毕业设计论文钢球式无级变速器结构设计.docx

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1、编号：毕业设计说明书题目：钢球式无级变速器结构设计学院：机电工程学院专业：机械班涮造其自动化（卓越）指导教师单位：机电工程学院题目类型：口理论研究口实验研究R工程设计口工程技术研究口软件开发2015年5月26日随着机械行业的不断发展，无级变速器的使用也在日益增多，其在机械装备中的应用范围广泛。机械设备中采用无级变速器有利于简化变速传动方案、提高生产率和产品质量、合理利用动力分配和节约能源、实现遥控和自动控制等。因此无级变速器的研究和发展对未来机械行业有着很重要的意义。无级变速器有很多类型，此次毕业设计的变速器类型为摩擦式无级变速器，主要对钢球式无级变速器进行结构设计。钢球锥轮式无级变速器有四种

2、不同方案，通过对比这四种方案，最终确定方案为Kopp-B型无级变速器。此方案采用的是钢球和锥轮作为中间传动机构，通过调速机构转动钢球改变钢球的工作半径来实现输出转速在一定范围连续变化的钢球锥轮式无级变速器。通过利用钢球锥轮式无级变速器的计算设计公式，首先设计计算各个传动元件，再以传动元件为线索对其他结构进行设计计算，并初步确定各部分零件尺寸，并对箱体进行结构设计。然后分析了主、从动轮、加压盘、传动钢球和外环的受力分析和强度计算，并对轴上的键和轴承进行了检核计算。通过校核计算之后，确定各部分零件结构最终尺寸。最后对设计的变速器的润滑要求以及设备使用维护进行了说明。完成结构设计后，绘制出所计算的各

3、部分零件的三维设计图，再进行装配得到设计出的钢球式无级变速器的三维模型。然后再画出二维装配图和主要传动元件的零件图，将此无级变速器的结构和工艺等方面的要求表达得更为清楚。最终设计出一台能够实现无级变速、变速范围较宽、调速简单、运转平平稳等符合要求的无级变速器。关键词：无级变速器；钢球式；摩擦式；传动元件AbstractWiththecontinuousdeve1opmentofmachineryindustry,theuseofstep1esstransmissionarea1soincreasing,itswiderangeofapp1icationsinmachineryandequipm

4、ent.Mechanica1equipmentadoptsstep1esstransmissionishe1pfu1tosimp1ifythevariab1espeeddrivescheme,improveproductivityandproductqua1ity,reasonab1euti1izationofpowerdistributionandenergyconservation,rea1izeremotecontro1andautomaticcontro1,etc.soresearchanddeve1opmentofstep1esstransmissionmachineryindust

5、ryhasveryimportantsignificanceforthefuture.Step1esstransmissionhasmanytypes,thegraduationdesignofthetransmissiontypeisfrictiontypestep1esstransmission,main1yforstructuredesignofstee1ba11typestep1esstransmission.Stee1ba11conewhee1typestep1esstransmission,therearefourdifferentschemesbycomparingthefour

6、kindsofso1utions,fina1so1utionforKopp-Btypestep1esstransmission.Thisschemeusesastee1ba11andconewhee1asintermediatetransmissionmechanism,throughthecontro1ofmotorspeedradiusturntheba11changeba11worktoachieveoutputrotationspeedwithinacertainrangeofcontinuouschangeofstee1ba11conewhee1typestep1esstransmi

7、ssion.Byusingstee1ba11conewhee1typestep1esstransmission,thedesignformu1aoftheca1cu1ationofthefirstdesignca1cu1ationeachdrivee1ement,todrivecomponentsforc1uestootherstructuredesignca1cu1ation,andpre1iminari1ydeterminethepartssize,andtheboxbodystructuredesign.Andthenana1yzesthemain,drivenwhee1,pressur

8、ep1ate,drivestee1ba11andtheouterringstressana1ysisandstrengthca1cu1ation,andonthekeyontheshaftandbearingthecheckca1cu1ation.Afterthecheckca1cu1ation,determinethefina1sizepartsstructure.Fina11y,thedesignofthetransmissionof1ubricationrequirementsandequipmentmaintenance.Comp1etionofstructuredesign,draw

9、ca1cu1atedby3Ddrawingsofeachpartsareassemb1edagaingettodesignthe3dmode1ofba11typestep1esstransmission.Thendrawa2Dassemb1ydrawingandpartdrawingofmaintransmissione1ements,thestep1esstransmissionmeettherequirementsofthestructureandtechno1ogyoftheexpressmorec1ear1y.Thefina1designoutofacanrea1izestep1ess

10、speed,speedrangeiswide,simp1eofspeedandrunningsmooth1yetcmeettherequirementsofstep1esstransmission.Keywords:Step1esstransmission;Theba11type;Friction1ype;Transmissioncomponents引言11机械无级变速器的发展史及特征应用简介11.1 机械无级变速器的发展概况11.2 机械无级变速器的特征和应用21.3 机械无级变速器在国内的研究现状31.4 毕业设计内容与要求42总体方案的比较和选择41.1 四种不同类型的钢球锥轮式无级变速

11、器简介51.2 各种方案的比较52. 3总体方案的确定63主要零件的设计与计算72.1 输入、输出轴的设计与计算73. 2传动钢球和锥轮的设计和计算83.1 加压装置的设计与计算103.2 调速蜗轮槽形曲线的设计与计算123.3 调速机构蜗轮蜗杆的设计与计算133.4 各部分的轴承的选型143.5 轴承端盖的设计计算153.6 润滑方式的选择174主要零件的校核173.7 传动机构的受力分析和强度校核183.8 入、输出轴的校核214. 3轴承的校核244. 4键的校核255变速器箱体设计275.1底座的结构设计275. 2箱体边的结构设计285. 3箱盖的结构设计296变速器使用维护307结

12、论30谢辞32参考文献33引言机械无级变速器的特点有很多，其机械结构较为简单紧凑，供人操作起来简单方便,机械传动效率较高，其在做恒定功率传动时性能较好，而且运行噪音小等。因此，机械无级变速器应用范围很广，能够适应各种机械传动，在工业应用中越来越受到重视。就目前而言，机械无级变速器主要应用于汽车之中，其它工业应用方面有重型机械、机床、工程机械、生产机械、船舶等装备之中，应用相当广泛。机械无级变速器的适用情况一般根据不同工作情况而确定的。有的因工作阻力变化，而调整转速用以产生不同的力矩，例如工业使用的搅拌机械；有的是根据生产过程中的需要，进行调节转速达到一定的目的，例如物料运输机构；有的是为了获得

13、恒定的速度，或者为了获得恒定的力矩等，例如切削机床需要保持恒定的进给速度和切削速度。诸多情况使用的无级变速器都是不尽相同的，此外，随着机械行业的不断发展，各种不同需求的速度和力矩的变化，这就需要不同的无级变速器的实现功能，因此各种各样的无级变速器的需求将不断增大。本次毕业设计中主要介绍了摩擦式无级变速器的特点和应用以及对其中一种类型的变速器进行结构设计计算。摩擦式无级变速器的发展史已经超过百年，但是由于受到各方面的原因，比如有材料的限制，加工工艺精度的限制，润滑等方面的技术限制等等,因此在很长的一段时间内没有得到广泛的应用。但是到了当今时代，各方面技术发展已经相当成熟，无论是材料的选择还是加工

14、工艺精度都得到很大的提高，因此，无级变速器的发展得到进一步的提升。许多类型的无级变速器得到蓬勃发展，应用范围也急剧扩大，许多工业生产机械设备都要靠变速器实现无级变速的功能。随着无级变速器的不断的发展，摩擦式无级变速器也有很多类型，主要类型有锥盘环盘式变速器、多盘式变速器、滚锥平盘式变速器、钢环分离锥轮式变速器、弧锥杯轮式变速器、钢球锥轮式变速器、菱锥轮式变速器等。各种不同类型的无级变速器基本原理是相同的，结构不太一样,当然应用也不一样。此次毕设选取的方案为Koop-B型钢球锥轮式无级变速器，介绍了此类型的无级变速器的特点和应用，主要对其各部分结构进行设计与计算，根据设计计算出的尺寸进行三维造型

15、设计。然后对主要零件进行校核计算，最终完成整个设计。1机械无级变速器的发展史及特征应用简介此章节主要阐述了机械无级变速器的发展史，简述了无级变速器的发展历程，还有简单概述了各种类型的无级变速器的特征和应用，以及现阶段机械无级变速器在我国国内的研究现况和对机械无级变速器的未来发展的展望。1.1 机械无级变速器的发展概况机械无级变速器的工作原理是通过利用传动机构与工作直径不断发生变化的主、从动轮的配合，进而达到传递动力的作用，然后实现传动比不断变化，从而得到所需要的转速，实现所需要的功能。机械无级变速器是一种传动装置，主要是由速度可变的传动机构、可进行调速的调速机构以及输出机构等组成的，是目前再机

16、械设备之中实现无级变速的重要装置。机械无级变速器的出现要追溯到在十九世纪末，然而一直到二十世纪三十年代以后才逐步开始发展起来。但在当时由于受到那个时代的科技水平的限制，这使得无级变速器的进展变得相对缓慢。一直发展到二十世纪五十年代，特别是七十年代之后，首先是由于金属的冶炼技术和金属的热处理加工技术得到提升，制作无级变速器的重要传动件的材料得到改善，这使得变速器的可靠性耐用性得到保障。然后是随着各种精密加工技术不断的进步，各种数控机床技术不断涌现，零件的加工的精度变得越来越高，这使得无级变速器的制造精度也在不断的提升，各种不同功能类型的变速器不断的出现在工业设备之中。还有随着润滑油的品质不断提升，各种机械润滑方式的出现，机械润滑的方法也是不断在发展，这对于变速器的发展也是有益的。现阶段随着