***大學畢業設計說明書課題名稱:無鏈傳動變速自行車地市：***準考證號：***姓名：***學科專業：***指導教師：***河南省高等教育自學考試*年*月*日本文簡介了自行車的發展歷程，從而推出了無鏈傳動變速自行車這種新型的設計。把無鏈傳動原理進行了分析，重點進行了變速部分的設計。運用鋼球外錐式無級變速器進行部分改裝，從而形成了自行車的無級變速裝置。該裝置通過八個鋼球利用摩擦力將動力進行輸入輸出，用一對斜齒輪進行分度調速，從而使自行車在0.75?1.22之間進行無級調速。實踐證明：無鏈傳動變速自行行車比普通自行車更省力，更持久，更受廣大用戶的喜愛。關鍵詞:無鏈傳動，鋼球外錐式無級變速器ABSTRACTThispaperintroducesthedevelopmentofbicycle,whichisanewtypeofnonchaindrivetransmissionbicycle.Theprincipleofnonchaindriveisanalyzed,andthedesignofvariablespeedisfocused.Theuseofsteelballoutsidetheconetypesteplessspeedchangerforpartofthemodification,thusformingabikeofthesteplessspeeddevice.Thedeviceusesthefrictionforceofeightsteelballstocarryontheinputandoutput,andapairofhelicalgearsareusedtospeedthespeedofthebicyclein0.75~1.22.Practicehasprovedthat:withoutthetransmissionofthetransmissionspeedofthebicycleismoreconvenientthanordinarybicycles,moredurable,morepopularwiththemajorityofusers.Keywords:nonchaindrive,ballouterconetypesteplesstransmission目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論1\o"CurrentDocument"1.1自行車的發展概況1\o"CurrentDocument"1.2無鏈式自行車的推出與發展3\o"CurrentDocument"1.3無鏈自行車的市場需求3\o"CurrentDocument"第二章無鏈傳動變速自行車5\o"CurrentDocument"2.1無鏈傳動原理5\o"CurrentDocument"2.2變速器原理6\o"CurrentDocument"2.3無鏈傳動變速自行車優點7\o"CurrentDocument"第三章鋼球外錐式無級變速器部分零件的設計與計算93.1鋼球與主、從動錐齒輪的設計與計算93.2加壓盤的設計與計算103.3調速齒輪上變速曲線槽的設計與計算113.4輸入軸的設計與計算123.5輸出軸的設計與計算153.6輸入、輸出軸上軸承的選擇與計算173.7輸入、輸出軸上端蓋的設計與計算193.8調速機構的設計與計算20\o"CurrentDocument"3.9自行車無級變速器的安裝22\o"CurrentDocument"第四章全文總結23\o"CurrentDocument"參考文獻24\o"CurrentDocument"致謝25\o"CurrentDocument"畢業設計小結26第一章緒論圖1-1最早的自行車圖1-2圖1-3可轉向自行車1.1自行車的發展概況第一章緒論圖1-1最早的自行車圖1-2圖1-3可轉向自行車18世紀末，法國人西夫拉克發明了最早的自行車，如圖1-1所示。這輛最早的自行車是木制的，它的結構比較簡單，既沒有驅動裝置，也沒有轉向裝置，騎車人靠雙腳用力蹬地前行，改變方向時也只能下車搬動車子。即使這樣，當西夫拉克騎著這輛自行車到公園兜風時，在場的人也都頗為驚異和贊嘆。世界上第一批真正實用型的自行車出現于19世紀初。1817年，德國人德萊斯在法國巴黎發明了帶車把的木制兩輪自行車如圖1-3。這種自行車雖然仍舊用腳蹬才能前行，但是可以一邊前行一邊改變方向，它一問世便引起了人們的極大興趣。法國人大量進行仿制，一時間，巴黎街頭涌現出成百上千的自行車。在1830年，法國政府還為郵差配備了自行車作為交通工具。.隨后，自行車的技術、性能不斷得到改進。1839年，英國人麥克米倫發明了蹬踏式腳蹬驅動自行車，騎車時兩足不用蹬地，提高了行駛速度。1869年誕生的雷諾型自行車如圖1-2，車架改由鋼管制作，車輪也改為鋼圈和輻條，采用實心輪胎，使自行車更加輕便。1886年英國的機械工程師斯塔利，設計出了新的自行車樣式，裝上前叉和車閘，前后輪大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成菱形車架，還首次使用了橡膠車輪。斯塔利不僅改進了自行車的結構，還改制了許多生產自行車部件用機床，為自行車的大量生產和推廣應用開辟了寬闊的道路，因此他被后人稱為“自行車之父”。他所設計的自行車車型與今天自行車的樣子已經基本一致了。1887年，英國人勞森完成了鏈條驅動自行車的設計。同年，英國人鄧魯普研制出了充氣輪胎。從此，自行車技術也完成了向商業化的轉化，批量生產并投入市場。自行車發展至今已有適應不同地形，不同人群的種類劃分，越來越朝著多樣化發展。公路自行車(Roadbicycle)用來在平滑公路路面上使用的車種，由于平滑路面阻力較小，公路自行車的設計更大考量高速，往往使用可減低風阻的下彎把手，較窄的高氣壓低阻力外胎，擋位較高，且輪徑比一般的登山越野車都大，由于車架和配件不須像山地車一樣需要加強，所以往往重量較輕，在公路上騎行時效率很高。由于車架無需加強又往往采用簡單高效的菱形設計，公路車是最為優美的自行車。場地自行車(Trackbicycle)用于在室內極其平滑的橢圓形賽道上使用的自行車，這種自行車沒有車閘(煞車)，沒有變速器，且沒有可逆轉的飛輪。三項賽/計時賽自行車(Triathlon/TimeTrialbicycle)在三項賽和計時賽運動中使用的公路自行車，三項賽和計時賽的最大特點就是不允許使用牽引氣流(draft)，也就是說選手必須完全通過自己的力量來克服空氣阻力，而不須騎在其他選手后面，所以三項賽/計時賽自行車在設計時非常注重讓選手保持一個減小空氣阻力的騎行姿勢，同時注意減小自行車自身的空氣阻力。三項賽自行車還讓選手在騎行時使用和跑步時相近的肌肉組，這樣使從騎行到跑步的轉換更容易。山地自行車(Mountainbike)山地自行車起源于1977年美國舊金山。設計為騎乘于山區的車種，通常具有變速器可變換省力或快速的檔位，有些會在車架安裝避震器，部分的輪胎胎皮是巧克力胎紋以便于在無鋪面的路面騎乘。山地車零件的尺寸一般為英制單位。車圈為24/26/29英寸，輪胎尺寸一般為1.0-2.5英寸。車架尺寸也以英制為單位，例如14〃、17〃、19"來表示車架尺寸的大小。速降自行車(DownHillbike)速降自行車，也稱落山自行車。英文簡稱DH。是一種極具挑戰性的活動。騎手利用特制的DH自行車在山坡上滑翔，甚至墜山來尋求刺激?；顒佣嘣谏郊?、礦洞、雪地等地帶開展。奧地利人利用DH創造出210.4KM/H的世界紀錄。速降自行車的車架角度與山地自行車有所區別，零件與山地自行車一樣都為英制單位。進行此項活動時必須佩戴頭盔、護甲等裝備。前叉減震的行程比山地自行車及XC自行車要長。輪胎寬度一般超過2英寸。斜躺自行車(Recumbent)與傳統設計上較不一樣的自行車。通常有較大且舒適的座椅，兩輪或三輪。優點是舒適，且風阻低。旅行自行車(Touringbicycle)由公路自行車發展而來，適合超遠程自給自足的旅行，有較舒適放松的車架幾何設計，能夠負重，有很低的最低檔位，使用較寬的車胎，配件選擇方面追求可靠耐用而不太側重減輕重量，往往是用山地車腳踏板。廣告自行車(Advertisingbike)廣告自行車是由中國國家專利局授(ZL200720312144.6)的薄殼型車架制作的特殊自行車，利用車架表面積發布廣告的專業廣告自行車。越野公路車(Cross-countrycycling)由公路自行車發展而來，起源于騎手們想用一輛自行車同時征服公路和山地，于是騎手們選用較結實的公路車架和輪子，再安裝上更強的車閘和很寬的車胎，使用山地車腳踏板。越野公路車既可以在公路上實現較高速度，也有一定越野能力。雙人/多人自行車(Tandembicycle)又稱為協力車，由兩人以上協同出力，由第一位控制方向。折疊車(Foldingbicycle)是為了便于攜帶與裝進車內而設計的車種，有些地方的鐵路及航空等公共交通工具允許旅客隨身攜帶可折疊收合并裝袋的自行車。電動自行車(Motorizedbicycle)一種以一半電力驅動和一半人力驅動的環保電動交通工具。電動自行車可以自動偵測雙腳施力狀況，在需要時以適當的動力輔助踏踩，自動調節動力。在中國廣州等地區，因為電池回收等問題，禁止使用電動自行車。小輪車(CyclingBMX)一種專門用于極限運動的自行車，這類車為了更適合特技表演而作出了不少改造，比如更輕量化的車身，沒有剎車，車把可以360°旋轉。1.2無鏈式自行車的推出與發展隨著“時尚、運動、健康、綠色、環保”理念的深入人心，自行車類產品的設計、材料、工藝、款式也跟隨市場需求，新材料、精加工、巧構思、高品質和高附加值的自行車精品不斷涌現。自行車不但成為人們的代步交通工具，而且進入運動、休閑、娛樂、時尚領域，并融入更多的科技、文化元素，成為所有家庭的必備用具。無鏈條自行車，屬于自行車的結構改進。無鏈自行車起源于日本，因穩定性和耐用性極強迅速流傳到歐美、臺灣等地。但因其制造成本較高，重量較鏈條傳動更重，在競技項目中沒有優勢，因此沒有得到廠商的大力推廣。但無鏈自行車以其可靠的穩定性和耐用性，目前在日本和歐美等地運用還是挺廣泛的，其主要運用于一些休閑車、通勤車、旅行車上，因為不需要維護，幾乎無故障率，美國、英國、西班牙、法國、韓國等國家還將其用于公共自行車。目前國內也有廠家開始運作無鏈自行車項目。1.3無鏈自行車的市場需求無鏈自行車是利用傳動軸進行動力傳動的一種自行車，這種傳動方式的自行車起源于日本，類似于汽車的傳動方式，但是結構上相對要簡單很多。其原理是傳動軸的前面部分運用一組弧形錐齒輪將力矩由橫向轉換為縱向，然后通過傳動軸將力矩傳動到傳動軸的后弧形錐齒輪將縱向的力矩轉變為橫向，最后通過花鼓將力矩傳動至車輪上實現驅動車輛。這原理類似于汽車的傳動系統，不但擁有強大的扭矩承受能力和極高的耐用性，傳動效率也相當高。無鏈自行車的優點。無鏈自行車能產生更高的傳動效率，擁有更穩定的性能、更長的耐久性，能承受更大的扭矩。傳動軸自行車在整個騎行過程中能讓騎行者徹底避免掉鏈、斷鏈的煩惱，不會有來自于鏈條的油污以及銹污，無需維護，騎行過程安靜、干凈、舒適?，F代人的消費習慣。隨著生活水平的不斷提高，人們在感受著經濟高速發展而帶來的物質文明享受的同時，另一面卻也在承受著交通的日益擁堵，大氣的污染日益嚴重和缺少鍛煉引起的亞健康的日益增多。因此，自行車已不單單是人們的日常代步工具，它更是人們休閑娛樂、鍛煉身體和旅游騎行的一種工具。展望無鏈自行車的未來。目前自行車市場大多還處在一個拼配置的時期，諸多廠商推出30速、空氣油碟、空氣前叉等等，很多消費者因為缺乏經驗和分不清自己買車的用途也被誤導進入其中，花了三四千買回來個30速的山地車最終常用的只有3個速比，油碟性能不錯，但卻容易抱死，而且鏈條的維護相當的麻煩，還有斷鏈、掉鏈的風險。隨著中國消費者消費觀念的日趨成熟，購買一臺合適自己用的自行車才是最實用最合適的，喜歡競技追求輕量化的消費者將繼續以鏈條車為主打，以休閑騎行、鍛煉騎行、旅游騎行、家庭騎游或者全能通勤車，耐用性更好的軸傳動車型將會打開一片新的天地，得到市場的認可。簡單的現代人需要簡單出行，純粹的玩、純粹的嗨、純粹的騎行享受，追求舒適性、安全性和耐用性的軸傳動車型必將逐步得到消費者的歡迎，逐步取代鏈條驅動的各種車型。第二章無鏈傳動變速自行車2.1無鏈傳動原理針對自行車的掉鏈和傳動效率低問題研制了傳動軸式自行車，該自行車前部采用一對錐齒輪中間采用傳動軸后部采用一對錐齒輪，從而就改變了現有自行車的缺點，掉鏈和傳動效率低和有鏈傳動帶來的噪音等問題。傳動部分如圖1所示。圖2-1其優點是不會產生掉鏈，效率較高，不會對出現對褲子出現的撕咬，填補了國內沒有該形式的自行車的空白，使對自行車感覺會更加舒適和平穩，提高了各部分的通用性能。

..不皆育來目於SR媒之油賽及磴污提供安靜照推音之畸乘享受握有最翻快的臆乘感收納方便■推修筒易圖2-2..■推修筒易該自行車在人的腳動力下驅動，工作時人腳驅動腳蹬子帶動軸，有軸帶動前部一對錐齒輪轉動，在通過軸傳遞給傳動軸，再有傳動軸傳遞給尾部的一對錐齒輪使其轉動，然后在傳遞給棘輪機構，有棘輪機構傳遞給自行車后輪，使自行車能夠在大地上行駛，該自行車傳動部分追要有三大部分，前部錐齒輪系統，中間傳動軸系統，和尾部錐齒輪系統，前部錐齒輪系統主要作用是，改變傳動的方向和增速，中間傳動軸主要是能夠較遠距離的傳遞動力，傳動軸花鍵的作用是能夠由于十字軸轉動使傳動軸的軸向的位移得到平衡，尾部錐齒輪的作用改變方向進一步的使系統增速。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2.2變速器原理5-調速蝸輪6-調速蝸桿7-外環8-傳動鋼球軸12,13-端蓋圖2-3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-傳動鋼球如圖所示，動力由軸1輸入，通過自動加壓裝置2,帶動主動輪3同速轉動，經過一組（3?8）鋼球4利用摩擦力驅動輸出軸11,最后將運動輸出。傳動鋼球的支承軸8的兩端，嵌裝在殼體兩端蓋12和13的徑向孤行倒槽內，并穿過調速渦輪5的曲線槽；調速時，通過蝸桿6和蝸輪5轉動，由于曲線槽的作用使鋼球軸線的傾斜角發生變化，導致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸轉速得到調節。其動力范圍為：R「9,"=1/Imin，PW11kw，e<4%，n=0.80?0.92。此種變速器應用廣泛。n^11從動調速齒輪5的端面分布一組曲線槽，曲線槽數目與鋼球數相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當轉動主動齒輪6使從動齒輪5轉動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸8繞鋼球4的軸心線擺動，傳動輪3以及從動輪9與鋼球4的接觸半徑發生變化，實現無級調速。具體分析如下：圖2-4鋼球外錐式無級變速器變速示意圖主要由兩個錐輪1、2和一組鋼球3（通常為6個）組成。主、從動錐輪1和2分別裝在軸I、11上，鋼球3被壓緊在兩錐輪的工作錐面上，并可在軸4上自由轉動。工作時，主動錐輪1依靠摩擦力帶動鋼球3繞軸4旋轉，鋼球同樣依靠摩擦力帶動從動錐輪2轉動。軸i、ii傳動比q.KM.R"），由于所以。調整支承軸4的傾斜角與傾斜方向，即可改變鋼球3的傳動半徑r1和七，從而實現無級變速。2.3無鏈傳動變速自行車優點無鏈自行車就是用軸和齒輪組合代替鏈條和鏈輪組合用于傳動的自行車，和普通鏈條自行車相比，其它的部件是一樣的，但是改變了傳動的方式。早在上個世紀九十年代初，中國就有人研究開發無鏈自行車，而日本和歐洲比我國更早。目前我國已經開發出第五代新型無鏈自行車。新型無鏈自行車和有鏈自行車相比別的都一樣，只有傳動系統有以下區別：1、傳動效率高齒輪傳動的機械效率達到98%以上，鏈條傳動的機械效率只有95%，換句話說就是我們用腳蹬踏腳蹬子時用同樣的力量，無鏈自行車比有鏈自行車走得更遠。2、使用壽命長齒輪傳動的使用壽命比鏈條傳動的使用壽命長幾倍，汽車的變速箱和傳動軸就是用齒輪傳動的，其使用壽命達到幾十萬公里，鏈條傳動在使用一段時間后就可能出現斷鏈條的現象。新型無鏈自行車的軸和齒輪傳動系統可以做到正常使用十年無須修理。3、潤滑環境好無鏈自行車的軸和齒輪外面包有堅實的鑄造鋁合金外殼，整個傳動系統處于全封閉的工作環境中，泥水和沙土無法進入里面。用潤滑脂防銹和潤滑，潤滑脂不會流出，可以兩年換一次潤滑脂。有鏈自行車的鏈條在半遮擋的環境下工作，潤滑油容易流出，甚至沾到褲子上弄臟褲子，所以大多數人不加潤滑油，鏈條及鏈輪上容易銹蝕。4、立體空間結構小新型無鏈自行車的軸和齒輪傳動系統各個零件緊密配合成一個整體，不會出現松脫現象，整個傳動系統占用的空間小。有鏈自行車的鏈條傳動系統處于一種松散的配合狀態，整個傳動系統占用的空間大，而且會出現脫鏈和斷鏈現象。5、生產成本低新型無鏈自行車的傳動系統包括：四件齒輪；兩件齒輪外殼；一件花鍵軸，一件軸套管，兩件鎖母，兩套位置調節接頭。其中四件齒輪和一件花鍵軸采用特種鋼材經過鍛造，熱處理，數控機床加工而成，其它零件采用鋁合金材質經過機床加工而成。全套零件大批量加工的生產成本二百多元。有鏈自行車的鏈條傳動系統包括：一件飛輪；一付鏈條，一件鏈輪盤，一件鏈條保護罩。四件零件的生產成本相加不過二十元。所以，在別的零件配置都完全一樣的情況下，新型無鏈自行車比有鏈自行車的生產成本要高出近二百元，這樣算來，如果普通中檔單速輕便自行車的生產成本是二百多元的話，那么單速無鏈輕便自行車的生產成本是四百多元，這就是無鏈自行車價高的原因。自行車的心臟是什么？傳動系統是自行車的心臟，有了心臟病，自然毛病多。新型無鏈自行車的心臟是真正特種鋼鐵鑄就的，經久耐用，是自行車的發展趨勢

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設計與計算包括主、從動錐齒輪，加壓盤，調速齒輪上變速曲線槽，輸入軸，輸出軸，輸入、輸出軸上軸承，輸入、輸出軸上端蓋，調速機構等部分的設計與計算，以下各章節分別介紹以上內容。3.1鋼球與主、從動錐齒輪的設計與計算輸入功率P=多Cn+m）xgxv+門變=0.1x（65+20）x9.8x4.17:0.86=0.4039kw其中：*=0.1,m人=65kg,m車=20kg,g=9.8,v=15km/h=4.17m/s,n變=0.86輪胎直徑：％=560mm由力學知識可得：輪胎所產生的轉矩與鋼球摩擦所產生的轉矩應平衡3xCn人+m車）xgxpxR=8xQxpxcxd+N其中：R=其中：R=280代入數據可得：mm,p=0.1c1=2.16,Q為鋼球所受正壓力Qxd=17997。=1353x3QxKd=1353x：17997x4=56284/d3d31Q由于傳動件的[%]=2200~2500Mpa帶入上式得：d=22.51?25.58mm，取dq=25mm,鋼球數z=8輸出轉速偵15000x60=142.3r/min23600x0.66xn輸入轉速氣=1423(0.75?1.22)=189.7?116.6r/min傳動比I=1.22,1.=0.75變速范圍R—I，"—1.63n0.75鋼球支軸的極限轉角e增速方向0—a—arctanI—450-arctan1.22—5。39/34〃減速方向0—a-arctanI.—450-arctan0.75—8。7/48〃圓錐工作直徑D]—D2—匕xd—2.16x25—54mm鋼球中心圓直徑D3—?+cosa)xd—71.7mm鋼球側隙[(c+cosa扁?-1]Xd=[G16+cos450'in?-1]x25=2.43mm外環內經D—D3+d—71.7+25—96.7mm外環軸向截面圓弧半徑R=(0.7?0.8)xdq=(0.7?0.8)x25=17.5?20mm，取R=18mm錐輪工作圓之間的軸向距離B—dxsina—25xsin450—17.68mm3.2加壓盤的設計與計算加壓盤的作用直徑d=(0.5?0.6)xD1=(0.5?0.6)x54=27?32.4mm取d—30mm滑動摩擦角p/—arctanf/—arctan0.15—8.530加壓盤V形槽傾角X=arctan—fi—=14.85。dsina傳動鋼球的確接觸應力為o=1353x3QxKd=1353x-17997x4=2251.35Mpa蘭[。]、\253j

每個鋼球作用在V形槽側面的正壓力2x1.1x9550000x0.4039x0.858x30xsin14.850x180=651.6N用鋼球加壓裝置時ojmax=1370xJKzXQy=1370xJ1」：51.6=4865.6Mpa'q<[oj]其中：[Oj]為4000?5000Mpa每個鋼球作用在V形槽側面的正壓力鋼球半徑r=4mmB=2r/cosX=8.27mm碟形彈簧預緊力為200N,結構設計如下圖所示:圖3-1加壓裝置3.3圖3-1加壓裝置槽的張角。=800?12。，取。=900。(1)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：I=I=1.22時，va=00RA=0.5D3-1sin9=0.5x71.7-15.5xsin802/48//=33.66mm其中：1=0.5°+8)+(0.5?1.0)=0.5(5+25)+(0.5?1.0)=15.5mmI=1時，力廣—xv=I"x900=49.460B1+11+1.22maxRB=0.5D3=0.5x71.7=35.85mmI=I.=0.75時，v=V=900,RC=0.5D3+1sin9.=0.5x71.7+15.5xsin507/48//=38mm

圖3-2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0”要求傳動比Ix與齒輪轉角小呈線性變化時，槽形曲線方程為：R圖3-2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0”要求傳動比Ix與齒輪轉角小呈線性變化時，槽形曲線方程為：R(p)=05D3+lsine=0.5D3+lsin{arctan[G+1.22.+G.22-0.75.COt450]G+1.22.+G.22-0.75.COt450]}=0.5x71.7+15.5sin{arctan[0.47.—19.80.=35.85+15.5sin(arctan)19.80—0.47.3.4輸入軸的設計與計算輸入軸上傳遞的功率為P^.=0.4093kw輸入轉速n】=189.7?116.6r/min,取n1=135r/minP0一4039轉矩Tj=9550000?=9550000x一=28572N-mm1如圖所示，作用于錐輪的正壓力Q圖3-3正壓力計算示意圖由前計算可知：Qxd=17997,其中d=25mm所以Q總=17991x8=4909.6N單個錐輪的軸向力Fa=徑向力F=613.7xsin450=433.95N初步確定軸的最小直徑選取軸的材料是40Cr，調質處理.取Ao=100,于是得：.P_,'0.4039dmin=A°寸=100x3180=14.4mm,取dmin=14.5mm\1軸的結構設計ID皿I"］』皿圖3-4輸入軸如圖所示，ITI段裝飛輪，11-111段裝端蓋，III-W段裝軸承①，規格是dg1=17mm,W-V段為軸肩，d=19.4mm,V-丑段裝軸承②，規格d2=12mm,丑-W，巧-訓I段裝壓緊裝置以及裝錐輪，具體尺寸如零件圖所示求軸上的載荷IITII段不承受徑向載荷兩軸承的距離為9+8+8+2.1+2=29.1mm飛輪壓軸力方向線與軸承①的距離為9.9+5=14.5mm

圖3-5壓軸力受力模型a.計算壓軸力FpFe=1000△nxzxpV=60x1000選定鏈條型號和節距查《機械設計》表9-7,9-13，單排鏈PCA=KKP=1.0x0.58x0.4039=0.234kw圖3-5壓軸力受力模型a.計算壓軸力FpFe=1000△nxzxpV=60x1000條節距p=15.875mm90x38x15.875.故v==0.904857m/s60x10001000x0.40390.904875所以Fe==446.4N所以Fp=446.1x1.15=513.360.904875所以FpKfp=1.15)b.?=F]Fx14.9=F2x29.1所以F2=238.2N所以F1=七=F+F2=513.36+238.2=751.56n計算最大彎矩M=MJ)=513.36x14.9=6622N.mm校核扭矩T=9550000P=9550x4039=28572N?mmn135166222+(0.6x28572*"‘66222+(0.6x28572*o_.==CA…0.1x173

=34.7Mpa<[o_1]=60Mpa鍵槽處軸的校核碩，nd2bt(d-t*Hx14.525x3x1222d%r--i^=廣—ixrzr=224-70.6x2d。(AC)=2247=57.22MpaV[°cJ=60Mpa.鍵強度的校核平鍵的尺寸為bxhxl=5x5x10，鍵槽軸深t=3.0,k=h-1=2.02Tx2Tx103

kld2x214292x10x14.5=147.8Mpa<[0p]=120?150Mpa滿足條件花鍵校核op=2Tx103/(pzhldm)其中：。為載荷分配不均系數，取0.8花鍵齒數z=8齒的工作長度l=8mm花鍵齒側的工作高度h=1.5mm花鍵的平均直徑d=電女=13.5mmm22Tx1032x21429_r,Op=_hd~=088]58135=41-34Mpa<[op]=40?70Mpam花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經熱處理，故滿足要求3.5輸出軸的設計與計算輸出軸上的傳遞功率為P,=0.1x(65+20)x9.8x4.17=0.3474kw輸出轉速％=142.3r/min于是轉矩T,=9550000%=9550000x0.34736=23311.9N-mm2n142.32作用于錐輪的正壓力Q由前計算可知：Qxd=17997,其中d=25mm所以Q=^997=613.7N25

單個錐輪的軸向力Fa=徑向力F=613.7xsin450=433.95初步確定軸的最小直徑選取軸的材料是40Cr,調質處理.取Ao=100,于是得：dmin=A0p=100x3片碧=13.5mm取d=14.5mm2軸的結構設計II段裝的是后輪軸。這樣設計便于統一加工.5.求軸上的載荷兩軸承的距離為9+8+8II段裝的是后輪軸。這樣設計便于統一加工.5.求軸上的載荷兩軸承的距離為9+8+8+2.1+2=29.1mm壓軸力F與軸承①的距離為35+9.9=44.9mm合壓F-.圖3-7壓軸力受力模型頊□如上圖所示2+Nx0.1*=558.1NF合壓rN2+f2=\加+20）x9.8N=（65+20）x9.8x-=555.3N329.1xF]=44.9xF合壓=44.9x558.1所以F2=822.8NF1=F2+F合壓=2+Nx0.1*=558.1N6.計算最大彎矩M=F2x29.1=822.8x29.1=23943N校核扭矩所受扭矩：T=fxr=T/=0.1x555.3x280=15548.4N?mm輪A處校核l：239432+(0.6x15548.4*r,0.1x173oCA==52.3MpaV[oca]MpaC出校核W些-b^d-^=nx14.52-5x3x122=224.72d(c)322d322x14.50.6x15548.40.1x1732do(ac)=—=41.5Mpav[oca]=60Mpa.故校核安全8.鍵強度的校核平鍵的尺寸為bxhxl=5x5x40，鍵槽軸深t=3.0,k=h-1=2.02T2x15548.4op=kd=^_14-5~40=26.8Mpa<'°p]=120~150Mpa滿足條件花鍵校核op=2Tx103/(pzhldm)其中：小為載荷分配不均系數，取0.8花鍵齒數z=8mm齒的工作長度l=8花鍵齒側的工作高度h=1.5mm花鍵的平均直徑d=電昌=13.5mmm22Tx1032x155484op=—hd~=08；1；*8135=29.99Mpa<[op]=40?70Mpam花鍵的連接情況是：使用或制造情況不良，齒面未經熱處理，故滿足要求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

r2圖3-8輸入軸軸承受力計算示意圖r2圖3-8輸入軸軸承受力計算示意圖d2F=8Qsin450=8x613.7xsin450=3313NFd廣F"2軸承被拉松F2=Fd2=0.68xF]=0.68x238.2=162NF=238.2Nr21軸承被壓緊Fal=Fd2-F=162-3313=3151NF=Falr1所以軸承2的當量載荷為p=f"+yF「=1.0xGx238.2+0x162)=238.2N軸承1的當量載荷為P=fGf^+"「=1.0x(0.41x751.56+0.87x3151.7)=3050N所以Lhi=x60〃3106=x60x1353=1088h210660x135(5213x——=1.28x106h所以Lhi=x60〃3106=x60x1353=1088h210660x135(5213x——=1.28x106h"0.2382J2.輸出軸上軸承的壽命計算F2=F^2=0.68xF2=0.68x822.8=559.5NF2=822.8N1軸承被壓緊F]=F^2-F=559.3-3313=2753.7NF=1380.9Nr1所以軸承1的當量載荷為P=f(xF1+yF1)=1.0x(0.41x1380.9+0.87x2753.7)=2961.7N軸承2的當量載荷為P=f"+yF「=1.0x(1x822.8+0x559.5)=822.8N5.106(C￥106(6.3)3“…」所以Lh1=x—=x=1127.3hh160n"P)60x142.3"2.96)T106L=h260x142.3(5.2A3T106L=h260x142.3"0.822)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3-10軸徑d=15mm，D=14mm，D=29mm，B=16mm端蓋的設計及計算如下：見下圖3-11圖3-10密封圈圖3-11端蓋螺釘直徑d3=3mmd=d+1=4mm=D+2.5d3=35+2.5x3=42.5mm=D0+2.5d3=42.5+2.5x3=50mme=e=1.2d=3.6mme>e,取4mmm=1mmd4=d-(10?15)=35-10=25mmD5=D0-3d3=42.5-9=33.5mmD6=D一〔2?4)=35一3=32mmb=10mm,d=16mm,D=28mm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。1.調速齒輪1的設計與計算模數m=2mmn螺旋角P=120法面壓力角a=200n端面壓力角attana=tana/cos。=tan200/cos120=0.3721所以a=20.40基圓柱螺旋角PbtanPb=tanPcosa=tan12。cos20.4。=0.19921所以p=11.27。法面齒距P=Hxm=3.14x2=6.28mm端面齒距P=Hxm=P/cos120=6.42mm法面基圓齒距P=Pxcosa=6.28xcos200=5.9mm法面齒頂高系數h*=1an法面頂隙系數c*=0.25n分度圓直徑d=zm=zm/cosp=53x2/cos120=108.37mm基圓直徑db=dcosa=108.37xcos20.40=101.57mm齒頂高h=mh*=2x1=2mm齒根高七=m+c*)=2xG+0.25)=2.5mm齒頂圓直徑d=d+2h=108.37+2x2=112.37mm齒根圓直徑d§=d-2七=108.37-2.5x2=103.37mm法面齒厚S=n/2xm=3.14mm端面齒厚、七=n/2xm廣n/cos120=3.21mm當量齒數Z=z/cos3p=53/cos3120=572.主動斜齒輪2的設計與計算模數m=2mmn分度圓直徑d=zm=zm/cosp=40x2/cos120=81.79mm基圓直徑d=dcosa=81.79xcos20.40=76.66mm齒頂圓直徑d=d+2h=81.79+2x2=85.79mm齒根圓直徑d§=d-2氣=81.79-2.5x2=76.79mm當量齒數Z=z/cos3&=40/cos3120=42.74其余參數均與調速齒輪1相同.兩齒輪的寬度均為5mm.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上安裝著自行車的后輪，輸入軸上安裝自行車的后飛輪，整個變速器位于后輪右側。變速器的主動調速齒輪上安裝搖桿，該搖桿可以伸縮，這樣在不調速時保證搖桿空間尺寸較小。搖桿可轉動1200,這樣可帶動從動調速論轉動900,從而使自行車速度在最大速度和最小速度之間變動。1、4、7-端蓋2-軸承3-套筒5-軸套6-軸管圖3-12變速器安裝示意圖自行車后輪與輸出軸的安裝方式如上圖所示，1、4、7端蓋是用來密封，保護軸承5的，普通自行車的后軸管和花盤是分開的，我這里把它們作成一個整體，即軸管6,與后軸用鍵連，軸套5的作用是軸向定位軸管，軸承2與軸采用過盈配合，具體尺寸設計見輸出軸的零件圖。第四章全文總結本文簡要介紹了鋼球外錐式無極變速器的基本結構、設計計算、材質及潤滑等方面的知識，并以此作為本次無級變速器設計的理論基礎。鋼球外錐式是最簡單且最容易實現無級變速的一種傳動方式，無級變速器的設計就是從摩擦式開始的。滾輪平盤式是結構最簡單的一種，滾輪為主動件，平盤是從動件，滾輪依靠其與平盤之間的摩擦力帶動平盤轉動，滾輪與平盤