自行车变速器设计-毕业论文设计.doc

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计）论文题目：自行车变速器设计姓名：黄山学号：093004010305班级：三班年级：2009级专业：机械设计制造及自动化系部：机械工程系指导教师：张向阳完成时间：2013年5月15日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明。作者专业：机械设计制造及自动化作者学号：093004010305作者签名： 2013年5月15日自行车变速器设计黄山Bicycle Speed Controller DesignHuang,Shan2013年5月15日摘 要机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。采用无级变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量，适应产品变换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无级变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、起重运输矿山冶金、农业、国防及试验等各类机械。 本文在分析各种无级变速器和无级变速自行车的基础上，把钢球外锥式无级变速器进行部分改装，从而形成了自行车的无级变速装置。该装置通过八个钢球利用摩擦力将动力进行输入输出，用一对斜齿轮进行分度调速，从而使自行车在0.751.22之间进行无级调速。研究表明：无级变速器被用于自行车方面可以大大改善自行车的使用性能，方便广大消费者使用。 关键词：自行车；变速器；传动装置；无级变速装置- 1 - Abstract Mechanical stepless transmission is a transmission device, the main feature is that under the condition of invariable in the input speed, can realize the output shaft speed continuous variation within a certain scope, to meet machine or production systems in the process of operation with the various demands of the different working conditions; The main structure characteristics is that required by variable speed drive mechanism, speed and pressure device or output mechanism of three parts. Adopts stepless transmission, especially with reduction drive further enlarge its range of variable speed and output torque, and can better adapt to the requirements under various working conditions, make the efficiency of the best, in improving product yield and quality, meet the needs of product transformation, energy conservation, realize the mechanization, automation and so on various aspects of the whole system has significant effect. So the stepless transmission has become a basic form of general transmission, used in textile, light industry, food, packaging, lifting transport, mining, metallurgy, agriculture, national defense and test and other kinds of machinery.Based on the analysis of various CVT and CVT bikes,in this dissertation ,we change some parts of the Kopp-B CVT forming a new kind of CVT used to the bicycle .They are used to input or output the power through the friction and a pair of helical gears is also used to adjust the speed, so the speed can change between 0.75 and 1.22.This research shows that when the CVT are used in the bicycle ,they can significant improve the performance of bike so that all customers can use it convenient.Key words：The bicycle; transmission; transmission device; CVT device- 2 -目 录绪 论11 机械无级变速器的发展概况21.1机械无级变速器简介21.2机械无级变速器的特征及应用21.3机械无级变速器研究现状31.4自行车的发展现状32 自行车变速器总体方案的选择42.1变速器的工艺设计分析42.2钢球外锥式无极变速器的结构分析43 主要零件的计算与设计53.1输入、输出轴的计算与设计63.2输入、输出轴上轴承的选择与计算73.3输入、输出轴上端盖的选择与计算83.4加压盘的计算与设计93.5调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计103.6钢球与主、从动锥轮的计算与设计113.7调速机构的计算与设计124 主要零件的校核144.1传动部件的受力分析与强度计算144.2轴承的校核154.3轴的校核184.4传动钢球的转速校核204.5键的校核215 无极变速器的安装235.1变速器的装配234.2变速器在装配中的调整23结 语24参考文献25- 1 -绪 论机械无极变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴在一定范围内连续变化，以满足机械或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求：其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。采用无极变速器，尤其是配合减速传动时进一步扩大其变速范围与输出转矩，能更好的适应各种工况要求，使之效能最佳，在提高产品的产量和质量。适应产品更换需要，节约能源，实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。故无极变速器目前已成为一种基本的通用传动形式，应用于纺织、轻工、食品、包装、化工、机床、电工、起重运输矿山冶金、工程、农业、国防及试验等 本文简要介绍了摩擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。本设计采用的是以钢球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动侧的工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角就可达到变速的目的。本设计为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体参数对输入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。并对调速结构进行合理设计。本文根据传动锥轮的工作应力和材料疲劳强度，建立起锥面传动功率、锥轮直径与材料疲劳寿命及可靠度等因素之间的关系。 1 机械无级变速器的发展概况1.1机械无级变速器简介 早在1490年，莱昂纳多达芬奇就勾画了机械无级变速器的草图，并简要描述了它的潜在优势。但是，机械无级变速器的真正发展是从上世纪后半叶开始的，主要是在汽车工业的驱动下，并成为无级变速器的主流。同时在其它领域，机械无级变速器也得到了快速的发展无级变速传动是传动领域所追求的理想目标，实用化的无级变速传动也是传动领域的研究热点机械无级变速是无级变速传动领域最重要的分支，其从原理上具备得天独厚的优势。与普通的机械传动样，机械无级变速具有恒功率、高效率、可靠性高等优点，因此也是投入研究最多的传动技术。 1.2机械无级变速器的特征及应用机械无级变速器是一种传动装置，其功能特征主要是：在输入转速不变的情况下，能实现输出轴的转速在一定范围内连续变化，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求；其结构特征主要是：需由变速传动机构、调速机构及加压装置或输出机构三部分组成。 机械无级变速器的适用范围广，一般来说，使用无级变速器的主要原因是：特殊应用要求、操作简单性、高性能和高效率。机械无级变速器分类主要是从机构的角度出发的，目前能够实现无级变速的机构比较多，概括来讲可以分为几大类：刚性定轴式、行星式、变节距式、牵引式和脉动式，每个分类下面都有较多的实现方案，各种机构之间原理可能有部分交叉。主要有如下应用：（1） 在驱动功率不变的情况下，因工作阻力变化而需要调节转速以产生相应的驱动力矩，如：化工行业中的搅拌机械，即需要随着搅拌物料的粘度、阻力增大而能相应减慢搅拌速度；（2） 根据工况要求需要调节速度，如：起重运输机械要求随物料及运行区段的变化而能相应改变提升或运行速度、食品机械中的烤干机或制药机械要求随着温度变化而调节转移速度；（3） 为获得恒定的工作速度或张力而需要调节速度，如：断面切削机床加工时需保持恒定的切削线速度、电工机械中的绕线机需保持恒定的卷绕速度、纺织机械中的浆纱机及轻工机械中的薄膜机皆需调节转速以保证恒定的张力等；（4） 为适应整个系统中各种工况、工位、工序或单元的不同要求而需协调运转速度以配合自动控制，如：各种各样半自动或自动的生产、操作或装配流水线；（5） 为探求最佳效果而需变换速度，如：试验机械或离心机需调速以获得最佳分离效果； 1.3机械无级变速器研究现状最早出现的无级变速器是戴姆勒和奔驰在1886年设计的皮带式无级变速器，采用型带和锥面皮带轮，该类型的无级变速器原理直到今天都没有大的改变。之后又相继出现了以下形式（1） 刚性定轴：式刚性定轴无级变速传动属于摩擦传动，由刚性传动元件组成。它具有结构简单、形式多样的特点。它分为有中间滚轮和没有中间滚轮两大类。（2） 行星式：行星无级变速器是具有作行星作用的中间滚动体、依靠滚动副间的牵引（磨擦）力来传递力，通过改变太阳轮或行星轮的工作半径来实现变速的无级变速器。其工作原理与一般的行星轮系很相似，但没有轮齿，因而可以使其工作半径在运行过程中进行调整。（3） 变节距式：变节距式无级变速器是近年来发展最快的一种无级变速装置，并在汽车上得到了较为广泛的应用。变节距式无级变速传动是通过改变传动副元件之间的工作半径，从而达到无级变速的目的，其中的传动“带”可以采用不同的传动介质，主要有皮带、木板带、金属型带、金属链几种。 1.4自行车的发展现状 自行车发明至今已历经两百年的岁月，其所扮演的角色也随着时代的变化而不同，功能从早期单纯的交通或载货工具演变为人们现今日常生活中运动、娱乐、休闲以及其它各种特殊用途器材。自行车的发展在经历了百年的时间以后已经进入了相对稳定的时期，没有了很大的突破。但是变速器这一构想的发明和出现将自行车的发展又提升到了一个新的高度，随着变速器的出现进一步提升了自行车行业的发展前景。自行车发展到现在已由传统的自行车演变成无级变速自行车，现代的无级变速自行车可谓是形式多样，五花八门，归纳总结主要有以下一些种类：（1） 低座无级变速自行车：由低矮形车架把一个作驱动的前轮和一个作导向的后轮连接在一块的自行车。其原理是采用杠杆式曲柄无级传动装置以适应人体功能的要求。（2） 脚踏式无级变速自行车：一种依靠人力脚踏式无级变速自行车。此种自行车的行走和变速不用成组链轮和链条传动，成本低、重量轻，可实现无级变速，速度转换快，速比大。（3） 带传动无级变速自行车：一种无级变速自行车，改进了现有自行车的动力传动机构。这种无级变速自行车通过带传动来实现自行车的无级变速，传动平稳、噪音低、调速操作方便、变速范围大；同时该无级变速自行车的结构简单、易于加工，可以实现大规模成批生产。2自行车变速器总体方案的选择 2.1变速器的工艺设计分析一般的变速自行车工作方式是靠一个变速器装置来变速,原理和汽车上的换档装置很像。在自行车的结构中，我们把连接两个踏板(脚蹬)的轴叫主动轴。非变速自行车就是靠我们人工改变主动轴的转速来走各种路段的。我们把连接自行车后轮和车架的轴叫从动轴。自行车运行的基本原理:主动轴转动通过链条使从动轴一起转动，即为通过踩踏板带动后轮前进。变速器的设计就是为了改变主动轴和从动轴之间的传动比，从而达到省力，省车的目的。根据男式自行车的特点选择传动比范围0.751.22，变速器尺寸要尽可能小，轻便，结构设计时应使制造成本尽可能低，安装拆卸要方便、外观要匀称、美观，调速要灵活、调速过程中不能出现卡死现象、能实现动态无级调速、关键部件满足强度和寿命要求。自行车无级变速方式多种多样，根据相关资料可知钢球外锥式(Koop-B型)无级变速器的结构比较简单，原理清晰，各项参数也比较符合设计要求，故选择此变速器。 2.2钢球外锥式无级变速器的结构分析变速器的皱构如图2.1所示。调速时，通过蜗杆6使蜗轮5转动。由于曲线槽(相当于一个控制凸轮)的作用，使钢球轴心线的倾斜角发生变化，导致钢球与两锥轮的工作半径改变，输出轴的转速便得到调节。从动调速齿轮5的端面分布一组曲线槽，曲线槽数目与钢球数相同。曲线槽可用阿基米德螺旋线，也可用圆弧。当转动主动齿轮6使从动齿轮4转动时，从动齿轮的曲线槽迫使传动钢球轴7绕钢球5的轴心线摆动，传动轮3以及从动轮8与钢球5的接触半径发生变化，实现无级调速。 钢球外锥式无级变速器变速如图2.2所示：主要由两个锥轮3、8和一组钢球5（通常为6个）组成。主、从动锥轮3和8分别装在轴1、10上，钢球5被压紧在两锥轮的工作锥面上，并可在轴4上自由转动。工作时，主动锥轮1依靠摩擦力带动钢球3绕轴4旋转，钢球同样依靠摩擦力带动从动锥轮2转动。轴1、10传动比 ，由于 ，所以 。调整支承轴4的倾斜角与倾斜方向，即可改变钢球5的传动半径r1和r2，从而实现无级变速。图2.1 钢球外锥式无级变速器 图2.2 钢球锥轮无级变速器的变速3 主要零件的计算与设计钢球外锥式无级变速器零件的设计与计算包括主从动锥齿轮，加压盘，调速齿轮上变速曲线槽，输入轴，输出轴，输入输出轴上轴承，输入输出轴上端盖，调速机构等部分的设计与计算。设计一台钢球外锥式无级变速器，输入功率为N1=12KW、Rb=9、n=1500 r/min。由以上数据查表，故选用Y160L-4型电机驱动。N=15KW，n=1460r/min、=0.87。输入转速n1=1460 r/min。 3.1输入、输出轴的计算与设计由于本方案为钢球外锥式无级变速器，机械传动平稳，弯曲振动小。故选用45号钢作为轴的材料，调质220260HB。 （1）初步计算按轴的最小轴径：由式3-1估算，取，于是得： 输出轴的最小直径为与锥轮连接处（图3.1）。由于锥轮与轴是过渡配合，且锥轮工作直径为95mm，为了保证锥轮与轴配合有良好的对中性，采用锥轮标准的推荐直径为20mm。（2）轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案：本方案如图2.1所示的装配的方案。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I轴段安装锥轮及加压盘保持架，保证与轴配合的毂孔长度，取， mm。II段轴安装加压盘一侧和轴承，加压盘用花键移动实现对锥轮的加压，取花键 GB/T1144-2001， 。III轴段对轴II上的轴承内圈起定位作用并作为轴承座，取。IV轴段与III轴段上的轴承内圈起定位作用，取。V轴段根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，采用迷宫式密封，根据标准取。轴VI作为轴承座，。轴段由计算得,至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。V带轮和迷宫式密封与轴的周向定位均采用平键连接。按各段轴径查得平键截面: ，.为保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为；同样，密封挡圈与轴的配合为。滚动轴承与轴定位是由过渡配合来保证的，轴承段的直径尺寸公差为m6.取轴端倒角为。 图3.1 输入轴3） 由于主、从动锥轮一致，轴上零件布置也相同。同时主动轮的最小轴径估算为。为了节省工艺及成本。主动轴轴段其余相同。图3.2 输出轴 3.2输入、输出轴上轴承的选择与计算因为轴承为标准件，只需挑选合适的参数的轴承即可，主、从动轴轴III段由于轴承到径向力与周向力的作用，所以选用角接触球轴承7006AC GB/T292-1994。从动轴IV段为限制轴（外壳）的向右的轴向移动选用角接触球轴承7008AC GB/T292-94，两轴承的基本额定动载荷均大于10kN，所以角接触轴承采用正装可满足要求。表3.1 角接触球轴承 7006AC GB/T 292-1994基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定dDBDa（min）Da（max）Ras（max）动负荷Cr/kN静负荷COR/kN3055133649114.59.85表3.2 角接触球轴承 7008C GB/T 292-1994基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定dDBDa（min）Da（max）Ras（max）动负荷Cr/kN静负荷COR/kN4068154662119.014.5其中取接触角=25 3.3轴承端盖的结构设计轴承盖用于固定轴承，调整轴承间隙以及轴承轴向载荷，多用铸铁制造。结构形式分凸缘式和嵌入式两种。有通孔的轴承盖为透盖；无通孔的轴承盖为闷盖，透盖的轴孔内应设置密封装置。嵌入式轴承盖装有O行密封圈和无密封圈两种。前者密封性能好，用于油润滑；后者用于脂润滑。凸缘式轴承盖调整轴承间隙方便，密封性能好，应用广泛，故选取此端盖。由于输入、输出轴与端盖是间隙配合，确定孔径为30，与箱体盖连接确定外径112。具体计参照算见表3.3、具体节构如图3.3表3.3 端盖尺寸选择d0=d3+1mmD0=D+2.5d3D2=D0+2.5d3e=1.2d3e1em由结构定D4=D-(1015）mmD5=D0-3d3mmD6=D-(24)mmb1、d1由密封件尺寸确定b=510mmh=(0.81)b轴承外径D/mm螺钉直径d3/mm螺钉数456564701008411014010615023012166 图3.3端盖 3.4加压盘的计算与设计加压装置采用钢球V形槽式加压盘，此加压盘动作灵敏，工艺要求高，承载能力符合要求。（1)加压装置有关参数加压盘作用直径： 加压盘V形槽倾角：加压钢球按经验公式取、。经验算接触强度均不足，故改用腰鼓形滚子8个，取滚子轴向截面圆弧半径，横向中间截面半径。曲率系数： 由表1-2按 查得，代入式得加压盘处的最大接触应力为：由于工作应力在许用应力范围之内，故可以采用。具体结构如图3.4图3.4 加压盘 3.5调速齿轮上变速曲线槽的计算与设计调速涡轮槽形曲线及传动钢球的尺寸符号如图3-5所示。整个调速过程通常在涡轮转角的范围内完成，大多数取。槽形曲线可以为阿基米德螺旋线，也可以采用圆弧代替。本方案采用圆弧槽线，变速槽中心线必须通过A、B、C三个点，它们的极坐标（以o点为极点）分别为： A： B： C：定出A、B、C三点，采用做图画做出弧形槽，槽宽10mm。图3-5调速轮 3.6钢球与主、从动锥轮的计算与设计 （1）选材料：钢球、锥轮、外环及加压盘均匀GCr15，表面硬度HRC61，摩擦系数f=0.04，许用接触应力：传动件j=2200025000kgf/cm2、加压元件j=40000500000kgf/cm2。（2）预选有关参数：锥轮锥顶半角a=45o，传动钢球个数z=6，加压钢球个数m=8，锥轮于钢球的直径比c1=1.5、kf=1.25、=0.8。（3）有关运动参数计算；传动比： ，钢球支承轴的极限转角： （增速范围） （减速范围）（4）计算确定传动钢球的直径：按表1-2（机械无级变速器）由查得，代入公式得：dq=9.811.20，按钢球规格圆整取锥轮直径。圆整取。则：。 验算接触应力：根据公式在许用接触应力范围之内，故可用。 （5）计算有关尺寸： 钢球中心圆直径： 钢球侧隙： 外环内径： 外环轴向截面圆弧半径R： 取 锥轮工作圆之间的轴向距离B： 3.7调速机构的计算与设计调速的基本原理都是将其个某一个滚动体沿另一个(或几个)滚动体母线移动的方式来进行调速。一般滚动体均是以直线或圆弧为母线的旋转体；因此，调速时使滚动体沿另一滚动体表面作相对运动的方式，只有直线移动和旋转(摆动)两种力式。这样可将调速机构分为下列两大类：(1）通过使滚动体移动来改变工作半径的。主要用于两滚动体的切线均为直线的情况，且两轮的回转轴线平行或梢交，移动的方向是两轮的接触线方向。 （2）通过使滚动体的轴线偏转来改变工作半径的。主要用于两滚动体之一的母线为圆弧的情况。钢球外锥轮式无级变速器是采用第二种调速类型，通过涡轮-凸轮组合机构，经涡轮转动再经槽凸轮而使钢球心轴绕其圆心转动，以实现钢球主、从动侧工作半径的改变。调速涡轮在设计上应保证避免与其它零件发生干涉，同时采用单头蜗杆，以增加自锁性，避免自动变速而失稳。 根据整体设计，蜗杆传动的基本尺寸及参数匹配如表3.3和表3.4表3.3 蜗杆的基本尺寸 （GB 10085-88）模 数m mm轴向齿距 PXmm分度直 径d1mm头数z直径系数 qmm齿顶直径dn1mm齿根直径df1mmm2d1值 mm3分度圆柱导程角r818.13342110.000463831205表3.4 涡轮、蜗杆参数的匹配（GB 10085-88）中心距amm传动比模数(mm)蜗杆分度圆直(mm)蜗杆头数涡轮齿数涡轮变位系数127.524842141-0.500传动钢球小轴摆角与手轮转角的关系为： 在制造时，蜗轮上的z条槽要保证其圆周不等分性不超过。否则会造成钢球转速不一，引起磨损、嗓声过大及温升过高等现象。支承轴与曲线槽的侧隙约为0.03mm左右，过大会在开车时引起冲击现象，易导致钢球支承轴弯曲甚至折断。4 主要零件的校核 4.1传动部件的强度计算 （1）受力分析如图4.1图4.1 主动轮受力分析主动锥轮转矩：从动锥轮转矩：传动钢球上的转矩：外环上的转矩：主动锥轮与每个钢球接触点处所传递的有效圆周力：从动锥轮与每个钢球接触点处所传递的有效圆周力:主、从动锥轮与每个钢球接触点处所承受的法向压紧力分别为及 它们的径向分量及轴向分量分别为：、在一般情况下，故钢球心轴上受有不平衡的力距作用。（2）强度计算由于无级变速器是恒功率型的，故应按时从动侧钢球与锥轮的工作位置建立强度计算公式，这时： 压紧力： 曲率：， 当量曲率： 曲率系数cos： 4.2轴承的校核 （1)两轴承受到的径向载荷将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个面力系。其中：为通过另外加转矩而平移到指向轴线；亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。有受力分析可知: （2)两轴承的轴向力:对于7000AC型轴承，按手册，轴承派生轴向力，其中，为判断系 数 ，其值由得大小来确定，但是现在轴承轴向力未知，故先初取，因此可估算： 查手册确定：。 （3）求轴承当量动载荷，由手册进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为： 对轴承1 故 =2373 对轴承2 故=1950 （4)验算轴承寿命1输入轴上轴承的寿命计算图4.2 输入轴轴承受力计算示意图 轴承2被拉松 N N轴承1被压紧 N所以轴承2的当量载荷为： N轴承1的当量载荷为： N所以：Lh1= =1088 h Lh2= h 2输出轴上轴承的寿命计算图4.3 输出轴轴承受力计算示意图 N 轴承2被拉松： N轴承1被压紧： N N所以轴承1的当量载荷为： N轴承2的当量载荷为：N所以：Lh1=1127.3 h Lh2= h综合上述可得，该设计符合工程要求。 4.3轴的校核 4.3.1输入轴的校核 两轴承的距离为 mm，飞轮压轴力方向线与轴承的距离为 mm 图4.4 压轴力受力模型 (1)计算压轴力Fp： Fe=1000 v=选定链条型号和节距：查机械设计表9-7，9-13单排链kw， r/min由PCA和n的值查机械设计图9-11，得可选10A-1，链条节距mm故 ：v=0.904857 m/s，所以 Fe=446.4 N 所以： n（链条水平布置时的压轴力系数KFP=1.15） 所以N (2)计算最大弯矩： Nmm (3)校核扭矩：T=9550000=9550=28572 NmmCA=34.7 Mpa-1=60 Mpa键槽处轴的校核：W(c)=224.7 （AC）= 57.22 MPa CA=60 MPa 4.3.2输出轴的校核 (1)计算所受力：两轴承的距离为 mm压轴力F合压与轴承的距离为mm 图4.5 压轴力受力模型由图F合压=558.1 N，所以：N，N (2)计算最大弯矩： N (3)校核扭矩所受扭矩： Nmm A处校核：CA=52.3 MPa CA MPa C出校核：W(c)=224.7（AC）=41.5 MPa CA=60 MPa故校核安全 4.4传动钢球的转速校核 钢球与锥轮的接触区为椭圆，其长半径为；空载时，纯滚动点在接触椭圆的中心o点，钢球的理论转速为为 。钢球实际转速： （增速） （减速）外环转速：（增速）（减速）符合滑动率的要求。 4.5键的校核设定输入轴与V带轮之间的键为1 ，输出轴上的键2，加压盘上的花键为键3。普通平键的型式与尺寸如下图4.4图4.4 普通型平键 GB/T1096-79矩形花键的连接 图4.5 矩形花键尺寸 GB/T1144-87由前面条件选取的键型号规格如下：键1：圆头普通平键（A型） b=8mm h=7mm L=40mm 键2：圆头普通平键（A型） b=8mm h=7mm L=40mm键3: 矩形花键 621255受力分析：键1受到的转距键2受到的转距 键3受到的转矩 平键的材料为钢，轻微冲击，为100120Mp，取=110 Mp平键的校核公式： （k=0.5h l=L-b d为轴的直径）所以：校核第一个键：校核第二个键： 花键的材料为钢，使用和制造情况良好，齿面经热处理，为120200MPa,取=130MPa。花键的校核公式：键的校核达到要求。综合上述可得，该设计符合工程要求。5 无级变速器的装配 5.1 变速器的装配 （1）所有零件应彻底清洗并用压缩空气吹净或擦干。 （2）各轴承及键槽在安装前，应涂以齿轮油或机械油。 （3）装入轴承前时，应使用铜棒在轴承四周均匀敲入，避免用手锤直接敲击轴承，以防止损伤轴承。也可将轴承在机械油中加热到60-100后装入。 （4）壳体上的螺孔和轴承孔，在安装轴承端盖时，应涂以密封胶以防漏油 （5）各紧固螺栓应按规定锁止方法进行锁止。 5.2 变速器在装配中的调整 (1)锥轮端面与涡轮之间的间隙，一般应为0.10-0.35mm。 (2)轴的轴向间隙一般为0.10-0.40mm，可在轴承盖内增减垫片进行调整。 (3)检查蜗杆传动的啮合与调速情况，各档涡轮应具备良好的自锁性。齿的啮合痕迹应大于全齿工作面积的三分之一。结 语 本文简要介绍了摩擦式钢球无极变速器的基本结构、设计计算、材质及润滑等方面的知识，并以此作为本次无级变速器设计的理论基础。摩擦式是最简单且最容易实现无级变速的一种传动方式，无级变速器的设计就是从摩擦式开始的。滚轮平盘式是结构最简单的一种，滚轮为主动件，平盘是从动件，滚轮依靠其与平盘之间的摩擦力带动平盘转动，滚轮与平盘的接触位置可随意调整，传动半径也就相应改变，圆盘的角速度随之改变。这种无级变速器结构简单，易于实现，可滚轮与圆盘的接触面积小，接触处的接触应力大，而且由于受结构尺寸的限制，变速范围小。因而设计人员又提出一种新的结构，锥盘环盘式无级变速器，原理与前一种相同，只是接触面积增大，故可传递功率也相应有所增加，接着在锥盘环盘式的基础上又出现了多盘式，可进一步增大传动功率。本设计采用的是以钢球作为中间传动元件，通过改变钢球主动侧和从动侧的工作半径来实现输出轴转速连续变化的钢球锥轮式无级变速器。由钢球、主动锥轮、从动锥轮和内环所组成。动力由输入轴输入，带动主动锥轮同速转动，经钢球利用摩擦力驱动内环和从动锥轮，再经从动锥轮，形槽自动加压装置驱动输出轴将动力输出，调整钢球轴心的倾斜角就可达到变速的目的。本设计为恒功率输出特性，输出转速恒低于输入转速，运用于低转速大转矩传动。本文分析了在传动过程中主、从动轮，钢球和外环的工作原理和受力关系；通过受力关系分析，并针对具体参数对输入轴、输出轴、端盖、加压盘、主动追率、从动锥轮、涡轮盘等进行了计算与设计。并对调速结构进行合理设计。本文根据传动锥轮的工作应力和材料疲劳强度 ,建立起锥面传动功率、锥轮直径与材料疲劳寿命及可靠度等因素之间的关系，合理设计锥轮的机构尺寸。由基本机械传动方式演变出来的无级变速器还有带式和链式无级变速器，与普通传动方式不同的是链式无级变速器也是摩擦传动。带式传动由于结构简单，调速方便，金属带的出现解决了橡胶带寿命低，传递功率小的缺陷，因而在汽车尤其是高级轿车上得到了广泛应用。参考文献1 王昆，何小柏，汪信远.机械设计课程设计. 高等教育出版社，19952 孙恒，陈作模.机械原理M.第六版. 西安:高等教育出版社, 2000. 3 徐灝. 机械设计手册M.第三卷.北京:机械工业出版社, 1991.4 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册M. 第三版.北京:高等教育出版社, 2006.5 周良德，朱泗芳 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