(jī)械要求隨物料及運(yùn)行區(qū)段的變化而能相應(yīng)改變提升或運(yùn)行速度，食品機(jī)械中的烤干機(jī)或制藥機(jī)械要求隨著溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移速度）；有為獲得恒定的工作速度或張力而需要調(diào)節(jié)速度者（如斷面切削機(jī)床加工時(shí)需保持恒定的切削線速度，電工機(jī)械中的繞線機(jī)需保持恒定的卷繞速度，紡織機(jī)械中的漿紗機(jī)及輕工機(jī)械中的薄膜機(jī)皆需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保證恒定的張力等）；有為適應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)中各種工況、工位、工序或單元的不同要求而需協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及需要配合自動(dòng)控制者（如各種各樣半自動(dòng)或自動(dòng)的生產(chǎn)、操作或裝配流水線）；有為探求最佳效果而需變換速度者（如試驗(yàn)機(jī)械或李心機(jī)需調(diào)速以獲得最佳分離效果）；有為節(jié)約能源而需進(jìn)行調(diào)速者（如風(fēng)機(jī)、水泵等）；此外，還有按各種規(guī)律的或不規(guī)律的變化而進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或程序控制等。
摩擦式無(wú)級(jí)變速器，它靠旋轉(zhuǎn)體間的接觸摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力,通過(guò)改變輸入、輸出的作用半徑，連續(xù)地改變了傳動(dòng)比。摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器主要由壓緊的主動(dòng)裝置、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成。帶錐度的主動(dòng)輪和壓盤被一組碟形彈簧壓緊，輸入軸與主動(dòng)輪用鍵聯(lián)接，而組成壓緊的主動(dòng)裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪內(nèi)側(cè)夾在壓緊的主動(dòng)輪和壓盤之間，外側(cè)夾在帶錐度的固定環(huán)和調(diào)速凸輪之間，而組成摩擦副；當(dāng)壓緊的主動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦輪就做純滾動(dòng)，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動(dòng)，因此，摩擦輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)作公轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)行星摩擦輪的中心軸及滑塊軸承而帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)調(diào)速凸輪改變角向位置的同時(shí)，調(diào)速凸輪的端面曲線經(jīng)平面彈子夾和固定凸輪的端面曲線作用，使調(diào)速凸輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而均勻改變調(diào)速凸輪和固定環(huán)之間的間隔，使錐度行星摩擦輪產(chǎn)生徑向移動(dòng)。最后均勻地改變了行星摩擦輪與主動(dòng)輪、壓盤及固定環(huán)、調(diào)速凸輪摩擦處的工作半徑，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的無(wú)級(jí)變速。
摩擦式無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)的工作能力主要取決于傳動(dòng)元件和壓緊裝置的工作能力，其失效形式主要是傳動(dòng)元件和加壓元件的疲勞點(diǎn)蝕、膠合、磨損及壓潰。摩擦式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)元件及加壓元件均采用高硬度合金鋼制成，在潤(rùn)滑充分的條件下工作。傳動(dòng)元件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，接觸點(diǎn)的位置在不斷地變化，因此，在這些接觸，通常發(fā)生與齒輪傳動(dòng)相似的點(diǎn)上應(yīng)力是屬于交變的接觸應(yīng)力（通常高達(dá)1000~2500MPa）疲勞點(diǎn)蝕破壞和磨損，帶來(lái)的后果是傳動(dòng)出現(xiàn)振動(dòng)、沖擊和噪聲，最終導(dǎo)致不能工作。加壓元件上的接觸應(yīng)力屬于靜應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力，但由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，其接觸應(yīng)力值更高于傳動(dòng)元件，因而其失效形式是表面壓潰（或塑性流動(dòng)）和疲勞點(diǎn)蝕。
綜上所述，可以看出采用無(wú)級(jí)變速器，尤其是配合減速傳動(dòng)時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其變速范圍與輸出轉(zhuǎn)矩，能更好的適應(yīng)各種工況要求，使之效能最佳，在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換需要，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化、自動(dòng)化等各方面皆具有顯著的效果。無(wú)級(jí)變速器目前已成為一種基本的通用傳動(dòng)形式，應(yīng)用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機(jī)床、電工、起重運(yùn)輸?shù)V山冶金、工程、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及試驗(yàn)等各類機(jī)械。
§1.3機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的選用和潤(rùn)滑密封
一、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的選用
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的種類繁多，在設(shè)計(jì)和選用時(shí)，必須綜合考慮實(shí)際使用條件與變速器的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。使用條件包括：工作機(jī)械的變速范圍；最高速時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩和功率；最常使用的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；負(fù)載變動(dòng)情況；使用時(shí)間（時(shí)/日）；升速與降速情況；啟、制動(dòng)頻繁程度；有無(wú)正反向使用要求及其頻繁程度；換算到變速器輸出軸上的工作機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。對(duì)于變速器本身來(lái)說(shuō)，主要是考慮其功率和運(yùn)動(dòng)特性，在仔細(xì)考慮了上述因素后，正確地選用無(wú)級(jí)變速器的尺寸、容量及類型。
①.對(duì)于機(jī)械特性
選擇變速器的類型時(shí)，應(yīng)首先明確機(jī)械本身在整個(gè)變速器范圍內(nèi)對(duì)功率或轉(zhuǎn)矩的要求。然后結(jié)合各種無(wú)級(jí)變速器的功率（或轉(zhuǎn)矩）特性曲線進(jìn)行選用。例如：機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)在全變速范圍內(nèi)，傳動(dòng)功率基本恒定，這時(shí)只能選用Kopp-K、Kopp-B、FU型和寬三角帶式無(wú)級(jí)變速器。對(duì)于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，則要求在相當(dāng)寬的變速范圍內(nèi)傳遞恒定轉(zhuǎn)矩，而不要求恒功率特性；這時(shí)可考慮采用OM、NS和RC型等變速器。當(dāng)然，滿足恒功率使用要求的無(wú)級(jí)變速器亦可用于恒轉(zhuǎn)矩的使用場(chǎng)合。因?yàn)楹愎β市蜔o(wú)級(jí)變速器的變速范圍都比較小，遠(yuǎn)不及恒轉(zhuǎn)矩型者，所以不適用機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。
②.對(duì)于轉(zhuǎn)速特性
（1）轉(zhuǎn)速范圍：機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速范圍也是選擇無(wú)級(jí)變速器類型的重要依據(jù)。因此，必須了解各種無(wú)級(jí)變速器的輸出轉(zhuǎn)速范圍，以免在機(jī)械傳動(dòng)鏈中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速猛降或者相反的不合理現(xiàn)象。
（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性：脈動(dòng)式和齒鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器的輸出角速度有一定的不均勻性，因而不適用于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求的場(chǎng)合，如磨床主傳動(dòng)系統(tǒng)。
③.對(duì)于安裝場(chǎng)地要求
（1）由于各種機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理不同，因此，在相同的傳動(dòng)功率情況下，其體積將有很大差異。分離傳動(dòng)的機(jī)械對(duì)變速器沒(méi)有嚴(yán)格要求；而集中傳動(dòng)時(shí)將十分重視體積問(wèn)題，這就有必要了解各種無(wú)級(jí)變速器的功率容積比率。
（2）各種無(wú)級(jí)變速器的輸出軸與輸入軸線的相對(duì)位置有所不同。有的是同軸線的；有的兩軸平行并有一定距離要求；還有一些無(wú)級(jí)變速器的輸出軸于輸入軸是相交或交錯(cuò)的；選用時(shí)應(yīng)注意這些問(wèn)題。
（3）某些機(jī)器要求變速器臥式安裝，而另一些機(jī)器則要求立式裝配，這時(shí)必須考慮無(wú)級(jí)變速器立式安裝的可能性。如齒鏈?zhǔn)?、寬三角帶式無(wú)級(jí)變速器就不適合在軸線與地面呈垂直狀態(tài)下使用。
（4）某些使用場(chǎng)合，對(duì)清潔、塵埃問(wèn)題要求十分嚴(yán)格。如果某種無(wú)級(jí)變速器從功率特性和轉(zhuǎn)速范圍考慮是適用的，但不能滿足清潔要求，則仍不可用，如開(kāi)式帶式無(wú)級(jí)變速器由于帶的磨損將會(huì)污染環(huán)境。
④.對(duì)于操作要求
（1）調(diào)速：少數(shù)無(wú)級(jí)變速器既可在停車時(shí)變速，也可在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中調(diào)速，而大多數(shù)無(wú)級(jí)變速器則只能在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中才能調(diào)速，在使用時(shí)，必須按操作要求進(jìn)行工作。
（2）調(diào)速時(shí)間、手輪上使用的最大力矩。
（3）手輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系等。
⑤.其它問(wèn)題
如振動(dòng)、噪聲、溫升、滑動(dòng)率、空載功率以及遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制的可能性等。
對(duì)于上述這些問(wèn)題予以綜合考慮，根據(jù)我的功率、轉(zhuǎn)速、調(diào)速比等數(shù)據(jù)，選定鋼環(huán)式無(wú)級(jí)變速器。
二、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的潤(rùn)滑與密封
①.潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油
a.潤(rùn)滑方式
一般的金屬摩擦式無(wú)級(jí)變速器靠浸油飛濺潤(rùn)滑。這種潤(rùn)滑方式的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需另加潤(rùn)滑裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。但在啟動(dòng)前必須檢查油位，停車時(shí)必須保證油位在標(biāo)準(zhǔn)線上。如果油量過(guò)多，則在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)引起空載功率增大、油溫升高以至傳動(dòng)力矩不足等現(xiàn)象。
b.潤(rùn)滑油
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器是按摩擦傳動(dòng)的 實(shí)現(xiàn)調(diào)速并傳遞動(dòng)力的，因此它所采用的潤(rùn)滑油與普通的齒輪箱用油不同，必須按照原設(shè)計(jì)要求或說(shuō)明書上的規(guī)定，采用專用無(wú)級(jí)變速器油。若用普通機(jī)油代替，則將不能使無(wú)級(jí)變速器充分發(fā)揮作用，甚至?xí)档褪褂脡勖?，因此，必須十分重視機(jī)械無(wú)級(jí)變速器使用的油液。1）傳遞動(dòng)力在變速器結(jié)構(gòu)參數(shù)已定的前提下，油的品質(zhì)將成為機(jī)械能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)和滿足工作要求的關(guān)鍵。2）減輕摩擦部件的磨損 3）吸收、散發(fā)集積在摩擦部位的熱量4）清洗摩擦件表面 機(jī)械無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)件的表面是經(jīng)過(guò)精密加工的，工作過(guò)程如有灰塵或磨屑停留在工作表面上，將會(huì)很快損傷摩擦表面，必須依靠潤(rùn)滑油將這些不清潔物及時(shí)排除。
對(duì)無(wú)級(jí)變速器專用油的要求:1）摩擦特性好；2）適當(dāng)?shù)恼扯群驼扯戎笖?shù)；3）剪切、氧化安定性好；4）抗泡性好；5）油膜強(qiáng)度高。
②機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的密封
要使機(jī)械無(wú)級(jí)變速器在長(zhǎng)時(shí)期工作后，仍能保持原有的工作精度，必須有良好的密封裝置。對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)或只傳遞運(yùn)動(dòng)而受力極小的無(wú)級(jí)變速裝置來(lái)說(shuō)，密封裝置的主要作用是保護(hù)軸承。閉式金屬摩擦型無(wú)級(jí)變速器的密封裝置，除用來(lái)防止外界塵埃等浸入軸承外，更重要的是，防止油液外漏。對(duì)于閉式無(wú)級(jí)變速器，如果密封不好，油液不斷外漏將使油池中的油量不斷減少，必然使各部件的正常潤(rùn)滑受到影響，溫升大大增高，以至不能正常共組。此外，油液的外漏也影響工作場(chǎng)所的清潔衛(wèi)生。
對(duì)于工作環(huán)境惡劣和輸出軸轉(zhuǎn)速很高的變速器，除采用毛氈或皮碗密封之外，還可考慮采用甩油擋板或迷宮密封結(jié)構(gòu)。
此外，由于閉式變速器大多數(shù)具有較大的端蓋，油面高度超過(guò)止口位置，因此除了注意軸承部件密封之外，對(duì)端蓋處的密封問(wèn)題也必須給予重視，應(yīng)合理設(shè)計(jì)端蓋與變速箱體的結(jié)合面，同時(shí)在接合縫隙處應(yīng)涂抹密封封膠。
§1.4本文的主要內(nèi)容及要求
1、比較和選擇合適的方案并進(jìn)行摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
設(shè)計(jì)參數(shù)：輸入功率P=1.5kw，輸入轉(zhuǎn)速n=1400rpm，調(diào)速范圍R=9。
設(shè)計(jì)要求：安裝拆卸要方便；外觀要?jiǎng)蚍Q，美觀；調(diào)速要靈活，調(diào)速過(guò)程中不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)級(jí)調(diào)速；關(guān)鍵部件滿足強(qiáng)度和壽命要求。
2、對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核；
3、用CAD繪圖軟件繪制裝配圖及零件圖。
第二章 摩擦無(wú)級(jí)變速器的機(jī)械特性加壓裝置和調(diào)速機(jī)構(gòu)
§2.1機(jī)械特性
（一）機(jī)械特性及其類型
無(wú)極變速器在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，其輸出軸上的轉(zhuǎn)矩M2或功率N2與轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系稱為機(jī)械特性。它常以n2為橫坐標(biāo)，M2或N2為縱坐標(biāo)的平面曲線M2=M（n2）或N2=N（n2）來(lái)表示。
M2=M（n2）曲線上任一點(diǎn)（如圖2-1中的A點(diǎn)）切線斜率的負(fù)值，稱為傳動(dòng)的機(jī)械特性在該工況時(shí)的剛度系數(shù)k（或傳動(dòng)剛度）
K= - =tan
由上式可見(jiàn)，傳動(dòng)剛度k也就是輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)輸出轉(zhuǎn)速的變化率，所以若特性曲線上各點(diǎn)的k值愈大，變化率對(duì)應(yīng)也愈大，隨著n2的下降，M2值上升得就愈快。反之n2上升時(shí)，M2值下降也愈快。
外界負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化對(duì)輸出轉(zhuǎn)速的影響較小。這種機(jī)械特性相對(duì)來(lái)說(shuō)就較“硬”。相反地，如果特性曲線上各點(diǎn)的剛度系數(shù)很小。則外界負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小變動(dòng)，就足以引起轉(zhuǎn)速巨大的變動(dòng)，這種機(jī)械特性就很“軟”。
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的機(jī)械特性，大致上可以歸納為下列三種：
1.恒功率特性．如圖2-2中的實(shí)線所示，其特性是傳動(dòng)中輸出功率保持不變，即
N2=cM2 n2=常量
式中 c ——有關(guān)常數(shù)。
圖2-1 機(jī)械特性及剛性系數(shù)
圖2-2恒功率與恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性
—————表示恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性
表示恒功率機(jī)械特性
這時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速呈雙曲線關(guān)系，有“硬”的機(jī)械特性。特別是在低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，載荷的變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響很小。工作中有很高的穩(wěn)定性，能充分利用原動(dòng)機(jī)的全部功率。
2. 恒轉(zhuǎn)矩特性．如圖2-2中虛線所示，由于輸出轉(zhuǎn)矩M2為常量，因此，其輸出功率與輸出轉(zhuǎn)速成正比變化，剛度系數(shù)k=0，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于其輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速立即下降，甚至引起打滑和運(yùn)轉(zhuǎn)中斷，不能充分利用原動(dòng)機(jī)的輸入功率。
3. 變功率、變轉(zhuǎn)矩特性．變速其的輸出轉(zhuǎn)速隨其負(fù)載轉(zhuǎn)矩和功率的變化而變化，其變化規(guī)律復(fù)雜多樣，通常以試驗(yàn)方法來(lái)確定。
（二）容許輸出特性
無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)能力受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度條件等因素的限制。我們把變速器在調(diào)速過(guò)程中有強(qiáng)度條件所限定的、變速器所能提供的轉(zhuǎn)矩（或功率）與輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為容許輸出特性。通常是對(duì)變速器的薄弱傳動(dòng)元件，取其工作應(yīng)力等于許用應(yīng)力，按不同位置逐點(diǎn)計(jì)算出其所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩和功率，便可畫出容許輸出特性曲線[M2]=[M](n2)或[N2](n2)。至于實(shí)際上輸出了多大的功率和轉(zhuǎn)矩，則需視具體工作情況而定。
§2.2調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)
（一）常用操縱機(jī)構(gòu)的型式
調(diào)速操縱機(jī)構(gòu)的作用是：根據(jù)工作要求以手動(dòng)或自動(dòng)控制方式，改變滾動(dòng)體間的尺寸比例關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。同時(shí)通過(guò)速度表盤上的指針直接指出任一調(diào)速位置時(shí)的輸出速度（或傳動(dòng)比）。
1. 通過(guò)使?jié)L動(dòng)體移動(dòng)來(lái)改變工作半徑的。主要用于兩滾動(dòng)體的母線均為直線的情況，且兩輪的回轉(zhuǎn)軸線平行或相交，移動(dòng)的方向是兩輪的接觸線方向。
2. 通過(guò)使?jié)L動(dòng)體的軸線偏轉(zhuǎn)來(lái)改變工作半徑。主要用于兩滾動(dòng)體之一的母線為圓弧的情況。
§2.3加壓裝置
加壓裝置是影響無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)性能與承載能力的關(guān)鍵部件，應(yīng)予正確地設(shè)計(jì)。
（一）、壓緊力的確定
加壓裝置的任務(wù)是使?jié)L動(dòng)體彼此相互壓緊，并在接觸區(qū)產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)哪Σ亮Γ?
F=fQ=kfP，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
（二）、加壓裝置的特性，分類及位置配置
1.加壓裝置的特性和分類
加壓裝置所提供的壓緊力與變速器輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系，稱為加壓特性。
變速傳動(dòng)所需的加壓特性取決于摩擦傳動(dòng)的形式及其機(jī)械特性。通常，它與輸出軸的轉(zhuǎn)矩，功率，轉(zhuǎn)速和工作半徑等有關(guān)。
（三）、恒壓式加壓裝置
恒壓式加壓裝置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于布置，能防止過(guò)載，但由于其壓緊力是恒定的，為使傳動(dòng)可靠，壓緊力的大小必須按最大負(fù)載來(lái)調(diào)整，所以滾動(dòng)體，軸及軸承等始終處于很大的壓緊力作用。對(duì)效率和壽命等均不利。
（四）、自動(dòng)加壓裝置
大多數(shù)無(wú)級(jí)變速器均采用自動(dòng)加壓裝置，其壓緊力與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成反比變化，可減少滑動(dòng)，提高傳動(dòng)效率和壽命，便于實(shí)現(xiàn)恒功率傳動(dòng)以充分利用動(dòng)力，但不能防止過(guò)載，因而應(yīng)設(shè)置限制過(guò)載的安全聯(lián)軸器等過(guò)載保護(hù)裝置。即使在自動(dòng)加壓裝置中，仍應(yīng)有一剛性適當(dāng)?shù)膹椈梢员３忠粋€(gè)經(jīng)常的預(yù)緊力，使其能迅速安全的起動(dòng)
第三章 摩擦式無(wú)級(jí)變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明和計(jì)算過(guò)程
§3.1摩擦機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的工作原理
這種變速器的典型結(jié)構(gòu)如圖3-1.在平行的主，從動(dòng)軸1和4上分別裝著兩對(duì)可分離錐輪8.10和2，3；一個(gè)沒(méi)有支承的鋼環(huán)9緊套在兩對(duì)錐輪之間（當(dāng)兩軸線在同一水平面上時(shí)，環(huán)在重力作用下貼附于兩對(duì)錐輪上，而當(dāng)兩軸線在同一鉛垂平面內(nèi)時(shí)，則應(yīng)使環(huán)與兩對(duì)錐輪間有一定的過(guò)盈，以保證一定的預(yù)緊力），錐輪2，8與軸4，1用花鍵相聯(lián)，并可在軸上作軸向移動(dòng)；錐輪3，10則用平鍵固聯(lián)于軸4，1上；依靠鋼環(huán)與錐輪之間的摩擦力將軸1的動(dòng)力傳給軸4而輸出。
圖3-1 鋼環(huán)分離錐輪式無(wú)級(jí)變速器
a) 結(jié)構(gòu)圖 b）拉桿局部示意圖
1— 主動(dòng)軸 2、3—從動(dòng)錐輪 4—從動(dòng)軸 5—拉桿 6—調(diào)節(jié)套
7—小齒輪 8、10—主動(dòng)錐輪 9—鋼環(huán) 11、12—銷
13—棘輪 14—止動(dòng)銷
1.調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪由小齒輪7帶動(dòng)調(diào)節(jié)套6上的齒條，使6向右（左）移動(dòng)，通過(guò)拉桿5（參見(jiàn)圖3—1b）使錐輪2的支承套帶著2也向右（左）同步移動(dòng)，這樣使主動(dòng)側(cè)錐輪的工作直徑D1增大（縮?。?，而從動(dòng)側(cè)錐輪的工作直徑D2減小（增大），從而達(dá)到變速的目的。
2.鋼環(huán)與主，從動(dòng)錐輪之間的初始間隙（或過(guò)盈），可以通過(guò)拉桿5來(lái)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)，松開(kāi)止動(dòng)銷14，轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿，其左端的螺紋使錐輪2和8的軸向相對(duì)位置發(fā)生變化，當(dāng)獲得所需的間隙后，將止動(dòng)銷插入拉桿右端棘輪13的齒間而定位，這種調(diào)節(jié)工作在開(kāi)始調(diào)整時(shí)進(jìn)行。
§3.2摩擦無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)
鋼環(huán)分離錐輪式無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn)：
（1） 鋼環(huán)具有自動(dòng)加壓作用，傳動(dòng)元件與加壓元件合為一體，不需另設(shè)加壓裝置，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，制造也容易；
（2） 對(duì)稱調(diào)速，可作升速及降速變速傳動(dòng)，其變速范圍為10（最大可達(dá)16）,其極限傳動(dòng)比為0.3~3.2；
（3） 由于錐輪的錐頂與鋼環(huán)內(nèi)錐頂點(diǎn)不重合，且錐頂距較大，因而幾何滑動(dòng)較大，傳動(dòng)效率低（η=0.7~0.85），為了減少幾何滑動(dòng)與提高傳動(dòng)效率，常采取點(diǎn)接觸的結(jié)構(gòu)形式；
（4） 其機(jī)械特性近似于恒功率特性；其傳動(dòng)功率可達(dá)10kw；為了提高承載能力，錐輪以增大當(dāng)量曲率半徑；
（5） 使用時(shí)常將其配置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，并讓傳動(dòng)元件在油中運(yùn)行；
（6） 錐輪及鋼環(huán)均用GCr15制成，工作表面硬度不低于HRC58~64，并經(jīng)磨制，表面光潔度在8以下。
§3.3錐輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1） 材料的選取.
由于鋼環(huán)和錐輪都需要一定的強(qiáng)度和硬度，且兩者相對(duì)滑動(dòng)較大，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得鋼環(huán)和錐輪均用GCr15，表面硬度HRC58~64，摩擦系數(shù)f=0.04；查材料力學(xué)得，許用接觸應(yīng)力：點(diǎn)接觸[σj]=22000kgf/cm2 線接觸[σ]=18000kgf/cm2 。主，從動(dòng)軸采用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
表3-1 閉式傳動(dòng)中許用接觸應(yīng)力[σj]值
查《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器》書，預(yù)選有關(guān)參數(shù)如下：Cr=1.90，c=0.9,Ψ=3.0，錐頂角=120度。
（2）按點(diǎn)接觸情況計(jì)算錐輪最小工作直徑Dmin。
cosθ=
==0.6175
按cosθ=0.617591查《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器》書表中（1-2）得(αβ)-1≈0.90
表3-2 cos的數(shù)值
代入式
Dmin≥184408αβσj3kfpfnRb2cRb-1cosα+1cCr2cm
得：
——傳動(dòng)可靠系數(shù)，取=1.25
(3)按線接觸情況計(jì)算Dmin .
cm
Dmin
比較（2）和(3)計(jì)算結(jié)果，圓整取Dmin=2.5cm，則對(duì)于點(diǎn)接觸情況強(qiáng)度足有富余，對(duì)于線接觸情況則強(qiáng)度仍能滿足，這也這不會(huì)導(dǎo)致對(duì)傳動(dòng)帶來(lái)?yè)p壞。
(4)錐輪最大工作直徑Dmax的確定.
Dmax==
(5)錐輪錐頂角2α=的確定.
取2α=120度
(6)主，從動(dòng)錐輪之間中心距a的確定.
a=（1.15~1.25）Dmax=1.2*7.5=9
(7)錐輪與鋼環(huán)之間工作長(zhǎng)度b的確定.
b===0.4811cm 圓整為0.5cm
(8)錐輪小端直徑Di的確定.
Di=Dmin-bsin=2.5-0. 5*sin60=2.067cm 圓整為2.2cm
(9)錐輪大端直徑De的確定.
De=Dmax+bsin=7.5+0. 5*sin60=7.933cm 圓整為8.0cm
(10)錐輪的零件圖.
圖3-2 固定錐輪零件圖
§3.4鋼環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.4.1、鋼環(huán)尺寸和參數(shù)的確定
1）鋼環(huán)工作直徑的確定
，圓整為14 cm
2）鋼環(huán)工作寬度的確定
，圓整為3 cm
3）鋼環(huán)寬度的確定
，取B=3.5 cm
4）鋼環(huán)厚度的確定
，取h=3.2cm
5）點(diǎn)接觸時(shí)鋼環(huán)接觸區(qū)的圓弧半徑的確定
，圓整為12cm
6）鋼環(huán)內(nèi)經(jīng)的確定
，取內(nèi)徑
7）鋼環(huán)外徑的確定
8）鋼環(huán)剖面積的確定
，圓整為12cm
9）鋼環(huán)剖面重心的回轉(zhuǎn)半徑的確定
10）中性層所在半徑的確定
11）重心至中性層的距離的確定
12）內(nèi)周至中性層的距離的確定
13）外周至中性層的距離的確定
14）錐輪及剛環(huán)的工作圖
圖3-3 可移動(dòng)錐輪零件圖
15）剛環(huán)零件圖
圖3-4 鋼環(huán)零件圖
1.GC15滲碳淬火HRC63.
2.與錐輪接觸的上、下兩面的接觸圈的不平行度允差為0.02，不同心度允差為0.01.
3.不準(zhǔn)有微觀裂痕.
3.4.2、強(qiáng)度驗(yàn)算
這種變速器的輸出功率輸出隨輸出轉(zhuǎn)速的增高而增大，但輸出轉(zhuǎn)速則有所下降，是變功率，變轉(zhuǎn)矩的變速傳動(dòng)，應(yīng)按（Q）的位置進(jìn)行計(jì)算。
1） 鋼環(huán)內(nèi)周的正壓力
于是得
2）鋼環(huán)外周的正應(yīng)力
3）鋼環(huán)接觸外剖面內(nèi)的最大應(yīng)力
4）鋼環(huán)許用應(yīng)力
[σ]=
式中：σs——材料屈服限，鋼環(huán)材料同樣選用GCr15鋼 s=380~420N/mm2
[S]——許用安全系數(shù)，取[S]=2
于是算得：[σ]=200N/mm2
可見(jiàn)鋼環(huán)剖面內(nèi)各處的工作應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，故強(qiáng)度足夠。
§3.5軸系的設(shè)計(jì)
1、輸入軸的轉(zhuǎn)矩
2、初步確定輸出軸的最小直徑
根據(jù)式
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取Ao=112。
得dmin ==12mm，所以取軸的最小直徑為12m設(shè)計(jì)時(shí)小端直徑選14mm，按12mm直徑校核滿足。
輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KA T，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA =1.3
則： Tca=1.3*10232=13302 N
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于連軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003或手冊(cè)選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器。
§3.6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、為了滿足本聯(lián)軸器的軸向定位要求，從左至右一次編段為Ⅰ—Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、颉蠖蔚闹睆?dⅡ-Ⅲ =17mm；左端用軸端擋圈定位，接軸端直徑取擋圈直徑D=19mm ，Ⅰ—Ⅱ段長(zhǎng)度取lⅠⅡ=150mm。
2、初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承受有徑向力的作用，所以選定深溝球軸承，根據(jù)dⅡⅢ =17mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6005，其尺寸為19×39 mm，故dⅢ-Ⅳ=19mm，而lⅢ-Ⅳ=11mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)查得6005型軸承的定位軸肩高度h=3mm，dⅣ-Ⅴ=24mm。
3、軸的剩余各段長(zhǎng)度和直徑確定
然后根據(jù)各個(gè)錐輪的尺寸確定剩余尺寸 lⅡⅢ=115mm，lⅢⅣ=20mm，lⅣⅤ=21mm，lⅤⅥ=60mm。=26mm
圖3-5 軸的零件圖
第四章 主要零件的校核
§4.1輸出、輸入軸的校核
1、彎矩扭合成應(yīng)力校核軸端強(qiáng)度第一許用公式
=17.8MPa
前已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由表查得。
所以，故安全。
2、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
截面A，B只受扭矩作用，雖然鍵槽，肩軸及過(guò)度配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但是由