1、摩擦式機械無級變速器結構設計目 錄第一章 緒論4§1.1機械無級變速器的發展背景及現狀4§1.2機械無級變速器的特征和應用5§1.3機械無級變速器的選用和潤滑密封6§1.4本文的主要內容及要求9第二章摩擦無級變速器的機械特性加壓裝置和調速機構10§2.1機械特性10§2.2調速操縱機構11§2.3加壓裝置12第三章摩擦式無級變速器設計說明和計算過程13§3.1摩擦機械無級變速器的工作原理13§3.2摩擦無級變速器的特點14§3.3錐輪的設計與計算14§3.4鋼環的設計與計算183.4.

2、1、鋼環尺寸和參數的確定183.4.2、強度驗算20§3.5軸系的設計21§3.6軸的結構設計21第四章 主要零件的校核23§4.1輸出、輸入軸的校核23§4.2軸承的校核24參考文獻資料26摘要在某種控制的作用下，使機器的輸出軸轉速可在兩個極值范圍內連續變化的無級變速器傳動隨著機械、材質及加工工藝的高速發展和其需求量日益增多而得到廣泛應用和發展。無級變速器的主動和從動兩根軸通過傳遞轉矩的中間介質（機械構件、流體、電磁流等）把兩根軸直接或間接地聯系起來并傳遞動力。當對主、從動軸的聯系關系進行控制時，則兩軸間的傳動比發生變化（在兩極值范圍內連續而任意地變化

3、）。用機械構件作為中間介質的為機械無級變速器，其包括摩擦式和脈動式。無級變速器與定傳動比傳動及有級變速傳動（它只有有限的幾種傳動比）相比，其優點是能夠根據工作需要在一定范圍內連續變換速度，以適應輸出轉速和外界負載變化的要求，摩擦式機械無級變速器依靠傳動元件之間的摩擦進行傳動，鋼材材質、加工工藝水平和潤滑油料品質等因素是摩擦式機械式無級變速器不斷發展的重要保證。本文通過查閱相關的諸多文獻和書籍手冊等進行鋼環式無級變速器原理及其結構、變速原理的傳動結構的實現的研究，并對摩擦式機械無級變速器進行結構設計，可直接作為設計文件或指導文件進行生產加工。關鍵詞：無級變速器；摩擦式；傳動；潤滑； The st

4、ructure design of 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 within the framework of the continuous variation of the transmission with the high-speed development of machinery, materials and processi

5、ng 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 rela

6、ted 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 transm

7、ission 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 t

8、ype 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

9、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 docu

10、ments or files for production and processing. Keyword:CVT;Friction type;Transmission;Lubrication;10第一章 緒論§1.1機械無級變速器的發展背景及現狀 無級變速器在輸入轉速不變的情況下，能實現輸出軸的轉速在一定范圍內連續變化，以滿足機器或生產系統在運轉過程中各種不同工況的要求；其結構特征主要是由變速傳動機構、調速機構以及加壓裝置或輸出機構三部分組成，無級變速器分為機械無級變速器，液壓傳動無級變速器，電力傳動無級變速器三種。本設計任務要求把無級變速器安裝在自行車上，采用機械無級變速器，本文

11、主要介紹機械無級變速器的發展概況。 摩擦式無級變速器是機械無級傳動系統中的常用部件之一，它依靠摩擦力傳遞轉矩和運動，所以它基本上由傳遞運動和動力的摩擦變速傳動機構、保證產生摩擦力所需的加壓裝置和實現變速的調速機構三部分組成。近年來摩擦式無級變速器在國外獲得了較快的發展，其傳動功率從幾十到幾千瓦，并可在接近于010000轉/分的輸出速度下工作，效率約為75%到95%，與傳統的齒輪傳動、鏈傳動及皮帶傳動相比，不僅可實現無級變速而且傳動零件的形狀比較簡單無需很高的精度因此加工費用較低，現已獲得人們普遍地重視。目前國內使用的摩擦式無級變速裝置大多屬于直接傳動式、中間元件式、行星傳動式三種類型：主、從動

12、摩擦元件直接接觸傳動的直接傳動式，主、從動元件通過中間元件進行傳動的中間元件式，以及中間元件作行星運動的行星傳動式。調速結構則分為一元件相對于另一元件沿接觸面移動和轉動（或偏轉）兩種形式。因此，合理地設計傳動機構的結構和形式是提高傳動構件受力的均勻性和傳動平穩性及效率的關鍵，其速比的變換則通過改變主動輪從動輪和中間構件三者的相對位置來獲得，這些摩擦式無級變速器的缺點主要是傳動效率低、運行中難以保持穩定的速比、變速操作困難在高速運行時變速易使傳動零件過早的磨損以及對于低速大扭矩傳動傳動裝置的體積與重量較大。目前對摩擦無級變速器的傳動機理研究得并不充分，有待深入研究。選擇和發展新的潤滑劑，以進一步

13、提高摩擦拖動率；研究具體結構設計的合理性及其優化問題，突破瓶頸，實現無級變速器新的突破，真正做到廣泛應用和產業化。§1.2機械無級變速器的特征和應用機械無級變速器是一種傳動裝置，其功能特征主要是：在輸入轉速不變的情況下，能實現輸出軸的轉速在一定范圍內連續變化，以滿足機器或生產系統在運轉過程中各種不同工況的要求；其結構特征主要是：需由變速傳動機構、調速機構及加壓裝置或輸出機構三部分組成。機械無級變速器傳動具有結構簡單、操縱方便、傳動效率高、恒功率特性好、噪聲低等優點，因此，能適應變工況工作、簡化傳動方案，節約能源和減少環境污染等要求，在工業界受到越來越多的重視和采用。目前已經較多地應用

14、于車輛、拖拉機和工程機械、船舶、機床、輕紡化工業機械、起重機械和試驗設備中。摩擦式無級變速器，它靠旋轉體間的接觸摩擦力來傳遞動力,通過改變輸入、輸出的作用半徑，連續地改變了傳動比。摩擦式機械無級變速器主要由壓緊的主動裝置、摩擦傳動機構、調速控制機構組成。帶錐度的主動輪和壓盤被一組碟形彈簧壓緊，輸入軸與主動輪用鍵聯接，而組成壓緊的主動裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪內側夾在壓緊的主動輪和壓盤之間，外側夾在帶錐度的固定環和調速凸輪之間，而組成摩擦副；當壓緊的主動裝置運轉時，摩擦輪就做純滾動，由于固定環和調速凸輪不動，因此，摩擦輪在自轉的同時作公轉運轉，通過行星摩擦輪的中心軸及滑塊軸承而帶動行星架轉動。

15、轉動手輪帶動調速凸輪改變角向位置的同時，調速凸輪的端面曲線經平面彈子夾和固定凸輪的端面曲線作用，使調速凸輪產生軸向移動，從而均勻改變調速凸輪和固定環之間的間隔，使錐度行星摩擦輪產生徑向移動。最后均勻地改變了行星摩擦輪與主動輪、壓盤及固定環、調速凸輪摩擦處的工作半徑，實現穩定的無級變速。摩擦式無級變速器傳動的工作能力主要取決于傳動元件和壓緊裝置的工作能力，其失效形式主要是傳動元件和加壓元件的疲勞點蝕、膠合、磨損及壓潰。摩擦式無級變速器的傳動元件及加壓元件均采用高硬度合金鋼制成，在潤滑充分的條件下工作。傳動元件之間為點接觸或線接觸，接觸點的位置在不斷地變化，因此，在這些接觸，通常發生與齒輪傳動相似

16、的點上應力是屬于交變的接觸應力（通常高達10002500MPa）疲勞點蝕破壞和磨損，帶來的后果是傳動出現振動、沖擊和噪聲，最終導致不能工作。加壓元件上的接觸應力屬于靜應力或脈動應力，但由于結構尺寸的限制，其接觸應力值更高于傳動元件，因而其失效形式是表面壓潰（或塑性流動）和疲勞點蝕。綜上所述，可以看出采用無級變速器，尤其是配合減速傳動時進一步擴大其變速范圍與輸出轉矩，能更好的適應各種工況要求，使之效能最佳，在提高產品的產量和質量，適應產品變換需要，節約能源，實現整個系統的機械化、自動化等各方面皆具有顯著的效果。無級變速器目前已成為一種基本的通用傳動形式，應用于紡織、輕工、食品、包裝、化工、機床、

17、電工、起重運輸礦山冶金、工程、農業、國防及試驗等各類機械。§1.3機械無級變速器的選用和潤滑密封一、機械無級變速器的選用機械無級變速器的種類繁多，在設計和選用時，必須綜合考慮實際使用條件與變速器的結構和性能特點。使用條件包括：工作機械的變速范圍；最高速時所需的轉矩和功率；最常使用的轉速和轉矩；負載變動情況；使用時間（時/日）；升速與降速情況；啟、制動頻繁程度；有無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械的轉動慣量等。對于變速器本身來說，主要是考慮其功率和運動特性，在仔細考慮了上述因素后，正確地選用無級變速器的尺寸、容量及類型。.對于機械特性選擇變速器的類型時，應首先

18、明確機械本身在整個變速器范圍內對功率或轉矩的要求。然后結合各種無級變速器的功率（或轉矩）特性曲線進行選用。對于機床的進給系統，則要求在相當寬的變速范圍內傳遞恒定轉矩，而不要求恒功率特性；這時可考慮采用OM、NS和RC型等變速器。當然，滿足恒功率使用要求的無級變速器亦可用于恒轉矩的使用場合。因為恒功率型無級變速器的變速范圍都比較小，遠不及恒轉矩型者，所以不適用機床進給系統。.對于轉速特性（1）轉速范圍：機械的工作轉速范圍也是選擇無級變速器類型的重要依據。因此，必須了解各種無級變速器的輸出轉速范圍，以免在機械傳動鏈中出現轉速猛降或者相反的不合理現象。（2）運動平穩性：脈動式和齒鏈式無級變速器的輸出

19、角速度有一定的不均勻性，因而不適用于運動平穩性要求的場合，如磨床主傳動系統。.對于安裝場地要求（1）由于各種機械無級變速器的結構和工作原理不同，因此，在相同的傳動功率情況下，其體積將有很大差異。分離傳動的機械對變速器沒有嚴格要求；而集中傳動時將十分重視體積問題，這就有必要了解各種無級變速器的功率容積比率。（2）各種無級變速器的輸出軸與輸入軸線的相對位置有所不同。有的是同軸線的；有的兩軸平行并有一定距離要求；還有一些無級變速器的輸出軸于輸入軸是相交或交錯的；選用時應注意這些問題。（3）某些機器要求變速器臥式安裝，而另一些機器則要求立式裝配，這時必須考慮無級變速器立式安裝的可能性。如齒鏈式、寬三角

20、帶式無級變速器就不適合在軸線與地面呈垂直狀態下使用。（4）某些使用場合，對清潔、塵埃問題要求十分嚴格。如果某種無級變速器從功率特性和轉速范圍考慮是適用的，但不能滿足清潔要求，則仍不可用，如開式帶式無級變速器由于帶的磨損將會污染環境。.對于操作要求 （1）調速：少數無級變速器既可在停車時變速，也可在運轉過程中調速，而大多數無級變速器則只能在運轉過程中才能調速，在使用時，必須按操作要求進行工作。（2）調速時間、手輪上使用的最大力矩。（3）手輪轉動圈數與轉速變化之間的關系等。.其它問題如振動、噪聲、溫升、滑動率、空載功率以及遠距離自動控制的可能性等。對于上述這些問題予以綜合考慮，根據我的功率、轉速、

21、調速比等數據，選定鋼環式無級變速器。二、機械無級變速器的潤滑與密封.潤滑方式與潤滑油a.潤滑方式b.潤滑油§1.4本文的主要內容及要求1、比較和選擇合適的方案并進行摩擦式機械無級變速器的計算與結構設計；設計參數：輸入功率P=5kw，輸入轉速n=1400rpm，調速范圍R=6。設計要求：安裝拆卸要方便；外觀要勻稱，美觀；調速要靈活，調速過程中不能出現卡死現象，能實現動態無級調速；關鍵部件滿足強度和壽命要求。2、對關鍵部件進行強度和壽命校核；3、用CAD繪圖軟件繪制裝配圖及零件圖。第二章 摩擦無級變速器的機械特性加壓裝置和調速機構§2.1機械特性（一）機械特性及其類型無極變速器

22、在輸入轉速一定的情況下，其輸出軸上的轉矩M2或功率N2與轉速n2的關系稱為機械特性。它常以n2為橫坐標，M2或N2為縱坐標的平面曲線M2=M（n2）或N2=N（n2）來表示。M2=M（n2）曲線上任一點（如圖2-1中的A點）切線斜率的負值，稱為傳動的機械特性在該工況時的剛度系數k（或傳動剛度） K= - =tan 由上式可見，傳動剛度k也就是輸出轉矩對輸出轉速的變化率，所以若特性曲線上各點的k值愈大，變化率對應也愈大，隨著n2的下降，M2值上升得就愈快。反之n2上升時，M2值下降也愈快。外界負載轉矩的變化對輸出轉速的影響較小。這種機械特性相對來說就較“硬”。相反地，如果特性曲線上各點的剛度系數

23、很小。則外界負載轉矩很小變動，就足以引起轉速巨大的變動，這種機械特性就很“軟”。機械無級變速器的機械特性，大致上可以歸納為下列三種：1.恒功率特性如圖2-2中的實線所示，其特性是傳動中輸出功率保持不變，即 N2=cM2 n2=常量式中 c 有關常數。這時，輸出轉矩與輸出轉速呈雙曲線關系，有“硬”的機械特性。特別是在低轉速運轉時，載荷的變化對轉速的影響很小。工作中有很高的穩定性，能充分利用原動機的全部功率。2. 恒轉矩特性如圖2-2中虛線所示，由于輸出轉矩M2為常量，因此，其輸出功率與輸出轉速成正比變化，剛度系數k=0，只要負載轉矩大于其輸出轉矩時，輸出轉速立即下降，甚至引起打滑和運轉中斷，不能充分利用原動機的輸入功率。3. 變功率、變轉矩特性變速其的輸出轉速隨其負載轉矩和功率的變化而變化，其變化規律復雜多樣，通常以試驗方法來確定。（二）容許輸出特性無級變速器的傳動能力受結構強度條件等因素的限制。我們把變速器在調速過程中有強度條件所限定的、變速器所能提供的轉矩（或功