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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 PE10 自行車無級變速器設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 1101 班 學生姓名 郭成健 指導教師 侯志敏 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1101 班 學生 郭成 健 畢業(yè)設計 論文 題目 PE10 自行車無級變速器設 畢業(yè)設計 論文 內容 1 設計論文一套 2 AutoCAD 圖紙 包括裝備圖 零件圖 畢業(yè)設計 論文 專題部分 1 自行車無級變速器總體方案的選擇 2 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算 起止時間 2015 年 3 月 6 日 2015 年 6 月 5 日 指導教師 簽字 年 月 日 摘要 在本文中 考慮到鋼球圓錐式無級變速器以外的局部修改和改造 不僅是無級變速器或無級變速自行車的分析 這種鋼球式的變速器 是 一種進一步的研究和分析 對于這種改造后的無級變速器應用于自行車 的無級變速裝置中 一個大大提高其性能和功能 這個裝置是通過八鋼 球進出相互摩擦河的輸出功率 使用一對斜齒輪索引速度調節(jié) 然后進 行自行車 0 75 1 22 之間無級調速 這種改造是對自行車無級變速的另 一種應用 使用八個鋼球利用摩擦的輸出方式 是一種新的嘗試 是一 種新的應用 這種研究在原有無級變速器的基礎上的應用 這些研究表 明 無級變速器在自行車方面的應用非常廣泛 而且性價比極高 使用 價值和性能也得到了相當大的改善和改良 在人們的生活中 可以得以更大的利用 無級變速裝置 可以緩解 人們對自行車的使用的局限性 會給人們帶來更大的方便 它采用一個 帶和工作主體 驅動直徑車輪傳遞動力 可實現(xiàn)連續(xù)變化 傳動比和最 佳匹配變速器和發(fā)動機的工作條件 而現(xiàn)在 這種新類型的傳輸更適合于現(xiàn)在的生活 自行車自動無級 變速器 自行車自動無級變速其使用 它由兩個僅單向旋轉方向由鏈輪 和兩個滾子的調控 以形成一個鏈 鏈輪可以像普通自行車鏈輪輪輞牽 引鏈傳動自行車后軸 齒輪系安裝在傳遞臂 齒輪系 彈簧組 支架和 軸向移動和機構 在鏈條張力的變化 鏈輪尺寸將是寬還是窄 從而實 現(xiàn)無自行車驅動自動無級變速中斷 使用自行車行駛阻力小時的傳輸可 以生長普通自行車相比 并在丘陵或滿足大風循環(huán)阻力是很大的 可以 省時省力 隨著各種自行車無級變速器的出現(xiàn) 例如 其中包括大直徑改變滑 輪 小直徑改變皮帶輪 傳動帶和滑輪控制可變直徑變速機構 大直徑 的變化 每個滑輪和小直徑變化安裝在中心輪自行車和后軸軸 連接驅 動皮帶傳動 換擋齒輪固定在兩個皮帶輪齒輪箱之間 本實用新型具有 結構簡單 操作方便 性能可靠 調速范圍大 非常適合安裝和使用中 的各種變速自行車 而本文研究的鋼球外錐式無級變速器也是諸多新型無級變速器中的 一個 關鍵字 無級變速自行車 無級變速裝置 方便 應用廣泛 Abstract In this paper in view of the steel ball outside cone type step less transmission for local modification and transformation not only is step less transmission or CVT analysis of bicycle The transmission of ball type is a further research and analysis For this kind of modified step less transmission used in bicycle step less speed change device can greatly improve its performance and function This device is through eight steel ball in and out of the output power of the mutual friction river using a pair of helical gear indexing speed regulation and then make the bike for step less speed regulation between 0 75 1 22 This kind of transformation is another application of bicycle infinitely variable speed using the output of the eight ball using friction is a kind of new try is a new application the research on the basis of the original step less transmission applications these studies show that the step less transmission has a very wide range of applications in the bike and high cost performance use value and performance has been considerable improvement and improvement In the life of people can be to be able to use a larger step less speed change device can relieve people s limitations to the use of bicycles can bring more convenience to people It USES a belt and the work the main driven wheel in diameters to transfer the power can realize continuous change the transmission ratio and the best matching transmission and engine working conditions And now this new type of transmission is more suitable for life now A bicycle automatic step less transmission which used in bicycle automatic step less variable speed It consists of two only unidirectional rotating direction by the regulation of sprocket and two roller to form a chain Sprocket can be like ordinary bicycle sprocket rim drag chain drive bike rear axle A gear train is installed in the transmission arm gear train spring group stents and axial moving and institutions in the chain tension changes the sprocket size will be wide or narrow So as to realize without interruption of bicycle drive automatic step less variable speed Compared with ordinary bikes using the transmission on bicycle travel resistance hours can be growth and in the hills or meet strong wind cycling resistance is big can save Labour Have been all kinds of bicycle step less transmission for example including the big diameter changes pulley small diameter changes pulley drive belt and pulley control variable diameter variable speed institutions large diameter changes each pulley and small diameter changes pulley installed on the center axis of the bicycle and rear axle connect drive belt transmission shift gear is fixed between the two pulley gear box The utility model has simple structure easy operation reliable performance and speed range is big very suitable for the installation and use in a variety of variable speed bicycle And in this paper we study the ball cone type step less transmission also is one of the many new type step less transmission Keyword CVT bike CVT Convenience Widely used 目 錄 第一章 緒論 1 1 1 機械無級變速器的發(fā)展概況 1 1 2 機械無級變速器的特征和應用 2 1 3 無級變速自行車研究現(xiàn)狀 3 1 4 畢業(yè)論文設計內容和要求 5 第二章 自行車無級變速器總體方案的選擇 6 2 1 鋼球長錐式 RC 型 無級變速器 6 2 2 鋼球外錐式無級變速器 7 2 3 兩方案的比較與選擇 8 第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算 9 3 1 鋼球與主 從動錐齒輪的設計與計算 9 3 2 加壓盤的設計與計算 10 3 3 調速齒輪上變速曲線槽的設計與計算 11 3 4 輸入軸的設計與計算 12 3 5 輸出軸的設計與計算 15 3 6 輸入 輸出軸上軸承的選擇與計算 18 3 7 輸入 輸出軸上端蓋的設計與計算 20 3 8 調速機構的設計與計算 21 3 9 自行車無級變速器的安裝 22 參考文獻 24 致謝 25 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 0 第一章 緒論 1 1 機械無級變速器的發(fā)展概況 無級變速器包括機械無級變速器 液壓傳動無級變速器 電力傳動無級變速器這 三種變速器 然而我們的這個設計任務要求我們把無級變速器安裝到自行車上 所以 一般我們只能用第一種 也就是機械無級變速器 那么 下面我們重點的來介紹一下 機械無級變速器 機械無級變速器第一次出現(xiàn)大概是在 19 世紀 90 年代 在 20 世紀 30 年代以后才 得以開始發(fā)展起來 在那個年代會受到材質與工藝方面等條件約束和限制 才使得這 項研究的進展變得緩慢 后來到了 20 世紀 50 年代 特別是 70 年代以后 隨著先進 的冶煉和熱處理技術的提高和發(fā)展 精密加工及數(shù)控機床和牽引傳動理論和油的產(chǎn)生 和發(fā)展 并解決開發(fā)項目的制約因素和生產(chǎn)的限制 此外 作為生產(chǎn)過程實現(xiàn)機械化 自動化和機械改善以后的工作 以提高其性能 無級變速器需要大量的應用這一技術 的 因此 在這種情況下 機械無級變速器得到了迅速和廣泛的發(fā)展 在機械傳動研 發(fā)和生產(chǎn)的國家有 美國 日本 德國 意大利和俄羅斯等 本產(chǎn)品可分為摩擦式 鏈條和皮帶式和脈沖四種類型 30 余種結構形式 而我國對無級變速器的研究是在 20 世紀 60 年代前后開始的 在那個時候 國內 研制的機械無級變速器大多是作為專業(yè)機械配套零部件來使用的 那時的專業(yè)機械廠 多以進行仿制和生產(chǎn) 例如用于紡織機械的齒鏈式 化工機械的多盤式以及切削機床 的外錐型無級變速器等 但這種品種的規(guī)格并不是很多 產(chǎn)量相對也不是很大 每年 的生產(chǎn)數(shù)量也只有數(shù)千臺 到了 80 年代中期的時候 伴隨著從國外大量的引進先進 設備 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化以及自動流水線的快速發(fā)展 各種類別的機械無級變速器的要 求和供給量也大幅度提高 專業(yè)機械廠便開始成立并開始規(guī)模化的生產(chǎn) 與此同時 這個領域的研究工作也受到了一些高等院校的重視和研究 經(jīng)過十余年的發(fā)展 無級 變速器海外現(xiàn)有的幾種主要結構類型 都具有相應的專業(yè)制造商在中國及其系列產(chǎn)品 年產(chǎn)量可達 10 萬左右 逐步達到生產(chǎn)發(fā)展的基本需求 然后無級變速器 如專業(yè)協(xié) 會 行業(yè)協(xié)會和情報網(wǎng)絡組織已經(jīng)成立和建設 并定期公布的網(wǎng)訊和學術會議的信息 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 1 溝通 自從 90 年代 中國已頒布了機械行業(yè)標準 一共有 14 個 1 JB T 5984 92 寬 V 帶無級變速裝置基本參數(shù) 2 JB T 6950 93 行星錐盤無級變速器 3 JB T 6951 93 三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器 4 JB T 6952 93 齒鏈式無級變速器 5 JB T 7010 93 環(huán)錐行星無級變速器 6 JB T 7254 94 無級變速擺線針輪減速機 7 JB T 7346 94 機械無級變速器試驗方法 8 JB T 7515 94 四相并列連桿脈動無級變速器 9 JB T 7668 95 多盤式無級變速器 10 JB T 7683 95 機械無級變速器 分類及型號編制方法 11 JB T 7686 95 錐盤環(huán)盤式無級變速器 12 JB T 50150 1999 行星錐盤無級變速器 質量分等 13 JB T 53083 1999 三相并聯(lián)連桿脈動無級變速器 質量分等 14 JB T 50020 無級變速擺線針輪減速機產(chǎn)品質量分等 報批稿 現(xiàn)如今 隨著機械無級變速器被研制 生產(chǎn) 組織管理到情報網(wǎng)信息各領域已形成 一個相對完善的系統(tǒng)體系 正在努力成為機械領域中的一個新式行業(yè) 1 2 機械無級變速器的特征和應用 作為一種傳動裝置 機械無級變速器它的功能特征主要是 在不變的輸入轉速下 它可實現(xiàn)輸出軸的轉速在其一定的范圍內進行不斷變化 進而滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在 運轉過程中的一些列不同情況 它的結構特點主要是 需由變速傳動機構 調速機構 及加壓裝置或輸出機構 這三部分組成 機械無級變速器的應用廣泛 在一定情況下 比如驅動功率不變 由于工作的阻 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 2 力變化 而使得轉速得到調節(jié) 進而產(chǎn)生出對應的驅動力矩者 比如 其他行業(yè)中的 機械攪拌機 即要求隨著攪拌物料的粘度 阻力增加而能相對的減緩其攪拌的速度 同時 也有根據(jù)工況的需求來調動速度者 比如 起重運輸機械的要求是隨物料及運 行區(qū)段的變化從而能相對晚上提升或運轉的速度 食品機械中的烤干機或制藥機械要 求的是隨著其溫度的改變進而調動運轉的速度 在獲得不變的工作速度或張力而進 行調節(jié)速度者 比如 斷面切削機床加工時要求持續(xù)不變的切削線速度 電工機械中 的繞線機需持續(xù)不變的卷繞速度 紡織機械中的漿紗機和輕工機械中的薄膜機都要求 調節(jié)轉速進而確保穩(wěn)定不變的張力等 同時也有適應整體系統(tǒng)中各樣工況 工位 工序或者單元的各類要求 進而需要協(xié)調運轉速度 也要求完善自動控制者 比如 各式各類的半式或全式自動的生產(chǎn) 操作或裝配流水線 也有為了探尋最優(yōu)效果而 進行變換速度者 比如 試驗機械或離心機需要進行調速進而得到最優(yōu)的分離效果 也有為了節(jié)省資源而需進行調速者 比如 風機 水泵等 此外 還有遵循各式的 規(guī)律或者不規(guī)律的變化 而進行調動以及完成全面自動或程序操控等 通過上文 可以得出 運用機械無級變速器 特別是與減速傳動相配合運轉時 更進一步的加大其調動速度的范圍與相應的輸出轉矩 進而更加有力的適用于各式的 工況要求 使其效果達到最優(yōu) 在提升物品的生產(chǎn)總量和質量來講 適用于產(chǎn)品的更 換需求 節(jié)省資源 從而體現(xiàn)了整體程序的機械化 自動化等各個領域都具備優(yōu)質的 效果 所以 無級變速器在我國的現(xiàn)在 已經(jīng)變成了一項最基礎的特用傳動方式 其 在紡織 輕工 食品 包裝 化工 機床 電工 起重運輸?shù)V山冶金 工程 農(nóng)業(yè) 國防及試驗各類機械等方面得到了顯著的應用 1 3 無級變速自行車研究現(xiàn)況 從傳統(tǒng)的老式自行車到如今的無級變速自行車 自行車的發(fā)展也發(fā)生了很大的變 化 而如今的生活中 各式各樣的無級變速自行車出現(xiàn)在人們眼簾 各型各樣 下面 的內容是我們生活中所呈現(xiàn)的各類的無級變速自行車的款式 1 低座型無級變速自行車 低座型是根據(jù)低成形框架使一個前輪和驅動器 用于自行車的凝聚力的后輪的試 驗階段 車身架的中間位置有一個帶靠背的桌椅 使騎車的人可以傾斜躺坐在座椅上 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 3 雙腿可為在前車輪二邊 曲柄呈杠桿式 而前輪的正上方裝備有無級傳動裝置 使用 兩側曲柄桿上的滑動方塊鉸接鏈條循環(huán)帶動前輪 前輪的前上方有使用的操控把手 使用鋼絲繩帶動后輪進行操控方向 目的是為了使車子的方向不被受到干擾 因為下 調了正常的座位高度 大大降低了空氣帶來產(chǎn)生的阻力 相對正常的應用得以便利 運用杠桿式曲柄無級傳動裝置 充分的適應了人體機能的要求和條件 2 人力腳踏式無級變速自行車 此種腳踏式的無級變速 一個人的腳的踏板的應用 自行車的踏板的自行車 位 于圍繞軸線的框架 用濃對應變速驅動輪在車輪的組合物 在對應與驅動輪的兩側隨 著三角皮帶傳動 兩個踏板 二輪盤在盤的兩側 并安裝一壓縮彈簧 位于斜梁在框 架中的位置的前面 它可前后挺桿是由變速桿操作和安裝在該位置 鄰近挺桿變速輪 裝有可以使兩個可變移動速度輪盤或接近對方的插件 位于在自行車上的后輪的輻條 的軸線的圍繞兩個端背面軸承與輪 附輪的外側部輪面裝有三角皮帶槽 附輪的內側 部分裝有傳動后輪單方向轉動的棘齒 位于車架后面的斜梁上 張緊輪的三角皮帶的 上方設有可以壓緊三角皮帶張緊 自行車的運動和變速不被應用于 成組鏈輪和鏈條 傳動 相對價格低 質量輕 可以進行無級變速 速度的轉換效率高 速比大 3 帶傳動無級變速自行車 帶傳動的無級變速 對現(xiàn)有的自行車傳動機構的動力方面進行了改造和改進應用 這種自行車的傳動機構包括下面的一些部件 大動輪 型傳動帶 型帶張緊裝置 調速器 閘線 飛輪 飛輪由飛輪軸套 飛輪底座 滾柱 滾珠 小動輪 大動輪 大定輪 大動輪撥叉 小動輪 小定輪 小動輪撥叉構成 它的特點體現(xiàn)在自行車的 動力傳動機構 包括以下部件 大動輪 大定輪 大動輪撥叉 大動輪 大定輪也為 錐形 兩輪大小形狀相同 錐面相向 形成帶有 形溝槽的大型傳動輪 穩(wěn)定的在自 行車中軸上 大動輪位于撥叉的操控下順著軸滑行 小動輪 小定輪 小動輪撥叉 小動輪 小定輪呈錐形 兩個輪大小形狀相同 錐面相向 形成了帶有 形溝槽的小 型傳動輪 和自行車后軸上的飛輪軸套穩(wěn)定相連 小動輪位于撥叉的操控下順軸運行 型傳動帶 型帶張緊裝置 調速器 閘線 飛輪 型傳動帶鑲于大小輪的溝槽 中 后軸上裝著 型帶的張緊裝置 它的支承輪撐持著傳動帶 車把的旁邊安裝有調 速器 和閘線相連 閘線使得調節(jié)大小動輪部位的撥叉被帶動 飛輪軸套 飛輪底座 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 4 滾柱 滾珠構成了飛輪 被安裝于后軸之上 小傳動輪緊緊靠緊 飛輪軸套和小型傳 動輪緊密相連 后軸與飛輪底座緊扣相連 飛輪軸套里面同時也裝備了流線型的凹槽 滾柱被安置在凹槽之中 這樣的無級變速自行車利用帶的傳動 進而完成自行車的 無級變速 傳動穩(wěn)定 沒有噪聲 調速操控簡潔 調動速度的范圍較大 與此同時 這樣的無級變速自行車的設計簡潔 構造簡單 便于加工和制作 可以對其進行大量 的生產(chǎn)和批量銷售 為我們身邊帶來了更大的便利 4 前置往復式無級變速自行車 為自行車的行駛 減震和乘座進行了改造和效果的提高 這其中包含了 乘騎者 坐靠休閑式坐椅 雙腳蹬踏前方的兩個懸搖桿曲柄 可實行弧形的曲線循環(huán)式運動 使用整個腳掌面的蹬踏角度 或者通過使用手直捷的變動搖桿上面的力臂的長度來進 行無級變速 高效應的使撓性件驅動的后輪得以帶動 其中還包含安裝拆卸方便 并 且不相互的休閑式座椅 還有防落物防盜竊的可移動攜帶式座椅 簡易的完整避震使 得騎乘者乘坐起來舒服 而且還可使貨架帶有的東西物品得以降低了震蕩 5 純滾動式四個檔位無級變速自行車 這是一種四個檔位的無級變速自行車 以純滾動的方式進行無級變速 在這其中 位于中軸上的中央齒輪嚙合相連的安裝了兩級行星輪 分別為一級行星輪和二級行星 輪 中心齒輪的左右兩面相應的安裝了推動盤 左側穩(wěn)定在腳蹬輪軸的上面 而右側 則穩(wěn)定安裝在了鏈輪的上面 二級行星輪與中心齒輪作為棘輪總成和鏈輪嚙合并相互 相連著 在后軸與中軸 位于后軸的車架體上安裝了座盤 座盤上穩(wěn)定安裝有控制檔 位升降的檔位彈簧 位于座盤上穩(wěn)定相連著自鎖離合器總成 停轉盤的上面裝有自鎖 離合器的總成滾動套 同時停轉盤也被固定在了中軸和后軸之上 位于中軸與后軸的 自鎖離合器總成上被固定有自行控制的變換檔位的拉向桿 可以隨意調控變換檔位 并且對自行車身的全部零部件沒有絲毫負面作用和影響 其制作簡便 性能極優(yōu) 操 控簡潔 應用簡易 使用方便 是人們在生活中的又一精藝之選 6 無鏈無級變速自行車 無鏈的無級變速為一種無鏈條的傳動 可通過任意操控車速的自行車 這樣的自 行車結構包括把手 車輪 三角架和踏拐等部位組成 橫梁一端安裝后齒輪 大齒輪 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 5 和正反齒輪 橫梁另一端安裝有中軸齒輪 齒輪和拐軸齒輪相嚙合 偏心連桿的上部 分與杠桿的右部分位于同一軸中 并固定在定位槽板的滑槽中 杠桿的左部分和齒條 相連 齒條和正反齒輪相嚙合著 橫梁上端安裝有固定活動支架 拉簧和鋼絲拉索 這樣的自行車構造簡易 調動速度方便且靈活 牢固實用 適用于各式各樣的型號 同樣帶來很多的便利與方便 7 蓄能型 全自動無級變速自行車 此類是一款蓄能型的全自動無級變速自行車 它從在交通工具的技術范疇之內 它被用來的有用部分的新型的目的 是介于以下的技術方案而實現(xiàn)的 首要是因設置 每一側腳蹬上的長型齒盤循環(huán)往復的運作 經(jīng)過同一側的鏈條帶動同一側的飛輪 飛 輪和帶動設置位于輪骨里面的發(fā)條里端和發(fā)條外端和輪骨固定下來 在這之中 和每 端的飛輪固定在相同的一個軸套上還裝置了防逆轉設備 防逆轉裝置的里部構造和飛 輪極為相似 外殼和車架子一同固定 在騎車出行時 在每端長型齒盤的運作下 經(jīng) 過鏈條使同一側的發(fā)條交替循環(huán)蓄能 進而使得全自動無級變速得以實現(xiàn) 新型的變 速器將成為當今變速自行車的換代產(chǎn)品 8 便攜式高安全型無級變速自行車 新樣式的自行車 行走的特點是機構 汽車座椅型立式龍頭轉向機構 這種傳動 機構是以杠桿式無級變速傳動為主 適用于大流量 高樓層 房屋 車輛停車不便都 市圈 這個裝置是由腳杠桿式無級變速器 幀可以橫向折疊 前面驅動輪 引導輪小 的行走機構在后面 并帶回一個汽車座椅在直立舵機自行車的龍頭 該裝置的車身風 格 更奇特的乘坐 但舒適 更安全 并且可以折疊和攜帶 1 4 畢業(yè)論文設計內容和要求 設計內容 通過這個男性的自行車來進行選取適當?shù)谋壤奶匦?對比和選取 合適的方案 完成自行車無級變速箱的設計和計算的結構 在其重要的部件上進行 壽命和強度的核實 設計要求 在 0 75 1 22 傳動比范圍大 傳輸大小應盡可能會小 輕重量 結構 設計應使制造成本盡可能低 易于安裝和刪除 外觀要適合 美觀 靈活速度調節(jié)速度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 6 不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象 在這個過程中可以實現(xiàn)動態(tài)無級調速 關鍵部件滿足強度和壽命 的要求 隨著細節(jié)圖和裝配圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 自行車無極變速器總體方案的選擇 7 第二章 自行車無級變速器總體方案的選擇 自行車的各種無級變速裝置的模式都在這里 我只選擇了兩種方案供您參考 比較 選擇了理想的解決方案 兩圖是長傳球 圓錐型 RC 型 的無級變速器和鋼 球錐型無級變速器 分別進行說明 2 1 鋼球長錐式 RC 型 無級變速器 調 速 錐 輪鋼 環(huán) 圖 2 1 鋼球長錐式 RC 型 無級變速器 如上圖所示 對于早期生產(chǎn)的錐環(huán)式無級變速器 是利用全自動壓力鋼圈彈性 楔緊效果無壓力裝置 長錐形平行于替代兩個獨立的車輪的軸線的兩個 并通過移 動鋼圈變速 所以結構非常簡單 但只要圓錐形錐度的結果小 所以在速度范圍 RC 型變速器的類型屬于可升速 降速型 它的機械特征如圖 2 2 所示 技術參數(shù)為 傳動比 i21 n2 n1 2 0 5 變速比 Rb 4 輸入功率 P1 0 1 2 2 kw 輸入轉速 n1 1500 r min 傳動效率 85 通常會被用在紡織機械 機床等方面 下圖是 RC 型變速器的機械特性 02Tn 圖 2 1 RC 型變速器的機械特性 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 自行車無極變速器總體方案的選擇 8 2 2 鋼球外錐式無級變速器 1 11 輸入 輸出軸 2 10 加壓裝置 3 9 主 從動錐輪 4 傳動鋼球 5 調速蝸輪 6 調速蝸桿 7 外環(huán) 8 傳動鋼球軸 12 13 端蓋 圖 2 2 鋼球外錐式無級變速器 如圖所示 功率由輸入軸 1 通過自動壓力裝置 2 3 與速度驅動驅動輪旋轉 通過一組鋼球 3 8 4 采用摩擦驅動輸出軸 11 最后是電機輸出 滾珠軸承軸 8 的變速器的端部 嵌在兩個端罩 12 和 13 的外殼的圓弧徑向線縫隙 并通過電機速 度渦輪 5 曲線槽的控制 速度控制 通過蝸桿和蝸輪 6 5 轉 以曲線槽的作用的結果 使鋼球軸角度的變化 改變球具有兩個錐形滾輪 輸出軸轉速調整的工作半徑 其 動力范圍為 R n 9 I max 1 Imin P 11 kw 4 0 80 0 92 這樣的變速 器受到了廣泛的應用 從動速齒輪 5 的一組曲線槽的橫向分布 曲線槽數(shù)是一樣的鋼球的數(shù)目 曲線 槽可以使用阿基米德螺旋線與圓弧 同樣也是可行的 當旋轉驅動齒輪驅動齒輪 56 圈 從動齒輪槽驅動力鋼軸的 8 球繞軸 4 擺動 主動輪與從動輪 9 球 4 3 相連接半 徑發(fā)生改變的曲線 進而完成無級調速 具體分析如下 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 自行車無極變速器總體方案的選擇 9 圖 2 2 鋼球外錐式無級變速器變速示意圖 主要是由兩個錐輪 1 2 和一組鋼球 3 通常為 6 個 所構成 軸 上被安 裝有主 從動錐輪 1 和 2 位于兩錐輪的工作錐面上壓緊著鋼球 3 且能夠在軸 4 上 自由旋轉 在工作的情況下 鋼球 3 在主動錐輪 1 利用摩擦力的作用下帶其繞軸 4 旋轉 鋼球也同樣利用摩擦力使得從動錐輪 2 轉動 軸 傳動比 因為 所以 調整支承軸 4 的傾斜角和其傾 斜的方向 就可以對改變鋼球 3 的傳動半徑 r1 和 r2 進而可以進行無級變速 2 3 兩方案的比較與選擇 鋼球長錐式無級變速器 RC 型 的構造簡易 并且同時也與我們所應用的參數(shù) 設計的要求相符 然而因在調速的途中 出現(xiàn)了很多困難 如何使鋼圈移動需要復 雜的設備如果該設備是用于自行車 成本將大大提高 出現(xiàn)不合理的 外球圓錐式無級變速器結構簡單 明確的原則 所有的參數(shù)也符合設計要求 所以選擇的傳輸 空談選擇在同一時間傳送必須的設備變化的一部分 必須改變部分是蝸輪蝸桿變速裝置 因為我們選擇了八球 曲線凹槽設計如圖 所示的第三章 曲線槽跨度是 900 也就是從最大的自行車傳動比要說的是設置為 最小傳動比 使其 900 左右 和普通的蠕蟲齒輪和蝸輪的傳動比是 1 8 則結構和大 小將不符合我們的設計的要求 為此 我們認為兩個螺旋齒輪傳動裝置的有關他們 代替 以控制 選擇螺旋齒輪由于螺旋齒輪傳動的平滑 在設計的過程中 將主動 螺旋齒輪被設計為四分之三從動錐齒輪的 如長的直徑作為驅動車輪轉向 1200 從 動輪將旋轉 900 符合設計要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 10 第三章 鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算 鋼球外錐式無級變速器零件的計算和設計 其中包含有加壓盤 主動錐齒輪 從動錐齒輪 調速齒輪上端的變速曲線槽 輸入 輸出軸 輸入 輸出軸上軸承 以及輸入 輸出軸上端蓋 和調速機構等 一些部分的計算和設計 下面每章每節(jié) 分別是對以上內容的介紹和詳解 3 1 鋼球與主 從動錐齒輪的設計與計算 輸入功率 3 1 變車人 vgmP1 86 017 492065 0 4039 kw 其中 kg kg km h m s 1 0 65人m20 車 8 9g15 v7 486 0 變 輪胎直徑 mmd 通過所學的力學知識得知 由輪胎產(chǎn)生的轉矩和由鋼球摩擦而產(chǎn)生的轉矩應當 平衡 NdcQRgmq 121832 車人 其中 mm Q 為鋼球所受正壓力801 R 26 1 代入數(shù)據(jù)可得 79 qdQ Hmax 1353 1353 56284 dq3Kd 34179qd 由于傳動件的 j 2200 2500 Mpa 帶入上式得 mm 取 dq 25 mm 鋼球數(shù)51 2 qd8 8 z 輸出轉速 n2 142 3 r min 6 03 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 11 輸入轉速 n 1 142 3 0 75 1 22 189 7 116 6 r min 傳動比 75 0 2 minax II 變速范圍 63 nR 鋼球支軸的極限轉角 增速方向 00max1 34952 1rctan45rctn I 減速方向 i2 87 圓錐工作直徑 mm6 2121 qdcD 鋼球中心圓直徑 mm 71os3 鋼球側隙 25 2 43 mm incs1 zq 18sin45co0 外環(huán)內經(jīng) mm 96257 3qrdD 外環(huán)軸向截面圓弧半徑 R 0 7 0 8 d q 0 7 0 8 25 17 5 20 mm 取 R 18 mm 錐輪工作圓之間的軸向距離 mm68 1745sin2si0 qdB 3 2 加壓盤的設計與計算 加壓盤的作用直徑 0 5 0 6 D 1 0 5 0 6 54 27 32 4 mm 3 2 pd 取 mm30 滑動摩擦角 0 53 8 arctnarct f 加壓盤 V 形槽傾角 3 14 850 rtn 2 傳動鋼球的確接觸應力為 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 12 1353 1353 3KdQ 3254179 Mpa 1 35 每個鋼球作用在 V 形槽側面的正壓力 Qy1805 4sin08 399 651 6 N 用鋼球加壓裝置時 1370 1370 jmax32qYzrK326 4865 6 j Mpa 其中 j 為 4000 5000 鋼球半徑 mm 4 qr mm27 8cos 2 B 碟形彈簧預緊力為 200 N 結構設計如下圖所示 圖 3 2 加壓裝置 3 3 調速齒輪上變速曲線槽的設計與計算 槽的張角 800 12 0 取 900 變速曲線槽的槽形曲線為圓弧 中心線上三個特殊點 A B C 的坐標系 以 O 為極點 分別為 時 2 1max I0A mm6 3482sin5 17 sin50 0max3 lDRA 其中 0 5 1 0 0 5 1 0 15 5 mm qdl 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 13 I 1 時 49 460 B max1I092 1 mm8537 50 3 DR 時 minI 09C mm38475sin 1 si 0min3 lC 圖 3 3 調速論 用通過三點作圓弧的方法確定槽圓弧確定曲線半徑 R 和中心 O 要求傳動比 Ix 與齒輪轉角 呈線性變化時 槽形曲線方程為 lsin 0 5D3 R 3 3 lsi arct cot1minaxmaxII 15 in 7 0 rt 045t7 021 si3 8arct 47 089 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 14 3 4 輸入軸的設計與計算 1 輸入軸上傳遞的功率為 kw4093 輸 入P 轉速 n1 189 7 116 6 r min 取 n1 135 r min 轉矩 T1 9550000 9550000 28572 N mm1入 35 2 如圖所示 作用于錐輪的正壓力 Q 圖 3 4 正壓力計算示意圖 由前計算可知 其中 mm 3 4 179 qdQ25 qd 所以 N 6 40825179總 單個錐輪的軸向力 Fa 徑向力 N9 43sin7 130 tF 3 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是 40Cr 調質處理 取 A0 100 于是得 100 14 4 mm 取 14 5 mmdmin0A31P入 38490dmin 4 軸的結構設計 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 15 圖 3 4 輸入軸 如圖所示 段裝飛輪 段裝端蓋 段裝軸承 1 規(guī)格是 段為軸肩 段裝軸承 1 規(guī)格m17 d m 19 4 d 段裝壓緊裝置以及裝錐輪 具體尺寸如零件圖所示2 求軸上的載荷 段不承受徑向載荷 兩軸承的距離為 mm1 29 89 輪壓軸力方向線與軸承 的距離為 mm 1 5 4 圖 3 4 壓軸力受力模型 計算壓軸力 Fp Fe 1000 v 3 4 eFPpK vp106 pzn 選定鏈條型號和節(jié)距 查 機械設計 表 9 7 9 13 單排鏈 kw234 09 580 1 ZAC r min 由 PCA 和 n 的值查 機械設計 圖 9 11 得可選 10A 1 鏈90 n 條節(jié)距 mm87 5p 故 v 0 904857 m s106 3 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 16 所以 F e 446 4 N 904875 31 所以 n 鏈條水平布置時的壓軸力系數(shù)36 1 6 p KFP 1 15 3 4 1rF 2r 9 4 rp 所以 N 382r 所以 n56 712 386 5121 rprF 計算最大彎矩 N mm 9 436 5 AnaxM 5 校核扭矩 T 9550000 9550 28572 N mmnP135 0 CA w 22876 32217 0856 34 7 1 60 Mpapa 鍵槽處軸的校核 W c 224 7 dtb23 5 1423 AC 57 22 CA 60 7 41960 papa 6 鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 鍵槽軸深 105 lhb 0 2 0 3 thkt p 147 8 p 120 150 kldT 3102 429Mapa 滿足條件 花鍵校核 p 2T 103 zhldm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 17 其中 為載荷分配不均系數(shù) 取 0 8 花鍵齒數(shù) 8 z 齒的工作長度 mml 花鍵齒側的工作高度 mm5 1h 花鍵的平均直徑 mm 32 md p 41 34 p 40 70 mzhldT 3102 5 18 492 Mapa 花鍵的連接情況是 使用或較差的情況下 齒面不經(jīng)熱處理 因此 符合要求 3 5 輸出軸的設計與計算 1 輸出軸上的傳遞功率為 kw 347 01 8920651 輸 出P 轉速 r min3 142n 于是轉矩 T 2 9550000 23311 9 N mm2n950出 3 142760 2 作用于錐輪的正壓力 Q 由前計算可知 其中 mm179 qd25 qd 所以 Q N 7 6325 單個錐輪的軸向力 Fa 徑向力 95 43sin7 6130 tF 3 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料是 40Cr 調質處理 取 A0 100 于是得 100 13 5 mm 取 d 14 5 mm 3 5 dmin0A32P出 3 142760 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 18 4 軸的結構設計 圖 3 5 輸出軸 段與輸入軸的 段完全相同 只有 段不一樣 輸出軸 段裝 的是后輪軸 這樣設計便于統(tǒng)一加工 5 求軸上的載荷 兩軸承的距離為 mm1 29 89 壓軸力 F 合壓 與軸承 的距離為 mm 1 435合 圖 3 5 壓軸力受力模型 如上圖所示 F 合壓 558 1 N2fN 2 21 038 9065 N 38 9065 所以 N1 589441 29合 壓Fr 8 2 rF N30 22 合 壓Fr 6 計算最大彎矩 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 19 N23941 81 29max rFM 7 校核扭矩 所受扭矩 N mm 3 5 4 158203 51 0 Trf輪 A 處校核 CA 52 3 CA 3 2217 04 86394 Mpapa C 出校核 W c 224 7 dtb23 5 1423 AC 41 5 CA 60 7 415860 Mpapa 故校核安全 8 鍵強度的校核 平鍵的尺寸為 鍵槽軸深405 lhb 0 2 0 3 thkt p 26 8 p 120 150 3 5 kldT2 1458 Mapa 滿足條件 花鍵校核 p 2T 103 zhldm 其中 為載荷分配不均系數(shù) 取 0 8 花鍵齒數(shù) mm8 z 齒的工作長度 l 花鍵齒側的工作高度 mm5 1h 花鍵的平均直徑 mm 32 md p 29 99 p 40 70 3 5 mzhldT 3102 5 18 42 Maa 花鍵的連接情況是 使用或制造情況不良 齒面未經(jīng)熱處理 故滿足要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 20 3 6 輸入 輸出軸上軸承的選擇與計算 1 輸入軸上軸承的壽命計算 Fd1rFd2rae 圖 3 6 輸入軸軸承受力計算示意圖 N 3 6 1345sin7 61845sin00 QFae aed 12 2 軸承被拉松 N162 386 08 12 rdaFF N3r 1 軸承被壓緊 N3151622 aedaF N5 71r 所以 軸承 2 的當量載荷為 N 2 381602 3810 11 arpyFxfP 軸承 1 的當量載荷為 N 3 6 57 56 74 01 arpyFxfP 所以 Lh1 1088 h 360 Cn36 Lh2 h 3628 513610 2 輸出軸上軸承的壽命計算 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 21 Fd2rd1Frae 圖 3 6 輸出軸軸承受力計算示意圖 N 3 6 3145sin7 61845sin00 QFaeaed 12 2 軸承被拉松 N5 98 26 08 22 rdaFF Nr 1 軸承被壓緊 N 7 25313 592 aedaF N 3801r 所以 軸承 1 的當量載荷為 N 7 2961 7538 09134 01 arpyFxfP 軸承 2 的當量載荷為 N 82 11arpf 所以 Lh1 1127 3 h 360 PCn369 40 Lh2 h 3682 5 1410 3 7 輸入 輸出軸上端蓋的設計與計算 密封件的設計如下 見下圖 3 7 軸徑 mm mm mm mm15 d14 D29 16 B 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 22 端蓋的設計及計算如下 見下圖 3 7 11 14602 圖 3 7 密封圈 圖 3 7 端蓋 螺釘直徑 mm 3 d mm410 mm5 23 5 23 D mm00 d mm 取 4 mm6 13ee 1 mmm D4 D 10 15 mm250 mm 39 4305 d D6 2 4 32 mm mm mm mm1b16 281 D 主從動軸一樣 3 8 調速機構的設計與計算 調速機構采用兩斜齒輪分度調速 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 23 1 調速齒輪 1 的設計與計算 模數(shù) mm 3 8 2 nm 螺旋角 01 法面壓力角 0n 端面壓力角 t 所以 3721 0cos 20tacos atn nt 04 2 t 基圓柱螺旋角 b 所以 9 4 cs1tacstat 00 07 1b 法面齒距 mm286 3 nnmP 端面齒距 mm cos 0t 法面基圓齒距 mm9 5s0 nnb 法面齒頂高系數(shù) 1 ah 法面頂隙系數(shù) 25 0nc 分度圓直徑 mm37 1082cos 53cos ntzmd 基圓直徑 mm5 4 07 18s tb 齒頂高 mm 2 anah 齒根高 mm 25 fcm 齒頂圓直徑 mm37137108 aad 齒根圓直徑 mm 0 2 ffh 法面齒厚 mm4 nnmS 端面齒厚 mm 21 3cos 0 tt 當量齒數(shù) 5753cos zZv 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 24 2 主動斜齒輪 2 的設計與計算 模數(shù) mm 3 8 nm 分度圓直徑 mm79 812cos 40cos 0 ntzd 基圓直徑 mm6 79 81stb 齒頂圓直徑 mm52 aah 齒根圓直徑 mm79 2 ffd 當量齒數(shù) 41cos 40cs 033 zZv 其余參數(shù)均與調速齒輪 1 相同 兩齒輪的寬度均為 5 mm 但主動斜齒輪只需轉過 1200 所以該斜齒輪只需做成不完全齒輪 具體尺寸 見另加圖 3 9 自行車無級變速器的安裝 無級變速器的輸出軸是安裝在自行車的后輪 安裝在飛輪后自行車輸入軸 所 述變速器位于右側的后輪 安裝在搖臂電機速度齒輪的主動控制的傳輸 搖桿可以 擴展 從而保證了搖桿時不速度空間大小較小 搖臂可以旋轉器 1200 可驅動從動 旋轉 900 調速理論 使得最大和最小速度變化之間的車速 1 4 7 端蓋 2 軸承 3 套筒 5 軸套 6 軸管 圖 3 9 變速器安裝示意圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鋼球外推式無極變速器部分零件的設計與計算 25 如圖自行車后輪輸出軸的安裝方法上面 1 4 7 端蓋是用來密封 保護軸 承 5 普通自行車后軸管和面板是獨立的 我在這里把它們變成一個整體即軸 筒 6 用密鑰和后軸連接 軸套 5 是軸向定位軸管的功能 軸承和軸 2 采用 過盈配合 尺寸設計輸出軸零件圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 26 參考文獻 1 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 第八版 西安 高等教育出版社 2005 2 孫恒 陳作模 機械原理 M 第六版 西安 高等教育出版社 2000 3 徐灝 機械設計手冊 M 第三卷 北京 機械工業(yè)出版社 1991 4 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 M 第三版 北京 高等教育出版社 2006 5 周良德 朱泗芳 現(xiàn)代工程圖學 M 湘潭 湖南科學技術出版社 2000 6 周有強 機械無級變速器 M 成都 機械工業(yè)出版社 2001 7 李新 洪泉 王艷梅 國內外通用標準件手冊 M 南京 江蘇科技出版 鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F 2006 8 葛志淇 機械零件設計手冊 M 天津 冶金工業(yè)出版社 1980 9 孫訓方 方孝淑 關淑泰 材料力學 第三版 北京 高等教育出版社 1994 101 107 10 侯維芝 祁翠琴 機械設計中的逆向工程技術 J 機械設計與制造 2004 125 127 11 周有強 機械無級變速器 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 4 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 27 致謝 伴隨著暑假的一步步來臨 畢業(yè)設計也隨之到一段落了 在過去的兩個月里 曾翻閱了很多關于畢業(yè)設計的書籍和資料 同時也學到了 很多知識和學問 首先 對于畫圖來說 我們所使用的制圖軟件時 CAD 這同時也 讓我了解和熟知了 CAD 的制圖方法 為我以后的工作前景起到了或多或少的基礎 其次 論文的撰寫和論文的編輯等方面 其中的每章每節(jié)都是細心的摸索與研究 同時也查找了相應的資料 另外也受到了老師的指導和批改 讓我感受到了論文的 嚴謹性 如果以后有機會發(fā)表一些論文 也不會盲目 不知道從哪下手了 設計過 程中 有時候在網(wǎng)上找資料 也有時會去圖書館找 這樣所得到東西會相對全面一 些 另外 我也準備幾份方案 找到更適合的方案 更加恰當?shù)姆桨?然后再進行 深度的分析和找導師一起討論 最終決定最優(yōu)的方案 這樣同時也提高了我的分析 和理解的能力 在設計的過程中 我也閱讀過很多書本上沒有的資料和文件 增加了我大腦的 儲存量 讓我學會了更多也了解了更多 經(jīng)過了這個畢業(yè)設計 學到了好多的東西 動手能力 行動能力 執(zhí)行能力 修改能力 之前也有人說過 畢業(yè)設計才是一完 整的總結 現(xiàn)在我也理解了那樣的說法了 覺得那確實是對的 最后 要感謝指導老師侯志敏老師悉心指導和幫助 侯老師每周都會抽出她的 唯一的休息時間來為我們指導 審查我們的進度到了哪一步 幫我們解決很多問題 是我們能夠在規(guī)定的時間內完成我們的畢業(yè)設計 在專業(yè)知識上獲得了更多地知識 同時也為我們展示了一個敬業(yè)老師的忘我的教學態(tài)度 同時侯老師幫我們審查圖紙 細心的幫我們查找出中間的大小錯誤 在此我要對她表示由衷的感謝和感恩 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 28